Hidrazin bahan kimia industri menyebabkan hiperglikemia, sebagai akibat dari mobilisasi glikogen karena efek hati dan hipoglikemia sebagai penghasil
glikogen habis, dan glukoneogenesis dihambat Timbrell, 2008.
E. Glukosa Darah
Jenis- jenis zat yang diangkut oleh darah, berperan dalam darah serta mencerminkan proses-proses metabolik tidak terhingga banyaknya, tetapi relatif
sedikit diantaranya yang dikur pada pemeriksaan rutin. Ada yang ditetapkan guna mendapatkan informasi mengenai organ atau proses tertentu dan ada juga yang
menggambarkan akibat menyeluruh dari banyak peristiwa metabolik Widmann, 1983.
Glukosa adalah karbohidrat terpenting. Kebanyakan karbohidrat dalam makanan diserap ke dalam aliran darah sebagai glukosa dan gula lain diubah
menjadi glukosa di hati. Produk akhir pencernaan karbohidrat dalam saluran pencernaan sebagian besar dalam bentuk glukosa. Oleh karena itu, glukosa
menjadi jalur umum akhir untuk mentranspor hampir semua karbohidrat ke sel jaringan. Glukosa adalah bahan bakar metabolik utama pada mamalia dan bahan
bakar universal bagi janin serta merupakan bahan bakar utama bagi kebanyakan jaringan Murray, Granner, and Rodwell, 2006. Oleh karena itu, proses
menyediakan glukosa menjadi prioritas utama dari homeostatis. Banyak sel dapat memperoleh sebagian kecil kebutuhan energi oleh pembakaran asam lemak, tetapi
jalur energi itu kurang efisien dibandingkan dengan pembakaran glukosa, lagi pula proses menyusun asam-asam lemak dapat merugikan tubuh bila sampai
terjadi penimbunan. Banyak macam hormon ikut serta dalam regulasi kadar
glukosa dalam darah, baik pada keadaan normal, maupun sebagai respon terhadap rangsangan. Dengan mengukur kadar glukosa dalam darah dapat diketahui apakah
regulasi berhasil atau tidak. Jika kadar itu jelas menyimpang dari nilai normal, umpamanya terlalu tinggi atau terlalu rendah itu menandakan bahwa homeostatis
terganggu dan hasil pengukuran glukosa darah seharusnya menjadi dorongan untuk melacak etiologi penyimpangan itu Widmann, 1983.
Glukosa yang berasal dari pencernaan karbohidrat diserap melalui vena porta hati. Hati berperan mengatur konsentrasi berbagai metabolit larut air dalam
darah. Pada glukosa hal ini dicapai dengan menyerap glukosa yang melebihi kebutuhan saat ini dan mengubahnya menjadi glikogen glikogenesis atau asam
lemak lipogenesis. Diantara waktu makan, hati berperan mempertahankan glukosa darah dari glikogen glikogenolisis, dan bersama dengan ginjal, dengan
mengubah metabolit nonkarbohidrat, seperti laktat, gliserol, dan asam amino menjadi glukosa glukoneogenesis Murray et al., 2006. Metabolisme
karbohidrat, antara lain sebagai berikut: 1. Glikolisis
Glukosa dimetabolisme menjadi piruvat melalui jalur glikolisis. Jaringan aerob memetabolisme piruvat menjadi asetil-KoA yang dapat memasuki siklus
asam sitrat untuk dioksidasi sempurna menjadi CO
2
dan H
2
O, yang berkaitan dengan pembentukan ATP dalam proses fosforilasi oksidatif. Glikolisis juga dapat
berlangsung secara anaerob tanpa oksigen, dengan produk akhir berupa laktat Murray et al., 2006.
Langkah-langkah dalam glikolisis, antara lain : a. Fosforilasi
α-D-glukosa dikatalisis oleh enzim heksokine menjadi α- D-glukosa 6-fosfat dengan bantuan ATP dan Mg
2+
. Reaksi ini bersifat irreversibel.
b. Isomerisasi α-D-glukosa 6-fosfat oleh glukosa 6-fosfat isomerase
menjadi α-D-fruktosa 6-fosfat
c. Fosforilasi α-D-fruktosa
6-fosfat dikatalisis
oleh enzim
fosfofruktokinase menjadi α-D-fruktosa 1,6-bifosfat dengan bantuan
ATP dan Mg
2+
. Reaksi ini bersifat irreversibel. d. Pemotongan
α-D-fruktosa 1,6-bifosfat dikatalis oleh aldolase menjadi D-Gliseraldehid 3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat, melibatkan
reaksi kondensasi retro-aldol. e. D-Gliseraldehid
3-fosfat dan
dihidroksiaseton fosfat
diinterkonversikan oleh enzim triosefosfat isomerase. f. Oksidasi
D-Gliseraldehid 3-fosfat,
diiringi dengan
fosforilasi intermediet
asam karboksilat
untuk menghasilkan
D-1,3- bisfosfogliserat
diperantarai oleh
enzim gliseraldehid-3-fosfat
dehidrogenase. g. Konversi
D-1,3-bisfosfogliserat menjadi
D-3-fosfogliserat menghasilkan
energi dan
produksi ATP,
diperantarai enzim
fosfoglieserat kinase.
