## EFEK PAPARAN SUBKRONIK DEBU VULKANIK GUNUNG KELUD TERHADAP KADAR KOLESTEROL TOTAL TIKUS JANTAN MODEL DIABETES MELITUS
Elly Mayangsari*  , I Putu Adi Santosa**, Gauca Syadzaiffat Chikita***

## Abstrak
Penduduk  disekitar  Gunung  Kelud  yang  memiliki  riwayat  diabetes  mellitus  berisiko  menghirup  debu vulkanik yang bisa menyebabkan stres oksidatif melalui terbentuknya radikal bebas. Pada penderita diabetes melitus,  keadaan  hiperglikemia  memicu  terbentuknya  radikal  bebas.  radikal  bebas  yang  terbentuk  karena kondisi hiperglikemia dan pengaruh paparan debu vulkanik ini menyebabkan kerusakan pada membran  sel hepar  dan  meningkatkan  kolesterol  total  darah.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  membuktikan  bahwa pemaparan debu vulkanik Gunung Kelud mempengaruhi peningkatan kadar kolesterol total pada tikus Wistar model  diabetes  melitus.  studi  eksperimental  menggunakan post-test  only  control  group  design dilakukan pada  25  ekor  tikus  Wistar  jantan.  Sampel  dibagi  ke  dalam  5  kelompok,  yaitu  kelompok  kontrol  negatif, kelompok kontrol positif, kelompok perlakuan 1, kelompok perlakuan 2, dan kelompok perlakuan 3. Variabel yang  diukur  adalah  kadar  kolesterol  total.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  kenaikan  kadar  kolesterol total tikus setelah dipapar debu vulkanik berbeda bermakna (p = 0,049; α = 0,05). Terdapat hubungan yang kuat antara dosis paparan debu vulkanik dengan kadar kolesterol total serum tikus jantan Rattus norvegicus galur Wistar model diabetes mellitus (p = 0,016, r = 0,609). Kesimpulan dari penelitian ini adalah  paparan debu vulkanik Gunung Kelud dapat meningkatkan kadar kolesterol total tikus putih model diabetes melitus.
Kata Kunci: debu vulkanik, diabetes melitus, kolesterol total.

## SUBCHRONIC EXPOSURE EFFECT OF KELUD VOLCANIC ASH TO  TOTAL CHOLESTEROL LEVELS IN DIABETES MELLITUS RAT MODEL

## Abstract
Communities around Mount Kelud who have a history of diabetes mellitus at risk of inhaling volcanic dust that can cause oxidative stress through the formation of free radicals. In patients with diabetes mellitus, hyperglycemia  leads  to  the  formation  of  free  radicals. Free  radicals  formed  due  to  the  conditions  of hyperglycemia and the effect of exposure to volcanic ash is causing damage to the hepatic cell membrane and increases total blood cholesterol. This study aimed was to prove that exposure to volcanic ash of mount Kelud affect total cholesterol levels in the Wistar rat model of diabetes mellitus. Experimental studies using post-test only control group design performed on 25 male Wistar rats. Samples were divided into five groups, i.e. negative control group, positive control group, treatment group 1, treatment group 2, and treatment group 3. The variables measured were total cholesterol. The results showed that the increase in total cholesterol of rat after being exposed to volcanic ash was significantly different (p = 0.049; α = 0.05). There was a strong relationship between the exposure dose of volcanic ash on the blood serum total cholesterol level (p = 0.016, r = 0.609). The conclusion of this study is volcanic ash of mount Kelud increase total cholesterol in diabetes mellitus rats.
