Potensi Minuman Instan Kopi Hijau Dan Teh Hijau Terdekafeinasi Dalam Menghambat Diferensiasi Sel Adiposit Melalui Gen Ppar-γ Dan C/Ebpα Sebagai Terapi Sindrom Metabolik

Nugrahini, Nur Ida Panca and Agustin Krisna Wardani,, S.TP, M.Si, Ph.D and Prof. dr. Mohammad Saifur R., ,Sp.JP(K),Ph.D and Erryana Martati,, S.TP, MP, Ph.D (2023) Potensi Minuman Instan Kopi Hijau Dan Teh Hijau Terdekafeinasi Dalam Menghambat Diferensiasi Sel Adiposit Melalui Gen Ppar-γ Dan C/Ebpα Sebagai Terapi Sindrom Metabolik. Doktor thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Sindrom metabolik (SM) merupakan suatu akumulasi beberapa gangguan pada tubuh, yang dapat meningkatkan risiko terbentuknya penyakit kardiovaskuler, resistensi insulin, diabetes melitus, serta komplikasi vaskuler dan neurologis. Definisi SM berdasarkan kriteria National Cholesterol Education Program Adult Treatment Panel III (NCEP-ATP III) yaitu apabila seseorang memenuhi setidaknya 3 dari 5 kriteria yang disepakati, antara lain : obesitas abdominal (lingkar perut pria >102 cm atau wanita >88 cm), kadar trigliserida darah tinggi (>150 mg/dL), kadar HDL rendah (<40 mg/dL), tekanan darah tinggi (>130/85 mmHg), dan kadar glukosa darah puasa tinggi (>110 mg/dL) (Ramli et al., 2021). Obesitas merupakan faktor risiko utama penyebab SM. Kondisi ini terjadi akibat adanya positive energy balance, yaitu di mana asupan energi melebihi pengeluaran energi tubuh. Ketika seseorang mengonsumsi lebih banyak kalori daripada yang mereka bakar, kelebihan energi disimpan dalam tubuh sebagai lemak. Selama waktu yang berkepanjangan, penimbunan lemak ini dapat mengarah pada peningkatan jumlah dan ukuran sel adiposit serta perkembangan sel adiposit matang dari prekursor yang belum terdifferensiasi (Valli et al., 2018). Proses diferensiasi ini dapat menyebabkan perubahan bentuk sel pre-adiposit yang tadinya berbentuk menyerupai fibroblast menjadi sel adiposit matang yang bulat dan lebih bervolume. Diferensiasi sel adiposit yang terjadi secara intensif akan menimbulkan akumulasi sel adiposa matang yang bisa tersebar di beberapa bagian tubuh seperti perut (visceral fat) dan jaringan di bawah kulit (subcutaneous fat). Proses differensiasi diketahui dikontrol oleh dua faktor transkripsi utama yaitu Peroxisome Proliferator-Activated Receptor-γ (PPARγ) dan CCAAT EnhancerBinding Protein-α (C/EBPα). Keduanya meregulasi ekspresi beberapa gen yang terlibat dalam lipogenesis, lipolysis, serta sensitifitas insulin, salah satunya adalah Glucose Transporter Type 4 (GLUT4) (Lowe et al., 2011 dan Ntambi and Kim, 2000). Diferensiasi adiposit diregulasi oleh faktor-faktor genetik dan lingkungan, oleh sebab itu upaya penghambatan proses diferensiasi merupakan suatu strategi yang potensial untuk pencegahan dan pengobatan obesitas (Valli et al., 2018). Penemuan komponen bioaktif alami yang mampu meregulasi adipogenesis dapat berkontribusi besar dalam pencegahan dan pengobatan obesitas sebagai faktor utama penyebab SM. Bahan pangan yang dilaporkan memiliki efek positif terhadap kondisi ini diantaranya adalah kopi hijau dan teh hijau. Asam klorogenat (CGA) diketahui merupakan komponen fenolik utama pada kopi hijau yang memiliki peranan mengatasi sindrom metabolik salah satunya dalam menghambatxii diferensiasi sel adiposit. Park et al. (2018) menyatakan bahwa CGA dapat menekan terbentuknya droplet lipid dan akumulasi trigliserida intraseluler, serta mampu menurunkan sekresi adipokin seperti leptin dan adiponektin. Selain itu pemberian CGA pada sel 3T3-L1 dapat mengurangi level protein dari peroxisome proliferator-activated receptor gamma (c), sterol regulatory element binding protein-1c (SREBP-1c), dan ekspresi gen fatty acid synthase (FAS). Sedangkan teh hijau diketahui mengandung senyawa flavonoid epigallocatechin gallate (EGCG) (Sano et al., 2001). Beberapa penelitian telah membuktikan