Analisis In Silico Pada Virgin Coconut Oil (VCO) Untuk Terapi Dermatitis Atopik
Mardiana, Primadhanty B, dkk
Mardiana, Primadhanty B, dkk

Analisis In Silico Pada Virgin Coconut Oil (VCO) Untuk Terapi Dermatitis Atopik
Sumber: Medicinus Desember 2020 vol. 33 issue 3
Mardiana, Primadhanty B, Adniana N, Halim PK[1], Didik H. Utomo[2] , Endra Yustin Ellistasari[1], Suci Widhiati[1]
1 Bagian/ SMF Ilmu Kesehatan Kulit dan Kelamin Fakultas Kedokteran Universitas Sebelas Maret, RSUD Dr. Moewardi Surakarta
2 Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya, Malang
Abstrak
Latar belakang: Analisis in silico digunakan pada tahap awal penelitian dalam penemuan obat baru untuk efisiensi biaya dan waktu. Virgin Coconut Oil (VCO) merupakan salah satu pilihan terapi pada kasus dermatitis atopik karena memiliki fungsi memperbaiki barrier kulit dan antiinflamasi. Tujuan: Untuk mengevaluasi kandungan VCO menggunakan analisis in silico secara komputasional pada pengobatan dermatitis atopik. Metode: Senyawa aktif Cocos nucifera yang diekstraksi dari database KNApSAcK diprediksi secara eksperimental dan dianalisis secara komputasi menggunakan Simplified Molecular-Input Line-Entry System (SMILES), Prediction of Activity Spectra for biologically active Substances (PASS) server, dan Search Tool for Interactions of Chemicals (STITCH). Hasil: Terdapat 19 senyawa aktif yang ditemukan pada VCO. Hasil analisis menunjukkan VCO memiliki target protein free fatty acid (FFA) yang bertindak sebagai reseptor untuk fatty acid saturated dan fatty acid unsaturated dengan rantai lemak panjang atau medium. Potensi bioaktivitas senyawa aktif VCO tertinggi yaitu sebagai antieczema, dengan komponen yang paling berperan adalah linoleic acid dengan rata-rata nilai probable to be active (Pa) 0,872, dan diprediksi memiliki potensi yang tinggi secara komputasi maupun uji laboratorium. Kesimpulan: Berdasarkan penelitian ini kami menyarankan penggunaan VCO sebagai terapi pada dermatitis atopik karena VCO memiliki potensi bioaktivitas antiinflamasi, inhibitor histamin, memperbaiki fungsi barrier kulit dan antieczema sehingga menghambat terjadinya dermatitis atopik.
Kata kunci: dermatitis atopik, free fatty acid, in silico, Virgin Coconut Oil
Abstract
Introduction: In silico analysis is used in the early stages of drug discovery to speed the rate of discovery that is considered cost and time-efficient. Virgin Coconut Oil (VCO) is a treatment option for atopic dermatitis because it has function to repair skin barrier and as anti-inflammation. Objective: To evaluate the VCO content using computational in silico analysis for the treatment of atopic dermatitis. Methods: The active compounds of Cocos nucifera extracted from KNApSAcK database were predicted experimentally and analyzed computationally using Simple Molecular-Input Line-Entry System (SMILES), Prediction of Activity Spectra for biologically active Substances (PASS) server, and Search Tool for Interactions of Chemicals (STITCH). Results: There are 19 active compounds found in VCO. The analysis shows that VCO has free fatty acid (FFA) protein which acts as a receptor for long and medium chain saturated and unsaturated fatty acids. The highest potential bioactivity of active VCO compounds was as antieczema, with the most important component was linoleic acid, with an average value of probable to be active (Pa) = 0.872, predicted to be highly potential in computational and laboratory tests. Conclusion: Based on this study, we recommend the use of VCO as treatment for atopic dermatitis because VCO has anti-inflammatory potential bioactivity, histamine inhibitor, improves skin barrier function and antieczema which could improve the outcome of atopic dermatitis.
