AKTIVITAS ENZIM LAKTAT DEHIDROGENASE PADA …

1

AKTIVITAS ENZIM LAKTAT DEHIDROGENASE PADA JARINGAN OTAK TIKUS YANG DIINDUKSI HIPOKSIA SISTEMIK

Rineke Twistixa Arandita*, Ani Retno Prijanti**, Muhammad Sadikin**

*Pendidikan Dokter, Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia **Departemen Parasitologi Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia

Hipoksia merupakan keadaan dimana kadar oksigen berada dibawah kadar 20-21%. Otak merupakan salah satu organ yang rentan mengalami kematian sel akibat hipoksia disebabkan oleh kebutuhan energi yang lebih banyak untuk melakukan fungsinya. Aktivitas Enzim Laktat Dehidrogenase (LDH) memiliki peran dalam keadaan hipoksia untuk menghasilkan energi melalui reaksi glikolisis anaerob. Penelitian ini bertujuan untuk mengamati dan mempelajari adaptasi jaringan otak dengan melihat aktivitas enzim LDH di jaringan otak tikus normoksia dibandingkan dengan hipoksia. Penelitian ini merupakan studi eksperimental yang dilaksanakan sejak Maret 2011. Dilakukan pengkondisian hipoksia dalam hypoxic chamber (oksigen 10% dan nitrogen 90%) selama 1 hari, 3 hari, 7 hari, dan 14 hari kepada 20 tikus galur Sprague Dawley, sedangkan 5 ekor tikus akan berperan sebagai kontrol. Pasca perlakuan, otak tikus diambil melalui proses bedah dengan melakukan eutanasia dengan eter terlebih dahulu, otak ditimbang hingga batas 100 mg, dan diubah menjadi supernatan yang akan diperiksa absorbansinya dengan menggunakan elektrofotometer untuk menentukan aktivitas enzim LDH. Hasil menunujukkan peningkatan aktivitas pada 1 dan 3 hari hipoksia, dan menurun pada 7 dan 14 hari hipoksia. Analisis dengan uji nonparametrik Kruskal-Wallis didapatkan nilai p > 0.05 sehingga tidak ada perbedaan bermakna antara aktivitas LDH pada kelompok kontrol dengan kelompok yang diberi perlakuan hipoksia.

Kata kunci : Aktivitas Laktat Dehidrogenase (LDH), Glikolisis Anaerob, Hipoksia, Jaringan Otak, Tikus. Hypoxia is a term to a condition which oxygen level below 20-21%. The brain is an organ which is susceptible to cell death due to hypoxia caused by the need of more energy to perform its function. Lactate Dehydrogenase (LDH)’s activity has role in hypoxic condition to produce energy through anaerob glycolisis. This research aimed to observe and study about the adaptation of brain through LDH’s activity in the tissue of normoxic rat brain compared to the hypoxic rat. This is an experimental study which held from March 2011. 20 rats were placed in the hypoxic chamber (10% Oxygen, 90% Nitrogen) for 1, 3, 7, and 14 days; while 5 normoxic rats will be served as control. The brain were taken by a surgery with a process of eutanaschia before it. The brain weighed up to the limit of 100 mg, then converted to supernatant. Absorbance of the supernatant examined by electrophotometer as the activity of the enzymes. There were increased activity in the 1, and 3-day hipoxia, and decreased in 7, and 14-day hipoxia. analyzed by Kruskal-Wallis nonparametric test obtained p > 0.05 which means there is no significant difference between LDH’s activity in the normoxic and hypoxic tissue. Keywords: Anaerob Glycolysis, Brain Tissue, Hypoxia, Lactate Dehydrogenase (LDH)’s activity, Rats.

Aktivitas enzim..., Rineke Twistixa Arandita, FK-UI, 2013

2

1. Pendahuluan Seluruh sel hidup menjalani proses transformasi energi yang mengalami tiga

fase, yaitu pembentukan energi dari oksidasi bahan bakar, perubahan energi yang

terjadi menjadi ikatan pospat berenergi tinggi ATP, dan penggunaan energi pada

ikatan pospat ATP untuk menjalankan proses yang memerlukan energi.1,2,3,4,5,6 Fase

pertama dari transformasi energi terjadi melalui reaksi yang bernama fosforilasi

oksidatif yang terjadi secara aerobik di dalam mitokondria dan termasuk dalam

rangkaian proses respirasi yang sangat membutuhkan oksigen sebagai senyawa

yang akan memasuki siklus tricarboxyclic acid cycle (TCA) sebagai akseptor elektron

