Biokimia Starvasi
BIOKIMIA STARVASI
DR. MHD. SYAHPUTRA
Fakultas Kedokteran
Bagian Biokimia
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
Starvasi adalah suatu keadaan dimana terjadi kekurangan asupan energi dan unsurunsur nutrisi essensial yang diperlukan tubuh dalam beberapa hari sehingga
mengakibatkan terjadinya perubahan perubahan proses metabolisme unsur-unsur
utama didalam tubuh.
Dalam kondisi kekurangan makanan yang berlangsung lebih daTi satu hari, akan
terjadi berbagai peru bahan metabolik. Kadar i!~sulin akan menurun dan kadar
glukagon akan meningkat akibat penurunan glukosa darah. Respons metabolik
mendasar terhadap starvasi adalah konservasi energi daTi jaringan-jaringan tubuh.
Oksidasi glukosa menurun secara drastis selama hari pertama starvasi dan asamasam lemak dimobilisasi, yang akhirnya menimbulkan kenaikan konsentrasi asam
lemak plasma dan gugus keton serta kenaikan derajad oksidasi lemak.
Karena cadangan glikogen hati dideplesi setelah periode puasa (kelaparan) selama
24 jam, glukoneogenesis adalah penting untuk memberikan glukosa ke otak.
Glukoneogenesis menjadi proses yang penting terutama karena jenis jaringan dan
sel tertentu yang mencakup sistem syaraf pusat serta erytrosit, tergantung kepada
pasokan glukosa yang berkesinambungan.
Pasokan minimal glukosa mungkin diperlukan dalam jaringan ekstra hepatik untuk
mempertahankan konsentrasi oksaloasetat dan bentukan siklus asam sitrat.
Disamping itu, glukosa merupakan sumber utama gliserol 3 fosfat dalam jaringan
yang tidak mempunyai energi gliserol kinase seperti jaringan adiposa.
Disamping glukoneogenesis, sejumlah mekanisme tertentu akan mengamankan
pasokan glukosa pacta saat kekurangan dengan membuat substrat lain menghindari
oksidasi (1,2).
II. Proses Pemecahan Bahan Makanan
Makanan yang masuk ke dalam tubuh akan mengalami beberapa proses pemecahan
sehingga nantinya akan menghasilkan energi. Adapun tahapan-tahapan proses
pemecahan terse but adalah sebagai berikut :
-Tahap I : Proses pemecahan molekul molekul besar menajdi su bunit sederhana.
-Tahap II: Proses pemecahan subunit sederhana menjadi acetyl CoA yang disertai
dengan produksi ATP dan NADP dalam jumlah t~rbatas.
©2003 Digitized by USU digital library
1
Tahap III: Oksidasi CoA-plate daTi acetyl CoA menjadi H2o dan CO2 adalah meliputi
produksi NADM dalam jumlah besar yang menghasilkan ATP dalam jumlah besar
melalui transport elektron (gambar 1) (2,3)
©2003 Digitized by USU digital library
2
III. Interkonversi Unsur-unsur Makanan Utama.
Tidak semua bahan makanan pokok dapat saling dikonversikan seperti yang terlihat
pacta Gbr. 2.
Reaksi yang paling bermakna dalam masalah ini adalah konversi piruvat menjadi
asetil-KOA, mengingat asetil-KoA merupakan bahan pangkal untuk sisngesis asam
lemak rantai panjang. Dengan memperhatikan proses kebalikannya, yaitu konversi
asam lemak menjadi glukosa, reaksi piruvat piruvat dehidrogenase pada hakekatnya
©2003 Digitized by USU digital library
3
tidak reversibel, sehingga mencegah konversi langsung asetil-KoA menjadi piruvat.
Selain itu, konversi neto asetil-KoA menjadi oksaloasetat lewat siklus asam sitrat
tidak mungkin terjadi, karena dibutuhkan satu molekul oksaloasetat untuk
bergabung dengan asetil-KoA dan hanya satu molekul oksaloasetat yang dibentuk
kembali. Dengan alasan serupa, konversi neto asam lemak dengan jumlah atom
karbon genap (yang membentuk asetil-KoA) menjadi glukosa atau glikogen tidak
mungkin terjadi. hanya bagian terminal tiga karbon pada asam lemak yang
mempunyai bilangan atom karbon ganjil yang bersifat glukogenik, karena bagian
molekul ini akhirnya akan membentuk propionil -KoA pada B-oksidasi .Meskipun
demikian, atom karbon berlabel pada asam lemak mungkin saja pada akhimya
ditemukan dalam glikogen setelah melintasi siklus asam sitrat. Keadaan ini terjadi
karena oksaloasetat maupun dalam lintasan glukoneogenesis. Moietas gliserol pada
triasilgliserol akan membentuk glukosa setelah timbul proses akivasi menjadi
gliserol 3
fosfat, dan senyawa ini merupakan sumber glukosa yang penting pacta starvasi.
