Stres Oksidatif dan Peran Antioksidan pada Diabetes MelitusMaj Kedokt Indon, Volum: 55, Nomor: 1, Januari 2005peroksidasi asam lemak membran dan status antioksidanyang rendah juga ditemukan pada diabetes melitus.5Fenomena ini bahkan sudah ditemukan sejak pradiabetes,yakni ketika resistensi insulin muncul,12atau saat toleransiglukosa terganggu.6Semakin tinggi derajat resistensi insu-lin pada individu sehat, semakin besar peroksidasi lipidplasmanya.12Glikasi Non-enzimatik pada ProteinPada keadaan hiperglikemia, produksi berbagai gulapereduksi antara lain glukosa, glukosa-6-fosfat, dan fruktosa,akan meningkat melalui proses glikolisis dan jalur poliol.Glukosa sebagai gula pereduksi dapat menjadi agen yangbersifat toksik. Sifat toksik tersebut disebabkan olehkemampuan kimiawi gugus karbonil aldehid yang dimilikinya.Meskipun sebagian besar keberadaan gula pereduksidalamlarutan sebagai struktur cincin nonaldehid, glukosa dalambentuk rantai lurusnya merupakan aldehid.2Aldehidmerupakan senyawa yang mampu berikatan secara kovalensehingga terjadi modifikasi protein. Modifikasi tersebutdapat dibangkitkan dalam tubuh melalui berbagai mekanismeenzimatik dan nonenzimatik.13Selain glukosa, semua jenis gula pereduksi juga mampumenyelenggarakan reaksi glikasi pada bermacam protein.Selain protein, target kerusakan lain adalah lipid-amino sepertifosfatidiletanolamin, dan DNA.2Reaksi pengikatan aldehid pada protein dikenal sebagaireaksi glikasi. Reaksi ini memiliki kemaknaan patologis yangbesar. Berbagai contoh reaksi glikasi protein antara lain he-moglobin glikosilat, albumin, dan kristallensa mata. Reaksisecara nonenzimatik glukosa darah dengan protein di dalamtubuh akan berlanjut sebagai reaksibrowningdan oksidasi.Reaksi tersebut selanjutnya dapat menyebabkanakumulasimodifikasi kimia protein jaringan.9Pada binatang dengandiabetes, proses glikasi dapat teramati secara luas padaberbagai organ dan jaringan termasuk ginjal, hati, otak, paru,dan saraf.14Secara keseluruhan, perubahan kimia ini dikenalsebagai reaksi Maillard.8Reaksi Maillard dapat terjadi pada kondisi penuaanfisiologisin vivosebaik kondisiin vitroserta meningkat padakeadaan hiperglikemia,5,14Selain itu, reaksi Maillard jugaberkaitan dengan komplikasi kronik diabetes mellitus.5Reaksiini secara umum terdiri atas empat tahap, yaitu:1.Kondensasinonenzimatikgulapereduksi,aldehidatauketosa, dengan gugus amino bebas dari protein atau asamnukleat membentuk glikosilamin. Reaksi ini dikenal sebagaifase 1 serta secara alamiah bersifat reversibel dan terjadidalam beberapa jam (kurang dari 24 jam).152.Pada fase 2 akan terjadi penataan ulang glikosilaminmenjadi produk Amadori.

