aktivitas hipoglikemik dan antioksidatif ekstrak metanol tempe pada tikus diabetes

Abstract

Tempe (fermented soybean) has been widely recognized as the main source of bioactive compounds such as isoflavone. This isoflavone has been proven scientifically to have antioxidative and hypoglycemic activities. The study was conducted: (1) to produce tempe containing high of isoflavone aglycone, and (2) to evaluate its antioxidative and hypoglycemic activities both in vitro and in vivo. The tempe was produced by femnentation using Rhizopus oryzae (tempe A) and using Rhizopus oryzae and Micrococcus luteus ATCC 9341 (tempe B). Tempe A and B, Fried tempe B (180°C for 5 min), and boiled tempe B (98°C for 30 min) were extracted using methanol. The methanol extracts of tempe were analyzed for aglucosidase inhibition ability, isoflavone aglycone content, antioxidative activities and hypoglycemic ability both in vitro and in vivo. The doses of methanol extract of tempe used were (100, 200,300 and 400 mg/kg bw), and acarbose 4.5 mg/kg bw which was known to have hypoglycemic activity were administered into temporary sucroseinduced hyperglycemic male rats. Blood glucose level was evaluated every 0, 30, 60, 120, 180 and 240 minute following treatment using Blood glucose Test Meter GlucoDr. The antioxidative and hypoglycemic activities of methanol extract of tempe was carried out in vivo using 20 male rats (diabetic and non diabetic). The diabetic condition was induced by alloxan at a single dose of 120 mg/kg bw intraperitoneally. Methanol extract of tempe was administered orally at the dose of 300 mg/kg bw/day. Blood glucose levels of rats were analysed at 0, 4, 7, 14, 21, and 28 days following treatment. At the end of treatment, all rats were sacrificed by cervical dislocation. Liver and muscle were collected to determine the glycogen level of the rats. Pancreas was also collected for analysis the level of malondialdehyde (MDA), superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxide (GPx), and catalase activities. The pancreas was also subjected for histophatological examination to determine the betta cells in pancreatic islet cells by hematoxyline Eosin (HE) staining, immunohistochemical staining, and by transmission electron microscopy to examine their ultrastructural figure of beta cells in pancreas. The results showed that the total isoflavone aglicon (daidzein, glycitein, genistein and factor 2) content of tempe B (10.65 mg/100 g) was significantly higher than tempe A (6.78 mg/100g). Cooking processes decreased of isoflavone content of tempe. Frying of Tempe B reduces its isoflavon content of 39.15%, whereas boiling of tempe B reduces its isoflavon content of 18.20%. It was also evident that methanol extract of tempe is a potential inhibitor of a-glucosidase enzyme activities in vitro of 11.89% with ICso value of 1.4 mg. Methanol extract of tempe at dose of 300 ppm showed a high antioxidant activity which is similar to 200 ppm butylated hydroxytoluene (BHT) with the protective factor value of 2.35 and 2.39, respectively. Methanol extract of tempe with dose of 300 mg/kg bw showed hypoglycemic effect which is similar to acarbose 4.5 mg/kb bw. The administration of methanol extract of tempe in nomnal rats (rat of ET group) improved of glycgen level in liver (9.29%), muscle (18.27%), SOD activity (21.2%), GPx (6.6%), catalase (10.3%), and reduced MDA level (5.07%) in pancreas. The administration of methanol extract of tempe in diabetic rats (rat of DM+ET group) can inhibit the increasing of blood glucose level (67.36%), MDA level (34.5%); maintain intracellular antioxidant enzyme activity (SOD, GPx and catalase) in pancreas, and increasing of glycogen level in liver (2.2%) and muscle (4.02%) and its can inhibited the rate of pancreatic beta cells damage.

