Studi Potensi Khasiat Senyawa Aktif Daun Kelor (Moringa Oleifera Lam.) Pada Proses Laktasi Tikus Sebagai Hewan Model

Abstract

Anak baru lahir atau bayi membutuhkan kecukupan nutrisi yang memadai untuk mendukung tumbuh kembangnya secara optimal. Makanan terbaik bagi bayi adalah air susu ibu (ASI). Manfaat ASI bagi bayi antara lain untuk pertumbuhan dan perkembangan, imunitas, kognisi, kesehatan pencernaan, dan pencegahan risiko penyakit jangka panjang. Meskipun demikian, pemberian ASI seringkali menghadapi berbagai tantangan. Salah satu alasan fisiologis yang menjadi kendala utama adalah belum optimalnya kuantitas produksi ASI selama periode laktasi. Secara fisiologis, produksi susu bergantung pada fungsionalitas sel-sel kelenjar susu yang dirancang terutama selama masa kehamilan dan kecukupan nutrisi untuk sintesis susu selama masa laktasi. Baik pertumbuhan dan perkembangan kelenjar susu maupun produksi ASI sangat bergantung pada kontrol hormonal, seperti estrogen, progesteron, prolaktin, oksitosin dan sejumlah hormon pendukung lainnya. Kadar hormon regulator yang tidak adekuat dalam tubuh, khususnya selama periode reproduksi akan memengaruhi perkembangan kelenjar susu yang berdampak pada minimnya jumlah ASI yang dihasilkan. Salah satu upaya untuk mengatasi masalah tersebut adalah dengan cara mengonsumsi tanaman herbal yang memiliki efek galaktagogum. Pada penelitian ini digunakan daun kelor (Moringa oleifera) yang secara empirik dan saintifik telah terbukti mampu meningkatkan produksi ASI. Khasiat galaktagogum daun kelor dihipotesiskan sebagai konsekuensi biologis dari sejumlah senyawa aktif yang dikandungnya, seperti fitoestrogen, fitosterol, dan asam lemak untuk meningkatkan hormon reproduksi yang penting untuk mendukung mammogenesis dan laktasi. Sejauh ini, masih belum dapat diverifikasi senyawa-senyawa spesifik apa saja yang benar- benar bertanggung jawab dan bagaimana mekanisme aksinya dalam menjalankan peran sebagai herbal galaktagogum. Penelitian ini merupakan tipe eksperimental murni (pure experimental research) dengan pendekatan multi-tahap. Tahap pertama merupakan penelitian jenis eksploratif dan deskriptif dengan mengkarakterisasi simplisia daun kelor dan mengidentifikasi fitokonstituen ekstrak daun kelor. Tahap kedua adalah penelitian eksperimental murni dengan desain kelompok kontrol acak (randomized controlled group design). Tahap ketiga adalah studi bioinformatika dengan pendekatan Network Pharmacology (untuk identifikasi target potensial) dan Molecular Docking (untuk verifikasi afinitas ikatan). Penelitian tahap pertama menunjukkan bahwa daun kelor mengandung senyawa flavonoid, tanin, dan steroid dengan intensitas tinggi hingga rendah berdasarkan pemeriksaan fitokimia kualitatif. Analisis LC-HRMS menunjukkan perbedaan komposisi kimia dari ketiga jenis ekstrak daun kelor berdasarkan pola kromatogram dan jumlah peak (puncak). Senyawa dominan berdasarkan persentase area puncak darisetiap ekstrak adalah Unknown (C29H44N4O7) 8,04% dalam ekstrak etanol (EEDK), DL-malic acid 9,27% dalam ekstrak etanol-air (EADK), dan 13- KODE 13,47% dalam ekstrak n-Heksana. Senyawa-senyawa dalam ekstrak daun kelor memiliki potensi aktivitas biologi yang relevan dengan peningkatan