Reaksi ini terjadi akibat kadarglukosa yang masih tinggi dalam waktu lebih dari 24 jam.15Produk Amadori tersebut bersifat toksik bagi jaringannamun masih reversibel.22Kadar produk Amadori padasejumlah protein meningkat sebanding dengan derajathiperglikemia pada diabetes melitus.163.Penataan ulang dandehidrasi berganda produkAmadorimenjadi amino atau senyawa karbonil reaktivitas tinggiseperti3-deoxyglucosane.164.Reaksiantara senyawa karbonil dengan gugus aminolaindilanjutkan proses penataan ulang membentuk beragamadvance glycosylation end products(AGE-products/AGEs) sebagai petunjukcross linkingdanbrowningpada protein.15,23AGEs merupakan salah satu produk sebagai penandamodifikasi protein sebagai akibat reaksi gula pereduksiterhadap asam amino.17Akumulasi AGEs di berbagai jaringanmerupakan sumber utama radikal bebas sehingga mampuberperan dalam peningkatan stres oksidatif,4serta terkaitdengan patogenesis komplikasi diabetes mirip pada penuaanyang normatif.18Pada diabetes, akumulasi AGEs secara umummempercepat terjadinya aterosklerosis, nefropati, neuropati,retinopati, serta katarak.5Pengikatan AGEs terhadap reseptormakrofag spesifik (RAGE) mengakibatkan sintesis sitokin danfaktor pertumbuhan serta peningkatan stres oksidatif.19Gambar1.Struktur kimiawi berbagaiAGEs, CML: N-(carboxymethyl)lysine; CEL: N-(carboxyethyl)lysine;GOLD:Glyoxal-lysine dimer; MOLD:methylglyoxal-lysine dimer; MGO:methylglyoxal;3-DG (3-deoxyglucosone).1788

Maj Kedokt Indon, Volum: 55, Nomor: 2, Pebruari 2005Stres Oksidatif dan Peran Antioksidan pada Diabetes MelitusTerapi pada jalur ini dapat diupayakan melalui penekananpembentukan AGEs, menghalangi interaksi AGEs-RAGE, dan/atau pengurangan peningkatan stres oksidatif seluler yangdiperantarai oleh AGEs-RAGE.20Jalur Poliol-Sorbitol (AldosaReduktase)Pada normoglikemia, sebagian besar glukosa selulermengalami fosforilsasi menjadi glukosa-6-fosfat oleh enzimheksokinase. Bagian kecil dari glukosa yang tidakmengalamifosforilasi memasuki jalur poliol, yakni jalur alternatifmetabolisme glukosa.5Melalui jalur ini, glukosa dalam seldapat diubah menjadi sorbitol dengan bantuanenzim aldosereduktase (AR).21Enzim aldose reduktase dapat ditemukanpada sejumlah jaringan mamalia termasuk lensa dan retina.Enzim tersebut mengkonversi glukosa menjadi polialkoholsorbitol melalui reduksi gugus aldehid glukosa (Gambar 2).2Gambar 2. Jalur Metabolisme Utama dan Alternatif Glukosa8Dalam keadaan normal, konsentrasi sorbitol di dalamsel rendah. Akan tetapi, apabila terjadikeadaan hiperglikemia,konsentrasi sorbitol meningkat. Sorbitol, dengan bantuanenzim sorbitol dehidrogenase (SDH), akan diubah menjadifruktosa. Degradasi sorbitol ini berjalan lambat sehinggasorbitol menumpuk dalam sel,sehingga dapat menyebabkanpeningkatan tekanan osmotik dan selanjutnya dapat merusaksel.21Masuknya substrat(substrat flux)melalui jalur poliol,selain dapat meningkatkan kadar sorbitol dan fruktosaintraseluler, juga menurunkan rasio NADPH terhadap NADP+.Selain itu, rasio NADH terhadap NAD+sitosolik jugamenurun. Berkurangnya NADPH di dalam sel akibatmeningkatnya AR dapat menghambat aktivitas enzim lainyang membutuhkan NADPH.21Autooksidasi GlukosaProses autooksidasi glukosa dikatalisis oleh senyawalogam dalam jumlah kecil seperti besi dan seng. Hasil katalisistersebut adalah senyawa oksigen reaktif.15Autooksidasiglukosa terjadi pada fase I proses glikasi