Analisis In Silico Potensi Minyak Kedelai (Glycine max oil) dalam Terapi Dermatitis Atopik

Analisis In Silico Potensi Minyak Kedelai (Glycine max oil) dalam Terapi Dermatitis Atopik

Sumber: Medicinus Agustus 2021 Volume 34, Issue 2

Primadhanty. R. S. Bhadra,[1] Mardiana,[1] Ahmad Fiqri,[1] Ummi Rinandari,[1] Didik H. Utomo,[2] Muhammad Eko Irawanto[1]

[1]Bagian/ SMF Ilmu Kesehatan Kulit dan Kelamin, FK Universitas Negeri Sebelas Maret/RSUD Dr. Moewardi Surakarta

[1]Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya, Malang

ABSTRAK

Minyak kedelai (Glycine max oil) mengandung berbagai fitokimia bioaktif seperti phenolic acid, flavonoid, isoflavone, saponin, phytosterol, dan sphingolipid yang diduga memiliki manfaat pada pengobatan dermatitis atopik (DA). Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi potensi kandungan dari minyak kedelai menggunakan analisis in silico secara komputasional pada pengobatan dermatitis atopik. Senyawa aktif dari minyak kedelai diekstraksi dari database KNApSAcK. Hasil yang didapatkan yaitu terdapat potensi bioaktivitas minyak kedelai sebagai imunosupresan, antiinflamasi, perbaikan barrier kulit, antieczema, dan inhibitor histamin. Potensi tertinggi minyak kedelai adalah sebagai antiinflamasi dengan rata-rata nilai probable to be active (Pa) 0,684; senyawa aktif yang memiliki potensi tinggi adalah alpha- tocopherol (Pa:0,956).

Kata kunci: minyak kedelai, dermatitis atopik, Glycine max oil, in silico

ABSTRACT

Soybean oil contains various bioactive phytochemicals such as phenolic acids, flavonoids, isoflavones, saponins, phytosterols and sphingolipids which might give benefit in the treatment of atopic dermatitis (AD). This study aimed to evaluate the soybean oil compounds using computational in silico analysis for the treatment of atopic dermatitis. The active compounds of soybean oil were extracted from the KNApSAcK database. Results showed that soybean oil might possess some potential bioactivity such as immunosuppressant, anti- inflammatory, improves skin barrier function, antieczema and histamine inhibitor. The highest potential bioactivity of soybean oil was as anti-inflammatory, with an average value of probable to be active (Pa) 0.684; while the high potency active compound is alpha-tocopherol (Pa:0.956).

Keywords: soybean oil, atopic dermatitis, Glycine max oil, in silico

PENDAHULUAN

Dermatitis atopik (DA) merupakan penyakit kulit inflamasi kronis yang dapat menyebabkan terjadinya penurunan kualitas hidup dan bertambahnya kerentanan kulit terhadap infeksi. Angka insidensi DA terus meningkat hingga sebesar 2-3 kali lipat selama dekade terakhir, yang dijumpai terutama pada negara industri dan berkembang.1 Menurut Kelompok Studi Dermatologi Anak Indonesia (KSDAI), kasus DA di Indonesia menempati peringkat pertama dari sepuluh besar penyakit kulit pada anak, dengan prevalensi sekitar 23,67% pada tahun 2004.2

Perbaikan dan peningkatan fungsi barrier kulit secara optimal merupakan salah satu tata laksana yang dianjurkan pada kasus DA. Hal tersebut dapat dilakukan dengan penggunaan pelembap secara rutin. Karakteristik pelembap yang direkomendasikan salah satunya yaitu bersifat oklusif seperti petroleum jelly dan minyak tumbuhan.3 Minyak kedelai mengandung berbagai fitokimia bioaktif seperti phenolicacid, flavonoid, isoflavone, saponin, phytosterol, dan sphingolipid. Penelitian terbaru melaporkan bahwa ekstrak minyak kedelai yang diaplikasikan secara topikal terbukti mengurangi transepidermal water loss (TEWL) pada kulit lengan bawah.4

Analisis in silico hadir sebagai metode penelitian dan pengembangan obat yang dapat menjadi pendekatan awal dalam menemukan suatu kandidat obat dalam kurun waktu yang relatif singkat dan dengan biaya yang relatif tidak tinggi karena menggunakan metode komputasional. Pendekatan in silico berkontribusi secara signifikan pada tahap awal proses pengembangan obat dan sangat penting dalam tahapan penetapan target penelitian.5

TUJUAN

Penelitian ini bertujuan untuk melakukan evaluasi secara komputasional dalam menentukan potensi senyawa aktif dan bioaktivitas dari minyak kedelai (Glycine max oil) sebagai pengobatan untuk dermatitis atopik.

