i

PENGARUH EKSTRAK ETANOL AKAR WIDURI (Calotropis

gigantea L.) TERHADAP KADAR IFN- DAN EKSPRESI

CASPASE 3 PADA FIBROSARCOMA MENCIT (Mus musculus L.)

SKRIPSI

Oleh:

ANDRI SETIAWAN

NIM. 10620048

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI

MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG

2015

ii

PENGARUH EKSTRAK ETANOL AKAR WIDURI (Calotropis

gigantea L.) TERHADAP KADAR IFN- DAN EKSPRESI

CASPASE 3 PADA FIBROSARCOMA MENCIT (Mus musculus L.)

SKRIPSI

Diajukan Kepada:

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri

Maulana Malik Ibrahim Malang

Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam

Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)

Oleh:

ANDRI SETIAWAN

NIM. 10620048 / S-1

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI

MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG

2015

iii

iv

v

vi

MOTTO

“Yang paling penting bukanlah dari mana kita berasal dahulu dan dimana kita

berada sekarang, namun yang lebih penting adalah kemana kita ingin tiba”

“Maka nikmat Tuhan kamu yang manakah yang kamu dustakan?”

(QS. Ar-Rahman: 13)

vii

LEMBAR PERSEMBAHAN

“Saya persembahkan Tulisan ini bagi mereka yang berjuang melawan kanker,

dan

Saya dedikasikan untuk seluruh pecinta ilmu dan haus akan pengetahuan”

viii

PEDOMAN TRANSLITERASI ARAB LATIN

Penulisan trasliterasi Arab-Latin dalam skripsi ini menggunakan pedoman

trasliterasi berdasarkan keputusan bersama Menteri Agama RI dan Menteri

Pendidikan dan Kebudayaan RI no.158 tahun 1987 dan no.0543 b/U/1987 yang

secara garis besar dapat diuraikan sebagai berikut:

1. Konsonan

ix

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb.

Syukur alhamdulillah penulis haturkan kehadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi dengan judul “Pengaruh Ekstrak Etanol Akar Widuri (Calotropis gigantea

L.) Terhadap Kadar IFN- dan Ekspresi Caspase 3 Pada Fibrosarcoma Mencit

(Mus musculus L.)”. Shalawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada baginda

rasul Muhammad SAW beserta keluarga dan sahabatnya.

Selanjutnya penulis haturkan ucapan terimakasih seiring doa dan harapan

jazakumullah ahsanal jaza’ kepada semua pihak yang telah membantu

terselesaikannya skripsi ini. Ucapan terimakasih ini penulis sampaikan kepada:

1. Prof. Dr. H. Mudjia Rahardjo, M.Si, selaku Rektor Universitas Islam

Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang.

2. Dr. drh. Hj. Bayyinatul Muchtaromah, M.Si, selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang.

3. Dr. Evika Sandi Savitri, M.P, selaku Ketua Jurusan Biologi Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang.

4. Dr. drh. Hj. Bayyinatul Muchtaromah, M.Si, sebagai dosen pembimbing

Jurusan Biologi yang telah sabar memberikan bimbingan, arahan dan

memberikan waktu untuk membimbing penulis sehingga skripsi ini

terselesaikan dengan baik.

5. Umaiyatus Syarifah, M.A, sebagai dosen pembimbing integrasi sains dan

agama yang memberikan arahan serta pandangan sains dari perspektif

Islam sehingga skripsi ini terselesaikan dengan baik.

6. Dr. Retno Susilowati, M.Si, dan Kholifah Holil, M.Si, sebagai dosen

penguji yang telah memberikan saran terbaiknya.

7. Kiptiyah, M.Si, sebagai dosen wali yang telah banyak memberikan saran

dan motivasi selama perkuliahan.

8. Segenap Civitas akademika Jurusan Biologi, terutama seluruh Bapak/Ibu

dosen, terimakasih atas segenap ilmu dan bimbingannya.

x

9. Seluruh teman-teman Biologi angkatan 2010 yang berjuang bersama-sama

untuk mencapai kesuksesan yang diimpikan.

10. Semua pihak yang turut membantu dalam menyelesaikan skripsi ini baik

berupa materiil maupun moril.