h. Isomerisasi antara
D-3-fosfogliserat menjadi
D-2-fosfogliserat, dikatalis oleh enzim fosfogliseromutase.
i. Dehidrasi D-2-fosfogliserat
oleh enolase
untuk menghasilkan
fosfoenolpiruvat dengan bantuan Mg
2+
j. Konversi irreversibel fosfoenolpiruvat menjadi piruvat, dikatalisis oleh piruvat kinase dengan bantuan Mg
2+
dan juga menghasilkan ATP. Reaksi ini bersifat irreversibel.
Ngili, 2009. 2. Glukoneogenesis
Glukoneogenesis merupakan proses sintesis glukosa dari prekursor nonkarbohidrat Gambar 3. Rangka karbon yang digunakan untuk sintesis
glukosa berasal dari asam-asam amino tertentu dengan pengecualian laktat karena bisa dimasukkan ke dalam molekul glukosa baru Ngili, 2009. Hati dan ginjal
adalah jaringan glukoneogenik utama. Glukoneogenesis memenuhi kebutuhan glukosa tubuh jika karbohidrat dari makanan atau cadangan glikogen kurang
memadai Murray et al., 2006. Glukogenesis memungkinkan reaksi irreversibel dalam glikolisis dapat dibalikkan Ngili, 2009. Hal ini penting karena pasokan
glukosa merupakan hal yang essensial terutama bagi sistem saraf dan eritrosit Murray et al., 2006.
Gambar 3. Skema langkah-langkah dalam glukoneogenesis Ngili, 2009
3. Siklus Cori Lokalisasi enzim-enzim tertentu hanya dalam sel-sel tertentu sehingga
beberapa organ tergantung pada yang lain untuk melengkapi metabolisme substrat tertentu. Selama karbohidrat diperhitungkan, hati dan otot rangka menjalankan
suatu kerjasama metabolisme tertentu Gambar 4. Otot rangka memperoleh ATP selama berlatih, hampir semua berasal dari glikolisis, sehingga produk akhir laktat
akan memasuki darah. Laktat akan dihilangkan dari darah oleh hati yaitu melalui enzim isozim M
4
laktat dehidrogenase yang mengkatalisis konversi laktat menjadi piruvat. Bila hati dalam keadaan berenergi tinggi, piruvat akan diubah menjadi
glukosa 6-fosfat melalui jalur glukoneogenesis. Senyawa glukosa 6-fosfat akan dihidrolisis menjadi glukosa dengan enzim glukosa-6-fosfatase lalu memasuki
darah dan glukosa ditranspor menuju otot rangka. Dalam otot rangka, glukosa
diubah menjadi glukosa 6-fosfat dengan enzim heksokinase lalu memasuki glikolisis. Keseluruhan proses ini disebut siklus Cori Ngili, 2009.
Gambar 4. Siklus Cori Ngili, 2009
4. Metabolisme glikogen Glikogen adalah karbohidrat simpanan utama pada hewan. Zat ini
terutama ditemukan di hati dan otot. Glikogen otot merupakan sumber glukosa yang dapat cepat digunakan untuk glikolisis di dalam otot itu sendiri. Glikogen
hati berfungsi untuk menyimpan dan mengirim glukosa untuk mempertahankan kadar glukosa darah diantara waktu makan Murray, et al., 2006.
Glikogen disintesis dari glukosa 6-fosfat di dalam hati dan otot, lalu disimpan dalam hati dan otot sebagai butiran halus glikogen Gambar 5.
Glikogen yang merupakan polimer glukosa, adalah simpanan energi yang dapat diuraikan dengan cepat dan menjadi glukosa 6-fosfat lalu memasuki jalur
glikolisis Ngili, 2009.
