Antioksidan merupakan senyawa yang dapat menangkal radikal bebas sehingga dapat mencegah penyakit-penyakit degeneratif seperti kardiovaskuler, karsinogenesis dan penyakit lainnya. Senyawa ini dapat mencegah kerusakan yang ditimbulkan terhadap sel normal, protein, dan lemak. Struktur antioksidan umumnya memiliki atom dengan pasangan elektron bebas yang dapat digunakan untuk berikatan dengan radikal bebas tanpa terganggu fungsinya dan dapat memutus reaksi berantai radikal bebas (Murray, 2009).
Ada 3 golongan sistem antioksidan yang dihasilkan tubuh untuk menangkal radikal bebas eksogen dan endogen:
1. Antioksidan primer adalah antioksidan yang berfungsi mencegah pembentukan radikal bebas selanjutnya. Antioksidan tersebut adalah transferin, feritin, dan albumin.
2. Antikoksidan sekunder adalah antioksidan yang berfungsi menangkap radikal bebas dan menghentikan pembentukan radikal bebas. Contoh antioksidan ini adalah Superoxide Dismutase (SOD), Glutathion Peroxidase (GPx) dan katalase.
3. Antioksidan tersier adalah antioksidan yang berfungsi memperbaiki jaringan tubuh yang rusak oleh radikal bebas yang biasa disebut sebagai repair enzyme. Contoh antioksidan ini adalah Metionin sulfosida reduktase, Metionin sulfosida reduktase, DNA repair enzymes, protease, transferase dan lipase.
Berdasarkan sumbernya, antioksidan dibagi menjadi 3, yaitu:
1. Antioksidan yang sudah diproduksi di dalam tubuh manusia yang dikenal dengan antioksidan endogen atau enzim antioksidan (enzim Superoksida Dismutase (SOD), Glutation Peroksidase (GPx), dan Katalase (CAT).
2. Antioksidan sintetis yang banyak digunakan pada produk pangan seperti Butil Hidroksi Anisol (BHA), Butil Hidroksi Toluen (BHT), propil galat dan Tert-Butil Hidroksi Quinon (TBHQ). penggunaan bahan sintetis ini dapat meningkatkan risiko penyakit kanker.
3. Antioksidan alami yang diperoleh dari bagian-bagian tanaman seperti kayu, kulit kayu, akar, daun, buah, bunga, biji dan serbuk sari seperti vitamin A, vitamin C, vitamin E dan senyawa fenolik (flavonoid).
Mikronutrien yang terkandung dalam tumbuhan seperti vitamin A, C, E, asam folat, karotenoid, antosianin, dan polifenol memiliki kemampuan menangkap radikal bebas sehingga dapat dijadikan pengganti konsumsi antioksidan sintetis (Gill, 2002). Dalam beberapa penelitian dinyatakan bahwa ekstrak bunga kamboja cendana dapat meningkatkan aktivitas enzim SOD, GPx dan Katalase. Zheng dan Wang dkk. (2009) menyatakan bahwa lebih dari 40 herbal tanaman obat di Cina mempunyai aktivitas antioksidan yang cukup tinggi dan dari 40 herbal tersebut mengandung senyawa fenol yang tinggi termasuk diantaranya kandungan flavonoidnya yang tinggi. Hasil penelitian You Gan R., (2010) menyatakan bahwa kandungan senyawa fenol dan aktivitas antioksidan 40 species tanaman obat di Cina dapat dipergunakan untuk mencegah dan terapi penyakit cardiovasular dan cerebrovascular. Adanya gugus –OH pada tokoferol (Vit.E) dan senyawa fenol lainnya serta ikatan rangkap (>C=C<) pada β-karoten dapat menghambat dan menetralisir reaksi radikal bebas (Fessenden and Fessenden, 1986 ; Murray, 2009).
1. Enzim Antioksidan
Enzim antioksidan atau antioksidan endogenous enzimatik adalah antioksidan yang diproduksi oleh tubuh manusia sebagai penangkal radikal bebas eksogen maupun radikal bebas endogen seperti: superoksida dismutase (SOD), katalase (CAT) dan glutation peroksidase (GPx). Antioksidan enzimatik disebut juga antioksidan sekunder yaitu antioksidan yang berfungsi menangkap radikal bebas dan menghentikan pembentukan radikal bebas (Murray, 2009).