Banyak rantai karbon pacta asam amino nonesensial dapat diproduksi dari
karbohidrat lewat siklus asam sitrat dan reaksi transaminasi. Melalui pembalikan
proses ini, asam amino glukogenik menghasilkan rantai karbon yang bisa merupakan
anggota atau prekursor pacta siklus asam sitrat. Dengan demikian, aSam amino
glukogenik mudah dikonversi lewat lintas an glukoneogenik menjadi glukosa dan
glikogen. Asam amino ketogenik menghasilkan asetoasetat yang selanjutnya akan
dimetabolisasi sebagai badan keton sehingga terbentuk asetil-KoA dalam jaringan
ekstrahepatik.
Dengan alasan yang sarna bahwa konversi -netto asam lemak menjadi karbohidrat
tidak mungkin terjadi, maka konversi netto asam lemak menjadi asam amino
glukogenik pun tidak mungkin berlangsung. Juga tidak mungkin terjadi pembalikan
lintasan pemecahan asam amino ketogenik atau asam amino lain yang termasuk
kedalam kategori asam amino esensial dilihat dari sudut nutrisi. Konversi rantai
karbon pacta asam amino glukogenik menjadi asam lemak mungkin terjadi lewat
pembentukan piruvat dan asetil-KoA atau lewat pembalikan sejumlah reaksi pacta
siklus asam sitrat yang tidak terjadi dalam mitokondria dari a-ketoglutarat menjadi
sitrat yang diikuti oleh kerja enzim ATP-sitrat liase untuk memberikan asetil-KoA (2).
.
IV. Beberapa Perubahan Metabolik Pada Starvasi
Penyediaan Bahan bakar.
Dalam keadaan starvasi tersedia pasokan bahan bakar yang berkesinambungan bagi
jaringan. Pacta manusia yang makan secara normal, proporsi berbagai nutrien peng
basil ka.1ori yang dioksidasi akan diatur oleh proporsi relatifnya dalam diet. Ketika
beralih dari keadaan kenyang kepada keadaan puasa, ketersediaan glukosa dari
makanan akan mnjadi lebih sedikit, dan glikogen hati akan disekresikan dalam upaya
untk mempertahankan kadar glukosa darah. Konsentrasi insulin dalam darah
menurun sementara glukoagon meningkat. Dengan berkurangnya pemakaian
glukosa dalam jaringan adiposa dan menurunny efek inhibisi insulin terhadap
lipolisis, lemak akan dimobilisasi sebagai asam lemak bebas dan gliserol. Asam
lemak bebas diangkut ke jaringan dimana asam lemak bebas tersebut akan
mengalami oksidasi atau esterifikasi. Gliserol bergabung dengan depot karbohidrat
setelah mengalami aktivasi menjadi gliserol 3 fosfat, yang terutama dari keadaan
benar benar kenyang kepada keadaan puasa total, produksi glukosa endogen (dari
©2003 Digitized by USU digital library
4
asam amino dan gliserol) tidak starvasi lama, glukosa memberikan kurang dari 5%
jumlah totalsubstrat yang dioksidasi di seluruh tubuh (2)
-Pemanfaatan Asam asam lemak oleh jaringan.
Dalam sebagian besar keadaan, asam lemak bebas dimobilisasi ketika terjadi
kebutuhan oksidatif yang berlebihanmengingat sejumlah besar asam lemak be bas
akan mengalami esterifikasi sekalipun dalam keadaan puasa. Dengan mengambil
sejumlah besar asam lemak bebas yang dilepaskan dan melakukan esterifikasi pacta
asam lemak be bas tersebut, hati memainkan peranan sebagai pengatur dalam
pengeluaran asam lemak bebas yang berlimpah daTi dalam darah. Kalau pasokannya
memadai, sebagian besar aliran masuk karbohidrat akan mengalami esterifikasin
akhirnya diangkut kembali daTi dalam hati sebagai VLDL untuk digunakan oleh
jaringan lain. Akan tetapi, dalam menghadapi peningkatan aliran masuk asam lemak
bebas, tersedia jalur alternatif, yaitu ketogenesis, yang memunginkan hati untuk
melanjutkan pengangkutan kembali sejumlah besar aliran masuk asam lemak bebas
dalam bentuk yang mudah digunakan oleh jaringan ekstrahepatik pacta segala
keadaan nutrisi.
Sebagian besar prinsip ini dilukiskan dalam Gambar 4.
Akan
terlihat adanya siklus karbohidrat yang meliputi pelepasan gliserol dari
jaringan adiposa dan proses konversinya dalam hati menjadi glukosa yang diikuti
oleh pengangkutannya kembali ke jaringan adiposa untuk menyelesaikan siklus
tersebut. Siklus lainnya, yakni siklus lipid, meliputi pelepasan asam lemak bebas oleh
jaringan adipsa, pengangku tannya ke dalam hati serta esterifikasinya dalam hati,
dan pengangkutan kembali sebagai VLDL ke jaringan adiposa (2)
©2003 Digitized by USU digital library
5
-Produksi daD Pemanfaatan Badan Keton
Kondisi penting kedua daTi asam asam lemak yang dilepaskan daTi adipose adalah
produksi badan ketone ( Gambar 5).
