TEORI PROSES PENUAAN DENGAN RADIKAL BEBAS / OKSIDAN

A. Pengertian Radikal bebas adalah atom atau molekul yang mempunyai elektron yang tidak berpasangan pada orbital terluarnya dan dapat berdiri sendiri (Clarkson and Thompson, 2000). Teori radikal bebas diperkenalkan pertama kali oleh Denham Harman pada tahun 1956. Radikal bebas adalah senyawa kimia yang berisi electron tidak berpasangan. Radikal bebas tersebut terbentuk sebagai hasil sampingan berbagai proses selular atau metabolisme normal yang melibatkan oksigen. Sebagai contonh adalah reactive oxygen species (ROS) dan reactive nitrogen species (RNS) yang dihasilkan selama metabolisme normal. Karena elektronnya tidak berpasangan, secara kimiawi radikal bebas akan pasangan electron lain dengan bereaksi dengan substansi lain terutama protein dan lemak tidak jenuh. Melalui proses oksidasi, radikal bebas yang dihasilkan selama fosforilaso oksidatif dapat menghasilkan berbagai modifikasi makromolekul. Sebagai contoh, karena membran sel mengandung sejumlah lemak , ia dapat bereaksi dengan radikal bebas sehingga membran sel mengalami perubahan. Akibat perubahan pada struktur membran tersebut membran sel menjadi lebih permeable terhadap bebrapa substansi dan memungkinkan substansi tersebut melewati membran secara bebas. Struktur didalam sel seperti mitokondria dan lisosom juga diselimuti oleh membran yang mengandung lemak sehingga mudah diganggu oleh radikal bebas . radikal bebas juga dapat bereaksi dengan DNA, menyebabkan mutasi kromosom dan karenanya merusak merusak mesin genetic dari sel. Radikal bebas dapat merusak fungsi sel dengan merusak membran sel atau kromosom sel. Lebih jauh, teori radikal bebas menyatakan bahwa terdapat akumulasi radikal bebas secara bertahap di dalam sel sejalan dengan waktu dan bila kadarnya melebihi konsentrasi ambang maka mereka mungkin berkontribusi pada perubahan-perubahan yang dikaitkan dengan penuaan. Sebenarnya tubuh diberi kekuatan untuk melawan radikal bebas berupa antioksidan yang diproduksi oleh tubuh sendiri, namun antioksidan tersebut tidak dapat melindungi tubuh dari kerusakan akibat radikal bebas tersebut. Radikal Bebas adalah molekul atau bagian molekul yang tidak utuh lagi karena sebagian telah pecah atau melepaskan diri. Bagian yang pecah atau melepaskan diri ini melekat pada molekul lain dan merusak atau mengubah struktur dan fungsi molekul yang bersangkutan. Menurut Krohn, oksigen sangat reaktif, dan oksidasi dari protein, lemak, dan hidrat arang, dan unsure lain dalam tubuh, akan menghasilkan radikal bebas ini. Dalam proses menua, kecepatan unsure radikal bebas ini bertambah, melebihi kecepatan perbaikan atau pemulihannya. Vitamin E diduga melindungi mitokondria terhadap pengaruh buruk terhadap radikal bebas. Vitamin E berfungsi sebagai antioksidan, sehingga dapat menghambat proses penuaan. Kegiatan radikal bebas juga dibangkitkan oleh pengaruh lingkungan, seperti produk samping dari industri plastic, ozon atmosfer, asap knalpot mobil dan motor, dll. Jadi tubuh manusia diserang dari luar dan dari dalam oleh radikal bebas. Karenanya manusia harus melindungi diri dari pengaruh radikal bebas dengan memilih makanan yang sesuai, agar dapat hidup lebih sehat. Dosis vitamin E (d-alfa-tocopherol) untuk usia kurang dari 0 tahun adalah 400 IU perhari dan untuk lebuh dari 40 tahun 800 