1.1 Superoksida Dismutase (SOD)
Superoksida dismutase adalah metaloenzim yang mengkatalis reaksi reduksi radikal anion superoksida (O2*) menjadi hidrogen peroksida (H2O2) dan oksigen (O2). Enzim ini bersifat tidak stabil terhadap panas, cukup stabil pada kondisi basa, dan masih mempunyai aktivitas walaupun disimpan sampai 5 tahun pada suhu 5oC. Aktivitas SOD tertinggi ditemukan di hati, kelenjar adrenalin, ginjal, darah, limfa, pankreas, otak, paru-paru, lambung, usus, ovarium dan timus (Murray, 2009). Adapun reaksinya adalah
Senyawa SOD merupakan salah satu antioksidan enzimatik dan metaloenzim dalam tubuh karena aktivitasnya tergantung pada kofaktor logam Cu, Fe, Zn dan Mn. Berdasarkan hal ini SOD dikelompokkan menjadi Cu/Zn-SOD, Mn-SOD, Fe-SOD dan ada juga namanya EC-SOD. Cu/Zn-SOD ditemukan dalam sitosol, kloroplas tanaman tingkat tinggi dan kemungkinan juga di ekstraseluler, Mn-SOD ditemukan dalam mitokondria sel eukariot dan peroksisom, Fe-SOD ditemukan berikatan dengan kloroplas, dan EC-SOD pada cairan ekstraseluler mamalia (Murray, 2009).
Derajat aktivitas masing-masing SOD dipengaruhi oleh derajat stres oksidatif pada kompartemen subseluler. Kerja enzim SOD dapat dilihat pada banyaknya produk peroksidasi lipid dari setiap organel. Tingginya aktivitas SOD akan tergambarkan oleh rendahnya produk oksidasi lipid (Murray, 2009).
SOD diidentifikasi sebagai eritrocuprein, indofenol oksidase, dan tetrazolium oksidase. Gen SOD terletak pada kromosom 21, 6 & 4, secara berurutan (21q22.1, 6q25.3 & 4p15.3-p15.1) dan berfungsi sebagai katalisator reaksi dismutasi dari anion superoksida (O2*) menjadi hidrogen peroksida (H2O2) & molekul oksigen (O2) (Murray, 2009).
Isoenzim EC-SOD merupakan glikoprotein yang terletak dalam matriks jaringan interstisial dan glikokolik pada permukaan sel, berikatan dengan proteoglikan. Hanya ada 1 fraksi kecil EC-SOD yang ditemukan dalam cairan ekstrasel seperti plasma, limpa, cairan sinovial, dan cairan serebrospinal. Isoenzim EC-SOD merupakan homotetramerr terglikolisasi, aktif dalam cairan dan matriks ekstraseluler seperti jantung ,plasenta dan paru paru, mengendalikan bioavailabilitas nitrit oksida yang diinduksi oleh IFN, namun keberadaaanya dapat dihambat oleh TNF dan TGF (Murray, 2009).
Secara fisiologis tubuh menghasilkan senyawa radikal bebas melalui proses fosforilasi oksidatif. Selama proses ini, O2 akan tereduksi menjadi H2O dengan penambahan 4 elektron, sehingga terbentuk radikal anion superoksida yang kemudian diubah menjadi hidrogen peroksida (H2O2) oleh enzim SOD. Proses fosforilasi dalam mitokondria menyebabkan 1 molekul O2 tereduksi oleh 4 elektron bersama-sama dengan ion H membentuk 2 molekul H2O. Jika jumlah elektron yang mereduksi O2 kurang dari 4, proses fosforilasi berlangsung tidak sempurna sehingga akan terbentuk senyawa radikal bebas (Murray, 2009).
Kelainan Fungsi EC-SOD adalah Aterosklerosis. Aterosklerosis adalah penyebab utama penyakit jantung dan pembuluh darah lainnya yang ditandai ateroma (plak kekuningan) yang mengandung lipid dan kolesterol pada dinding arteri dan terjadi pengerasan dinding arteri serta penyempitan lumen arteri (Murray, 2009).
Aterosklerosis dapat terjadi melalui proses inflamasi kronik dan stress oksidatif. Pada dinding pembuluh darah arteri terdapat sel endotel yang melepaskan nitric oxide dan mengatur kelenturan pembuluh darah, menjaga komposisi otot tetap seimbang, dan mencegah pembekuan darah sehingga tidak terjadi inflamasi dan stress oksidatif (Grasi, 2010).
Kelainan fungsi SOD dan peningkatan jumlah radikal bebas yang terjadi pada penderita aterosklerosis adalah terjadinya kerusakan atau disfungsi endhotel pada pembuluh darah. Disfungsi endhotel pada aterosklerosis terjadi secara bertahap, yaitu pada dekade pertama (awal terjadinya akumulasi lipid di intraseluler), dekade ketiga (terjadi atheroma), dan dekade keempat (terjadinya fibroatheroma dan komplikasi pada sel endhotel). Jika sel endotel mengalami kerusakan, maka nitric oxide berkurang, sistim keseimbangan dinding pembuluh darah akan terganggu dan terjadi penebalan otot dinding pembuluh darah sehingga makrofag, trombosit, LDL kolesterol yang teroksidasi akan membentuk suatu kompleks yang disebut fatty streak dan plak aterosklerosis. Proses pembentukan aterosklerosis secara teori inflamasi dan stress oksidatif dapat dicegah, yaitu terapi antioksidan dengan cara pemberian suplemen antioksidan secara oral (Grasi, 2010).