©2003 Digitized by USU digital library
6
Signal signal lastIng, gluKagon tInggl aan KatechOlamme aan insulin rendah, akan
menyebabkan lipolisis dan sebagai konsekuensiya, menyebabkan ketersediaan asam
asam lemak secara mudah untuk metabolisme hepatik. Pemanfaatan asam lemak
hepatik akan terjadi melalui proses normal r3-oksidasi. r3 oksidasi itu sndiri (tanpa
oksidasi lebih lanjut dari -cetyl CoA melalui siklus Kreb) dapat memproduksi energi
dalam jumlah besar.
Pacta waktu itu, hati juga akan dilibatkan secara aktif dalam proses
glukoneogenesis, yang menyebabkan deplesi oksaloacetate mitokondria. Penurunan
©2003 Digitized by USU digital library
7
oxaloaceate akan menekan aktifitas siklus Kreb. Hal ini tidak akan mempengaruhi
ketersediaan energi pacta hati meskipun acta oksidasi dari asam asam lemak.
Konsekuensi dari peningkatan oksidasi dalam mengimbangi penurunan aktifitas
siklus Kreb akan berupa peningkatan kadar acetyl CoA. Langkah terakhir pacta
oksidasi adalah peru bahan acetoacetyl CoA menjadi Actyl CoA dengan ekilibrium
aksi ni yang mendukung kadar tinggi dari acetocetyul CoA. Dipawah situasi dan
kondisi ini, acetyl CoA dan acetoacetyl CoA akan terbentuk dengan pembentukan
hydroxylmethyl glutaryl CoA ( Gambar 5). Pemecahan atau peruraian senyawa ini
akan menyebabkan pembentukan acetoacetate.
Reduksi acetoacetate akan memproduksi hydroxybutyreat.
Badan ketone ketiga, yakni acetone, diproduksi oleh dekarboksilasi non enzimatik
dari asetoacetate. Pembentukan badan ketone terjadi secara luas dalam hati dan
meskipun dominan dalam starvasi dan diabetes, namun belum diketahui hasilnya
apabila berada dibawah kontrol hormon langsung. Tampaknya hat ini terjadi terti
tama karena tingkat pelepasan tinggi dari asam asam lemak yang disertai dengan
pelepasan oxaloacete untuk glukoneogenesis. Ketiga bodi ketone ini, yakni
acetoacetate, Bhydroxybutyrate dan acetone, akan keluar dari hati dan memauski
darah sistemik. Tubuh tidak mampu memetabolisasi acetone, dan dieliminasi dalam
urine dan diekhalasi oleh paru paru. acetone bukanlah merupakan produk utama,
akan tetapi karena aromanya pacta urine dan pacta pernafasan, telah dibuktikan
sejak dini dalam situasi klinis. Pacta kenyataannya, karena produksi badan ketone
diakui terjadi pacta konotasi negatif daTi starvasi dan penyakit, senyawa senyawa ini
pacta mulanya dieliminasi sebagai bagian yang tidak bermanfaat secara metabolik.
Akan tetapi, acetoacetate dan (3-hydroxybutyrate, dapat dimanfaatkan secara
mudah sebagai bahan bakar metabolik, dan selama periode starvasi, akan
memberikan kontribusi penting bagi home stasis bahan bakar. Pacta starvasi dan
diabetes, konsentrasi acetoacetat dan (3-hydroxybutyrate dalam plasma adalah
pacta rasio sekitar 1 berbanding 5. Alasan terhadap rasio ini adalah berhubungan
langsung dengan status metabolik dari hati pacta waktu produksinya. Dibawah
situasi dan kondisi seperti ini, tingkat peruraian tinggi dari asam asam lemak terjadi
lebih tinggi dari kebutuhan energi hati. Kadar NADH yang dicapai, d"an juga kadar
NADH tinggi, dan kadar NAD yang rendah, akan mendukung keseimbangan antara
aceto acetate dan r>-hydroxybutyrate dalam mendukung keseimbangan ini.
Pemanfaatan badan ketone dalam jaringan peripheral seperti otot skletal juga
diilustrasikan pada gambar 6.
hydroxybutyrate pertama dikonversi menjadi
acetoacetate yang diaktivasi pada periode berikutnya menjadi acetoacetyl CoA.
Seperti halnya pada tahap akhir daTi r>-oksidasi, acetoacetyl CoA dapat diuraikan
untuk membentuk dua mol acetyl CoA yang kemudian dioksidasi melalui siklus Kreb
guna menghasilkan energi. Aktivasi acetoacetate menjadi acetoacetyl CoA
memerlukan succinyl CoA yang dikonversi menjadi succinate. Konversi succinyl CoA
menjadi succinate. juga terjadi sebagai salah satu reaksi dari siklus Kreb.
Sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 6, aktivitasi aceto-acetate dengan mudah
mmberikan route alternatif bagi terjadinya proses ini.
