Pengaruh Kombinasi Nanoemulsi Rosmarinus officinalis dan Centella asiatica terhadap Ekspresi Nrf2a, SOD dan Malformasi pada Larva Zebrafish Model Diabetes Mellitus Gestasional.

Amelia, Rizki and Dr. Husnul Khotimah, S.Si., M.Kes and dr. Yahya Irwanto, Sp.OG(K) (2023) Pengaruh Kombinasi Nanoemulsi Rosmarinus officinalis dan Centella asiatica terhadap Ekspresi Nrf2a, SOD dan Malformasi pada Larva Zebrafish Model Diabetes Mellitus Gestasional. Magister thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Diabetes Mellitus Gestasional (DMG) adalah intoleransi glukosa pada kehamilan yang mengakibatkan hiperglikemia dengan onset pada trimester kedua atau ketiga tanpa riwayat diabetes sebelumnya. DMG berkembang saat terjadi resistensi insulin yang diinduksi hormon kehamilan dan insufisiensi sekresi insulin dari sel β pankreas yang tidak mampu lagi beradaptasi dalam mempertahankan homeostasis glukosa darah ibu sehingga menyebabkan hiperglikemia. Hiperglikemia pada DMG terbukti dapat menginduksi stres oksidatif melalui peningkatan produksi Reactive Oxygen Species (ROS) dan supresi mekanisme antioksidan. Stres oksidatif yang diinduksi hiperglikemia dikaitkan dengan gangguan perkembangan embrio melalui mekanisme perubahan pada ekspresi gen embrionik yang mengakibatkan malformasi kongenital. Supresi antioksidan seluler pada kondisi hiperglikemia diantaranya disebabkan aktivasi Nuclear factor erythroid 2–related factor 2 (Nrf2) yang terganggu. Nrf2 merupakan faktor transkripsi yang berperan dalam pertahanan melawan stres oksidatif melalui regulasi gen sitoprotektif, diantaranya berperan dalam transkripsi antioksidan enzimatik. Salah satu antioksidan endogen enzimatik yang berfungsi melawan ROS adalah Superoxide dismutase (SOD). Rosmarinus officinalis (RO) dan Centella asiatica (CA) adalah kedua herbal yang masing-masing memiliki efek anti-hiperglikemik dan antioksidan. Kombinasi keduanya diharapkan dapat meningkatkan efek terapeutik dan menurunkan toksisitasnya melalui mekanisme sinergisme farmakodinamik dan farmakokinetik. Penelitian ini bertujuan untuk membuktikan pengaruh kombinasi nanoemulsi RO dan CA terhadap ekspresi Nrf2a, SOD dan malformasi pada larva zebrafish model DMG. Desain penelitian ini adalah true experimental dengan pendekatan posttest only control group design secara in vivo pada embrio zebrafish (Danio rerio). Embrio zebrafish yang memenuhi kriteria inklusi dibagi menjadi 5 kelompok, yaitu kelompok kontrol negatif (diberikan medium embrionik), kontrol positif (diberikan induksi glukosa 3% dalam medium embrionik), dan 3 kelompok perlakuan (P1, P2 dan P3). Kelompok P1 diberikan induksi glukosa 3% dan kombinasi nanoemulsi RO dan CA 2,5 μg/ml dalam medium embrionik. Kelompok P2 diberikan induksi glukosa 3% dan kombinasi nanoemulsi RO dan CA 5 μg/ml dalam medium embrionik. Kelompok P3 diberikan induksi glukosa 3% dan kombinasi nanoemulsi RO dan CA 10 μg/ml dalam medium embrioniknya. Induksi glukosa 3% dan kombinasi nanoemulsi RO dan CA diberikan pada embrio zebrafish sejak usia 2 hpf hingga 72 hpf. Pemeriksaan malformasi dilakukan pada usia 3 dpf setelah embrio hatching menjadi larva zebrafish. Pengukuran ekspresi Nrf2a dan SOD menggunakan RT-PCR pada sampel larva zebrafish usia 3 dpf sebanyak 40 ekor tiap kelompok yang dihomogenkan dan diisolasi RNA-nya kemudian dijadikan template cDNA. Data dianalisis secara statistik menggunakan program SPSS 25.0 dengan uji homogenitas menggunakan Levene Test, uji normalitas Saphiro-wilk, uji komparasi one-way ANOVA dilanjutkan dengan uji Post Hoc LSD atau uji Kruskal-Wallis yang dilanjutkan dengan Post Hoc Pairwise Comparisons. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ekspresi Nrf2a pada kelompok larva zebrafish model DMG menurun signifikan (p = 0,045) dibandingkan kelompok kontrol. Pemberian kombinasi nanoemulsi RO dan CA dengan konsentasi 2,5 μg/ml pada larva zebrafish model DMG dapat meningkatkan ekspresi Nrf2a pada larva zebrafish model DMG namun tidak signifikan (p = 0,235). Polifenol yang terkandung pada RO memiliki gugus karbonil β tak jenuh yang berfungsi sebagai elektrofil yang dapat berperan dalam aktivasi Nrf2 sehingga meningkatkan sintesis antioksidan endogen. Selain itu, CA dengan kandungan triterpenoidnya juga terbukti meningkatkan aktivasi Nrf2. Namun, pada konsentrasi yang lebih tinggi, yaitu pemberian kombinasi nanoemulsi RO dan CA pada konsentasi 5 μg/ml vii dan 10 μg/ml tidak dapat meningkatkan ekspresi Nrf2a pada larva zebrafish model DMG, kemungkinan disebabkan pada konsentrasi yang lebih tinggi akan memaksimalkan mekanime kerja antioksidan lainnya selain aktivasi melalui Nrf2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ekspresi SOD pada kelompok larva zebrafish model DMG menurun walaupun tidak signifikan (p = 0,093) dibandingkan kelompok kontrol. Pemberian kombinasi nanoemulsi RO dan CA pada larva zebrafish model DMG dapat meningkatkan ekspresi SOD secara signifikan diketiga konsentrasi yang diujikan pada penelitian ini (p <0,05). Aktivitas antioksidan CA sebanding dengan aktivitas antioksidan RO sehingga sangat berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai sumber antioksidan alami. Konsentrasi optimum yang diambil adalah pemberian kombinasi nanoemulsi RO dan CA dengan konsentrasi terendah, yaitu 2,5 μg/ml. Hal ini mempertimbangkan bahwa dengan konsentrasi terendah, pemberian kombinasi nanoemulsi RO dan CA sudah mampu meningkatkan ekspresi SOD secara signifikan dibandingkan kelompok kontrol positif (p = 0,024) dan tidak memiliki perbedaan bermakna dengan kelompok kontrol negatif (p = 0,437). Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada kelompok larva zebrafish model DMG ditemukan sebanyak 7,21% larva zebrafish usia 3 dpf mengalami malformasi, sedangkan pada kelompok larva zebrafish model DMG yang mendapatkan pemberian kombinasi nanoemulsi RO dan CA mengalami penurunan kejadian malformasi, dimana persentase malformasi terendah terjadi pada kelompok larva zebrafish model DMG yang diberikan kombinasi nanoemulsi RO dan CA konsentrasi 2,5 μg/ml, yaitu 0,86%. Pemberian kombinasi nanoemulsi RO dan CA dengan kandungan utama polifenol dan triterpenoid yang terbukti dapat meningkatkan aktivitas antioksidan pada larva zebrafish model DMG juga memberikan efek menurunkan risiko malformasi. Kesimpulan penelitian ini adalah pemberian kombinasi nanoemulsi RO dan CA tidak dapat meningkatkan ekspresi Nrf2a, dapat meningkatkan ekspresi SOD dan dapat mengurangi malformasi pada larva zebrafish model DMG.

