Aktivitas Sitotoksik Dan Antiproliferatif Fraksi Ekstrak Rhizoma Ganyong (Canna indica L.) Terhadap Sel WiDr Serta Karakterisasi Kandungan Kimia Fraksi Aktifnya

IFANDARI, Dr. Rarastoeti Pratiwi, M.Sc

2021 | Disertasi | DOKTOR BIOLOGI

Ganyong yang tumbuh di Indonesia dapat dikelompokkan menjadi dua kultivar yaitu ganyong merah dan ganyong hijau. Perbedaan dari dua kultivar ini baru diketahui sebatas morfologi dan kandungan makronutriennya, sedangkan perbedaan tingkat metabolit sekundernya belum diketahui. Ganyong memiliki aktivitas sitotoksik terhadap sel kanker leukemia P-388, menghambat pertumbuhan polip dysplasia, dan menghambat ekspresi faktor yang menyebabkan perkembangan kanker kolon secara in vivo. Tujuan penelitian ini adalah: mengkaji efek sitotoksik kultivar ganyong merah dan hijau terhadap sel kanker kolon WiDr, mencari fraksi yang paling toksik dari ekstrak ganyong terpilih terhadap sel WiDr, menentukan mekanisme sitotoksisitas dan antiproliferatif dari fraksi dan juga mengkarakterisasi senyawa yang ada dalam fraksi tersebut. Penelitian ini menggunakan ekstrak umbi ganyong merah dan hijau dengan pelarut diklorometan dan etanol. Umbi ganyong didapatkan dari daerah Mojosongo, Boyolali, Jawa Tengah. Uji aktivitas sitotoksik dilakukan dengan metode MTT assay pada ekstrak ganyong kultivar merah dan hijau dan juga fraksi dari ekstrak ganyong terpilih terhadap sel kanker kolon WiDr. Ekstrak yang terpilih difraksinasi dengan metode VLC dengan pelarut campuran dari n-heksan, kloroform, etil asetat, etanol, air dengan perbandingan volume tertentu dan menghasilkan 8 fraksi gabungan. Uji sitotoksik dilakukan untuk memperoleh kandidat fraksi yang paling toksik terhadap sel WiDr. Uji selektivitas fraksi dilakukan terhadap sel Vero. Fraksi paling toksik diuji kematian sel dan penghambatan siklus sel dengan flowcytometry. Aktivitas antiproliferatif dan jalur kematian sel secara apoptosis diuji dengan metode Immunocytochemistry. Identifikasi kelompok senyawa pada ekstrak dilakukan dengan KLT dan juga FTIR. Identifikasi senyawa yang terkandung dalam fraksi paling toksik dilakukan dengan metode LC-HRMS. Data sitotoksik yang berupa viabilitas sel dianalisa dengan probit untuk mendapatkan nilai IC50 dan perbedaan perlakuan dianalisa dengan anava satu jalan dan dilanjutkan uji post hoc Turkey dan Duncan untuk melihat hasil perbedaanya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ekstrak diklorometan ganyong merah memiliki toksisitas paling tinggi (IC50: 361,83 µg/ml) dibandingkan ekstrak diklorometan ganyong hijau, ekstrak etanol ganyong merah dan ekstrak etanol ganyong hijau terhadap sel WiDr. Hasil fraksinasi VLC ekstrak ganyong merah diklorometan menghasilkan 8 fraksi gabungan. Fraksi gabungan 2 (F2) menunjukan aktivitas sitotoksik yang tinggi (IC50: 234,1 µg/ml) dibandingkan fraksi yang lain. Fraksi ini memicu kematian sel dengan jalur nekrosis (62,41 %) dan apoptosis awal (1,64 %), apoptosis akhir (1,92 %) serta penghambatan siklus sel terjadi pada fase G0-G1. Sel WiDr yang dikenai fraksi F2 memiliki aktivitas antiproliferasi sel dan terjadi apoptosis melalui jalur ekstrinsik. Hasil analisis fraksi dengan LC-HRMS menunjukkan bahwa senyawa yang dominan pada fraksi F2 diduga senyawa dari jenis-jenis kelompok asam lemak polyunsaturated. Adanya aktifitas sitotoksik ganyong terhadap sel WiDr ditunjukkan oleh kultivar ganyong merah pada pelarut semipolar. Fraksi F2 menunjukan adanya aktivitas sitotoksik dan antiproliferatif yang disebabkan oleh adanya senyawa dominan yang diduga dari kelompok senyawa asam lemak tak jenuh.

Ganyong that grows in Indonesia can be grouped into two cultivars, namely red ganyong and green ganyong. While the differences between these two are known in their morphological and macronutrients content, however there are the differences in their secondary metabolites are not yet known and of great research interest and exploration. Ganyong has cytotoxicity activity against P388 leukemia cancer cells, inhibits the growth of polyp dysplasia, and inhibits the expression factors that lead to developing of colon cancer in vivo. The purposes of this study were: to review the cytotoxic activity of the red and green cultivars of colon cancer WiDr, determine the most toxic fraction of the selected ganyong extract against WiDr cells, reveal the cytotoxicity and antiproliferative mechanism of fraction and also characterized the metabolites content in the fraction. This research used red and green ganyong tuber extracts with dichloromethan and ethanol solvent. Ganyong tubers obtained from the Mojosongo area, Boyolali, Central Java. The cytotoxic activity test was conducted by MTT assay method on the red and green ganyong extracts and also fractions of the selected ganyong extract against WiDr colon cancer cells. The selected extract was fractionated by the VLC method with a mixed solvent of n-hexane, chloroform, ethyl acetate, ethanol and water with a certain volume ratio and produced 8 combined fractions. The cytotoxic test was conducted to obtain the most toxic selected fraction on WiDr cells. The selectivity test of the fraction performed against the Vero cells. The most toxic fraction tested cell death mechanism and cell cycles arrest with flowcytometry method. Antiproliferative activity and apoptotic cell death pathways were tested with immunocytochemistry method. Identifying the compound group on the extract was done with TLC and also FTIR. Identification of compounds that exist in the most toxic fraction was done by the LC-HRMS method. Cytotoxic data in the form of cell viability was analyzed with probit to obtain IC50 values and differences in treatment were analyzed using one-way Anova followed by Turkey and Duncan's post hoc test to determine differences in the result of grouping. The results showed that the dichromethane extracts of red ganyong had the highest toxicity (IC50:361.83 µg/ml) compared to the dichloromethane extract of green ganyong, red and green ethanol extract against WiDr cells. The results of VLC fractionation red ganyong dichloromethane extract yields a combined 8 fraction. The F2 fraction indicates a high cytotoxic activity (IC50:234.1 µg/ml) compared to other factions. This fraction was triggers cell death by the pathway of necrosis (62.41%) and early apoptosis (1.64%), late apoptosis (1.92%) and inhibition of cell cycles occurring in the G0-G1 phase. WiDr cells treated with F2 fraction have a cell antiproliferative activity, apoptosis occurs through extrinsic pathways. The results of fraction analysis with LC-HRMS showed that the dominant compounds in the F2 fraction presumed many types of compounds from the fatty acid group. The presence of cytotoxic activity ganyong against the WiDr cell was demonstrated by cultivars of red ganyong in semipolar solvents. The F2 fraction indicates the existence of cytotoxic and antiproliferative activities caused by the presence of dominant compounds presumed the group of fatty acids polyunsaturated.

Kata Kunci : : sitotoksik, antiproliferatif, rhizoma ganyong, senyawa aktif, sel WiDr