Ke t osis pa da k e a da a n la pa r a t a u m a sa pu a sa

© 2003 Digit ized by USU digit al library 32

E. Ke t osis pa da k e a da a n la pa r a t a u m a sa pu a sa

Jika seseorang dalam keadaan puasa, ketersediaan karbohidrat sangat rendah sehingga produksi insulin juga sedikit. Karena rendahnya kadar insulin akan menyebabkan asam lemak banyak terdapat di dalam darah dan akhirnya membentuk ketone bodies. Jantung, otot, dan bagian tertentu dari buah pinggang menggunakan ketone bodies sebagai bahan bakar. Sesudah beberapa hari dalam keadaan ketosis, otak juga mulai memetaboliser ketone bodies untuk energi. Ini adalah suatu respon penyesuaian adaptive response yang penting terhadap puasa. Karena semakin banyak sel-sel tubuh mulai menggunakan ketone bodies untuk sumber energi, kebutuhan akan glukosa sebagai sumber energi makin berkurang. Hal ini kemudian mengurangi kebutuhan bagi buah pinggang dan hati untuk menghasilkan glukosa dari asam amino, akan menghemat protein yang dimanfaatkan sebagai sumber energi. Penghematan jumlah protein dengan cara seperti ini merupakan kunci utama kemampuan utntuk melewati masa puasa atau keadaan lapar. Kematian dapat terjadi bila kira-kira separoh dari protein tubuh berkurang, biasanya sesudah kira-kira 50-70 hari puasa total. Jalur ketogenesis lihat Gambar 20. Ga m ba r 2 0 . Jalur ketogenesis dalam hati FFA=asam lemak bebas; HMG=3- hidroksi-3-metilglutaril Murray et al., 1997. Lipoge n e sis Lipogenesis adalah pembentukan lipida. Kebanyakan dari jalur yang digunakan ditemukan di dalam sitoplasma dari sel-sel hati. Glukosa yang dimakan atau protein yang tidak digunakan segera dapat diubah menjadi © 2003 Digit ized by USU digit al library 33 trigliserida dan kemudian disimpan. Biasanya karbohidrat disimpan sebagai glikogen, tetapi jumlah total tidak lebih dari 350 g. Sebagian protein berada sebagai asam amino di dalam tubuh, tetapi jumlahnya hanya sedikit. Maka, jika banyak glukosa dan asam amino berada di dalam tubuh sesudah makan yang banyak, sebagian atom karbonnya dapat digunakan untuk mensintesa asam lemak. Proses ini membutuhkan ATP dan vitamin B, biotin, niacin dan asam pantotenat. Karena ATP digunakan, lipogenesis adalah suatu pengurangan energi untuk sel hati. Di dalam lipogenesis, hati memulainya dengan karbon dari glukosa dan karbon dari asam amino yang dikataboliser menjadi asetil-CoA. Sel-sel di dalam hati menyatukan bagian asetat dari molekul asetl-CoA sebenarnya dalam bentuk malonil-CoA bersama-sama di dalam suatu rangkaian tahapan membentuk satu asam lemak palmitat C 16:0. Insulin meningkatkan aktivitas dari enzim yang berperan yakni fatty acid synthase. Asam lemak palmitat C 16: 0 ini kemudian dapat diperpanjang menjadi asam lemak yang mengandung 18 atau 20 atom karbon, yang terjadi di dalam sitosol atau mitokhondria. Selanjutnya asam lemak disatukan dengan gliserol yang dihasilkan selama glikolisis dari gliseraldehide 3- pospat menjadi trigliserida. Kemudian trigliserida dilepas ke sirkulasi darah sebagai very low density lipoprotein VLDL. Sel-sel yang mengambil lemak mungkin memakainya untuk produksi ATP atau mungkin disimpan di dalam sel- sel lemak, bersama-sama dengan lemak dari makanan. 