Keywords: atopic dermatitis, free fatty acid, in silico, Virgin Coconut Oil
I. PENDAHULUAN
Dermatitis atopik (DA) merupakan penyakit kulit yang sering terjadi terutama pada anak-anak, bersifat kronis, kambuhan, dan menyebabkan inflamasi.1 Dermatitis atopik ditandai dengan terjadinya inflamasi kronis, kulit kering (xerosis), pruritus, serta lesi pada kulit.2 Dermatitis berasal dari bahasa Yunani yang berarti peradangan pada kulit. Atopik merupakan istilah yang menggambarkan kecenderungan kondisi yang diwariskan untuk menghasilkan antibodi immunoglobulin E (IgE) sebagai respons terhadap sejumlah kecil protein pada lingkungan seperti serbuk sari, tungau debu rumah dan alergen dalam makanan.Faktor genetik terbanyak pada predisposisi terjadinya DA disebabkan oleh mutasi gen pada kromosom 1. Mutasi gen filaggrin menyebabkan fungsi protein filaggrin terganggu sehingga menyebabkan gangguan pada fungsi barrier kulit. Gambaran klinis yang didapatkan pada mutasi gen filaggrin adalah xerosis eczema. 1
Angka prevalensi terjadinya DA pada bayi dan anak-anak cenderung meningkat sehingga menyebabkan masalah kesehatan masyarakat.3 Peningkatan prevalensi DA di Asia diduga disebabkan oleh faktor lingkungan dan sosial ekonomi termasuk pendapatan keluarga, pendidikan orang tua, gaya hidup serta kehidupan metropolitan. Prevalensi DA pada anak-anak berusia 13-14 tahun di wilayah Asia Pasifik dilaporkan sebesar 9% di Malaysia dan Singapura, sementara di Tiongkok sebesar 0,9%, yang merupakan angka terendah di dunia.2 Prevalensi kasus DA di Indonesia menurut Kelompok Studi Dermatologi Anak Indonesia (KSDAI) pada tahun 2004 mencapai sekitar 23,67%, di mana DA menempati peringkat pertama dari sepuluh besar penyakit kulit anak.4
Pedoman klinis saat ini merekomendasikan pendekatan bertahap dalam penatalaksanaan DA yang disesuaikan dengan tingkat keparahan kondisi. Dermatitis atopik dapat disebabkan oleh gangguan fungsi barrier dan hidrasi kulit. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan aplikasi emolien secara intensif.2 Selain obat topikal, pengobatan DA juga dapat melibatkan fototerapi maupun terapi sistemik seperti kortikosteroid, azathioprine, cyclosporine A dan methotrexate.
Penelitian dan pengembangan dalam dunia farmasi untuk menemukan suatu obat baru umumnya membutuhkan waktu lama dan biaya yang tinggi. Untuk mengatasi masalah ini, digunakan analisis in silico dalam meningkatkan produktivitas sebagai tahap awal penelitian dalam penemuan obat dengan metode komputasi pemodelan molekul (desain obat). Analisis in silico merupakan suatu metode pendekatan menggunakan simulasi kompter dengan program tertentu untuk mengidentifikasi senyawa dengan potensi dan selektivitas yang lebih tinggi.5 Analisis in silico analog dengan in vitro dan in vivo dalam pendekatan penemuan obat.6
Minyak kelapa (coconut oil) diketahui mengandung medium chain fatty acids (MCFAs) yang banyak digunakan dalam berbagai jenis industri termasuk makanan, farmasi maupun kosmetik. Melalui sistem wet extraction, coconut oil tanpa bahan kimia diproduksi menjadi virgin coconut oil (VCO).7 Virgin coconut oil telah terbukti sebanding dengan minyak mineral sebagai emolien pada pasien dengan xerosis, mengurangi nilai indeks scoring atopic dermatitis (SCORAD), memperbaiki fungsi barrier kulit dan menunjukkan aktivitas antibakteri terhadap Staphylococcus aureus pada pasien DA.8
II. TUJUAN
Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi secara komputasional untuk menentukan potensi senyawa aktif dan potensi aktivitas biologi VCO yang berperan sebagai pengobatan untuk dermatitis atopik.
III. METODE
Penelitian ini bersifat deskriptif analitik dengan metode in silico analysis. Penilaian dilaksanakan di Laboratorium Biologi Bioinformatika dan Biomolekuler Universitas Brawijaya, Malang.
A. Analisis senyawa VCO atau Cocos nucifera
Analisis senyawa VCO dilakukan dengan mengunduh database di website KNApSAcK (http://kanaya.naist.jp/knapsack_jsp/top. html) kemudian pencarian dilakukan dengan kata kunci Cocos nucifera. Dari pencarian tersebut dan studi oleh Marina dkk, Mansor dkk, serta Arlee dkk didapatkan VCO yang mengandung 19 senyawa yaitu ferulic acid, p-coumaric acid, protocatechuic acid, vanillic acid, syringic acid, caffeic acid, caproic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, alpha-tocopherol, beta-tocopherol, delta-tocopherol, gamma-tocopherol.9,10,11
B. Analisis prediksi potensi senyawa VCO
Data analisis VCO diperoleh dari Prediction of Activity Spectra for biologically active Substances (PASS) server/prediction dengan mengunduh data di website PASS Online (http://www.pharmaexpert.ru/passonline/). Analisis tersebut menggunakan pendekatan Structure-Activity Relationship (SAR). Senyawa aktif dari Cocos nucifera yang diekstraksi dari database KNApSAcK dengan format Simplified Molecular-Input Line-Entry System (SMILES) diambil dari basis data pubchem.