IU perhari. Selain vitamin E, dianjurkan minum vitamin C (sebaiknya yang lepas berkala) 200mg/hari, dan Beta-carotene 25.000mg/hari. Protein hewani diganti dengan protein dari kedelai (tempe, tahu). Ikan yang dianjurkan adalah ikan sarden, mackerel, dan salmon. Pakai minyak goreng yang segar, yang paling baik adalah minyak zaitun. Kebanyakan radikal bebas bereaksi secara cepat dengan atom lain untuk mengisi orbital yang tidak berpasangan, sehingga radikal bebas normalnya berdiri sendiri hanya dalam periode waktu yang singkat sebelum menyatu dengan atom lain. Simbol untuk radikal bebas adalah sebuah titik yang berada di dekat simbol atom (R•). B. Mekanisme Perusakan Organ Oleh Radikal Bebas Untuk mencapai kondisi stabil, oksigen radikal akan menangkap elektron dari senyawa-senyawa penyusun sel maupun organ, baik karbohidrat, protein ataupun lemak. Radikal bebas akan merusak DNA sel yang dapat mengakibatkan pertumbuhan sel yang abnormal dan dapat berkembang menjadi sel kanker ataupun tumor. Radikal bebas juga dapat menyerang organel-organel sel yang mengakibatkan kematian sel yang berujung pada penurunan fungsi organ dan penyakit degeneratif. Selain itu radikal bebas juga memicu pembentukan aterosclerosis, merusak control sistim imun tubuh yang dapat berakibat pada munculnya penyakit-penyakit autoimun. C. Sistem Pertahanan Antioksidan dan Stres Oksidatif Radikal bebas dan senyawa oksigen reaktif yang diproduksi dalam jumlah yang normal, penting untuk fungsi biologis, seperti sel darah putih yang menghasilkan H2O2 untuk membunuh beberapa jenis bakteri dan jamur serta pengaturan pertumbuhan sel, namun ia tidak menyerang sasaran spesifik, sehingga ia juga akan menyerang asam lemak tidak jenuh ganda dari membrane sel, organel sel, atau DNA, sehingga dapat menyebabkan kerusakan struktur dan fungsi sel (Winarsi, 2007). Namun tubuh diperlengkapi oleh seperangkat system pertahanan untuk menangkal serangan radikal bebas atau oksidan sehingga dapat membatasi kerusakan yang diakibatkan oleh radikal bebas. Sistem pertahanan antioksidan ini antara lain adalah enzim Superoxide Dismutase (SOD) yang terdapat di mitokondria dan sitosol, Glutathione Peroxidase (GPX), Glutathione reductase, dan catalase (Jackson, 2005, Singh, 1992). Selain itu terdapat juga sistem pertahanan atau antioksidan yang berupa mikronutrien yaitu β-karoten, vitamin C dan vitamin E (Hariyatmi, 2004). Sistem pertahanan ini bekerja dengan beberapa cara antara lain berinteraksi langsung dengan radikal bebas, oksidan, atau oksigen tunggal, mencegah pembentukan senyawa oksigen reaktif, atau mengubah senyawa reaktif menjadi kurang reaktif (Winarsi, 2007) Namun dalam keadaan tertentu, produksi radikal bebas atau senyawa oksigen reaktif melebihi sistem pertahanan tubuh, kondisi yang disebut sebagai stres oksidatif (Agarwal et al., 2005). Pada kondisi stres oksidatif, imbangan normal antara produksi radikal bebas atau senyawa oksigen reaktif dengan kemampuan antioksidan alami tubuh untuk mengeliminasinya mengalami gangguan sehingga menggoyahkan rantai reduksi-oksidasi normal, sehingga menyebabkan kerusakan oksidatif jaringan. Kerusakan jaringan ini juga tergantung pada beberapa faktor, antara lain: target molekuler, tingkat stres yang terjadi, mekanisme yang terlibat, serta waktu dan sifat alami dari sistem yang diserang (Winarsi, 2007). D. Mekanisme Kerja Radikal Bebas, Peroksidasi Lipid, dan Malondialdehyde (MDA) Penelitian yang ekstensif dengan menggunakan sitem model dan dengan material biologis in vitro, secara jelas menunjukkan bahwa radikal bebas dapat menimbulkan perubahan kimia dan kerusakan terhadap protein, lemak, karbohidrat, dan nukleotida. Bila radikal bebas diproduksi in vivo, atau in vitro di dalam sel melebihi mekanisme pertahanan normal, maka akan terjadi berbagai gangguan metabolik dan seluler. Jika posisi radikal bebas yang terbentuk dekat dengan DNA, maka bisa menyebabkan perubahan struktur DNA sehingga bisa terjadi mutasi atau sitotoksisitas. Radikal bebas juga bisa bereaksi dengan nukleotida sehingga menyebabkan perubahan yang signifikan pada komponen biologi sel. Bila radikal bebas merusak grup thiol maka akan terjadi perubahan aktivitas enzim. Radikal bebas dapat merusak sel dengan cara merusak membrane sel tersebut. Kerusakan pada membran sel ini dapat terjadi dengan cara: (a) radikal bebas berikatan secara kovalen dengan enzim dan/atau reseptor yang berada di membran sel, sehingga merubah aktivitas komponen-komponen yang terdapat pada membran sel tersebut; (b) radikal bebas berikatan secara kovalen dengan komponen membran sel, sehingga merubah struktur membran dan mengakibatkan perubahan fungsi membran dan/atau mengubah karakter membrane menjadi seperti antigen; (c) radikal bebas mengganggu sistem transport membrane sel melalui ikatan kovalen, mengoksidasi kelompok thiol, atau dengan merubah asam lemak polyunsaturated; (d) radikal bebas menginisiasi peroksidasi lipid secara langsung terhadap asam lemak polyunsaturated dinding sel. Radikal bebas akan menyebabkan terjadinya peroksidasi lipid membran sel. Peroksidaperoksida lipid akan terbentuk dalam rantai yang makin panjang dan dapat merusak organisasi membran sel. (Sikka et al., 1995). Peroksidasi ini akan mempengaruhi fluiditas membran, cross-linking membran, serta struktur dan fungsi membran (Slater, 1984; Powers and Jackson, 2008). Mekanisme kerusakan sel atau jaringan akibat serangan radikal bebas yang paling awal diketahui dan terbanyak diteliti adalah peroksidasi lipid. Peroksidasi lipid paling banyak terjadi di membran sel, terutama asam lemak tidak jenuh yang merupakan komponen penting penyusun membran sel. Pengukuran tingkat peroksidasi lipid diukur dengan mengukur produk akhirnya, yaitu malondialdehyde (MDA), yang merupakan produk oksidasi asam lemak tidak jenuh dan yang bersifat toksik terhadap sel. Pengukuran kadar MDA merupakan pengukuran aktivitas radikal bebas secara tidak langsung sebagai indikator stres oksidatif. Pengukuran ini dilakukan dengan tes Thiobarbituric Acid Reactive Substances (TBARS test) (Slater, 1984; Powers and Jackson, 2008). E. Produksi radikal bebas akibat latihan fisik Radikal bebas dapat terbentuk selama dan setelah latihan oleh otot yang berkontraksi serta jaringan yang mengalami iskemik-reperfusi (Chevion et al., 2003). Pembentukan radikal bebas terutama dihasilkan oleh otot rangka yang berkontraksi (Powers and Jackson, 2008). Selama melakukan latihan fisik maksimal, konsumsi oksigen tubuh meningkat dengan cepat. Penggunaan oksigen oleh otot selama latihan fisik maksimal dapat meningkat sekitar 100–200 kali dibandingkan saat istirahat (Chevion et al., 2003). Saat fosforilasi