2 .3 . M e t a bolism e Pr ot e in Metabolisme protein mulai setelah protein dipecah menjadi asam amino. Untuk memanfaatkan asam amino sebagai bahan bakar, pertama-tama sel harus mengeluarkan gugus amino -NH 2 . Jalur-jalur ini sering membutuhkan vitamin B-6 supaya dapat berfungsi. Pengeluaran gugus amino akan menghasilkan rantai karbon yang biasanya kemudian akan memasuki siklus asam sitrat. Sebagian rantai karbon juga menghasilkan asetil-CoA dan piruvat. Metabolisme asam amino pada umumnya terjadi di dalam hati. Hanya sam amino berantai cabang, leusine, isoleusine dan valine dimetaboliser di tempat lain terutama di dalam otot. Asam amino bercabang dimasukkan kedalam makanan supplement pengganti cairan untuk pasien rawat inap. Beberapa formula pengganti cairan diperdagangkan untuk para atlet juga mengandung asam amino berantai cabang. Perlu diketahui bahwa sebagian rantai karbon memasuki siklus asam sitrat sebagai asetil-CoA, sedangkan yang lainnya membentuk senyawa antara intermediate dari siklus asam sitrat atau glikolisis. Setiap bagian dari rantai karbon yang memasuki siklus asam sitrat secara langsung atau membentuk piruvat akhirnya dapat menjadi bagian dari glukosa melalui glukoneogenesis. Hal ini terjadi dari asam amino alanine, methionine, arginine, histidine, asam aspartat, dan lain-lain. Glu k on e oge n e sis Proses glukoneogenesis secara keseluruhan hanya terjadi di dalam sel-sel hati dan di dalam sel-sel tertentu buah pinggang. Bahan baku untuk glukoneogenesis adalah oksaloasetat, yang berasal dari terutama rantai karbon beberapa asam amino, utamanya alanine. Piruvat dapat juga diubah menjadi oksaloasetat. Oksaloasetat kehilangan satu karbon dioksida dan berobah menjadi senyawa tiga atom karbon, yang kemudian kembali ke glukosa melalui glikolisis. Proses ini memerlukan dua senyawa tiga atom karbon untuk memproduksi glukosa. Beberapa tahap di dalam glukoneogenesis adalah kebalikan atau variasi dari jalur glikolisis. Keseluruhan proses ini memerlukan ATP dan bentuk Co-enzim vitamin B; biotin, riboflavin, niacin dan B-6. © 2003 Digit ized by USU digit al library 34 Salah satu contoh perobahan asam amino menjadi glukosa adalah asam glutamat. Mula-mula asam glutamat mengalami deaminasi menjadi rantai karbon seperti reaksi berikut ini. HO-CO-CH 2 -CH 2 -CH-COOH HO-CO-CH 2 -CH 2 -CO- COOH + NH 3 Asam glutamat NH 2 Rantai karbon alpa-asam ketoglutarat Kemudian rantai karbon yang terbentuk memasuki siklus asam sitrat secara langsung dan bertahap diubah menjadi oksaloasetat. Oksaloasetat kehilangan satu atom karbon sebagai karbon dioksida, kemudian senyawa tiga karbon yang terbentuk bergerak melalui glikolisis membantu membentuk glukosa. Jadi, dua molekul asam glutamat diperlukan untuk membentuk satu molekul glukosa. Proses ini tidak dapat memakai bahan baku asam lemak untuk membentuk glukosa. Hanya bagian dari trigliserida yang dapat menjadi glukosa yaitu gliserol. Propionil-CoA yang terjadi dari metabolisme asam lemak rantai ganjil dapat mengalami hal yang sama seperti telah dijelaskan sebelumnya. Gliserol memasuki jalur glikolisis, dan propionil-CoA dapat langsung memasuki siklus asam sitrat pada suksinil-CoA. Propionil-CoA dapat mengalir melalui siklus asam sitrat dan melalui proses glukoneogenesis berobah menjadi glukosa. Gliserol dapat mengikuti jalur glukoneogenesis dari gliseraldehide-3-pospat