Radikal Bebas 3a2f4g

1.1 Pengertian Radikal Bebas Radikal bebas berasal dari kata latin radix yang berarti “akar”, istilah ini dipilih karena kelompok – kelompok atom tersebut menggantung dari sebuah molekul seperti akar dan bisa mengakarkan diri pada molekul lain, jadi radikal bebas adalah suatu atom atau molekul yang tidak stabil dan sangat reaktif karena memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan pada orbital terluarnya. Untuk mencapai kestabilan atom atau molekul, radikal bebas akan bereaksi dengan molekul disekitarnya untuk memperoleh pasangan elektron. Reaksi ini akan berlangsung terus menerus di dalam tubuh dan apabila tidak dihentikan akan menimbulkan berbagai penyakit. 1.2 Sumber – sumber radikal bebas Sumber-sumber radikal bebas semakin sering dijumpai di masyarakat sekarang ini seiring kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, misalnya semakin banyaknya kendaraan baru yang beredar di pasaran dan digunakan oleh masyarakat yang nantinya semakin memperbanyak polusi udara akibat penggunaannya, dimana polusi udara merupakan salah satu sumber radikal bebas. Selain itu, gaya hidup yang semakin berkembang juga dapat berpengaruh terutama di daerah perkotaan. Banyak masyarakat yang lebih suka mengkonsumsi makanan cepat saji, banyak mengandung lemak serta zat-zat kimia berbahaya dan penggunaan rokok, dimana bahan-bahan tersebut merupakan sumber radikal bebas juga. Dengan demikian, semakin meningkatnya sumber radikal bebas yang terpapar pada masyarakat, maka resiko untuk menderita penyakit-penyakit. Radikal bebas yang ada ditubuh manusia berasal dari 2 sumber : 1.2.1 Sumber endogen Sumber yang berasal dari proses metabolik yang normal dalam tubuh manusia, lebih dari 90% oksigen diproduksi dari proses metabolik tubuh yaitu melalui, proses oksidasi makanan dalam menghasilkan tenaga di mitokondria yang dikenal sebagai electron transport chain dan akan memproduksikan radikal bebas superoxide anion (·O2 -), sel darah putih seperti neutrofil secara khusus memproduksi radikal bebas yang digunakan dalam pertahanan pejamu untuk menghancurkan patogen yang menyerang, sejumlah obat yang memiliki efek oksidasi pada sel dan menyebabkan produksi radikal bebas, radikal bebas yang terbentuk sebagai perantara dan diperlukan dalam berbagai reaksi enzim, proses oksidasi xanthin (senyawa yang ditemukan di sebagian besar jaringan tubuh dan cairan bertindak sebagai enzim yang terlibat dalam mengkatalis perubahan hypoxanthine kepada xanthine dan seterusnya kepada uric acid yang menghasilkan hydrogen peroxide), reaksi yaang melibatkan besi dan logam lain, olahraga yaitu dengan latihan yang lebih lama dan lebih intensif, oksigen akan lebih banyak dikonsumsi, sementara oksigen adalah mutlak penting untuk produksi energi, tetapi terdapat juga oksigen yang akhirnya akan membentuk radikal bebas. Selain sumber endogen yang disebutkan diatas. Terdapat beberapa sumber edogen radikal bebas lainya yaitu : a. Autoksidasi Merupakan produk dari proses metabolisme aerobik. Molekul yang mengalami autoksidasi berasal dari katekolamin, hemoglobin, mioglobin, sitokrom C yang tereduksi, dan thiol. Autoksidasi dari molekul diatas menghasilkan reduksi dari oksigen diradikal dan pembentukan kelompok reaktif oksigen. Superoksida merupakan bentukan awal radikal. Ion ferrous juga dapat

kehilangan elektronnya melalui oksigen untuk membuat superoksida dan Fe III melalui proses autoksidasi. b. Oksidasi enzimatik Beberapa jenis sistem enzim mampu menghasilkan radikal bebas dalam jumlah yang cukup bermakna, meliputi xanthine oxidase (activated in ischemiareperfusion), prostaglandin synthase, lipoxygenase, aldehyde oxidase, dan amino acid oxidase. Enzimmyeloperoxidase hasil aktifasi netrofil, memanfaatkan hidrogen peroksida untuk oksidasi ion klorida menjadi suatu oksidan yang kuatasam hipoklor. c. Respiratory burst Merupakan terminologi yang digunakan untuk menggambarkan proses dimana sel fagositik menggunakan oksigen dalam jumlah yang besar selama fagositosis. Lebih kurang 70-90 % penggunaan oksigen tersebut dapat diperhitungkan dalam produksi superoksida. Fagositik sel tersebut memiliki sistem membran bound flavoprotein cytochrome-b-245 NADPH oxidase. Enzim membran sel seperti NADPH-oxidase keluar dalam bentuk inaktif. Paparan terhadap bakteri yang diselimuti imunoglobulin, kompleks imun, komplemen 5a, atau leukotrien dapatmengaktifkan enzim NADPH-oxidase. Aktifasi tersebut mengawali respiratory burst pada membran sel untuk memproduksi superoksida. Kemudian H2O2 dibentuk dari superoksida dengan cara dismutasi bersama generasi berikutnya dari OH dan HOCl oleh bakteri. 1.2.2 Sumber eksogen Pencemaran udara, penipisan lapisan ozon, sumber radiasi, bahan kimia, toksin, asap rokok, mikroorganisme yang patologik, sinar UV yang akan meningkatkan kadar radikal bebas secara mendadak, sebagian obat seperti anastesi dan pestisida serta pelarut yang digunakan untuk industri merupakan sumber eksogen radikal bebas. a. Obat-obatan Beberapa macam obat dapat meningkatkan produksi radikal bebas dalam bentuk peningkatan tekanan oksigen. Bahan-bahan tersebut bereaksi bersama hiperoksia dapat mempercepat tingkat kerusakan. Termasuk didalamnya antibiotika kelompok quinoid atau berikatan logam untuk aktifitasnya (nitrofurantoin), obat kanker seperti bleomycin, anthracyclines (adriamycin), dan methotrexate, yang memiliki aktifitas pro-oksidan. Selain itu, radikal juga berasal dari fenilbutason, beberapa asam fenamat dan komponen aminosalisilat dari sulfasalasin dapat menginaktifasi protease, dan penggunaan asam askorbat dalam jumlah banyak empercepat peroksidasi lemak. b. Radiasi Radioterapi memungkinkan terjadinya kerusakan jaringan yang disebabkan oleh radikal bebas. Radiasi elektromagnetik (sinar X, sinar gamma) dan radiasi partikel (partikel elektron, photon, neutron, alfa, dan beta) menghasilkan radikal primer dengan cara memindahkan energinya pada komponen seluler seperti air. Radikal primer tersebut dapat mengalami reaksi sekunder bersama oksigen yang terurai atau bersama cairan seluler. c. Asap rokok Oksidan dalam rokok mempunyai jumlah yang cukup untuk memainkan peranan yang besar terjadinya kerusakan saluran napas. Telah diketahui bahwa oksidan asap tembakau menghabiskan antioksidan intraseluler dalam sel paru (in vivo) melalui

