Apa itu Stress Oksidatif?

Stress Oksidatif didefinisikan sebagai keadaan di mana oksidasi melebihi sistem antioksidan dalam tubuh akibat hilangnya keseimbangan di antara keduanya. Stress oksidatif disebabkan oleh adanya salah satu dari sejumlah spesies oksigen reaktif (ROS) yang tidak dapat diimbangi oleh sel. Hasilnya adalah kerusakan pada satu atau lebih biomolekul termasuk DNA, RNA, protein dan lipid.

Klik disini untuk melihat Tips Memilih Kit Uji Oxidative Stress yang Tepat

Oksidan

Oksidan atau radikal bebas adalah molekul oksigen yang tidak stabil, dimana molekul tersebut mengandung satu atau lebih elektron bebas (elektron tidak berpasangan) sehingga senyawa tersebut sangat reaktif. Selain di lingkungan, oksidan juga diproduksi secara alami di dalam tubuh. Dalam tubuh molekul oksigen yang tidak stabil disebut dengan radikal bebas. Oksidan atau radikal bebas dalam tubuh diproduksi dari reaksi seluler. Oksidan bisa bersifat menguntungkan dan merugikan.

Contoh oksidan menguntungkan bagi tubuh yaitu hati memproduksi dan menggunakan radikal bebas untuk mendetoksifikasi tubuh, sementara sel darah putih mengirim radikal bebas untuk menghancurkan bakteri, virus dan sel yang rusak. Sedangkan kondisi saat oksidan berlebih dalam tubuh dapat menyebabkan kerugian bagi kesehatan, misalnya dapat menyebabkan kerusakan pada sistem kardiovaskular, kanker, kerusakan saraf, diabetes, penuaan dini dan masih banyak lagi.

Jenis-jenis Oksidan berasal dari Endogenous dan Eksogenous

1. Oksidan endogenous

Oksidan dalam tubuh merupakan salah satu kelompok dari Reactive oxygen species (ROS). ROS dihasilkan dari oksigen molekuler sebagai hasil metabolisme sel normal. Berikut merupakan jenis oksidan mayor yang terbentuk secara endogenous/dalam seluler.

Tabel 1. Oksidan Mayor Endogenous

Berdasarkan tabel di atas, 3 jenis oksidan yang memiliki peran penting secara fisiologi tubuh manusia diantaranya, Superoxide anion, hydroxyl radical dan hydrogen peroxide.

Superoxide anion

Superoxide anion atau anion peroksida terbentuk dengan adanya penambahan 1 elektron pada molekul oksigen. Proses ini dimediasi oleh nikotin adenin dinukleotida fosfat [NAD(P)H] oksidase atau xantin oksidase atau oleh sistem transpor elektron mitokondria. Situs utama untuk memproduksi anion superoksida adalah mitokondria, mesin sel untuk memproduksi adenosin trifosfat. iasanya, elektron ditransfer melalui rantai transpor elektron mitokondria untuk mereduksi oksigen menjadi air, namun sekitar 1 hingga 3% dari seluruh elektron bocor dari sistem dan menghasilkan superoksida. NAD(P)H oksidase ditemukan dalam leukosit polimorfonuklear, monosit, dan makrofag. Setelah fagositosis, sel-sel ini menghasilkan ledakan superoksida yang menyebabkan aktivitas bakterisida. Superoksida diubah menjadi hidrogen peroksida melalui aksi superoksida dismutase (SOD).

Hydroxyl radical

Hydroxyl radical atau Radikal hidroksil merupakan ROS yang paling reaktif dan dapat merusak protein, lipid, serta karbohidrat dan DNA. Ia juga dapat memulai peroksidasi lipid dengan mengambil elektron dari asam lemak tak jenuh ganda (PUFA).