terakhir untuk pembentukan ATP yang merupakan energi untuk sel.1,2,3,4,5,6

Pemenuhan ATP sebagai energi untuk sel tubuh sangat penting untuk

keberlangsungan fungsi sel yang akan berakhir pada pemenuhan kebutuhan tubuh

seutuhnya. 5,6,7,8 Sedangkan, pada keadaan defisiensi oksigen (hipoksia) tubuh akan

memproduksi ATP dengan melakukan glikolisis anaerob; ATP yang dihasilkan akan

mencapai 18 kali lebih rendah dibandingkan dengan ATP dalam keadaan aerob,

pada proses ini piruvat merupakan substrat utama yang akan mengalami reduksi

menjadi laktat yang diperantarai oleh enzim laktat dehydrogenase.1,2,4,5,7,8 Reaksi ini

dapat berlangsung secara bolak-balik dan merupakan reaksi yang berhubungan erat

dengan kondisi hipoksia, sehingga pengukuran aktivitas dari enzim ini dapat

dijadikan salah satu tolok ukur dalam melihat respon jaringan terhadap kondisi

hipoksia pada mamalia.1,2,3,4

Otak merupakan salah satu organ yang membtutuhkan oksigen dalam jumlah

banyak untuk dapat melakukan fungsinya. Dalam keadaan hipoksia, akan terjadi

pembentukan radikal bebas yang dapat menyebabkan stres oksidatif. 4,10

Melihat kebutuhan otak akan oksigen yang banyak untuk dapat menajalankan

fungsinya, peneliti ingin mempelajari adaptasi organ otak terhadap keadaan hipoksia

dengan membandingkan aktivitas enzim laktat dehidrogenase yang terdapat dalam

tikus normoksia dan hipoksia dengan variasi waktu yang berbeda.

2. Tinjauan Pustaka 2.1 Hipoksia

Hipoksia merupakan keadaan ketika kadar oksigen berada dalam kisaran

dibawah kadar normal (20-21%).11 Keadaan hipoksia ini akan memberikan efek lebih


3

lanjut berupa cedera jaringan sebagai akibat berkurangnya aktivitas respirasi aerob;

yang jika dibiarkan berlanjut dapat menimbulkan efek paling berat berupa kematian

sel. Setiap sel dalam tubuh makhluk hidup memiliki kemampuan untuk melakukan

adaptasi dalam keadaan ini sampai batas hipoksia tertentu dengan melakukan

produksi energi melalui glikolisis anaerob.12

Dalam keadaan kurangnya kadar oksigen, sel akan melakukan mekanisme

adaptasi untuk mempertahankan energi sehingga ia dapat tetap bertahan hidup

berupa penurunan aktivitas fosforilasi oksidatif yang bersifat aerob dan peningkatan

aktivitas glikolisis yang dapat tetap berlangsung pada keadaan anaerob; akan terjadi

peningkatan protein HIF yang akan memicu produksi VEGF yang akan menstimulasi

angiogenesis dan eritropoietin yang akan meningkatkan produksi eritrosit.13 Adaptasi

lain yang dilakukan oleh sel untuk tetap mendapatkan energi adalah mencoba untuk

mengembalikan oksigenasi dengan bergantung pada oxygen-sensing prolyl

hydroxylases (PHDs) yang merupakan enzim yang mengkatalisis hidroksilasi prolin

subunit Hypoxic-induced factor-1α (HIF-1α).14 ,15

2.1.1 Hipoksia pada Jaringan Otak

Pada otak, dibutuhkan metabolisme glukosa untuk mendapatkan energi yang

akan digunakan untuk melakukan fungsinya. Kekurangan oksigen atau glukosa pada

otak akan menyebabkan gangguan fungsi dan jika berkelanjutan atau sangat parah

akan menyebabkan kerusakan otak secara permanen. Terganggunya asupan

oksigen pada otak merupakan penyebab utama timbulnya kerusakan otak secara

cepat; hal ini menjelaskan ketika sirkulasi menuju otak terhenti, hanya akan

memakan waktu 10 detik untuk kehilangan kesadaran, dan segera setelah hilangnya

kesadaran, otak akan mulai mengalami kerusakan.14

Penurunan tekanan oksigen secara mendadak hingga berada dibawah 20

mmHg akan mengakibatkan kehilangan kesadaran dalam 10 hingga 20 detik dan

kematian dalam 4 hingga 5 menit. Pada kasus hipoksia yang lebih ringan, akan

terjadi variasi gangguan mental yang sama dengan yang terjadi pada intoksikasi

alkohol, yaitu tidak dapat menilai sesuatu dengan baik, drowsiness, menurunnya

sensibilitas terhadap nyeri, disorientasi, anoreksia, mual-muntah, atau pun

takikardi.5,16,17


4

Kerusakan jaringan terjadi akibat ketidakseimbangan antara ketersediaan

energi dengan tingkat kebutuhan energi, akan menyebabkan penghentian aliran

listrik secara bertahap pada otak sebagai suatu mekanisme proteksi. Penghentian

aliran listrik secara bertahap ini terjadi karena 3 hal, yaitu :18 hiperpolarisasi dari