mekanisme yang dikaitkan terhadap tekanan oksidan. Diperkirakan bahwa tiap hisapan rokok mempunyai bahan oksidan dalam jumlah yang sangat besar, meliputi aldehida, epoxida, peroxida, dan radikal bebas lain yang mungkin cukup berumur panjang dan bertahan hingga menyebabkan kerusakan alveoli. Bahan lain seperti nitrit oksida, radikal peroksil, dan radikal yang mengandung karbon ada dalam fase gas. Juga mengandung radikal lain yang relatif stabil alam fase tar. Contoh radikal dalam fase tar meliputi semiquinone moietiesdihasilkan dari bermacammacam quinone dan hydroquinone. Perdarahan kecil berulang merupakan penyebab yang sangat mungkin dari desposisi besi dalam jaringan paru perokok. Besi dalam bentuk tersebut meyebabkan pembentukan radikal hidroksil yang mematikan dari hidrogen peroksida. Juga ditemukan bahwa perokok mengalami peningkatan netrofil dalam saluran napas bawah yangmempunyai kontribusi pada peningkatan lebih lanjut konsentrasi radikal bebas. 1.3 Jenis-jenis Radikal Bebas Ada banyak jenis radikal bebas, tetapi yaang paling banyak dalam sistem biologis tubuh adalah radikal yang berasal dari oksigen, dan dikenal sebagai ROS ( Reactive oxygen species ). ROS meliputi hydrogen peroxide (H2O2), hyhypochlorous acid (HOOCl), superoxide anion (·O2-), singlet oxygen (11O2) dan hydroxyl radical (OH-) di mana radikal bebas tersebut berbahaya namun dapat menjadi sangat berbahaya dengan adanya faktor dari lingkungan sekitar yang mendukung 1.4 Proses Pembentukan Radikal Bebas dalam Tubuh Radikal bebas dapat masuk dan terbentuk ke dalam tubuh melalui pernafasan, kondisi lingkungan yang tidak sehat, dan makanan berlemak. Menurut Kumalaningsih (2006) penjabaran ketiga cara tersebut adalah sebagai berikut. 1.4.1 Melalui pernafasan Saat kita melakukan pernafasan akan masuk oksigen (O2) yang sangat dibutuhkan oleh tubuh untuk proses pembakaran gula menjadi CO2, H2O, dan energi. Dalam hal ini O2 sangat berperan karena bila tidak ada O2 proses kehidupan akan tidak lancar dan membahayakan bagi tubuh kita sendiri. Tetapi dengan bernafas atau oksigen yang berlebihan saat olahraga terjadi reaksi yang kompleks dalam tubuh dan menghasilkan produk-produk sampingan berupa radikal bebas, yaitu radikal oksigen singlet, radikalperoksida lipid, radikal hidroksil, radikal superoksida. Semua radikal bebas oksigen ini sangat cepat merusak jaringan- jaringan sel. 1.4.2 Lingkungan tidak sehat Pembakaran yang tidak sempurna misalnya asap rokok yang tidak menghasilkan CO2 tetapi CO, demikian juga asap dari kendaran bermotor merupakan radikal bebas yang berbahaya sekali bagi paru-paru. Di samping itu juga dari asupan makanan yang mengandung logam-logam berat memungkinkan terbentuknya radikal bebas akibat oksidasi dari luar. Beberapa macam radikal bebas antara lain superoksida (O2-), hidrogen peroksida (H2O2), hidroxyl radical OH, singlet oxygen O2, hypoclorus radical OCL, ozone O3. 1.4.3 Makanan berlemak Lemak sangat bermanfaat bagi tubuh kita tetapi konsumsi lemak yang berlebihan khususnya konsumsi lemak polyunsaturated dan lemak hydrogenasi sangat berpotensi menghasilkan radikal bebas. Lemak polysaturated, lemak ini disebut juga lemak tidak jenuh artinya lemak yang mempunyai ikatan rangkap pada atom C-nya. Adanya ikatan

