Penelusuran Senyawa Bioaktif Eceng Gondok (Eichhornia crassipes (Mart.) Solms): Studi Antioksidan dan Antikanker In Vitro

WILLY TIRZA EDEN, Prof. Dr. apt. Puji Astuti, S.Si., M.Sc

2024 | Disertasi | S3 Ilmu Farmasi

Eceng gondok (Eichhornia crassipes (Mart.) Solms) (EC) merupakan tanaman gulma yang dapat merusak ekosistem perairan di dunia, namun memiliki berbagai jenis metabolit sekunder potensial yang belum dimanfaatkan untuk pengobatan. Adapun fakta bahwa belum ada uji aktivitas antikanker payudara T47D pada fraksi atau isolat merupakan salah satu urgensi pada penelitian ini. Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh metabolit sekunder dari tanaman enceng gondok terhadap aktivitas antioksidan dan antikanker. Penelusuran, isolasi dan identifikasi struktur senyawa bioaktif dari EC beserta efek sitotoksik senyawa terhadap sel kanker payudara juga dilakukan. Mekanismenya dalam mempengaruhi siklus sel dan apoptosis sel juga termasuk dalam tujuan penelitian ini.

Ekstraksi maserasi menggunakan etanol 96% dilakukan terhadap tiga bagian tanaman (akar, batang, dan daun) yang telah diproses menjadi serbuk simplisia. Ekstrak akar, batang, dan daun diuji aktivitas antioksidan metode DPPH, ABTS, dan FRAP serta diuji aktivitas antikanker payudara (MCF-7, T47D, MDA-MB 231). Fraksi dan sub fraksi dilakukan pengujian aktivitas antiradikal DPPH. Proses isolasi ekstrak paling aktif (ekstrak etanol daun EC) dilakukan melalui fraksinasi padat-cair secara berurutan dengan n-heksana dan etil asetat. Pemisahan fraksi menjadi sub fraksi dilakukan dengan metode kromatografi kolom vakum dengan fase gerak elusi gradien n-heksana-etil asetat-metanol, sedangkan pemisahan sub fraksi menjadi senyawa target atau isolat dilakukan dengan metode kromatografi lapis tipis preparatif silika gel 60 PF₂₅₄ dengan memonitornya menggunakan plat KLT. Pemisahan dilakukan pada fraksi heksana dan fraksi etil asetat dengan kombinasi fase gerak n-heksana-etil asetat berturut-turut 2:1 dan 3:6,5. Isolat yang dinyatakan murni secara KLT ditentukan titik leburnya, dilakukan pengujian aktivitas antikanker terhadap sel T47D dan identifikasi struktur dengan spektrofotometri UV-Vis, spektroskopi IR, LC-MS, serta NMR. Isolat yang menunjukkan sitotoksisitas paling poten pada sel T47D dianalisis lebih lanjut dengan siklus sel dan apoptosis menggunakan flowcytometer. Analisis flowcytometry dilakukan pada konsentrasi ¼ IC₅₀, ½ IC₅₀, IC₅₀.

Kandungan fenolik, flavonoid, dan tanin dari EC menunjukkan aktivitas antioksidan dan antikanker yang bergantung kadar. Fraksi Heksana (FH), Fraksi Etil Asetat (FEA), dan Fraksi Tak Larut Etil Astetat (FTL) masing-masing memiliki aktivitas antioksidan kategori sangat kuat dengan nilai IC₅₀ sebesar 43,74 ± 0,65; 15,10 ± 0,26; dan 3,39 ± 0,01 µg/mL. Sub fraksi H-B memiliki aktivitas antioksidan DPPH tertinggi dengan nilai persen inhibisi sebesar 27,32 ± 5,98 % pada konsentrasi 100 µg/mL, sedangkan sub fraksi EA-E memiliki persen inhibisi tertinggi sebesar 28,84 ± 6,34 % pada konsentrasi 10 µg/mL. Isolasi dan identifikasi senyawa bioaktif dari ekstrak daun EC menemukan adanya senyawa golongan ftalat yakni (bis(4-methylheptyl) phthalate (1) dan diethyl phthalate (4)), golongan steroid (stigmasterol) (2), dan golongan alkaloid (1-methoxy-3,5-bis(methoxycarbonyl)pyridin-1-ium) (3). Isolat 1 dan 2 tidak memiliki aktivitas antikanker dengan nilai IC₅₀ ? 500 µg/mL. Isolat 3 dan 4 memiliki aktivitas antikanker terhadap T47D dengan nilai IC₅₀ 30,99 ± 3,23 dan 70,99 ± 56,27 µg/mL. Isolat 3 tidak berpengaruh terhadap siklus sel T47D namun mampu menginduksi apoptosis seiring peningkatan konsentrasi sampel.