C. Analisis Potensi Bioaktivitas Senyawa Aktif Pada VCO
Analisis prediksi VCO dalam memperbaiki barrier kulit, inhibisi histamin, antiinflamasi dan antieczema dilakukan menggunakan PASS server. Mekanisme molekuler senyawa aktif dalam tubuh manusia diambil dari Search Tool for Interactions of Chemicals (STITCH) yang diprediksi secara eksperimental, kemudian dianalisis secara komputasi dengan mengunduh data dari website STITCH (http://stitch.embl.de/). Pathway analysis lebih lanjut menggunakan perangkat lunak cytoscape.
Potensi VCO ditinjau berdasarkan nilai probable to be active (Pa) yang diprediksi dengan server Way2Drug PASS. Nilai Pa merupakan nilai yang menggambarkan potensi suatu senyawa yang diuji. Nilai Pa ≥0,7 menandakan bahwa senyawa tersebut diprediksi memiliki potensi yang tinggi secara komputasi maupun uji laboratorium. Nilai Pa 0,3-0,7 dapat diartikan bahwa senyawa tersebut secara komputasi memiliki kemampuan pada aktivitas yang diuji, namun secara uji laboratorium belum terbukti atau memiliki potensi yang kecil. Nilai Pa ≤0,3 berarti senyawa tersebut berpotensi rendah secara komputasi maupun uji laboratorium.
IV. HASIL
Analisis dan Potensi Bioaktivitas Senyawa Aktif VCO
Penelitian ini menggunakan metode in silico untuk menganalisis senyawa aktif (tabel 1) dan menilai potensi bioaktivitas VCO (gambar 1) dengan target protein free fatty acid (FFA), reseptor saturated dan unsaturated fatty acid dengan rantai lemak panjang atau medium. Hasil analisis senyawa aktif pada VCO dapat dilihat di tabel 1. Dari 19 senyawa aktif tersebut, ada yang memiliki peran yang terbagi dalam memperbaiki fungsi barrier kulit, inhibitor histamin, antiinflamasi, antieczema. Untuk memperbaiki fungsi barrier kulit, senyawa yang paling berperan adalah caffeic acid dengan rata-rata nilai Pa 0,492. Fungsi VCO sebagai inhibitor histamin yang paling berperan adalah protocatechuic acid dengan rata-rata nilai Pa 0,560. Potensi antiinflamasi yang dimiliki VCO yang paling berperan adalah gammatocopherol dengan rata-rata nilai Pa 0,68. Potensi VCO sebagai antiinflamasi, inhibitor histamin dan memperbaiki fungsi barrier kulit diprediksi secara komputasi memiliki kemampuan pada aktivitas yang diuji, namun secara uji laboratorium belum terbukti atau memiliki potensi kecil. Potensi bioaktivitas senyawa aktif VCO tertinggi adalah sebagai antieczema yaitu linoleic acid dengan rata-rata nilai Pa 0,872 diprediksi memiliki potensi yang tinggi secara komputasi maupun uji laboratorium.