adanya potensi EGCG sebagai anti-diferensiasi sel preadiposit. Kim and Sakamoto (2012) melaporkan hasil penelitiannya bahwa pemberian EGCG pada preadiposit 3T3-L1 dapat mengurangi akumulasi lipid intraseluler. Penelitian dilakukan melalui 3 (tiga) tahap. Tahap I, bertujuan untuk melakukan optimasi pembuatan minuman instan fungsional berbasis kopi hijau dan teh hijau terdekafeinasi. Tahap II, bertujuan untuk melakukan pengujian minuman instan kopi hijau dan teh hijau dalam memodulasi ekspresi gen adipogenik secara in-vitro. Tahap III, bertujuan untuk menguji pengaruh minuman instan kopi hijau dan teh hijau secara in-vivo menggunakan tikus Sprague dawley jantan yang telah mengalami sindrom metabolik. Hasil penelitian tahap I menunjukkan penggunaan lama ekstraksi selama 10 menit, lama dekafeinasi 8 jam, dan suhu dekafeinasi sebesar 60°C merupakan kombinasi yang paling optimal untuk menghasilkan instan kopi hijau terdekafeinasi dengan senyawa fenolik maksimal, nilai IC50 minimal, dan kadar kafein minimal yaitu dengan nilai masing-masing sebesar 48,02 mg GAE/g, 30,91 (ppm), dan 1,42 % secara berturut-turut. Adapun penggunaan lama ekstraksi selama 29,17 menit, lama dekafeinasi 5 menit, dan suhu dekafeinasi sebesar 50°C merupakan kombinasi yang paling optimal untuk menghasilkan instan teh hijau terdekafeinasi dengan total flavonoid maksimal, nilai IC50 minimal, dan kadar kafein minimal yaitu dengan nilai masing-masing sebesar 96,79 mg QE/g, 32,00 ppm, dan 1,53% secara berturut-turut. Hasil penelitian tahap II menunjukkan nilai ekspresi relatif gen PPAR-γ dan C/EBPα pada sel adiposit 3T3-L1 memiliki nilai sig <0,05 yaitu masing-masing sebesar 0,000 dan 0,022 sehingga dinyatakan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan pada kelompok perlakuan. Dimana dosis yang memiliki nilai rata-rata ekspresi relatif gen PPAR-γ dan C/EBPα terendah adalah pemberian dosis kopi hijau 320 ppm (K320) dan teh hijau 320 ppm (T320) secara berturut-turut. Nilai akumulasi lipid intraseluler pada sel adiposit 3T3-L1 memiliki nilai sig <0,05 yaitu sebesar 0,000 sehingga dinyatakan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan pada kelompok perlakuan. Dosis yang memiliki nilai rata-rata akumulasi lipid terendah adalah perlakuan kombinasi teh hijau : kopi hijau 160 ppm:80 ppm (TK160/80). Nilai ekspresi relatif protein PPAR-γ dan C/EBPα pada sel adiposit 3T3-L1 memiliki nilai sig <0,05 yaitu sebesar 0,000 sehingga dinyatakan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan pada kelompok perlakuan. Dimana dosis yang memiliki nilai rata-rata ekspresi relatif protein PPAR-γ dan C/EBPα terendah adalah pemberian dosis kopi hijau 320 ppm (K320) dan teh hijau 320 ppm (T320) secara berturut-turut. Hasil penelitian tahap III menunjukkan berat badan tikus model metabolik sindrom memiliki nilai sig <0,05 yaitu sebesar 0,025 sehingga dinyatakan bahwa terdapatxiii perbedaan yang signifikan pada kelompok perlakuan. Kontrol negatif memiliki perbedaan yang signifikan dengan kontrol positif. Meskipun pemberian instan kopi hijau dan teh hijau baik yang mengalami dekafeinasi maupun non-dekafeinasi tidak memberikan hasil yang berbeda nyata dengan kelompok kontrol, namun diketahui bahwa keduanya menunjukkan berat badan yang relatif lebih rendah dibandingkan kelompok kontrol positif. Gula darah puasa tikus model metabolik sindrom memiliki nilai sig <0,05 yaitu sebesar 0,005 sehingga dinyatakan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan pada kelompok perlakuan. Kontrol negatif memiliki perbedaan yang signifikan dengan kontrol positif. Meskipun pemberian instan kopi hijau dan teh hijau baik yang mengalami dekafeinasi maupun non-dekafeinasi tidak memberikan hasil yang berbeda nyata dengan kelompok kontrol, namun diketahui bahwa keduanya menunjukkan gula darah puasa yang relatif lebih rendah dibandingkan kelompok kontrol