performa reproduksi mamalia betina selama masa reproduksinya. Penelitian tahap kedua, ekstrak daun kelor diimbuhkan dalam pakan tikus dengan dosis 53,5 mg EEDK, 36,5 mg EADK, dan 26 mg EHDK yang disuplementasi sejak masa prakebuntingan, kebuntingan hingga laktasi. Penelitian menunjukkan terjadinya peningkatan yang signifikan pada kinerja laktasi yang termanifestasi melalui produksi susu yang tinggi. Respons positif ini berbanding lurus dengan peningkatan bobot badan anak tikus selama periode laktasi. Kinerja laktasi yang baik tidak terlepas dari dukungan kinerja reproduksi secara keseluruhan. Dukungan ini terlihat pada masa laktasi melalui peningkatan kadar prolaktin dan pertambahan morfometri alveoli kelenjar susu. Selain itu, terdapat persiapan panjang sejak masa prakebuntingan hingga kebuntingan yang ditandai dengan keteraturan siklus estrus (durasi 4,6-5,3 hari). Peningkatan estrogen dan progesteron serta ekspresi reseptornya juga teramati secara spesifik pada kelompok EEDK dan EHDK. Berbeda dengan kelompok EADK yang menunjukkan gangguan hormonal (penurunan tajam estrogen dan progesteron) selama periode kebuntingan yang berdampak pada viabilitas janin yang rendah. Capaian kinerja reproduksi dan laktasi juga didorong oleh konsumsi pakan dan pertambahan bobot badan induk yang menunjukkan adanya efisiensi metabolisme serta didukung oleh profil hematologi yang berada dalam rentang sehat. Data menunjukkan tidak adanya gangguan palatabilitas pakan, bahkan meningkat pada EHDK selama kebuntingan. Tikus yang mengonsumsi ekstrak daun kelor juga memperlihatkan status kesehatan yang lebih baik dengan peningkatan pada beberapa parameter hematologi penting seperti jumlah sel darah putih (WBC), sel darah merah (RBC), hemoglobin (HGB), hematokrit (HCT), dan rata-rata hemoglobin korpuskel (MCH) pada masa kebuntingan. Namun demikian, nilai hematologi yang terlihat baik pada kelompok EADK tidak sejalan dengan profil hormon yang pengaruhnya lebih kuat pada kinerja repopduksi. Penelitian tahap ketiga, sebanyak 21 senyawa aktif daun kelor terpilih sebagai kandidat potensial berdasarkan seleksi Lipinski dan profil ADMET. Analisis farmakologi jaringan menunjukkan 21 senyawa aktif berinteraksi dengan 34 protein mammogenesis melalui jalur pensinyalan estrogen dan jalur pensinyalan prolaktin, sementara itu ada 18 senyawa aktif yang berinteraksi dengan 30 protein laktasi melalui jalur pensinyalan prolaktin dan jalur pensinyalan PI3K-Akt. Analisis penambatan molekuler menunjukkan sinergi lima senyawa kunci, yaitu quercetin, 12-oxo phytodienoic acid, 13(S)-HpOTrE, 2,3-dinor-8-epi-prostaglandin F2a, dan DL-tryptophan yang memengaruhi proses laktasi. Quercetin menunjukkan ikatan energi terkecil (-7,4 kcal/mol) yang mendekati ligan kontrol EST (-11 kcal/mol) pada reseptor ESR1 untuk mammogenesis, dan quercetin (-8,5 kcal/mol) berselisih tipis dengan ligan kontrol G4H501 (-10,1 kcal/mol) pada reseptor AKT1 untuk laktasi. Hasil ini menunjukkan potensi quercetin dan senyawa lainnya dalam mendukung pertumbuhan dan perkembangan kelenjar susu dan meningkatkan produksi susu melalui pemeliharaan sel-sel epitel susu (pro-survival dan anti- apoptosis) dan peningkatan kadar prolaktin sirkulasi selama masa laktasi.

