USULAN PENELITIAN

PEMBERIAN SIMVASTATIN PADA KELINCI

YANG DIIMOBILISASI SENDI LUTUTNYA MEMILIKI

KADAR CARTILAGE OLIGOMERIC MATRIX PROTEIN

SERUM YANG LEBIH RENDAH DAN JUMLAH KONDROSIT

YANG LEBIH BANYAK DIBANDINGKAN TANPA

PEMBERIAN SIMVASTATIN

I KETUT SUMADI

Pembimbing : Prof. Dr. dr. I Ketut Siki Kawiyana, Sp.B, Sp.OT (K)

Dr. I Ketut Suyasa, Sp.B, Sp.OT (K)

PROGRAM PASCA SARJANA

UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR

2015

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, akhirnya Proposal tesis dengan judul :

“Pemberian Simvastatin Pada Kelinci Yang Diimobilisasi Sendi Lututnya

Memiliki Kadar Cartilage Oligomeric Matrix Protein Serum Yang Lebih Rendah

Dan Jumlah Kondrosit Yang Lebih Banyak Dibandingkan Tanpa Pemberian

Simvastatin” dapat diselesaikan. Proposal tesis ini merupakan syarat dalam

menyelesaikan Program Magister Combined Degree, Program Studi Biomedic,

Program Pascasarjana Universitas Udayana Denpasar, Bali.

Saya sangat menyadari sepenuhnya bahwa tanpa dorongan, semangat,

bantuan, saran dan bimbingan baik dalam hal konsultasi maupun dukungan moril

dari para pembimbing, senior, teman sejawat maupun keluarga, proposal ini tidak

dapat terselesaikan dengan baik dan tepat pada waktunya. Oleh karena itu, pada

kesempatan ini saya ingin mengucapkan terima kasih yang tulus dan penghargaan

yang setinggi-tingginya kepada pihak-pihak yang telah membantu saya dalam

menyelesaikan karya akhir ini kepada :

1. Prof. Dr. dr. Ketut Siki Kawiyana, SpB, SpOT (K) sebagai Ketua Program

Studi PPDS-1 Ilmu Orthopaedi dan Traumatologi di Fakultas Kedokteran

Universitas Udayana Denpasar - Bali, atas kesempatan yang diberikan

kepada saya untuk mengikuti pendidikan keahlian Ilmu Bedah Orthopaedi

dan Traumatologi.

ii

2. Prof. Dr. dr. Putu Astawa, SpOT (K), M.Kes sebagai Dekan Fakultas

Kedokteran Universitas Udayana Denpasar – Bali, atas kesempatan yang

diberikan kepada saya untuk mengikuti PPDS-1 Ilmu Bedah Orthopaedi

dan Traumatologi di Fakultas Kedokteran Universitas Udayana Denpasar -

Bali.

3. dr. I Ketut Suyasa, SpB, SpOT (K) Spine sebagai Ketua SMF Orthopaedi

dan Traumatologi Rumah Sakit Umum Pusat Sanglah Denpasar - Bali,

atas kesempatan yang diberikan kepada saya untuk dapat menjalani PPDS-

1 Ilmu Orthopaedi dan Traumatologi di institusi yang beliau pimpin.

4. dr. Gede Eka Wiratnaya, SpOT sebagai Sekretaris Program Studi PPDS-1

Ilmu Orthopaedi dan Traumatologi di Fakultas Kedokteran Universitas

Udayana Denpasar - Bali yang dengan tulus membimbing dan memberi

dukungan baik akademik maupun moril sampai karya akhir ini dapat

diselesaikan dengan baik dan tepat waktu.

5. Dr. KG Mulyadi Ridia, Sp.OT (K) Spine, dr. Wayan Suryanto Dusak,

SpOT ; dr. Made Bramantya Karna, SpOT ; dr. IGN. Wien Aryana SpOT;

dr. Cok Oka Dharmayuda, SpOT ; dr. IGLNA. Artha Wiguna, SpOT (K)

Spine ; dr. Gede Eka Wiratnaya, SpOT ; dr. Kadek Ayu Chandradewi,

SpOT ; dr. AAG. Yuda Asmara, SpOT ; dr. Wayan Subawa, SpOT selaku

staff pengajar SMF Orthopaedi dan Traumatologi Rumah Sakit Umum

Pusat Sanglah Denpasar-Bali, atas bimbingan yang telah diberikan kepada

saya selama mengikuti pendidikan.

iii

6. Teman-teman sejawat PPDS-1 Ilmu Orthopaedi dan Traumatologi serta

PPDS-1 Ilmu Bedah Umum Fakultas Kedokteran Universitas Udayana

Denpasar - Bali, atas bantuannya sehingga proposal tesis ini dapat

diselesaikan dengan baik.

Semoga Tuhan Yang Maha Esa senantiasa melimpahkan segenap dan

seluruh RahmatNya.

Denpasar, Oktober 2015

Penulis

iv

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................................. i

DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii

DAFTAR SINGKATAN ..................................................................................... viii

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ........................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah……………………………………………………...4

1.3 Tujuan Penelitian………………………………………………………4

1.4 Manfaat Penelitian……………………………………………………..5

BAB II KAJIAN PUSTAKA .................................................................................. 6

2.1 Anatomi cartilage Sendi ......................................................................... 6

2.1.1 Nutrisi artilage sendi ..................................................................... 8

2.1.2 Metabolisme cartilage sendi ....................................................... 10

2.2 Degenerasi Cartilage Sendi .................................................................. 10

2.2.1 Definisi ........................................................................................ 10

2.2.2 Epidemiologi ............................................................................... 11

2.2.3 Klasifikasi degenerasi cartilage ................................................... 12

2.2.4 Faktor resiko OA ......................................................................... 14

2.3 Imobilisasi Lama dan Efeknya Pada Cartilage Sendi ........................... 15

v

2.3.1 Patofisiologi ................................................................................. 19

2.3.2 COMP sebagai biomarker degenerasi cartilage .......................... 30

2.4. Simvastatin .......................................................................................... 32

2.4.1 Sifat biokimia .............................................................................. 33

2.4.2 Mekanisme kerja .......................................................................... 33

2.4.3 Efek samping ............................................................................... 35

BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS ....................... 36

3.1 Kerangka Berpikir ................................................................................ 36

3.2 Kerangka Konsep ............................................................................... 388

3.3 Hipotesis Penelitian .............................................................................. 39

BAB IV METODOLOGI PENELITIAN ............................................................. 40

4.1 Rancangan Penelitian ........................................................................... 40

4.2 Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................... 41

4.3 Populasi dan Sampel ............................................................................ 41

4.3.1 Populasi ....................................................................................... 41

4.3.2 Kriteria subyek ............................................................................ 41

4.3.3 Besar sampel ................................................................................ 42

4.3.4 Teknik penentuan sampel ............................................................ 44

4.4 Variabel Penelitian .............................................................................. 44

4.4.1 Klasifikasi variabel ...................................................................... 44

vi

4.4.2 Definisi operasional variabel ....................................................... 44

4.5 Instrumen dan Bahan Penelitian .......................................................... 45

4.6 Prosedur Penelitian ............................................................................... 46

4.6.1 Hewan coba ................................................................................. 46

4.6.2 Cara kerja ..................................................................................... 46

4.6.3 Pembuatan Sediaan Histopatologis Tulang ................................. 47

4.7 Alur Penelitian ................................................................................... 48

4.8 Analisa Data ........................................................................................ 48

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 49

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Skema lapisan cartilage sendi ............................................................... 8

Gambar 2.Perubahan ekstensif dari cartilage (Outerbridge grade 3) pada kondilus

medial femur ........................................................................................ 10

Gambar 3. Histopatologis Sendi Lutut Yang dimmobilisasi ............ ……………18

Gambar 4.Alur dari patologi mengarah dari aktifasi dari pro-inflamatory cytokines

ke Degenerasi dari kolagen didalam cartilage ................................... 26

Gambar 5.Metabolisme cartilage pada OA dimana terjadi ketidakseimbangan

antara enzim yang menyebabkan regenerasi dan degenerasi ............ 29

Gambar 6. Ikatan COMP dengan protein .............................................................. 26

viii

DAFTAR SINGKATAN

COMP : Cartilage Oligomeric Matrix Protein

IL-1 : Interleukin 1

MMP : Matrik Metalloproteinase

TNFα : Tumour Necrosis Factor α

PG : Proteoglican

OA : Osteoartritis

HMG-CoA : Hydroxymethylglutaryl- Co enzim A

ECM : Extracellualar Matrix

DCT : Dense Connective Tissue

MT-MMP : Membran Tipe Matrix Metalloproteinase

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Gangguan pada persendian merupakan salah satu penyebab keterbatasan

tersering pada orang dewasa dan lanjut usia. Banyak faktor penyebab terjadinya

gangguan pada persendian, penyebab tersering adalah karena osteoarthriris (OA).

Sampai saat ini osteoarthritis masih sulit ditangani karena gangguan yang tejadi

bersifat irreversible dan cendrung progressive. Faktor resiko terjadinya OA tidak

hanya murni karena proses penuaan tapi bisa terjadi karena tindakan medis,

khususnya pada bidang orthopaedi. Salah satu faktor resiko tersebut adalah

immobilisasi pada persendian.

Sampai saat ini immobilisasi pada persendian masih banyak dilakukan untuk

penanganan pasien dengan cedera musculoskeletal. Immobilisasi sendi masih

sering dilakukan pada kasus-kasus fraktur yang diterapi secara konservatif

misalnya pada kasus fraktur dengan konfigurasi fraktur yang stabil. Penanganan

secara konservatif juga sering dikerjakan pada kasus fraktur yang undisplaced,

atau minimal displaced atau pada pasien yang berumur tua, berisiko tinggi untuk

operasi, atau pasien yang kondisi medis dan sosialnya tidak memungkinkan untuk

operasi (Bucholz,dkk, 2010).

Imobilisasi dapat mengakibatkan efek samping pada kartilage dan Dense

Connective Tissue. Dampak keparahan tergantung dari berbagai faktor, termasuk

usia, trauma jaringan, posisi dari sendi, durasi dan kekakuan imobilisasi. Banyak

2

penelitian terhadap binatang telah meneliti dampak negatif dari imobilisasi yang

kaku (dengan menggunakan fiksasi internal atau eksternal) dan imobilisasi yang

tidak kaku (menggunakan cast) (Mckee, P., dkk, 2012). Faktor mekanik misalnya

loading dan mobilisasi berperan dalam proses pertumbuhan, penuaan dan

pemeliharaan morfologi dan fungsi dari kartilage pada sendi. Pada beberapa

penelitian pada hewan menunjukkan unloading dan immobilisasi menyebabkan

berbagai gangguan pada kartilage, contohnya mempengaruhi ketebalan kartilage,

jumlah kondrosit, penurunan kadar proteoglycan (PG) dan perubahan kadar

kolagen. (Moriyama, H., 2008).

Kondrosit berperan dalam mengatur metabolisme kartilage. Homeostasis

matrik extraselular diatur oleh ensim yang disekresi oleh kondrosit. Faktor

mekanik dan biokimia, keseimbangan antara sintesis dan degradasi matrik

kartilage berperan dalam terjadinya OA. Keseimbangan ini terganggu pada

immobilisasi sendi. (Aktas, E., dkk. 2011). Penelitian terbaru juga menunjukkan,

sendi yang diimobilisasi terjadinya proses proteolitic sejak terjadinya peningkatan

MMP-1 dan MMP-3 pada kartilage tibia yang diimobilisasi selama 6 minggu.