Semoga Allah SWT memberikan balasan atas bantuan dan

pemikirannya.Akhir kata, penulis berharap skripsi ini bisa memberikan manfaat

bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya serta menambah

khasanah ilmu pengetahuan. Amin Ya Rabbal Alamin.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Malang, 12 Januari 2015

Penulis

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................... i

HALAMAN PENGAJUAN ........................................................................ ii

HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... iv

HALAMAN PERNYATAAN ...................................................................... v

HALAMAN MOTTO .................................................................................. vi

HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................. vii

PEDOMAN TRANSLITERASI ................................................................ viii

KATA PENGANTAR .................................................................................. ix

DAFTAR ISI ................................................................................................. xi

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ........................................................................................ xiv

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ xv

DAFTAR SINGKATAN .............................................................................. xvi

ABSTRAK .................................................................................................... xix

ABSTACT ..................................................................................................... xx

xxi ............................................................................................................. خال صة

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 11

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................. 11

1.4 Hipotesis Penelitian ......................................................................... 11

1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................... 12

1.6 Batasan Masalah .............................................................................. 12

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tanaman Widuri (Calotropis gigantea L.) ....................................... 14

2.1.1 Morfologi Tanaman Widuri (Calotropis gigantea L.) .......... 14

2.1.2 Taksonomi Tanaman Widuri (Calotropis gigantea L.) .......... 17

2.1.3 Habitat Tanaman Widuri (Calotropis gigantean L.) ............. 17

2.1.4 Kandungan dan Manfaat Tanaman Widuri (Calotropis

gigantea L.) ........................................................................... 18

2.2 Karsinogenesis ................................................................................. 23

2.3 Kanker ............................................................................................... 29

2.3.1 Fibrosarcoma ......................................................................... 30

2.3.2 Epidemologi Fibrosarcoma .................................................... 32

2.3.3 Patofisiologi Fibrosarcoma .................................................... 33

2.3.4 Gejala Fibrosarcoma .............................................................. 34

2.3.5 Deteksi Fibrosarcoma............................................................. 34

2.4 DMBA(7,12–dimethylbenz(α)Antrhacena) Bahan Pemicu Kanker . 36

2.5 Sistem Imun ..................................................................................... 38

2.5.1 Respon Imun Terhadap Kanker ............................................. 40

2.5.1.1 Respon Imun Innate Atau Non-Spesifik ....................... 40

xii

2.5.1.2 Respon Imun Adaptif atau Spesifik ............................. 42

2.5.2 Interferon ............................................................................. 43

2.5.3 Peran IFN-γ terhadap kanker .............................................. 51

2.6 Apoptosis Sel ................................................................................... 52

2.6.1 Caspase 3 ............................................................................ 55

2.6.2 Pewarnaan Imunohistokimia ................................................

2.7 Mencit (Mus musculus L.) Sebagai Hewan Coba ............................ 58

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Rancangan Penelitian ....................................................................... 62

3.2 Variabel Penelitian ........................................................................... 62

3.3 Waktu dan Tempat Penelitian ......................................................... 63

3.4 Populasi dan Sampel Penelitian ...................................................... 63

3.5 Alat dan Bahan ................................................................................. 63

3.5.1 Alat ........................................................................................ 63

3.5.2 Bahan ...................................................................................... 64

3.6 Kegiatan Penelitian .......................................................................... 64

3.6.1 Preparasi Hewan Coba ........................................................... 64

3.6.2 Pembagian Kelompok Sampel ............................................... 65

3.6.3 Pembuatan Ekstrak Etanol Akar Widuri (Calotropis

gigantea L.) ........................................................................... 66

3.6.4 Pembuatan Sediaan Larutan CMC Na 0,5% ......................... 67

3.6.5 Pembuatan Larutan 7,12-dimetilbenz(α) Antrasena .............. 67

3.6.6 Penimbangan Berat Badan Hewan Coba ............................... 67

3.6.7 Pengambilan Sampel ............................................................. 68

3.6.8 Pengukuran Kadar IFN-γ dengan Metode Elisa .................... 68

3.6.9 Analisis Ekspresi Caspase 3 dengan Imunohistokimia ......... 70

3.7 Teknik Analisis Data........................................................................ 75

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengaruh Ekstrak Etanol Akar Widuri (Calotropis gigantea L.)