Newborns and infants require adequate nutrition to support their optimal growth and development. Breast milk is universally recognized as the optimal source of nutrition for infants. The benefits of breast milk for infants include promoting growth and development, enhancing immunity, supporting cognitive function, maintaining gastrointestinal health, and mitigating the risk of long-term diseases. However, breastfeeding practices frequently encounter various challenges. One of the primary physiological barriers is the suboptimal quantity of breast milk produced during the lactation period. Physiologically, milk production depends on the functionality of mammary gland cells, which undergo primary development during pregnancy, as well as the adequacy of nutritional supply for milk synthesis during lactation. Both the growth and development of the mammary gland and subsequent breast milk production are highly dependent on hormonal regulation, which includes estrogen, progesterone, prolactin, oxytocin, and several other supportive hormones. Inadequate levels of these regulatory hormones, particularly during the reproductive period, can impair mammary gland development, ultimately resulting in insufficient breast milk yield. One strategy to overcome this issue is the consumption of medicinal plants exhibiting galactagogue properties. Thisstudy investigates Moringa oleifera leaves, which have been empirically and scientifically proven to enhance breast milk production. The galactagogue efficacy of M. oleifera leaves is hypothesized to be a biological consequence of their active constituents—such as phytoestrogens, phytosterols, and fatty acids—which elevate the reproductive hormones essential for supporting mammogenesis and lactation. However, to date, the specific compounds definitively responsible for this activity and their exact mechanisms of action as an herbal galactagogue remain largely unverified. This study represents pure experimental research utilizing a multi-stage approach. The first stage is an explorative and descriptive study involving the characterization of M. oleifera leaf simplicia and the identification of phytoconstituents within the leaf extracts. The second stage constitutes pure experimental research employing a randomized controlled group design. The third stage is a bioinformatics study utilizing Network Pharmacology (to identify potential targets) and Molecular Docking approaches (to verify binding affinities) The first stage of the study demonstrated that Moringa leaves contain flavonoids, tannins, and steroids with varying intensities, ranging from high to low, based on qualitative phytochemical screening. LC-HRMS analysis revealed differences in the chemical composition among the three types of Moringa leaf extracts, as indicated by their chromatogram patterns and the number of peaks . Based on the peak area percentages, the dominant compounds for each extract were an unknown compound (C29H44N4O7) at 8.04% in the ethanol extract (EEDK), DL- malic acid at 9.27% in the ethanol-water extract (EADK), and 13-KODE at 13.47% in the n-hexane extract. The compounds present in the Moringa leaf extracts possess potential biological activities relevant to the enhancement of reproductive performance in female mammals during their reproductive period. In the second stage of the study, Moringa oleifera leaf extracts were incorporated into the rat diets at doses of 53.5 mg for EEDK, 36.5 mg for EADK, and 26 mg for EHDK. The supplementation was administered throughout the pre- gestation, gestation, and lactation periods. The study demonstrated a significant improvement in lactation performance, manifested by high milk production. This positive response was directly proportional to the increased body weight of the rat pups during the lactation period. This favorable lactation performance was intrinsically supported by the overall reproductive performance. During lactation, thissupport was evidenced by elevated prolactin levels and increased morphometric measurements of the mammary gland alveoli. Furthermore, a prolonged preparatory phase from pre-gestation to gestation was indicated by the regularity of the estrous cycle (duration of 4.6–5.3 days). Increases in estrogen and progesterone levels, along with the expression of their respective receptors, were specifically observed in the EEDK and EHDK groups. In contrast, the EADK group exhibited hormonal disruptions—characterized by a sharp decline in estrogen and progesterone during the gestation period—which consequently resulted in low fetal viability. The achievements in reproductive and lactation performance were also driven by maternal feed consumption and body weight gain, indicating metabolic efficiency, and were further supported by hematological profiles remaining within the healthy range. The data indicated no impairment in feed palatability; in fact, it increased in the EHDK group during gestation. Rats consuming the Moringa leaf extracts also displayed improved health status, characterized by increases in several key hematological parameters during gestation, including white blood cell (WBC) count, red blood cell (RBC) count, hemoglobin (HGB), hematocrit (HCT), and mean corpuscular hemoglobin (MCH). Nevertheless, the seemingly favorable hematological values in the EADK group did not align with its hormonal profile, which exerts a more profound impact on reproductive performance. In the third stage of the study, 21 active compounds of Moringa leaves were selected as potential candidates based on Lipinski's Rule of Five and ADMET profiling. Network pharmacology analysis revealed that these 21 active compounds interacted with 34 mammogenesis-related proteins via the estrogen and prolactin signaling pathways. Meanwhile, 18 active compounds interacted with 30 lactation- related proteins through the prolactin and PI3K-Akt signaling pathways. Molecular docking analysis demonstrated the synergy of five key compounds—namely quercetin, 12-oxo phytodienoic acid, 13(S)-HpOTrE, 2,3-dinor-8-epi-prostaglandin F2a, and DL-tryptophan—in influencing the lactation process. Quercetin exhibited the lowest binding energy (-7.4 kcal/mol), closely approaching that of the control ligand EST (-11.0 kcal/mol) at the ESR1 receptor for mammogenesis. Furthermore, the binding energy of quercetin (-8.5 kcal/mol) showed only a marginal difference from the control ligand G4H501 (-10.1 kcal/mol) at the AKT1 receptor for lactation. These findings underscore the potential of quercetin and other compounds in supporting mammary gland growth and development, as well as enhancing milk production through the maintenance of mammary epithelial cells (pro-survival and anti-apoptotic effects) and the elevation of circulating prolactin levels during the lactation period.