Abidah, Hafshah Yasmina and Prof. Dr. dr. Loeki Enggar Fitri, M.Kes, Sp.ParK and Prof. Agustina Tri Endharti, S.Si., Ph.D, S.Si., Ph.D (2023) Uji Efektivitas dan Toksisitas Antimalaria Fraksi 12, 13, dan 14 Metabolit sekunder Streptomyces hygroscopicus subsp. Hygroscopicus secara in vitro. Magister thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Malaria merupakan penyakit yang tersebar di berbagai negara tropis maupun sub-tropis, dengan perkiraan 1000 juta orang di dunia tinggal di daerah endemik malaria. Pada tahun 2020 terjadi peningkatan kasus malaria dibanding tahun sebelumnya yakni menjadi 241 juta kasus, dengan estimasi kematian sebanyak 627.000. Malaria disebabkan oleh gigitan nyamuk betina dari genus Anopheles yang mengandung parasit Plasmodium. Diagnosis dini dan terapi yang tepat dengan obat antimalaria yang efektif merupakan dua komponen kunci dalam mengontrol dan mengeliminasi malaria. Saat ini, pengobatan lini pertama yang direkomendasikan oleh WHO dan Kementrian Kesehatan RI untuk infeksi malaria adalah Artemisinin-based combination therapy (ACT). Namun, kemunculan dan penyebaran parasit yang resisten terhadap obat Artemisinin, telah menjadi masalah utama yang menghambat pengendalian malaria. Tingginya morbiditas dan mortalitas yang disebabkan oleh malaria, belum adanya vaksin berlisensi, dan resistensi yang meluas terhadap Artemisinin, bersama dengan adanya kelompok yang rentan terhadap infeksi malaria berat terutama anak-anak dan wanita hamil, menunjukkan masalah yang nyata akan kebutuhan untuk menemukan obat antimalaria baru. Salah satu spesies dari kelas Actinomycetes, yakni Streptomyces hygroscopicus, dilaporkan sebagai mikroorganisme potensial dalam pengembangan agen terapi antimalaria baru pada semua stadium Plasmodium. Penelitian sebelumnya telah melaporkan potensi S. hygroscopicus sebagai antimalaria, baik secara in silico, in vitro, maupun in vivo. Profiling metabolit sekunder dari fermentasi S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus telah dilakukan pada penelitian sebelumnya dengan metode Kromatografi Lapis Tipis (KLT), yang menghasilkan berbagai spot. Spot tersebut menunjukkan bahwa pada fraksi tersebut terdapat senyawa aktif. Fraksi nomor 12, 13, dan 14 dilaporkan mengandung senyawa monoterpen, triterpen, dan steroid. Oleh karena itu, pada penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi efektivitas fraksi 12, 13, dan 14 metabolit sekunder S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus terhadap Plasmodium berghei dan tingkat tokisitasnya sebagai agen antimalaria potensial yang baru. Pada uji efektivitas, digunakan tiga jenis fraksi yaitu fraksi 12, 13, dan 14 metabolit sekunder S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus pada kultur P. berghei. Kultur dibagi menjadi 7 kelompok, yang terdiri dari 5 kelompok perlakuan dan 2 kelompok kontrol, dalam 24-well plate. Kelompok perlakuan menggunaan konsentrasi 0,25; 1.25; 6.25; 31.25; 156.25 μg/ml. Kelompok kontrol positif diberikan paparan Artemisinin 0,01 mM, sedangkan kelompok kontrol negatif menggunakan DMSO 1%. Morfologi P. berghei pada siklus viii intraeritrositik diamati secara mikroskopik dengan membuat hapusan darah pada kaca objek kemudian diwarna dengan pewarnaan Giemsa. Pengamatan ini dilakukan setelah P. berghei terpapar fraksi S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus selama 48 jam, dengan perbesaran 1000x. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ketiga fraksi dapat menyebabkan kerusakan morfologi pada P. berghei, berupa bentuk krisis (crisis form). Densitas eritrosit terinfeksi P. berghei setelah paparan fraksi 12, 13, dan 14 metabolit sekunder S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus menunjukkan hasil yang lebih rendah dibanding kontrol negatif. Persentase penghambatan rata-rata fraksi 12, 13, dan 14 metabolit sekunder S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus terhadap P. berghei semakin meningkat seiring dengan kenaikan konsentrasi fraksi. Dari ketiga fraksi, didapatkan