rangkap tersebut mudah sekali dioksidasi atau terserang peroksidasi lipid membentuk radikal peroksida lipid. Makanan yang banyak mengandung lemak polyunsaturated antara lain mayones dan saos salad akan mudah sekali terserang radikal bebas. Lemak hidrogenasi, adalah lemak yang ikatan rangkap tak jenuhnya telah disubtitusi dengan hidrogen, lemak ini disebut margarin atau mentega tiruan. Lemak hidrogenasi sangat berbahaya karena dapat mengubah kemampuan serap selaput sel sehingga mengakibatkan fungsi selaput sel sebagai pelindung menjadi tidak berarti (Kumalaningsih, 2006). 1.5 Pembentukan radikal bebas dalam sel Radikal bebas diproduksi dalam sel yang secara umum melalui reaksi pemindahan elektron, menggunakan mediator enzimatik atau non-enzimatik. Produksi radikal bebas dalam sel dapat terjadi secara rutin maupun sebagai reaksi terhadap rangsangan. Secara rutin adalah superoksida yang dihasilkan melalui aktifasi fagosit dan reaksi katalisa. seperti ribonukleotida reduktase. Sedangkan pembentukan melalui rangsangan adalah kebocoran superoksida, hidrogen peroksida dan kelompok oksigen reaktif (ROS) lainnya pada saat bertemunya bakteri dengan fagosit teraktifasi. Pada keadaan normal sumber utama radikal bebas adalah kebocoran elektron yang terjadi dari rantai transport elektron, misalnya yang ada dalam mitokondria dan endoplasma retikulum dan molekul oksigen yang menghasilkan superoksida. Dalam kondisi yang tidak lazim seperti radiasi ion, sinar ultraviolet, dan paparan energy tinggi lainnya, dihasilkan radikal bebas yang sangat berlebihan. 1.6 Reaksi perusakan oleh radikal bebas Definisi tekanan oksidatif (oxidative stress) adalah suatu keadaan dimana tingkat oksigen reaktif intermediate (ROI) yang toksik melebihi pertahanan anti-oksidan endogen. Keadaan ini mengakibatkan kelebihan radikal bebas, yang akan bereaksi dengan lemak, protein, asam nukleat seluler, sehingga terjadi kerusakan lokal dan disfungsi organ tertentu. Lemak merupakan biomolekul yang rentan terhadap serangan radikal bebas. 1.6.1 Peroksidasi lemak Membran sel kaya akan sumber poly unsaturated fatty acid (PUFA), yang mudah dirusak oleh bahan-bahan pengoksidasi; proses tersebut dinamakan peroksidasi lemak. Hal ini sangat merusak karena merupakan suatu proses berkelanjutan. Pemecahan hidroperoksida lemak sering melibatkan katalisis ion logam transisi. asam lemak, khususnya asam lemak tak jenuh yang merupakan komponen penting fosfolipid penyusun membran sel. Komponen terpenting membran sel adalah fosfolipid, glikolipid dan kolesterol. Dua komponen pertama mengandung asam lemak tak jenuh. Justru asam lemak tak jenuh ini (asam-asam linoleat, linolenat dan arakidonat) sangat rawan terhadap serangan-serangan radikal, terutama radikal hidroksil. Radikal hidroksil dapat menimbulkan reaksi rantai yang dikenal dengan nama peroksidasi lipid, Akibat akhir dari rantai reaksi ini adalah terputusnya rantai asam lemak menjadi berbagai senyawa yang bersifat toksis terhadap sel, antara lain berbagai macam aldehida, seperti malondialdehida, 9-hidroksi-nonenal serta bermacam-macam hi-drokarbon seperti etana (C2H6) dan pentana (C5H12). Dapat pula terjadi ikatan silang (cross-linking) antara dua rantai asam lemak atau antara asam lemak dan rantai peptida (protein) yang timbul karena reaksi dua radikal. Semuanya itu menyebabkan kerusakan kerusakan parah membran sel sehingga membahayakan kehidupan sel

1.6.2 Kerusakan protein Protein yang memegang berbagai peran penting seperti enzim, reseptor, antibodi dan pembentuk matriks serta sitoskeleton. Protein dan asam nukleat lebih tahan terhadap radikal bebas dari pada PUFA,sehingga kecil kemungkinan dalam terjadinya reaksi berantai yang cepat. Serangan radikal bebas terhadap protein sangat jarang kecuali bila sangat ekstensif. Hal ini terjadi hanya jika radikal tersebut mampu berakumulasi (jarang pada sel normal), atau bila kerusakannya terfokus pada daerah tertentu dalam protein. Salah satu penyebab kerusakan terfokus adalah jika protein berikatan dengan ion logam transisi. Oksidan dapat merusak protein karena dapat mengadakan reaksi dengan asamasam amino yang menyusun protein tersebut. Diantara asm-asam amino penyusun protein yang paling rawan adalah sistein. Sistein mengandung gugusan sulfidril (SH) dan justru gugusan inilah yang paling peka terhadap serangan radikal bebas seperti radikal hidroksil . Pembentukan ikatan disulfida (-S-S-) menimbulkan ikatan intra atau antar molekul protein tersebut kehilangan fungsi biologisnya (misalnya enzim kehilangan aktivitasnya). 1.6.3 Kerusakan DNA Seperti pada protein kecil kemungkinan terjadinya kerusakan di DNA menjadi suatu reaksi berantai, biasanya kerusakan terjadi bila ada lesi pada susunan molekul, apabila tidak dapat diatasi, dan terjadi sebelum replikasi maka akan terjadi mutasi. Radikal oksigen dapat menyerang DNA jika terbentuk disekitar DNA seperti pada radiasi biologis. Radikal bebas dapat menimbulkan berbagai perubahan pada DNA yang antara lain .berupa : hidroksilasi basa timin dan sitosin, pembukaan inti purin dan pirimidin serta terputusnya rantai fosfodiester DNA. Bila kerusakan tak terlalu parah, maka masih bisa diperbaiki oleh sistem perbaikan DNA (DNA repair system ). Namun apabila kerusakan terlalu parah, misalnya rantai DNA terputus-putus diberbagai tempat, maka kerusakan tersebut tak dapat diperbaiki dan replikasi sel akan terganggu.. Susahnya, perbaikan DNA ini sering justru menimbulkan mutasi, karena dalam memperbaiki DNA tersebut sistem perbaikan DNA cenderung membuat kesalahan (error prone ), dan apabila mutasi ini mengenai gen-gen tertentu yang disebut onkogen, maka mutasi tersebut dapat menimbulkan kanker. 2.1 Pengertian Antioksidan (Menurut, winarsih 2007) Antioksidan adalah senyawa yang mampu menangkal atau meredam efek negatif oksidan dalam tubuh, bekerja dengan cara mendonorkan satu elektronnya kepada senyawa yang bersifat oksidan sehingga aktifitas senyawa oksidan tersebut dapat dihambat. Antioksidan adalah senyawa yang mempunyai struktur molekul yang dapat memberikan elektronnya cuma- cuma kepada molekul radikal bebas tanpa terganggu sama sekali fungsinya dan dapat memutus reaksi berantai dari radikal bebas.