positif. Nilai HDL tikus model metabolik sindrom memiliki nilai sig <0,05 yaitu sebesar 0,000 sehingga dinyatakan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan pada kelompok perlakuan. Kontrol negatif memiliki perbedaan yang signifikan dengan kontrol positif. Pemberian instan kopi hijau dan teh hijau baik yang mengalami dekafeinasi maupun non-dekafeinasi diketahui memberikan hasil yang berbeda nyata dengan kelompok kontrol positif, dimana diketahui bahwa keduanya menunjukkan nilai HDL yang relatif lebih tinggi dibandingkan kelompok kontrol positif. Nilai trigliserida tikus model metabolik sindrom memiliki nilai sig <0,05 yaitu sebesar 0,000 sehingga dinyatakan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan pada kelompok perlakuan. Kontrol negatif memiliki perbedaan yang signifikan dengan kontrol positif. Pemberian instan kopi hijau dan teh hijau baik yang mengalami dekafeinasi maupun non-dekafeinasi diketahui memberikan hasil yang berbeda nyata dengan kelompok kontrol positif, dimana diketahui bahwa keduanya menunjukkan nilai trigliserida yang relatif lebih rendah dibandingkan kelompok kontrol positif. Ekspresi gen adipogenik (PPARγ dan C/EBP-α) tikus model metabolik sindrom memiliki nilai sig <0,05 yaitu masing-masing sebesar 0,000 sehingga dinyatakan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan pada kelompok perlakuan. Pemberian instan kopi hijau dan teh hijau baik yang mengalami dekafeinasi maupun nondekafeinasi diketahui memberikan hasil yang berbeda nyata dengan kelompok kontrol positif. Diketahui bahwa keduanya menunjukkan ekspresi gen PPARγ dan C/EBP-α yang relatif lebih rendah dibandingkan kelompok kontrol positif. Ekspresi protein adipogenik (PPARγ dan C/EBP-α) tikus model metabolik sindrom memiliki nilai sig <0,05 yaitu masing-masing sebesar 0,000 sehingga dinyatakan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan pada kelompok perlakuan. Pemberian instan kopi hijau dan teh hijau baik yang mengalami dekafeinasi maupun nondekafeinasi diketahui memberikan hasil yang berbeda nyata dengan kelompok kontrol positif. Diketahui bahwa keduanya menunjukkan ekspresi protein PPARγ dan C/EBP-α yang relatif lebih rendah dibandingkan kelompok kontrol positif.xiv Temuan penting dalam penelitian ini adalah ; Penelitian tahap I menghasilkan kondisi optimasi proses ekstraksi dan dekafeinasi pada kopi hijau dan teh hijau sehingga didapatkan produk optimum dengan kriteria nilai IC50 dan kafein minimal, serta senyawa fenolik dan total flavonoid yang maksimal. Penelitian tahap II menghasilkan besaran dosis teh hijau dan kopi hijau yang efektif dalam menghambat diferensiasi sel pre-adiposit 3T3-L1, baik itu dosis tunggal maupun kombinasi 1. Hasil dari penelitian ini dapat memberikan rekomendasi bagi peneliti selanjutnya dalam memilih dosis teh hijau dan kopi hijau yang akan digunakan. Penelitian tahap III menemukan bahwa instan kopi hijau dan teh hijau terdekafeinasi memberikan potensi anti-adipogenik yang relatif lebih baik daripada instan kopi hijau dan teh hijau non-dekafeinasi. Hal ini diduga diakibatkan kandungan komponen kafein yang cukup tinggi pada instan kopi hijau dan teh hijau non-dekafeinasi dapat menurunkan fungsi dan kemampuan beberapa organ sehingga memperlemah potensinya sebagai anti-adipogenik pada tikus model sindrom metabolik. Dengan demikian proses dekafeinasi yang dilakukan untuk mengurangi kadar kafein pada penelitian ini dapat mengurangi dampak negatif dari kafein sehingga lebih baik dalam memberikan aktivitas sebagai anti-adipogenik. Temuan dalam penelitian ini dapat dijadikan sebagai acuan strategi dalam pengembangan produk pangan fungsional, suplemen, maupun obat herbal terstandard berbahan dasar kopi hijau dan teh hijau yang efektif dan aman utamanya bagi pengembangan terapi baru untuk penyakit yang terkait dengan sindrom metabolik.

English Abstract

