Uji Efektivitas dan Toksisitas Antimalaria Fraksi 54, 55, dan 56 Metabolit sekunder Streptomyces hygroscopicus subsp. Hygroscopicus sebagai antimalaria secara in vitro.

Afifah, Mutiara Nor and Prof. Dr. dr. Loeki Enggar Fitri, M.Kes, Sp.ParK and dr. Hikmawan Wahyu Sulistomo, PhD. (2023) Uji Efektivitas dan Toksisitas Antimalaria Fraksi 54, 55, dan 56 Metabolit sekunder Streptomyces hygroscopicus subsp. Hygroscopicus sebagai antimalaria secara in vitro. Magister thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Malaria masih menjadi ancaman serius bagi kesehatan masyarakat, khususnya di negara tropis dan subtropis. Pada tahun 2020, terjadi peningkatan kasus malaria dibandingkan tahun sebelumnya yaitu terdapat 241 juta kasus malaria di seluruh dunia, dan 627.000 kasus kematian. Malaria dapat dicegah sekaligus diobati dengan Artemisinin Combination Therapy (ACT) sebagai obat lini pertama. Sayangnya, resistensi terhadap ACT telah diamati di Asia Tenggara. Resistensi parasit malaria terhadap banyak rejiman pengobatan saat ini menjadi kebutuhan yang mendesak untuk mengidentifikasi senyawa antimalaria baru dari sumber alam guna menghindari efek samping dan resistensi obat. Spesies Actinomycetes yang dikenal sebagai Streptomyces sp. mampu menciptakan zat metabolit bioaktif. Streptomyces mensintesis metabolit primer pada fase lag dan fase eksponensial pada proses pertumbuhan, sedangkan metabolit sekunder disintesis pada fase stasioner. Produksi metabolit sekunder ini, merupakan cara bakteri untuk mengusir patogen atau membunuh bakteri di sekitarnya untuk mempertahankan nutrisi bakteri. Sebagian besar metabolit bioaktif dengan sifat antibakteri, antijamur, antikanker, antioksidan, antiparasit, dan antiinflamasi diketahui berasal dari Actinomycetes. Studi terbaru menunjukkan Streptomyces hygroscopicus subsp. Hygroscopicus memiliki aktivitas antimalaria secara in silico, in vitro, maupun in vivo. Penelitian sebelumnya mengunakan Kromatografi Lapis Tipis (KLT) untuk profiling metabolit sekunder S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus yang menghasilkan berbagai spot. Spot tersebut menunjukkan bahwa pada fraksi tersebut terdapat senyawa aktif. Fraksi nomor 54, 55, dan 56 dilaporkan mengandung senyawa monoterpen, triterpen, saponin dan steroid. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi efektivitas fraksi 54, 55, dan 56 metabolit sekunder S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus terhadap Plasmodium berghei dan tingkat tokisitasnya sebagai agen antimalaria potensial yang baru. Pada uji efektivitas, kultur P. Berghei dibagi menjadi 7 kelompok, yang terdiri dari 5 kelompok perlakuan dan 2 kelompok kontrol, dalam 24-well plate. Kelompok perlakuan menggunakan tiga fraksi yaitu fraksi 54, 55, dan 56 metabolit sekunder S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus dengan 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 intraeritrositik diamati secara mikroskopik dengan membuat hapusan darah pada kaca objek kemudian diwarna dengan vii 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 54, 55, dan 56 metabolit sekunder S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus menunjukkan hasil yang lebih rendah dibanding kontrol negatif. Dari ketiga fraksi, didapatkan hasil penghambatan pertumbuhan parasit terbaik pada fraksi 56, kemudian disusul oleh fraksi 55 dan fraksi 54. Fraksi 56 memiliki persentase penghambatan tertinggi pada konsentrasi 156,25 μg/ml sebesar 62,03%, fraksi 54 dapat menghambat P. berghei tertinggi pada konsentrasi 156.25mg/L sebesar 53,10%, sedangkan fraksi 55 dapat menghambat P. berghei tertinggi pada konsentrasi 6,25 μg/ml sebesar 56,65%. Kontrol positif berupa Artemisinin dapat menghambat pertumbuhan P. berghei sebesar 50,61%. Berdasarkan analisis probit, IC50 pada fraksi 54 dan 56 didapatkan sebesar 430,189 dan 73,29 μg/ml, sedangkan IC50 fraksi 55 tidak ditentukan. Fraksi 56 sebagai fraksi terbaik pada uji efektivitas dilanjutkan untuk dilakukan pemeriksaan toksisitas, dengan tujuan untuk melihat derajat toksisitas fraksi tersebut terhadap sel MCF-7. Uji toksisitas dilakukan dengan metode MTT assay menggunakan fraksi 56 S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus dengan konsentrasi 0,25; 2,5; 25; 250; 2500 μg/ml. Viabilitas yang didapatkan pada seluruh dosis lebih besar dari 505 sehingga dapat dikatakan seluruh dosis tidak toksik terhadap sel MCF-7. Indeks selektivitas (SI) ditentukan dari Cytotoxicity Concentration 50 (CC50) dengan nilai sebesar 220.571 μg/ml, sedangkan nilai IC50 sebesar 73.29 μg/ml, sehingga indeks selektivitas yang dihasilkan adalah 3,009 μg/ml. Berdasarkan dari klasifikasi aktivitas antiplasmodial, nilai tersebut menunjukkan aktivitas antiplasmodial yang kurang aktif karena SI kurang dari 4. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa fraksi 56 memiliki efektivitas antimalaria terbaik dibanding fraksi 54 dan 55, dengan IC50 sebesar 73,29 μg/ml. Fraksi 56 terbukti tidak bersifat toksik terhadap sel MCF-7.

