Ekspresi Glukosa Transporter 2 Sel Beta Pankreas pada Tikus yang Diinduksi Streptozotocin dan Nikotinamid
Expression of Glucose Transporter 2 of Beta Pancreatic Cells in Streptozotocin-Nicotinamide-Induced Rats
Jena Hayu Widyasti 1 *. Fakultas Farmasi Universitas Setia Budi Surakarta
* email: jenahayu89@gmail.com

## ABSTRAK
Diabetes  Melitus  (DM)  tipe  II  terjadi  pada  individu  dengan  resistensi  insulin  atau kerusakan  sel  β  pankreas  sehingga  tidak  mampu  merespon  glukosa  untuk  menghasilkan insulin.  Insulin  merupakan  hormon  penting  dalam  transport  glukosa.  Glukosa  transporter  2 (GLUT- 2) pada membran sel β pankreas bertanggung jawab pada transport glukosa yang akan menstimulasi  sekresi  insulin.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  ekspresi  protein GLUT-2 pada sel β pankreas tikus yang diinduksi Streptozotocin (STZ)-Nikotinamid (NA).
Penelitian  menggunakan  2  kelompok  tikus  Wistar  jantan.  Kelompok  I  sebagai  kontrol normal; kelompok II diinduksi STZ-NA. Dosis yang digunakan pada induksi STZ yaitu 50 mg/kg BB tikus dan NA 110 mg/kg BB tikus.Pengamatan ekspresi protein GLUT-2 sel β pankreas tikus dilakukan secara imunohistokimia.
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  terjadi  penurunan  densitas  GLUT-2  sel  pada β pankreas tikus yang diinduksi STZ-NA dibandingkan dengan kelompok tikus normal.
Kata kunci : GLUT-2, Induksi STZ-NA, DM

## ABSTRACT
Diabetes Mellitus (DM) type II occurs in individual with insulin resistance or β pancreatic cells damage which is not able to respond glucose and produce insulin. Insulin is an important hormon  in  glucose  transport.  Glucose  transporter  (GLUT-2)  in β pancreatic cell membranes is responsible  for  glucose  transport  that  will  stimulate  insulin  secretion.  The  purpose  of  this research was to the effectson GLUT- 2 protein expression in pancreatic β cells ofStreptozotocin- Nicotinamide-induced(STZ-NA) rats.
This  research  performed  using  two  groups  of  male  Wistar  rats.  Group  I  was  normal control group, while Groups II were induced with STZ-NA. The dosage used in STZ induction is 50  mg  /  kg  WB  rats  and  NA  110  mg  /  kg  WB  rats.  The  expression  of  GLUT-2  protein  in β pancreatic cells in rats were observed by using  immunohistochemistristy method.
The result showed that the density of GLUT-2 protein in β pancreatic cells significantly decreased in the group STZ-NA-induced rats comparing to normal control group .