Hydrogen peroxide

Hydrogen peroxide atau Hidrogen peroksida sangat mudah melewati membran plasma. Oksidan ini juga diproduksi oleh xantin oksidase, asam amino oksidase, serta NAD(P)H oksidase. Hydrogen peroxide terkenal sebagai molekul destruktif, sebagai agen penghancur non-spesifik. Kini terbukti bahwa pada tingkat fisiologis yang lebih rendah, H2O2 dapat bertindak sebagai molekul pemberi sinyal intraseluler klasik yang mengatur jalur yang digerakkan oleh kinase. Fungsi biologis baru yang dikaitkan dengan ROS meliputi proliferasi, migrasi, anoikis, kelangsungan hidup, dan autophagy.

2. Oksidan Exogenous

Radikal bebas atau oksidan sangat tinggi di lingkungan seperti, sinar ultraviolet (ozon), kontaminan makanan (zat pewarna tekstil), polusi udara (pencemaran udara dari pabrik, kendaraan bermotor), asap rokok, insektisida, olahraga berat dan berbagai kondisi stress lainnya.

Paparan Ozon

Paparan ozon dapat menyebabkan peroksidasi lipid dan menginduksi masuknya neutrofil ke dalam epitel saluran napas. Paparan ozon dalam jangka pendek juga menyebabkan pelepasan mediator inflamasi, seperti MPO, protein kationik eosinofil, serta laktat dehidrogenase dan albumin. Bahkan secara dalam kondisi sehat, paparan ozon menyebabkan penurunan fungsi paru-paru.

Asap Rokok

Asap rokok mengandung banyak oksidan dan radikal bebas serta senyawa organik, seperti superoksida dan oksida nitrat. Selain itu, menghirup asap rokok ke dalam paru juga mengaktifkan beberapa mekanisme endogen, seperti akumulasi neutrofil dan makrofag, yang selanjutnya meningkatkan oxidant injury.

Hyperoxia

Hiperoxia mengacu pada kondisi tingkat oksigen yang lebih tinggi dari tekanan parsial oksigen normal di paru-paru atau jaringan tubuh lainnya. Hal ini menyebabkan produksi oksigen reaktif dan spesies nitrogen lebih besar.

Arsenik

Arsenik merupakan salah satu kandung zat dalam pestisida (insektisida), merupakan unsur yang sangat beracun yang menghasilkan berbagai ROS, termasuk superoksida, oksigen singlet, radikal peroxyl , oksida nitrat, hidrogen peroksida , dan peroxyl dimethylarsinate. Senyawa arsenik (III) dapat menghambat enzim antioksidan, terutama enzim yang bergantung pada GSH, seperti glutathione-S-transferases (GSTs), glutathione peroxidase (GSH-Px), dan GSH reduktase, melalui pengikatan pada gugus sulfhidril.

Antioksidan

Manusia telah memiliki sistem keseimbangan dalam tubuhnya, misalkan saja penyeimbang oksidan dalam tubuh yaitu antioksidan dapat dihasilkan secara alami. Antioksidan dalam tubuh terdapat 2 kelompok yaitu enzimatik dan non enzimatik.

Antioksidan Enzimatik

Enzim merupakan jenis antioksidan yang tersusun dari protein dan berbagai mineral. Ketika berada dalam tubuh, enzim akan bersintesis. Dan agar enzim dapat berfungsi optimal, maka ia butuh ‘rekan kerja’ berupa mineral seperti zat besi, tembaga, selenium, magnesium, serta zinc. Hal lain yang tak kalah penting untuk diketahui adalah, kualitas enzim yang diperoleh tubuh juga sangat tergantung dari kualitas makanan sumber protein yang kita konsumsi.

Enzim antioksidan memiliki kemampuan menstabilkan dan/atau menonaktifkan radikal bebas sebelum molekul-molekul tersebut menyerang komponen seluler. Enzim-enzim ini mampu mengurangi energi radikal bebas atau dengan melepaskan sebagian elektron dari molekul radikal, disamping juga dapat mengganggu reaksi berantai pengoksidasi untuk meminimalkan kerusakan selular. Dengan demikian, enzim antioksidan sangat penting untuk menjaga kesehatan seluler dan sistemik untuk tetap optimal.