(LeRoux, M. A., dkk. 2001). Matrix metalloproteinases (MMPs) dan

proinflammatory cytokines misalnya interleukin-1 (IL-1), IL-6, dan tumor

necrosis faktor alpha (TNF-α) berperan penting pada proses inflamasi ini. (Aktas,

E., dkk, 2011). peningkatan aktivitas MMP-3 terjadi bersamaan dengan perubahan

osteoarthritis pada lutut (Ni, G. N., dkk, 2011).

Inhibitor selektif dari MMP-3 diketahui dapat menimbulkan efek protektif

dari degradasi yang disebabkan oleh proses berlari yang berlebihan. (Ni, G. N.,

3

dkk, 2011). Statin merupakan competitive inhibitor dari hydroxymethylglutaryl

(HMG-CoA) reductase dan digunakan secara luas untuk menurunkan kadar serum

lipid dengan cara menghambat rantai pembentukan cholesterol. Simvastatin

sebagai HMG-CoA reductase inhibitor, menurunkan perburukan OA dengan cara

menurunkan expresi MMP-3 pada kartilage sendi (Aktas, E., dkk, 2011).

Simvastatin menurunkan level mRNA MMP2 dan MMP-3. (Kubatka, P., dkk,

2011, Pella, D., dkk, 2005).

Turnover cartilage biasanya terjadi secara terkendali, dengan keseimbangan

antara degradasi dan pembentukan. Namun, dalam sendi yang meradang,

ketidakseimbangan terjadi antara degradasi dan pembentukan. Pembentukan dan

degradasi dapat dipantau dengan mengukur beberapa molekul yang unik yang

dihasilkan selama proses degradasi cartilage. COMP adalah salah satu biomarker

OA yang terbaik, dihasilkan oleh kondrosit serta sinovite dan dapat berfungsi

sebagai penanda untuk baik tulang rawan degradasi atau omset sinovium atau

keduanya. COMP berfungsi sebagai pengatur pembentukan fibril dan

pemeliharaan jaringan kolagen matur.. Kadar serum COMP yang tinggi

menunjukkan meningkatnya degradasi kartilago. (Singh, S., dkk, 2014), (Dheer,

M, 2001). Kadar serum COMP juga sangat berguna untuk memantau keberhasilan

terapi pada OA. Disamping itu kadar serum COMP juga dapat memprediksi

progresivitas dari OA dan juga dapat mengetahui proses kerusakan sendi yang

sedang berlangsung. (Andersoon, M. L., 2006).

4

1. 2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan di atas, maka disusun

rumusan masalah sebagai berikut:

1. Apakah pemberian simvastatin oral pada kelinci dengan immobilisasi pada

sendi lututnya memiliki kadar serum COMP yang lebih rendah

dibandingkan dengan tanpa pemberian simvastatin?

2. Apakah pemberian simvastatin oral pada kelinci dengan immobilisasi pada

sendi lututnya memiliki jumlah kondrosit yang lebih banyak dibandingkan

dengan tanpa pemberian simvastatin?

1. 3 Tujuan Penelitian

1. Membuktikan pemberian simvastatin oral dapat mencegah peningkatan

kadar serum COMP pasca dilakukan immobilisasi pada sendi lutut

kelinci.

2. Membuktikan pemberian simvastatin oral dapat mencegah penurunan

jumlah kondrosit pasca dilakukan immobilisasi pada sendi lutut kelinci.

5

1. 4 Manfaat Penelitian

1. Manfaat Akademis

Menambah pengetahuan dan pemahaman tentang pengaruh pemberian

simvastatin oral dalam mencegah degenerasi kartilage setelah dilakukan

immobilisasi pada sendi lutut kelinci.

2. Manfaat Praktis

Bila pemberian simvastatin oral dapat mencegah degenerasi kartilage

setelah dilakukan immobilisasi pada sendi lutut kelinci maka dapat

dijadikan sebagai dasar percobaan pada manusia untuk mencegah ataupun

memperlambat kerusakan kartilage setelah dilakukan immobilisasi.

6

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Anatomi Cartilage Sendi

Struktur cartilage sendi mengalami perubahan dari permukaan sendi hingga ke

lapisan yang lebih dalam. Cartilage sendi dibedakan menjadi 4 zona atau lapisan

yang berbeda yaitu zona tangensial superfisial, zona tengah (middle) atau zona

transisi, zona dalam (deep) atau radial dan zona kalsifikasi (calcified). Zona

superfisial merupakan lapisan yang tipis dan memiliki kandungan kolagen

terbesar serta kandungan proteoglikan terendah. Serat-serat kolagen pada zona

superfisial terletak pararel terhadap permukaan sendi dan kondrosit tampak lebih

rata. Middle zone memiliki pola menyilang dengan transisi dari sel horisontal ke

sel vertikal dan orientasi kolagen. Serat kolagen pada deep zone tersusun vertikal.

Fibril muncul dari calcified cartilage pada lapisan dibawahnya. Calcified

cartilage merupakan zona transisi antara cartilage sendi dan tulang subchondral

yang ada di bawahnya (Vanwanseele, B.,dkk, 2002).

Gambar 1. Skema lapisan cartilage sendi (Brittberg, M.,dkk, 2011).

7

Kolagen fibril dan proteoglikan adalah komponen struktural pada cartilage hyalin

menjaga stress mekanis internal yang berasal dari beban pada permukaan sendi.

Orientasi umum dari permukaan fibril kolagen pertama kali ditunjukkan dengan

menusuk/ menggores permukaan yang menyebabkan pola split line. Orientasi

superficial pada matriks kolagen superfisial memiliki kesesuaian dengan arah

pergerakan sendi. Berdasarkan pemeriksaan x-ray, polarized light microscopy,

dan mikroskop elektron, serat-serat tersebut memiliki kesesuaian dengan pola split

line. Akan tetapi Benninghoff, menyampaikan bahwa fibril, berasal dari

osteochondral junction dan berjalan secara radial ke permukaan, kemudian secara

tangensial menuju permukaan dan akhirnya menuju persendian. Hal ini kemudian

didukung oleh investigasi dengan pemindaian mikroskop elektron, dan teknik

multiple-plan freeze fractureakan tetapi hal ini masih menjadi kontroversi.

Penelitian oleh Broom, menyampaikan bahwa fibril tidak berkesinambungan

terdiri dari jaringan pendek di permukaan sendi. Pada lapisan tangensial

superfisial, yang dekat dengan permukaan sendi, terdiri atas lapisan fibril kolagen

yang terangkai dengan kuat. Area ini memiliki konsentrasi kolagen tertinggi.

Serat-serat pada middle zone, di lain pihak, menyebar dengan orientasi yang

beragam. Pada deep zone, serat-serat tersebut menyatu membentuk bundle yang

lebih besar dengan arah radial. Bundle ini kemudian memasuki zona kalsifikasi,

menyilang pada perbatasan, untuk membentuk interlocking network yang

menempatkan jaringan ke struktur tulang. (Vanwanseele, B.,dkk, 2002).

Perkembangan morfologi dari cartilage sendi dipengaruhi oleh kemampuan

adaptasinya terhadap kebutuhan fungsional untuk mengabsorbsi dan

8

meredistribusi tekanan kompresi. Batasan menunjukkan hubungan antara cartilage

hyalin dan cartilage kalsifikasi. Parameter morfologi makro, seperti volume

jaringan, ketebalan, dan area permukaan sendi bisa digunakan untuk menunjukkan

diferensiasi dan adaptasi fungsional dari jaringan cartilage terhadap stress

mekanik. Penentuan yang pasti dari ketebalan cartilage berguna untuk staging dari

penyakit sendi dan untuk evaluasi terapi farmakologis ataupun operasi yang

bersifat kondroprotektif (Vanwanseele, B.,dkk, 2002).

2.1.1 Nutrisi cartilage sendi

Cartilage sendi merupakan jaringan avaskular yang menerima nutrisi melalui

dua mekanisme: difusi dari pembuluh darah tulang subkondral dan difusi dari

cairan sendi. Tingkatan kemampuan difusi nutrisi dari kedua mekanisme ini

masih kontroversi. Bukti yang dikumpulkan menunjukkan bahwa defisiensi

nutrisi pada cartilage mungkin merupakan salah satu penyebab utama degenerasi

jaringan. Penelitian autoradiografik dan tracer pada binatang menunjukkan bahwa

sementara cartilage sendi imatur dapat dinutrisi baik melalui jalur sinovial dan

subkondral, cartilage sendi pada binatang yang dewasa hanya mendapatkan nutrisi

cairan sendi, oleh karena adanya batasan kalsifikasi dengan area subkondral.

Namun, Wever, Greenwald dan Haynes menggunakan zat fluoresen non toksik

dan teknologi tracer untuk melihat aliran darah pada caput femoris manusia dan

mengamati adanya penetrasi zat fluoresen yang ada di sumsum tulang ke dalam

jaringan cartilage pada manusia dewasa (Vanwanseele, B.,dkk, 2002).

9

Cartilage sendi merupakan suatu matriks solid yang secara khusus tersusun

atas CT, terdiri dari kolage tipe II dan molekul proteoglikan (PG) yang disintesa

oleh kondrosit, dan cairan interstisial. Gel PG dalam matriks cartilage sendi

bersifat sangat hidrofilik, menyebabkan cartilage bersifat seperti spons basah,

menyerap cairan disekitarnya saat tidak dikompresi dan mengeluarkan cairan saat

perlahan dikompresi. Gel PG yang terhidrasi, diperkuat oleh jaringan fibril

kolagen yang kompleks, yang dapat menahan kompresi. (Mckee, P.,dkk, 2012).

Cartilage sendi dinutrisi oleh cairan sendi yang diserap melalui permukaan

cartilage dan nutrisi yang berdifusi ke dalam cartilage dari pembuluh darah tulang

subkondral. Cairan sendi, yang diproduksi dan diserap oleh membran sendi yang

membatasi kapsul sendi, menyediakan transportasi dua arah untuk nutrisi dan

produk sisa antara cartilage dan aliran darah. Untuk dapat menyerap nutrisi dan

membuang produk sisa dengan efektif, cartilage memerlukan kompresi siklis yang

lambat dan dekompresi yang didapat dengan gerakan sendi, kontraksi otot dan

beban tubuh intermiten. Banyak peneliti menunjukkan keuntungan dari

pergerakan sendi untuk memperbaiki aliran nutrisi dan metabolisme dari cartilage

dan sebaliknya menjelaskan pengaruh buruk dari imobilisasi. (Mckee, P.,dkk,

2012).

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa cartilage sendi mendapat nutrisi baik

dari sumsum tulang subkondral dan sinovial, aliran nutrisi yang terbaik dari kedua

rute ini masih belum dapat dipastikan (Vanwanseele, B.,dkk, 2002).

10

2.1.2 Metabolisme cartilage sendi

Pada kondisi normal, komponen dari jaringan mengalami turnover yang lama.

Kolagen memiliki turnover terlama dibandingkan dengan proteoglikan. (Brittberg,

M.,dkk, 2011). Kebanyakan proteoglikan memiliki rentang hidup 600 hari, tetapi

sebagian kecil proteoglikan pada cartilage orang dewasa memiliki rentang hidup

sekitar 8 hari. Proteoglikan juga lebih rentan terhadap degradasi enzimatik.

(Brittberg, M.,dkk, 2011).