©2003 Digitized by USU digital library
8
Sejumlah besar jaringan dapat dengan mudah menggunakan badan ketone sebagai
sumber energi, salah satu pengecualian utama terhadap hill ini adalah otak. Dibawah
situasi khusus dari pola makan yang tegular, otak tidak dapat menggunaan badan
ketone sebagai sumber energi karena kekurangan enzim untuk mengaktivasi
acetoacette. Yang lebih penting lagi, enzim ini diinduksi dalam otak setelah sekitar 4
hari starvasi dan selama starvasi ter jadi, otak akan mampu memperoleh 40 -60
persen dari energi ini dari oksidasi ketone. Sejumlah glukosa masih diperlukan oleh
otak dalam starvasi jangka panjang, akan tetapi kebutuhan untuk memproduksi
glukosa akan nya~a berkurang.
-Defisiensi thiamine (vitamin B) menyebabkan beriberi, yang dapat terlihat selama
terjadinya gagal jantung dan edema, penyakit otak dan sarro atau kedua.
-Defisiensi riboflavin menyebabkan sakit mulut dan tenggorokan, ruam kulit dan
anemia.
-Kekurangan vitamin C ( asam askorbat)
menyebabkan kerusakan rambut,
pendarahan di bawah kulit, otot dan persendian, penyakit urn, luka sulit sembuh,
dan pada kasus kasus yang hebat, terjadi konvulsi, demaIn" kehilangan tekanan
darah dan kematian.
-Vitamin B12 diperlukan utuk mempertahankan sistem sarro bekerja dengan book,
dan vitamin B12 serta pyridoxine (vitamin b8) keduanya diperlukan untuk
pembentukan darah.
-Defisiensi vitamin A pada awalnya menyebabkan kehilangan pandangan di malam
hari dan pada akhimya menyebabkan kebutaan akibat kerusakan komea, suatu jenis
penyakit yang disebut keratomalasia.
©2003 Digitized by USU digital library
9
-Vitamin K adalah penting untuk penggumpalan darah.
-Vitamin D akan mengatur keseimbangan kalsium. Tanpa vitamin D, anak anak akan
mengalami ricket dan orang dewasa mengalami osteomalasia (5)
VI. Pengobatan
Pacta mulanya, asupan makanan harus dibatasi sampai fungsi GI pulih. Bagi orang
dewasa, makan harus bland, dan pemberian cairan dibatasi sejak awal sampai
sekitar 100 ml untuk menghindari diarhea. Formual yang terdiri daTi 42 % susu skim
kering, 32% minyak edible, dan 25% sukrosa plus elektrolite, mineral dan suplemen
vitamin
sangat
direkomendasikan.
Dengan
tanpa
tanda-tanda
defisiensi
mikronutrien, mikronutrien harus diberikan sekitar dua kali lipat Recomm ended
Dietary Allowance (RDA). Asupan makanan ditingkatkan secara bertahap dan sekitar
5000 kkal / hari daD kenaikan berat setiap minggu adalah 1.5 sampai 2.0 kg.
-Bila diarhea bertahan terus dengan tanpa infeksi, intoleransi laktosa temporer dapat
dicurigai. Yogurt, dimana laktosa dihidrolisa sebagian menjadi glukosa dan
galaktosa, ditolerasi dengan baik. Pasien non responsive dapat memerlukan feeding
melalui tabling nasogastrik, dan nutrisi parenteral diindikasikan hila malabsorbsi
sangat parah.
lnstruksi dietary yang lengkap bukan saja menyangku t diet berimbang, diperlukan
untuk mengatasi defisiensi, yang sering sangat nyata. Selama pasien mencapai
kembali be rat tubuhnya, ketidakseimbangan asupan vitamin dan mineral dapat
menimbulkan tanda tanda klinis dari penyakit defisiensi. Untuk menghindari masalah
ini,pasien harus terus mengkonsumsi mikronutrien sampai sekitar dua kali RDA
sampai pemulihan kondisi sempurna (1,6)
.
VII. Prognosis
Orang dapat pulih dari berbagai tingkatan starvasi sampai status dan fungsi normal.
Anak anak dapat menderita retardasi mental ataupun gangguan pertumbuhan yang
bersifat permanen hila deprvasinya berlangsung lama dan ekstrim (1,6)
DAFTAR PUSTAKA
1. The Merck Manual, Starvation, Sc 1.Ch.2, Malnutrition, Merck and Co.Inc,
White Hous Station, N.J. USA, 1995.
2. Murray, Robert K. Harpers biochemistry, Ed. 25, Appleton and Lange, 2000 :
298-305.
3. Sinaga, HSRP. Catatan Kuliah Biokimia, FK USU, 2000.
4. httpjwww, np.Edu.sg-dept-bio j biochemistry j aab j topics
lipid.httm:1:fatbreak, Metabolism, Homeostatis of Lipid Fuels.
jaab
-
5. Polsdarfer, J. Rider, Starvation, Gale Encyclopedia of Medicine, Gale Research,
1999.
6. Zauner Christian, et.al. Resting Energy Exppenditure In Short-Term
Starvation Is Increased As A Result Of An Increase In Serum Norepinephrine.
American Journal of Clinical Nutrition, vol 71, No.6. 2000: 1511-1515.
