i

KARYA TULIS AKHIR

EFEK GENISTEIN TOPIKAL TETES MATA TERHADAP EKSPRESI

IL-1β PADA KORNEA TIKUS PUTIH JANTAN (Rattus novergicus strain

wistar) MODEL INFLAMASI

Oleh :

JASINDA ANDINI PUTRI SUCIPTO

NIM : 201010330311090

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

FAKULTAS KEDOKTERAN

2014

ii

HASIL PENELITIAN

EFEK GENISTEIN TOPIKAL TETES MATA TERHADAP EKSPRESI

IL-1β PADA KORNEA TIKUS PUTIH JANTAN (Rattus novergicus strain

wistar) MODEL INFLAMASI

KARYA TULIS AKHIR

Diajukan kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan

Dalam Menyelesaikan Program Sarjana

Fakultas Kedokteran

Oleh :

JASINDA ANDINI PUTRI SUCIPTO

NIM : 201010330311090

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

FAKULTAS KEDOKTERAN

2014

iii

iv

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya ucapkan kepada Allah SWT, karena atas berkat dan

rahmat-Nya, penulis telah berhasil menyelesaikan penelitian yang berjudul “Efek

Genistein Topikal Tetes Mata Terhadap Ekspresi Il-1β Pada Kornea Tikus Putih

Jantan (Rattus Novergicus Strain Wistar) Model Inflamasi”. Penulisan penelitian

ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar

Sarjana Kedokteran Jurusan Pendidikan Dokter pada Fakultas Kedokteran

Universitas Muhammadiyah Malang.

Pada penulisan karya akhir ini, penulis banyak mendapat bimbingan dan

bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis

mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada:

1. dr. Irma Suswati, M.Kes, selaku Dekan Fakultas Kedokteran Universitas

Muhammadiyah Malang.

2. dr. Moch. Ma’roef, SpOG, selaku Pembantu Dekan I Fakultas Kedokteran

Universitas Muhammadiyah Malang.

3. dr. Rahayu, SpS, selaku Pembantu Dekan II Fakultas Kedokteran

Universitas Muhammadiyah Malang.

4. dr. Iwan Sys Indrawanto, SpKJ, selaku Pembantu Dekan III Fakultas

Kedokteran Universitas Muhammadiyah Malang.

5. dr. Yuliono Trika Nur Hasan, SpM, selaku dosen pembimbing I yang telah

meluangkan waktu serta banyak memberikan masukan dan dukungan demi

kesempurnaan penelitian ini sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.

vi

6. dr. Nur Kaputrin, selaku dosen pembimbing II yang telah meluangkan

waktu serta banyak memberikan masukan dan dukungan demi

kesempurnaan penelitian ini sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.

7. dr. Kusuma Andriana, SpOG, selaku dosen penguji tugas akhir yang telah

memberi tambahan ilmu dan kritik demi kesempurnaan penelitian ini.

8. Papa tercinta, Hadi Sucipto, SE dan mama Siti Mariyam tersayang serta

adikku Javier Daniswara yang tidak pernah bosan mendoakan dan

memberikan semangat selama proses pengerjaan skripsi.

9. Pakde dan Bude tersayang yang selalu memberikan dukungan dan doa.

10. Dhimas Ikhlasul Amal yang telah sabar menemani dalam segala situasi

dan mengorbankan waktu serta tenaganya.

11. Sahabat-sahabatku tersayang Novi, Riko, Amel, Lisa, Ayu, Maulida,

Melisa, Sofi atas semua bantuannya.

12. Teman-temanku Inas, Iwana, Mas Baim, Lianda yang selalu baik hati

membantu tanpa pamrih dan teman-teman angkatan 2010.

Penulis menyadari bahwa penulisan ini masih jauh dari sempurna, oleh

karena itu menulis membuka diri untuk segala saran dan kritik yang membangun,

serta penulis mengharapkan agar karya tulis ini dapat berguna serta bermanfaat.

