Pendahuluan

Diabetes melitus merupakan gangguan metabolisme yang ditandai dengan adanya peningkatan kadar glukosa darah akibat gangguan produksi insulin, kerja insulin, atau keduanya. Kondisi ini tidak hanya berkaitan dengan metabolisme glukosa, tetapi juga dapat melibatkan perubahan beberapa hal seperti metabolisme lipid, fungsi sel beta pankreas, stres oksidatif, dan berbagai komplikasi organ. Dalam penelitian praklinis, penelitian dengan model hewan digunakan untuk mempelajari mekanisme penyakit tersebut serta mengevaluasi kandidat terapi sebelum penelitian lebih lanjut dilakukan (Lutz, 2023).

Pemilihan model hewan menjadi salah satu langkah penting dalam penelitian diabetes. Setiap model memiliki karakteristik yang berbeda sehingga metode induksi perlu disesuaikan dengan jenis diabetes dan mekanisme biologis yang ingin dipelajari. Selain memahami metode induksi, peneliti juga perlu menentukan parameter evaluasi yang sesuai agar perubahan yang terjadi dapat diinterpretasikan secara tepat (Animal Models in Diabetic Research, 2023).

Mengenal Diabetes Melitus Tipe 1 dan Tipe 2

Secara umum, diabetes melitus diklasifikasikan menjadi dua jenis utama yakni diabetes melitus tipe 1 dan diabetes melitus tipe 2. Keduanya ditandai oleh peningkatan kadar glukosa darah namun memiliki mekanisme patofisiologi yang berbeda. Diabetes melitus tipe 1 terjadi akibat kerusakan sel beta pankreas yang menghasilkan insulin. Pada manusia, proses ini umumnya melibatkan mekanisme autoimun yang menyebabkan produksi insulin menurun secara signifikan. Karena itu, penelitian yang berfokus pada defisiensi insulin memerlukan model yang dapat merepresentasikan aspek kerusakan sel beta tersebut. Namun, model yang diinduksi menggunakan agen kimia tidak sepenuhnya menggambarkan proses autoimun yang terjadi pada diabetes tipe 1 manusia.

Sementara itu, diabetes melitus tipe 2 umumnya berkaitan dengan resistensi insulin yaitu kondisi ketika jaringan tubuh memberikan respons yang kurang optimal terhadap insulin. Seiring perkembangan penyakit, fungsi sel beta pankreas juga dapat menurun sehingga kebutuhan insulin tidak lagi terpenuhi dengan baik. Model hewan untuk diabetes tipe 2 sering dikembangkan melalui pendekatan diet, manipulasi genetik, atau kombinasi diet dengan agen kimia tertentu.

Perbedaan mekanisme tersebut perlu dipahami sebelum menentukan metode induksi. Model dengan kerusakan sel beta yang dominan lebih sesuai untuk mempelajari aspek defisiensi insulin, sedangkan model berbasis diet dapat digunakan untuk mempelajari resistensi insulin dan perubahan metabolik yang berkaitan dengan kelebihan asupan energi. Hingga saat ini tidak ada satu model pengujian hewan yang dapat merepresentasikan seluruh karakteristik diabetes pada manusia.

Metode Induksi Diabetes pada Model Hewan

A.   Induksi menggunakan Streptozotocin (STZ)

Streptozotocin (STZ) merupakan agen kimia yang banyak digunakan untuk membentuk model diabetes pada hewan percobaan. Senyawa ini dapat menyebabkan kerusakan sel beta pankreas sehingga produksi insulin menurun dan kadar glukosa darah meningkat. Model yang dihasilkan bergantung pada karakteristik hewan dan rancangan penelitian, termasuk pendekatan induksi yang digunakan. Oleh karena itu, STZ tidak secara otomatis menghasilkan model yang sepenuhnya merepresentasikan diabetes tipe 1 atau tipe 2.

Produk STZ brand Solarbio catalog S8050

Catalog S8050

STZ dapat digunakan dalam pendekatan yang berbeda untuk mempelajari defisiensi insulin maupun aspek tertentu dari diabetes tipe 2. Pada beberapa model diabetes tipe 2, STZ dikombinasikan dengan diet tinggi lemak untuk menggabungkan gangguan metabolisme yang berkaitan dengan diet dan penurunan fungsi sel beta.