Tabel 1. Analisis senyawa aktif pada virgin coconut oil


Gambar 1. Potensi bioaktivitas senyawa aktif pada virgin coconut oil
IV. DISKUSI
Penemuan molekul baru pada proses pengembangan obat harus melalui tahap uji klinik yang tepat dan disetujui oleh badan regulasi. Proses ini dapat berlangsung antara 6 hingga 13 tahun dan membutuhkan biaya yang sangat mahal untuk setiap molekulnya. Tim ilmuwan dari berbagai disiplin ilmu mencari pendekatan yang lebih efektif dari segi biaya, di samping studi in vivo dan in vitro, yaitu dengan studi in silico. Analisis in silico merupakan metode yang dapat digunakan oleh peneliti untuk mengusulkan dosis yang paling tepat dan memperkirakan efek uji klinik dengan menggunakan komputer.12 Studi eksperimental oleh Cila dkk. menggunakan metode in silico untuk menganalis protein pada dermatitis atopik (DA) dan bertujuan agar hasil penelitian dapat optimal dan efisien dalam menyelesaikan masalah terapi DA.13
Virgin coconut oil (VCO) adalah minyak nabati yang diperoleh dari minyak kelapa (coconut oil) melalui proses ekstraksi daging buah kelapa (Cocos nucifera).14 Coconut oil diproduksi secara tradisional menjadi VCO melalui sistem wet extraction coconut oil tanpa bahan kimia dan diolah lebih lanjut melalui proses refining, bleaching, and deodorizing (RBD).5 Penelitian secara in vitro membuktikan bahwa VCO memiliki aktivitas antibakteri terhadap Staphylococcus aureus pada orang dewasa dengan DA.6 Virgin coconut oil telah dibuktikan sebanding dengan minyak mineral sebagai emolien yang merupakan bahan oklusif yang membantu hidrasi kulit dengan cara mengoklusi permukaan kulit dan menahan air di lapisan stratum korneum.6,15 Pada pasien DA dengan xerosis, VCO dapat mengurangi nilai indeks scoring atopic dermatitis (SCORAD) dan meningkatkan fungsi barrier kulit.8 Sahle dkk melaporkan bahwa di dalam kelapa terkandung banyak FFA termasuk lauric acid (49%), myristic acid (18%), palmitic acid (8%), caprylic acid (8%), capric acid (7%), oleic acid (6%), linoleic acid (2%) dan stearic acid (2%).14,16 Hasil analisis pada penelitian ini menunjukkan bahwa VCO memiliki target protein FFA yang bertindak sebagai reseptor untuk saturated dan unsaturated fatty acid dengan rantai lemak panjang atau medium.
Pada penelitian ini, VCO dapat memperbaiki fungsi barrier kulit (Pa=0,492) dengan prediksi secara komputasi memiliki kemampuan pada aktivitas yang diuji, namun secara uji laboratorium belum terbukti atau memiliki potensi yang kecil. Hal tersebut karena VCO mengandung caffeic acid yang berperan dalam diferensiasi keratinosit dan memperbaiki permeabilitas barrier kulit.17 Dermatitis atopik dikategorikan menjadi dua jenis yaitu tipe intrinsik dan ekstrinsik. Dermatitis atopik tipe intrinsik atau nonalergi menunjukkan nilai IgE total normal, tidak adanya IgE spesifik dan mutasi gen filaggrin. Pada DA tipe ekstrinsik atau alergi menunjukkan kadar IgE serum yang tinggi, terdapat IgE spesifik terhadap alergen makanan, lingkungan serta terdapat gangguan pada barrier kulit.18 Kelainan yang terjadi pada DA yaitu gangguan fungsi barrier kulit yang menyebabkan munculnya lesi kulit. Kerusakan sawar kulit distimulasi oleh stratum korneum dan matriks protein lipid yang berfungsi sebagai penghalang hilangnya air.19 Jumlah kandungan filaggrin yang tidak memadai merupakan salah satu penyebab DA. Filaggrin merupakan protein penting yang diperlukan untuk perkembangan korneosit yang berperan pada hidrasi di stratum korneum dan menjaga keseimbangan potensial hidrogen (pH) fisiologis. Keratin dan filaggrin memiliki peranan penting dalam menjaga fungsi barrier kulit.20 Nemoto dkk melaporkan bahwa tingkat keparahan DA memiliki korelasi filaggrin dengan eczema. 21 Penelitian lain melaporkan bahwa caffeic acid yang merupakan komponen organik penting pada tanaman obat, sayuran, propolis lebah dan VCO dapat menstimulasi diferensiasi keratinosit dan permeabilitas barrier epidermal yang memiliki efektivitas sebagai antioksidan dan antiinflamasi.14,17