Water hyacinth (Eichhornia crassipes (Mart.) Solms) (EC) is a weed plant that can damage aquatic ecosystems worldwide. Still, it has various types of potential secondary metabolites that have yet to be utilized for treatment. The fact that there has been no test of the anticancer activity of T47D breasts on fractions or isolates is one of the areas of interest in this research. This research aims to determine the effect of secondary metabolites from water hyacinth on the antioxidant and anticancer activity of EC plant parts and to explore the antioxidant activity of EC leaf fractions and sub-fractions. In addition, isolation and identification of the structure of compounds from EC leaves were carried out along with the cytotoxic effects of the compounds on breast cancer cells and their mechanisms in influencing the cell cycle and apoptosis of T47D cells, including this research aims.

Maceration extraction using 96% ethanol was carried out on three parts of the plant (roots, stems, and leaves), which had been processed into simplicia powder. The process of isolating EC leaf ethanol extract was carried out by solid-liquid fractionation sequentially with n-hexane and ethyl acetate. The fraction was separated into sub-fractions using a vacuum column chromatography method with n-hexane-ethyl acetate-methanol gradient elution mobile phase. In contrast, separating sub-fractions into target compounds or isolates using the silica gel 60 PF₂₅₄ preparative thin layer chromatography method with monitoring using a TLC plate. Separation was carried out on hexane fraction and ethyl acetate fraction with a mobile phase combination of n-hexane-ethyl acetate of 2:1 and 3:6.5, respectively. Root, stem, and leaf extracts were tested for antioxidant activity using the DPPH, ABTS, and FRAP methods and for anti-breast cancer activity (MCF-7, T47D, MDA-MB 231). Fractions and sub-fractions were tested for DPPH antiradical activity. Isolates declared pure by TLC were tested for anticancer activity against T47D cells and structural identification. The melting point of the isolate obtained was determined and analyzed using UV-Vis spectrophotometry, IR spectroscopy, LC-MS, and NMR. The isolate that showed the most potent cytotoxicity on T47D cells was further analyzed by cell cycle and apoptosis using a flow cytometer. Flow cytometry was analyzed at ¼ IC₅₀, ½ IC₅₀, and IC₅₀ concentrations.

Increasing phenolic, flavonoid, and tannin levels from EC can increase antioxidant and anticancer activity. The Hexane Fraction (FH), Ethyl Acetate Fraction (FEA), and Ethyl Astetate Insoluble Fraction (FTL) each have potent antioxidant activity with an IC₅₀ value of 43.74 ± 0.65, 15.10 ± 0.26, and 3.39 ± 0.01 µg/mL. The H-B sub-fraction had the highest DPPH antioxidant activity with a percent inhibition value of 27.32 ± 5.98% at a 100 µg/mL concentration. The EA-E sub-fraction had the highest percent inhibition of 28.84 ± 6.34% at a 10 µg/mL concentration. Isolation and identification of EC leaf extract found the presence of compounds from the phthalate group (bis(4-methylheptyl) phthalate (1) and diethyl phthalate (4)), the steroid group (stigmasterol) (2), and alkaloid group (1-methoxy-3,5-bis(methoxycarbonyl) pyridin-1-um) (3). Isolates 1 and 2 did not have anticancer activity with IC₅₀ values ? 500 µg/mL. Isolates 3 and 4 had anticancer activity against T47D with IC₅₀ values of 30.99 ± 3.23 and 70.99 ± 56.27 µg/mL. Isolate 3 did not affect the T47D cell cycle but was able to induce apoptosis as the sample concentration increased.

Kata Kunci : Eichhornia crassipes, kanker, antioksidan, siklus sel, apoptosis