neuron akibat peningkatan permeabilitas membran terhadap ion kalium, arus yang

mengalir pada membran yang menyebabkan penekanan potensial aksi dari ion

natrium dan kalsium, transmisi eksitatori sinaps akan dihambat secara selektif; 3 hal

ini dipicu oleh meningkatnya kalsium bebas di sitoplama akibat hipoksia,

menurunnya ATP, dan akumulasi adenosin di ekstraseluler.5,17

2.2 Glikolisis Glikolisis merupakan jalur metabolisme glukosa utama yang terjadi di sitosol

setiap sel di tubuh. Proses glikolisis dapat bekerja baik dalam lingkungan cukup

oksigen secara aerob, maupun lingkungan yang tengah mengalami kekurangan

oksigen secara anaerob; hal ini ditentukan dengan jumlah oksigen yang tersedia dan

rantai transport elektron.4

Secara singkat glikolisis jika terjadi dalam keadaan aerob akan berjalan seperti

skema dibawah ini :

Glukosa + 2NAD+ + 2 Pi + 2ADP à 2Piruvat + 2NADH + 4H+ + 2ATP + 2H2O Sedangkan, pada glikolisis anaerob, secara singkat, akan berjalan berdasarkan

skema dibawah ini :

Glukosa + 2 ADP + 2 Pi à 2 Laktat + 2 ATP + 2 H2O Dalam keadaan anaerob, NADH tidak mengalami oksidasi oleh oksigen

sehingga akan mereduksi piruvat menjadi laktat dengan katalis oleh LDH.19

2.3 Enzim LDH Enzim LDH merupakan sebuah protein globular yang memiliki sekitar 31%

struktur alpha-heliks dan 28% struktur beta yang terlipat ganda.20 Bagian alpha dan

beta akan berikatan dengan membentuk sebuah formasi memutar (loop) yang tidak

beraturan dan distabilisasi dengan adanya ikatan hidrogen spesifik yang terdapat

dalam molekul LDH. Loop ini, umumya, memiliki sifat yang lebih fleksibel

dibandingkan dengan struktur alpha maupun beta yang berdiri sendiri; stuktur ini pula

yang memungkinkan LDH untuk dapat bergerak sebagai satu kesatuan molekul


5

diantara molekul-molekul protein lain.20 Sedangkan bentuk aktif dari enzim LDH

merupakan suatu tetramer yang berarti terdiri dari 4 subunit yang bertugas

mengkatalisis transfer ion hidrida dari NADH ke piruvat atau dari laktat ke NAD+.19

4 subunit dari enzim LDH disusun oleh dua isoform yang dilambangkan dengan

huruf H dan M. Kedua isoform ini membentuk kombinasi tetramer yang terjadi

berdasarkan proses duplikasi gen, perbedaan sekuen asam amino, perbedaan

struktur tiga dimensi dan perbedaan ikatan kovalen. Perbedaan kombinasi ini pun

akan mempengaruhi sifat dari jaringan yang mengandung kombinasi isozim tertentu.

Isozim dari laktat dehydrogenase akan dipaparkan dalam tabel 2.1 dibawah ini

Tabel 2.1 Isozim LDH dan Subunit Penyusunnya.4

2.4 Tikus Sprague Dawley (Rattus novergicus) sebagai Model Hewan Coba Hipoksia

Tikus ini merupakan hewan percobaan yang umum digunakan untuk keperluan

penelitian terkait kesehatan manusia dan genetik, seperti pada penelitian tentang

fisiologi, genetik, imunologi, patologi, dan epidemiologi.21,22 Spesies ini pun banyak

dikembangbiakan untuk digunakan dalam penelitian terkait perilaku karena

kemampuannya beradaptasinya yang cepat dan mudah dirawat dalam lingkungan

laboratorium.24 Tikus ini merupakan model peneitian yang dikembangkan oleh R.

Dawley pada tahun 1925 dalam perusahaan Sprague-Dawley.22

Taksonomi dari tikus ini adalah sebagai berikut :23,24

Kingdom : Animalia

Phylum : Chordata

Subphylum : Vertebrata Class : Mammalia

Ordo : Rodentia

Isozim LDH Subunit Penyusun

I1 HHHH

I2 HHHM

I3 HHMM

I4 HMMM

I5 MMMM


6

Familia : Muridae

Genus : Rattus

Spesies : Rattus norvegicus

Subspesies : Rattus norvegicus albus

3. Metode Penelitian Penelitian ini merupakan sebuah uji eksperimental di Laboratorium Biokimia dan

Biomolekuler FKUI sejak Maret 2011 hingga Juni 2013.