Keywords: volcanic dust, diabetes mellitus, total cholesterol
* Departemen Farmakologi, Fakultas Kedokteran, Universitas Brawijaya
** Departemen Patologi Klinik, Fakultas Kedokteran, Universitas Brawijaya – RSUD. Dr. Saiful Anwar Malang ***Program Studi Pendidikan Dokter Fakultas Kedokteran Universitas Brawijaya
 E-mail: mayangga1605@gmail.com

## Pendahuluan
Gunung  Kelud,  dengan  tinggi  puncak 1,731  termasuk  salah  satu  gunung  aktif  di Indonesia. Secara geografis, terletak di 7 o 56’ LS  dan  112 o 18’  30”  BT.  Gunung  Kelud terletak  di  3  kota  di  Jawa  Timur  sekaligus yaitu Kediri, Blitar, dan Malang. 1 Pada tanggal 13 Februari 2014, Gunung Kelud meletus dan salah  satu  material  yang  dihasilkan  yaitu debu  vulkanik  atau  pasir  vulkanik  yang disemburkan  ke  udara  saat  terjadi  letusan. Lima  komposisi  tertinggi  pada  debu  vulkanik gunung  berapi  adalah  silicon  dioksida  55%, besi  oksida  18%,  aluminium  oksida  18%, kalsium  oksida  8%,  dan  magnesium  oksida 2,5%. 2 Jumlah  penduduk  sekitar  Gunung
Kelud  yang  terpapar  debu  vulkanik  sekitar 201.228  jiwa.  Sebagian  penduduk  Gunung Kelud  memiliki  riwayat  diabetes  melitus, sehingga  berisiko  menghirup  debu  vulkanik dan  menimbulkan  stres  oksidatif  yang memicu terbentuknya radikal bebas. 3
Radikal  bebas  merupakan  sekelompok atom  yang  tidak  memiliki  elektron  pada lapisan terluarnya. 4 Radikal bebas terdiri dari reactive  oxygen  species (ROS), reactive nitrogen species (RNS), dan senyawa radikal lainnya.  ROS  meliputi oxygen  free  radicals (OFRS)  atau  oksigen  radikal  seperti  anion superoksida  (O2•-),  radikal  hidroksil  (OH•), radikal  peroksil  (ROO•),  hydrogen  peroksida (H2O2), dan oksigen singlet (O2). 5 Diabetes melitus (DM) adalah gangguan metabolik  yang  heterogen,  bisa  disebabkan oleh  kelainan  genetik  dan  secara  klinik dengan  gejala  rendahnya  kemampuan toleransi  terhadap  karbohidrat. 6 Pada  DM terdapat ketidakmampuan  reaksi kimia  untuk memanfaatkan  karbohidrat,  lemak,  dan protein dari makanan karena ketidakcukupan atau  ketidakefektifan  hormon  insulin  yang diproduksi  oleh  tubuh.  Pada  DM  terjadi peningkatan  glukosa  darah  secara  kronis.
Kadar  glukosa  darah  (GD)  bervariasi  dalam beberapa  kondisi  seperti:  GD  puasa,  yaitu normal,  bila  GD  kurang  dari  110  mg/dl, toleransi  glukosa  terganggu  (TGT),  bila  GD 110-126  mg/dL,  diabetes  mellitus,  bila  GD lebih  dari  126  mg/dL.  Kadar  glukosa  2  jam setelah  mengkonsumsi  75  gram  glukosa, yaitu TGT, bila GD 140-200 mg/dL, diabetes melitus  bila  GD  lebih  dari  200  mg/dL. 7 Meningkatnya  kadar  glukosa  darah  atau hiperglikemia  pada  penderita  DM  dapat menyebabkan  terbentuknya  radikal  bebas dan kolesterol. 8
Pada  penderita  diabetes  sering  terjadi hiperkolesterolemia dan hiperlipidemia karena peningkatan  lipolisis  jaringan  adipose  dan menstimulasi  terjadinya fatty  liver. 9 Ditambah lagi  dengan  terjadinya  apoptosis  sel  endotel dan  radikal  bebas  yang  menyebabkan disfungsi endotel. 10
Kolesterol  adalah  lemak  hasil  sintesis asetil  Koa.  Asetil  KoA  yang  sudah membentuk  HMG  CoA  dipecah  oleh  HMG
CoA reduktase menjadi mevalonate menggunakan  ekuivalen  pereduksi  NADPH. Aktifitas  enzim  pereduksi  HMG  CoA dipengaruhi  oleh  hormon  insulin,  glukagon, tiroid,  dan  glukokortikoid.  Peningkatan hormon  glucagon  menyebabkan  enzim pereduksi  HMG  CoA  terfosforilasi  dan menjadi  inaktif,  begitu  juga  sebaliknya dengan hormon insulin. 8,11 Patomekanisme yang mendasari
kelainan  vaskuler  pada  individu  diabetes melitus  yang  terpapar  debu  vulkanik  diduga didasari oleh stres oksidatif, meskipun belum ada  penelitian  yang  mengkaji  hubungan tersebut.  Oleh  karena  itu,  studi  ini  bertujuan untuk mengevaluasi  pengaruh  paparan  debu vulkanik Gunung Kelud terhadap peningkatan kadar  kolesterol  total  pada  tikus  model diabetes melitus.