hasil penghambatan pertumbuhan parasit terbaik pada fraksi 14, kemudian disusul oleh fraksi 13 dan fraksi 12. Fraksi 14 memiliki persentase penghambatan tertinggi pada konsentrasi 156,25 μg/ml sebesar 67,73%, fraksi 13 dapat menghambat P. berghei tertinggi pada konsentrasi 156.25mg/L sebesar 38,65%, sedangkan fraksi 12 dapat menghambat P. berghei tertinggi pada konsentrasi 31,25 μg/ml sebesar 31,09%. Kontrol positif berupa Artemisinin dapat menghambat pertumbuhan P. berghei sebesar 50,61%. Berdasarkan analisis probit, IC50 pada fraksi 14 didapatkan sebesar 10,26 μg/ml, sedangkan IC50 fraksi 12 dan 13 tidak ditentukan. Fraksi 14 sebagai fraksi terbaik pada uji efektivitas dilanjutkan untuk dilakukan pemeriksaan toksisitas, dengan tujuan untuk melihat derajat toksisitas fraksi tersebut terhadap sel. Uji toksisitas dilakukan dengan metode MTT assay menggunakan sel MCF-7 dengan konsentrasi 0,25; 2,5; 25; 250; 2500 μg/ml. Pada pengamatan morfologi menggunakan mikroskop inverted, semakin tinggi konsentrasi fraksi 14 yang diberikan, maka formazan yang terbentuk semakin berkurang. Nilai absorbansi toksisitas pada kelima konsentrasi fraksi 14 menunjukkan hasil yang lebih rendah dibandingkan kontrol negatif dan menyebabkan kematian sel MCF-7 kurang dari 50%. Kematian sel tertinggi terlihat pada konsentrasi 250 μg/ml sebesar 19,9%. Hal ini menunjukkan bahwa fraksi 14 metabolit sekunder S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus tidak bersifat toksik pada sel manusia. Karena persentase kematian sel MCF-7 pada konsentrasi tertinggi fraksi 14 tidak mencapai 50%, maka LC50 tidak ditentukan dalam penelitian ini. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa fraksi 14 memiliki efektivitas antimalaria terbaik dibanding fraksi 12 dan 13, dengan IC50 sebesar 10,26 μg/ml. Fraksi 14 terbukti tidak bersifat toksik terhadap sel MCF-7.
English Abstract
Malaria is a disease spread across tropical and sub-tropical countries, with an estimated 1000 million people in the world living in malaria-endemic areas. In 2020 there was an increase in malaria cases compared to the previous year, namely 241 million cases, with an estimated death of 627,000. Malaria is caused by the bite of female mosquitoes of the genus Anopheles which contain the Plasmodium parasite. Early diagnosis and appropriate therapy with effective antimalarial drugs are two key components in controlling and eliminating malaria. Currently, the first line of treatment recommended by WHO and the Indonesian Ministry of Health for malaria infection is Artemisinin-based combination therapy (ACT). However, the emergence and spread of Artemisinin-resistant parasites have become a major problem hindering malaria control. The high morbidity and mortality caused by malaria, the absence of a licensed vaccine, and the widespread Artemisinin resistance, together with the presence of groups susceptible to severe malaria infection especially children and pregnant women, highlight the real problem of the need to find new antimalarial drugs. One of the species from the Actinomycetes class, namely Streptomyces hygroscopicus, was reported as a potential microorganism in the development of new antimalarial therapeutic agents on all stages of Plasmodium. Previous studies have reported the potential of S. hygroscopicus as an antimalarial, both in silico, in vitro, and in vivo. Profiling of secondary metabolites from the fermentation of S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus has been carried out in previous studies using the Thin Layer Chromatography (TLC) method, which produced various spots. The spot indicates that the fraction contains active compounds. Fractions number 12, 13, and 14 were reported to contain monoterpene, triterpene, and steroid compounds. Therefore, this study aims to evaluate the effectiveness of fractions 12, 13, and 14 secondary metabolites of S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus against Plasmodium berghei and its toxicity as a new potential antimalarial agent. In the