Malang, Maret 2014

Penulis

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL……………………………………………….……… i

DAFTAR ISI……………………………………………………………….. ii

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………. v

DAFTAR TABEL…………………………………………………………. vi

DAFTAR SINGKATAN…………………………………………………... vii

ABSTRAK………………………………………………………………… ix

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang……………………………………………………... 1

1.2 Rumusan Masalah………………………………………………….. 2

1.3 Tujuan Penelitian…………………………………………………... 2

1.3.1 Tujuan Umum……………………………………………… 2

1.3.2 Tujuan Khusus……………………………………………... 2

1.4 Manfaat Penelitian…………………………………………………. 3

1.4.1 Manfaat Akademik………………………………………….3

1.4.2 Manfaat Klinis……………………………………………... 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kornea……………………………………………………………… 4

2.1.1 Definisi……………..………………………………………. 4

2.1.2 Anatomi dan Fisiologi Kornea……………………………... 4

2.1.3 Kornea Angiogenic Privillage dan Imune privillage………. 6

2.2 Inflamasi…………………………………………………………… 8

2.2.1 Definisi…………………………………………………….. 8

2.3 Inflamasi Kornea…………………………………………………… 9

2.3.1 Definisi…………………………………………………...… 9

viii

2.3.2 Penyembuhan Luka Pada Kornea……………….…………. 10

2.3.3 Respon Air Mata dan Penyembuhan Epitel……………….. 13

2.3.4 Penyembuhan Epitel……………………………………….. 13

2.3.5 Proliferasi dan Migrasi Keratosit…………………………... 14

2.3.6 Infiltrasi Sel Inflamasi dan Fungsi………………………..... 14

2.3.7 Peran IL-1β dalam inflamasi……………………………….. 15

2.3.8 Bahan Alkali Menginduksi Kerusakan Kornea……………. 15

2.4 Isoflavon………………………………………………………….... 16

2.4.1 Definisi…………………………………………………….. 16

2.4.2 Biosintesis Senyawa Isoflavon…………………………….. 17

2.4.3 Potensi Senyawa Isoflavon………………………………… 18

2.5 Genistein…………………………………………………………… 19

2.5.1 Definisi Genistein…………………………………………. 19

2.5.2 Efek Molekular…………………………………………….. 19

2.5.3 Bioavaibilitas Genistein……………………………………. 20

2.5.4 Bioavabilitas Topikal Isoflavon pada Mata………………... 21

2.5.5 Peran Genistein terhadap Ekspresi IL-1β………………….. 23

BAB 3 KERANGKA KONSEP DAN HIPOTESIS

3.1 Kerangka Konsep…………………………………………………... 25

3.2 Hipotesis…………………………………………………………… 26

BAB 4 METODOLOGI PENELITIAN…………………………………… 27

4.1 Rancangan Penelitian………………………………………………. 27

4.2 Tempat dan Waktu Penelitian……………………………………… 27

4.3 Populasi dan Sampel.................................................................. 27

ix

4.3.1 Populasi......................................................................... 27

4.3.2 Sampel.......................................................................... 27

4.3.3 Besar Sampel Penelitian.................................................. 28

4.3.4 Tehnik Pengambilan Sampel…….……………………..….. 29

4.3.5 Karakteristik Sampel Penelitian....................................... 29

4.3.6 Variabel Penelitian......................................................... 30

4.3.7 Definisi Operasional Variabel Penelitian........................... 30

4.4 Alat dan Bahan Penelitian………………………………………….. 31

4.4.1 Alat…………………………………………………………. 31

4.4.2 Bahan………………...…………………………………….. 31

4.5 Kerangka Operasional Penelitian……...………………………….. 32

4.6 Prosedur Penelitian………………………………………………… 33

4.6.1 Pembuatan Solutio Genistein Tetes Mata Topikal………... 33

4.6.2 Perlakuan Sampel………………………………………….. 33

4.6.3 Adaptasi……………………………………………………. 34

4.6.4 Pengambilan Sampel Kornea Untuk Pengamatan Ekspresi