B.   Induksi menggunakan Alloxan

Alloxan merupakan agen diabetogenik lain yang digunakan dalam penelitian diabetes. Senyawa ini dapat memicu stres oksidatif dan merusak sel beta pankreas sehingga berpotensi menyebabkan peningkatan kadar glukosa darah. Meskipun mempunyai tujuan penggunaan yang serupa dengan STZ pada beberapa penelitian, alloxan memiliki karakteristik, respons biologis, dan keterbatasan yang berbeda. Variasi respons antar hewan serta resiko toksisitas perlu dipertimbangkan ketika memilih pendekatan ini. (Animal Models in Diabetic Research, 2023)

Produk Alloxan brand Solarbio catalog A8051

Catalog A8051

STZ dan alloxan dapat menjadi bagian dari penelitian induksi diabetes, tetapi keduanya tidak sebaiknya dianggap saling menggantikan tanpa pertimbangan ilmiah. Pemilihan agen perlu disesuaikan dengan mekanisme yang ingin dipelajari, karakteristik hewan, dan protokol yang telah divalidasi. Penelitian juga perlu memperhatikan kesejahteraan hewan serta persetujuan etik yang berlaku.

C.   Model diabetes menggunakan diet tinggi lemak

Diet tinggi lemak (high-fat diet atau HFD) digunakan dalam penelitian untuk mempelajari gangguan metabolik, obesitas, dan resistensi insulin yang berkaitan dengan diabetes tipe 2. Pada beberapa penelitian, HFD dikombinasikan dengan streptozotocin (STZ) untuk menghasilkan model yang menunjukkan resistensi insulin dan gangguan fungsi sel beta pankreas. Namun, hasil induksi dipengaruhi oleh komposisi diet, durasi penelitian, serta karakteristik spesies dan strain hewan yang digunakan. Oleh karena itu, validasi model diperlukan sebelum penelitian lanjutan dilakukan.

D.   Model genetik dan pendekatan lainnya

Selain induksi kimia dan diet, penelitian diabetes juga menggunakan model genetik atau strain hewan yang secara spontan mengembangkan karakteristik metabolik tertentu. Model tersebut dapat membantu mempelajari aspek resistensi insulin, obesitas, gangguan fungsi sel beta, atau mekanisme penyakit lainnya. Pendekatan imunologis juga digunakan ketika tujuan penelitian berfokus pada mekanisme autoimun yang berkaitan dengan diabetes tipe 1. Pemilihan model sebaiknya dimulai dari pertanyaan penelitian, bukan hanya dari metode yang paling mudah dilakukan. Peneliti perlu mempertimbangkan kesesuaian mekanisme penyakit, reprodusibilitas, waktu penelitian, biaya, serta kemampuan model dalam menjawab hipotesis yang diajukan.

Evaluasi Model Diabetes melalui Parameter Biokimia

Setelah model diabetes terbentuk, peneliti perlu mengevaluasi perubahan biologis yang terjadi. Pengukuran glukosa merupakan salah satu parameter utama untuk menilai hiperglikemia, tetapi hasilnya tidak selalu cukup untuk menggambarkan seluruh kondisi metabolik hewan. Parameter tambahan dapat dipilih berdasarkan jenis model dan tujuan penelitian, misalnya insulin, toleransi glukosa, profil lipid, atau penanda stres oksidatif. (Lutz, 2023)

A.   Pengukuran kadar glukosa

Pengukuran glukosa membantu menilai perubahan kadar glukosa darah setelah induksi dan selama penelitian berlangsung. Salah satu pilihan untuk analisis ini adalah Blood Glucose Content Assay Kit dari Solarbio yang menggunakan metode GOD-POD untuk mengukur kadar glukosa melalui pembacaan absorbansi. Solarbio menyediakan pilihan kit untuk pembacaan menggunakan spektrofotometer maupun microplate reader, sehingga peneliti dapat menyesuaikan metode pengukuran dengan peralatan laboratorium yang tersedia dan jenis sampel yang dimiliki.

Kadar	Kadar
Solarbio Blood Glucose Content Assay Kit catalog BC2490	Solarbio Blood Glucose Content Assay Kit catalog BC2495

 B.   Analisis metabolisme lipid

Pada model diabetes tipe 2, resistensi insulin dapat berkaitan dengan perubahan metabolisme lipid. Karena itu, pengukuran trigliserida, kolesterol total, dan parameter lipid lain dapat memberikan informasi tambahan mengenai kondisi metabolik hewan. Pemeriksaan tersebut bukan pengganti pengukuran glukosa, tetapi dapat digunakan untuk memperluas evaluasi sesuai hipotesis penelitian. Solarbio menyediakan berbagai kit analisis biokimia untuk penelitian metabolisme. Contohnya adalah Triglyceride (TG) Content Assay Kit dan Total Cholesterol (TC) Content Assay Kit.

