Efek Lactobacillus Rhamnosus Indigenos dalam Menurunkan Glukosa Darah Tikus melalui Down-Regulation Ekspresi Gen Pengatur Glukoneogenesis di Hati.

Abstract

Bakteri asam laktat (BAL) merupakan salah satu keanekaragaman hayati Indonesia dan merupakan bakteri yang menguntungkan dalam bidang pangan dan kesehatan. Beberapa BAL telah diketahui berpotensi sebagai probiotik yang memiliki khasiat fungsional bagi tubuh, seperti menurunkan glukosa darah. Berbagai strain BAL hasil isolasi dari sumber daya lokal (asinan kubis, mandai, tempe, tempoyak, acar ketimun, ikan peda, kecap ikan dan ASI) telah diuji memiliki potensi sebagai probiotik. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh isolat BAL indigenos yang mampu mencegah dan mengendalikan glukosa darah pada tikus sehingga berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai pangan fungsional bagi penderita diabetes mellitus tipe 2 (DMT2). Penelitian ini dilakukan dalam 3 tahap kajian yaitu: (1) seleksi 12 isolat BAL indigenos yang berpotensi untuk mengendalikan DMT2 secara in vitro. Seleksi dilakukan melalui pengujian penghambatan terhadap α-glukosidase dan aktivitas antioksidan. (2) Efektivitas dan mekanisme BAL indigenos untuk mengendalikan DMT2 secara in vivo. Mekanisme probiotik indigenos dalam menurunkan glukosa darah diduga melalui penurunan ekspresi gen fosfoenol piruvat karboksikinase (Pepck) dan glukosa-6- fosfatase (G6pc) yang mengendalikan proses glukoneogenesis di hati. (3) Kemampuan BAL indigenos untuk sintas dalam saluran pencernaan sehingga memberi manfaat positif bagi kesehatan. Pengujian penghambatan terhadap α-glukosidase dilakukan terhadap ekstrak etanol BAL indigenos menggunakan metode spektrofotometri pada λ=410 nm, sedangkan analisis aktivitas antioksidan menggunakan metode 1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl (DPPH) pada λ=517 nm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa aktivitas penghambatan terhadap α-glukosidase berbeda nyata antar isolat yang diujikan (p<0.01). Ekstrak etanol BAL indigenos mampu menghambat α- glukosidase dengan kemampuan yang bervariasi antara 54.01+1.25 sampai 75.22+1.07% lebih rendah dibandingkan akarbose sebagai kontrol positif (98.92+0.07%). Evaluasi terhadap aktivitas antioksidan juga menunjukkan perbedaan yang nyata antar isolat yang diujikan (p<0.01). Aktivitas antioksidan ekstrak etanol BAL indigenos bervariasi antara 75.42+0.36 sampai 92.81+1.36%. Berdasarkan kedua uji tersebut, terdapat 4 isolat yang berpotensi untuk dikembangkan lebih lanjut. Isolat L. fermentum S21209, L. plantarum MB427 dan L. rhamnosus R23 memiliki aktivitas penghambatan terhadap α-glukosidase (masing-masing 75.22+1.07; 72.52+0.56; 70.08+1.80%) dan aktivitas antioksidan (masing-masing 87.76+0.78; 90.28+1.65; 88.72+0.84%) lebih tinggi dibanding isolat lainnya. Isolat L. rhamnosus BSL memiliki aktivitas antioksidan tertinggi (92.81+1.36%), walaupun daya hambat terhadap α-glukosidase rendah (54.01+1.25%). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa dua belas isolat BAL indigenos berpotensi sebagai kandidat probiotik dengan sifat fungsional menurunkan glukosa darah. Hasil uji in vitro memerlukan konfirmasi, sehingga L. rhamnosus BSL dan L. rhamnosus R23 dipilih untuk pengujian secara in vivo. Efektivitas dan mekanisme L. rhamnosus BSL dan L. rhamnosus R23 dalam menurunkan glukosa darah diuji pada tikus Sprague dawley. Tikus hiperglikemia diperoleh melalui induksi streptozotocin (STZ) dengan dosis 40 mg/kg berat badan secara intraperitoneal. Tikus dinyatakan hiperglikemia jika kadar glukosa darah puasa (GDP) > 200 mg/dL. Tikus hiperglikemia sebanyak 18 ekor dibagi secara acak menjadi 3 kelompok, yaitu tikus diabetes sebagai kontrol positif (DM), tikus diabetes diberi L. rhamnosus BSL (DM+BSL) dan tikus diabetes diberi L. rhamnosus R23 (DM+R23). Kontrol negatif menggunakan tikus normal (N). Pemberian L. rhamnosus BSL dan L. rhamnosus R23 dengan dosis 109 CFU/ml dilakukan setiap hari selama 30 hari dengan menggunakan sonde. Berat badan (BB) ditimbang 3 hari sekali, sedangkan pengukuran GDP dilakukan 6 hari sekali. Tes toleransi glukosa oral (TTGO) dilakukan pada awal dan akhir intervensi. Feses tikus dikumpulkan pada hari ke-0, 15 dan 30 untuk perhitungan total BAL. Pada akhir intervensi, tikus di dibius menggunakan ketamine (80 mg/kg BB) dan xylazine (10 mg/kg BB) secara intraperitoneal. Serum darah digunakan untuk analisis profil lemak, blood urea nitrogen (BUN), kreatinin, serum glutamicoxaloacetic transaminase (SGOT) and serum glutamic-pyruvic transaminase (SGPT). Jaringan hati dipisahkan untuk analisis ekspresi gen Pepck dan G6pc. Pemberian L. rhamnosus BSL dan L. rhamnosus R23 selama 30 hari tidak mampu mencegah penurunan BB pada tikus kelompok DM+BSL dan DM+R23 karena induksi STZ menyebabkan kerusakan sel β-pankreas sehingga penyerapan glukosa ke dalam sel menurun, selanjutnya terjadi degenerasi jaringan otot dan penurunan BB secara signifikan (p<0.05). Pemberian kedua strain mampu menurunkan GDP secara nyata (p<0.05) dan memperbaiki toleransi terhadap glukosa pada kelompok DM+BSL dan DM+R23 dibanding dengan kelompok DM. Ekspresi mRNA gen Pepck menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata (p>0.05), sedangkan gen G6pc menunjukkan hasil yang berbeda nyata (p<0.05) antar kelompok perlakuan, artinya mekanisme penurunan GDP adalah melalui penurunan ekspresi gen G6pc yaitu enzim kunci pada tahap akhir glukoneogenesis yang mengubah glukosa-6-fosfat menjadi glukosa dan mensekresikannya ke darah. Pemberian kedua strain tidak mampu memperbaiki profil lemak darah pada kelompok DM+BSL dan DM+R23. Kadar BUN meningkat secara nyata (p<0.05) pada tikus diabetes, sedangkan kadar kreatinin tidak berbeda nyata (p>0.05) antara kelompok perlakuan. Pemberian kedua strain juga tidak mampu menurunkan SGOT dan SGPT pada tikus diabetes. L. rhamnosus BSL dan L. rhamnosus R23 secara nyata (p<0.05) meningkatkan total BAL di feses setelah 30 hari intervensi, sedangkan pada kelompok DM terjadi penurunan total BAL yang disebabkan oleh kompetisi dalam kolonisasi di sel epitel usus. Pada kondisi DMT2, BAL tidak mampu berkompetisi melawan bakteri merugikan dalam usus sehingga jumlahnya menurun. Peningkatan total BAL diperkuat dengan hasil identifikasi bahwa BAL yang terdapat dalam feses adalah L. rhamnosus. Hal ini membuktikan bahwa kedua strain mampu sintas dalam saluran pencernaan, sehingga berpotensi sebagai probiotik dengan manfaat fungsional untuk mencegah dan mengendalikan DMT2 pada tikus. Studi klinis diperlukan untuk memastikan khasiat kedua BAL tersebut dalam mencegah dan mengendalikan glukosa darah.