IL-1………………………………………………………… 34

4.6.5 Pemeriksaan IL-1 dengan Metode Imunohistokimia……… 35

4.6.6 Pengamatan Ekspresi IL-1 dengan Metode

Immunohistokimia pada Kornea…………………………… 36

4.6.7 Penghitungan Ekspresi IL-1……………………………….. 37

4.7 Analisis Statistik………………………………………………….... 38

BAB 5 HASIL PENELITIAN DAN ANALISIS DATA………………….. 39

5.1 Hasil Penelitian…………………………………………………….. 39

x

5.2 Analisis Data……………………………………………………….. 42

5.2.1 Analisis data ekspresi IL-1β dengan menggunakan Uji

One Way Anova……………………………………………. 42

5.2.2 Uji Korelasi dan Regresi…………………………………… 44

BAB 6 PEMBAHASAN…………………………………………………… 47

BAB 7 KESIMPULAN DAN SARAN……………………………………. 48

7.1 Kesimpulan………………………………………………………… 48

7.2 Saran……………………………………………………………….. 48

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………… 49

Lampiran…………………………………………………………………… 53

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Lapisan Kornea…………………………………………….. 5

Gambar 2.2 Anatomi kornea……………………………………………. 8

Gambar 2.3 Struktur kimia isoflavon…………………………………… 20

Gambar 2.4 Struktur kimia genistein dan daidzein………………………21

Gambar 5.1 Gambaran ekspresi IL-1β setelah 24 jam induksi NaOH

1 M menggunakan mikroskop cahaya pembesaran

1000x…………………………………………………….… 40

Gambar 5.2 Grafik perubahan ekspresi IL-1β………………………...… 42

Gambar 5.3 Grafik hubungan dosis genistein dan perubahan ekspresi

IL-1β……………………………………………………….. 46

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 5.1 Data Perubahan Eskpresi IL-1β…………………………… 40

Tabel 5.2 Hasil Uji Anova…………………………………………… 43

Tabel 5.3 Hasil Uji HSD Tukey 5%............................................... 43

Tabel 5.4 Hasil Uji Korelasi…………………………………………. 44

xiii

DAFTAR SINGKATAN

AgNO3 : Silver Nitrate

APCs : Antigen-Presenting Cells

bFGF : Basic Fibroblast Growth Factor

BMP-2 : Bone Morphogenetic Protein-2

BMP-4 : Bone Morphogenetic Protein-4

BOB : Blood-Ocular Barrier

BRB : Blood-Retinal Barrier

DNA : Deoxyribose Nucleic Acid

EGF : Epidermal Growth Factor

G-CSF : Granulocyte Colony Stimulating Factor

GM-CSF : Granulosite Macrophage Colony Stimulating Factor

HGF : Hepatocyte Growth Factor

IFN-g : Interferon gamma

IGF : Insulin like Growth Factor

IgG : Immunoglobulin G

IgM : Immunoglobulin M

IL-1 : Interleukin-1

IL-1α : Interleukin-1 alpha

IL-1β : Interleukin-1 beta

IL-4 : Interleukin-4

IL-6 : Interleukin-6

IL-10 : Interleukin-10

xiv

IL-11 : Interleukin-11

IL-13 : Interleukin-13

INFγ : Interferon gamma

KGF : Keratinosit Growth Factor

LC : Langerhans Cell

MCP-1 : Monocyte Chemotactic Protein

MHC : Major Hystoeornpatibility Complex

mRNA : Ribonucleic Acid messenger

NaOH : Natrium Hidroksida

NOS : Nitric Oxyde Syntase

PDGF : Platelet-Derived Growth Factor

PDGF-2 : Platelet-Derived Growth Factor-2

PKA : Protein Kinase A

PKC : Protein Kinase C

PTK : Protein Tyrosine Kinase

RANTES : Regulated upon activation normal T cell expressed and

presumably secreted

ROS : Reactive Oxygen Species

TNF-alpha : Tumor Necrosis Factor alpha

TXA2 : Tromboksan A2

xv

ABSTRAK

Sucipto, Jasinda Andini Putri. 2014. Efek Genistein Topikal Tetes Mata Terhadap

Ekspresi IL-1β Pada Kornea Tikus (Rattus novergicus) Model

Inflamasi. Tugas Akhir, Fakultas Kedokteran, Universitas

Muhammadiyah Malang. Pembimbing : (I) Yuliono Trika Nur

Hasan (II) Nur Kaputrin.