oksidatif di dalam mitokondria, oksigen direduksi oleh sistem transport elektron mitokondria untuk membentuk adenosin trifosfat (ATP) dan air. Selama proses fosforilasi oksidatif ini sekitar 2% molekul oksigen dapat berikatan dengan elektron tunggal yang bocor dari karier elektron pada rantai pernafasan, sehingga membentuk radikal superoksida (O2). Radikal superoksida yang terbentuk ini akan membentuk hidrogen peroksida (H2O2) dan hidroksil reaktif (OH.) dengan cara berinteraksi dengan logam transisi reaktif seperti tembaga dan besi (Singh, 1992). F. Antioksidan Penetral Radikal BebasSumber Antioksidan Antioksidan banyak terdapat dalam bahan pangan yang kita konsumsi sehari-hari, namun antioksidan tersebut dalam bentuk terikat dengan senyawa lain sehingga persentase yang dapat diserap oleh tubuh sangat sedikit, belum lagi dalam proses pengolahan bahan pangan menjadi makanan dapat merusak antioksidan tersebut. Lalu apa yang harus kita lakukan? Cara satu-satunya adalah mengkonsumsi suplemen antioksidan. Namun jangan salah dalam memilih suplemen antioksidan. Pilihlah yang terbuat dari bahan alami dengan efektifitas yang bisa diandalkan atau dengan kata lain efektifitasnya sama dengan antioksidan utama yang ada dalam tubuh kita. G. Hasil Riset Tentang Sifat-Sifat Penting Antioksidan Secara alami tubuh manusia telah dilengkapi suatu sistem pertahanan yang dapat menetralkan radikal bebas, berupa antioksidan enzimatik (SOD, katalase dan Gluthationin), senyawa antioksidan juga terdapat dalam bahan pangan yang dikonsumsi seperti vitamin C, E dan betakaroten serta mineral-mineral tertentu. Antioksidan utama dan yang paling efektif adalah antioksidan enzimatik berupa enzim SOD. Produksi dan daya induksi/kerja enzim ini akan menurun sejalan dengan pertambahan usia. Jadi dapat disimpulkan bahwa kemampuan alami tubuh dalam menetralkan radikal bebas akan menurun sejalan dengan pertambahan usia. Keadaan ini sungguh berbahaya karena dalam waktu yang bersamaan sumber-sumber radikal bebas dari luar tubuh semakin hari jumlahnya semakin meningkat. Untuk mencapai keseimbangan radikal bebas dan antioksidan dalam tubuh, maka diperlukan pasokan antioksidan yang memadai. Antioksidan alami lebih tinggi tingkat pemanfaatannya oleh tubuh dibanding dengan Antioksidan buatan/sintesis. (Yuki Niwa, Free Radicals Invite Death). Konsumsi Antioksidan tunggal dosis tinggi dapat meningkatkan Radikal Bebas dalam tubuh (Yuki Niwa, Free Radicals Invite Death). Multi Antioksidan jauh lebih efektif dibanding AO tunggal, makin beragam jenis AO makin tinggi efektifitasnya (Yuki Niwa, Free Radicals Invite Death). Antioksidan Enzimatik tidak efektif dikonsumsi karena rusak oleh asam lambung/enzim pencernaan dan sulit diserap dinding usus karena berat molekulnya tinggi (Yuki Niwa, Free Radicals Invite Death). 5. Waktu paruh antioksidan enzimatik sangat singkat sehingga tidak efektif digunakan bahkan dengan metode penyuntikan sekalipun (Yuki Niwa, Free Radicals Invite Death). H. Kerusakan Akibat Radikal Bebas Radikal bebas (RB) dapat terbentuk dialam bebas dan didalam tubuh jika fagosit pecah dan sebagai produk sampingan didalam rantai pernafasan didalam mitokondria. Radikal bebas bersifat merusak, karena sangat reaktif, sehingga dapat bereaksi denga DNA, protein, asam lemak tidak jenuh, seperti dalam membran sel.