Plastik telah menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari kehidupan modern. Namun, degradasi plastik menjadi mikroplastik dan nanoplastik menimbulkan ancaman baru terhadap kesehatan manusia dan lingkungan. Di antara berbagai jenis nanoplastik, polystyrene nanoplastics (PS-NPs) menjadi perhatian utama karena ukurannya yang sangat kecil, stabilitas fisikokimianya yang tinggi, serta kemampuannya menembus berbagai penghalang biologis dan terakumulasi pada organ-organ penting, termasuk testis. Akumulasi tersebut meningkatkan kekhawatiran mengenai dampaknya terhadap sistem reproduksi pria, terutama karena testis merupakan organ primer yang sangat sensitif terhadap stres oksidatif dan gangguan hormonal.
Berbagai penelitian menunjukkan bahwa paparan PS-NPs dapat mengganggu spermatogenesis, menurunkan kualitas spermatozoa, serta mengubah keseimbangan hormon reproduksi. Namun demikian, mekanisme molekuler yang mendasari kerusakan testis akibat nanoplastik masih belum sepenuhnya dipahami. Oleh karena itu, informasi ini bertujuan untuk mengungkap bagaimana PS-NPs memicu kerusakan testis melalui jalur redox signaling yang berasosiasi dengan NF-κB, aktivasi apoptosis intrinsik, serta perubahan regulasi epigenetik. Selain itu, juga mengevaluasi potensi protektif Nelumbo nucifera atau tanaman lotus sebagai agen alami yang mampu mengurangi dampak toksik tersebut.
Dalam kajian ini, menunjukkan bahwa paparan PS-NPs menyebabkan penurunan berat organ reproduksi, berkurangnya jumlah sel-sel spermatogenik, serta menurunkan motilitas spermatozoa. Temuan tersebut menunjukkan bahwa nanoplastik tidak hanya memengaruhi struktur jaringan testis tetapi juga menurunkan fungsi reproduksi secara keseluruhan. Pada tingkat molekuler, menunjukkan bahwa paparan PS-NPs meningkatkan ekspresi NOX4, salah satu enzim utama penghasil reactive oxygen species (ROS). Peningkatan aktivitas NOX4 menyebabkan akumulasi ROS yang memicu stres oksidatif. Kondisi ini kemudian mengaktifkan NF-κB, suatu faktor transkripsi yang dikenal sebagai regulator utama berbagai respons sel terhadap stres. Aktivasi NF-κB tidak hanya menghubungkan stres oksidatif dengan respons inflamasi, tetapi juga mengatur ekspresi berbagai gen yang menentukan nasib sel, termasuk jalur apoptosis. Analisis ekspresi gen menunjukkan bahwa PS-NPs meningkatkan ekspresi p53 dan Bax, disertai peningkatan kadar protein caspase-3 dan caspase-9 serta meningkatnya imunoreaktivitas cleaved caspase-3. Sebaliknya, ekspresi Fas dan caspase-8 justru menurun. Pola ini menunjukkan bahwa kematian sel yang terjadi terutama berlangsung melalui jalur apoptosis intrinsik atau jalur mitokondria, bukan melalui jalur ekstrinsik. Aktivasi apoptosis intrinsik ini berkontribusi terhadap hilangnya sel-sel germinal yang berperan penting dalam proses pembentukan sperma.
Selain memengaruhi jalur apoptosis, paparan PS-NPs juga mengganggu sistem endokrin reproduksi. Hal ini ditunjukkan oleh perubahan ekspresi reseptor hormon reproduksi. Gangguan pada reseptor tersebut berpotensi menurunkan respons jaringan testis terhadap stimulasi hormonal yang diperlukan untuk mempertahankan spermatogenesis dan fungsi sel Leydig maupun sel Sertoli. Kajian ini juga mengungkap adanya perubahan pada regulator epigenetik. Paparan PS-NPs meningkatkan ekspresi Dnmt1, Dnmt3a, dan Ehmt2 (G9a), sementara ekspresi Hdac1 dan Ep300 mengalami penurunan. Perubahan ini menunjukkan bahwa nanoplastik tidak hanya menyebabkan kerusakan akut melalui stres oksidatif, tetapi juga berpotensi mengubah pola regulasi kromatin dan ekspresi gen dalam jangka panjang. Gangguan epigenetik tersebut dapat memengaruhi diferensiasi sel germinal dan keberlangsungan spermatogenesis bahkan setelah paparan berakhir.
Sebagai strategi mitigasi, kajian ini mengevaluasi ekstrak daun, bunga, dan rimpang Nelumbo nucifera. Tanaman ini diketahui mengandung berbagai senyawa bioaktif, seperti flavonoid, alkaloid, dan fitosterol yang memiliki aktivitas antioksidan dan antiinflamasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa seluruh ekstrak mampu memperbaiki sebagian besar perubahan yang diinduksi oleh PS-NPs, meskipun efektivitasnya berbeda antar organ tanaman. Di antara ketiga ekstrak tersebut, ekstrak rimpang memberikan efek protektif paling kuat dalam menekan stres oksidatif, menurunkan aktivasi NF-κB, menghambat apoptosis intrinsik, memperbaiki ekspresi reseptor hormon, serta menormalkan regulator epigenetik.
Analisis Gene Ontology dan Protein-Protein Interaction (PPI) memperlihatkan adanya keterkaitan fungsional antara protein-protein yang berperan dalam stres oksidatif, apoptosis, dan regulasi kromatin. Selain itu, simulasi molecular docking menunjukkan bahwa beberapa senyawa aktif dalam N. nucifera memiliki afinitas terhadap protein-protein yang terlibat dalam jalur apoptosis, sehingga mendukung mekanisme molekuler dari efek protektif tanaman tersebut. Secara keseluruhan, dapat dikatakan bahwa toksisitas testis akibat paparan polystyrene nanoplastics melibatkan interaksi kompleks antara stres oksidatif yang dimediasi NOX4, aktivasi jalur NF-κB, apoptosis intrinsik, gangguan endokrin, serta disfungsi epigenetik. Temuan ini memperluas pemahaman mengenai mekanisme reproduksi yang dipengaruhi oleh polusi nanoplastik dan menunjukkan bahwa Nelumbo nucifera, khususnya ekstrak rimpang, berpotensi dikembangkan sebagai agen alami untuk melindungi sistem reproduksi pria dari dampak toksik nanoplastik.
Penulis: Alfiah Hayati
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
Stresses 2026, 6. https://doi.org/10.3390/stresses6020024
NF-κB-Associated Redox Signaling and Intrinsic Apoptotic Activation in Polystyrene Nanoplastic–Induced Testicular Toxicity and Modulatory Effects of Nelumbo nucifera
Putri Ayu Ika Setiyowati, Febriyansyah Saputra, Aulia Umi Rohmatika, Farah Annisa Nurbani , Mochammad Aqilah Herdiansyah , Vuanghao Lim and Alfiah Hayati