English Abstract

Malaria continues to be a serious threat to public health, particularly in tropical and subtropical nations. In 2020, there were 241 million cases of malaria worldwide, and 627,000 cases of morbidity. Malaria can be prevented as well as treated with Artemisinin Combination Therapy (ACT) as the first line drug. Unfortunately, resistance to artemisinin-based combination therapy (ACT) has been observed in the Southeast Asia. A novel antimalarial drug should be developed to address the problem. A species of Actinomycetes known as Streptomyces sp. is capable of creating bioactive and perhaps antimalarial metabolite substances. Streptomyces synthesize the primary metabolites in the lag phase and the exponential phase in the growth process, while the secondary metabolite is synthetized in the stationary phase. The production of these secondary metabolites, primarily antibiotics, is a way for bacteria to drive out pathogens or kill the bacteria around them to maintain bacterial nutrition. The majority of bioactive metabolites with antibacterial, antifungal, anticancer, antioxidant, antiparasitic, and anti-inflammatory properties are known to come from Actinomycetes. Recent study have demonstrated that Streptomyces hygroscopicus subsp. hygroscopicus has antimalarial activity in silico, in vitro, and in vivo. Previous research using Thin Layer Chromatography (TLC) for secondary metabolite of S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus profiling produced various spots. The spot indicates that the fraction contains active compounds. Fractions number 54, 55, and 56 were reported to contain monoterpenes, triterpenes, saponins and steroids. Therefore, this study aims to evaluate the effectiveness of fractions 54, 55, and 56 secondary metabolites of S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus against Plasmodium berghei and its toxicity as a new potential antimalarial agent. In the effectiveness test, P. berghei culture were divided into 7 groups, consisting of 5 treatment groups and 2 control groups, in 24-well plates. The treatment group used fractions 54, 55, and 56 secondary metabolites of S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus in 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. The results showed that the three fractions could cause morphological damage to P. berghei, in the form of a crisis form. ix Erythrocyte density infected with P. berghei after exposure to fractions 54, 55, and 56 secondary metabolites of S. hygroscopicus subsp. Hygroscopicus showed lower results than the negative control. Of the three fractions, the best inhibition of parasite growth was obtained from fraction 56, then followed by fraction 55 and fraction 54. Fraction 56 had the highest percentage of inhibition at a concentration of 156.25 μg/ml of 62.03%, fraction 54 could inhibit P. berghei the highest at a concentration of 156.25 mg/L was 53.10%, while fraction 55 inhibited P. berghei the highest at a concentration of 6.25 μg/ml by 56.65%. The positive control in the form of Artemisinin could inhibit the growth of P. berghei by 50.61%. Based on probit analysis, the IC50 in fractions 54 and 56 were 430.189 and 73.29 μg/ml, while the IC50 in fraction 55 was not determined. Fraction 56 as the best fraction in the effectiveness test was continued for toxicity examination was carried out, with the aim to see the degree of toxicity fraction to cells. 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. The viability obtained at all doses was greater than 505 so it can be said that all doses were not toxic to MCF-7 cells. The selectivity index (SI) was determined from Cytotoxicity Concentration 50 (CC50) with a value of 220.571 μg/ml, while the IC50 value was 73.29 μg/ml, so the resulting selectivity index was 3.009 μg/ml. Based on the classification of antiplasmodial activity, this value shows slightly active antiplasmodial activity because the SI is less than 4. From this study it can be concluded that fraction 56 has effectiveness the best antimalarial compared to fractions 54 and 55, with an IC50 of 73.29 μg/ml. Fraction 56 proved to be non-toxic to MCF-7 cells.

Item Type:	Thesis (Magister)
Identification Number:	0423060129
Divisions:	S2/S3 > Magister Ilmu Biomedis, Fakultas Kedokteran
Depositing User:	Endang Susworini
Date Deposited:	19 Mar 2024 06:43
Last Modified:	19 Mar 2024 06:43
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/217077

Text (DALAM MASA EMBARGO) Mutiara Nor Afifah.pdf Restricted to Repository staff only Download (3MB)

Actions (login required)

View Item