Gambar 1 Antioksidan Menangkal Radikal bebas dengan mentransfer satu elekton. Selama bertahun-tahun para ahli kimia telah mengetahui bahwa tindakan oksidasi dari radikal bebas bisa dikendalikan bahkan dicegah dengan oleh berbagai bahan antioksidan. Misalnya, makanan yang disimpan terlalu lama juga menjadi rusak karena oksidasi. Seperti lemak menjadi tengik karena mengalami reaksi oksidasi radikal bebas. Lemak tersebut teroksidasi menjadi senyawa baru yang rasa dan baunya tidak enak dan segala sesuatu yang dapat mencegah hal ini akan memiliki nilai ekonomis oleh karena itu para ahli kimia mencari antioksidan untuk tujuan ini. Seperti pengawet makanan tocopherol Vitamin E, Propyl galate, dan BHT ( butyrated hydroksiltulena). Antioksidan ini bekerja dengan mendonorkan atom hydrogen ke radikal hidroksil sehingga terbentuk air. Rumusnya sederhana H+OH=H2O .Dengan kata lain,dua radikal aktif yang bergabung membentuk sutu molekul yang tidak berbahaya yaitu air. 2.2 Klasifikasi Antioksidan Antioksidan memiliki pengelompokkan yang beragam berdasarkan sumber, Jenis dan mekanisme kerjanya. Pengelompokkan Antioksidan yang utama adalah Antioksidan berdasarkan jenisnya yaitu : Antioksidan Enzimatis dan Antioksidan non Enzimatis. 2.2.1 Klasifikasi berdasarkan Jenis utamanya. Antioksidan enzimatis: merupakan antioksidan endogenus, yang termasuk di dalamnya adalah enzim superoksida dismutase (SOD), katalase, glutation peroksidase (GSH-PX), serta glutation reduktase (GSHR). Sebagai antioksidan, enzim-enzim ini bekerja menghambat pembentukan radikal bebas, dengan mengubahnya menjadi produk lain yang stabil, sehingga antioksidan kelompok ini disebut juga chain-breakingantioxidant (Winarsih, 2007). a. Superoksid Dismutase (SOD) SOD adalah enzim intraseluler. SOD terdapat dalam tiga bentuk: (1) Cu-Zn SOD yang terdiri dari dua sub unit dan terdapat di dalam sitoplasma (2) Mn-SOD di dalam mitokondria dan (3) Cu-SOD yang terdapat di ekstraseluler. SOD bereaksi dengan radikal bebas sebagai pereduksi superoksid untuk membentuk H 2O2. Enzim katalase dan glutathione peroksidase mereduksi H2O2menjadi H2O. Masing-masing enzim tersebut bekerja dengan sistem umpan balik. Peningkatan superoksid akan menghambat glutathione peroksidase dan katalase. Peningkatan H2O2 akan menurunkan aktifitas CuZn-SOD. Sementara katalase dan glutathione peroksidase dengan mereduksi H2O2 akan menghemat SOD. SOD dengan mereduksi superoksid akan menghemat katalase dan glutathione peroksidase. Melalui sistem umpan balik ini tercapailah keadaan SOD, katalase, glutathione peroksidase, superoksid dan H2O2 dalam keadaan seimbang.

Penimbunan superoksid (O2-) dicegah oleh enzim superoksida Dismutase dengan mengkatalis reaksi superoksid : 2O2’ + 2 H+

H2O2 + O2

b. Katalase Enzim ini adalah protein yang terdapat di semua sel aerob pada jaringan tubuh. Katalase terutama terkonsentrasi pada hati dan eritrosit. Otak, otot rangka, jantung hanya mengandung katalase dalam jumlah sedikit. Katalase dan glutathione peroksidase mengubah hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen. Peningkatan produksi hidrogen peroksida oleh enzim SOD tanpa diikuti peningkatan katalase atau glutathione peroksidase akan menyebabkan penumpukan hidrogen peroksida. 2H2O2 c. Glutation perioksidase

2 H2O + O2

Glutathione Peroksidase adalah enzim yang berperan aktif dalam menghilangkan H2O2 dalam tubuh dan mempergunakannya untuk merubah glutathione (GSH) menjadi glutathione teroksidasi (GSSG) dengan reaksi sebagai berikut : H2O2 + 2GSH

2 H2O + GSSG

Enzim tersebut mendukung aktivitas enzim SOD bersama-sama dengan enzim katalase dan menjaga konsentrasi oksigen akhir agar stabil dan tidak berubah menjadi pro-oksidan.

Apabila radikal hidroksil masih saja terbentuk, masih ada saran lain untuk meredamnya, tanpa memberi kesempatan untuk memulai reaksi rantai dengan melibatkan senyawasenyawa yang mengandung gugusan sulfidril seperti glutation dan sistein : Glutation (GSH) : GSH + ‘OH GS’+ H2O 2 GS’ GSSG Sistein (Cys-SH) : Cys-SH + ‘OH Cys-S’ + H2O 2 Cys’ Cys-S-S-Cys sistin 

Mekanisme kerja Antioksidan Enzimatis : Enzim SOD memiliki Fungsi : mengubah radikal bebas superioksida yang berbahaya menjadi hydrogen



prioksida yang lebih aman, tetapi hydrogen perioksida mudah menimbulkan oksidasi, Oleh karena itu Tubuh memerlukan Enzim lain yaitu Katalase dan gluthation perioksida Katalase dan gluthation perioksida memiliki fungsi memecah hydrogen perioksida menjadi air dan



oksigen. Ketiga jenis enzim ini dibuat di dalam sel di bawa instruksi kode genetic yang panjang di dalam DNA. Setiap sel di dalam tubuh mengandung instruksi untuk membuat enzim-enzim ini .

Antioksidan Non-Enzimatis disebut juga antioksidan eksogenus, Terbentuknya senyawa oksigen reaktif dihambat dengan cara pengkelatan metal, atau dirusak pembentukannya (Winarsih, 2007). Antioksidan non-enzimatis bisa didapatkan dari komponen nutrisi sayuran, buah dan rempah-rempah. Komponen yang bersifat antioksidan dalam sayuran, buah dan rempah-rempah meliputi vitamin C, vitamin E, βkaroten, flavonoid, isoflavon, flavon, antosianin, katekin dan isokatekin (Kahkonen et al., 1999). Senyawa-senyawa fitokimia ini membantu melindungi sel dari kerusakan oksidatif yang disebabkan oleh radikal bebas. a. Alpha tokophertol (Vitamin E) Alfa tokoferol adalah antioksidan yang larut dalam lemak yang terdapat di dalam sel. Alfa tokoferol ditemukan sekitar awal 1920-an. Nama tokoferol pertama kali digunakan oleh Evans. Tokoferol berasal dari kata Yunani, tokos berarti kelahiran bayi, phero berarti membawa kemajuan dan ol menunjukkan bahwa molekulnya mengandung alkohol.