ke glukosa. Glukosa yang dihasilkan dari senyawa-senyawa ini tidak signifikan, tetapi karena badan menghasilkan sedikit propionil-CoA dan hanya kira-kira 10 dari berat molekul trigliserida adalah gliserol. Seperti telah dijelaskan di dalam ketosis, jika jumlah karbohidrat tidak mencukupi di dalam tubuh untuk memenuhi kebutuhan, hati dan buah pinggang didesak untuk mensintesa glukosa dari protein untuk menunjang kebutuhan energi otak dan sel darah merah. Sel-sel hati dan buah pinggang terutama memulai dengan rantai karbon dari asam amino yang mampu untuk langsung memasuki siklus asam sitrat atau membentuk piruvat. Senyawaan ini diubah menjadi oksaloasetat, kemudian menjadi senyawa intermediate tiga atom karbon pospoenolpiruvat dan akhirnya menjadi glukosa lihat Gambar 21. Ga m ba r 2 1 . Ikhtisar tentang glukoneogenesis Page, 1989 Pe n ge lu a r a n k e le bih a n gu gu s a m in o da r i m e t a bolism e a sa m a m in o Katabolisme dari asam amino menghasilkan gugus amino -NH 2 , yang kemudian membentuk ammonia NH 3 . Ammonia dikeluarkan karena penimbunannya di dalam tubuh bersifat toksis terhadap sel. Hati mempersiapkan gugus amino untuk dikeluarkan di dalam urine melalui siklus urea. Pada siklus urea, satu gugus ammonia dan satu gugus amino bereaksi melalui satu rangkaian tahapan dengan molekul karbon dioksida membentuk urea H 2 N-CO-NH 2 dan air. Akhirnya urea dikeluarkan di dalam urine. Pada penyakit hati, ammonia dapat © 2003 Digit ized by USU digit al library 35 tertimbun sampai pada konsentrasi toksis di dalam darah, sedangkan pada penyakit buah pinggang zat yang toksis adalah urea. Bentuk nitrogen di dalam darah ammonia atau urea adalah alat pendeteksi untuk mengetahui penyakit hati dan buah pinggang. Pe n ga t u r a n m e t a bolism e Metabolisme dikendalikan melalui berbagai cara lihat Gambar 22. Ga m ba r 2 2 . P roses utama dari metabolisme glukosa yang dapat dikendalikan. Kelima laju proses keseluruhan yang diperlihatkan I-V secara selektif dihalang- halangi atau diaktifkan dengan maksud utama untuk mempertahankan sutau perbandingan tetap dari ATPADP di dalam sel Page, 1989. Enzim-enzim adalah kunci pengendali dalam jalur metabolisme; baik melalui kehadirannya dan tingkat aktivitasnya merupakan kunci utama terhadap reaksi-reaksi kimia di dalam tubuh. Sintesa enzim dan tingkat aktivitasnya dikendalikan oleh sel-sel dan hasil-hasil reaksi yang dikataliser oleh enzim-enzim. Misalnya, makanan yang kaya protein akan meningkatkan sintesa enzim-enzim yang berhubungan dengan katabolisme asam amino dan glukoneogenesis. Setelah beberapa jam sudah beralih ke makanan berkarbohidrat tinggi, sintesa enzim ini menurun. Hormon-hormon, insulin, glukagon, dan epineprin juga berfungsi sebagai pengendali proses metabolik. Konsentrasi glukosa darah adalah salah satu parameter dari pengaruh berbagai keadaan. Konsentrasi ATP di dalam sel megatur metabolisme. Konsentrasi ATP yang tinggi menurunkan reaksi penghasil energi seperti glikolisis dan meningkatkan reaksi-reaksi sintesis seperti lipogenesis yang menggunakan ATP. Konsentrasi ADP yang tinggi, sebaliknya akan meningkatkan jalur yang menghasilkan energi. Faktor terakhir dalam pengendalian metabolisme adalah hati karena hati mengandung berbagai jenis enzim dan karena kebanyakan