Metabolic syndrome (MS) is an accumulation of several disorders in the body, which can increase the risk of developing cardiovascular disease, insulin resistance, diabetes mellitus, as well as vascular and neurological complications. The definition of SM is based on the National Cholesterol Education Program Adult Treatment Panel III (NCEP-ATP III) criteria, namely if a person meets at least 3 of the 5 agreed criteria, including: abdominal obesity (abdominal circumference for men > 102 cm or women > 88 cm), high blood triglycerides (>150 mg/dL), low HDL levels (<40 mg/dL), high blood pressure (>130/85 mmHg), and high fasting blood glucose levels (>110 mg/dL) (Ramli et al ., 2021). Obesity is the main risk factor for SM. This condition occurs due to a positive energy balance, namely where energy intake exceeds the body's energy expenditure. When a person consumes more calories than they burn, the excess energy is stored in the body as fat. Over a prolonged period, this fat deposition can lead to an increase in the number and size of adipocytes and the development of mature adipocytes from undifferentiated precursors (Valli et al., 2018). This differentiation process can cause changes in the shape of pre-adipocyte cells which were previously shaped like fibroblasts into mature adipocyte cells that are round and more voluminous. Adipocyte differentiation that occurs intensively will lead to accumulation of mature adipose cells which can be spread in several parts of the body such as the stomach (visceral fat) and the tissues under the skin (subcutaneous fat). The differentiation process is known to be controlled by two main transcription factors, namely Peroxisome Proliferator-Activated Receptor-γ (PPARγ) and CCAAT Enhancer-Binding Protein-α (C/EBPα). Both regulate the expression of several genes involved in lipogenesis, lipolysis, and insulin sensitivity, one of which is Glucose Transporter Type 4 (GLUT4) (Lowe et al., 2011 and Ntambi and Kim, 2000). Adipocyte differentiation is regulated by genetic and environmental factors, therefore efforts to inhibit the differentiation process are a potential strategy for the prevention and treatment of obesity (Valli et al., 2018). The discovery of natural bioactive components that are able to regulate adipogenesis can greatly contribute to the prevention and treatment of obesity as the main cause of SM. Foodstuffs that are reported to have a positive effect on this condition include green coffee and green tea. Chlorogenic acid (CGA) is known to be the main phenolic component in green coffee which has a role in overcoming metabolic syndrome, one of which is in inhibiting adipocyte cell differentiation. Park et al. (2018) stated that CGA can suppress the formation of lipid droplets and the accumulation of intracellular triglycerides, and is able to reduce the secretion of adipokines such as leptin and adiponectin. In addition, administration of CGA toxvi 3T3-L1 cells can reduce the protein level of peroxisome proliferator-activated receptor gamma (c), sterol regulatory element binding protein-1c (SREBP-1c), and fatty acid synthase (FAS) gene expression. Meanwhile, green tea is known to contain the flavonoid epigallocatechin gallate (EGCG) (Sano et al., 2001). Several studies have proven the potential of EGCG as an anti-preadipocyte cell antidifferentiator. Kim and Sakamoto (2012) reported the results of their research that administering EGCG to 3T3-L1 preadipocytes can reduce intracellular lipid accumulation. The research was conducted through 3 (three) stages. Phase I, aims to optimize the manufacture of functional instant drinks based on green coffee and decaffeinated green tea. Phase II, aims to test instant green coffee and green tea drinks in modulating adipogenic gene expression in vitro. Phase III, aims to examine the effect of in-vivo green