Sampel penelitian ini adalah organ otak tikus putih galur Sprague dawley yang

terbagi dalam 5 kelompok, yaitu kelompok kontrol berupa otak tikus normoksia,

kelompok otak tikus yang mengalami hipoksia selama 1 hari, 3 hari, 7 hari, dan 14

hari. Setiap kelompok dibekukan dalam deep freezer -80oC untuk menjaga dari

kerusakan. Kriteria inklusi yang digunakan dalam penentuan sampel adalah tikus

putih galur Sprague dawley, berusia 3 bulan, dan memili berat badan berkisar 200-

250 g; dengan kriteria ekslusi berupa tikus galur Sprague dawley dengan kelainan

organ atau dalam kondisi tidak sehat, sedangkan kriteria drop-out berupa tikus

Sprague dawley yang mati selama masa perlakuan. Besar sampel ditentukan

dengan rumus Federer dan didapatkan minimal 5 ekor tikus untuk setiap perlakuan.

25 tikus percobaan dibagi kedalam 5 kelompok dan ditempatkan dalam hypoxic

chamber sesuai dengan kelompok waktunya. Pada akhir masa hipoksia dilakukan

pembedahan pada 5 kelompok tikus yang diawali dengan euthanasia dengan eter.

Organ otak ditimbang hingga batas 100 mg, dan diubah menjadi homogenat dengan

bantuan buffer dan homogenizer. Homogenat disentrifus dalam alat sentrifugasi

dengan kecepatan 5000 rpm, dalam waktu 10 menit untuk mendapatkan supernatan.

Sebelum dilakukan pengukuran terhadap kadar aktivitas enzim LDH, dilakukan

pengukuran kadar protein dalam jaringan dengan menggunakan spektrofotometer

dengan panjang gelombang 280 nm untuk kemudian di-plot kedalam kurva standar

yang telah dibuat dengan kadar absorbansi BSA.

Pengukuran kadar aktivitas LDH dilakukan dengan menggunakan Kit LDH

QuantiChrom™. Hasil pengukuran kemudian dianalisis dengan program statistik

SPSS 20.0 for Mac. Analisis diawali dengan uji normalitas data dengan

menggunakan uji Saphiro-Wilk karena hanya terdapat 25 data, kemudian dilanjutkan

dengan uji hipotesis dengan uji Kruskal-Wallis karena didapatkan distribusi data yang


7

tidak normal. Pada uji ini akan dilihat tingkat kebermaknaan dari perbedaan yang

terjadi pada aktivitas enzim LDH pada kelompok normoksia dan hipoksia; jika

didapatkan p < 0.05, hal ini menunjukkan perbedaan yang bermakna antara kedua

kelompok, sehingga uji akan dilanjutkan dengan analisis Post Hoc untuk dapat

mengetahui kelompok mana sajakah yang memiliki perbedaan yang bermakna

tersebut.

Pada penelitian ini, didapatkan p > 0.05 pada uji hipotesis Kruskal-Wallis, hal ini

menunjukkan tidak terdapat perbedaan yang bermakna pada aktivitas enzim LDH

antara dua kelompok data sehingga analisis tidak dilanjutkan dengan analisis Post

Hoc.

4. Hasil dan Pembahasan 4.1 Hasil Penelitian 4.1.1 Pengukuran Kadar Protein Jaringan Otak

Kadar protein diukur dengan memasukan kadar absorbansi supernatan

jaringan otak kedalam rumus yang telah didapatkan dari kurva standar berdasarkan

nilai absorbansi stock BSA.

Dari data absorbansi BSA yang didapatkan, diperoleh persamaan garis dari

kurva standar yaitu y=0.000475903x + 0.019758343 dengan bentuk linier. Hal ini

menunjukkan bahwa konsentrasi BSA berbanding lurus dengan absorbansi yang

dihasilkan melalui spektrofotometer, sehingga persamaan kurva standar ini dapat

digunakan untuk menghitung kadar protein berdasarkan dengan absorbansi dari

supernatan.


8

Gambar 4.1. Kurva Standar Berdasarkan Data Konsentrasi dan Nilai

Absorbansi BSA

Untuk mendapatkan kadar protein per jaringan otak normoksia dan hipoksia

dilakukan pengukuran absorbansi dari supernatan yang telah diencerkan sebanyak

50x dan dimasukan kedalam perhitungan berdasarkan yang telah didapatkan dalam

kurva standar dikalikan dengan faktor pengencer dan dibagi dengan berat jaringan.

Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Kadar Protein antara kelompok Kontrol dengan

Kelompok Perlakuan.