Kondrosit mensekresi enzim yang dinamakan metalloproteinases (col-

lagenases, gelatinases, dan stromelysin), yang mengatur derajat degradasi.

Degradasi dari proteoglikan diikuti peningkatan sintesis proteoglikan, yang

kemudian terintegrasi di dalam jaringan. (Brittberg, M.,dkk, 2011).

Proses ini rumit dan diatur oleh kondrosit bila terjadi gangguan dari proses ini

dapat menyebabkan penghancuran dari jaringan cartilage. Hal ini terjadi pada

osteoarthritis dimana gejala awal berupa ketidakseimbangan pada sintesis dan

degradasi jaringan (Brittberg, M.,dkk, 2011).

2.2 Degenerasi Cartilage Sendi

2.2.1 Definisi

Degenerasi pada sendi secara umum didefinisikan sebagai gangguan pada satu

atau lebih sendi yang diawali dengan gangguan lokal pada cartilage yang ditandai

dengan degenerasi progresif pada cartilage, hypertrophy, remodeling pada

subchondral bone dan inflamasi sekunder pada membrane sendi. Kelainan ini

bersifat lokal tanpa adanya gangguan sistemik. (Salter, R. B, 1999).

11

Sedangkan menurut appley, degenerasi sendi disinonimkan dengan

osteoartritis yaitu gangguan kronis pada sendi yang ditandai dengan pelunakan

cartilage yang progresif dan disintegrasi cartilage sendi disertai dengan

pembentukan cartilage dan tulang baru pada area sekitar sendi (osteophyte) dan

fibrosis kapsul. Osteoartritis tidak murni hanya berupa penyakit degenerative.

Pelunakan cartilage dan disintegrasi, awalnya disertai dengan pembentukan tulang

baru yang hyperactive, osteophyte dan remodeling. (Solomon, L.,dkk, 2010).

Osteoartritis (OA), juga dikenal sebagai artritis degenerative atau penyakit

sendi degenerative, atau osteoarthrosis, merupakan sekelompok abnormalitas

mekanikal yang melingkupi degradasi sendi, termasuk cartilage sendi dan tulang

subchondral. Kata osteoartritis berasal dari Bahasa Yunani osteo, yang berarti

tulang, arthro yang berarti sendi, dan itis yang berarti inflamasi. Itis pada

osteoartritis sebenarnya merupakan penggunaan kata yang kurang tepat, inflamasi

tampak pada artritis rheumatoid atau artritis autoimmune. Beberapa klinisi

menyebutnya sebagai osteoarthrosis, untuk menegaskan kurangnya respon

inflamasi. (Arya, R. K.,dkk. 2013).

2.2.2 Epidemiologi

Kerusakan pada cartilage sendi merupakan masalah yang sering terjadi. Pada

sebuah pengamatan dari 31516 arthroskopi sendi lutut oleh Curl, 53569 lesi hialin

cartilage didokumentasikan pada 19827 orang pasien. Lesi grade III dari patella

merupakan jenis yang tersering. Grade IV umumnya mengenai kondilus medial

femur. Dari keseluruhan arthroskopi, 5% nya dilakukan pada pasien yang berumur

12

dibawah 40 tahun dengan lesi grade IV. 74% dari keseluruhan pasien memiliki

lesi kondral tunggal. Tidak ada kelainan yang didapatkan pada ligament atau

meniscus pada 37% pasien. Pada studi yang lainnya, 16% (21) dari 132 kerusakan

pada lutut berkaitan dengan perdarahan intrasendi (Kakarlapudi, T. K.,dkk,

2002).

OA merupakan jenis artritis yang paling sering. (Gineyts, E.,dkk, 2004). Di

Amerika Serikat, OA merupakan salah satu kasus dengan prevalensi terbanyak

dan dapat menyebabkan kondisi kronik yang menyebabkan terbatasnya

mobilisasi. Prevalensi meningkat seiring umur, dan pada usia 65 tahun, sekitar

80% dari populasi Amerika Serikat terkena OA. Lebih dari setengah dari populasi

yang terkena artritis berusia dibawah 65 tahun. Sekitar 60% dari penduduk

amerika yang terkena artritis adalah wanita. Sulit untuk memperkirakan prevalensi

dari osteoartritis karena tidak ada kriteria universal yang benar-benar sesuai untuk

diagnosis. Prevalensi OA simtomatik dan OA radiografik pada orang dewasa

diatas 45 tahun adalah 19% dan 7% pada subjek Framingham. 28% dan 17% pada

subjek Johnston. Jumlah keseluruhan orang dewasa yang terkena OA pada sendi

manapun telah bertambah selama dekade terakhir karena bertambah umur

populasi dan meningkatnya prevalensi obesitas. (Arya, R. K.,dkk, 2013).

2.2.3 Klasifikasi degenerasi cartilage

Pada tahun 1961, Outerbridge, memberikan derajat deskriptif untuk lesi

kondral patella. Karena sederhana, sistem klasifiksasi ini menjadi sering

13

digunakan di kalangan ahli bedah orthopaedi, dan juga diterima untuk lesi di

divisi lainnya. (Kakarlapudi, T. K.,dkk, 2002).

Grade 1: Penipisan dan Pembengkakan

Grade 2: Fragmentasi atau fissuring dari ½ atau kurang

Grade 3: Fragmentasi atau fissuring dari ½ atau lebih.

Grade 4: Erosi cartilage.

Gambar 2. Perubahan ekstensif dari cartilage (Outerbridge grade 3) pada kondilus

medial femur (Kakarlapudi, T. K.,dkk, 2002).

Bauer dan Jackson tahun 1988 memberikan klasifikasi lesi kondral dari

kondilus femur, membaginya menjadi 6 grade berdasarkan evaluasi artroskopi.

(Kakarlapudi, T. K.,dkk, 2002).

Type 1: Linear crack

Type 2: Fraktur stellate

Type 3: Flap

Type 4: Tipe crater

Type 5: Fibrilasi

Type 6: Tipe degradasi.

14

Beberapa peneliti menunjukkan, tipe 1 – 4 digolongkan sebagai sebab

traumatik, sedangkan tipe 5-6 digolongkan sebagai tipe degeneratif. Walaupun

sistem ini sangat deskriptif, tidak mempertimbangkan ukuran dari lesi. Dzioba

memaparkan klasifikasi dari lesi cartilage sendi akut pada tahun 1988,

berdasarkan umur dari lesi (akut, exaserbasi akut pada kronik, dan kronik),

ukuran (kecil, sedang, dan besar), kedalaman lesi (superfisial, parsial, total,

osteokondral), dan lokasi dari lesi (kondilus femur, dll). Dengan menggunakan

system klasifikasi ini, Dzioba percaya bahwa ia dapat menghubungkan hasil akhir

klinis dengan klasifikasi lesi yang cocok. Sistem Klasifikasi Aswith secara umum,

tidak ada sistem tunggal yang aplikabel secara universal, membantu rencana

terapi, dan memprediksi hasil akhir. International Chondral Repair Society

(ICRS) telah menerbitkan klasifikasi komprehensif untuk secara akurat

mendokumentasikan lesi yang beragam jenis (Kakarlapudi, T. K.,dkk, 2002).

Osteoartritis juga diklasifikasikan menjadi primer atau sekunder, berdasarkan

ada atau tidaknya penyebab yang mendasari. (Arya, R. K.,dkk, (2013).

2.2.4 Faktor resiko OA

OA pada sendi lutut meningkat seiring bertambahnya usia (lebih dari 50

tahun), terutama pada wanita. Berdasarkan dari beberapa laporan yang telah

dipublikasikan, prevalensi pada laki laki diatas 45 tahun 6% sampai 13%, pada

wanita 7% sampai 19%, sehingga insidensi pada laki laki 45% lebih rendah

dibangdingkan wanita. (Arya, R. K.,dkk, 2013).

15

Faktor tambahan yang meningkatkan resiko terjadinya OA pada lutut meliputi

genetik dan obesitas. Faktor genetik berperan atas resiko menimbulkan OA

primer, akan tetapi terdapat perbadaan antara pria dan wanita. Dua buah studi

menunjukkan bahwa OA secara umum pada wanita memiliki tingkat variabilitas

39-65%, dengan rasio konkordansi pada kembar monozigotik 0,64. Faktor resiko

yang lain meliputi hipermobilitas sendi atau instabilitas, pekerjaan tertentu, atau

stress olah raga (contoh: impact tinggi pada sepak bola), neuropati perifer, cedera

pada sendi, riwayat imobilisasi, penekukan lutut secara berulang, pengangkatan

beban berat, dan riwayat keluarga yang kuat. Penyebab lainnya adalah

misalignment ekstremitas bawah, robeknya meniscus, lesi sumsum tulang yang

tampak pada MRI, dan kelemahan otot quadriceps. Penelitian menunjukkan

bahwa OA melingkupi semua struktur sendi dan juga biomekanik memainkan

peran penting pada onset dan progresi penyakit. (Arya, R. K.,dkk, (2013).

Banyak sekali faktor resiko yang menyebakan kerusakan pada cartilage.

Faktor-faktor resiko ini dikelompokkan menjadi 3 yaitu faktor mekanik, kimia

dan suhu. (Provencher, M. T., dkk, 2011),

2.3 Imobilisasi Lama dan Efeknya Pada Cartilage Sendi

Imobilisasi sendi merupakan salah satu faktor resiko terjadinya degenerasi

cartilage. Palmoski mengamati bahwa ketebalan cartilage telah berkurang pada

hilangnya beban normal sendi. Peneliti telah mendeskripsikan kerusakan dari

factor biokimia dan mekanika dari cartilage selama imobilisasi. (Hudelmaier,

M.,dkk. 2006).

16

Immobilisasi sendi masih sering dilakukan pada kasus-kasus fraktur yang

diterapi secara konservatif. Sekarang ini pada kasus fraktur dengan konfigurasi

fraktur yang stabil. lebih sering dipakai penanganan secara konservatif (non

operasi). Penanganan secara konservatif juga sering dikerjakan pada kasus fraktur

yang undisplaced, atau minimal displaced atau pada pasien yang berumur tua,

berisiko tinggi untuk operasi, atau pasien yang kondisi medis dan sosialnya tidak

memungkinkan untuk operasi. (Bucholz,dkk, 2010).

Penggunaan Cast plaster of paris atau sering kita sebut gips masih sering

dipakai untuk immobilisasi pada kasus-kasus orthopaedi, karena harga yang relatif

murah dan mudah didapat (Bucholz, dkk, 2010).

Loading dan pergerakan dari sendi merupakan hal yang penting dalam

pemeliharaan dari morfologi dan integritas fungsi dari cartilage sendi. (Burleigh,

A., 2012). Penelitian terhadap binatang telah mendemonstrasikan bahwa

imobilisasi sendi dan stress pada sendi dapat menimbulkan adaptasi fungsional

dari cartilage sendi, dan perubahan ini meliputi morfologi, biokimia, dan

karakteristik biomekanikal dari matriks cartilage. (Williams, J. M.,dkk, 1984).

Jurvelin dan kawan-kawan, mengamati penipisan cartilage sebesar 9% pada lutut

canine setelah 11 minggu dengan rigid imobilisasi, sedangkan Haapala dan

kawan-kawan mengamati penurunan dari 20% pada femur medial pada anjing.