METODE

Penelitian ini bersifat deskriptif analitik dengan metode analisis in silico. Penilaian dilakukan di Laboratorium Biologi Bioinformatika dan Biomolekuler Universitas Brawijaya, Malang, Jawa Timur.

A. Analisis senyawa kandungan minyak kedelai

Analisis senyawa kandungan minyak kedelai (Glycine max oil) dilakukan dengan mengunduh database di website KNApSAcK (http://kanaya.naist.jp/knapsack_jsp/top.html) dengan kata kunci Glycine max. Berdasarkan penelusuran database tersebut, didapatkan keterangan bahwa minyak kedelai mengandung 25 senyawa potensial yaitu pinitol, 24-methylene-cycloartanol, 3,5,5,trimethyl-2-hexene, 6’-o-acetyl-genistin, 6’’-o-acetylglycitin, 6’’-o-malonyldaidzin, 6’’-o-malonylgenistin, 6’’-o-malonylglycitin, abscisic-acid, alpha-tocopherol (vitamin E), daidzein, beta-carotene, beta-tocopherol, daidzin, delta-tocopherol, gamma- tocopherol, genistin, isofucosterol, phylloquinone, soyasaponin-I, soyasaponin-II, soyasaponin-III, squalene, stigmasterol dan quercetin 3-gentiobioside.

B. Analisis prediksi potensi senyawa minyak kedelai

Data analisis minyak kedelai 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 Glycine max diekstraksi dari database KNApSAcK dengan format simplified molecular-input line-entry system (SMILES) yang diambil dari basis data Pubchem.

C. Analisis potensi bioaktivitas senyawa aktif pada minyak kedelai

Analisis prediksi kemampuan minyak kedelai sebagai suatu imunosupresan, antiinflamasi, memperbaiki barrier kulit, antieczema, dan inhibitor histamin dilakukan menggunakan server PASS. Mekanisme molekuler senyawa aktif dalam tubuh manusia diambil dari search tool for interacting 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 program cytoscape.

Potensi minyak kedelai dalam pengobatan dermatitis atopik dinilai berdasarkan nilai probable to be active (Pa) yang diprediksi dengan server Way2Drug PASS. Nilai Pa merupakan nilai yang mengambarkan potensi suatu senyawa yang diuji. Penilaian nilai Pa ≥0,7 menandakan bahwa senyawa tersebut diprediksi memiliki potensi yang tinggi secara komputasi maupun pada uji laboratorium. Nilai Pa 0,3-0,7 menunjukkan bahwa senyawa tersebut secara komputasi memiliki kemampuan pada aktivitas yang diuji, namun secara uji laboratorium belum terbukti atau memiliki potensi kecil. Nilai Pa ≤0,3 maka senyawa tersebut berpotensi rendah secara komputasi maupun uji laboratorium.

HASIL

Penelitian ini menggunakan metode analisis in silico untuk menganalisis senyawa aktif potensial dalam minyak kedelai dan menilai potensi bioaktivitasnya (gambar 1). Hasil analisis senyawa aktif minyak kedelai dapat dilihat pada tabel 1. Dua puluh lima senyawa aktif tersebut memiliki bioaktivitas potensial sebagai imunosupresan, antiinflamasi, memperbaiki fungsi barrier kulit, antieczema, inhibitor histamin. Senyawa aktif dalam minyak kedelai yang paling berperan sebagai imunosupresan adalah stigmasterol (Pa=0,782), sebagai antiinflamasi adalah soyasaponin-I (Pa=0,819), untuk memperbaiki fungsi barrier kulit adalah β-carotene (Pa=0,956), sebagai antieczema adalah pinitol (Pa=0,820), dan yang berpotensi sebagai inhibitor histamin adalah quercetin 3-gentiobioside (Pa=0,945).

Tabel 1

Potensi minyak kedelai sebagai antiinflamasi, memperbaiki fungsi barrier kulit dan inhibitor histamin diprediksi memiliki kemampuan pada aktivitas yang diuji, namun secara uji laboratorium belum terbukti atau memiliki potensi kecil. Potensi bioaktivitas senyawa aktif minyak kedelai tertinggi yaitu sebagai antiinflamasi dengan senyawa yang paling berperan adalah soyasaponin-I (Pa=0,819) diprediksi memiliki potensi yang tinggi secara komputasi maupun uji laboratorium.