9

Dari data diatas, didapatkan bahwa kadar protein pada jaringan otak tikus

normoksia sebagai kontrol dibandingkan dengan kadar protein jaringan otak tikus

hipoksia 1 hari, 3 hari, 7 hari, dan 14 hari mengalami kecenderungan naik dengan

kadar protein tertinggi terdapat pada saat jaringan otak mengalami hipoksia selama 3

hari.

Untuk melihat kebermaknaan perubahan kadar protein dalam jaringan otak

tikus normoksia dibandingkan dengan jaringan otak tikus yang mengalami perlakuan

hipoksia, dilakukan uji statistik dengan menggunakan program SPSS 20.0.

Uji statistik diawali dengan melakukan uji normalitas Saphiro-Wilk untuk kadar

protein jaringan tiap kelompok didapatkan p>0.05 yang menunjukkan data

terdistribusi normal, maka untuk melanjutkan kepada uji hipotesis kebermaknaan

perubahan kadar protein pada setiap kelompok, dilakukan uji varians untuk melihat

apakah variasi data sama atau tidak. Pada uji varians, didapatkan p > 0.05 (p=

0.403) yang menunjukkan variasi data sama, sehingga untuk uji hipotesis dilakukan

uji One-Way Annova untuk melihat kebermaknaan perubahan kadar protein setiap

kelompok perlakuan terhadap kontrol.

Hasil uji Hipotesis One-Way Annova menunjukkan kebermaknaan yang rendah

terhadap perubahan kadar protein pada setiap kelompok yang diwakili dengan nilai p

yang didapatkan setelah analisis berada dalam kisaran > 0.05, yaitu p = 0.542 (tabel

4.2).

4.1.2 Pengukuran Aktivitas Spesifik Enzim LDH

Pengukuran kadar enzim LDH dilakukan dengan menggunakan kit LDH

QuantiChrom™ dan program spektrofotometri. Angka yang terbaca dalam program

merupakan nilai yang akan dimasukan kedalam rumus yang telah ditentukan oleh

cara kerja di kit LDH QuantiChrom™. Angka yang terbaca dan dimasukan kedalam

rumus adalah angka pada awal pembacaan dan angka pada menit ke-25.

Dari data, didapatkan kadar laktat dehydrogenase per milliliter supernatant

jaringan, (gambar 4.3) dan akan dibagi dengan kadar protein yang telah didapatkan

dari supernatant jaringan untuk mendapatkan aktivitas spesifik enzim laktat

dehydrogenase per milligram jaringan. Dari data hasil perhitungan aktivitas spesifik

enzim laktat dehydrogenase pada setiap milligram jaringan otak tikus, didapatkan

hubungan yang digambarkan pada gambar 4.4


10

Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Aktivitas LDH per milliliter Protein Jaringan

Otak Tikus Normoksia dibandingkan dengan Jaringan Otak Tikus Hipoksia.

Pada gambar 4.3 ditunjukkan aktivitas LDH per milliliter protein jaringan otak

tikus pada setiap kelompok, didapatkan terdapat peningkatan aktivitas pada

kelompok perlakuan hipoksia 1 hari dan 3 hari dibandingkan dengan kelompok

control, dan pada perlakuan hipoksia 7 dan 14 hari didapatkan aktivitas enzim laktat

dehydrogenase berada dibawah nilai kontrol. Aktivitas spesifik pada jaringan otak

tikus normoksia dibandingkan dengan hipoksia didapatkan dengan membagi

aktivitas LDH per milliliter protein jaringan dengan kadar protein jaringan otak

(gambar 4.4).

Gambar 4.4. Grafik Perbandingan Aktivitas Spesifik Enzim LDH pada Jaringan

Otak Tikus Normoksia dan Hipoksia 1 hari, 3 hari, 7 hari, dan 14 hari


11

Dari gambar yang ditunjukkan di atas, terlihat adanya peningkatan aktivitas

enzim laktat dehydrogenase pada jaringan otak tikus yang mengalami hipoksia 1 hari

dan menurun pada jaringan otak yang mengalami hipoksia 3 hari, namun masih

berada di atas nilai aktivitas enzim laktat dehydrogenase kontrol. Penurunan nilai

aktivitas enzim laktat dehydrogenase hingga berada di bawah nilai nomal mulai

terjadi pada jaringan otak tikus yang mengalami hipoksia 7 hari dan semakin

menurun pada jaringan otak tikus yang mengalami hipoksia 14 hari.

4.1.3 Uji Statistik Terhadap Aktivitas Enzim LDH Uji Statistik dilakukan untuk menguji hipotesis yang telah dirumuskan yaitu

terdapat perbedaan aktivitas enzim LDH pada jaringan otak tikus normoksia dan

hipoksia, dan untuk melihat kebermaknaan yang terdapat pada perbedaan yang

terjadi pada aktivitas enzim LDH pada setiap perlakuan.