## Bahan dan Metode
Penelitian  ini  merupakan  penelitian eksperimental in vivo pada tikus Wistar jantan
(Rattus  norvegicus) model  DM  dengan post test  only  control  group  design .  Sampel penelitian menggunakan 25 ekor tikus Wistar jantan dewasa yang berumur sekitar 3 bulan, dengan  berat  badan  100-250  gram,  dan dalam  kondisi  sehat.  Sampel  dibagi  dalam lima kelompok secara random sampling , yaitu kelompok  tikus  normal  (kontrol  negatif), kelompok  tikus  diabetes  melitus  (kontrol positif), kelompok tikus diabetes melitus yang diberi  paparan  debu  vulkanik  dosis  6.25 mg/m 3 1  jam/hari  selama  28  hari  (perlakuan 1),  Kelompok  tikus  diabetes  melitus  yang diberi  paparan  debu  vulkanik  dosis  12.5 mg/m 3 1  jam/hari  selama  28  hari  (perlakuan 2),  kelompok  tikus  diabetes  melitus  yang diberi paparan debu vulkanik dosis 25 mg/m 3 1  jam/hari  selama  28  hari  (perlakuan  3).
Penelitian  ini  telah  disetujui  oleh  Komisi  Etik Fakultas  Kedokteran  Universitas  Lambung Mangkurat  Banjarmasin  dengan  Keterangan Kelaikan Etik No. 022/KEPK-FK UNLAM/EC/VIII/2012. Alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu  spuit  injeksi  intraperitoneal,  kandang, botol  minum,  timbangan,  alat  pemapar  debu vulkanik, ependorf, mikropipet, alat sentrifugasi,  spektrofotometer.  Bahan  yang digunakan  adalah  streptozotocin  (STZ)
dengan  dosis  55  mg/KgBB  sebagai  induksi hiperglikemi,  pakan  normal  standar  tikus dengan  komposisi  yaitu  protein,  minyak  dan selulosa,  air  minum,  serta  debu  vulkanik sebagai bahan perlakuan.
Perlakuan pada masing-masing kelompok  dilakukan  selama  28  hari  sebagai
periode  waktu  subkronik.  Pemaparan  debu vulkanik dalam penelitian ini dilakukan setiap hari  dengan  durasi  satu  jam.  Pemaparan debu  vulkanik  berlangsung  selama  periode subkronik  atau  28  hari.  Setelah  perlakuan, tikus dimatikan sesuai ethical clearance , dan semua kelompok  tikus  diambil  sampel  darah dari  jantung,  kemudian  disentrifus  untuk mendapatkan  serum  darah  yang  akan dianalisis  kadar  kolesterol  total  dengan menggunakan metode CHOD-PAP ( cholesterol oxidase phenol 4-aminoantipyrine peroxidase ) . Data yang diperoleh diolah menggunakan program SPSS 17.0 menggunakan  uji one-way ANOVA.  Apabila terdapat  perbedaan  yang  bermakna  maka dilakukan  uji post-hoc Tukey  untuk  melihat seberapa  besar  perbedaan  tiap  kelompok perlakuan  dengan  tingkat  kepercayaan  95% (bila nilai p < 0,05) dan dilakukan uji korelasi Pearson  untuk  mengetahui  apakah  dosis paparan debu vulkanik berpengaruh terhadap kadar kolesterol total.