Akan tetapi, Leroux dan kawan-kawan menemukan bahawa tidak ada perubahan

yang signifikan pada ketebalan cartilagecanine setelah imobilisasi non-rigid

selama 4 minggu. Penelitian telah melaporkan perubahan sintesis proteoglikan

dan isinya, proliferasi fibrofatty pada permukaan sendi, dan penipisan dari

17

cartilage selama imobilisasi sendi pada binatang. Akan tetapi, karena

keterbatasan metode pencitraan non-invasif yang akurat, belum ada laporan

mengenai perubahan morfologis cartilage pada manusia yang disebabkan karena

imobilisasi. Pengetahuan ini penting untuk antisipasi perubahan cartilage yang

diimobilisasi setelah prosedur operasi ataupun kecelakaan, ataupun setelah cidera

sumsum tulang belakang (Vanwanseele. B.,dkk, 2002, Iqbal, K.,dkk, 2012)

Grup Behren juga melaporkan penurunan 6,4% dari total komponen padat

setelah 6 minggu proses casting. Pada sendi yang difiksasi eksternal,

perbedaannya mencapai 30%. Jika dilihat lebih dekat pada komponen padat,

penurunan dari isi proteoglikan pada hampir semua lokasi sendi diamati pada grup

yang difiksasi secara eksternal dan dipasang gips. Isi proteoglikan pada lokasi

sendi yang lainnya menunjukkan penurunan. Apabila tidak ada pergerakan dari

sendi, sama sekali hilangnya hexuronic acid lebih dramatis jika dibandingkan

dengan casting, dimana terdapat pergerakan sendi yang terbatas (Vanwanseele,

B., dkk, 2002).

18

Gambar 3. Histopatologis sendi lutut yang diimobilisasi (a) Sendi Lutut Yang

dimmobilisasi selama 6 minggu, Kondrosit hyperplasia dengan

fibrilasi, dengan celah yang mencapai transitional zone.

Haematoxylin and eosin, x 50. (b) Sendi Lutut Yang dimmobilisasi

selama 6 minggu. Kehilangan staining ability Safranin O Safranin O,

x 50 (e) sendi lutut yang destabilised selama 12 minggu. Kehilangan

total cartilage dengan adanya expose subchondral bone.

Haematoxylin and eosin, x 33 (d) sendi lutut yang destabilisasi selama

12 minggu. Hampir kehilangan keseluruhan safranin O staining

ability. Safranin O, x 33. (Fu, L., dkk, 1998).

Nekrosis yang disebabkan oleh tekanan dan penipisan zona superfisial

cartilage, dilaporkan pada kelinci setelah imobilisasi selama 5 minggu. Penipisan

extreme dari zona superfisial cartilage ditemukan dari imobilisasi sendi selama 15

minggu. Erosi dari cartilage, dapat terjadi tanpa immobilisasi complete, contoh

pada semi-fleksi. Penelitian saat ini, tidak terdapat perubahan kembali yang

signifikan yang tampak pada zona superfisial, sementara penurunan signifikan

tampak pada segmen distal. Proliferasi jaringan fibrus yang dekat dengan zona

19

superfisial tampak pada banyak bagian. Ulcerasi cartilage dan pembentukan kista

subkondral juga ditunjukkan pada sejumlah penelitian bahkan pada imobilisasi

incomplete. Tampaknya friksi dan tekanan yang menyebabkan terbatasnya

pergerakan sendi dan bukan tingkat limitasi dari pergerakan yang berhubungan

dengan lesi cartilage. Pada sendi patelofemoral, peningkatan atau penurunan dari

area kontak femur dan tibia dengan patella mempengaruhi kinematik sendi.

(Vanwanseele, B.,dkk, 2002).

2.3.1 Patofisiologi

Imobilisasi dapat mengakibatkan efek samping pada cartilage dan DCT.

Dampak keparahan tergantung dari berbagai faktor, termasuk usia, trauma

jaringan, posisi dari sendi, durasi dan kekakuan imobilisasi. Banyak penelitian

terhadap binatang telah meneliti dampak negatif dari imobilisasi yang kaku

(dengan menggunakan fiksasi internal atau eksternal) dan imobilisasi yang tidak

kaku (menggunakan cast). (Mckee, P.,dkk, 2012)

Imobilisasi bisa memberikan efek samping terhadap cartilage dan DCT.

Tingkat keparahannya dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk umur, trauma

jaringan, posisi sendi, dan durasi dan rigiditas imobilisasi. Banyak penelitian pada

binatang telah mempelajari tentang efek negatif dari imobilisasi yang kaku

(menggunakan fiksasi eksternal) dan imobilisasi non-rigid (menggunakan

casts/splints pada cartilage sendi) (Garnero, P.,dkk, 2001).

Osteoartritis (OA), penyakit sendi yang paling banyak, tidak hanya

dikarakteristikan dengan perusakan cartilage tapi juga dengan perubahan tulang

20

dan metabolisme jaringan sendi, walaupun fungsi relatif pada inisiasi dan progresi

OA masih diperdebatkan (Garnero, P.,dkk, 2001).

Sendi lutut manusia menyediakan artikulasi antara distal femur dan tibial

plateau, dan merupakan tempat yang relatif biasa dari cedera olahraga dan

osteoartritis (OA). Progresi dari OA lutut post-traumatic terlihat lebih cepat

dibandingkan pada pergelangan kaki, menghasilkan perubahan secara umum pada

fungsi lokomotor. Sendi pergelangan manusia, atau sendi talocrural diantara distal

tibia dan fibula dan talus, adalah sendi engsel dengan permukaan artikulasi

berkongruensi tinggi yang mana lebih jarang berhubungan dengan OA

simptomatis. Interaksi antara dua sendi dengan meningkatkan perubahan

biomekanik dan penyakit degeneratif telah dimunculkan dengan jelas, tapi

bagaimanapun juga lutut ditandai lebih rentan terjadi OA dibandingkan pada

ankle (Quinn, T. M.,dkk, 2013).

Imobilisasi dari sendi normal untuk periode yang bervariasi secara umum

menyebabkan perubahan degeneratif pada cartilage sendi, perubahan akan terjadi

pada morfologi, komposisi biokimia dan kandungan mekanik (Vanwanseele,

B.,dkk, 2002)

Imobilisasi dari sendi telah menunjukkan degenerasi dan nekrosis dari

cartilage sendi. Perubahan ini menjadi lebih jelas dan tampak lebih dahulu pada

area kontak, tetapi hal ini juga terjadi tanpa kompresi mekanikal. Nutrisi dari

cartilage sendi pada orang dewasa berasal dari cairan sendi, jadi degenerasi

cartilage dengan imobilisasi dapat disebabkan oleh berkurangnya fungsi pompa

yang merupakan akibat dari pergerakan sendi dan dibutuhkan untuk difusi dari

21

cairan kedalam cartilage. Terlebih lagi produksi cairan sendi dapat dikurangi oleh

imobilisasi, yang menyebabkan perubahan degeneratif pada sel sendi dan atrofi

dari membrane sendi (Palmoski, M.,dkk, 1979).

Untuk dapat secara efektif menyerap nutrisi dan membuang bahan sisa,

cartilage membutuhkan kompresi siklik yang lambat dan dekompresi, yang

dicapai dengan cara pergerakan sendi, kontraksi otot, dan pemberian beban secara

intermiten. Penelitian penelitian telah membuktikan kegunaan dari pergerakan

untuk meningkatkan nutrisi dan aktifitas metabolisme dari cartilage dan juga efek

buruk dari imobilisasi (Mckee, P.,dkk, 2012).

Penelitian terbaru menunjukkan sendi yang diimobilisasi pada anjing terjadi

peningkatan kadar matrik metalloproteinase (MMPs) pada compartment medial

tibia plateau disertai dengan degenerasi cartilage dan tanda-tanda peningkatan

protease, juga ditemukan pada sendi yang kontralateral, tetapi dengan tingkat

yang lebih rendah. Penelitian terbaru juga menunjukkan, sendi yang diimobilisasi

terjadinya proses proteolitic sejak terjadinya peningkatan MMP-1 dan MMP-3

pada cartilage tibia yang diimobilisasi selama 6 minggu (LeRoux, M. A.,dkk,

2001).

Matrix metalloproteinases (MMPs) dan proinflammatory cytokines misalnya

interleukin-1 (IL-1), IL-6, dan tumor necrosis faktor alpha (TNF-α) berperan

penting pada proses inflamasi ini. Beberapa penelitian telah membuktikan adanya

peranan yang bermakna dari MMPs, khususnya MMP-3 yang dibentuk oleh

kondrosit pada degenerasi cartilage. MMPs merupakan family gen zinc dependent

protease disekresi oleh berbagai sel, misalnya kondrosit, articular lining sel,

22

neutrofil dan makrofag. Pada penelitian terbaru, peningkatan kadar MMPs

ditemukan pada OA lutut dan cartilage sendi yang dilakukan total joint

replacement. MMPs yang dikeluarkan oleh kondrosit meningkat pada kondisi

stress mekanik atau kimia, kerusakan seluruh komponen matrik cartilage.

Diantara mediator kerusakan jaringan, IL1 dan TNF-α secara aktif terlibat pada

perburukan kerusakan cartilage dan mestimulasi sekresi MMP dari kondrosit dan

jaringan sendi (Aktas, E.,dkk, 2011), MMP 3 selective inhibitor diketahui dapat

memiliki efek proteksi terhadap degenerasi cartilage yang diinduksi oleh lari yang

berlebihan (Ni, G. N., Dkk , 2011).

Videman menyimpulkan dari ulasannya mengenai penelitian binatang bahwa

imobilisasi dari sendi yang sehat pada binatang eksperimen dapat menyebabkan

osteoarthritis. Dia merekomendasikan imobilisasi tidak dapat dihindari, setiap

usaha harus dilakukan untuk menghambat durasi dari imobilisasi (Mckee, P.,dkk,

2012).

Penelitian lain telah mengidentifikasi perkembangan dari perlengketan sendi

ketika sendi diimobilisasi secara kaku selama tiga minggu. Perlengketan sendi

menghilangkan rongga cairan diantara cartilage dan membrane sendi, sehingga

mencegah difusi nutrisi dari cairan sinovial ke cartilage, menyebabkan degenerasi

obliteratif dari cartilage sendi. Perlengketan sendi kemungkinan besar lebih cepat

terjadi ketika imobilisasi sendi disebabkan oleh suatu penyakit atau cidera. Pada

waktu 30 hari selama imobilisasi rigid, fibrofatty CT berproliferasi di rongga

sendi, membungkus ligament di dalam sendi dan cartilage sendi. Seiring

berjalannya waktu, fibro-fatty CT berubah menjadi jaringan ikat dan

23

menimbulkan perlengketan sendi. Pada waktu 60 hari, tampak bukti penipisan dan

fibrilasi dari cartilage (Mckee, P.,dkk, 2012).

Carter dan teman-teman, menjelaskan bahwa imobilisasi atau hal lain yang

dapat mengurangi beban pada sendi, mencegah tekanan hidrostatik secara siklik,

yang penting untuk memelihara cartilage. Terlebih lagi, imobilisasi mengaktifkan

pertumbuhan jaringan subchondral dan menyebabkan invasi vascular cartilage

(yang menjadi tipis dan lunak) dan menurunkan kadar proteoglican (PG) yang

menjadi kekhawatiran terbesar adalah perubahan cartilage akibat imobilisasi tidak

dapat diperbaiki atau irreversible (Mckee, P.,dkk, 2012).