Key Word : GLUT-2, STZ-NA induced, DM
PENDAHULUAN DM merupakan penyakit metabolik yang ditandai dengan
hiperglikemia  karena  tubuh  tidak  dapat menghasilkan insulin atau terjadi peningkatan resistensi insulin. Hiperglikemia  kronis  dan  gangguan metabolik  lainnya  pada  DM  dalam
jangka  panjang  dapat  menyebabkan kerusakan  jaringan  dan  organ  serta disfungsi  yang  melibatkan  mata,  ginjal, saraf  dansistem  vaskular  (Cavallerano, 2009).DM  tipe  II  terjadi  pada  individu dengan resistensi insulin dan kerusakan  pada  sel  β  pankreas  yaitu sel β pankreas tidak mampu merespon
glukosa  untuk  menghasilkan  insulin. Insulin  merupakan  faktor  penting  dari transport  glukosa.  Kadar  insulin  yang tinggi  dalam  tubuh  menyebabkan  tidak adanya  glikogenolisis  dan  merangsang penyerapan glukosa ke dalam otot, hati dan  jaringan  adiposa    (Rose  dan Ritcher,  2005).  Glukosa  transporter (GLUT- 2)  pada  membran  sel  β pankreas  bertanggung  jawab  untuk transport glukosa yang akan menstimulasi  untuk  sekresi  insulin (Othsubo et al ., 2005), hal ini menyebabkan  terjadi  depolarisasi  pada membran  plasma  karena  penutupan kanal  K + ATP  dependent  dan  Ca 2+ sehingga  mensekresi  granul  insulin (Henquin et al ., 2003).Ekspresi gen dari GLUT-2 dipengaruhi oleh kondisi metabolik  dan  juga  jaringan  tertentu. Ekspresi  gen  GLUT-2  dalam  hati  dan sel  β  pankreas  dipengaruhi  oleh glukosa  darah  dan  insulin.  Dalam model hewan diabetes, tingkat GLUT 2 mRNA meningkat dalam hati (Rencurel, 1996),  tetapi  menurun  dalam  sel  β pankreas  (Ohneda,  1993).  Penelitian yang dilakukan oleh Ferrer et al . (1995) yaitu membandingkan ekspresi GLUT-2 pada  manusia  DM  dan  tanpa  DM. Ekspresi  GLUT-2  pada  islet  pankreas manusia  DM  tipe  II  lebih  rendah dibandingkan  dengan  manusia  yang tidak mengalami DM tipe II.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk membandingkan  mengetahui  ekspresi protein  GLUT- 2  pada  sel  β  pankreas tikus yang diinduksi STZ-NA.

## METODE PENELITIAN
Dalam penelitian ini menggunakan tikus wistar jantan sebanyak  10  ekor  dengan  2  kelompok
perlakuan. Kelompok I sebagai  kontrol normal  (hanya  diberi  pakan  pelet  dan air), kelompok II diberikan induksi STZ- NA.
Induksi diabetes dilakukan dengan  pemberian  STZ  dalam  0,1  M buffer  sitrat  pH  4,5  (Kulkarni et  al .,
2012).  Pemberian  NA  dalam  larutan saline. Menginduksi hewan uji
menggunakan  kombinasi  STZ  dengan dosis  50  mg/kg  BB  tikus  dan  NA dengan dosis 110 mg/kg BB tikus yang diberikan  satu  kali  sehingga  dapat menyebabkan  DM  dalam  lima  hari setelah  induksi.  NA  diberikan  15  menit sebelum  pemberian  STZ.  Induksi  STZ dan
NA diberikan secara intraperitoneal. Prosedur Immunohistochemistry (IHC)  dilakukan  dengan  tiga  tahapan yaitu (1) preparasi slide sampel jaringan  β  pankreas  (2)  optimasi pengenceran dan operating time antibodi antiGLUT-2, (3) Immunohistochemistry (IHC)  terhadap sampel, fotomikroskopi dan semikuantitatif densitas ekspresi protein GLUT-2.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pemeriksaan protein GLUT-2 dilakukan  dengan  menghitung  secara semikuantitatif  dari  densitas  warna cokelat pada sel β pankreas tikus yang telah  dilakukan  pengecatan  secara imunohistokimia  dengan  menggunakan antibodi antiGLUT-2. Foto hasil pengamatan dengan metode
imunohistokimia  dapat  dilihat  pada gambar  1.  Hasil  pengecatan  GLUT-2 secara  imunohistokimia  pada  sel  β pankreas  yaitu  ditunjukkan  dengan warna  cokelat  pada  daerah  sitoplasma
sel.  Warna  cokelat  ditimbulkan  karena adanya  protein  GLUT- 2  pada  sel  β pankreas  yang  mensekresikan  insulin, yaitu  sel  β  yang  terdapat  dalam  insula langerhans  pankreas.  Hal  ini  sesuai dengan  penelitian  Xiong et  al .  (2011) yaitu  melakukan  pengecatan  secara imunohistokimia  protein  GLUT-2  pada islet pankreas.