coffee and green tea instant drinks using male Sprague Dawley rats that have experienced metabolic syndrome. The results of the first phase of the study showed that the use of an extraction time of 10 minutes, a decaffeination time of 8 hours, and a decaffeination temperature of 60°C was the most optimal combination to produce decaffeinated instant green coffee with maximum phenolic compounds, minimum IC50 value, and minimal caffeine content, namely by respective values of 48.02 mg GAE/g, 30.91 (ppm), and 1.42% respectively. The use of extraction time of 29.17 minutes, decaffeination time of 5 minutes, and decaffeination temperature of 50°C is the most optimal combination to produce instant decaffeinated green tea with maximum total flavonoids, minimum IC50 value, and minimal caffeine content, namely the respective values - respectively 96.79 mg QE/g, 32.00 ppm, and 1.53% respectively. The results of the second phase of the study showed that the relative expression values of the PPAR-γ and C/EBPα genes in 3T3-L1 adipocytes had sig values <0.05, namely 0.000 and 0.022 respectively, so that it was stated that there was a significant difference in the treatment groups. Where the dose that has the lowest average relative expression value of the PPAR-γ and C/EBPα genes is the administration of 320 ppm green coffee (K320) and 320 ppm green tea (T320) doses respectively. The value of intracellular lipid accumulation in 3T3-L1 adipocytes had a sig value of <0.05, which was 0.000, so it was stated that there was a significant difference in the treatment groups. The dose that had the lowest average lipid accumulation was the combination treatment of green tea : green coffee 160 ppm:80 ppm (TK160/80). The relative expression value of PPAR-γ and C/EBPα proteins in 3T3-L1 adipocytes had a sig value <0.05, which was 0.000, indicating that there was a significant difference between the treatment groups. Where the dose that has the lowest average relative expression value of PPAR-γ and C/EBPα protein is the dose of 320 ppm green coffee (K320) and 320 ppm green tea (T320) respectively. The results of the third phase of the study showed that the body weight of the rats with the metabolic syndrome model had a sig value of <0.05, which was 0.025, so it was stated that there was a significant difference in the treatment group. The negative control has a significant difference with the positive control. Even though the administration of instant green coffee and green tea, both decaffeinated and non-decaffeinated did not give significantly different results from the control group,xvii it was known that both of them showed relatively lower body weight than the positive control group. Fasting blood sugar in the metabolic syndrome rat model has a sig value <0.05, which is 0.005, so it is stated that there is a significant difference in the treatment group. The negative control has a significant difference with the positive control. Even though the administration of instant green coffee and green tea, both decaffeinated and non-decaffeinated did not give significantly different results from the control group, it was known that both of them showed relatively lower fasting blood sugar than the positive control group. The HDL value of the metabolic syndrome rat model has a sig value of <0.05, which is equal to 0.000, so it is stated that there is a significant difference in the treatment group. The negative control has a significant difference with the positive control. The administration of instant green coffee and green tea, both decaffeinated and non-decaffeinated, was known to give significantly different results from the positive control group, where it was known that both of them showed relatively higher HDL values than the positive control group. The triglyceride value of the metabolic syndrome rat model had a sig value