English Abstract

Gestational Diabetes Mellitus (GDM) is glucose intolerance in pregnancy resulting in hyperglycemia with onset in the second or third trimester without a history of diabetes. DMG develops when there is insulin resistance induced by pregnancy hormones and insufficiency of insulin secretion from pancreatic β cells. The pancreas can no longer adapt to maintaining maternal blood glucose homeostasis, causing hyperglycemia. Hyperglycemia in GDM has been shown to induce oxidative stress through increased production of Reactive Oxygen Species (ROS) and suppression of antioxidant mechanisms. Hyperglycemia-induced oxidative stress is associated with impaired embryonic development through the mechanism of changes in embryonic gene expression resulting in congenital malformations. Suppression of cellular antioxidants in conditions of hyperglycemia is due, among other things, to impaired activation of the erythroid nuclear factor 2–related factor 2 (Nrf2). Nrf2 is a transcription factor that plays a role in defense against oxidative stress through the regulation of cytoprotective genes, including the transcription of enzymatic antioxidants. One of the enzymatic endogenous antioxidants that function against ROS is Superoxide dismutase (SOD). Rosmarinus officinalis (RO) and Centella asiatica (CA) are two herbs that have anti-hyperglycemic and antioxidant effects, respectively. The combination of RO and CA nanoemulsion is expected to increase the therapeutic effect and reduce toxicity through a synergistic mechanism of pharmacodynamics and pharmacokinetics. This study aims to prove the effect of a combination of RO and CA nanoemulsions on the expression of Nrf2a, SOD, and malformations in DMG model zebrafish larvae. The design of this study was truly experimental, with a posttest-only control group design approach in vivo on zebrafish (Danio rerio) embryos. Zebrafish embryos that met the inclusion criteria were divided into 5 groups, namely the negative control group (given embryonic medium), the positive control (given 3% glucose induction in embryonic medium), and 3 treatment groups (P1, P2, and P3). Group P1 was given 3% glucose induction and a combination of 2.5 μg/ml RO and CA nanoemulsion in embryonic medium. Group P2 was given 3% glucose induction and a combination of 5 μg/ml RO and CA nanoemulsion in embryonic medium. Group P3 was given 3% glucose induction and a combination of 10 μg/ml RO and CA nanoemulsion in the embryonic medium. Induction of 3% glucose and a combination of RO and CA nanoemulsions were administered to zebrafish embryos from 2 hpf to 72 hpf. Malformation examination was carried out at the age of 3 dpf after hatching embryos into zebrafish larvae. Nrf2a and SOD expression was measured using RT-PCR on a sample of 3 dpf zebrafish larvae aged 3 dpf as many as 40 individuals from each group were homogenized and the RNA isolated was then used as a cDNA template. Data were analyzed statistically using the SPSS 25.0 program with homogeneity tests using the Levene Test, the normality test by Shapiro-Wilk, the one-way ANOVA comparison test followed by the post-hoc LSD test or Kruskal-Wallis test followed by Pairwise Comparisons. The results showed that the expression of Nrf2a in the DMG model zebrafish larvae group decreased significantly (p = 0.045) compared to the control group. Administration of a combination of RO and CA nanoemulsion with a concentration of 2.5 μg/ml in zebrafish larvae of the DMG model increased the expression of Nrf2a in zebrafish larvae of the DMG model but not significantly (p = 0.235). The polyphenols contained in RO have unsaturated β-carbonyl groups that function as electrophiles and can play a role in Nrf2 activation, thereby increasing the synthesis of endogenous antioxidants. In addition, CA with its triterpenoid content, has also been shown to increase Nrf2 activation. However, at higher concentrations, namely the administration of a combination of RO and CA nanoemulsions at concentrations of 5 μg/ml and 10 μg/ml could not increase the ix expression of Nrf2a in zebrafish larvae of the DMG model, possibly because at higher concentrations it would maximize the mechanism of action of other antioxidants besides activation through Nrf2. The results showed that SOD expression in the DMG model zebrafish larvae group decreased, although not significantly (p = 0.093) compared to the control group. Administration of a combination of RO and CA nanoemulsions to zebrafish larvae of the DMG model significantly increased SOD expression at the three concentrations tested in this study (p <0.05). CA antioxidant activity is comparable to RO antioxidant activity, so it has the potential to be used as a natural antioxidant source. The optimum concentration taken was a combination of RO and CA nanoemulsion with the lowest concentration, namely 2.5 μg/ml. This considers that at the lowest concentration, the combination of RO and CA nanoemulsion was able to significantly increase SOD expression compared to the positive control group (p = 0.024) and had no significant difference compared to the negative control group (p = 0.437). The results showed that in the DMG model zebrafish larvae group, 7.21% of zebrafish larvae aged 3 dpf experienced malformations, whereas in the DMG model zebrafish larvae group that received a combination of RO and CA nanoemulsion, there was a decrease in the incidence of malformations. The lowest percentage of malformations occurred in the DMG model zebrafish larvae group that received a combination of RO and CA nanoemulsion with a concentration of 2.5 μg/ml, which was 0.86%. Administration of a combination of RO and CA nanoemulsions with the main content of polyphenols and triterpenoids, which are proven to increase antioxidant activity in zebrafish larvae of the DMG model, also has the effect of reducing the risk of malformations. The conclusion of this study was that the administration of a combination of RO and CA nanoemulsion could not increase Nrf2a expression, could increase SOD expression, and could reduce malformations in zebrafish larvae of the DMG model.

Item Type:	Thesis (Magister)
Identification Number:	0423060100
Subjects:	600 Technology (Applied sciences) > 618 Gynecology, obstetrics, pediatrics, geriatrics > 618.2 Obstetrics
Divisions:	S2/S3 > Magister Kebidanan, Fakultas Kedokteran
Depositing User:	Endang Susworini
Date Deposited:	12 Dec 2023 08:21
Last Modified:	12 Dec 2023 08:21
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/205274

Text (DALAM MASA MEMBARGO) Rizki Amelia.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2025. Download (7MB)

Actions (login required)

View Item