©2003 Digitized by USU digital library
10
©2003 Digitized by USU digital library
11
DR. MHD. SYAHPUTRA
Fakultas Kedokteran
Bagian Biokimia
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
Starvasi adalah suatu keadaan dimana terjadi kekurangan asupan energi dan unsurunsur nutrisi essensial yang diperlukan tubuh dalam beberapa hari sehingga
mengakibatkan terjadinya perubahan perubahan proses metabolisme unsur-unsur
utama didalam tubuh.
Dalam kondisi kekurangan makanan yang berlangsung lebih daTi satu hari, akan
terjadi berbagai peru bahan metabolik. Kadar i!~sulin akan menurun dan kadar
glukagon akan meningkat akibat penurunan glukosa darah. Respons metabolik
mendasar terhadap starvasi adalah konservasi energi daTi jaringan-jaringan tubuh.
Oksidasi glukosa menurun secara drastis selama hari pertama starvasi dan asamasam lemak dimobilisasi, yang akhirnya menimbulkan kenaikan konsentrasi asam
lemak plasma dan gugus keton serta kenaikan derajad oksidasi lemak.
Karena cadangan glikogen hati dideplesi setelah periode puasa (kelaparan) selama
24 jam, glukoneogenesis adalah penting untuk memberikan glukosa ke otak.
Glukoneogenesis menjadi proses yang penting terutama karena jenis jaringan dan
sel tertentu yang mencakup sistem syaraf pusat serta erytrosit, tergantung kepada
pasokan glukosa yang berkesinambungan.
Pasokan minimal glukosa mungkin diperlukan dalam jaringan ekstra hepatik untuk
mempertahankan konsentrasi oksaloasetat dan bentukan siklus asam sitrat.
Disamping itu, glukosa merupakan sumber utama gliserol 3 fosfat dalam jaringan
yang tidak mempunyai energi gliserol kinase seperti jaringan adiposa.
Disamping glukoneogenesis, sejumlah mekanisme tertentu akan mengamankan
pasokan glukosa pacta saat kekurangan dengan membuat substrat lain menghindari
oksidasi (1,2).
II. Proses Pemecahan Bahan Makanan
Makanan yang masuk ke dalam tubuh akan mengalami beberapa proses pemecahan
sehingga nantinya akan menghasilkan energi. Adapun tahapan-tahapan proses
pemecahan terse but adalah sebagai berikut :
-Tahap I : Proses pemecahan molekul molekul besar menajdi su bunit sederhana.
-Tahap II: Proses pemecahan subunit sederhana menjadi acetyl CoA yang disertai
dengan produksi ATP dan NADP dalam jumlah t~rbatas.
©2003 Digitized by USU digital library
1
Tahap III: Oksidasi CoA-plate daTi acetyl CoA menjadi H2o dan CO2 adalah meliputi
produksi NADM dalam jumlah besar yang menghasilkan ATP dalam jumlah besar
melalui transport elektron (gambar 1) (2,3)
©2003 Digitized by USU digital library
2
III. Interkonversi Unsur-unsur Makanan Utama.
Tidak semua bahan makanan pokok dapat saling dikonversikan seperti yang terlihat
pacta Gbr. 2.
Reaksi yang paling bermakna dalam masalah ini adalah konversi piruvat menjadi
asetil-KOA, mengingat asetil-KoA merupakan bahan pangkal untuk sisngesis asam
lemak rantai panjang. Dengan memperhatikan proses kebalikannya, yaitu konversi
asam lemak menjadi glukosa, reaksi piruvat piruvat dehidrogenase pada hakekatnya
©2003 Digitized by USU digital library
3
tidak reversibel, sehingga mencegah konversi langsung asetil-KoA menjadi piruvat.
Selain itu, konversi neto asetil-KoA menjadi oksaloasetat lewat siklus asam sitrat
tidak mungkin terjadi, karena dibutuhkan satu molekul oksaloasetat untuk
bergabung dengan asetil-KoA dan hanya satu molekul oksaloasetat yang dibentuk
kembali. Dengan alasan serupa, konversi neto asam lemak dengan jumlah atom
karbon genap (yang membentuk asetil-KoA) menjadi glukosa atau glikogen tidak
mungkin terjadi. hanya bagian terminal tiga karbon pada asam lemak yang
mempunyai bilangan atom karbon ganjil yang bersifat glukogenik, karena bagian
molekul ini akhirnya akan membentuk propionil -KoA pada B-oksidasi .Meskipun
demikian, atom karbon berlabel pada asam lemak mungkin saja pada akhimya
ditemukan dalam glikogen setelah melintasi siklus asam sitrat. Keadaan ini terjadi
karena oksaloasetat maupun dalam lintasan glukoneogenesis. Moietas gliserol pada
triasilgliserol akan membentuk glukosa setelah timbul proses akivasi menjadi
gliserol 3
fosfat, dan senyawa ini merupakan sumber glukosa yang penting pacta starvasi.
