Model Stimulasi Epigenetik Menggunakan Asam Valproat dalam Menghambat Pengembangan Sel Beta Pankreas dan Sel Saraf Dentate Gyrus Hipokampus.

Abstract

Diabetes mellitus merupakan penyakit degeneratif yang disebabkan oleh perubahan prilaku dan pola hidup yang salah. Namun, tidak menutup kemungkinan penyakit degeneratif ini dapat timbul akibat perubahan yang terjadi pada lingkungan intrauterine, yang mampu mempengaruhi perkembangan organogenesis selama periode kritis. Perubahan tersebut tidak menyebabkan perubahan urutan DNA, namun sebaliknya memiliki kemampuan untuk mengubah ekspresi gen (epigenetik). DM sering dihubungkan dengan penurunan fungsi kognitif, terkait dengan sensitivitas insulin pada otak yang berperan dalam proliferasi dan diferensiasi sel-sel induk (stem cells) di bagian dentate gyrus. Pankreas dan otak merupakan dua organ yang berasal dari lapisan embrionik yang berbeda, namun kedua organ ini tersusun oleh sel-sel yang memiliki kesamaan fisiologis, perkembangan, dan ekspresi beberapa gen seperti Pax-6, Nkx6.1, Pdx1, Notch, Neurogenin, dan HB9. Stimulasi epigenetik dapat terjadi melalui penggunaan bahan kimia atau obat tertentu selama kehamilan, seperti asam valproat (AVP) yang bekerja dalam mempengaruhi modifikasi histon selama proses proliferasi dan diferensiasi sel melalui pengahambatan aktivitas histone deacetylase (HDAC) pada rantai N terminal histon. Penelitian dilakukan dengan empat tahap pendekatan. Pendekatan tahap pertama bertujuan untuk mengkaji pengaruh pemberian AVP pada performa pertumbuhan anak tikus yang dilahirkan. Penelitian menggunakan 30 ekor induk tikus galur Sparague dawley umur 3-4 bulan. Pada tahap ini AVP dosis tunggal 250 mg/kg BB tikus per oral diberikan pada induk bunting hari ke-10, 13, dan 16. Sebanyak 84 ekor anak tikus yang lahir digunakan untuk mengukur performa pertumbuhan hingga usia 32 minggu pascapersalinan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemberian AVP pada 10 dan 13 hari kebuntingan mengurangi kelangsungan hidup janin yang tercermin dari penurunan jumlah anak per kelahiran, serta peningkatan bobot lahir sebesar 57,86% dan 33,21% dibandingkan dengan kontrol. Pemberian AVP pada hari ke-16 kebuntingan tidak mempengaruhi jumlah anak per kelahiran, namun menurunkan bobot lahir sebesar 5.45% dibandingkan dengan kontrol. Selama masa pertumbuhan bobot tubuh anak tikus dari semua kelompok induk meningkat yang diikuti dengan penurunan laju pertumbuhan. Penurunan laju pertumbuhan anak tikus tertinggi terjadi pada usia 16 sampai 20 minggu. Pendekatan tahap kedua bertujuan untuk mengkaji pengaruh pemberian AVP yang diberikan pada 10, 13, dan 16 hari kebuntingan, pada gambaran histomorfologi endokrin pankreas. Hewan coba yang digunakan adalah 84 ekor anak tikus yang berasal dari induk yang tidak diberikan AVP dan induk yang diberikan AVP 250 mg, dengan pengamatan selang waktu empat minggu, dimulai dari umur 4 sampai 32 minggu. Hasil penelitian menunjukkan bobot absolut dan bobot relatif pankreas anak tikus dari induk yang diberikan AVP pada 10, 13, dan 16 hari kebuntingan menurun seiring bertambahnya usia. Penurunan bobot absolut dan relatif pankreas mulai terjadi pada minggu ke-16 sampai minggu ke-20. Penurunan tersebut dipertegas dengan gambaran histomorfologi endokrin pankreas yang mengalami hambatan perkembangan, yang diperlihatkan dengan penurunan jumlah pulau Langerhans, diameter dan jumlah sel di pulau Langerhans (P<0,05). Pendekatan tahap ketiga bertujuan untuk mengevaluasi perkembangan sel beta pankreas dalam mensekresi insulin pada anak tikus dari induk yang terpapar AVP pada 10, 13, dan 16 hari kebuntingan. Penelitian menggunakan 84 ekor anak tikus yang sama. Pengambilan darah dan organ pankreas dilakukan untuk menentukan konsentrasi DNA, RNA, dan rasio RNA/DNA pankreas, kadar insulin, glukosa, serta melihat gambaran mikroskopis pankreas dengan menggunakan pewarnaan imunohistokimia insulin dan glukagon. Hasil penelitian menunjukkan, anak tikus yang dilahirkan oleh induk yang diberi AVP mengalami penurunan konsentrasi DNA, RNA, rasio RNA/DNA, serta kadar insulin, yang menyebabkan peningkatan kadar glukosa (P<0.05). Pengamatan imunohistokimia memperlihatkan rendahnya imunoreaktif terhadap insulin oleh sel beta pankreas, namun imunorekatif terhadap glukagon meningkat pada anak tikus dari induk yang diberikan AVP, khususnya pada anak tikus yang diberikan AVP hari ke-16 kebuntingan. Pendekatan keempat bertujuan untuk mengkaji pengaruh pemberian AVP pada induk tikus hari 10, 13, dan 16 kebuntingan pada perkembangan sel-sel saraf dentate gyrus hipokampus yang berhubungan dengan sekresi insulin. Sebanyak 84 ekor anak tikus yang sama, dilakukan pengambilan organ otak untuk pengamatan konsentrasi DNA, RNA, rasio RNA/DNA, insulin, glukosa serta pengamatan mikroskopis otak dengan pewarnaan HE dan IHK. Hasil penelitian menunjukkan anak tikus yang dilahirkan oleh induk yang diberi AVP pada 10, 13, dan 16 hari kebuntingan memperlihatkan penurunan konsentrasi DNA, RNA, rasio RNA/DNA, insulin otak, sehingga meningkatkan kadar glukosa otak. Penurunan ini dipertegas dengan pengamatan histomorfologi yang memperlihatkan adanya sel-sel yang mengalami penghambatan pertumbuhan di dentate gyrus. Sementara itu, hasil pewarnaan IHK tidak menunjukkan imunoreaktif terhadap insulin pada sel-sel di dentate gyrus, namun imunoreaktif terhadap insulin terjadi di daerah pleksus koroid. Hasil dari keempat pendekatan menunjukkan pemberian AVP pada hari 10, 13, dan 16 kebuntingan mampu mempengaruhi ekspresi gen-gen yang terkait dalam organogenesis pankreas dan otak. Pengaruh AVP yang diberikan pada hari ke-10 dan ke-13 kebuntingan memperlihatkan performa pertumbuhan anak tikus turunan menjadi jauh lebih baik dibandingkan kontrol, namun tidak pada anak tikus dari induk yang diberikan AVP hari ke-16.