Vitamin E adalah istilah umum untuk menunjukkan semua aktifitas biologi vitamin E alami, yaitu d-alfa-tokoferol. Di alam, terdapat 8 substansi yang memiliki aktifitas vitamin E, yaitu kelompok tokoferol (d-alfa, d-beta, d-gamma dan d-delta-tokoferol) dan kelompok tokotrienol (d-alfa, d-beta, d-gamma, dan d-delta-tokotrienol). Kedua kelompok ini berbeda dalam hal metilasi dan rantainya. Dari semuanya, d-alfa-tokoferol mempunyai aktifitas biologik yang paling tinggi sehinga dijadikan sebagai standard bagi yang lain. Vitamin E adalah nutrisi esensial yang berfungsi sebagai antioksidan di dalam tubuh manusia. Disebut esensial karena tubuh tidak dapat membuat sendiri, sehingga harus disediakan dari makanan. Tokoferol terdapat dalam minyak, kacang, gandum dan padi. Absorbsi tokoferol didalam usus berhubungan dengan absorbsi lemak. Lebih kurang 40% tokoferol yang dimakan akan diabsorbsi. Tokoferol masuk ke dalam darah melalui pembuluh limfe sebagai kilomikron. Vitamin E disimpan di jaringan lemak dan terkonsentrasi di mitokondria, retikulum endoplasmik dan membran plasma Fungsi utama vitamin E adalah mencegah peroksidasi membran fosfolipid. Karakteristik vitamin E yang lipofilik memungkinkan tokoferol berada di lapisan dalam sel membran (Halliway dan Getteridge, 1992).Tokoferol OH dapat memindahkan atom hidrogen dengan satu elektron ke radikal bebas dan ihkan radikal bebas sebelum radikal bebas bereaksi dengan protein membran sel atau bereaksi membentuk lipid peroksidasi. Tokoferol-OH yang bereaksi dengan radikal bebas membentuk tokoferol-H. Tokoferol-H sendiri adalah radikal bebas juga. Tokoferol-H akan bereaksi lagi dengan vitamin C membentuk semidehidroaskorbat, suatu radikal bebas yang lemah. b. Asam Askorbat (Vitamin C) Asam askorbat adalah vitamin yang larut dalam air. Antioksidan yang terdapat dalam buah jeruk, kentang, tomat dan sayuran yang berwarna hijau. Manusia tidak mampu mensintesa l-askorbic acid dari d-glukosa karena tidak mempunyai enzim l-gulakolakton oksidase. Oleh sebab itu manusia memperoleh asam askorbat dari diet. Fungsi antioksidan vitamin C adalah kemampuannya sebagai agen pereduksi (donor elektron) radikal bebas. Pemberian satu elektron yang berasal dari asam askorbat membentuk radikal semidehidroaskorbat (DHA). Askorbat bereaksi dengan O2- dan OH untuk membentuk DHA. Menurut penelitian Jialal,1990, askorbat mempunyai kemampuan yang lebih kuat daripada tokoferol dalam menghambat oksidasi LDL. Konsentrasi askorbat yang digunakan untuk menghambat oksidasi LDL adalah sebesar 40-60 ppm c. Betakaroten Karotenoid adalah mikronutrien yang memberi warna pada buah dan sayuran. Karotenoid adalah prekursor vitamin A dan mempunyai efek antioksidan. Ada lebih dari 600 karotenoid telah ditemukan di dalam makanan. Yang paling sering adalah alfa-karoten, beta-karoten, likopen, krosetin, santaantin dan fukosantin. Beta-karoten adalah jenis yang paling banyak diteliti. Beta karoten terdiri dari dua molekul vitamin A (retinol). Beta karoten yang berasal dari diet diubah menjadi retinol di mukosa intestinal. Fungsi beta karoten sebagai antioksidan adalah kemampuannya untuk bereaksi dengan radikal bebas. Tetapi kemampuan beta karoten bereaksi dengan radikal bebas juga terbatas karena karotenoid



sendiri dapat mengalami oksidasi (auto-oksidasi). Mekanisme kerja Antioksidan non Enzimatis : Vitamin E dan betakaroten bersifat lipofilik, sehingga dapat berperan pada membran sel untuk mencegah peroksidasi lipid. Sebaliknya, vitamin C, glutation dan sistein bersifat hidrofilik, dan berperan dalam sitosol.



Karena keberadaannya dalam membran, vitamin E dapat bereaksi dengan radikal lipid (L’ ) dan radikal peroksilipid (LOO’)

Toc-H + L’  a. b.

c.

a.

Toc’ + LH

Toc H + LOO’ Toc’+ LOOH Radikal vitamin E (Toc’) tidak terlalu reaktif karena terjadinya resonansi.

Meskipun demikian, radikal vitamin E perlu juga dihilangkan. Untuk ini ada tiga cara, yaitu : Radikal vitamin E mengalami reaksi-reaksi intramolekul menghasilkan senyawasenyawa non-radikal Setelah bergeser kearah permukaan molekul, radikal vitamin E bereaksi dengan vitamin C (Asc-H) dan menghasilkan radikal vitamin C (Asc’) : Toc ‘+ Asc-H2 ==> Toc-H + Asc’ + H+ Radikal vitamin C kemudian dihilangkan melalui reaksi dismutasi yang menghasilkan vitamin C dan dihidro-asam ascorbat (DHAA) : 1 Asc’ + 2 H+ ==> Asc-H2 + DHAA Radikal vitamin E dapat pula bereaksi dengan glutation atau sistein yang juga terdapat dalam sitosol : Toc’+ GSH (CysSH) ==> Toc-H + GS’ (CysS’ ) 2 GS’ (CysS’ ) ==> GSSG (CysS-Scys) Vitamin E hanya dapat berperan bila tekanan oksigen (pO2) tinggi. Pada tekanan oksigen rendah, peranan vitamin E digantikan oleh betakaroten. Seperti halnya radikal vitamin E, radikal betakaroten agak stabil karena adanya resonansi dalam molekulnya. 2.2.1 Klasifikasi berdasarkan sumbernya Berdasarkan sumbernya antioksidan dibagi dalam dua kelompok, yaitu antioksidan sintetik (antioksidan yang diperoleh dari hasil sintesa reaksi kimia) dan antioksidan alami ( antioksidan hasil ekstraksi bahan alami). Antioksidan sintetik Diantara beberapa contoh antioksidan sintetik yang diizinkan penggunaan untuk makanan yaitu Butil Hidroksi Anisol (BHA), Butil Hidroksi Toluen (BHT), propil galat (PG), dan Tert-Butil Hidoksi Quinon (TBHQ). Antioksidan tersebut merupakan antioksidan alami yang telah diproduksi secara sintetis untuk tujuan komersial (Buck 1991). Antioksidan BHA memiliki kemampuan antioksidan yang baik. Hal ini dapat dilihat dari ketahanannya terhadap tahap-tahap pengelolaan maupun stabilitasnya pada produk akhir seperti lemak hewan yang digunakan dalam pemanggangan, akan tetapi BHA relatif tidak efektif jika ditambahkan pada minyak tanaman. Antioksidan BHA bersifat larut lemak dan tidak larut air, berbentuk padat putih dan dijual dalam bentuk tablet atau serpih, bersifat volatil sehingga berguna untuk penambahan ke materi pengemas. Antioksidan sintetik BHT memiliki sifat serupa BHA, antioksidan ini akan memberi efek sinergis yang baik jika digunakan bersama antioksidan BHA. Antioksidan BHT berbentuk kristal padat putih dan digunakan secara luas karena relatif murah. Antioksidan sintetik lainnya yaitu propil galat. Propil galat mempunyai karakteristik sensitif terhadap panas, terdekomposisi pada titik cairnya 148⁰C, dapat membentuk komplek warna dengan ion metal, sehingga kemampuan antioksidannya rendah. Selain itu, propil galat memiliki sifat berbentuk kristal padat putih, sedikit tidak larut lemak tetapi larut air, serta memberi efek sinergis dengan BHA dan BHT.