Banyak rantai karbon pacta asam amino nonesensial dapat diproduksi dari
karbohidrat lewat siklus asam sitrat dan reaksi transaminasi. Melalui pembalikan
proses ini, asam amino glukogenik menghasilkan rantai karbon yang bisa merupakan
anggota atau prekursor pacta siklus asam sitrat. Dengan demikian, aSam amino
glukogenik mudah dikonversi lewat lintas an glukoneogenik menjadi glukosa dan
glikogen. Asam amino ketogenik menghasilkan asetoasetat yang selanjutnya akan
dimetabolisasi sebagai badan keton sehingga terbentuk asetil-KoA dalam jaringan
ekstrahepatik.
Dengan alasan yang sarna bahwa konversi -netto asam lemak menjadi karbohidrat
tidak mungkin terjadi, maka konversi netto asam lemak menjadi asam amino
glukogenik pun tidak mungkin berlangsung. Juga tidak mungkin terjadi pembalikan
lintasan pemecahan asam amino ketogenik atau asam amino lain yang termasuk
kedalam kategori asam amino esensial dilihat dari sudut nutrisi. Konversi rantai
karbon pacta asam amino glukogenik menjadi asam lemak mungkin terjadi lewat
pembentukan piruvat dan asetil-KoA atau lewat pembalikan sejumlah reaksi pacta
siklus asam sitrat yang tidak terjadi dalam mitokondria dari a-ketoglutarat menjadi
sitrat yang diikuti oleh kerja enzim ATP-sitrat liase untuk memberikan asetil-KoA (2).
.
IV. Beberapa Perubahan Metabolik Pada Starvasi
Penyediaan Bahan bakar.
Dalam keadaan starvasi tersedia pasokan bahan bakar yang berkesinambungan bagi
jaringan. Pacta manusia yang makan secara normal, proporsi berbagai nutrien peng
basil ka.1ori yang dioksidasi akan diatur oleh proporsi relatifnya dalam diet. Ketika
beralih dari keadaan kenyang kepada keadaan puasa, ketersediaan glukosa dari
makanan akan mnjadi lebih sedikit, dan glikogen hati akan disekresikan dalam upaya
untk mempertahankan kadar glukosa darah. Konsentrasi insulin dalam darah
menurun sementara glukoagon meningkat. Dengan berkurangnya pemakaian
glukosa dalam jaringan adiposa dan menurunny efek inhibisi insulin terhadap
lipolisis, lemak akan dimobilisasi sebagai asam lemak bebas dan gliserol. Asam
lemak bebas diangkut ke jaringan dimana asam lemak bebas tersebut akan
mengalami oksidasi atau esterifikasi. Gliserol bergabung dengan depot karbohidrat
setelah mengalami aktivasi menjadi gliserol 3 fosfat, yang terutama dari keadaan
benar benar kenyang kepada keadaan puasa total, produksi glukosa endogen (dari
©2003 Digitized by USU digital library
4
asam amino dan gliserol) tidak starvasi lama, glukosa memberikan kurang dari 5%
jumlah totalsubstrat yang dioksidasi di seluruh tubuh (2)
-Pemanfaatan Asam asam lemak oleh jaringan.
Dalam sebagian besar keadaan, asam lemak bebas dimobilisasi ketika terjadi
kebutuhan oksidatif yang berlebihanmengingat sejumlah besar asam lemak be bas
akan mengalami esterifikasi sekalipun dalam keadaan puasa. Dengan mengambil
sejumlah besar asam lemak bebas yang dilepaskan dan melakukan esterifikasi pacta
asam lemak be bas tersebut, hati memainkan peranan sebagai pengatur dalam
pengeluaran asam lemak bebas yang berlimpah daTi dalam darah. Kalau pasokannya
memadai, sebagian besar aliran masuk karbohidrat akan mengalami esterifikasin
akhirnya diangkut kembali daTi dalam hati sebagai VLDL untuk digunakan oleh
jaringan lain. Akan tetapi, dalam menghadapi peningkatan aliran masuk asam lemak
bebas, tersedia jalur alternatif, yaitu ketogenesis, yang memunginkan hati untuk
melanjutkan pengangkutan kembali sejumlah besar aliran masuk asam lemak bebas
dalam bentuk yang mudah digunakan oleh jaringan ekstrahepatik pacta segala
keadaan nutrisi.
Sebagian besar prinsip ini dilukiskan dalam Gambar 4.
Akan
terlihat adanya siklus karbohidrat yang meliputi pelepasan gliserol dari
jaringan adiposa dan proses konversinya dalam hati menjadi glukosa yang diikuti
oleh pengangkutannya kembali ke jaringan adiposa untuk menyelesaikan siklus
tersebut. Siklus lainnya, yakni siklus lipid, meliputi pelepasan asam lemak bebas oleh
jaringan adipsa, pengangku tannya ke dalam hati serta esterifikasinya dalam hati,
dan pengangkutan kembali sebagai VLDL ke jaringan adiposa (2)
©2003 Digitized by USU digital library
5
-Produksi daD Pemanfaatan Badan Keton
Kondisi penting kedua daTi asam asam lemak yang dilepaskan daTi adipose adalah
produksi badan ketone ( Gambar 5).