Terhadap Rata-rata Berat Badan Pada Fibrosarcoma Mencit (Mus

musculus L.) .................................................................................... 76

4.2 Pengaruh Ekstrak Etanol Akar Widuri (Calotropis gigantea L.)

Terhadap Kadar IFN-γ Pada Fibrosarcoma Mencit (Mus musculus

L.) .................................................................................................... 82

4.3 Pengaruh Ekstrak Etanol Akar Widuri (Calotropis gigantea L.)

Terhadap Ekspresi Caspase 3 Pada Fibrosarcoma Mencit (Mus

musculus L.) .................................................................................... 87

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 95

5.2 Saran ................................................................................................ 95

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 96

LAMPIRAN .................................................................................................. 104

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Widuri (Calotropis gigantea L.) ................................................ 17

Gambar 2.2 Struktur Dasar Cardenolide ....................................................... 21

Gambar 2.3 Skema Karsinogenesis................................................................... 24

Gambar 2.4 Perbedaan Struktur Sel Normal dengan Sel Kanker ................. 29

Gambar 2.5 Proses perubahan sel normal menjadi sel kanker ...................... 30

Gambar 2.6 Histologi fibrosarcoma pada Subkutan ..................................... 32

Gambar 2.7 Struktur DMBA (7,12–dimethylbenz(α) Antrasena) ................. 36

Gambar 2.8 Jalur metabolisme DMBA ......................................................... 37

Gambar 2.9 Peran IFN-γ Pada Proses Penghambatan Kanker ...................... 52

Gambar 2.10 Proses Apoptosis ..................................................................... 53

Gambar 4.1.1 Rata-rata Berat Badan Selama Pengamatan. ........................... 77

Gambar 4.1.2 Morfologi Mencit (Mus musculus L.) pada minggu ke-3

Akibat Induksi DMBA. ................................................................. 79

Gambar 4.3.1 Pewarnaan Imunihistokimia Jaringan Subkutan (400x) Pada

sitoplasma ..................................................................................... 88

Gambar 4.3.2 Persentase Luas Ekspresi Caspase 3 dengan Imunoratio ........ 90

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komponen Senyawa Bioaktif dalam Berbagai Bagian Tanaman

Widuri (Calotropis gigantea L.) .................................................. 20

Tabel 2.2 Tipe Interferon ............................................................................. 45

Tabel 2.3 Data Biologis Mencit (Mus musculus L.) di Laboratorium ......... 60

Tabel 4.1 Rata-rata Kadar IFN- γ pada Fibrosarcoma Mencit (Mus

musculus L.) ................................................................................. 83

Tabel 4.2 Rata-rata Persentase Ekspresi Caspase 3 Pada Fibrosarcoma

Mencit (Mus musculus L.) ............................................................ 91

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Alur Penelitian ............................................................................ 104

Lampiran 2 Data Hasil Penelitian .................................................................. 105

Lampiran 3 Analisis Data .............................................................................. 107

Lampiran 4 Penentuan dan Perhitungan Dosis ............................................. 113

Lampiran 5 Dokumentasi Penelitian ............................................................. 115

Lampiran 6. Gambar analisis Persentase Ekspresi Caspase 3 dengan

imunoratio ................................................................................ 120