Antioksidan TBHQ dikenal sebagai antioksidan paling efektif untuk lemak dan minyak, khususnya minyak tanaman karena memiliki kemampuan antioksidan yang baik pada proses penggorengan tetapi rendah pada proses pembakaran. Jika antioksidan TBHQ digabungkan dengan antioksidan BHA, maka akan memiliki kemampuan antioksidan yang baik pada proses pemanggangan dan akan memberikan manfaat yang lebih luas. Antioksidan TBHQ dikenal berbentuk bubuk putih sampai coklat terang, mempunyai kelarutan cukup pada lemak dan minyak, tidak membentuk kompleks warna dengan Fe dan Cu tetapi dapat berubah pink dengan adanya basa. b. Antioksidan Alami Antioksidan alami di dalam makanan dapat berasal dari senyawa antioksidan yang sudah ada dari satu atau dua komponen makanan, senyawa antioksidan yang terbentuk dari reaksi-reaksi selama proses pengolahan, senyawa antioksidan yang diisolasi dari sumber alami dan ditambahkan ke makanan sebagai bahan tambahan pangan (Pratt 1992). Menurut Pratt dan Hudson (1990), kebanyakan senyawa antioksidan yang diisolasi dari sumber alami adalah berasal dari tumbuhan. Menurut Pratt dan Hudson (1990) senyawa antioksidan alami umumnya adalah senyawa fenolik atau polifenolik yang dapat berupa golongan flavonoid,turunan asam sinamat, kumarin, tokoferol, dan asam-asam organik polifungsional. Ditambahkan oleh Pratt (1992), golongan flavonoid yang memiliki aktivitas antioksidan meliputi flavon, flavonol, isoflavon, kateksin, flavonol dan kalkon. Sementara turunan asam sinamat meliputi asam kafeat, asam ferulat, asam klorogenat, dan lain-lain. Senyawa antioksidan alami polifenolik ini adalah multifungsional dan dapat beraksi sebagai pereduksi, penangkap radikal bebas, pengkelat logam, dan peredam terbentuknya singlet oksigen. 2.2.3 Antioksidan berdasarkan mekanisme kerjanya. Atas dasar fungsinya antioksidan dapat dibedakan menjadi Tiga seperti berikut. 1. - Antioksidan Primer Antioksidan primer berfungsi untuk mencegah terbentuknya radikal bebas baru karena ia dapat merubah radikal bebas yang ada menjadi molekul yang berkurang dampak negatifnya, yaitu sebelum sempat bereaksi. Antioksidan primer yang ada dalam tubuh yang sangat terkenal adalah enzim superoksida dismutase. Enzim ini sangat penting sekali karena dapat melindungi hancurnya sel-sel dalam tubuh akibat serangan radikal bebas. Bekerjanya enzim ini sangat dipengaruhi oleh mineral-mineral seperti mangan, seng, tembaga dan selenium yang harus terdapat dalam makanan dan minuman. Selain Enzim superoksida dismutase Enzim Antioksidan lainya juga merupakan salah satu contoh dari Antioksidan Primer yaitu Enzim katalase dan Enzim Glutation Perioksidase. 2.- Antioksidan Sekunder Antioksidan sekunder merupakan senyawa yang berfungsi menangkap radikal bebas serta mencegah terjadinya reaksi berantai sehingga tidak terjadi kerusakan yang lebih besar. Contoh yang populer, antioksidan sekunder adalah vitamin E, Vitamin C, dan betakaroten yang dapat diperoleh dari buah-buahan. 3. - Antioksidan Tersier Antioksidan tersier merupakan senyawa yang memperbaiki sel-sel dan jaringan yang rusak karena serangan radikal bebas. Biasanya yang termasuk kelompok ini adalah jenis

enzim misalnya metionin sulfoksidan reduktase yang dapat memperbaiki DNA dalam inti sel. Enzim tersebut bermanfaat untuk perbaikan DNA pada penderita kanker.

Hubungan Penyakit Terhadap Radikal Bebas dan Antioksidan Sebagian besar penyakit diawali dan disebabkan oleh adanya reaksi radikal bebas yang berlebihan di dalam tubuh. Oleh karena adanya pengaruh radikal bebas yang tidak baik bagi kesehatan tubuh, maka tubuh memerlukan suatu komponen penting yang menangkal serangan radikal bebas. Komponen penting yang mampu menyelamatkan sel-sel tubuh manusia dari bahaya radikal bebas adalah antioksidan. Berbagai penelitian telah membuktikan bahwa antioksidan berperan dalam menangkal serangan radikal bebas. Keseimbangan antara kandungan antioksidan dan radikal bebas di dalam tubuh merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kesehatan tubuh. Apabila jumlah radikal bebas terus bertambah sedangkan antioksidan endogen jumlahnya tetap, maka kelebihan radikal bebas tidak dapat dinetralkan. Akibatnya radikal bebas akan bereaksi dengan komponenkomponen sel dan menimbulkan kerusakan sel (Arnelia 2002). Dampak reaktifitas senyawa radikal bebas bermacam-macam, mulai dari kerusakan sel atau jaringan, penyakit autoimun, penyakit degeneratif seperti kanker, asterosklerosis, penyakit jantung koroner (PJK), dan diabetes mellitus. 1. Asteroklerosis 