Tempe telah dikenal secara luas sebagai sumber senyawa bioakti! seperti isoflavon. Komponen bioakti! isoflavon ini secara ilmiah telah terbukti mempunyai kemampuan antioksidati! dan aktivitas hipoglikemik baik secara in vitro maupun in vivo. Kedua aktivitas biologis ini mempunyai efek positif terhadap peningkatan kesehatan, terutama berperan penting dalam pengendalian dan pencegahan penyakit diabetes. Penyakit diabetes dipicu oleh beberapa faktor di antaranya oleh radikal bebas spesies oksigen reaktif (ROS). Radikal bebas bisa berasal dari sumber endogen (melalui reaksi-reaksi biokimia normal di dalam tubuh yang melibatkan reaksi oksidasi-reduksi di dalam mitokondria, peroksisom, dan metabolisme obat-obatan) dan sumber eksogen yang berasal dari lingkungan (polusi, kontaminasi insektisida, dan stres panas). Sehubungan dengan ketersediaan tempe yang cukup besar dan banyak dikonsumsi masyarakat, maka perlu adanya kajian ilmiah pemanfaatan ekstrak metanol tempe untuk kesehatan, khususnya dalam pengendalian dan pencegahan diabetes. Tujuan penelitian ini adalah memperoleh ekstrak metanol tempe dengan kadar isoflavon tinggi dan menguji aktivitas antioksidati! dan hipoglikemik baik secara in vitro maupun in vivo menggunakan tikus percobaan. Penelitian in vitro diawali dengan pembuatan tempe yang difermentasi menggunakan Rhizopus oryzae (diberi kode tempe A) serta menggunakan Rhizopus oryzae dan Micrococcus luteus ATCC 9341 (diberi kode tempe B). Tempe B diberi perlakuan pemasakan dengan cara digoreng suhu 180°C selama 5 menit dan direbus pada suhu 98°C selama 30 menit. Selanjutnya tempe A, tempe B, tempe B yang digoreng dan tern pe B yang direbus diekstrak menggunakan pelarut metano!. Ekstrak metanol tempe kental yang diperoleh kemudian diuji kemampuan aktivitasnya dalam menghambat enzim a-glukosidase menggunakan metode spektrofotometri, dan dilanjutkan dengan analisis kandungan iso!lavon menggunakan metode HPLC (High Presure Uquid Chromatography). Tempe yang memiliki kandungan total isoflavon linggi diuji aktivitas antioksidannya menggunakan alai rancimat. Penentuan dosis ekstrak metanol tempe yang mempunyai daya hipoglikemik lelah dilakukan menggunakan tikus percobaan dalam keadaan hiperglikemia sesaal induksi sukrosa. Sebanyak 35 ekor tikus putih jantan galur Spraque Dawley umur 2 bulan telah digunakan dalam penelitian ini. Tikus percobaan dibagi menjadi 7 kelompok perlakuan, yaitu (1) kelompok kontrol negatif, yaitu tikus tidak diberi ekstrak metanol tempe dan tidak hiperglikemia; (2) kelompok kontrol positi! hiperglikemia, yaitu tikus hiperglikemia dan tidak diberi ekstrak metanol tempe; (3-6) kelompok hiperglikemia dan diberi ekstrak metanol tempe masing-masing dosis 100, 200, 300, dan 400 mg/kg bb per oral, dan (7) kelompok kontrol obat positif hipoglikemia, yaitu tikus hiperglikemia dan diberi obat acarbose 4,5 mg/kg bb. Tikus hiperglikemia sesaat dibuat dengan cara tikus diberi larutan sukrosa 90% dosis 1 cclekor per oral. Kadar glukosa darah diukur setiap 0, 30, 60, 120, 180, dan 240 men it setelah perlakuan, menggunakan alat Blood glucose Test Meter GlucoDr. Pengujian aktivitas antioksidatif dan hipoglikemik ekstrak metanol tempe telah dilakukan menggunakan tikus percobaan. Sebanyak 20 ekor tikus putih jantan strain spraque dawley umur 2 