Jenis Kit	Metode Deteksi
	Spectrophotometer	Spectrophotometer /Microplate Reader
Triglyceride (TG) Content Assay Kit	Solarbio BC5940	Solarbio BC5945
Total Cholesterol (TC) Content Assay Kit	Solarbio BC1980	Solarbio BC1985

C.   Analisis stres oksidatif

Stres oksidatif merupakan salah satu aspek yang banyak dipelajari dalam penelitian diabetes, terutama dalam kaitannya dengan kerusakan sel dan komplikasi metabolik. Ketidakseimbangan antara pembentukan spesies oksigen reaktif dan sistem pertahanan antioksidan dapat mempengaruhi berbagai proses biologis. Namun, stres oksidatif bukan penanda yang spesifik untuk diabetes, sehingga hasilnya perlu diinterpretasikan bersama parameter lain. Berikut adalah beberapa produk Solarbio yang dapat menunjang analisis stres oksidatif tersebut.

Jenis Kit	Metode Deteksi
	Spectrophotometer	Spectrophotometer /Microplate Reader
Malondialdehyde (MDA) Content Assay Kit	Solarbio BC0020	Solarbio BC0025
Superoxide Dismutase(SOD) Activity Assay Kit	Solarbio BC0170	Solarbio BC0175
Catalase(CAT) Activity Assay Kit	Solarbio BC0200	Solarbio BC0205
Reduced Glutathione(GSH) Content Assay Kit	Solarbio BC1170	Solarbio BC1175
Glutathione Peroxidase(GPX) Activity Assay Kit	Solarbio BC1190	Solarbio BC1195
Oxidized Glutathione(GSSG) Content Assay Kit	Solarbio BC1180	Solarbio BC1185
Hydrogen Peroxide(H2O2) Content Assay Kit	Solarbio BC3590	Solarbio BC3595

D.   Analisis inflamasi dan komplikasi diabetes

Pada penelitian yang berfokus pada komplikasi diabetes, peneliti dapat mengevaluasi perubahan inflamasi atau kerusakan jaringan pada organ tertentu. Parameter yang digunakan bergantung pada organ, mekanisme penyakit, dan tujuan penelitian. Sebagai contoh, pemeriksaan sitokin seperti IL-1β, IL-6, atau TNF-α dapat dipertimbangkan pada penelitian yang secara khusus mengevaluasi proses inflamasi. Namun, parameter tersebut bukan pemeriksaan utama untuk memastikan terbentuknya model diabetes. (Lutz, 2023)

Pemilihan kit ELISA untuk analisis inflamasi harus mempertimbangkan spesies, jenis sampel, dan validasi metode. Kit yang dirancang untuk sampel manusia tidak otomatis dapat digunakan untuk sampel tikus atau mencit. Karena itu, spesifikasi reaktivitas dan petunjuk penggunaan dari produsen perlu diperiksa sebelum menentukan produk yang akan digunakan.

Produk Solarbio untuk Mendukung Penelitian Diabetes

Solarbio menyediakan berbagai produk untuk penelitian biokimia, termasuk kit analisis glukosa dan parameter yang berkaitan dengan metabolisme serta stres oksidatif. Produk yang dipilih dapat disesuaikan dengan tahapan penelitian, mulai dari pengukuran glukosa hingga analisis tambahan terhadap perubahan metabolik yang sesuai dengan penelitian yang menggunakan hewan coba.

Berikut adalah beberapa produk lainnya dari Solarbio yang dapat menunjang penelitian model diabetes.

Jenis Kit	Metode Deteksi
	Spectrophotometer	Spectrophotometer /Microplate Reader
Lactate Dehydrogenase (LDH) Activity Assay Kit	Solarbio BC0680	Solarbio BC0685
Xanthine Oxidase (XOD) Activity Assay Kit	–	Solarbio BC1095
Free Fatty Acids (FFA) Content Assay Kit	Solarbio BC0590	Solarbio BC0595
Low-Density Lipoprotein Cholesterol (LDL-C) Content Assay Kit	Solarbio BC5330	Solarbio BC5335

Untuk pertanyaan produk dan stock lebih lanjut Bapak/Ibu dapat menghubungi kontak yang tertera pada laman website Indogen berikut. Terima kasih.

Referensi

Animal Models in Diabetic Research—History, Presence, and Future Perspectives. (2023). Biomedicines. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10603837/

Lutz, T. A. (2023). Mammalian models of diabetes mellitus, with a focus on type 2 diabetes mellitus. Nature Reviews Endocrinology, 19, 350–360. https://doi.org/10.1038/s41574-023-00818-3

Artikel Terkait

1. https://indogen.id/metode-induksi-dan-pengujian-aktivitas-hepatoprotektif-dan-kardioprotektif-pada-hewan-percobaan/
2. https://indogen.id/referensi-cell-line-untuk-studi-kanker-cek-artikel-ini/
3. https://indogen.id/model-hewan-untuk-menginduksi-kanker-menimbang-kelebihan-dan-keterbatasannya/
4. https://indogen.id/ikan-zebra-danio-rerio-dalam-penelitian-biomedis-dan-genetika-pemodelan-penyakit-dan-skrining-obat/
5. https://indogen.id/metabolic-diseases/