Normal Induksi STZ-NA Gambar 1. Hasil pewarnaan imunohistokimia  GLUT- 2  pada  sel  β
pankreas.  Tanda  panah  menunjukkan adanya  GLUT- 2  pada  sel  β  pankreas
dalam insula langerhans yang
memberikan warna cokelat.
Sel  β  pankreas  mensekresikan  insulin sebagai  respon  tingkat  glukosa  tinggi dalam peredaran darah. GLUT-2
sebagai  transporter  untuk  membawa masuk glukosa sehingga terjadi peningkatan  konsentrasi  glukosa  pada insula langerhans, menyebabkan produksi  ATP  meningkat,  ion  Potasium meningkat dan terjadi depolarisasi Ca 2+ sehingga sel β pankreas mensekresikan  insulin  (Henquin et al.,
2003).
Tabel  1.  Hasil  rata-rata  persentase densitas  warna  protein  GLUT-2  pada sel β pankreas secara imunohistokimia Kelompok Perlakuan Rata-rata persentase densitas warna protein GLUT-2 Normal 100 Induksi STZ-NA 32,31 Hasil  pengamatan  protein  GLUT-2 dilakukan  dengan  menghitung  secara semikuantitatif  dari  densitas  warna cokelat pada sel β pankreas tikus yang telah  dilakukan  pengecatan  secara imunohistokimia  dengan  menggunakan antibodi  antiGLUT-2.  Hasil  perhitungan protein  GLUT-2  secara  semikuantitatif antar  kelompok  perlakuan  dapat  dilihat pada gambar 1.
Pada  penelitian  ini,  ekspresi  protein GLUT-2  dinyatakan  dalam  persentase densitas warna cokelat. Ekspresi protein  GLUT-2  menurun  pada sel  β pankreas karena akibat induksi STZ-NA yang menimbulkan toksisitas pada sel β pankreas sehingga mengalami kerusakan  dan  menurunkan  sekresi insulin dan meningkatkan kadar glukosa darah, hal ini ditunjukkan pada gambar  1  dimana  persentase  densitas warna  cokelat  protein  GLUT-2  pada kelompok tikus induksi STZ-NA
hasilnya  adalah  32,31  %.  Sebaliknya pada  kontrol  normal  menunjukkan persentase  densitas  warna  cokelat protein GLUT-2 yang tinggi dan dianggap  100%,  karena tidak  diberikan induksi STZ-NA sehingga tidak
mengalami  kerusakan  pada  sel  β pankreas.
Penelitian yang dilakukan oleh Ferrer et al . (1995) yaitu membandingkan ekspresi  GLUT-2  pada  manusia  DM dan  tanpa  DM.  Ekspresi  GLUT-2  pada islet  pankreas manusia DM tipe II lebih rendah  dibandingkan  dengan  manusia yang  tidak  mengalami  DM  tipe  II. Penelitian  yang  dilakukan  oleh  Arya et al .  (2014)  bahwa  ekstrak Pseudovaria macrophylla pada  tikus  DM  yang diinduksi STZ dan NA dapat menurunkan kadar glukosa darah yang ditunjukkan dengan peningkatan
ekspresi GLUT-2 p ada sel β pankreas.
Sekresi  insulin  dari  sel  β  pankreas merupakan  proses  kompleks  yang melibatkan integrasi dan interaksi berbagai stimulus eksternal dan internal sebagai respon perubahan kadar glukosa  darah  (Henquin et  al .,  2003).
Secara  molekuler  mekanisme  glukosa menginduksi  sekresi  insulin  melalui beberapa tahapan berikut yaitu peningkatan kadar glukosa diantara sel β  pankreas,  glukosa  masuk  ke  dalam sel  β  pankreas  melalui  difusi  yang difasilitasi oleh protein GLUT-2.