Gambar 1

DISKUSI

Manfaat dari keanekaragaman tumbuhan dan tanaman sangat menarik untuk digali lebih dalam, salah satunya adalah manfaat dari tanaman kedelai. Kandungan protein pada minyak kedelai tergolong lebih tinggi dibandingkan minyak tumbuhan lainnya. Tingginya kandungan protein ini membuat minyak kedelai banyak digunakan sebagai campuran dalam kosmetik, seperti kandungan sterol yang digunakan sebagai pelembap kulit dan pembersih.6 Cižinauskas, dkk. membandingkan efektivitas beberapa minyak tumbuhan sebagai bahan campuran untuk meningkatkan penetrasi dari dihydroquercetin (senyawa yang baik untuk perawatan kulit), dan didapatkan hasil bahwa minyak kedelai dan minyak zaitun adalah jenis minyak tumbuhan yang paling efektif untuk membantu meningkatkan penetrasi zat aktif.7

Reaksi inflamasi pada dermatitis atopik (DA) terjadi akibat terganggunya fungsi sel T yang diikuti dengan peningkatan kadar immunoglobulin E (IgE).8 Pada penelitian ini, minyak kedelai memiliki potensi bioaktivitas sebagai imunosupresan (Pa=0,640) yang diharapkan mampu membantu menekan reaksi dari sistem imun tersebut. Kandungan senyawa aktif yang memiliki potensi tinggi sebagai imunosupresan adalah stigmasterol. Penelitian Antwi, dkk. menemukan bahwa stigmasterol merupakan salah satu phytosterol pada sejumlah tanaman obat, sayuran dan kacang-kacangan. Stigmasterol menekan perubahan permeabilitas pembuluh darah dengan cara menghambat akumulasi neutrofil dalam darah yang dimediasi oleh IgE dan menurunkan respons alergi dengan membatasi infiltrasi leukosit ke dalam jaringan kulit pada kulit tikus yang telah terpapar alergen.9

Imunopatogenesis DA disebabkan oleh adanya gangguan pada sel Th, baik pada profil sekresi cytokines dan juga reseptor spesifik yang mencetuskan reaksi inflamasi.8 Pada penelitian ini, minyak kedelai memiliki potensi bioaktivitas sebagai antiinflamasi (Pa=0,682). Senyawa aktif yang memiliki peranan tertinggi sebagai antiinflamasi adalah soyasaponin-I. Soyasaponin-I dilaporkan dapat meningkatkan ekspresi dan stabilitas regulasi negatif cyclin-dependent kinases (CDK) p27KIP1 dan mengurangi ekspresi regulator positif CDK cyclin D dan cyclin E dalam sel Th. CDK adalah molekul kunci untuk siklus perkembangan sel dengan cara memblokir transisi siklus sel fase G1 menjadi S dan menghambat proliferasi sel Th sehingga menyebabkan transkripsi messenger-RNA (mRNA), sekresi cytokine interleukin (IL)-2 dan interferon (IFN)-γ dalam sel Th menurun.10

Defisiensi filaggrin memiliki peranan penting pada patogenesis DA. Modulasi ekspresi filaggrin terjadi melalui mutasi pada human filaggrin gene (FLG), aktivitas sitokin proinflamasi, pengaruh lingkungan termasuk kelembapan yang rendah, dan kerusakan mekanik.11 Pada penelitian ini minyak kedelai dapat memperbaiki fungsi barrier kulit (Pa=0,461). Hal tersebut karena minyak kedelai mengandung β-carotene sebagai antioksidan yang telah terbukti mengurangi respons inflamasi. Takahashi dkk. melaporkan bahwa β-carotene secara signifikan mengurangi ekspresi mRNA enzim matrix metalloproteinase (MMP), matriks ekstraseluler, dan regulasi chemokines sehingga mengurangi inflamasi kulit serta meningkatkan ekspresi filaggrin pada kulit.12

Pada lesi kronis terdapat pola cytokines yang berbeda, di mana terjadi peningkatan kadar INF-γ, IL-12, IL-5, dan granulocyte monocyte colony stimulating factor (GM-CSF). Sel Th1 dipicu oleh IL-12 yang disekresi oleh makrofag dan sel dendritik, sehingga pola peradangan berubah yang pada lesi akut diinduksi oleh Th2 menjadi lesi kronis yang diinduksi oleh Th1.8 Minyak kedelai secara in silico memiliki bioaktivitas sebagai antieczema (Pa=0,578). Pinitol merupakan komponen yang paling memiliki peranan sebagai antieczema. Lee dkk. melaporkan bahwa pinitol dapat menghambat pelepasan sel dendritik, sehingga menurunkan aktivasi IL-12, Th1, IFN-γ Th17 dan IL-23 pada lesi psoriatik. Terhambatnya aktivitasi Th1 akan menurunkan produksi cytokine proinflamasi TNF-α, IL-1 dan IL-6. 13