nutrien melalui hati, maka hati mempunyai kesempatan untuk melakukan pengendalian metabolisme. © 2003 Digit ized by USU digit al library 36 2 .4 . M e t a bolism e Alk oh ol Alkohol dengan mudah diserap kedalam darah dari berbagai segmen pencernaan melalui diffusi sederhana. Maka tidak baik mengkonsumsi alkohol dalam keadaan perut kosong. Penyerapan alkohol sebagian tergantung pada kecepatan pengosongan lambung. Makanan akan memperlambat pengosongan lambung dan merangsang sekresi asam lambung, yang akan mengencerkan alkohol dan memperlambat penyerapannya kedalam aliran darah. Makin tinggi kadar alkohol makin cepat penyerapannya. Alkohol mudah terdistribusikan di dalam cairan tubuh karena alcohol ditemukan dimama saja ada air terdistribusi di dalam tubuh. Alkohol mudah bergerak melalui membrane sel; akan tetapi, karena sifat demikian, alkohol akan merusak protein pada membrane dengan denaturasi. Pada umumnya effek merusak dari alkohol terpusat di hati karena ini merupakan organ pertama berkontak dengan alkohol sesudah penyerapan, dan hati merupakan tempat utama tempat oksidasi alkohol. Walaupun sel-sel pencernaan lebih dahulu berkontak dengan alkohol, sel-sel pencernaan selalu diperbaharuidiganti karena umurnya singkat. Maka, kerusakan oleh alcohol tidak terjadi seperti yang terjadi pada sel-sel hati.yang mempunyai umur yang panjang. Metabolisme alkohol tergantung pada berbagai faktor, seperti jenis kelamin, suku, ukuran, kondisi fisik, makanan yang dikonsumsi, kadar minuman berolkohol, dan bahkan lamanya waktu tidur seseorang. Kemampuan untuk menghasilkan enzim alcohol dehydrogenase ADH adalah kunci dari metabolisme alcohol. Wanita menyerap dan memetaboliser alkohol dengan cara yang berbeda dari laki-laki. Wanita tidak dapat memetaboliser banyak alkohol di dalam sel-sel yang berada di lambungnya karena rendahnya aktivitas enzim ADH. Pria memetaboliser alkohol kira-kira 30 dari olkohol yang dikonsumi, tetapi wanita hanya memetaboliser 10, karena mereka memproduksi lebih sedikit enzim tersebut. Oleh karena itu wanita lebih rentan terhadap penyakit karena alkohol, seperti kerusakan hati cirrhosis dibandingkan dengan pria. Juga beberapa obat- obat penghambat histamin yang digunakan untuk pengobatan sakit mag borok lambung akan menghambat aktivitas ADH, demikian juga peminum berat dan lanjut usia akan mengurangi aktivitas ADH. Biasanya alkohol yang dikonsumsi dimetaboliser di dalam hati. Hanya sedikit dikeluarkan melalui paru-paru, urine, dan keringat. Kadar alkohol di dalam udara pernapasan menunjukkan hubungan langsung dengan kadar alkohol di dalam darah pada parau-paru. Dengan dasar inilah dilakukan test pernapasan untuk mengetahui kadar alkohol di dalam darah. Jika konsumsi alkohol melebihi kemampuan hati untuk memetaboliser, alkohol darah akan meningkat dan gejala- gejala keracunan muncul karena otak mulai berkontak dengan alkohol. Karena alkohol tidak dapat disimpan didalam tubuh, alkohol yang pertama-tama untuk dimetaboliser sebagai bahan bakar. Hati dan lambung adalah tempat utama untuk metabolisme alkohol. Hati mengandung tiga jalur: jalur alcohol dehy drogenase ADH, jalur m icrosom al et hanol oxidizing syst em MEOS, dan cat alase . Setiap jalur menghasilkan asetaldehide.

F. Ja lu r Alk oh ol D e h idr oge n a se