Jortikka menunjukkan penurunan PG tidak dapat sepenuhnya kembali secara

sempurna bahkan setelah remobilisasi selama 50 minggu, pada Anjing Beagle

yang diimobilisasi dengan cast pada lutut yang tidak cedera selama 11 minggu.

Penemuan ini menunjukkan efek negative dari imobilisasi yang terus menerus

pada sendi dan mungkin juga dapat digunakan untuk memahami akibat

imobilisasi dengan cast yang digunakan untuk stabilisasi dan penyembuhan

fraktur. Seperti di sampaikan oleh Buckwalter dan Mankin, penurunan

penggunaan sendi yang berkepanjangan dapat menyebabkan perubahan pada

komposisi matriks dan pada akhirnya menyebabkan kehilangan struktur dan

fungsi mekanis jaringan, sebaliknya penggunaan sendi memicu aktivitas sintetis

dari kondrosit dan mungkin juga remodeling jaringan internal. (Mckee, P.,dkk,

2012).

Dibandingkan dengan imobilisasi, gerakan menghasilkan sinyal mekanis yang

diterima oleh kondrosit mekanosensitif pada cartilage yang mempengaruhi dan

24

menstabilkan lingkungan internal dan struktur jaringan cartilage. Tingkat sinyal

mekanis yang tinggi dan dihubungkan dengan kerusakan dan degenerasi cartilage.

Akan tetapi, tingkat fisiologis dari loading mekanikal telah menunjukkan dapat

menghambat ekspresi dari gen proinflamasi dan kaskade signal inflamasi,

menstabilkan dan memperbaiki cartilage (Knapik, D. M, dkk, 2013).

Konsep umum adalah loading dan unloading berperan dalam perubahan

nutrisi dan imobilisasi. Perubahan degeneratif telah dipelajari oleh peneliti selama

bertahun tahun. Perubahan cartilage sendi telah menjadi jelas setelah imobilisasi

selama 4 sampai 6 minggu. Zona superfisial dari cartilage sendi ikut terpengaruh,

dan apabila kompresi dipertahankan dalam waktu yang lebih lama, sel bagian

dalam dari cartilage juga ikut terpengaruh, melibatkan keseluruhan ketebalan

cartilage, lapis demi lapis, apabila di imobilisasi selama 2 minggu. Ketebalan dari

cartilage kondiler perlahan-lahan menghilang ke bagian area non weight bearing

(Vanwanseele, B.,dkk, 2002, Harada, Y.,and Tomita, N., 2005).

Penemuan para ahli di masa lalu telah membuktikan bahwa area yang berbeda

dari sendi berespon dengan cara yang berbeda ketika diimobilisasi. Ketika

beberapa ahli percaya bahwa perbedaan ketebalan diobservasi berhubungan

dengan weight bearing, perubahan terjadi pada sampel cartilage yang diambil dari

area weight bearing dibandingkan dengan area non weight bearing. Dari salah

satu penelitian, ditemukan bahwa imobilisasi dari sendi lutut merusak bagian

sentral dibandingkan dengan bagian perifer (Vanwanseele, B.,dkk, 2002).

Terdapat dua jalur untuk nutrisi artikulasi cartilage: difusi dari cairan sendi

atau sumsum tulang subchondral. Nutrisi dari cairan sendi adalah penting untuk

25

fungsi dan struktur cartilage normal, dan kehilangan dari sumber nutrisi ini

menyebabkan banyak kerusakan degenerasi dibandingkan dengan kehilangan

nutrisi dari subchondral cartilage. Disamping itu, nutrisi dari subchondral cartilage

juga dibutuhkan untuk fungsi dan struktur dari cartilage, dan kerusakan dari

cartilage bisa disebabkan oleh karena kekurangan nutrisi dari subchondral

cartilage. Merubah nutrisi cairan sendi dan mencegah invasi pembuluh darah dari

subchondral cartilage dapat memiliki efek terapi dalam proses degenerasi cartilage

(Yuse, W.,dkk, 2013).

Cartilage sendi adalah jaringan yang dioptimalkan untuk menahan beban

mekanik. Kondrosit adalah satu-satunya sel yang terdapat di cartilage yang sudah

dewasa dan mereka bertanggung jawab untuk sintesis dan integritas dari

Extraselular Matrix (ECM). Matriks dari hyalin cartilage sendi terdiri dari

proteoglycans (PGs) dan kolagen tipe II. PGs memberikan elastisitas untuk

jaringan, dimana serat kolagen membentuk suatu jaringan yang memberikan

kekuatan daya renggang. Perubahan dari komponen struktur tersebut dapat

mempengaruhi stabilitas mekanik dari jaringan dan kelangsungan hidup dari

Kondrosit dimana pada akhirnya mungkin gagal untuk menahan beban mekanik.

Fase akhir dari Osteoarthritis (OA) tampaknya mencerminkan sebuah kegagalan

dari proses perbaikan, menghasilkan degenerasi dari matriks, kematian sel, dan

kehilangan total dari integritas cartilage (Monfort, J., Giralt, N. G.,Dkk, 2006).

Ilmu pengetahuan saat ini mengindikasikan keterlibatan dari matrix

metaloproteases (MMP). Dari keluarga ini, anggota dari tiga kelompok jaringan

sendi manusia telah terindentifikasi meningkat dalam OA adalah kolagen,

26

stromyelisins, dan gelatin. Kelompok lain dari MMP, terlokalisasi pada

permukaan sel, telah ditemukan, dan dinamakan MMP tipe membrane (MT-

MMP), tetapi hubungan enzim-enzim tersebut terhadap OA belum dapat

ditentukan. Aktivitas biologis MMP dikontrol secara psikologis oleh penghambat

jaringan spesifik dari metallo-protreases (TIMP (Shinmei, M.,dkk, 1996). Enzim-

enzim dari serine- dan cysteine- dependent protease families, seperti aktivasi

plasminogen/sistem plasmin dan cathepsin secara terpisah, telah ditetapkan

sebagai activator, dan penambahan level urokinase dan plasmi telah teridentifikasi

dalam OA cartilage manusia. Enzim-enzim lainnya yang telah lama ditemukan

berperan sebagai MMP activators, contoh stromelysin-1, mengaktivasi

collagenase-1, collagenase-3, dan gelatinase 92kD; collagenase-3 mengaktiviasi

gelatines-92kD, MT-MMP mengaktiviasi collagenes-3 dan gelatinase-

72kDmenyebabkan aktivasi komponen lain; MT-MMP juga mengaktifkan

gelatinase 72kd (Hassanali, S. H., 2011).

Gambar 4. Alur dari patologi mengarah dari aktifasi dari pro-inflamatory

cytokines ke degenerasi dari kolagen didalam cartilage. (Hassanali, S.

H., 2011).

27

Matrix metalloproteinase (MMPs) terlibat dalam degradasi dari komponen

matriks cartilage. Diantara MMPs, collagenase-1 (MMP-1) membagi kolagen

menjadi beberapa jenis seperti kolagen I, II, III, VII, dan X, dan stromyelysin-1

(MMP-3) membagi ECM menjadi beberapa termasuk PGs yang tepat, kolagen,

dan prokolagen. Penambahan terhadap aktivitas proteoliticnya, MMPs dapat

mengaktivasi dirinya dan MMPs lainnya, seperti MMP-1, MMP-1 dan MMP-3

telah diimplikasikan dalam OA. Diantara perubahan cartilage yang paling dini di

OA adalah kehilangan PGs, yang secara primer karena pemecahan proteolitic dari

inti agrecan dari MMPs dan aggrecan. Kerusakan dari kolagen tipe 2 terjadi pada

fase akhir dari OA setelah penurunan PG dan meningkat secara signifikan dengan

tingkat kerusakan dari penyakit tersebut. (Monfort, J.,Dkk, 2006).

Penelitian in vitro dan in vivo mengindikasikan MMPs mungkin responsif

membedakan parameter beban, dan mungkin mendorong terjadinya degradasi dari

kolagen cartilage dan proteoglycan didalam keadaan pembebanan non fisiologis.

Diantara keluarga MMPs, MMP-3 merupakan salah satu dari beberapa gen yang

sudah ditingkatkan selama fase awal proses degenerasi (Hemshekhar, M.,dan

Thushara, R.M., 2014). Sebagai tambahan, MMP-3 pada tikus yang mati

menunjukkan penurunan sebesar 67% kerusakan cartilage yang terjadi selama

proses OA spontan. Terlebih lagi, pada percobaan tikus, peningkatan aktivitas

MMP-3 terjadi bersamaan dengan perubahan osteoarthritis pada lutut yang di

sebabkan oleh lari yang intensif. Walaupun dipercaya bahwa MMP-3 mungkin

merupakan mediator kunci dari degradasi matrix cartilage yang patologis,

tampaknya hal ini masih belum jelas mengenai perannya terhadap degradasi

28

cartilage yang patologis, terutama pada saat proses berlari yang berlebihan dengan

beban. Pada studi kali ini, inhibitor selektif dari MMP-3 diobservasi apakah hal

ini dapat menimbulkan efek protektif dari degradasi yang disebabkan oleh proses

berlari yang berlebihan, dan apakah MMP-3 mempunyai peran terhadap degradasi

dari cartilage ECM pada kondisi mekanis seperti ini (Ni, G. N.,dkk, 2011).

Turnover dari matrix cartilage diregulasi oleh kondrosit, yang dapat

mensintesis berbagai jenis enzim proteolitik, seperti matrix metalloprotease

(MMP). Telah diketahui bahwa pada OA, terjadi degradasi aggrecan dan kolagen.

Kaskade proteolitik melibatkan kolagen-kolagen (kolagenase interstitial atau

MMP-1, kolagenase neutrofil atau MMP-8 dan kolegenase-3 atau MMP-13),

gelatinase (MMP-2 dan MMP-9), dan stromelysin (secara khusus stromelysin-1

atau MMP-3). Penghambat jaringan dari metalloproteases (TIMPs) menghambat

efek katobolik dari MMPs. Dipercaya bahwa rasio MMP terhadap TIMP adalah

diregulasikan secara ketat oleh kondrosit itu sendiri untuk mempertahankan

hemostatis jaringan (Vanwanseele, Bdkk, (2002).

Kondrosit meregulasi metabolisme cartilage. Hemostatis matriks extraselular

dikendalikan terutama oleh enzim-enzim yang di sekresikan oleh kondrosit.

Sebagai konsekuensi dari kejadian mekanik dan biomekanik, tidak seimbangnya

antara sintesis dan degradasi dari artikulasi matriks cartilage mengakibatkan OA

secara klinis. Penelitian-penelitian molekular yang terdahulu menekankan bahwa

OA tidak hanya merupakan suatu penyakit degenerative, tetapi merupakan proses

inflamasi yang berlanjut didalam patologinya. Matrix metalloproteinases (MMPs)

dan sitokin proinflamasi seperti interleukin-1 (IL-1), Il-6, tumor necrosis factor

29

alpha (TNF-a) berperan penting didalam proses inflamasi ini. Beberapa penelitian

menetapkan bukti signifikan pengaruh dari MMPs, khususnya MMP-3, yang

dihasilkan oleh kondrosit pada saat terjadinya proses degradasi cartilage. MMPs,

sebuah keluarga gen dari zinc-dependant proteases, yang disekresikan dari

beberapa sel, termasuk kondrosit, synovial-lining sels, neutrofil, dan makropage.

