Ekstrak Kayu Manis (Cinnamomum burmannii) Menghambat Edema Perikardial Dan Penurunan Detak Jantung Melalui Inhibisi Jalur Apoptosis Pada Embrio Zebrafish (Danio rerio) Model Hiperglikemia

Fukata, Editya and Dr. dr. Umi Kalsum, M.Kes and dr. Happy Kurnia Permatasari, Ph.D (2022) Ekstrak Kayu Manis (Cinnamomum burmannii) Menghambat Edema Perikardial Dan Penurunan Detak Jantung Melalui Inhibisi Jalur Apoptosis Pada Embrio Zebrafish (Danio rerio) Model Hiperglikemia. Magister thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Sekitar 16,2% bayi lahir dari ibu berusia 20-49 tahun yang terpapar keadaan hiperglikemia selama kehamilan. Bayi dari ibu dengan DM terbukti 5 kali lebih berisiko mengalami malformasi kardiovaskular. Meskipun terdapat hubungan yang kuat antara diabetes maternal dengan kejadian malformasi kardiovaskuler, tetapi sejauh ini mekanisme yang mendasari masih belum jelas. Zebrafish (Danio rerio) adalah hewan model yang ideal untuk mempelajari perkembangan jantung. Malformasi kardiovaskular yang terjadi pada embrio zebrafish biasanya bermanifestasi sebagai edema pericardial. Beberapa penelitian telah menghubungkan edema pericardial dengan peningkatan apoptosis. Meskipun demikian, belum diketahui apakah paparan glukosa tinggi dapat menyebabkan edema perikardial pada embrio zebrafish melalui jalur apoptosis. Senyawa-senyawa bioaktif C. burmannii telah diteliti memiliki berbagai fungsi biologis, termasuk antiinflamasi, antioksidan, dan efek antidiabetik. Peneliti menggunakan embrio zebrafish untuk mempelajari mekanisme terjadinya edema perikardial akibat paparan glukosa tinggi, sebagai model malformasi kardiovaskular kongenital pada janin dari ibu dengan diabetes mellitus saat kehamilan. Peneliti ingin membuktikan efek ekstrak C. burmannii dalam menghambat terjadinya edema perikardial dan penurunan detak jantung pada embrio zebrafish (Danio rerio) model hiperglikemia melalui mekanisme anti apoptosis. Penelitian ini adalah suatu studi true experimental laboratorik dengan desain in vivo randomized post-test only dengan grup control untuk mengetahui pengaruh pemberian ekstrak C. burmanii terhadap akumulasi sel apoptosis, ekspresi mRNA Caspase-3, luas perikardial, dan detak jantung embrio zebrafish (ZF) model hiperglikemia. Penelitian ini menggunakan hewan coba embrio ZF 2 hpf yang dibagi ke dalam 5 kelompok, masing-masing terdiri dari 90 embrio yang ditempatkan pada 3 well berbeda. Lima kelompok tersebut adalah kelompok kontrol (EM), glukosa (Glu 4%), dan 3 kelompok perlakuan (Glu 4%+ ekstrak C. burmannii konsentrasi 1,25; 5; dan 10 μg/ml). Pada usia 72 hpf, embrio zebrafish dilakukan pengambilan data klinis berupa detak jantung per 20 detik dan luas pericardial. Embrio ZF juga menjalani analisis ekspresi mRNA PEPCK untuk memastikan model hiperglikemia tercapai dan ekspresi caspase-3 dengan metode conventional reverse transcription PCR (RT-PCR) dan apoptosis assay dengan pewarnaan acridine orange (AO). Hasil pengamatan pewarnaan AO dengan mikroskop fluoresen kemudian dikuantifikasi dengan perangkat lunak ImageJ. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa paparan terhadap glukosa 4% meningkatkan ekspresi PEPCK dibandingkan kelompok control, sedangkan pemberian eksrak C. burmannii menurunkan ekspresi PEPCK. Didapatkan perbedaan rerata detak jantung yang signifikan antar kelompok (p=0,000) Pemberian glukosa menyebabkan detak jantung yang lebih rendah (34±2 kali/20 detik) disbanding kelompok kontrol (41±3 kali/20 detik) yang menandakan terdapat gangguan fungsional pada jantung embrio ZF. Di sisi lain pemberian ekstrak C. burmannii secara signifikan menghambat penurunan detak jantung dibandingkan kelompok yang dipapar oleh glukosa 4% saja (p=0,000) dengan dosis 10 μg/ml menunjukkan efek paling optimal. Hasil pengukuran luas perikardial menunjukkan bahwa paparan terhadap glukosa 4% secara signifikan memiliki luas perikardial embrio zebrafish lebih tinggi (30,7±4.9 x 10-3 mm2) dibandingkan kelompok control (23,4±3,4 x 10-3 mm2), sedangkan kelompok yang diberi ekstrak C. burmannii memiliki luas perikardial yang lebih rendah dibandingkan kelompok glukosa (p=0,000). Analisis pewarnaan AO menunjukkan bahwa kelompok glukosa secara signifikan memiliki intensitas fluoresensi (CTCF) yang lebih tinggi dibandingkan kelompok kontrol. Di sisi lain, kelompok yang diberi ekstrak CB memiliki intensitas fluoresensi yang lebih rendah dibandingkan kelompok kontrol dan penurunan ini sejalan dengan peningkatan dosis ekstrak CB, namun hanya didapatkan perbedaan signifikan antara dosis 1,25 dan 5 μg/ml (p=0,003). Hasil analisis ekspresi caspase-3 menunjukkan bahwa paparan terhadap glukosa 4% meningkatkan ekspresi caspase-3 sedangkan pemberian ekstrak C. burmannii menurunkan ekspresi caspase-3 dibandingkan kelompok yang dipapar oleh glukosa 4% saja. Hasil uji korelasi menunjukkan bahwa terdapat korelasi positif kuat antara CTCF dengan luas perikardial, dengan nilai p= 0.000 dan nilai r= 0.879. Dapat disimpulkan bahwa pemberian ekstrak ethanol C. burmannii dapat menghambat peningkatan luas pericardial, menghambat penurunan detak jantung, menurunkan apoptosis di daerah jantung, dan menghambat peningkatan ekspresi mRNA caspase-3 pada embrio zebrafish terpapar glukosa tinggi. Penelitian ini mendukung hipotesis bahwa ekstrak C. burmannii mampu menghambat edema perikardial dan penurunan detak jantung pada embrio zebrafish model hiperglikemia melalui mekanisme anti apoptosis.