## Hasil
Hasil analisis statistik dengan menggunakan uji one-way ANOVA
menunjukkan  bahwa  paparan  debu  vulkanik secara  subkronik  pada  kelompok  perlakuan berpengaruh secara signifikan terhadap kadar kolesterol  total  serumpada  tikus  model  DM, dengan nilai signifikansi p = 0,049 (p < 0,05) (Gambar 1).
Gambar 1. Rata-rata kadar kolesterol total (mg/m 3) pada masing-masing kelompok. Keterangan: K(-) kontrol negatif, K(+) kontrol positif, (P1) induksi STZ + paparan debu vulkanik dosis 6,25mg/m 3 , (P2) induksi STZ + paparan debu vulkanik dosis 12,5 mg/m 3 ,(P3) induksi STZ + paparan debu vulkanik dosis 25mg/m 3 . Pembahasan Hasil penelitian (Gambar 1) menunjukkan  rata-rata  kadar  kolesterol  total untuk  kelompok  P1  adalah  56,8±17,181 mg/m 3 , P2 adalah 70±15,604 mg/m 3 , dan P3 adalah 95±32,504 mg/m 3 . Dari hasil tersebut dapat  dikatakan  bahwa  terdapat  kenaikan kadar  kolesterol  total  serum  tikus  yang disebabkan  oleh  pemberian  dosis  paparan debu  vulkanik  yang  berbeda  tiap  kelompok perlakuan.  Adapun  dosis  paparan  debu vulkanik  yang  diberikan  pada  kelompok  P1 adalah  6,25  mg/m 3 ,  P2  =  12,5  mg/m 3 ,  dan kelompok P3 = 25 mg/ m 3 .
Berdasarkan  penelitian  yang  dilakukan oleh  Sholihah  dan  Widodo  (2008),  di  dalam debu  batubara  terdapat  silika  yang  memicu terbentuknya ROS. Hal ini terjadi secara pasif mekanik melalui proses produksi pemecahan partikel  batubara  dan  secara  aktif  melalui reaksi inflamasi biologis. ROS yang terbentuk dalam tubuh manusia umumnya terjadi akibat respons  imunitas  humoral.  Mekanisme  ini sebagai  reaksi  munculnya  inflamasi  yang diakibatkan  induksi  partikel  debu  batubara.