Uji normalitas Saphiro-Wilk menunjukkan data terdistribusi normal (p > 0.05)

kecuali pada data hipoksia 1 hari memiliki distribusi yang tidak normal (p < 0.05),

sehingga untuk menguji hipotesis secara spesifik antara setiap kelompok

menggunakan uji hipotesis non-parametrik Kruskal-Wallis untuk meihat

kebermaknaan perbedaan aktivitas enzim LDH pada setiap kelompok.

Hasil uji non parametrik Kruskal-Wallis menunjukkan peningkatan pada

kelompok yang mendapatkan perlakuan hipoksia 1 hari dan 3 hari dibandingkan

dengan kontrol, dan menurun pada kelompok yang mendapatkan perlakuan hipoksia

7 hari dan 14 hari dibandingkan dengan normal. Puncak aktivitas enzim LDH

ditunjukkan pada kelompok yang mendapatkan perlakuan hipoksia selama 1 hari,

dan aktivitas terendah pada kelompok yang mendapatkan perlakuan hipoksia 14

hari.

Hasil akhir uji statistik menunjukkan nilai p = 0.461, hal ini berarti perubahan

aktivitas enzim LDH pada kelompok normal dibandingkan dengan kelompok

perlakuan memiliki kebermaknaan yang rendah.

4.2 Pembahasan 4.2.1 Kadar Protein Jaringan Otak

Kadar protein jaringan otak dalam kondisi normoksia dan hipoksia disajikan

dalam gambar 4.2 menunjukkan kecenderungan peningkatan kadar protein pada


12

kelompok-kelompok perlakuan dibandingkan dengan kelompok kontrol. Untuk

mengetahui kebermaknaan pada peningkatan kadar protein, dilakukan uji statistik

dengan menggunakan SPSS 20.0 for Mac dan didapatkan bahwa tidak terdapat

peningkatan kadar yang bermakna pada kelompok-kelompok perlakuan

dibandingkan dengan kelompok kontrol.

Pada keadaan hipoksia, dapat terjadi respon inflamasi yang akan mengaktifkan

respon HIF-1 yang berperan dalam inflamasi adaptif dan HIF-2 yang lebih berperan

dalam aktivasi gen pengkode protein eritropoietin, VEGF, dan PDKI. Aktivasi HIF

dalam keadaan hipoksia akan meningkatkan kadar protein pula. Hal ini terlihat dapat

gambar 4.2, namun didapatkan peningkatan yang terjadi secara statistik tidak

bermakna. Hal ini menunjukkan bahwa aktivasi HIF pada keadaan hipoksia di

jaringan otak tidak terjadi secara bermakna pada keadaan hipoksia dibandingkan

dengan kontrol sehingga kadar protein diantara kedua kelompok pun tidak

menunjukkan peningkatan yang bermakna seiring dengan lama hipoksia yang

terjadi.

4.2.2 Aktivitas Spesifik Enzim LDH Perbandingan aktivitas spesifik enzim LDH ditunjukkan pada gambar 4.3 pada

setiap kelompok, dan diperlihatkan kembali pada gambar 4.4 hingga 4.7 untuk

perbandingan lebih jelas antara aktivitas enzim LDH normoksia dibandingkan

dengan aktivitas enzim LDH pada setiap perlakuan hipoksia.

Dari gambar didapatkan adanya peningkatan aktivitas pada kelompok yang

mendapat perlakuan hipoksia selama 1 hari, dan 3 hari dibandingkan dengan

kelompok kontrol. Walaupun begitu, aktivitas LDH mulai mengalami penurunan pada

kelompok perlakuan hipoksia 3 hari dibandingkan dengan kelompok perlakuan

hipoksia 1 hari, namun masih berada diatas kelompok kontrol. Penurunan aktivitas

yang lebih besar tampak pada kelompok perlakuan hipoksia 7 hari, dan 14 hari

dibandingkan dengan kontrol. Kedua kelompok ini memiliki aktivitas LDH yang

berada dibawah aktivitas normal.

Untuk menguji statistik aktivitas enzim LDH pada kelompok kontrol

dibandingkan dengan kelompok perlakuan hipoksia 1 hari, 3 hari, 7 hari, dan 14 hari

digunakan uji non parametrik Kruskal-Wallis dan didapatkan nilai p > 0.05 yang


13

berarti perbedaan aktivitas enzim LDH pada setiap kelompok tidak menunjukkan

perbedaan yang bermakna.

Enzim LDH merupakan enzim yang berperan dalam proses glikolisis anaerob.