English Abstract

Approximately 16.2% of infants born to mothers aged 20-49 years were exposed to hyperglycemia during pregnancy. Infants of mothers with diabetes have been shown to be 5 times more likely to develop cardiovascular malformations. Although there is a strong association between maternal diabetes and the incidence of cardiovascular malformations, the underlying mechanism remains unclear. Zebrafish (Danio rerio) are ideal animal model for investigating heart development. Cardiovascular malformations that occur in zebrafish embryos usually manifest as pericardial edema. Several studies have linked pericardial edema with increased apoptosis. However, it is not yet known whether exposure to high glucose can cause pericardial edema in zebrafish embryos via the apoptotic pathway. The bioactive compounds of C. burmannii have been investigated to have various biological functions, including anti-inflammatory, antioxidant, and antidiabetic effects. Present study used zebrafish embryos to determine the mechanism of pericardial edema due to high glucose exposure, as a model of congenital cardiovascular malformations in fetuses from mothers with diabetes mellitus during pregnancy. We aimed to prove the effect of C. burmannii extract in inhibiting pericardial edema and decreasing heart rate in zebrafish embryos hyperglycemia model through an anti-apoptotic mechanism. This research is a true experimental laboratory study with an in vivo randomized post-test only design with a control group to determine the effect of C. burmanii extract on apoptotic cell accumulation, Caspase-3 mRNA expression, pericardial area, and heart rate of zebrafish (ZF) embryo hyperglycemia model. This study used ZF 2 hpf embryos which were divided into 5 groups, each consisting of 90 embryos placed in 3 different wells. The five groups were the control group (EM), glucose (4% Glu), and 3 treatment groups (4% Glu + C. burmannii extract concentration 1.25; 5; and 10 μg/ml). At the age of 72 hpf, zebrafish embryos clinical data were collected, namely heart rate per 20 seconds and pericardial area. ZF embryos also underwent PEPCK mRNA expression analysis to ensure the hyperglycemia model was achieved and caspase-3 expression using conventional reverse transcription PCR (RT-PCR) and apoptosis assay with acridine orange (AO) staining. The observations of AO staining with a fluorescent microscope were then quantified using ImageJ software. The results of this study showed that exposure to 4% glucose increased PEPCK expression compared to the control group, while administration of C. burmannii decreased PEPCK expression. There was a significant difference in the mean heart rate between groups (p=0.000). Administration of glucose resulted in a lower heart rate (34±2 times/20 seconds) than the control group (41±3 times/20 seconds) which indicated that there was a functional disorder of the ZF embryo heart. On the other hand, the administration of C. burmannii extract significantly inhibited the decrease in heart rate compared to the group exposed to 4% glucose only (p=0.000) with a dose of 10 g/ml showing the most optimal effect. Pericardial area measurement results showed that exposure to 4% glucose had higher pericardial area of zebrafish embryos (30.7±4.9 x 10-3 mm2) than the control group (23.4 ± 3.4 x 10-3 mm2), while the group given extract of C. burmannii had a lower pericardial area than the glucose group (p=0.000). AO staining analysis showed that the glucose group had a significantly higher fluorescence intensity (CTCF) than the control group. On the other hand, the group given the CB extract had a lower fluorescence intensity than the control group and this decrease was in line with the increase in the dose of the CB extract, but there was only a significant difference between the doses of 1.25 and 5 μg/ml (p=0.003). The analysis of caspase-3 expression showed that exposure to 4% glucose increased caspase-3 expression while administration of C. burmannii extract decreased caspase-3 expression compared to the group exposed to 4% glucose alone. The results of the correlation test showed that there was a strong positive correlation between CTCF and pericardial area, with p value = 0.000 and r value = 0.879. It can be concluded that the administration of C. burmannii ethanolic extract can inhibit the increase in pericardial area, inhibit the decrease in heart rate, decrease apoptosis in the heart region, and inhibit the increase in caspase-3 mRNA expression in zebrafish embryos exposed to high glucose. These results support the hypothesis that C. burmannii extract was able to inhibit pericardial edema and decreased heart rate in hyperglycemic model zebrafish embryos through an anti-apoptotic mechanism.

Item Type:	Thesis (Magister)
Identification Number:	042206
Divisions:	S2/S3 > Magister Ilmu Biomedis, Fakultas Kedokteran
Depositing User:	Endang Susworini
Date Deposited:	30 Jan 2024 03:10
Last Modified:	30 Jan 2024 03:10
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/213397

Text (DALAM MASA EMBARGO) Editya Fukata.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2024. Download (5MB)

Actions (login required)

View Item