nonenzimatik padaprotein yang secara alamiah masih bersifatreversibel.15Faseini merupakan sumber hidrogen peroksida yang mampumenghambat Cu/ZnSOD.1Selain hidrogen peroksida, radikalsuperoksida juga dihasilkan oleh proses autooksidasiglukosa tersebut serta terkait dengan pembentukan proteinglikasi dalam plasma penderita diabetes.4Akibat yangditimbulkan berupa peningkatan aktivitas radikalsuperoksidaserta kerusakan enzim superoksida dismutase.Batasan AntioksidanDalam pengertian kimia, antioksidan adalah senyawapemberi elektron, tetapi secara biologis, pengertian anti-oksidan lebih luas lagi. Pengertian antioksidan dalam artibiologis adalah semua senyawa yang dapat meredam dampaknegatif oksidan, termasuk dalam penghambatan danpenghentian kerusakan oksidatif terhadap suatu molekultarget.22Definisi antioksidan menurutPanel on Dietary Anti-oxidant and Related Compounds of The Food and Nutri-tion Boardadalah bahan makanan yang secara bermaknamampu mengurangi dampak buruk senyawa oksigen reaktif,senyawa nitrogen reaktif atau keduanya dalam kondisi fungsifisiologis normal pada manusia.23Penderita diabetes me-merlukan asupan antioksidan dalam jumlah besar karenapeningkatan radikal bebas akibat hiperglikemia.11Vitamin CAsam askorbat (Vitamin C) merupakan mikronutrienpenting yang diperlukan bagi metabolisme normal dalamtubuh. Manusia dan primata lain kehilangan kemampuandalam sintesis asam askorbat akibat mutasi gen pengkode L-gulonolakton oksidase, enzim yang diperlukan dalamsintesisasam askorbat melalui jalur asam glukoronat. Oleh sebab itu,asam askorbat harus diperoleh dalam diet dengan sumberutama meliputi buah segar, sebagian buah jeruk, dansayuran.24Peran asam askorbat pada perjalanan diabetes adalahsebagai inhibitor enzim aldose reduktase,24sehinggapenggunaan ekuivalen pereduksi berkurang. Kesediaanekuivalen pereduksi berguna untuk konversi glutationteroksidasi (GSSG) menjadi glutation tereduksi (GSH). Haltersebut selanjutnya dapat mencegah penumpukan sorbitolpada jaringan.Manfaat lain penggunaan antioksidan adalah mini-malisasi pembentukan AGEs. Kondisi itu analog denganpenggunaan vitamin C dalammeminimalisasi prosesbrown-ingpada makanan.Mekanisme minimalisasi pembentukanAGEs tidak terlepas dari peran vitamin C pada jalur poliolsorbitol (aldose reduktase). Pengurangan penumpukan sor-bitol di jaringan akan menekan fruktosa sehingga prosesglikasi nonenzimatik juga ditekan.Pada pembuluh darah, asam askorbat akan bekerjasecara ekstraselular di bawah 1 jam setelah infus, selebihnyaakan memasuki sel endotel dan bekerjaintraselular.8Secaraekstraseluler, antioksidan ini meredam radikal superoksidayang dihasilkan pada proses autooksidasi glukosa dan89

Maj Kedokt Indon, Volum: 55, Nomor: 2, Pebruari 2005Stres Oksidatif dan Peran Antioksidan pada Diabetes Melitussintesis nitrit oksida. Apabila radikal superoksida berlebih,maka akan terjadi reaksi dengan nitrit oksida menghasilkanradikal peroksinitrit yang bersifat sitotoksik. Penghambatanpembentukan radikal peroksinitrit akan menjaga fungsivasodilatasi pembuluh darah yang diperankan oleh nitritoksida. Di dalam sel endotel,asam askorbat mempengaruhienzim nitrit oksida sintase sehingga radikal superoksidasebagai produk samping pembentukan nitrit oksida dapatditekan.Mekanisme lain adalah kemampuan asam askorbatbentuk tereduksi maupun teroksidasi dalam menghambatmasuknya glukosa melalui