Salah satu gejala yang paling menonjol pada DA adalah pruritus atau sensasi gatal yang terus menerus. Sensasi gatal dapat disebabkan oleh pelepasan mediator proinflamasi pruritogenik yang dipengaruhi oleh kerja histamin seperti bradykinin, serotonin, prostaglandin dan substance P yang dilepaskan oleh sel mast. Histamin juga dapat mengatur pelepasan semaphorin 3A dan IL-31 dari keratinosit yang juga bertindak sebagai faktor pencetus pruritus dan memainkan peran penting dalam integritas barrier kulit.14 Pada penelitian ini ditemukan bahwa minyak kedelai dapat menghambat pelepasan histamin/inhibitor histamin (Pa=0,438) melalui kerja dari komponen quercetin 3-gentiobioside. Quercetin menghambat produksi dan pelepasan histamin serta zat alergi dan inflamasi lainnya dengan cara menstabilkan membran sel mast. Quercetin juga menghambat aktivasi sel mast melalui penghambatan pelepasan Ca2+ influx, histamin, leukotriene, prostaglandin dan aktivasi protein kinase.15

KESIMPULAN

Analisis in silico dapat menjadi suatu langkah awal penelitian sehingga dapat mengurangi biaya, waktu dan kegagalan dalam uji klinik. Pada penelitian ini didapatkan bahwa minyak kedelai mengandung 25 senyawa aktif. Peranan bioaktivitas minyak kedelai sebagai imunosupresan, antiinflamasi, membantu memperbaiki barrier kulit, antieczema, dan inhibitor histamin diprediksi secara komputasi memiliki kemampuan pada aktivitas yang diuji, namun secara uji laboratorium belum terbukti. Potensi bioaktivitas tertinggi minyak kedelai yaitu sebagai antiinflamasi dan imunosupresan, dengan senyawa aktif yang memiliki potensi tinggi berupa alpha-tocopherol (Pa=0,956), quercetin 3-gentiobioside (Pa=0,945) dan soyasaponin-I (Pa=0,819). Minyak kedelai berpotensi untuk menjadi pilihan yang baik dalam pengobatan dermatitis atopik secara topikal.

DAFTAR PUSTAKA

1. Nutten S. Atopic dermatitis: global epidemiology and risk factors. Ann Nutr Metab. 2015;66(1):8–16.
2. Tabri F. Aspek Imunogenetik DA pada Anak. Makassar: Jurnal Universitas Hasanuddin. 2004; 2: 85-110.
3. Dermatitis Atopik: Diagnosis dan Tatalaksana Terkini. Jakarta: Badan Penerbit FKUI;2014: 8-17.
4. Lin TK, Zhong L, Santiago JL. Anti-Inflammatory and Skin Barrier Repair. Effects of Topical Application of Some Plant Oils. Int J Mol Sci. 2017;19(1):70.
5. Terstappen GC, Reggiani A. In silico research in drug discovery. Trends Pharmacol Sci. 2001;22(1):23–6.
6. Liu Jue Chen, Wu Jeff, Seiberg Miri. Applications of Non-Denatured Soy in Skin Care.Dalam: Baran Robert, Maibach Howard I, editor. Textbook of Cosmetic Dermatology. Edisi ke-5. Boca Raton: CRC Press. 2017. pp93-112.
7. Cizinauskas V, Elie N, Brunelle A, Briedis V. Skin penetration enhancement by natural oils for dihydroquercetin delivery. Molecules. 2017;22(9):1536.
8. Leung DYM, Bieber T. Atopic dermatitis. The Lancet. 2003;361:151-60.
9. Antwi AO, Obiri DD, Osafo N, Essel LB, Forkuo AD, Atobiga C. Stigmasterol alleviates cutaneous allergic responses in rodents. BioMed research international. 2018;1-13.
10. Guang C, Chen J, Sang S, Cheng S. Biological functionality of soyasaponins and soyasapogenols. J Agric Food Chem. 2014;62(33):8247–55.
11. Cabanillas B, Novak N. Atopic dermatitis and filaggrin. Current opinion in immunology. 2016;42:1-8.
12. Takahashi N, Kake T, Hasegawa S, Imai M. Effects of Post-administration of β Carotene on Diet-induced Atopic Dermatitis in Hairless Mice. J Oleo Sci. 2019;68(8):793–802.
13. Owczarczyk SA, Lahuta L B, Placek W, Górecki RJ. The potential benefits of plant cyclitols in the treatment of psoriasis. Polish Annals of Medicine. 2018;25(1):166-71.
14. Branco AC, Yoshikawa FS, Pietrobon AJ, Sato MN. Role of histamine in modulating the immune response and inflammation. Mediators of inflammation. 2018;9524075.
15. Mlcek J, Jurikova T, Skrovankova S, Sochor J. Quercetin and its anti-allergic immune response. Molecules. 2016;21(5):623.