Pada penelitian permulaan, peningkatan kadar MMP ditemukan pada lutut dengan

osteoarthritis dan cartilage sendi pada manusia yang dilakukan operasi total joint

replacement. MMP yang dilepaskan oleh kondrosit dapat diperkuat pada kondisi

stress mekanikal atau kimia, yang mengakibatkan penghancuran hampir semua

komponen matriks cartilage. Diantara mediator kerusakan jaringan, IL-1 dan

TNF-a secara aktif terlibat pada perjalanan kerusakan cartilage dan dapat

menstimulasi sekresi MMP dari kondrosit dan jaringan sinovial (Aktas, E.,dkk,

2011).

Gambar 5. Metabolisme cartilage pada OA dimana terjadi ketidakseimbangan

antara enzim yang menyebabkan regenerasi dan degenerasi

(Hassanali, S. H., 2011).

Proses perbaikan cartilage sendi yang mengalami degenerasi selama

immobilisasi, termasuk proliferasi kondrosit dan sintesis proteoglican, telah

30

terbukti dapat diaktifkan selama immobilisasi berlangsung pada penelitian

eksperimental. Proses degenerative dan dan perbaikan cartilage dikontrol oleh

faktor hormone misalnya growth factor yang dikeluarkan oleh cartilage secara

autocrine atau paracrine (Okazaki, R.,dan Sakai, A., 2001).

2.3.2 COMP sebagai biomarker degenerasi cartilage

Cartilage Oligomeric Matrix Protein (COMP) adalah anggota dari

keluarga thrombospondin protein ekstraseluler, awalnya diambil dari cartilage.

COMP adalah calcium binding rotein dengan berat molekul yang tinggi (>500

kDa ), yang terdiri dari lima subunit yang identik. (Vilim. V, dkk, 2002). COMP

adalah salah satu biomarker OA yang terbaik, dihasilkan oleh kondrosit serta

sinovite dan dapat berfungsi sebagai penanda untuk baik tulang rawan degradasi

atau omset sinovium atau keduanya. COMP berfungsi sebagai pengatur

pembentukan fibril dan pemeliharaan jaringan kolagen matur. Jumlah total COMP

di cartilage osteoarthritis sama seperti tulang rawan normal tetapi dengan proporsi

fragmen terdegradasi yang lebih tinggi. Fragmen ini menyebar di cairan sendi

kemudian muncul dalam sirkulasi. Kadar serum COMP yang tinggi menunjukkan

meningkatnya degradasi cartilage. (Singh, S., dkk, 2014), (Dheer, M, 2001).

COMP berbentuk molekul homopentamer, yang memberikan fleksibilitas

tambahan pada molekul untuk berinteraksi dengan molekul yang lebih besar dan

bertindak sebagai sebuah bridging molekul antara protein tertentu dengan factor

pengaktifan, atau antara protein dan permukaan sel. COMP tidak hanya mengikat

komponen ECM yang berbedatetapi juga berinteraksi dengan faktor pertumbuhan

31

dan bertindak sebagai “lattice” untuk menyajikan mereka untuk pemanfaatan oleh

sel-sel. (Acharya, C., 2014).

Gambar 6. Ikatan COMP dengan protein. Garis putus-putus menunjukkan terikat

dengan protein tersebut. Garis yang lain menunjukkan mempengaruhi

protein tersebut didalam sel atau terikat pada permukaan sel. (Acharya,

C., 2014).

Kadar COMP dapat membantu dalam mengidentifikasi kelompok pasien

berisiko tinggi dan untuk mengetahui pasien selama studi klinis dan uji coba obat

yang dianalisis menggunakan metode statistik. (Vilim, V.,dkk, 2002). COMP

awalnya diidentifikasi sebagai matriks protein non-kolagen tulang rawan. Juga

telah ditemukan di meniskus, membran sinovial, wight bearing tendon. Cartilage

sendi mengandung COMP tertinggi dan perubahan konsentrasi COMP dalam

32

serum dan cairan sinovial berkorelasi dengan proses degenerasi sendi. (Murphy,

E.,dkk, 2015).

Terjadi peningkatan kadar serum COMP pada pasien dengan OA lutut disertai

dengan perubahan pada radiologis. Tingkat serum COMP yang tinggi juga dapat

menunjukkan kerusakan cartilage pada pasien yang bergejala tanpa kelainan

radiologis yang signifikan. (Fernades, F. A., dkk 2007).

2.4. Simvastatin

Statin adalah inhibitor kompetitif dari hydroxymethylglutaryl (HMG – CoA)

reduktase dan digunakan secara umum di dunia sebagai obat yang paling efektif

untuk menurunkan serum kolestrol dengan cara menghambat jalur biosintesis

kolestrol. Enzim HMG- CoA reduktase mengkatalisasi konversi dari HMG-CoA

menjadi mevalonate, yang merupakan salah satu proses biosintesis kolestrol.

Statin juga mempunyai efek antiinflamasi, yang tidak berhubungan dengan

kemampuannya untuk menurunkan kadar lemak. Berdasarkan literatur terakhir,

bertujuan untuk menginvestigasi efek dari statin pada model eksperimental OA

dengan cara mengevaluasi persentase ekspresi MMP-3 pada kondrosit dan skor

histopatologi OARSI OA (Aktas, E.,dkk, (2011).

33

2.4.1 Sifat biokimia

Rumus Bangun:

1. Rumus molekul: C25

H38

O5

2. Sinonim: butanoic acid, 2,2-dimethyl-,1,2,3,7,8,8a-hexahydro-3,7

dimethyl-8-[2-(tetrahydro-4- hydroxyl -6 -oxo- 2H- pyran- 2yl)-ethyl]-1-

naphthalenylester, Berat Molekul: 418,57.

3. Bentuk: serbuk kristal berwaran putih sampai abu-abu, tidak higroskopis.

4. Kelarutan: Praktis tidak larut dalam air dan sangat larut dalam kloroform,

metanol dan etanol.

2.4.2 Mekanisme kerja

Simvastatin merupakan senyawa yang diisolasi dari jamur Penicillium

citrinum, senyawa ini memiliki struktur yang mirip dengan HMG-CoA reduktase.

Simvastatin bekerja dengan cara menghambat HMG-CoA reduktase secara

kompetitif pada proses sintesis kolesterol di hati. Simvastatin akan menghambat

HMG-CoA reduktase mengubah asetil-CoA menjadi asam mevalonat. (Witztum,

34

1996). Simvastatin jelas menginduksi suatu peningkatan reseptor LDL dengan

afinitas tinggi. Efek tersebut meningkatkan kecepatan ekstraksi LDL oleh hati,

sehingga mengurangi simpanan LDL plasma (Katzung, B. G., 2002).

Aktas dkk, mendemonstrasikan bahwa simvastatin, inhibitor HMG CoA

reduktase, dapat menurunkan tingkat keparahan OA dengan cara menurunkan

ekspresi MMP-3 di cartilage sendi. OA lutut paling jelas terlihat secara klinis

pada pasien yang mempunyai riwayat trauma yang tidak tertangani dengan baik.

Misalignment dan instabilitas, yang dapat menyebabkan perubahan loading

cartilage sendi, menimbulkan komplikasi jalur biokimia, yang pada akhirnya

menyebabkan degradasi matriks. Khususnya, traksi shear dan tangential pada

permukaan cartilage akan mengaktivasi TNF-α, IL-1, dan jalur katabolik yang

dimediasi oleh MMP. (Aktas, E.,dkk, 2011).

Walaupun statin telah dilaporkan dapat menurunkan produksi dari MMP-3

dari kondrosit yang distimulasi oleh IL-1b dan MMP-1, MMP-3, MMP-9, dari

makrofag. Mekanisme dari efek inhibitor pada produksi MMP pada berbagai

jenis sel masih kontroversial. Beberapa studi menyarankan bahwa metabolisme

kondrosit yang dimodulasi oleh statin dengan cara menurunkan prenylation dari

molekul utama yang mengontrol pengeluaran dari enzim yang dapat mendegradasi

kolagen (Aktas, E.,dkk, 2011).

35

2.4.3 Efek samping

Efek samping dari pemakaian Simvastatin adalah miopati. Insiden terjadinya

miopati cukup rendah (<1%). Akan tetapi, pada pada pasien dengan risiko tinggi

terhadap gangguan otot, pemberian Simvastatin harus diperhatikan (Suyatna,

1995).

Diantara jenis statin, simvastatin mempunyai kelebihan, yakni mempunyai

efek lipofilik dan kemampuan secara pasif untuk berdifusi ke dalam sel, dengan

rasio yang bergantung pada dosis. Metode pemberian statin juga merupakan

masalah yang penting, karena berbagai metode seperti secara intraperitoneal dan

intrasendi telah digunakan untuk memeriksa efek penurunan inflamasinya pada

pasien arthritis. Pemberian secara oral digunakan pada penelitian kali ini.

Pemberian secara ini merupakan suatu prosedur yang simpel dan efektif, yang

juga terhidar dari efek samping penggunaan parenteral (Aktas, E.,dkk, 2011).

Walaupun konsentrasi efektif lebih tinggi dibandingkan dengan nilai

terapeutik pada manusia dengan hiperkolesterolemia (1,5mg/kg/hari), tidak ada

efek timbal balik simvastatin pada viabilitas sel yang ditemukan. Atas temuan ini,

tujuan utamanya adalah untuk menahan proses inflamasi dengan cara

menginhibisi enzim yang mempunyai efek degradasi enzim dari MMP (Aktas,

E.,dkk, (2011).

36

BAB III

KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS

3.1 Kerangka Berpikir

Nyeri sendi yang diakibatkan oleh kerusakan cartilage memerlukan perhatian

yang serius karena akan menurunkan kualitas hidup seseorang. Salah satu faktor

resiko kerusakan cartilage adalah faktor immobilisasi sendi yang lama.

Immobilisasi sendi masih sering dilakukan pada terapi gangguan musculoskeletal,

misalnya pada penangangan fraktur yang mengharuskan immobilisasi pada dua

sendi dan memerlukan waktu lebih dari 4 minggu.

Cartilage pada sendi mendapatkan nutrisi melalui difusi cairan sendi yang

diabsorpsi melalui permukaan cartilage dan nutrisi yang berdifusi melului aliran

darah pada subchondral bone. Sinovial Fluid, diproduksi dan dibsorpsi oleh

membrane sendi pada kapsul sendi, sebagai tempat transport nutrisi atau sisa

metabolisme (Knapik, D. M, dkk, 2013), (Liphardtyz, A. M.,dkk, 2009).

Proses perbaikan cartilage sendi yang mengalami degenerasi selama

immobilisasi, termasuk proliferasi kondrosit dan sintesis proteoglican, telah

terbukti dapat diaktifkan selama immobilisasi berlangsung pada penelitian

eksperimental. Proses degenerative dan dan perbaikan cartilage dikontrol oleh

faktor hormone misalnya growth faktor yang dikeluarkan oleh cartilage secara

autocrine atau paracrine (Okazaki, dan R., Sakai, A., 2001).