Reaksi  sistem  imun  terhadap  inflamasi  ROS umumnya terjadi pelepasan sitokin IL-1, IL-6, IL-8,  dan  TNF.  Partikel  penginduksi pembentukan ROS umumnya  berukuran 1,5- 10 mikrometer. Partikel yang berukuran lebih dari  2,5  mikrometer  dapat  memicu  aktifitas makrofag  alveolar,  sedangkan  partikel  yang lebih  halus  mampu  menginduksi  inflamasi  di daerah  alveolar,  sehingga  silika  dalam  debu vulkanik  akan  menginduksi  terjadinya  ROS dan  berdampak  pada  peningkatan  kolesterol total. 12
Pada  Gambar  1  didapatkan  penurunan kadar  kolesterol  total  serum  tikus  pada kelompok  P1  (DM  dan  paparan  debu  dosis 6.25  mg/  m 3 )  yaitu  56,8±17,181  mg/m 3 dibandingkan  dengan  kelompok  K(+)  yaitu 62,2±4,817 mg/m 3 . Pada kelompok K(-) yaitu 75,8±16,634  mg/m 3 memiliki  rata-rata  kadar kolesterol  total  yang  lebih  tinggi  dari kelompok  P1  yaitu  56,8±17,181  mg/m 3 dan kelompok  P2  yaitu70±15,604  mg/m 3 . Kelompok  K(+)  yaitu  62,2±4,817  mg/m 3 dibandingkan  kelompok  kontrol  negatif  K(-) 75,8±16,634  mg/m 3 menunjukkan  adanya penurunan  kadar  kolesterol  total  kelompok
K(+)  dibandingkan  kelompok  K(-).  Hal  ini disebabkan  oleh  beberapa  faktor  antara  lain adanya  aktivitas  fisik  yang  berbeda  dari masing-masing  tikus.  Berdasarkan  penelitian Rahmawati  dkk.  (2009),  aktifitas  fisik  yang tinggi  memberikan  dampak  pada  rasio kolesterol  total/HDL  yang  baik.  Faktor  lain yang diduga berpengaruh terhadap hasil yang didapat  adalah  hormonal,  aktivitas  enzim cholesteryl ester transfer protein (CETP), dan aktivitas  enzim lipoprotein  lipase (LPL)  otot.
Hal  ini  karena  dalam  penelitian  ini  hanya mengukur  kadar  kolesterol  total  tikus  dalam darah. 13 Pada  penelitian  ini,  pengukuran kadar  kolesterol  total  sebelum  pemaparan tidak disamakan.
Peningkatan  kadar  kolesterol  total  serum terjadi  pada  kelompok  P2  (DM  dan  paparan debu  dosis  12.5  mg/m 3 )  dan  kelompok  P3 (DM  +  paparan  debu  dosis  25  mg/m 3 ) dibandingkan  dengan  kelompok  K(+). Peningkatan kadar kolesterol total serum juga terjadi  pada  kelompok  P3  dibandingkan dengan kelompok K(-). Hal ini sesuai dengan teori  bahwa  keadaan  hiperglikemia  pada pasien  DM  dapat  memicu  pembentukan radikal  bebas  dan  kolesterol.
8 Diabetes  juga mampu  meningkatkan  lipolisis  jaringan adiposa dan menstimulasi terjadinya hiperlipidemia  dan fatty  liver ,  sehingga  pada
pasien  DM  juga  menyebabkan  terjadi hiperkolesterolemia  dan  hiperlipidemia  serta apoptosis  sel  endotel  oleh  ROS  yang mengakibatkan  disfungsi  endotel. 9,10 Pada kelompok  P2  dan  P3  yang  dipapar  dengan debu vulkanik menambah kemungkinan untuk terjadinya  peningkatan  kadar  kolesterol  total dengan  terjadinya  stres  oksidatif.  Hasil analisis  data post  hoc  test  Tukey  HSD terdapat perbedaan signifikan kadar kolesterol  total  antara  kelompok  P1  dan  P3 (p=0,40).  Namun,  di  antara  masing-masing kelompok perlakuan dengan kelompok kontrol tidak memiliki perbedaan yang bermakna. Hal ini  disebabkan  oleh  dosis  paparan  debu vulkanik  yang  diberikan  pada  kedua
kelompok  berbeda  yaitu  dosis  6,25  mg/m 3 pada  P1  dan  dosis  25  mg/m 3 padaP3.  Dari dosis di atas dapat diketahui bahwa paparan pada kelompok P3 mengandung kristal silika yang lebih tinggi dibandingkan paparan pada kelompok  P1,  sehingga  bisa  meningkatkan kadar  kolesterol  total  serum  dalam  periode waktu subkronik.