Latar Belakang : Inflamasi kornea adalah penyakit mata yang paling sering

menyebabkan kebutaan. Genistein sebagai anti-inflamasi dapat menghambat IL-

1β dan apoptosis pada awal infeksi. Serta dapat menghambat growth factor

neovaskularisasi dan enzim metalloproteinase.

Tujuan : Mengetahui pengaruh pemberian genistein terhadap ekspresi IL-1β

kornea tikus model inflamasi.

Metode : Penelitian ini menggunakan The Post Test Only Control Group Design.

Dengan sampel 30 tikus yang dipilih secara acak dan terdiri dari 6 tikus sebagai

kelompok kontrol negatif, 6 tikus sebagai kelompok yang diinduksi NaOH 1 M,

dan 3 kelompok dengan 6 tikus ditetesi genistein tetes mata topikal dengan dosis

0.25 mg/ml, 0.5 mg/ml, 1 mg/ml empat kali sehari. Hasil Penelitian : Uji ANOVA menyimpulkan bahwa terdapat perbedaan bermakna

ekspresi IL-1β pada berbagai kelompok perlakuan (Sig 0.000 < p (0.05)). Uji korelasi

pearson bernilai 0.000 < p (0.05) arah korelasi negatif dan kekuatan korelasi sebesar

0.873 berarti peningkatan dosis genistein cenderung menurunkan ekspresi IL-1β secara

signifikan. Pada uji regresi diperoleh persamaan Y = 16,400 – 15,771 X dengan hasil

rerata ekspresi kontrol negatif sebesar 0, maka didapatkan dosis efektif sebesar 1,04

mg/ml. Dalam penelitian ini, genistein topikal tetes mata pada dosis 1 mg/ml

menurunkan ekspresi IL-1β (p< 0.05) secara signifikan.

Kesimpulan : Pemberian genistein topikal tetes mata dengan dosis 0,25 mg/ml,

0,50 mg/ml dan 1 mg/ml pada kornea tikus putih jantan (Rattus novergicus strain

wistar) model inflamasi dapat menurunkan ekspresi IL-1β. Dosis efektif untuk

penurunan ekspresi IL-1β pada penelitian ini adalah 1,04 mg/ml.

Kata Kunci: Genistein, ekspresi IL-1β, inflamasi kornea.

xvi

ABSTRACT

Sucipto, Jasinda Andini Putri. 2014. The Effect of Topical Eye Drops To

Expression of IL-1β At Corneal Rats (Rattus novergicus) Model Of

inflammatory. Final Assignment, Faculty of Medicine, University of

Muhammadiyah Malang. Supervisors : (I) Yuliono Trika Nur Hasan

(II) Nur Kaputrin.

Background : Corneal inflammation is the most common eye disease that causes

blindness. Genistein as an anti-inflammatory to inhibit IL-1β and apoptosis in the

early infection. And also inhibiting neovascularization growth factor and

metalloproteinase enzymes.

Objective : To determine the effect of genistein to the expression of IL-1β

corneal rats model of inflammatory . Methods : This was The Post Test Only Control Group Design study. Samples were 30

rats and randomly choosen, include 6 rats as negative control group, 6 rats were treated

with NaOH 1 M as positive control group, and 3 groups with 6 rats administered with

0.25 mg/ml, 0.5 mg/ml, 1 mg/ml genistein topical eye drops doses for 24 hours.