Asteroklorosis dan Radikal Bebas Reactive oxygen species (ROS) berperan dalam aterosklerosis. Radikal bebas yang banyak

berperan dalam fisiologi dan patofisiologi vaskuler adalah nitric okside (NO.), superokside (O 2 -), hydrogen peroksida (H2O2) dan peroksinitrit (ONOO-). Masing-masing radikal bebas ini dihasilkan oleh reaksi enzimatik dan kimiawi yang spesifik. Pada pembuluh darah, dalam keadaan normal NO dihasilkan oleh endothelial nitrik okside sintetase (eNOS), tetapi jika terjadi peradangan NOS juga terdapat pada makrofag dan sel otot polos yang kemudian menghasilkan NO. Sedangkan O2- dan H2O2dapat dihasilkan oleh semua sel pembuluh darah. Nitrik okside (NO) merupakan mediator vasodilatasi pembuluh darah dan berperan dalam agregasi trombosit, sedangkan O2- dan H2O2 merupakan mediator pertumbuhan, difrensiasi dan apoptosis sel otot polos pembuluh darah. O2- dan NO dapat bereaksi membentuk radikal yang sangat reaktif yaitu



peroksinitrit (ONOO-). Peroksinitrit merupakan mediator terjadinya peroksidasi lipid, termasuk oksidasi LDL.  Asteroklorosis dan Antioksidan Antioksidan yang umumnya berperan dalam Asteroklorosis adalah Enzim glutathione peroksidase. Seluler glutathione peroksidase (GPx-1) merupakan bentuk yang paling banyak terdapat di hampir seluruh sel, termasuk di endothelium pembuluh darah. Pada sel endotel, 70% H2O2 yang terbentuk oleh lekosit PMN didetoksifikasi oleh Glutathione peroksidase. Glutation perioksidase berfungsi untuk mereduksi hydrogen peroksida menjadi air dan lipid peroksida menjadi alkohol. Marc A Forgione berpendapat bahwa defisiensi GPx-1 berhubungan langsung dengan meningkatnya stress oksidatif pada pembuluh darah sehingga terjadi disfungsi endotel.



2. Kanker  Kanker dan Radikal bebas









Kanker dapat disebabkan oleh adanya serangan radikal bebas pada DNA dan RNA dalam sel sehingga terjadi pertumbuhan dan perkembangan sel yang abnormal akan merusak jaringan. Selain itu, kanker timbul karena didalam tubuh kita juga terdapat senyawa penyebab timbulnya kanker atau karsinogen akibat pembakaran yang tidak sempurna. Salah satu paling berbahaya adalah hidrokarbon aromatik. Kanker dan Antioksidan Peran antioksidan dalam kanker. Antioksidan akan berperan dalam memelihara sel dan DNA. Antioksidan tersebut akan menurunkan produksiu radikal bebas, mencegah kerusakan pada sel, serta menurunkan peluang sel menjadi sel kanker. Antioksidan tersebut dapat di temukan pada makanan seperti makanan yang mengandung senyawa flavonoid, vitamin C, Vitamin E. 3. Penuaan.  Penuaan dan Radikal Bebas Proses penuaan, radikal bebas merupakan salah satu aspek penyebab penuaan sel yang ditandai dengan penimbunan pigmen lipofusin intrasel terutama pada jantung, hati dan otak. Pigmen ini berasal dari hasil peroksidasi polilipid tak jenuh membran seluler dalam jangka waktu yang lama dan menyebabkan akumulasi radikal bebas yang terbentuk secara fisiologik dan merupakan hasil reaksi agen eksogen. Peroksidasi molekul lemak selalu mengubah atau merusak struktur molekul lemak. Selain sifat peroksidasi membran lemak yang secara alami menghancurkan dirinya sendiri, aldehida yang terbentuk dapat menimbulkan ikatan silang pada protein. Apabila lemak yang rusak adalah konstituen suatu membran biologis, susunan lapis ganda lemak yang kohesif dan organisasi struktural akan terganggu. Akibat dari kerusakan jaringan ini secara pelanpelan menyebabkan elastisitas kolagen merosot dan kulit menjadi keriput dan timbul bintik-bintik pigmen kecoklatan.  Penuaan dan Antioksidan. Seperti telah dijelaskan sebelumnya penuaan dapat di sebabkan oleh adanya radikal bebas. Hal tersebut dapat dicegah dengan Antioksidan. Antioksidan umumnya di temukan di dalam makanan. Sistem antioksidan kulit meliputi komponen enzimatik dan nonenzimatik. Komponen enzimatik berupa SOD, katalase, glutation peroksidase, dan glutation reduktase, sedangkan komponen nonenzimatik berupa flavonoid, vitamin A, vitamin C, vitamin E, selenium, seng, dan glutation. Antioksidan enzimatik yang terpenting dalam melindungi sel dari Radikal bebas eksogen adalah SOD. Aktivitas SOD akan meningkat guna melawan ROS yang terbentuk akibat pajanan sinar UV. Sistem yang kompleks ini merupakan mekanisme pertahanan pertama kulit untuk melawan serangan radikal bebas. 4. Diabetes Melitus.  Diabetes Melitus dan Radikal bebas Diabetes Mellitus (DM), atau yang lebih dikenal awam sebagai “kencing manis,” tidak hanya berkaitan dengan gula di dalam makanan, namun ternyata juga dapat disebabkan oleh radikal bebas. Paparan radikal bebas akan merusak sistem tubuh yang berkaitan dengan metabolisme gula dan akibatnya tubuh menjadi tidak berdaya dalam mengontrol kadar gula darah agar tetap normal. Paparan radikal bebas yang menyerang sel-sel di dalam tubuh akan mengacaukan sistem endokrin, termasuk insulin yang merupakan hormon pengatur metabolisme gula. Kekacauan yang ditimbulkan oleh radikal