Pada  hasil  uji  korelasi,  yang  digunakan untuk mengetahui kekuatan hubungan antara peningkatan  dosis  paparan  debu  vulkanik dengan  kadar  total  kolesterol  serum, didapatkan  nilai  p  =  0,016  (p  <  0,05)  yang memiliki  arti  signifikan,  linier,  dan  H 0 ditolak. Nilai r = +0,609 yang memiliki arti hubungan searah  (+)  dan  hubungan  kuat  (r  =  0,50  - 0,75).

## Kesimpulan
Paparan debu vulkanik dapat meningkatkan  kadar  kolesterol  total  tikus Wistar  model  diabetes  melitus.  Semakin tinggi  dosis  debu  vulkanik,  semakin  tinggi kadar  kolesterol  total.  Hubungan  terkuat terdapat  pada  paparan  debu  vulkanik  dosis 25 mg/m 3 .

## Saran
Penelitian selanjutnya dapat mengeksplorasi  lama  paparan  debu  vulkanik pada semua dosis untuk mengetahui adanya pengaruh terhadap kadar kolesterol total.

## Daftar Pustaka
1. Jannah  TPNM&  Fauzy  A.  Interval Konfidensi  Bagi  Fungsi  Tahan  Hidup. 2015. P. 174–180.
2. Suryani  AS.  Dampak  Negatif  Abu Vulkanik  terhadap  Lingkungan  dan Kesehatan.2014; VI (04):9–12.
3. BBC. Gunung Kelud Meletus, Hujan Abu Hingga  Wilayah  Jateng.  (Online). 2014.http://www.bbc.com/indonesia/berit
a_indonesia/2014/02/140214_gunung_k elud_meletus.  Diakses  16  November 2015.
4. Arief  S.  Radikal  Bebas.  Surabaya:Ilmu
Kesehatan  Anak  FK  UNAIR/RSU  Dr. Soetomo. 2007. P. 1–9. 5. Puspitasari ML, WulansariTV, Widyaningsih  TD,  &  Mahar  J.  Aktivitas Antioksidan  Suplemen  Herbal  Daun Sirsak  ( Annona  muricata  L )  dan  Kulit Manggis  ( Garcinia  mangostana  L ) .
2016; 4 (1):283–290.
6. Josten S. Profil Lipid Penderita Diabetes Mellitus  Tipe  2 .Indonesian  Journal  of Clinical Pathology and Medical Laboratory . 2006; 13(1):20-22. 7. Dewi  K.  Peranan  Pengobatan  dengan Akupuntur pada Diabetes Mellitus dalam Era Globalisasi. Zenit . 2012; 1(2):73–81.
8. Murray RK, Granner DK, Mayes PA,dan Rodwell  VW. Biokimia  Harper. Hartono
A (Penerjemah). Jakarta: EGC.2003. 9. Hardman  JG,  Limberd  LE.  Insulin,  Oral Hypoglycemic Agents and the Pharmacology  of  the  Endocrine Pancreas. In: Goodman and Gilman's the Pharmacological  Basis  of  Therapeutics. 11 th edition. USA:McGraw-Hill Company
Limited. 2001.1383-1399.
10. Mohora  M,  Virgolici  B,  Paveliu  F, Lixandru D, Muscurel C, Greabu M. Free Radical  Activity  in  Obese  Patients  with Type 2 Diabetes Mellitus . Rom J Intern Med .2006;1:69-78.
11. Harvey RA and Ferrier DR. Biochemistry .
Philadelphia:  Lippincott  Williams  & Wikins.2011.
12. Sholihah  QM  dan  Widodo  A. Pembentukan  Radikal  Bebas  Akibat Gangguan Ritme Sirkadian dan Paparan Debu  Batubara. Jurnal  Kesehatan Lingkungan . 2008; 4(2): 89–100.
13. Lira  FS  et  al.    Low  and  Moderate, Rather  Than  High  Intensity  Strength Exercise  Induces  Benefit  Regarding Plasma  Lipid  Profile. Diabetology  and Metabolic  Syndrome  Journal .  2010; 2(31):1-6.