Penelitian mengenai aktivitas enzim LDH pada otot dalam keadaan normoksia

dibandingkan dengan keadaan hipoksia menunjukkan peningkatan yang bermakna

pada kelompok hipoksia.3 Hal ini menunjukkan bahwa adaptasi jaringan otot

terhadap keadaan hipoksia berlangsung baik, sehingga otot dapat tetap bekerja

dengan mengaktivasi proses perubahan piruvat menjadi laktat dengan perantara

enzim LDH.1,3,18

Pada jaringan otak, dibutuhkan energi yang lebih besar untuk dapat melakukan

fungsinya. Otak merupakan organ pertama yang mengalami gangguan fungsi jika

ditempatkan dalam keadaan hipoksia, dan dapat menimbulkan kematian sel pada 4

hingga 5 menit pertama paparan hipoksia, khususnya pada bagian hipokampus,

korteks, dan striatum yang merupakan bagian yang paling rentan terhadap stres

oksidatif yang disebabkan oleh hipoksia.17 Peningkatan aktivitas LDH pada hipoksia

1 hari disebabkan oleh kemampuan adaptasi sel pada jaringan otak yang masih

melakukan konversi piruvat menjadi laktat yang meningkat sehingga aktivitas enzim

LDH pun mengalami peningkatan, namun, pada kelompok hipoksia 3 hari mulai

ditemukan penurunan aktivitas LDH walaupun masih terdapat aktivitas LDH yang

lebih banyak dibandingkan dengan kontrol. Pada hipoksia 7 hari dan 14 hari

didapatkan aktivitas LDH telah turun hingga berada dibawah aktivitas LDH kontrol,

sehingga dapat dikatakan bahwa pada 2 kelompok perlakuan ini telah terjadi

apoptosis sel dalam jaringan otak tikus sehingga proses konversi piruvat menjadi

laktat tidak lagi terjadi.

Kemungkinan lain yang dapat menjelaskan semakin menurunnya aktivitas LDH

pada kelompok perlakuan hipoksia terdapat dalam rasio ALT dibandingkan dengan

LDH. Penelitian pada jaringan hati menunjukkan kelompok individu dengan penyakit

hati akut memiliki kemungkinan bertahan hidup yang lebih tinggi dengan ratio ALT

dibandingkan dengan LDH yang tinggi, sebaliknya ratio ALT dibandingkan LDH yang

rendah akan menghasilkan nilai yang rendah. Sehingga pada penelitian ini,

dimungkinkan terdapat aktivitas LDH yang semakin rendah diakibatkan adanya

pembentukan glukosa baru melalui proses glukoneogenesis sehingga akan terjadi

peningkatan ALT sebagai katalisator pembentukan prekursor glokoneogenesis .


14

Pada penelitian sebelumnya terhadap efek hipoksia pada metabolisme energi

pada neuron di daerah korteks serebri didapatkan peningkatan kadar LDH seiring

dengan meningkatnya kadar glukosa dan laktat pada kelompok yang dipaparkan

dengan keadaan hipoksia selama 2 jam.28 Perbedaan hasil yang terjadi pada

penelitian ini dengan penelitian sebelumnya dapat terjadi karena adanya perbedaan

waktu paparan hipoksia yang menyebabkan perbedaan aktivitas akibat kemampuan

adaptasi dari jaringan otak tikus itu sendiri.

5. Kesimpulan Berdasarkan hasil yang didapatkan dari penelitian, dapat disimpulkan bahwa

terdapat perbedaan aktivitas enzim LDH pada jaringan otak tikus hipoksia

dibandingkan dengan otak tikus normoksia, selain itu didapatkan pula pengaruh

pajanan waktu hipoksia dengan aktivitas LDH, perbedaan aktivitas ataupun

pengaruh pajanan hipoksia ini tidak bermakna secara statistik.

6. Saran Perlu dilakukan pengukuran kadar laktat sebagai produk dari LDH sebagai

pertimbangan dalam merumuskan aktivitas LDH yang terjadi dan pengamatan

secara mikroskopik untuk melihat apakah jaringan otak mengalami apoptosis

sebelum dilakukan pengukuran aktivitas LDH, karena hal ini akan mempengaruhi

pembacaan aktivitas LDH.


15

DAFTAR PUSTAKA

1. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Harper’s Illustrated Biochemistry [e-book].

Edisi 27. United States: The McGraw-Hill Companies; 2006.

2. Marks DB, Marks AD, Smith CM. Biokimia Kedokteran Dasar: Sebuah Penelitian

Klinis. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2002. h. 305-319, 268, 335-350,

422-423.

3. Achyat SR. Perbandingan Konsumsi Glukosa, Aktivitas, dan Pola Elektroforesis

Enzim Laktat Dehidrogenase (LDH) pada Otot Tikus Normoksia, Hipoksia, dan

Otot Penyu Hijau (Chelonia mydas) [thesis S2]. Jakarta: Fakultas Kedokteran

Universitas Indonesia; 2010.