GLUTtransporterke dalam selsehingga mampu mengurangi gangguan vasodilatasitergantung sel endotel.8Menurut rekomendasi RDA dosisyang diperlukan bagi pencegahan penyakit kronik adalah120 mg/hari.24Vitamin EPada tikus wistar, pemberian kombinasi antioksidanvitamin E dan C dosis 1g/kgdan 10 g/kg diet secara jangkapanjang dapat menghambat tahap awal perkembanganretinopati diabetik.7Pada uji coba yang klinis melibatkan penderita diabetesdengan asupan vitamin E, didapatkan efek dalam pencegahandiabetes, sensitivitas insulin, kontrol glikemik, glikasi pro-tein, komplikasi mikrovaskuler, penyakit kardiovaskuler sertafaktor risikonya.10Vitamin E memperbaiki potensi sistempertahanan radikal bebas danmemiliki efek menguntungkandalam perbaikan transpor glukosa dan sensitivitas insulin.Selain itu, vitamin E dosis farmakologis (600mg/hari) selama4 minggu dapat meningkatkan level GSH sel darah merahdan rasio GSH/GSSG plasma. Vitamin E juga dapat bereaksidengan antioksidan larut air seperti glutation.Asupan kronik vitamin E (600mg/hariselama 4 bulan)berguna dalam memperbaiki keseimbangan simpatovagalkardiak terhadap penurunanresiko penyakit kardiovaskuler.Hal yang menarik, perubahan keseimbangan simpatovagaldan stres oksidatif saling terkait.24Senyawa-tokoferol 800 mg/hari berperan sebesar 80%terhadap kapasitas antioksidan pada LDL. Selain itu, jugadapat mengurangi glikosidasi hemoglobin dan berbagai pro-tein serum.13Senyawa-tokoferol juga mampu menurunkanaktivitas protein kinase C, yaitu enzim yang terkait langsungdengan peningkatan senyawa oksigen reaktif.Glutation (GSH)Glutation (GSH) merupakan antioksidan pemecah rantai.6Peran utama GSH adalah menjaga keseimbangan redoksseluler.8Senyawa ini berperan sebagai substrat enzimglutation peroksidase, enzim antioksidan terhadap berbagaisenyawa peroksida.25GSH mampu mengurangi derajat komplikasi nefropatidan neuropati pada hewan coba terinduksi streptozotocin.5Meskipun potensial, preparat glutation belum beredar secarabebas di Indonesia.KesimpulanDiabetes melitus merupakan salah satu kelainanmetabolik yang dapat menimbulkan komplikasivaskular dannonvaskular. Salah satu hipotesis penyebab munculnyaberbagai komplikasi tersebut adalah stres oksidatif. Pada dia-betes terdapat tiga jalur munculnya stres oksidatif, yaituglikasi protein nonenzimatik, jalur poliol sorbitol (aldosereduktase), dan autooksidasi glukosa. Meskipun antioksidanmampu berperan pada ketiga jalur tersebut, data penelitian,terutama penelitian klinis yang dihasilkan belum konsisten.Daftar Pustaka1.WidijantiA, Ratulangi BT. Pemeriksaan laboratorium penderitadiabetes melitus. Medika 2003;3:166-9.2.Rahbani-NobarME, Rahimi-Pour A, Rahbani-Nobar M,Adi-BeigF, Mirhashemi SM. Total antioxidant capacity, superoxidedismutase and glutathione peroxidase in diabetic patients. Medi-cal Journal of Islamic Academy of Sciences 1999;12(4):109-14.3.Halliwel B,Gutteridge JMC. Freeradical in biology andmedicine.3rded. New York: Oxford University Press;1999.p.639-45.4.DrogeW.Free radicalsin thephysiological control of cell func-tion. Physiol Rev 2002; 82:47-95.5.Ueno Y, Kizaki M,Nakagiri R, Kamiya T, Sumi H, Osawa T.Dietary gluthatione protects rats from diabetic nephropathy andneuropathy. J Nutr 2002;132:897-900.6.NuttalSL, Dunne F, KendalMJ, Martin U.Age-independentoxidative stress in elderly patiens with non-insulin dependentdiabetes mellitus. Q J Med 