effectiveness test, three types of fractions were used, namely fractions 12, 13, and 14 secondary metabolites of S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus in P. berghei culture. The cultures were divided into 7 groups, consisting of 5 treatment groups and 2 control groups, in 24-well plates. The treatment group used a concentration of 0.25; 1.25; 6.25; 31.25; 156.25 μg/ml. The positive control group was exposed to 0.01 mM Artemisinin, while the negative control group used 1% DMSO. The morphology of P. berghei in the intraerythrocytic cycle was observed microscopically by making blood smears on a glass slide and then stained with Giemsa stain. This observation was made after P. berghei was exposed to the fraction of S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus for 48 hours, with 1000x magnification. The results showed that x the three fractions could cause morphological damage to P. berghei, in the form of a crisis form. Erythrocyte density infected with P. berghei after exposure to fractions 12, 13, and 14 secondary metabolites of S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus showed lower results than the negative control. The average inhibition percentage of fractions 12, 13, and 14 of secondary metabolites of S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus to P. berghei increased along with the increase in the concentration of the fraction. Of the three fractions, the best inhibition of parasite growth was obtained from fraction 14, then followed by fractions 13 and 12. Fraction 14 had the highest percentage of inhibition at a concentration of 156.25 μg/ml of 67.73%, fraction 13 could inhibit P. berghei the highest at a concentration of 156.25 mg/L was 38.65%, while fraction 12 could inhibit P. berghei the highest at a concentration of 31.25 μg/ml by 31.09%. The positive control in the form of Artemisinin inhibited the growth of P. berghei by 50.61%. Based on probit analysis, the IC50 in fraction 14 was found to be 10.26 μg/ml, while the IC50 in fractions 12 and 13 was not determined. Fraction 14 as the best fraction in the effectiveness test was continued for toxicity examination, to see the degree of toxicity of the fraction to cells. The toxicity test was carried out by the MTT assay method using MCF-7 cells with a concentration of 0.25; 2.5; 25; 250; 2500μg/ml. In morphological observations using an inverted microscope, the higher the concentration of fraction 14, the less formazan formed. The toxicity absorbance values at the five concentrations of fraction 14 showed lower results than the negative control and caused less than 50% of MCF-7 cell death. The highest cell death was seen at a concentration of 250 μg/ml of 19.9%. This shows that the fraction of 14 secondary metabolites of S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus is not toxic to human cells. Because the percentage of MCF-7 cell death at the highest concentration of fraction 14 did not reach 50%, the LC50 was not determined in this study. From this study, it can be concluded that fraction 14 has the best antimalarial effectiveness compared to fractions 12 and 13, with an IC50 of 10.26 μg/ml. Fraction 14 proved to be non-toxic to MCF-7 cells.
Other obstract
-
| Item Type: | Thesis (Magister) |
|---|---|
| Identification Number: | 0423060003 |
| Subjects: | 600 Technology (Applied sciences) > 616 Diseases > 616.02 Special topics of disease > 616.025 Medical emergencies / Emergency medicine / Emergency nursing / Triage (Medicine) |
| Divisions: | S2/S3 > Magister Ilmu Biomedis, Fakultas Kedokteran |
| Depositing User: | Endang Susworini |
| Date Deposited: | 13 Jul 2023 02:16 |
| Last Modified: | 13 Jul 2023 02:16 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/201809 |
![[thumbnail of DALAM MASA EMBARGO]](http://repository.ub.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text (DALAM MASA EMBARGO)
Hafshah Yasmina Abidah.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2025. Download (5MB) |
Actions (login required)
 |
View Item |