Results : From the results of ANOVA test it was concluded that there were

significant between-group differences in expression of IL-1β levels (Sig 0.010 <p

(0.05)). Pearson correlation test found 0.000 <p (0.05),with negative correlation

and the strength of correlation is 0.873, means that increase of doses tend to lower

expression of IL-1β levels significantly. In regression equation was obtained: Y =

16.400 to 15.771 X with the average expression of negative control is 0, so as to

obtain an effective dose of 1.04 mg/ml. In this study, ophthalmic topical genistein

decreased the expression of IL-1β significantly in a dose of 1 mg / ml (p <0.05).

Conclusions : Administration of ophthalmic topical genistein at a dose of 0.25

mg / ml, 0.50 mg / ml and 1 mg / ml in the cornea white male rats (Rattus

novergicus Wistar strain) models of inflammation can reduce the expression of

IL-1β. Effective dose to decrease the expression of IL-1β in this study was 1.04

mg / ml.

Keywords: Genistein, expression of IL-1β, corneal inflammatory

xvii

DAFTAR PUSTAKA

Chrestella, J, 2009, Neoplasma, Departemen Patologi Anatomi Fakultas

Kedokteran Universitas Sumatera Utara, Medan.

Dinarello, C.A, 2009, Immunological and Inflammatory Functions of the

Interleukin-1 Family, Annual Review of Immunology Journal, Vol. 27, pp.

519-550.

Eralsan M, E. Toker, 2009, Mechanisms Of Corneal Wound Healing And Its

Modulation Following Refractive Surgery, Marmara Medical Journal, Vol.

22 (2), pp. 169-178.

Erry, 2012, Distribusi Dan Karakteristik Sikatrik Kornea Di Indonesia, Media

Litbang Kesehatan Vol.22 No.1.

Gagen D, 2011, Cellular and Molecular Mechanisms of Corneal Inflammation and

Wound Healing, Disertation Doctor of Philosophy, Houston College,

Houston.

Gaur Ajay, A. L Bhatia, 2009, Genistein: A Multipurpose Isoflavone, Radiation

Biology Laboratory, Zoology Department University of Rajasthan, Vol. 3,

pp. 176-183, http://www.greenpharmacy.info.

Grupcheva, C.N, W.T. Laux, I.D. Rupenthal, J. McGhee, C.N.J. McGhee, dan

C.R. Green, 2012, Improved Corneal Wound Healing through Modulation

of Gap Junction Communication Using Connexin43-Specific Antisense

Oligodeoxynucleotides, Jurnal Investigative Ophthalmology & Visual

Science, Vol. 53, No. 3.

Hemmati, H.D, K.A Colby , 2012, Treating acute chemical injuries of the cornea.

Eyenet, pp. 43-45.

Hernawati, 2007, Perbaikan Kinerja Reproduksi Akibat Pemberian Isoflavon dari

Tanaman Kedelai, Skripsi Jurusan Pendidikan Biologi FPMIPA,

Universitas Pendidikan Indonesia, Bandung.

Hooshmand Shirin, 2004, Genistein Reduces Production Of Proinflammatory

Molecules In Human Chondrocytes, Bachelor Of Science In Nutritional

Science, Oklahoma State University.

Joussen, Rohrscheneider, Reichling, Kirchoff, Kruse, 2000, Treatment of Corneal

Neovascularization with Dietary Iso¯avonoidsand Flavonoids, Exp. Eye

Res Ed.71, pp. 483-487.

Kennedy M.C, J.T. Rosenbaum, J. Brown, S.R. Planck, X. Huang, C.A.

Armstrong, dan J.C. Ansel, 1995, Novel Production of Interleukin-1

Receptor Antagonist Peptides in Normal Human Cornea, The Journal of

Clinical Investigation, Vol. 95, pp.82-88.

xviii

Kelly M.M, W. A Arnold, 2012, Direct and indirect photolysis of the

phytoestrogens genistein and daidzein, Environmental Science and

Technology, Vol. 46, pp. 5396-5403.

Khaodhiar L, H.A. Ricciotti, Linglin. L, W.P. Schickel, M. Jinron Z, G.