Penelitian terbaru menunjukkan sendi yang diimobilisasi pada anjing terjadi

peningkatan kadar matrik metalloproteinase (MMPs) pada compartment medial

37

tibia plateau disertai dengan degenerasi cartilage dan tanda-tanda peningkatan

protease, juga ditemukan pada sendi yang kontralateral, tetapi dengan tingkat

yang lebih rendah. Penelitian terbaru juga menunjukkan, sendi yang diimobilisasi

terjadinya proses proteolitic sejak terjadinya peningkatan MMP-1 dan MMP-3

pada cartilage tibia yang diimobilisasi selama 6 minggu (Leroux, dkk, 2001)

Matrix metalloproteinases (MMPs) dan proinflammatory cytokines misalnya

interleukin-1 (IL-1), IL-6, dan tumor necrosis faktor alpha (TNF-a) berperan

penting pda proses inflamasi ini. Expresi cytokine ini pada reseptor nya akan

menyebabkan terjadi nya osteoarthritis. IL-1 dan TNF-α terbukti dapat

menyebabkan degradasi cartilage pada penilitian hewan (Moreland, L. W.,

(2003).

Penelitian Aktas dan kawan-kawan menemukan simvastatin memiliki efek

antiinflamasi yang menghambat pembentukan MMP-3 (Aktas, E.,dkk, 2011).

Salah satu biomarker untuk mengetahui terjadinya proses kerusakan sendi adalah

kadar serum Cartilage Oligomeric Matrix Protein (COMP). Kadar serum COMP

juga sangat berguna untuk memantau keberhasilan terapi pada OA. Disamping itu

kadar serum COMP juga dapat memprediksi progresivitas dari OA dan juga dapat

mengetahui proses kerusakan sendi yang sedang berlangsung. (Andersoon, M. L.,

2006).

38

3.2 Kerangka Konsep

Skema. 3. 1 Kerangka Konsep Penelitian

Immobilisasi Sendi Lutut Kelinci

Dengan Cast

Chondrolisis

( Jumlah Kondrosit lebih

banyak)

Penurunan fungsi

pumping SF

Penurunan difusi

Nutrisi

IL 1 dan TNF α

MMP-3

Simvastatin oral

Stress Sel

Kadar COMP

Rendah

MMP-3

Chondrolisis

(Jumlah Kondrosit

lebih sedikit)

Kadar COMP lebih

tinggi

39

3.3 Hipotesis Penelitian

1. Kadar serum COMP kelinci yang diimobilisasi dengan cast yang

diberikan simvastatin oral lebih rendah dibandingkan dengan kelinci

yang diimobilisasi dengan cast tanpa pemberian simvastatin.

2. Jumlah kondrosit cartilage kelinci yang diimobilisasi dengan cast dan

diberikan simvastatin oral lebih banyak dibandingkan dengan kelinci

yang diimobilisasi dengan cast tanpa pemberian simvastatin.

40

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

4.1 Rancangan Penelitian

Penelitian ini adalah penelitian eksperimental dirancang dengan menggunakan

rancangan Randomized Post-test only group design (Campbell dan Stenly; 1996).

Rancangan penelitian ini digambarkan dengan skema sebagai berikut:

P1 A1

P S R

P2 A2

Skema 4. 1 Rancangan Penelitian

Keterangan:

P : Populasi

S : Sampel

R : Randomisasi

P1 : Kelompok perlakuan 1 (dilakukan immobilisasi pada lutut kelinci

dengan cast tanpa pemberian simvastatin)

41

P2 : Kelompok perlakuan 2 (dilakukan immobilisasi lutut kelinci dengan

cast dan diberikan peroral simvastatin 20 mg/kg BB/hari).

A1 : Kadar serum COMP dan kondrosit cartilage kelinci setelah 6

minggu dilakukan immobilisasi sendi lutut dengan cast tanpa

pemberian simvastatin.

A2 : Kadar serum COMP dan kondrosit cartilage kelinci setelah 6

minggu dilakukan immobilisasi sendi lutut dengan cast dan

pemberian simvastatin 20 mg/kg BB/hari.

4.2 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan dilaboratorium farmakologi fakultas kedoteran

universitas udayana, Bali, waktu dilaksanakan mulai bulan November 2015

sampai bulan Desember 2015.

4.3 Populasi dan Sampel

4.3.1 Populasi

Populasi pada penelitian ini adalah kelinci putih new zealand

4.3.2 Kriteria subyek

Sampel pada penelitian ini adalah kelinci dewasa, yang memenuhi kriteria inklusi

dan eksklusi sebagai berikut:

42

Kriteria Inklusi:

1. Kelinci jantan

2. Usia 3 bulan

3. Berat 2-3 kg

4. Sehat, ditandai gerakan aktif

Kriteria Eksklusi

1. Kelinci sakit (gerak tidak aktif) dan tidak mau makan

2. Cacat atau deformitas pada ekstrimitas

Kriteria drop-out

1. Kelinci mati saat penelitian

2. Timbul faktor eksklusi selama pemantauan

4.3.3 Besar sampel

Besar sampel dihitung dengan menggunakan rumus Federer:

(t-1)( n-1) ≥ 15

(2-1)(n-1) ≥ 15

n-1 ≥ 15/1

n-1 ≥ 15

n ≥ 14

43

N = Besar sampel

T = Jumlah perlakuan

Dari hasil perhitungan rumus di atas, besar sampel minimal yang diperlukan

sebesar 14 sampel dalam satu kelompok. Untuk mengantisipasi kemungkinan

drop out, sampel ditambahkan 10%, maka jumlah sampel dalam penelitian ini

adalah:

N = n/(1-f)

Dimana:

N = jumlah hewan coba yang diperlukan tiap kelompok

n = jumlah sampel minimal untuk tiap kelompok

f = perkiraan proporsi dropout

Maka:

N = 14/(1 – 0,1)

N = 14/0,9

N = 15.5 N dibulatkan menjadi 16

Berdasarkan rumus diatas, maka jumlah sampel yang diperlukan pada penelitian

ini sebanyak 16 ekor hewan coba untuk tiap kelompok atau total 32 kelinci.

Teknik pengambilan sampel digunakan cara Simple Randomization karena

populasi relative homogen.

44

4.3.4 Teknik penentuan sampel

Teknik penentuan sampel penelitian dilakukan dengan cara berikut:

1. Dari populasi kelinci diadakan pemilihan sampel berdasarkan kriteria

inklusi dan eksklusi.

2. Dari sampel yang telah dipilih kemudian dibagi menjadi dua kelompok

secara random yaitu kelompok kelompok perlakuan I, dan kelompok

perlakuan II.

4.4 Variabel Penelitian

4.4.1 Klasifikasi variabel

1. Variabel bebas : Pemberian simvastatin secara oral 20 mg/kg bb

2. Variabel tergantung : Kadar serum COMP, dan Jumlah kondrosit

4.4.2 Definisi operasional variabel

1. Simvastatin berupa tablet 10 mg (Generik) yang dihaluskan dilarutkan ke

dalam air 3 cc dan kadarnya disesuaikan yang diberikan secara oral dengan

spuit 3 ml. Dosis Simvastatin yang diberikan adalah 10 mg/kg BB/kali,

dimana sediaan diberikan 2 kali perhari setiap 12 jam.

2. Imobilisasi dilakukan dengan aplikasi cast posisi 90o flexi pada sendi lutut

kelinci dari tulang tibia ke tulang femur, untuk mengurangi terjadinya

micromovement. Cast dipertahankan selama 6 minggu perlakuan

(Vanwanseele. B, dkk, 2011).

3. Kadar serum COMP diukur dengan metode elisa

45

4. Jumlah kondrosit diukur dengan pembesaran 400 kali dalam satu lapangan

pandang diukur dari superficial zone sampai calcified zone.

4.5 Instrumen dan Bahan Penelitian

Instrumen yang dipakai:

1. Pinset

2. Pisau bedah

3. Gunting

4. pahat

5. Obyek glass

6. Mikroskop

7. Kamera

8. Sarung tangan

9. Alat ukur

10. Spuit 1 cc, 3 cc

Bahan terdiri dari:

1. Methanol, eter, alkohol 30%, 40%, 50%, 60%,70%, dan 95%, NaCl 0.9%

2. Aquades

3. Formalin

4. Parafin

5. Hematoxylin-Eosin

6. Simvastatin tablet 10 mg, digunakan dengan dosis 20mg/kgBB/ hari,

perhari diberikan dengan dosis terbagi 2.

46

7. Fiber cast ukuran diameter 10 cm, dipotong menjadi tiga bagian

8. Serum COMP elisa kit

4.6 Prosedur Penelitian

4.6.1 Hewan coba

Hewan coba adalah kelinci putih New Zealand Betina, usia 8-12 minggu, berat

badan 2-3 kg, dengan kesehatan baik ditandai dengan gerakan aktif, bulu tidak

kusam dan memiliki respon yang baik terhadap rangsangan sekeliling.

4.6.2 Cara kerja

1. Kelinci diadaptasi selama 1 minggu.

2. Secara random dibagi menjadi dua kelompok yaitu kelompok perlakuan I

(P1), dan kelompok perlakuan II (P2).

3. Kelompok P1 adalah kelompok yang diimobilisasi dengan cast pada sendi

lutunya tanpa pemberian simvastatin, sedangkan P2 kelompok adalah

kelompok yang diimobilisasi sendi lututnya dan diberikan simvastatin

peroral 20 mg/kgBB/hari dengan dosis dibagi 2.

4. Ketiga kelompok dikandangkan dilaboratorium Fakultas Kedokteran

Hewan Universitas Udayana dengan ukuran kandang 0,37 M2/Ekor, dan

diberi diet 75-100 gram konsentrat/hari dengan kandungan 17%-20%

protein, 3%-4% Lemak, 40% pati, 30%-35% serat kasar, 4%5% abu dan

vitamin C dosis tinggi dan diberikan minum adlibitum. (Smith, J.B dkk,

1988)

47

5. Berat badan masing-masing kelinci ditimbang setiap minggu selama

penelitian.

6. Pada minggu ke 6 cartilage dari medial condyle femur diperiksa secara

histopatologi. Pada minggu ke 6 ditetapkan sebagai batas akhir penelitian

karena sudah terjadi degenerasi cartilage (Vanwanseele, B., dkk 2002).

7. Kadar serum COMP diperiksa dengan metode elisa, sample serum diambil

dari arteri femoralis sebanyak 2 cc dengan spuit 3 cc

8. Jumlah kondrosit dibuat berdasarkan hasil pemeriksaan histopatologi.

4.6.3 Pembuatan Sediaan Histopatologis Tulang

Kelinci euthanasia dengan menggunakan Ketamin dengan dosis 3 kali dosis

anesthesia. (Istiadjid, E. S, 2011). Kemudian cartilage diambil secara fullthickness

sampai subchondral bone pada medial condile femur kelinci dengan pahat

kemudian di fiksasi dengan 10% formalin-0.1M phostat buffer PH 7.4 dan

dilakukan dekalsifikasi dengan asam format (formic acid). Spesimen tersebut

kemudian ditanam pada parafin blok dipotong dengan tebal 5-7 micrometer tiap

bagian dan di cat dengan Haematoxylin dan eosin selanjutnya dilakukan

pemeriksaan dibawah mikroskop cahaya. Sisa organ yang tidak digunakan

dikubur secara layak

48

4.7 Alur Penelitian

6 minggu perlakuan

Skema 4. 2 Alur Penelitian

4.8 Analisa Data

Data yang diperoleh dianalisis dengan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Analisis Deskriptif

2. Analisis Normalitas

Uji normalitas data dengan Shapiro Wilk tes untuk mengetahui data sampel

berasal dari populasi berdistribusi normal atau tidak.