xvi

DAFTAR SINGKATAN

AIF Apoptosis-inducing factor

Apaf-1 Apoptosis Protease Activating Factor-1

APC Antigen Presenting Cell

Bax Bcl–2assosiated x protein

Bc-2 cell lymphom–2

BHA Butil Hidroksi Anisol

Caspase cysteine-aspartic acid protease

CD Cluster of Differentiation

CMC Na Sodium Carboxyl Methyl Cellulose

CRP reactive protein

CT Computeriezed Tomographic

CTL Citotoxic T Lymphocyte

dA deoksiadenosin

DAB diaminobenzidine

dG deoksiguanosin

DMBA 7,12-Dimetilbenz(α) Antrasena

DNA Deoxyribo Nucleic Acid

EAC Ehrlich’s ascites carcinoma

elF2 Eukaryotic Initiation Factor 2

Elisa enzyme-linked immunosorbent assay

ER-α Reseptor Estroge–α

FASL Fas Ligan

FITC Fluorescein isothiocyanate

HE Hematoxylin Eosin

xvii

HLA Human Leukocyte Antigen

IFN-α interferon-α

IFN-β interferon-β

IFN-γ interferon-γ

IL interleukin

MAC Mitochondrial Apoptosis Induction Channel

MAPK Mitogen-Activated Protein Kinase

MAFs Macrophage Activating Factors

mEH microsomal epoxide hydrolase

MHC Mayor Histocompability Complex

MRI Magnetik Resonance Imaging

mRNA Messenger Ribonucleic acid

NK Natural Killer

NCHS National Center for Health Statistics

P53 Protein 53

P-450 Protein 450

PAH hidrokarbon aromatik polisiklik

PARP Poly (Adenosine 5’diphospate-Ribose) Polymerase

PGE2 Prostaglandin

PKR protein kinase R

PTEN phospatase and Tensin homolog deleted on

chromosome ten

ROS Reactive Oxigen Species

SA-HRP Strep advin-horseradish peroxidase

Th T-helper

xviii

TIL tumor-infiltrating lymphocyte

TLR 3 Toll Like Receptor 3

TNF-α Tumor Necrosis Factor–α

WHO World Health Organization

xix

ABSTRAK

Setiawan, Andri. 2015. Pengaruh Ekstrak Etanol Akar Widuri (Calotropis gigantea

L.) Terhadap Kadar IFN-γ dan Ekspresi Caspase 3 Pada Fibrosarcoma

Mencit (Mus musculus L.). Skripsi. Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang.

Dosen Pembimbing: Dr. drh. Hj Bayyinatul Muchtaromah, M.Si dan Umaiyatus Syarifah,

M.A

Kata Kunci: Akar Widuri, Fibrosarcoma, IFN-γ, dan Caspase 3.

Widuri (Calotropis gigantea L.) adalah salah satu jenis tanaman yang diduga

memiliki khasiat sebagai anti kanker. Penelitian ini bertujuan. untuk mengetahui potensi

ekstrak etanol akar Widuri (Calotropis gigantea L.) terhadap kadar IFN-γ, Caspase 3 dan

rata-rata berat badan pada fibrosarcoma mencit (Mus musculus L.) akibat induksi 7,12-

Dimetilbenz(α) Antrasena (DMBA).

Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental menggunakan Rancangan

Acak Lengkap (RAL) dengan 6 perlakuan 5 ulangan, masing-masing adalah kelompok

Kontrol (K- dan K+) dan kelompok perlakuan P1 (dosis 50 mg/Kg BB), P2 (dosis 100

mg/Kg BB), P3 (dosis 150 mg/Kg BB), dan P4 (metotreksat). Semua kelompok

perlakuan dalam penelitian ini diinduksi dengan DMBA 0,025 mg/g BB di daerah

subkutan. Setelah 6 minggu masa induksi selanjutnya dilakukan terapi ekstrak etanol akar

Widuri (Calotropis gigantea L.) selama 2 minggu. Parameter yang diamati dalam

penelitian ini adalah, kadar IFN-γ dengan metode ELISA, ekspresi Caspase 3 dengan

menggunakan metode Imunohistokimia, dan rata-rata berat badan mencit selama

penelitian. Data yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan one way ANOVA

dengan post hoct Tukey-HSD α=0,05.

Hasil penelitian menunjukan bahwa pada dosis 150 mg/Kg BB kadar IFN-γ

paling tinggi (178,6±79,2), dibandingkan dengan P4 (146,3± 86,6), maupun K-

(48,7±25,7). Hasil ekspresi Caspase 3 menunjukkan bahwa pada dosis 150 mg/Kg BB

juga paling efektif dalam meningkatkan ekspresi Caspase 3 yaitu (79.05 ± 12.05)

penurunan berat badan pada saat induksi DMBA, setelah induksi DMBA berakhir dan

dilanjutkan terapi dengan ekstrak etanol akar Widuri (Calotropis gigantea L.) terjadi

peningkatan rata-rata berat badan pada semua perlakuan.

xx

ABSTRACT

Setiawan, Andri. 2015. Effect of Ethanol Extracts Widuri Roots (Calotropis gigantea

L.) Against Levels of IFN-γ and Expression of Caspase 3 In

Fibrosarcoma Mice (Mus musculus L.). Thesis. Biology Department,

Science and Technology Faculty, Maulana Malik Ibrahim State Islamic

University of Malang.

Supervisor: Dr. drh. Hj Bayyinatul Muchtaromah, M.Si and Umaiyatus Syarifah, M.A

Keywords: Widuri roots (Calotropis gigantea L.), IFN-γ, Caspase 3, Fibrosarcoma.

One type of plant that is thought to have anti-cancer properties as is the Widuri

root (Calotropis gigantea L.) The purpose of this research. to determine the potential of

ethanol extract of the Widuri roots (Calotopis gigantea L.) on levels of IFN-γ, expression

Caspase 3 and the weight average in fibrosarcoma mice (Mus musculus L.) induced 7.12-

Dimetilbenz (α) anthracene (DMBA).