Blackburn L, 2009, Daidzein-rich isoflavone aglycones are potentially

effective in reducing hot flashes in menopausal women, NPA, Vol.15,

pp.125-132.

Kim, In Geun, Lee, Ji Hyun, Kim, Sang Soo, 2012, Reduced Corneal Sensitivity

in Patients With Rheumatoid Arthritis, The Journal Of Cornea and

External Disease, Vol. 31, pp. 1361-1509.

Kimura Kazuhiro, T. Shiniciro, T. Nishida, 2009, Interleukin-1β–Induced

Disruption of Barrier Function in Cultured Human Corneal Epithelial

Cells, Investigative Ophtalmology & Visual Science, Vol.50 no. 2, viewed

1 Februari 2014, http://www.iovs.org/content/50/2/597.full.

Loganadane L.D, N. Berge, C. Legrand , F. F. Lafeve, 2014, Endothelial Cell

Proliferation Regulated By Cytokines Modulates Trombospondin-1

Secretion Into The Subendothelium, Cytokines, Vol.9 pp. 740-746,

http://www.sciencedirect.com.

Masli S, Vega J.L, 2011, Ocular Immune Privilege Sites, PubMed, US National

Library of Medicine National Institutes of Health.

Nasution, A.I, 2010, Gen-Gen Pilihan Untuk Terapi Gen Antiangiogenesis

Kanker, Studi Program Kedokteran Gigi Universitas Syiah, Kuala

Lumpur.

Niederkorn, J. Y, 2013, Corneal Transplantation and Immune Privilege, Journal

Department Of Ophthalmology University Of Texas Southwestern

Medical Center, Dallas USA, Vol. 32, pp. 57-67.

Notoatmodjo S , 2005, Metodologi Penelitian Kesehatan,Asdi Mahasatya,Jakarta.

N. Suarsana, Wresdiyati T, dan Suprayogi A, 2013, Respon Stres Oksidatif dan

Pemberian Isoflavon terhadap Aktivitas Enzim Superoksida Dismutase

dan Peroksidasi Lipid pada Hati Tikus, Fakultas Kedokteran Hewan,

Universitas Udayana, Bali.

Paul R.E dan J.P. Whitcer, 2009, Vaughan &Asbury Oftalmologi Umum, Ed.17,

EGC, Jakarta.

xix

Preedy Victor R, 2011, Isoflavones: Chemistry, Analysis, Function And Effects,

http://books.google.co.id/.

Sofia Ovi, A. Rosy, 2010, Effect of Genistein on Conjunctival Goblet Cells

Density and the Expression of Interleukin-1b in Ovariectomized Rats,

Jurnal Oftalmologi Indonesia, Vol. 7 No. 3, pp. 113-115.

Solimun, 2003, Strucktural Equation Modeling Lisrel dan Amos, Fakultas MIPA

Universitas Brawijaya, Malang.

Tri E.U, R.A. Kuncoro, I.R Hutami, F.T. Sari, J. Handajani, 2011, Efek

Antiinflamasi Ekstrak Daun Sembukan (Paederia scandens) Pada Tikus

Wistar, Jurnal Majalah Obat Tradisional, Vol 16 (2), pp. 95-100.

Winarsi Hery dan P. Agus, 2009, Efek Suplementasi Ekstrak Protein Kecambah

Kedelai Terhadap Kadar IL-1Beta Penderita Diabetes Tipe-2, Jurnal

Teknologi dan Industri Pangan, Vol XXI No. 1, pp. 6-9.

Yenita, 2010, Pengaruh Pemberian Ekstrak Jahe terhadap Kadar Malondialdehide

(MDA) Testis dan Diameter Tubulus Seminiferus Testis Mencit yang

Diberi Plumbum Asetat, Journal Kedokteran IbnuSina, 5 (3), pp.106.

Zhou Ru, Reiko Horai, M. J. Mattapallil, R. R. Caspi, 2011, A New Look At

Immune Privilege Of The Eye: Dual Role For The Vision-Related

Molecule Retinoic Acid, http://www.jimmunol.org.