4. Bender DA. Glycolysis & The Oxidation of Pyruvate. Dalam: Murray RK, Bender

DA, Botham KM, Kennelly PJ, Rodwell VW, Weil PA, editor. Harper’s Illustrated

Biochemistry. Edisi 28. Chicago: The McGraw-Hill Company; 2009. h. 150-156.

5. Barret KE, Barman SM, Boitano S, Brooks HL. Ganong’s Review of Medical

Physiology [e-book]. Edisi 23. Chicago: The McGraw-Hill Company; 2010.

6. Sherwood L. Human Physiology: From Cells to Systems. Edisi 7. Canada:

Brooks/Cole Cengage Learning; 2010. h. 32-33, 39, 460, 497.

7. Ganong WF. Review of Medical Physiology [e-book]. Edisi 21. Chicago: Lange

Medical Books/McGraw-Hill; 2003.

8. Tortora GJ, Derrickson BH. Principles of Anatomy and Physiology: Volume 2.

Edisi 12. Danvers: John Wiley and Sons, Inc; 2009. h. 56-57.

9. Marieb EN, Hoehn K. Human Anatomy & Physiology [e-book]. Edisi 7. San

Fransisco: Benjamin Cummings Company; 2006.

10. Fauci S, Kasper DL, Longo DL, Braunwald E, Hauser SL, Jameson JL, et al.

Harrison’s Principles of Internal Medicine [ebook]. Edisi 17. Philadelphia:

McGraw-Hill; 2008.

11. Ivanovic Z. Hypoxia or in situ normoxia: The stem cell paradigm. J Cell Physiol;

2009; 219:271-5.

12. Murach EI, Erlykina EI. The Principles of Protective Effects Formation Using

Different Hypoxic Preconditioning Modes. Biomedical Investigations;2012. 8-

092:577.17.


16

13. Eltzschig HK, Carmeliet P. Hypoxia and inflammation. N Engl J Med. 2011; 364:

656-665.

14. Semenza GL. Oxygen sensing, homeostasis, and disease. N Engl J Med. 2011;

365: 537-547.

15. Kim J, Tchernyshyov I, Semenza GL, Dang CV. HIF-1-mediated expression of

pyruvate dehydrogenase kinase: A metabolic switch required for cellular

adaptation to hypoxia. Cell metabolism. 2006; 3: 177-185.

16. Brierley JB. Experimental Hypoxic Brain Damage. J Clin Pathol. S3-11 : 181-187.

17. Maiti P, Singh SB, Sharma AK, Muthuraju S, Banerjee PK, Ilavazhagan G.

Hypobaric Hypoxia Induces Oxidative Stress in Rat Brain. Neurochemistry

International;2006. 49 : 709-716.

18. Krnjeviæ K. Early Effects of Hypoxia on Brain Function. Croatian Medical Journal.

1999; 40(3) : 375-380.

19. Marks AD, Lieberman M. Marks’ Basic Medical Biochemistry : A Clinical Approach

[ebook]. 4th edition. Philadelphia : Lippincott Williams & Wilkins;2013.

20. Bender DA, Mayes PA. Glikolisis dan oksidasi piruvat. Dalam: Murray RK,

Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW, editor. Biokimia Harper. Edisi 26.Jakarta:

EGC, 2009. h. 158-65.

21. Kotoh K, Enjoji M, Kato M, Motoyuki K, Nakamuta M, Takayanagi R. A New

Parameter Using Serum Lactate Dehydrogenase and Alanine Aminotransferase

Level is Useful for Predicting the Prognosis of Patients at An Early Stage of Acute

Liver Injury : A Retrospective Study. Comparative Hepatology; 2008. 7:6.

22. Armitage D. Rattus norvegicus [internet].2004 [diunduh pada tanggal 4 Juni 2013]

diambil dari http://animaldiversity.ummz.umich.edu/accounts/Rattus_norvegicus/.

23. Taconic. Sprague-Dawley Rats [internet]. 2013 [diunduh 13 Januari 2013].

Diambil dari http://www.taconic.com/user-

assets/Documents/spraguedawley_booklet.pdf.

24. Bossenmeyer C, Chihab R, Muller S, Schroeder H, Daval JL.

Hypoxia/Reoxygenation Induces Apoptosis Through Biphasic Induction of Protein

Synthesis in Cultured Rat Brain Neurons. Brain Research;1997. 787: 107-116.


AKTIVITAS ENZIM LAKTAT DEHIDROGENASE PADA …

Documents

Transcript of AKTIVITAS ENZIM LAKTAT DEHIDROGENASE PADA …