Metabolomik Rempah Minor Indonesia Famili Zingiberaceae dan Potensinya Sebagai Imunostimulan
Date
2023Author
Rosalina, Dian
Yuliana, Nancy Dewi
Prangdimurti, Endang
Metadata
Show full item recordAbstract
Sistem imun berfungsi sebagai pertahanan tubuh melawan infeksi patogen
atau zat asing seperti virus, bakteri, parasit, protein asing dan fungi, sehingga dapat
mencegah berbagai penyakit. Imunostimulan adalah molekul atau senyawa yang
dapat meningkatkan sistem imun dan dapat diperoleh secara sintesis atau diekstrak
dari bahan alam seperti rempah-rempah. Penentuan aktivitas imunostimulan dapat
dilakukan secara in vitro melalui kultur sel limfosit. Sel limfosit adalah bagian sel
darah putih yang berfungsi sebagai indikator peningkatan respon imun. Sel limfosit
dapat mengalami proliferasi atau perbanyakan sel akibat adanya antigen atau
mitogen dan juga komponen aktif yang berfungsi sebagai mitogen. Proliferasi sel
limfosit oleh senyawa inducer akan merangsang berbagai reaksi biokimia di dalam
sel limfosit sehingga menghasilkan produksi interleukin-2 (IL-2). IL-2 merupakan
sitokin yang berperan dalam meningkatkan aktivasi, proliferasi dan diferensiasi
limfosit T dan limfosit B. Sistem imun spesifik bekerja dengan baik ditandai dengan
peningkatan kadar IL-2.
Zingiberaceae merupakan salah satu famili tanaman rempah yang berpotensi
meningkatkan sistem imun. Beberapa komponen aktif dari spesies Zingiberaceae
yang memiliki aktivitas imunostimulan adalah gingerol dan shogaol pada jahe
(Zingiber officinale Roscoe), senyawa α-turmerone dan ar-turmerone pada kunyit
(Curcuma longa L) dan senyawa kuersetin pada lengkuas (Alpinia galanga Linn).
Spesies rempah Zingiberaceae tersebut sering dimanfaatkan oleh masyarakat
Indonesia terutama bagian rimpangnya sebagai bumbu masakan (penyedap rasa,
pengawet, pewarna dan elemen aromatik) sehingga disebut sebagai rempah mayor.
Namun, ada sejumlah spesies Zingiberaceae yang lain yaitu bangle (Zingiber
purpureum Roscoe), bangle hitam (Zingiber ottensii Val), kapulaga (Amomum
compactum Sol. ex Maton), laja gowah (Alpinia malaccensis Burm. f), lempuyang
wangi (Zingiber aromaticum Val), lempuyang (Zingiber zerumbet L. Roscoe ex
Sm), temu putih (Curcuma zedoria Roscoe), temu hitam (Curcuma aeruginosa
Roxb), temu giring (Curcuma heyneana Val. & Zijp), temu kunci (Boesenbergia
rotunda L. Mansf), temu putri (Curcuma petiolata Roxb) dan temu tis (Curcuma
purpurascens Blume) yang dikategorikan sebagai rempah minor, karena masih
kurang pemanfaatannya terutama sebagai bumbu masakan akan tetapi sudah
banyak digunakan dalam pengobatan tradisional. Penelitian terkait aktivitas
imunostimulan, identifikasi senyawa imunostimulan dan senyawa yang dapat
meningkatkan kadar IL-2 dari rempah-rempah minor menggunakan pendekatan
metabolomik masih sangat terbatas, sehingga perlu dikaji secara ilmiah.
Tujuan penelitian ini adalah (1) melakukan penapisan 12 rempah minor famili
Zingiberaceae berdasarkan aktivitas imunostimulan melalui uji proliferasi sel
limfosit yang dihitung sebagai nilai indeks stimulasi (IS); (2) menentukan satu
rempah dengan nilai IS tertinggi untuk proses fraksinasi dengan berbagai macam
pelarut; (3) mengevaluasi masing-masing fraksi terhadap aktivitas proliferasi
limfosit, kadar interleukin-2 (IL-2) dan profil kimia kromatogram dengan High
Performance Liquid Chromatography (HPLC); (4) mengkorelasikan data profil
kimia kromatogram berupa selang waktu retensi dengan data aktivitas proliferasi
limfosit dan aktivitas IL-2 menggunakan Orthogonal Projection to Least Square
Analysis (OPLS) dengan tujuan untuk memperoleh selang waktu retensi yang
paling berkorelasi dengan aktivitas proliferasi limfosit dan aktivitas IL-2 dari fraksi
teraktif; (5) mengidentifikasi senyawa yang dapat meningkatkan proliferasi limfosit
dan kadar IL-2 dari selang waktu retensi fraksi teraktif berbasis metabolomik
dengan OPLS menggunakan Ultra High-Performance Liquid Chromatography
High Resolution Mass Spectrometry (UHPLC-HRMS).
Hasil penelitian tahapan penapisan aktivitas imunostimulan dari 12 rempah
minor Zingiberaceae menunjukkan ekstrak laja gowah (Alpinia malaccensis) dan
bangle hitam (Zingiber ottensii) memiliki nilai indeks stimulasi limfosit (IS) paling
tinggi dibandingkan ekstrak rempah minor lainnya yaitu berturut-turut sebesar 2,42
± 0,17 dan 2,37 ± 0,97 pada konsentrasi ekstrak di dalam sumuran kultur sel limfosit
sebesar 80 ppm dan berdasarkan uji lanjut DMRT indeks stimulasi limfosit dari
kedua ekstrak tidak berbeda nyata. Akan tetapi, rempah yang dipilih ke tahapan
fraksinasi adalah laja gowah (Alpinia malaccensis) karena ketersediaan rempahnya
lebih banyak dan secara sensori aromanya lebih harum dibandingkan bangle hitam.
Fraksi metanol rimpang laja gowah memiliki indek stimulasi limfosit dan kadar IL 2 paling tinggi dibandingkan fraksi heksana, kloroform, etil asetat dan air, yaitu
berturut-turut sebesar 1,20 ± 0,15 dan 3,98 pg/mL. Hubungan aktivitas proliferasi
limfosit berkorelasi kuat positif dengan kadar IL-2 berdasarkan uji korelasi pearson.
Hasil plot skor OPLS aktivitas proliferasi limfosit dan aktivitas IL-2
menunjukkan fraksi aktif dan fraksi tidak aktif terpisah dan mengelompok sesuai
dengan aktivitasnya. Fraksi aktif adalah fraksi metanol dan air berada di kuadran
sebelah kanan, sedangkan fraksi tidak aktif adalah fraksi heksana, kloroform dan
etil asetat berada di kuadran sebelah kiri. Selang waktu retensi 27,0-28,5 menit pada
S-plot berdasarkan aktivitas proliferasi limfosit dan aktivitas IL-2 dominan terdapat
pada fraksi aktif metanol. Selang waktu retensi 27,0-28,5 menit juga memiliki nilai
Y-related coefficient dan VIP yang tinggi, baik itu pada model OPLS aktivitas
proliferasi limfosit maupun aktivitas IL-2. Validasi model OPLS berdasarkan
aktivitas proliferasi limfosit dan IL-2 dengan plot permutasi secara signifikan valid
dan bagus karena nilai R2Y dan Q2Y dari kedua model permutasi lebih rendah
dibandingkan model sebenarnya. Identifikasi senyawa yang mampu meningkatkan
aktivitas proliferasi limfosit dan IL-2 dilakukan dengan mencocokkan pola
kromatogram fraksi metanol laja gowah dari HPLC dan UHPLC-HRMS. Hasil
kromatogram HPLC pada selang waktu retensi 27,0-28,5 menit terdapat satu
puncak senyawa yaitu pada waktu retensi 27,71 menit. Puncak tersebut memiliki
pola puncak yang sama pada selang waktu retensi 21,15 menit pada kromatogram
UHPLC-HRMS. Berdasarkan pola fragmentasi dari spektra massa UHPLC-HRMS,
senyawa yang mampu meningkatkan aktivitas proliferasi limfosit dan IL-2 adalah
flavokawain B karena memiliki ion molekul (M+) sebesar 285 m/z dan ion fragmen
(m/z) adalah 181, 166, 131 dan 103. Ion fragmen tersebut sesuai dengan spektra
massa flavokawain B dari Human Metabolome Database (HMDB) PubChem.
Flavokawain B sebelumnya telah dilaporkan mampu meningkatkan proliferasi
splenosit tikus dan meningkatkan produksi IL-2 secara in vivo.
Collections
- MT - Agriculture Technology [2271]