bulan telah digunakan dalam penelitian ini. Tikus percobaan dibagi dalam 4 kelompok perlakuan, yaitu (1) kelompok kontrol negatif (K-), yaitu tikus tidak diberi ekstrak metanol tempe dan tidak diabetes mellitus, (2) kelompok positif ekstrak metanol tempe (ET), yaitu tikus diberi ekstrak metanol tempe dan tidak diabetes, (3) kelompok positif diabetes mellitus (OM), dan (4) kelompok diabetes mellitus dan diberi ekstrak metanol tempe (OM+ET). Tikus dikondisikan menjadi diabetes mellitus dengan induksi aloksan dosis tunggal 120 mg/kg bb intraperitoneal. Oosis ekstrak metanol tempe yang digunakan adalah dosis 300 mg/kg bb/hari per oral. Tikus percobaan diberi perlakuan selama 28 hari. Kadar glukosa darah dan bobot badan tikus diukur pad a hari ke 0, 4, 7, 14, 21, dan 28. Sebelum dilakukan pengukuran, tikus dipuasakan selama 15 jam. Pada hari ke-28, tikus dikorbankan dengan cara dislocatio os cervicalis. Segera setelah mati, organ hati dan otot gastrocnemius diambil untuk uji kadar glikogen; jaringan pankreas diambil untuk uji kadar malonaldehida (MOA), uji aktivitas enzim superoksida dismutase (SOD), glutation peroksidase (GPx), dan katalase menggunakan metode spektrofotometri, serta pengamatan perubahan histopatologis sel beta pankreas menggunakan pewarnaan Hematoksilin-Eosin, pewarnaan imunohistokimia dan pengamatan ultrastruktur menggunakan mikroskop elektron transmisi. Hasil penelitian in vitro menunjukkan bahwa kandungan total isoflavon (daidzein, glisitein, genistein, dan faktor 2) pada tempe B meningkat yaitu 10,65 mg/100 9 lebih tinggi dibandingkan dengan tempe A yaitu 6,78 mg/100 g. Pengaruh proses pemasakan direbus dan digoreng ternyata dapat menurunkan kandungan isoflavon. Kandungan total isoflavon pada tempe B digoreng menurun sebesar 39,15%, sementara pada tempe B direbus menurun sebesar 18,20%. Ekstrak metanol tempe mempunyai daya ham bat terhadap enzim a-glukosidase in vitro dengan persentase inhibisi sebesar 11,89% dan nilai ICso sebesar 1,4 mg. Persentase inhibisi daidzein® (13,28%), genistein® (14,19%), dan acarbose® (15,33%) dengan nilai ICoo masingmasing 0,6; 0,4 dan 0,6 mg. Ekstrak metanol tempe B pad a dosis 300 ppm mempunyai aktivitas antioksidatif yang hampir sarna dengan aktivitas 200 ppm butylated hydroxytoluene (BHT) dengan nilai faktor protektif masing-masing 2,35 dan 2,39. Hasil penelitian in vivo penentuan dosis ekstrak metanol tempe yang mempunyai aktivitas hipoglikemik menunjukkan bahwa ekstrak metanol tempe dosis 300 mg/kg bb mempunyai daya hipoglikemik dengan menurunkan kadar glukosa darah tikus pada optimum hiperglikemia sesaat induksi sukrosa mendekati nilai kadar glukosa darah perlakuan acarbose 4,5 mg/kg bb. Pemberian ekstrak metanol tempe dosis 300 mg/kg bb/hari pad a tikus nomnal (kelompok ET) meningkatkan kadar glikogen hati (9,29%), dan otot (18,27%), meningkatkan aktivitas enzim antioksidan intrasel SOD (21,1%), GPx (6,6%) serta katalase (10,3%) dan menurunkan kadar MDA (5,1%) pad a pankreas. Pemberian ekstrak metanol tempe dosis 300 mg/kg bb/hari pada tikus diabetes (kelompok tikus OM+ET) mampu menurunkan kadar glukosa darah sebesar 67,36%, meningkatkan kadar glikogen hati 2,2% dan otot 4,02%, mempertahankan aktivitas enzim antioksidan intrasel dan dapat menghambat laju kerusakan sel beta jaringan pankreas.