Intraseluler  glukosa  di  metabolisme membentuk ATP, mengakibatkan terjadinya  peningkatan  rasio  ATP/ADP dan  kadar  glukosa  darah  intraseluler yang  tinggi  menyebabkan  depolarisasi membran sel serta menginduksi penutupan K + ATP channel pada permukaan sel, diikuti dengan terbukanya Cell –surface  voltage dependent  Calsium  channels  (VDCC) , influks Ca 2+ ke dalam sel β, penambahan cytosolic  Calsium bebas memicu  sekresi  insulin,  molekul  insulin
masuk  ke  dalam  sirkulasi  darah  terikat dengan  reseptor.  Ikatan  insulin  dan reseptornya membutuhkan glukosa transporter  untuk  dapat  masuk  ke dalam sel otot dan jaringan lemak serta ambilan glukosa dengan efisien,
sehingga  dapat  menurunkan  kadar glukosa darah (Henquin et al ., 2003).

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang dilakukan  dapat  ditarik  kesimpulan bahwa  tikus  yang  diinduksi  STZ-NA dapat  menurunkan  ekspresi  GLUT-2 sel β pankreas.

## DAFTAR PUSTAKA
Arya A, Taha H, Khan AK et al . 2014. In vivo  antidiabetic  and  antioxidant potential of Pseudovaria macrophylla extract. International  Journal  of  Medical, Health, Pharmaceutical and Biomedical  Engineering 8:514-
517.
Cavallerano, J. O. D. Ph.D. 2009. Care of  The  Patient  with  Diabetes
Mellitus.
http://www.aoa.org/documents/ CPG-3.pdf.
Ferrer  J,  Benito  C,  Gomis  R.  1995. Pancreatic  islet  GLUT2  glucose transporter  mRNA  and  protein exspression in humans with and without  NIDDM. Diabetes 44: 1369-1374.
Henquin  JCMA,  Ravier  M,  Nenquin  JC
et  al .  2003.  Hierarchy  of  the beta-cell signals controling insulin secretion. European Journal  of  Clinical  Investigation
33(9):742-750.
Kulkarni  CP,  Bodhankar  SR,  Gule  AE et  al .  2012.  Antidiabetic  activity
of Trigonella  foenumgraecum L. Seeds extract (ind01) in neonatalStreptozotocin-induced (n-stz) rats. Diabetologia Croatica 41-1: 29-40. Ohneda  M,  Johnson  JH,  Inman  LR, Chen L, Suzuki K, Goto Y, Alam T,  Ravazzola  M,  Orci  L,  Unger RH.  GLUT2  expression  and function  in  beta-cells  of  GK  rats with NIDDM. Dissociation between  reductions  in  glucose transport and glucose- stimulated insulin secretion. Diabetes 1993, 42 , 1065 –1072.
Ohtsubo KS, Takamatsu MT, Minowa A et  al .  2005.  Dietary  and  genetic control  of  glucose  transporter  2 glycosylation  promotes  insulin secretion in suppressing diabetes. Cell 123(7):1307- 1321.
Rencurel  F,  Waeber  G,  Antoine  B,
Rocchiccioli F, Maulard P, Girard J, Leturque A. Requirement of glucose metabolism  for  regulation  of glucose transporter type 2 (GLUT2)  gene  expression  in liver. Biochem.  J. 1996, 314 ,
903 –909.
Rose  AJ,  Richter  EA.  2005.  Skeletal muscle  glucose  uptake  during exercise: how
is  it  regulated?. Physiology 20(4):260-270.
Xiong  X,  Wang  X,  Li  B et  al .  2011. Pancreatic islet-specific overexpression of Reg3_ protein induced  the  expression  of  pro- islet  genes  and  protected  the mice against streptozotocin induced  diabetes  mellitus. Am  J Physiol  Endocrinol  Metab 300: E669 –E680.