Aktivitas Antioksidan dan Antiaging Ekstrak Amaranthus tricolor di Tingkat Seluler pada Schizosaccharomyces pombe

Abstract

Penuaan diartikan sebagai proses akumulasi kerusakan seluler yang bersifat universal, intrinsik, dan merugikan. Reactive Oxygen Species (ROS) merupakan salah satu faktor utama penyebab terjadinya penuaan. Antioksidan berperan sebagai penangkal ROS dan mengurangi terjadinya stres oksidatif. Sumber antioksidan yang berasal dari dalam tubuh tidak cukup memenuhi kebutuhan sehingga diperlukan asupan antioksidan dari luar tubuh yang dapat membantu mengimbangi kekurangan antioksidan untuk melawan kondisi stres oksidatif. Alternatif yang dilakukan dapat berupa pencarian sumber antioksidan yang berasal dari tanaman, salah satunya Amaranthus tricolor karena mudah ditemukan, murah, dan banyak dikonsumsi. Meskipun potensi antioksidan dari A. tricolor telah banyak dilaporkan, analisis mengenai aktivitas anti aging dan antioksidan pada tingkat seluler dengan menggunakan organisme model masih sangat terbatas. Penelitian ini bertujuan melihat aktivitas antiaging dan antioksidan A. tricolor di tingkat seluler pada Schizosaccharomyces pombe, melakukan analisis siklus sel, aktivitas mitokondria, menentukan ekspresi gen yang terlibat dalam proses penuaan dan cekaman oksidatif, dan mengidentifikasi senyawa putatif yang berpotensi digunakan sebagai agen antiaging dan sumber antioksidan baru. Daun A. tricolor diekstraksi dengan menggunakan pelarut etanol 50% dengan perbandingan 1:10 (b/v) menggunakan metode remaserasi dengan durasi 30 jam. Aktivitas antioksidan diukur dengan metode DPPH. Analisis aktivitas anti aging dan cekaman oksidatif pada S. pombe dilakukan dengan metode chronological lifespan assay dan spot assay. Aktivitas mitokondria, siklus sel, dan ekspresi gen yang berkaitan dengan cekaman oksidatif dan penuaan dianalisis secara berurutan menggunakan mikroskop fluoresens, flow cytometer, dan perangkat qRT-PCR. Identifikasi senyawa putatif pada A. tricolor digunakan metode LC-HRMS. Ekstrak A. tricolor memiliki aktivitas antioksidan yang tinggi, dengan nilai IC50 sebesar 97,196 ± 4,35 µg/ml. Ekstrak A. tricolor pada konsentrasi 49 µg/ml dapat memperpanjang umur sel S. pombe dan mampu bertahan pada cekaman oksidatif H2O2 3mM. Ekstrak A. tricolor juga meningkatkan aktivitas mitokondria serta menaikkan ekpresi terhadap gen yang beregulasi dengan antioksidatif, sod2 dan ctt1 serta sir2 yang beregulasi dengan penuaan. Selain itu, dari hasil analisis siklus sel ditemukan bahwa ekstrak A. tricolor mampu menahan sel pada fase G0/G1. Senyawa putatif yang berhasil teridentifikasi berasal dari turunan fenolik yang diduga berkaitan dengan aktivitas antioksidan dan anti aging, seperti (2E)-3- (3,4-Dimethoxyphenyl)acrylic acid, (10E,15Z)-9,12,13-Trihydroxy-10,15- octadecadienoic acid dan 2-O-caffeoylglucaric acid. Berdasarkan hasil tersebut, ekstrak A. tricolor memiliki aktivitas antioksidan dan antiaging yang efektif dibuktikan pada tingkat seluler di S. pombe.

Aging is a universal, intrinsic, and detrimental process involving accumulating cellular damage over time. One of the major contributors to aging is reactive oxygen species (ROS). Antioxidants act as ROS scavengers and help mitigate oxidative stress. However, endogenous antioxidants alone are often insufficient, thus necessitating the intake of exogenous antioxidants to help restore redox balance under oxidative stress conditions. One promising strategy is the search for plant-derived antioxidant sources. Amaranthus tricolor, commonly known as red spinach, is widely consumed, inexpensive, and readily available. Although the antioxidant potential of A. tricolor has been widely reported, studies evaluating its antioxidant and antiaging activities at the cellular level using model organisms remain limited.This study aimed to investigate the antioxidant and antiaging activities of A. tricolor at the cellular level using Schizosaccharomyces pombe as a model. The research included cell cycle analysis, mitochondrial activity assessment, gene expression profiling related to aging and oxidative stress, and the identification of putative bioactive compounds with antiaging potential. The leaves of A. tricolor were extracted using 50% ethanol at a 1:10 (b/v) ratio through a 30-hour remaceration process. Antioxidant activity was measured using the DPPH method. Antiaging and oxidative stress activities in Schizosaccharomyces pombe were evaluated using the chronological lifespan assay and spot assay. Mitochondrial activity, cell cycle progression, and the expression of genes related to oxidative stress and aging were analyzed sequentially using fluorescence microscopy, flow cytometry, and qRT-PCR. Indentification of putative compound in A. tricolor was performed using the LC-HRMS method. A. tricolor extract exhibited high antioxidant activity, with an IC50 value of 97,196 ± 4,35 µg/mL. At a concentration of 49 µg/mL, A. tricolor extract extended the lifespan of S. pombe cells and enhanced their tolerance to oxidative stress induced by three mM H2O2. The extract also increased mitochondrial activity and upregulated the expression of antioxidative genes (sod2 and ctt1) as well as the aging-related regulatory gene sir2. Additionally, cell cycle analysis revealed that A. tricolor extract could arrest cells in the G0/G1 phase. The putative compounds identified were predominantly phenolic derivatives, which are presumed to contribute to the extract’s antioxidant and antiaging activities. These include (2E)- 3-(3,4-dimethoxyphenyl)acrylic acid, (10E,15Z)-9,12,13-trihydroxy-10,15- octadecadienoic acid, and 2-O-caffeoylglucaric acid. These findings suggest that A. tricolor extract exhibits effective antioxidant and antiaging properties, as demonstrated at the cellular level in S. pombe.