Protocatechuic acid merupakan komponen alami VCO yang memiliki aktivitas antiinflamasi yang diperantarai oleh pelepasan histamin.9,22 Imidazolethylamine atau lebih dikenal sebagai histamin disintesis dari asam amino L-histidine melalui dekarboksilasi oksidatif oleh histidin dekarboksilase yang terjadi pada jaringan di seluruh tubuh. Fungsi histamin pada kulit diperankan oleh sel mast dan keratinosit yang memiliki molekul sinyal penting dan berperan dalam proses inflamasi. Pada awalterjadinya inflamasi, beberapa peneliti menganggap histamin sebagai “mediator klasik” yang memicu triad yang khas yaitu inflamasi, eritema dan wheal dengan pruritus pada kulit.23 Penelitian oleh Sampson dan Jolie menyatakan bahwa terdapat peningkatan kadar histamin plasma setelah reaksi positif terhadap tantangan makanan secara double-blind pada pasien DA dan alergi makanan. Reaksi tersebut berupa eritema, erupsi morbiliformis dan peningkatan pruritus. Pada pasien DA terdapat peningkatan kadar histamin, peningkatan histamin basofil dan peningkatan jumlah sel mast pada kulit. Beberapa peneliti telah memberikan bukti bahwa peningkatan pelepasan histamin basofil setelah stimulasi dengan anti IgE atau agen lainnya.24 Varma dkk melaporkan bahwa sel mast yang diaktifkan menghasilkan interleukin (IL)-5 yang mengarah pada reaksi alergi hipersensitif dan aktivasi eosinofil. Kadar IL-5 banyak ditemukan pada sirkulasi, jaringan dan sumsum tulang dan juga pada berbagai kondisi penyakit yang lain, seperti saluran pernapasan, sistem hematopoietik, usus, kulit, alergi makanan dan obat, dermatitis atopik, sensitivitas aspirin, serta penyakit pernapasan yang disebabkan alergi atau nonalergi.20 Pada penelitian ini didapatkan bahwa VCO mempunyai bioaktivitas inhibitor histamin (Pa=0,56) dengan prediksi secara komputasi memiliki kemampuan pada aktivitas yang diuji, namun secara uji laboratorium belum terbukti atau memiliki potensi kecil. Hal tersebut disebabkan oleh adanya kandungan VCO berupa protocatechuic acid yang secara signifikan dapat menurunkan kadar IL-5. 20
Pada penelitian ini didapatkan potensi bioaktivitas senyawa VCO sebagai antiinflamasi (Pa=0,608) yang dengan prediksi secara komputasi memiliki kemampuan pada aktivitas yang diuji, namun secara uji laboratorium belum terbukti atau memiliki potensi kecil. Hal ini disebabkan karena VCO mengandung gamma-tocopherol yang berfungsi sebagai antiinflamasi.10Vitamin E alami terdiri dari alphatocopherol, beta-tocopherol, delta-tocopherol dan gamma-tocopherol yang memiliki aktivitas antioksidan.25 Rieter dkk melaporkan bahwa gamma-tocopherol yang terkandung pada VCO memiliki aktivitas antiinflamasi.10,23 Dermatitis atopik merupakan penyakit kulit inflamasi kronis kambuhan yang ditandai oleh lesi kulit eczematous dan pruritus.18 Penelitian Varma dkk melaporkan VCO dapat mengubah ekspresi beberapa gen yang berkaitan dengan respons inflamasi.20 Pada penelitian tersebut didapatkan hasil bahwa VCO dapat menekan sitokin proinflamasi pada ekspresi gen dan protein.24
Sejumlah besar penelitian telah mendokumentasikan bahwa patogenesis DA terutama terkait dengan gangguan fungsi sawar kulit epidermal yang menyebabkan kerusakan kulit. Selama beberapa dekade terakhir banyak studi yang berfokus pada penggunaan emolien topikal untuk menjaga lapisan lipid pada epidermal.20,26 Linoleic acid memiliki fungsi terhadap kesehatan kulit yang berhubungan dengan pembentukan ceramide sebagai pelindung barrier kulit di stratum korneum.16 Menurut penelitian Evalengesta dkk, pemberian VCO topikal mengurangi keparahan eczema 6 Kunz dkk juga melaporkan, nilai SCORAD pada penderita DA berhubungan dengan eczema dan gangguan tidur. 27 Pada penelitian ini VCO memiliki potensi bioaktivitas antieczema (Pa= 0,872) yang tinggi secara komputasi maupun uji laboratorium. Hal tersebut karena VCO mengandung linoleic acid yang meningkatkan pembentukan ceramide pada epidermis.16
V. KESIMPULAN
Pada penelitian ini didapatkan bahwa VCO mengandung 19 senyawa aktif. Senyawa aktif ini memiliki target protein FFA, reseptor saturated dan unsaturated fatty acid dengan rantai lemak panjang atau medium dengan menggunakan analisis in silico. Virgin coconut oil secara komputasi memiliki kemampuan pada aktivitas yang diuji, namun secara uji laboratorium belum terbukti atau memiliki potensi kecil sebagai antiinflamasi, inhibitor histamin dan perbaikan fungsi barrier kulit. Potensi bioaktivitas senyawa aktif VCO tertinggi yaitu sebagai antieczema diperankan oleh linoleic acid yang diprediksi memiliki potensi tinggi secara komputasi maupun uji laboratorium. Efek menguntungkan VCO dari sisi ketersediaan dan keamanannya membuatnya menjadi kandidat yang baik untuk pengobatan proaktif DA.
DAFTAR PUSTAKA