1.2 Katalase
Katalase adalah enzim yang disusun oleh lebih dari 500 asam amino dan memiliki gugus forfirin. Enzim ini mengkatalis reaksi reduksi senyawa hidrogen peroksida (H2O2) menjadi oksigen (O2) dan air (H2O). Aktivitas katalase optimal pada pH 7 dan dapat meningkat dengan meningkatnya akumulasi H2O2. Katalase dengan konsentrasi yang tinggi ditemukan pada hati, darah, ginjal, otak, paru-paru, jaringan adiposa dan kelenjar adrenal. Adapun reaksinya adalah
Mekanisme kerja antioksidan enzimatik di atas dapat dilihat dalam gambar berikut ini
Gambar 2.1: Mekanisme Kerja Antioksidan Enzimatik (Finkel, 2011)
O2* (radikal superoksida) yang dihasilkan dalam perubahan NADH menjadi NAD, FADH2 menjadi FADH dirubah menjadi H2O2 oleh MnSOD dan selanjutnya produk H2O2 dirubah menjadi H2O dan O2 oleh Katalase.
1.3 Glutation Peroksidase
Glutation peroksidase adalah selanoprotein yang terdiri atas empat sub unit protein yang mengkatalis reaksi reduksi H2O2 menjadi senyawa organik hidroperoksida (ROOH). Glutation banyak ditemukan dalam sitosol hati.
Glutathione (γ-glutamylcysteinylglycine, GSH) adalah antioksidan sulfhydryl (- SH), antotoksin dan kofaktor enzym. GSH ada dimana-mana termasuk hewan, tumbuhan, tanaman dan mikroorganisme, larut dalam air dan berada di dalam cytosol dari sel atau substrat larut dalam air lainnya. Dan karena jumlahnya yang cukup besar maka disebutkan sebagai antioksidan dalam sel yang mayor.
Glutathione eksis di dalam sel dalam bentuk antioksidan tereduksi yang dikenal dengan istilah GSH, dan dalam bentuk teroksidasi yang dikenal dengan istilah Glutathione Disulfida (GSSG). Rasio antara GSH/GSSG merupakan indikator sensitif untuk stress oksidasi. GSH dengan enzym glutathione peroksidase (GPx) dapat mengkatalisis proses reduksi Hidroperokside lemak menjadi alkohol dan hidrogen peroksida menjadi air. Pada saat mengkatalisis tadi ikatan disulfida dari 2 GSH akan berikatan membentuk Glutathione teroksidasi (GSSG), dan enzym glutathione reduktase dapat mendaur ulang GSSG menjadi GSH kembali dengan cara mengoksidasi NADPH. Ketika sel terekspos dengan stress oksidasi maka akan terjadi penumpukan GSSG dan rasio GSH/GSSG akan menurun.
Mekanisme kerja dari GSH didalam proses peredaman radikal bebas yaitu dalam segi kemampuananya mereduksi hidroksil radikal (*OH) yang berasal dari reaksi Fenton
Disamping itu enzym Glutathione peroxidase menetralisir Hidrogen Peroksida (H2O2) dengan cara mengambil hydrogen untuk membentuk 2 H2O dan satu GSSG, sedangkan enzyme glutathione reduktase akan menjadikan GSSG, dengan menggunakan enzyme NADPH sebagai sumber hydrogen, menjadi GSH kembali
Dengan kata lain glutathione di sini mencegah hidroksil radikal yang dapat merubah molekul lemak menjadi lemak radikal (*L) atau peroksida lemak (LOO-) melalui dua sisi yaitu mencegah terbentuknya hydroksil radikal (*OH) bereaksi dengan molekul lemak atau mencegah terbentuknya hidroksil radikal dengan merubah Hidrogen Peroksida (H2O2) menjadi molekul air.
Meningkatnya peroksidasi lemak dalam dinding pembuluh darah yang mengalami aterosklerosis akan menurunkan kadar GSH peroksidase dan kadar protector eicosanoid prostacyclin (PGI-2) mengakibatkan balans prostaglandin menjadi lebih bersifat proinflamasi. Untuk itu diperlukan enzym GSH-S transferase yang bekerja di sel endotel untuk meningkatkan produksi dari protektor eicosanoid.
Flavonoid khususnya jenis quercetin dari ekstrak bawang bombay (onion), kaemferol dan apigenin meningkatkan konsentrasi glutathione (GSH) melalui aktivasi ekspresi dari γ-glutamylcysteine synthetase (GCS) heavy subunit (GCSh) promoter.
2. Senyawa Antioksidan Alami
Senyawa antioksidan alami pada umumnya berupa vitamin C, vitamin E, karotenoid, senyawa fenolik, dan polifenolik yang dapat berupa golongan flavonoid, turunan asam sinamat, kuomarin, tokoferol dan asam-asam organik polifungsional. Golongan flavonoid yang memiliki aktivitas antioksidan meliputi flavon, flavonol, isoflavon, katekin, flavonol, dan kalkon. Turunan asam sinamat meliputi asam kafeat, asam ferulat, asam klorogenat, dan lain-lain. Hal ini disebabkan karena gugus -OH dan ikatan rangkap dua (>C=C<) yang dimiliki oleh senyawa –senyawa di atas.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar