Khasiat Antidiabetes Nano-ekstrak Daun Ekor Kucing (Acalypha hispida) Melalui Pendekatan Mekanisme Antioksidan dan Epigenetik Hingga Level Seluler

Abstract

Diabetes melitus (DM) merupakan penyakit metabolik yang dicirikan dengan tingginya kadar gula darah (hiperglikemia) yang disebabkan oleh kekurangan hormon insulin, resistansi insulin atau keduanya. Penderita DM di dunia sebesar 537 juta jiwa pada tahun 2021 dan diprediksi akan meningkat 783 juta jiwa pada tahun 2045 di seluruh dunia. Berbagai pendekatan terapi diabetes terus dikembangkan, seperti mengontrol kadar glukosa darah, terapi insulin dan inkretin, transplantasi pankreas atau pulau Langerhans, terapi sel punca, dan terapi gen. Baru baru ini bahan-bahan alam dalam ukuran nanometer dikembangkan dalam bidang nanomedis termasuk antidiabetes. Ukuran ekstrak dalam ukuran nanometer meningkatkan bioavailabilitas dan bioaktivitasnya di dalam tubuh. Tumbuhan yang berpotensi sebagai sediaan antidiabetes dan antioksidan adalah daun ekor kucing (Acalypha hispida) yang telah dilaporkan memiliki khasiat antihiperglikemia melalui inhibisi aktivitas enzim α-amilase dan α-glukosidase. Selain itu, ekstrak daun ekor kucing memiliki aktivitas antioksidan yang sangat kuat dan mengandung polifenol dari kelompok flavonoid dan asam fenolat.

Berdasarkan latar belakang tersebut, tujuan umum penelitian ini adalah mengevaluasi efek antidiabetes nano-ekstrak daun ekor kucing pada tikus model diabetes. Tujuan khusus penelitian ini adalah (1) mempreparasi dan mengevaluasi nano-ekstrak daun ekor kucing, (2) mengevaluasi nano-ekstrak daun ekor kucing terhadap mikrostruktur hati dan ginjal tikus diabetes, (3) mengevaluasi nanoekstrak daun ekor kucing terhadap glukosa darah, stres oksidatif dan pertahanan antioksidan tikus diabetes, (4) mengevaluasi nano-ekstrak daun ekor kucing terhadap profil biokimia darah, fungsi sel β-pankreas, dan absropsi glukosa di usus tikus diabetes serta kaitannya dengan mekanisme epigenetik, dan (5) mengevaluasi nano-ekstrak daun ekor kucing terhadap profil lipid, dan kandungan glikogen hati tikus diabetes serta kaitannya dengan mekanisme epigenetik.

Simplisia daun ekor kucing dimaserasi dalam etanol 96% selama 72 jam, kemudian disaring dan diproses dalam spray dryer untuk mendapatkan ekstrak serbuk. Ekstrak digiling di dalam planetary ball milling pada kecepatan 5000 rpm selama 5 (nano-ekstrak A), 10 (nano-ekstrak B), dan 40 (nano-ekstrak C) menit untuk mendapatkan nano-ekstrak. Nano-ekstrak kemudian dievaluasi ukuran ratarata, indeks polidispersia, kadar asam galat dan katekin, dan penampang topografi. Nano-ekstrak dengan ukuran terkecil digunakan untuk uji in vivo. Sebanyak 24 tikus jantan galur Sprague dawley dibagi ke dalam enam kelompok: (1) kontrol normal (KNL), (2) kontrol diabetes (KDM), (3) DM+metformin 88 mg/kg BB (MET), (4) DM+ekstrak kasar 300 mg/kg BB (EAH), (5) DM+nano-ekstrak 30 mg/kg BB (NAH3) dan (6) DM+nano-ekstrak 60 mg/kg BB (NAH6). Perlakuan diberikan selama 28 hari, kemudian dinekropsi pada hari ke-29. Bobot badan dan glukosa darah diukur setiap empat hari sekali. Darah dianalisis kadar biokimia, hematologi, profil lipid, dan insulin. Perubahan mikrostruktur pada hati (hematoksilin-eosin (HE) dan Cason’s trichrome) dan ginjal (HE) dievaluasi. Parameter antioksidan yang diukur adalah kadar antioksidan total superoksida dismutase (SOD), katalase, dan Cu,Zn-SOD serta malondialdehid (MDA) pada organ hati dan ginjal. Parameter antidiabetes dievaluasi berdasarkan mekanisme kerjanya pada pankreas (insulin, dan asetilasi histon H3 (AcH3)), usus (kadar glikogen), hati (kadar glikogen, dan AcH3), dan otot (kadar glikogen).

Tahap pertama adalah ekstraksi dan preparasi nano-ekstrak daun ekor kucing. Ekstrak kasar diperoleh ukuran sebesar 1271 nm dengan indeks polidispersitas sebesar 0,754. Nano-ekstrak A, B, dan C diperoleh berturut-turut 837,1 nm, 803,8 nm, dan 512,2 sedangkan indeks polidispersitasnya berturut-turut adalah 0,696, 0,717, dan 0,612. Topografi dengan scanning electron microscope menunjukkan bahwa nano-ekstrak C memiliki ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan ekstrak kasar. Ekstrak kasar mengandung 11,8 mg/g asam galat dan 87,2 mg/g katekin. Kandungan asam galat dan katekin nano-ekstrak C berturut-turut adalah 11,2 mg/g dan 78,2 mg/g nano-ekstrak. Nano-ekstrak C digunakan untuk uji in vivo.

Tahap kedua adalah nano-ekstrak daun ekor kucing memperbaiki fungsi hati dan menekan kerusakan mikrostruktur hati dan ginjal tikus diabetes. Nano-ekstrak daun ekor kucing memperbaiki biokimia kadar darah tikus diabetes, yaitu alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST), urea dan kreatinin. Selain itu, nano-ekstrak menekan kerusakan mikrostruktur jaringan hati (inti sel dan sitoplasma) dan ginjal (glomelurus/kapsula Bowman, densitas sel glomerulus, nekrosis tubulus, dan indeks dilatasi tubulus) tikus diabetes. Tahap ketiga adalah nano-ekstrak menurunkan kadar glukosa darah, dan stres oksidatif serta meningkatkan pertahanan antioksidan pada hati dan ginjal tikus diabetes. Nanoekstrak dosis 60 mg/kg BB meningkatkan bobot badan dan menurunkan kadar glukosa darah pada tikus diabetes. Di samping itu, kadar MDA menurun sedangkan aktivitas total SOD dan katalase meningkat pada tikus diabetes yang diberikan nano-ekstrak 60 mg/kg BB. Nano-ekstrak meningkatkan kadar Cu,Zn-SOD pada hati, ginjal, dan pankreas tikus diabetes.

Tahap keempat adalah nano-ekstrak daun ekor kucing memperbaiki fungsi sel β pankreas. Nano-ekstrak tidak memengaruhi profil hematologi pada semua perlakuan. Akan tetapi, nano-ekstrak menjaga struktur dan fungsi sel β pankreas (jumlah dan densitas sel β pankreas; jumlah dan ukuran pulau Langerhas) serta meningkatkan sekresi insulin. Total asetilasi histon H3 pada pulau Langerhans pankreas tikus diabetes menurun setelah pemberian nano-ekstrak. Nano-ekstrak memperbaiki kondisi keasaman sel goblet pada intestinum tikus normal dan diabetes. Tahap kelima adalah nano-ekstrak daun ekor kucing memperbaiki profil lipid dan meningkatkan kandungan glikogen hati tikus diabetes. Tikus diabetes yang diberikan nano-ekstrak tidak mengalami perubahan konsumsi air dan pakan. Akan tetapi, nano-ekstrak memperbaiki profil lipid tikus diabetes. Selaun itu, nanoekstrak juga meningkatkan kandungan glikogen hati dan menurunkan total asetilasi histon H3 pada hati tikus diabetes. Simpulan dari penelitian ini adalah nano-ekstrak daun ekor kucing (Acalypha hispida) memiliki khasiat sebagai antidiabetes dengan mempertahankan jumlah sel β-pankreas melalui peningkatan antioksidan dan regulasi epigenetik pada tikus model diabetes.