Sebagai contoh antioksidan pada paru-paru yaitu SOD, katalase, GSH-Px. Selain enzim utama ini, antioksidan lain, termasuk heme oksigenase-1, dan protein redoks, seperti tioredoksin, peroksiredoksin, dan glutaredoksin, juga diketahui memainkan peran penting dalam pertahanan antioksidan paru. Karena superoksida adalah ROS primer yang dihasilkan dari berbagai sumber, dismutasi oleh SOD merupakan hal yang sangat penting bagi setiap sel. Ketiga bentuk SOD, yaitu CuZn-SOD, Mn-SOD, dan EC-SOD, diekspresikan secara luas pada paru-paru manusia.
Baca selengkapnya disini!

Sistem enzim antioksidan yang mengkatalisis reaksi untuk mengimbangi radikal bebas dan spesies oksigen reaktif termasuk superoksida dismutase (SOD) dan katalase. Ini membentuk mekanisme pertahanan endogen tubuh untuk membantu mencegah kerusakan sel akibat radikal bebas. Cell Biolabs.Inc meawarkan perangkat yang mudah dan akurat untuk mendeteksi enzim antioksidan Superoxide Dismutase (SOD) dan katalase.

Tabel 2. Superoxide Dismutase (SOD) dan Catalase Assay Kit

Gambar 1. Superoxide Dismutase Activity Assay Kit (SOD) Assay Kit

Antioksidan Non Enzimatik

Antioksidan non enzimatik mencakup senyawa yang memiliki berat molekul rendah seperti seperti vitamin C (Ascorbic Acid), senyawa fitokimia (flavonoid, β-karoten), asam urat (uric acid), dan GSH, suatu tripeptida (l-γ-glutamyl-l-sisteinil-l-glisin) yang terdiri dari gugus tiol (sulfhidril).

Vitamin dan senyawa fitokimia merupakan antioksidan yang lebih banyak didapatkan di luar tubuh. Vitamin C (Asam Askorbat) Vitamin C yang larut dalam air (asam askorbat) menyediakan kapasitas antioksidan fase air intraseluler dan ekstraseluler terutama dengan menangkap radikal bebas oksigen. Salah satu senyawa Fitokimia yaitu flavonoid, mereka Flavonoid banyak ditemukan pada buah, sayur, serta akar tumbuhan.

GSH banyak ditemukan pada kompartemen sel, karena sifatnya yang larut sehingga mudah memasuki sel. Rasio GSH/GSSG merupakan penentu utama stres oksidatif. GSH menunjukkan efek antioksidannya dalam beberapa cara. GSH mendetoksifikasi hidrogen peroksida dan lipid peroksida melalui aksi GSH-Px. GSH menyumbangkan elektronnya ke H2O2 untuk mereduksinya menjadi H2O dan O2. GSSG kembali direduksi menjadi GSH oleh GSH reduktase yang menggunakan NAD(P)H sebagai donor elektron. GSH-Pxs juga penting untuk melindungi membran sel dari peroksidasi lipid.

Assay kit dari Cell Biolabs menjadi pilihan tepat untuk pemeriksaan antioksidan non enzimatik sebagai berikut.

Tabel 3. Assay kit pengujian Antioksidan dari Cell Biolabs

Sumber:

1. Oxidative Stress and Antioxidant Defense. Esra Birben, et al. World Allergy Organ J. 2012 Jan; 5(1): 9–19.
2. Hydrogen peroxide: a Jekyll and Hyde signalling molecule. D R Gough & T G Cotter. Cell Death & Disease volume 2, pagee213 (2011).
3. What Is Oxidative Stress?. Toshikazu YOSHIKAWA and Yuji NAITO. JMAJ 45(7): 271–276, 2002.
4. Jenis dan Manfaat Antioksidan