bebas akan membelokkan arah kerja molekul penghantar sehingga kepekaan (resistensi) terhadap insulin menurun. Sel tubuh yang resisten terhadap gula dan insulin merupakan dasar pemicu terjadinya DM. Paparan berbagai macam racun (xenobiotik) yang masuk ke dalam tubuh juga akan memaksa tubuh untuk bekerja keras melakukan detoksifikasi agar molekul racun tidak berubah menjadi radikal bebas. Tugas tambahan ini menyebabkan sistem imun di dalam tubuh menjadi kacau. Akibatnya, terjadi peradangan dimana-mana dan sel-sel yang seharusnya bekerja memproses gula menjadi energy pun tidak mampu lagi bekerja sebagaimana mestinya. DM bukanlah penyakit sepele karena DM mampu menyebabkan berbagai macam komplikasi yang luas dan berbahaya. Salah satu contohnya adalah gangguan penglihatan (retinopati), dimana terjadi penurunan fungsi penglihatan. Retinopati tidak hanya disebabkan oleh gangguan fungsi syaraf akibat kadar gula yang terlalu tinggi di dalam darah, namun juga disebabkan oleh penumpukan radikal bebas pada lensa dan makula penderita DM. Pada kondisi yang serius, paparan radikal bebas pada mata ini dapat menyebabkan terbentuknya katarak dan kebutaan permanen. Contoh komplikasi lainnya adalah diabetes neuropati, yaitu gangguan pada syaraf motorik dan sensorik. Pengaruh radikal bebas akan semakin ganas saat sel-sel syaraf mengalami peradangan akibat gula. Penderita DM yang



mengalami diabetes neuropati dapat merasakan gejala-gejala seperti kesemutan hingga kebas atau mati rasa.  Diabetes Melitus dan Antioksidan. Peran antioksidan bagi penderita DM sangat penting. Berbagai studi secara konsisten menunjukkan defisiensi status pertahanan antioksidan total pada penderita diabetes. Status pertahanan tersebut meliputi glutation, vitamin C, antioksidan enzim superoksida dismutase (SOD), dan katalase. Beberapa peneliti mengungkapkan adanya penurunan vitamin E pada penderita diabetes. Selain vitamin E, glutation juga ditemukan menurun pada penderita diabetes.

Glutation dalam bentuk tereduksi (GSH) terdapat dalam plasma manusia, intraseluler, dengan kemampuan sebagai antioksidan untuk menghambat radikal bebas dengan fungsi secara umum sebagai bufferredoks, dan kofaktor enzim GPX. Bukti terbaru mengungkapkan bahwa GSH berperan penting pada diabetes melitus. Perubahan terhadap rasio GSH tereduksi/teroksidasi (GSH/GSSG) mempengaruhi respons sel beta terhadap glukosa dan perbaikan aksi insulin. Aksi insulin tersebut sangat mempengaruhi kadar gula darah dalam tubuh yang akan mencegah terjadinya DM dalam tubuh.





5. Katarak  Katarak dan Radikal Bebas Kerusakan protein akibat elektronnya diambil oleh radikal bebas dapat mengakibatkan sel-sel jaringan dimana protein tersebut berada menjadi rusak yang banyak terjadi adalah pada lensa mata sehingga menyebakan katarak  Katarak dan Antioksidan Beta karoten, lutein dan zeaxantin ditemukan yang bertindak sebagai antioksidan yang dapat mengurangi kerusakan akibat radikal bebas di mata dan dapat mencegah terjadinya katarak atau mengontrol terjadinya proses katarak. Lutein dan zeaxanthin sebagai antiosidan menangkap radikal bebas tersebut (dengan cara berikatan dengannya) sebelum mereka merusak protein atau lipid lensa. Dalam hal ini lutein dan zeaxathin dapat diibaratkan sebagai “pelindung” lensa mata terhadap serangan radikal bebas.

Penatalaksanaan Terhadap Radikal Bebas dengan Antioksidan

JENIS ANTIOKSIDAN

SUMBER PADA BAHAN PANGAN

VITAMIN A DAN KARATENOID

Mentega, margarin, buah-buahan berwarna kuning, sayur-sayuran hijau

VITAMIN E

Biji bunga matahari, biji-bijian yang mengandung kadar minyak tinggi, kacangkacangan, susu dan hasil olahannya Buah-buahan (jeruk, kiwi, dan lain-lain), sayur-sayuran (sebagian rusak selama

VITAMIN C

pemasakan), kentang SENG (Zn)

Bahan pangan hewani : daging, udang, ikan, susu dan hasil olahannya Hati, udang, biji-bijian, serealia (kadar dalam makanan tergantung pada konsentrasi Cu dalam tanah)

Tembaga (Cu) Selenium (Se)

Serealia, daging, ikan (kadar dalam makanan tergantung pada konsentrasi Se dalam tanah)

Upaya untuk mencegah atau mengurangi resiko yang ditimbulkan oleh aktivitas radikal bebas adalah dengan mengkonsumsi makanan atau suplemen yang mengandung antioksidan. Dengan menkosumsi makanan yang mengandung antioksidan diharapkan dapat meningkatkan status imunologis dan menghambat timbulnya penyakit degenerative. Makanan yang mengandung Antioksidan pada umumnya adalah sayuran dan buah. Berikut adalah makanan yang banyak mengandung antioksidan

Bahan pangan mengandung senyawa-senyawa yang tidak dikategorikan sebagai zat gizi, tetapi mempunyai aktivitas antioksidan. Pada Tabel 2 ada beberapa contoh senyawa antioksidan non-gizi yang terdapat dalam bahan pangan sebagai berikut : Jenis Antioksidan Biogenik amin

Sumber pada bahan Pangan Antioksidan berdasarkan fungsi amin dan fenol, contohnya dalam keju

Senyawa Fenol : - Tirosol, hidroksitirosol - Vanilin, asam vanilat - Timol - Karpakrol - Gingerol - Zingeron Senyawa polifenol - Flavonoid - Flavon - Heterosida flavonoat - Kalkon auron -

Efektivitas sebagai antioksidan tergantung pada jumlah dan posisi OH, senyawa polifenol banyak terdapat dalam sayursayuran daun

Biflavonoid

Tanin - Asam galat -

Minyak olive Panili Minyak atsiri dari thyme Minyak thyme Minyak jahe

Banyak terdapat dalam teh, sayuran dan buah-buahan

Protosinidol

Komponen tetrapirolik

Antioksidan sinar, banyak terdapat dalam sayur-sayuran (hijau).