of <0.05, which was 0.000, so it was stated that there was a significant difference in the treatment group. The negative control has a significant difference with the positive control. The administration of instant green coffee and green tea, both decaffeinated and non-decaffeinated, was known to give significantly different results from the positive control group, where it was known that both of them showed relatively lower triglyceride values than the positive control group. The expression of adipogenic genes (PPARγ and C/EBP-α) in the rat model of metabolic syndrome has a sig value <0.05, which is 0.000 each, so it is stated that there is a significant difference in the treatment group. Administration of instant green coffee and green tea, both decaffeinated and non-decaffeinated, was known to give significantly different results from the positive control group. It is known that both of them showed relatively lower expression of the PPARγ and C/EBP-α genes than the positive control group. The expression of adipogenic protein (PPARγ and C/EBP-α) in the rat model of metabolic syndrome has a sig value <0.05, which is 0.000 each, so it is stated that there is a significant difference in the treatment group. Administration of instant green coffee and green tea, both decaffeinated and non-decaffeinated, was known to give significantly different results from the positive control group. It is known that both of them showed relatively lower PPARγ and C/EBP-α protein expression than the positive control group. Important findings in this study are; Phase I research resulted in optimizing conditions for the extraction and decaffeination processes in green coffee and green tea so that optimum products were obtained with the criteria of minimum IC50 and caffeine values, as well as maximum phenolic compounds and total flavonoids. Phase II research resulted in doses of green tea and green coffee that were effective in inhibiting 3T3-L1 pre-adipocyte cell differentiation, both single doses and combination 1. The results of this study can provide recommendations for future researchers in choosing doses of green tea and green coffee which will be used. Phase III research found that decaffeinated instant green coffee and green tea provided relatively better anti-adipogenic potential than nonxviii decaffeinated green coffee and green tea instants. This is thought to be due to the relatively high content of the caffeine component in instant green coffee and nondecaffeinated green tea which can reduce the function and ability of several organs thereby weakening their potential as anti-adipogenic in metabolic syndrome rat models. Thus the decaffeination process carried out to reduce caffeine levels in this study can reduce the negative effects of caffeine so that it is better at providing anti-adipogenic activity. The findings in this study can be used as a strategic reference in the development of functional food products, supplements, and standardized herbal medicines based on green coffee and green tea that are effective and safe, especially for the development of new therapies for diseases associated with the metabolic syndrome

Item Type:	Thesis (Doktor)
Identification Number:	-
Uncontrolled Keywords:	sindrom metabolik, kopi hijau, teh hijau, dekafeinasi, ekstraksi,adipogenik, PPARγ, C/EBP-α-metabolic syndrome, green coffee, green tea, decaffeination,extraction, adipogenic, PPARγ, C/EBP-α
Divisions:	S2/S3 > Doktor Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian
Depositing User:	Unnamed user with username suprihatin
Date Deposited:	09 Jan 2024 08:02
Last Modified:	09 Jan 2024 08:02
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/206697

Text (DALAM MASA EMBARGO) Nur Ida Panca Nugrahaini.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2025. Download (4MB)

Actions (login required)

View Item