This study was an experimental study that used a completely randomized design

(RAL) with 6 treatments 5 replications, there are control group (K- and K +) and P1

treatment group (dose of 50 mg / kg bb), P2 (dose of 100 mg / kg bb), P3 (a dose of 150

mg / kg bb), and P4 (methotrexate). All treatment groups in this study induced by DMBA

0.025 mg / g BB in the subcutaneous area. After 6 weeks of induction further therapy

ethanol extract Widuri roots (Calotropis gigantea L.) for 2 weeks. The parameters

observed in this study is the average weight of mice during the study, the levels of IFN-γ

by ELISA, and Caspase 3 expression analysis using Immunohistochemistry. Data were

analyzed using one-way ANOVA with Tukey-HSD post hoct α = 0.05.

The results showed that at a dose of 150 mg / kg bb levels of IFN-γ highest

(178.6 ± 79.2), compared with P4 (146.3 ± 86.6), and K (48.7 ± 25, 7). The results

showed that the expression of Caspase 3 at a dose of 150 mg / kg bb is also the most

effective in increasing the expression of Caspase 3 is (79.05 ± 12.05) weight loss during

DMBA induction, after DMBA induction over and continued therapy with ethanol extract

of the Widuri roots (Calotropis gigantea L.) an increase in the average weight on all

treatments.

xxi

خال صة.( ضد L)عشار عمالق لويدوريااليثانول مقتطفات من جذور ا أتثري. 5102سيتياوان، اندري.

.قمس علم األحياء. .Lيف يفية الفئران )املصحف العضلة 3والتعبري عن كاسباس IFN-γمستوايت كلية العلوم والتكنولوجيا جبامعة موالان مالك إبراهيم اإلسالمية احلكومية مباالنق.

ة ادلاجستري الشريفة أمّية ئن الد فة إدلشر. ة ادلاجستري مة ادلخرت بىنة الدكتورة: ء حىا اال علم إدلشرفة .3 وكاسباس ،IFN-γ يفية، ، لويدوريا جذوركلمات البحث:

مضادة خصائص ذلا أن يعتقد اليت النبااتت من واحد نوع هو.( L عمالق عشار) لويدوريا عمالق عشار) لويدوريا اجلذور من ادلستخلص اإليثانول إمكانية لتحديد. البحث هذا من واذلدف .للسرطان

L ).مستوايت على IFN-γ، يفية الفئران على الوزن ومتوسط 3 كاسباس (العضلة ادلصحف L ).اليت ( .ادلسرطنة ادلادة) أنثراسنيDimetilbenz (α )-7.12 يسببها

5 عالجات 6 مع( RAL) العشوائية كامل تصميم ابستخدام جتريبية دراسة الدراسة هذه وكانت ،(اجلسم وزن من كغ/ ملغ 50) P1 العالج ورلموعة+( Kو -K) التحكم رلموعة هو واحد كل مكررات،

P2 (كغ/ ملغ 100 جبرعة BB)، P3 (اجلسم وزن من كغ/ ملغ 150 جرعة)، وP4 (ميثوتريكسات.) 6 بعد. اجللد حتت منطقة يف غ/ ملغ 0.025 ادلسرطنة ادلادة عن النامجة الدراسة هذه يف العالج الفئات مجيع

.أسابيع 2 دلدة.( L عمالق عشار) لويدوريا جذور من اإليثانول استخراج من ادلزيد التعريفي العالج من أسابيع ادلناعية 3 كاسباس عن والتعبري ،ELISA قبل من IFN γ ومستوايت الدراسة، هذه يف لوحظ ادلعلمات

اجتاه يف ANOVA ابستخدام البياانت حتليل مت وقد. الدراسة أثناء الفئران وزن ومتوسط طريقة، ابستخدام .hoct α = 0.05 آخر HSD-توكي مع واحد

،(79.2± 178.6) أعلى IFN-γ من كغم/ ملغم 150 جبرعة مستوايت أن النتائج وأظهرت 3 كاسباس عن التعبري أن النتائج وأظهرت K (48.7 ± 25.7 .)و ،P4 (146.3 ± 86.6) مع ابدلقارنة

اخلسارة هو 3 كاسباس عن التعبري زايدة يف فعالية األكثر أيضا هو اجلسم وزن من كغ/ ملغ 150 جبرعة مع العالج واستمرار مرارا احلث ادلسرطنة ادلادة بعد االستقراء، ادلسرطنة ادلادة خالل الوزن( ±0:05 79.05)

.العالجات مجيع بني وزن متوسط يف زايدة.( L عمالق عشار) الشوك جذور من ادلستخلص اإليثانول