1999;92:33-8.7.KowluruRA, Tang J,Kern TS.Abnormalities ofretinalmetabo-lism in diabetes and experiment galactosemia. Diabetes2001;50:1938-42.8.BeckmanJA, GoldfineAB, Gordon MB,CreagerMA.Ascorbaterestores endothelium-dependent vasodilatation impaired by acutehyperglycemia in humans. Circulation 2001;103:1618-23.9.Haffner SM. The importance ofhyperglycemiain the non fast-ing state to the development cardiovasculer state. EndocrineReview 1999;19(5):583-92.10.Barbagallo M, Dominguez LJ, Tagliamonte MR, Resnick LM,Paolisso G. Effects of vitamin E and glutathione on glucosemetabolism role of magnesium. Hypertension 1999;34:1002-6.11.Baynes JW, Thorpe SR. Roleof oxidative stressin diabetic com-plications: A new perspective on an old paradigm. Diabetes1999;48:1-9.12.Facchini FS,Humphreys MH, DoNascimento C,Abbasi F, ReavenGM. Relation between insulin resistance and plasma concentra-tions of lipid hydroperoxides, carotenoids, and tocopherols. AmJ Clin Nutr 2000;72:776-9.13.Anderson MM, Requena JR, CrowleyJR, Thorpe SR,HeineckeJW. The myeloperoxidase of human phagocytes generatesN-(carboxymethyl)lysine on proteins: a mechanism for producingadvanced glycation end products at sites of inflammation. J ClinInvest 1999;104(1):103-13.14.Oldfield MD, BachLA, Forbes JM.Advanced glycation end pro-ducts cause epithelial-myofibrobalst transdifferentiation via thereceptor for advanced glycation end products (RAGE). J ClinInvest 2001;108:1853-63.15.SoesilowatiS. Diabeticneuropathy: pathogenesisand treatment.Acta Medica Indonesiana 2003;35(1):27-34.16.Niwa T, KatsuzakiT,Miyazaki S. Immunohistochemical detec-tion of imidazolone, a novel advanced glycation end product, inkidney and aortas of diabetic patients. J Clin Invest1997;99(6):1272-80.17.Carr A,Frei B. Does vitamin C act as pro-oxidant under physi-ological conditions?. FASEB J 1999;13:1007-24.18.Beckett AH, KalsiVS. Compelling needfor suplementation: Howspecific nutrients help retard the complications of diabetes melitus.90

Maj Kedokt Indon, Volum: 55, Nomor: 2, Pebruari 2005Stres Oksidatif dan Peran Antioksidan pada Diabetes MelitusDisampaikan pada Symposium Compeling Need For NutrientTherapy in The Treatment of Diabetes Mellitus and The Associ-ated Complications, Surabaya, 8 February, 2003.19.ShodaH, Miyata S, LiuBF.Inhibitory effect of tenilsetam on theMaillard reaction. Endocrinology 1997;138(5):1886-92.20.MiyataT,Hori O,Zhang J.The receptor for advanced glycationend products (RAGE) is a central mediator of the interaction ofAGE-b2microglobulin with human mononuclear phagocytes viaan oxidant-sensitive pathway. J Clin Invest 1996;98(5):1088-94.21.Nishimura CY. Aldose reductase in glucose toxicity: A potentialtargets for the prevention of diabetic complications. Pharmaco-logical Reviews 1998;50(1):21-33.22.Simanjuntak D,Sudaryati E.Aspek pencegahanradikal bebasmelalui antioksidan. Maj Kedokt Indon 1998;48(1):50-4.23.Carr AC, Frei B. Toward a new recommended dietary allowancefor vitamin C based on antioxidant and health effects in humans.Am J Clin Nutr 1999;69:1086-107.24.Cunningham JJ.The glucose/insulinsystem andvitamin C: Im-plications in insulin-dependent diabetes mellitus. J Am Col ofNutr1998;17(2):105-8.25.Soeatmadji DW. Peranstress oksidatifdalam patogenesisangiopatimikro dan angiopati makro diabetes melitus. Medika1998;(5):318-25Maj Kedokt Indon, Volum: 55, Nomor: 2, Pebruari 2005