©2003 Digitized by USU digital library
6
Signal signal lastIng, gluKagon tInggl aan KatechOlamme aan insulin rendah, akan
menyebabkan lipolisis dan sebagai konsekuensiya, menyebabkan ketersediaan asam
asam lemak secara mudah untuk metabolisme hepatik. Pemanfaatan asam lemak
hepatik akan terjadi melalui proses normal r3-oksidasi. r3 oksidasi itu sndiri (tanpa
oksidasi lebih lanjut dari -cetyl CoA melalui siklus Kreb) dapat memproduksi energi
dalam jumlah besar.
Pacta waktu itu, hati juga akan dilibatkan secara aktif dalam proses
glukoneogenesis, yang menyebabkan deplesi oksaloacetate mitokondria. Penurunan
©2003 Digitized by USU digital library
7
oxaloaceate akan menekan aktifitas siklus Kreb. Hal ini tidak akan mempengaruhi
ketersediaan energi pacta hati meskipun acta oksidasi dari asam asam lemak.
Konsekuensi dari peningkatan oksidasi dalam mengimbangi penurunan aktifitas
siklus Kreb akan berupa peningkatan kadar acetyl CoA. Langkah terakhir pacta
oksidasi adalah peru bahan acetoacetyl CoA menjadi Actyl CoA dengan ekilibrium
aksi ni yang mendukung kadar tinggi dari acetocetyul CoA. Dipawah situasi dan
kondisi ini, acetyl CoA dan acetoacetyl CoA akan terbentuk dengan pembentukan
hydroxylmethyl glutaryl CoA ( Gambar 5). Pemecahan atau peruraian senyawa ini
akan menyebabkan pembentukan acetoacetate.
Reduksi acetoacetate akan memproduksi hydroxybutyreat.
Badan ketone ketiga, yakni acetone, diproduksi oleh dekarboksilasi non enzimatik
dari asetoacetate. Pembentukan badan ketone terjadi secara luas dalam hati dan
meskipun dominan dalam starvasi dan diabetes, namun belum diketahui hasilnya
apabila berada dibawah kontrol hormon langsung. Tampaknya hat ini terjadi terti
tama karena tingkat pelepasan tinggi dari asam asam lemak yang disertai dengan
pelepasan oxaloacete untuk glukoneogenesis. Ketiga bodi ketone ini, yakni
acetoacetate, Bhydroxybutyrate dan acetone, akan keluar dari hati dan memauski
darah sistemik. Tubuh tidak mampu memetabolisasi acetone, dan dieliminasi dalam
urine dan diekhalasi oleh paru paru. acetone bukanlah merupakan produk utama,
akan tetapi karena aromanya pacta urine dan pacta pernafasan, telah dibuktikan
sejak dini dalam situasi klinis. Pacta kenyataannya, karena produksi badan ketone
diakui terjadi pacta konotasi negatif daTi starvasi dan penyakit, senyawa senyawa ini
pacta mulanya dieliminasi sebagai bagian yang tidak bermanfaat secara metabolik.
Akan tetapi, acetoacetate dan (3-hydroxybutyrate, dapat dimanfaatkan secara
mudah sebagai bahan bakar metabolik, dan selama periode starvasi, akan
memberikan kontribusi penting bagi home stasis bahan bakar. Pacta starvasi dan
diabetes, konsentrasi acetoacetat dan (3-hydroxybutyrate dalam plasma adalah
pacta rasio sekitar 1 berbanding 5. Alasan terhadap rasio ini adalah berhubungan
langsung dengan status metabolik dari hati pacta waktu produksinya. Dibawah
situasi dan kondisi seperti ini, tingkat peruraian tinggi dari asam asam lemak terjadi
lebih tinggi dari kebutuhan energi hati. Kadar NADH yang dicapai, d"an juga kadar
NADH tinggi, dan kadar NAD yang rendah, akan mendukung keseimbangan antara
aceto acetate dan r>-hydroxybutyrate dalam mendukung keseimbangan ini.
Pemanfaatan badan ketone dalam jaringan peripheral seperti otot skletal juga
diilustrasikan pada gambar 6.
hydroxybutyrate pertama dikonversi menjadi
acetoacetate yang diaktivasi pada periode berikutnya menjadi acetoacetyl CoA.
Seperti halnya pada tahap akhir daTi r>-oksidasi, acetoacetyl CoA dapat diuraikan
untuk membentuk dua mol acetyl CoA yang kemudian dioksidasi melalui siklus Kreb
guna menghasilkan energi. Aktivasi acetoacetate menjadi acetoacetyl CoA
memerlukan succinyl CoA yang dikonversi menjadi succinate. Konversi succinyl CoA
menjadi succinate. juga terjadi sebagai salah satu reaksi dari siklus Kreb.
Sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 6, aktivitasi aceto-acetate dengan mudah
mmberikan route alternatif bagi terjadinya proses ini.