Sampel Kelinci

Immobilisasi (+)

Simvastatin (-)

Immobilisasi (+)

Simvastatin (+)

1. Pemeriksaan Kadar serum COMP

2. Pemeriksaan histopatologis untuk

menghitung jumlah kondrosit

Analisis Data

49

3. Untuk membuktikan kedua hipotesa dilakukan T- Test bila data berdistribusi

normal untuk mengetahui perbedaan rerata masing-masing kelompok.

50

51

DAFTAR PUSTAKA

Acharya, C, dkk, (2014)” Cartilage oligomeric matrix protein and its binding

partners in the cartilage extracellular matrix: Interaction, regulation

and role in chondrogenesis”, Matrix Biologi Journal, vol. 37, pp.

102–111.

Aktas, E.,dkk., (2011), “Mechanically Induced Eksperimental Knee Osteoarthritis

Benefits From Anti-Inflammatory And Immunomodulatory

Properties Of Simvastatin Via Inhibition Of Matrix

Metalloproteinase-3”, J Orthopaed Traumatol, Vol. 12, pp. 145–

151

.

Anderson, M, L., (2006), “Serum levels of Cartilage Oligomeric Matrix Protein

(COMP)”BMC Musculoskeletal Disorders journal, pp 7:98

Arya, R. K.,dan Jain,, V., (2013), “Osteoarthritis Of The Knee Joint: An

overview, Journal, Indian Academy of Clinical Medicine, Vol. 14,

No. 2 l, pp. 155-162.

Brittberg, M.,dkk, (2011), Cartilage Morphology In:Cartilage Surgery – An

Operative Manual, 1st Ed, Elsevier, Philadelphia, pp. 2-8.

Bucholz, dkk, (2010), Principle of Nonoperative Fracture Treatment in:

Roockwood and Green’s Fracture In Adults, 7th

ed, Lippincont

Williams & Wilkins, Philladelphia.

Burleigh, A.,dkk., (2012) “Joint Immobilization Prevents Murine Osteoarthritis

and Reveals the Highly Mechanosensitive Nature of Protease

Expression In Vivo”, Arthritis & Rheumatism Vol. 64, No. 7, July

2012, pp 2278–2288.

Deere, M., dkk, (2001), “Analysis of the promoter region of human cartilage

oligomeric matrix protein COMP”, Matrix Biology Journal, vol. 19

. pp.783_792

Fernandes, F. A., dkk, (2007), “Serum cartilage oligomeric matrix protein

(COMP) levels in knee osteoarthritis in a Brazilian population:

clinical and radiological correlation”,Scand J Rheumatol. Vol.

36(3):211-5.

Fu, L. L.,dkk., (1998), “JointCartilage Lesions Of The Knee Following

Immobilisation Or Destabilisation For 6 Or 12 Weeks In Rabbits”,

Clin Rheumatol, vol. 17, pp. 227-233.

52

Garnero, P.,dkk., (2001), “Cross Sectional Evaluation Of Biochemical Markers Of

Bone, Cartilage, And Synovial Tissue Metabolism In Patients With

Knee Osteoarthritis: Relations With Disease Activity And Joint

Damage”, Ann Rheum Dis, Vol. 60, pp. 619–626.

Gineyts, E.,dkk., (2004), “Effects Of Ibuprofen On Molekular Markers Of

Cartilage And Synovium Turnover In Patients With Knee

Osteoarthritis”, Ann Rheum Dis ; Vol. 63, pp. 857–861

Harada, Y.,dkk., (2005), “Effect Of Low Loading And Joint Immobilization For

Spontaneous Repair Of Osteochondral Defect In The Knees Of

Weightless (Tail Suspension) Rats”, J Orthop Sci, Vol. 10, Pp.

508–514.

Hassanali, S. H., (2011), “Osteoarthritis: A Look At Pathophysiology And

Approach To New Treatments: A Review”, East African

Orthopaedic Journal, Vol 5, pp. 51-57.

Hemshekhar, M.,dan Thushara, R. M., (2014), “ Role of Cartilage degrading

ensims and their end products in the pathogenesis of inflammatory

arthritis”, Journal Inflammation &Sel Signaling, vol. 1, pp. 1-20.

Hudelmaier, M.,dkk., (2006), “Effects of joint unloading and reloading on human

Cartilage morphology and function, muscle cross-sectional areas,

and bone density – a quantitative case report”, J Musculoskelet

Neuronal Interact, vol. 6, No. 3, pp. 284-290.

Iqbal, K.,dkk., (2012), “Effects Of Immobilization On Thickness Of Superficial

Zone Of JointCartilage Of Patella In Rats “,Indian J Orthop. Vol.

46. No 4, pp. 391–394.

Istiadjid, E. S., (2011), Buku Ajar Etik Penelitian Kesehatan, Universitas

Brawijaya Press, Malang, pp. 282-286

Kakarlapudi, T. K.,dan Bickerstaff, D. R., (2002), “JointCartilage Lesions Of

The Knee Putting The Jigsaw Puzzle Together”, Current

Orthopaedics, Vol16, pp. 139-150.

Katzung, B. G., 2002, Farmakologi Dasar dan Klinik, 8th

Ed, Salemba Medica,

Jakarta. 433

Knapik, D. M,dkk, (2013), “The Basic Science of Continuous Passive Motion in

Promoting Knee Health: A Systematic Review of Studies in a

Rabbit Model”, The Journal of Arthroscopic and Related Surgery,

Vol 29, No 10, pp 1722-1731.

53

Kubatka, P.,dkk., (2014), “Statin In Oncological Research: From Eksperimental

Studies To Clinical Practice”, Critical Reviews In

Oncology/Hematology, vol. 92, pp. 296-311

LeRoux, M. A.,dkk., (2001), “Altered mechanics and histomorphometry of

canine tibial Cartilage following joint immobilization”,

Osteoarthritis and Cartilage Vol. 9, No. 7, pp. 633–640.

Liphardtyz, A. M.,dkk., (2009), “Vibration Training Intervention To Maintain

Cartilage Thickness And Serum Concentrations Of Cartilage

Oligometric Matrix Protein (COMP) During Immobilization”,

Osteoarthritis And Cartilage Journal, Vol. 17, pp. 1598-1603.

Mckee, P.,dkk., (2012), “Orthotic Considerations For Dense Connective Tissue

And JointCartilageThe Need For Optimal Movement And Stress”, J

Hand Ther., Vol. 25, pp. 233–43.

Monfort, J., Dkk, (2006), “Decreased Metalloproteinase Production As A

Response To Mechanical Pressure In Human Cartilage: A

Mechanism For Homeostatic Regulation”, Arthritis Research &

Therapy Vol 8 No 5, pp. 1-11.

Moreland, L. W., (2003), “Intra-Joint Hyaluronan (Hyaluronic Acid) And Hylans

For The Treatment Of Osteoarthritis: Mechanisms Of Action,

Review Article”, Arthritis Res Ther, Vol. 5, pp. 54-67

Moriyama, H.,dkk., (2008), “Alteration InJointCartilageOf Rat Knee Joints After

Spinal Cord Injury”, Osteoarthritis And Cartilage, Vol. 16, pp.

392-398

Murphy, E, dkk (2015), “Increased serum cartilage oligomeric matrix protein

levels and decreased patellar bone mineral density in patients with

chondromalacia patellae, Ann Rheum Dis, vol, ;61:pp. 981–985

Ni, G. N.,Dkk , (2011), Matrix Metalloproteinase-3 Inhibitor Retards Treadmill

Running-Induced Cartilage Degradation In Rats”, Arthritis

Research & Therapy, Vol. 13, Pp. 1-11.

Okazaki, R., and Sakai, A., (2001), “Sequential Changes In Transforming Growth

Faktor (TGF)-Â1 Concentration In Synovial Fluid And Mrna

Expression Of TGF-Â1 Receptors In Kondrosits After

Immobilization Of Rabbit Knees”, J Bone Miner Metab, Vol. 19,

pp. 228–235.

54

Palmoski, M. J.,and Brandt, K. D., (1982), “Aspirin Aggravates The

Degeneration Canine Joint Cartilage Caused By Immobilization,

Arthritis And Rheumatism, Vol. 25, No. 11, pp. 1333-1342

Palmoski, M.,dkk., (1979), “Development And Reversal Of A Proteoglycan

aggregation Defect In Normal Canine Knee Cartilage After

Immobilization”, Arthritis and Rheumatism, Vol. 22, No. 5, pp.

508-517

Pella, D.,dkk, (2005), “Pleotropic effect of statin”, Review article, Acta Cardiol

Sin, vol. 21, pp. 190-8

Provencher, M. T.,dkk, (2011), “Current Concepts Review Joint Chondrolysis”, J

Bone Joint Surg Am, vol. 9, pp. 2033-44

Quinn, T. M.,dkk., ((2013), “Sel And Matrix Morphology In JointCartilage From

Adult Human Knee And Ankle Joints Suggests Depth-Associated

Adaptations To Biomechanical And Anatomical Roles”,

Osteoarthritis And Cartilage, Vol. 21, pp. 1904-1912.

Salter, R. B, (1999), “Degenerative Disorders of Joint and Related Tissues in:

Texbook of Disorders and Injuries of The Musculoskeletal System”,

3rd

ed, Lippinconts Williams & Wilkins, Philladelphia, pp. 257-258

Shinmei, M.,and Nemoto, O., (1996), “Molekular mechanisms underlying auto-

destruction of Cartilage in osteoarthritis”, Current Orthopaedics

Journal, Vol10, pp. 212-219

Singh, S, dkk (2014), “Serum Cartilage Oligomeric Matrix Protein (COMP)

Estimation: A Tool to Assess Efficacy of Treatment in Knee

Osteoarthritis, MOJ Orthop Rheumatol, vol, 1(3): 00017

Smith, J. B., dkk (1988), “Pemeliharaan, Pembiakan dan Penggunaan Hewan

Percobaan di Daerah Tropis”, Penerbit Universitas Indonesia,

Jakarta, pp. 125-126

Solomon, L., dkk., (2010), “Osteoarthritis in: Apley’s System Of Orthopaedics

and Fractures”, 9th

ed, Hodder Arnold, London, pp. 87-88

Vanwanseele, B.,dkk., (2002), “The Effects Of Immobilization On The

Characteristics Of JointCartilage: Current Concepts And Future

Directions”, Osteoarthritis And Cartilage, Vol 10, pp. 408–419.

Vanwanseele. B.,dkk., (2011), “Knee CartilageOf Spinal Cord–Injured Patients

Displays Progresif Thinning In The Absence Of Normal Joint

55

Loading And Movement”, Arthritis & Rheumatism Vol. 46, No. 8,

pp 2073–2078

Vilim, V, dkk, (2002),” Serum levels of cartilage oligomeric matrix protein

(COMP) correlate with radiographic progression of knee

osteoarthritis” , Osteoarthritis and Cartilage journal, vol 10, pp.

707–713.

Williams, J. M., dan Brandt, K. D., (1984) “Immobilization Ameliorates

Chemically-Induced JointCartilage Damage”, Arthritis And

Rheumatism, Vol. 27, No. 2, pp. 208-216.

Witztum, J. L., (1996), “Drug Used in The Treatment Of Hyperlipoproteinemias”.

In: Molinoff, P. B., and Ruddon, R. W., “Goodman & Gilman’s

The Pharmakological Basic of Therapeutic”, 9th

ed, McGraw Hill,

Inc. pp 887

Yuse, W.,dkk., (2013), “Nutrition And Degeneration Of JointCartilage”, Knee

Surg Sports Traumatol Arthrosc, Vol. 21, pp. 1751–1762.