©2003 Digitized by USU digital library
8
Sejumlah besar jaringan dapat dengan mudah menggunakan badan ketone sebagai
sumber energi, salah satu pengecualian utama terhadap hill ini adalah otak. Dibawah
situasi khusus dari pola makan yang tegular, otak tidak dapat menggunaan badan
ketone sebagai sumber energi karena kekurangan enzim untuk mengaktivasi
acetoacette. Yang lebih penting lagi, enzim ini diinduksi dalam otak setelah sekitar 4
hari starvasi dan selama starvasi ter jadi, otak akan mampu memperoleh 40 -60
persen dari energi ini dari oksidasi ketone. Sejumlah glukosa masih diperlukan oleh
otak dalam starvasi jangka panjang, akan tetapi kebutuhan untuk memproduksi
glukosa akan nya~a berkurang.
-Defisiensi thiamine (vitamin B) menyebabkan beriberi, yang dapat terlihat selama
terjadinya gagal jantung dan edema, penyakit otak dan sarro atau kedua.
-Defisiensi riboflavin menyebabkan sakit mulut dan tenggorokan, ruam kulit dan
anemia.
-Kekurangan vitamin C ( asam askorbat)
menyebabkan kerusakan rambut,
pendarahan di bawah kulit, otot dan persendian, penyakit urn, luka sulit sembuh,
dan pada kasus kasus yang hebat, terjadi konvulsi, demaIn" kehilangan tekanan
darah dan kematian.
-Vitamin B12 diperlukan utuk mempertahankan sistem sarro bekerja dengan book,
dan vitamin B12 serta pyridoxine (vitamin b8) keduanya diperlukan untuk
pembentukan darah.
-Defisiensi vitamin A pada awalnya menyebabkan kehilangan pandangan di malam
hari dan pada akhimya menyebabkan kebutaan akibat kerusakan komea, suatu jenis
penyakit yang disebut keratomalasia.
©2003 Digitized by USU digital library
9
-Vitamin K adalah penting untuk penggumpalan darah.
-Vitamin D akan mengatur keseimbangan kalsium. Tanpa vitamin D, anak anak akan
mengalami ricket dan orang dewasa mengalami osteomalasia (5)
VI. Pengobatan
Pacta mulanya, asupan makanan harus dibatasi sampai fungsi GI pulih. Bagi orang
dewasa, makan harus bland, dan pemberian cairan dibatasi sejak awal sampai
sekitar 100 ml untuk menghindari diarhea. Formual yang terdiri daTi 42 % susu skim
kering, 32% minyak edible, dan 25% sukrosa plus elektrolite, mineral dan suplemen
vitamin
sangat
direkomendasikan.
Dengan
tanpa
tanda-tanda
defisiensi
mikronutrien, mikronutrien harus diberikan sekitar dua kali lipat Recomm ended
Dietary Allowance (RDA). Asupan makanan ditingkatkan secara bertahap dan sekitar
5000 kkal / hari daD kenaikan berat setiap minggu adalah 1.5 sampai 2.0 kg.
-Bila diarhea bertahan terus dengan tanpa infeksi, intoleransi laktosa temporer dapat
dicurigai. Yogurt, dimana laktosa dihidrolisa sebagian menjadi glukosa dan
galaktosa, ditolerasi dengan baik. Pasien non responsive dapat memerlukan feeding
melalui tabling nasogastrik, dan nutrisi parenteral diindikasikan hila malabsorbsi
sangat parah.
lnstruksi dietary yang lengkap bukan saja menyangku t diet berimbang, diperlukan
untuk mengatasi defisiensi, yang sering sangat nyata. Selama pasien mencapai
kembali be rat tubuhnya, ketidakseimbangan asupan vitamin dan mineral dapat
menimbulkan tanda tanda klinis dari penyakit defisiensi. Untuk menghindari masalah
ini,pasien harus terus mengkonsumsi mikronutrien sampai sekitar dua kali RDA
sampai pemulihan kondisi sempurna (1,6)
.
VII. Prognosis
Orang dapat pulih dari berbagai tingkatan starvasi sampai status dan fungsi normal.
Anak anak dapat menderita retardasi mental ataupun gangguan pertumbuhan yang
bersifat permanen hila deprvasinya berlangsung lama dan ekstrim (1,6)
DAFTAR PUSTAKA
1. The Merck Manual, Starvation, Sc 1.Ch.2, Malnutrition, Merck and Co.Inc,
White Hous Station, N.J. USA, 1995.
2. Murray, Robert K. Harpers biochemistry, Ed. 25, Appleton and Lange, 2000 :
298-305.
3. Sinaga, HSRP. Catatan Kuliah Biokimia, FK USU, 2000.
4. httpjwww, np.Edu.sg-dept-bio j biochemistry j aab j topics
lipid.httm:1:fatbreak, Metabolism, Homeostatis of Lipid Fuels.
jaab
-
5. Polsdarfer, J. Rider, Starvation, Gale Encyclopedia of Medicine, Gale Research,
1999.
6. Zauner Christian, et.al. Resting Energy Exppenditure In Short-Term
Starvation Is Increased As A Result Of An Increase In Serum Norepinephrine.
American Journal of Clinical Nutrition, vol 71, No.6. 2000: 1511-1515.
©2003 Digitized by USU digital library
10
©2003 Digitized by USU digital library
11