Gambar 5. Sintesis dan degradasi glikogen Ngili, 2009
Pemeliharaan kadar glukosa darah yang sangat memadai penting bagi jaringan yang memakai glukosa sebagai bahan bakar utama otak atau bahan
bakar satu-satunya eritrosit. Pemeliharaan kadar glukosa darah yang stabil merupakan salah satu mekanisme homeostatik yang diatur paling ketat yang
melibatkan hati, jaringan ekstrahepatik, dan beberapa hormon. Hormon yang berperan dalam mengatur glukosa darah, antara lain :
1. Insulin berperan sentral dalam mengatur glukosa darah, berefek langsung terhadap hiperglikemia dalam meningkatkan penyerapan glukosa ke dalam
hati. 2. Glukagon,
sekresinya dirangsang
oleh hipoglikemia.
Kerja glukagon
bertentangan dengan kerja insulin. 3. Kelenjar hipofisis anterior menyekresikan hormon-hormon yang cenderung
meningkatkan kadar glukosa darah sehingga melawan kerja insulin.
4. Epinefrin disekresikan
oleh medula
adrenal akibat
rangsangan yang
menimbulkan stres
rasa takut,
kegembiraan, pendarahan,
hipoksia, hipoglikemia, dsb dan menyebabkan glikogenolisis di hati dan otot karena
stimulasi fosforilase Murray et al., 2006.
Mekanisme pengaturan kadar glukosa darah : 1. Hati berfungsi sebagai suatu sistem penyangga glukosa darah yang sangat
penting. Artinya saat glukosa darah meningkat hingga konsentrasi yang tinggi, yaitu sesudah makan, dan kecepatan eksresi insulin juga meningkat, sebanyak
dua pertiga dari seluruh glukosa yang diabsorbsi dari usus dalam waktu singkat akan disimpan di hati dalam bentuk glikogen. Lalu, selama beberapa jam
berikutnya, bila konsentrasi glukosa darah dan kecepatan insulin berkurang hati akan melepaskan glukosa kembali ke dalam darah. Dengan cara ini, hati
mengurangi fluktuasi konsentrasi glukosa darah sampai kira-kira sepertiga dari fluktuasi yang dapat terjadi. Pada pasien penyakit hati yang parah, hampir tidak
mungkin mempertahankan konsentrasi glukosa darah dalam batas yang sempit ini.
2. Fungsi insulin dan glukagon sama pentingnya dengan sistem pengatur umpan balik untuk mempertahankan konsentrasi glukosa darah normal. Bila
konsentrasi glukosa darah meningkat sangat tinggi, sekresi insulin akan terjadi; insulin selanjutnya akan mengurangi konsentrasi glukosa darah kembali ke
nilai normalnya. Sebaliknya, penurunan kadar glukosa darah akan merangsang sekresi glukagon; selanjutnya glukagon ini akan berfungsi secara berlawanan,
yakni meningkatkan kadar glukosa darah kembali ke nilai normalnya. Pada sebagian besar kondisi yang normal, mekanisme umpan balik insulin ini jauh
lebih penting daripada mekanisme glukagon, namun pada keadaan kelaparan atau pemakaian glukosa yang berlebihan selama aktivitas fisik dan keadaan
stres yang lain, mekanisme glukagon ini menjadi bernilai. 3. Selain itu, pada keadaan hipoglikemia berat, timbul suatu efek samping akibat
kadar glukosa darah yang rendah terhadap hipotalamus, yang akan merangsang sistem saraf simpatis. Selanjutnya hormon epinefrin yang disekresikan oleh
kelenjar adrenal menyebabkan pelepasan glukosa lebih lanjut dari hati. Jadi, epinefrin juga membantu melindungi agar tidak timbul hipoglikemia berat.
4. Dan akhirnya, sesudah beberapa jam dan beberapa hari, sebagai respon terhadap keadaan hipoglikemia yang lama, akan timbul sekresi hormon
pertumbuhan dan kortisol, dan kedua hormon ini mengurangi kecepatan pemakaian glukosa oleh sebagian besar sel tubuh, dan sebaliknya akan
menambah jumlah pemakaian lemak. Hal ini juga akan mengembalikan kadar glukosa darah menjadi normal
Guyton and Hall, 2006. Kadar glukosa darah penting untuk dipertahankan karena normal glukosa
merupakan satu-satunya bahan makanan yang dapat digunakan oleh otak, retina, epitel germinal gonad dalam jumlah yang cukup untuk menyuplai jaringan
tersebut secara optimal sesuai dengan energi yang dibutuhkannya. Oleh karena itu, konsentrasi glukosa darah harus dipertahankan pada kadar yang cukup tinggi
untuk menyediakan nutrisi yang penting ini Guyton and Hall, 2006.
Sebagian besar glukosa yang terbentuk melalui proses glukoneogenesis selama proses pencernaan digunakan untuk metabolisme di otak. Pankreas
memang tidak seharusnya menyekresi insulin selama waktu ini; kalau tidak,
persediaan glukosa yang tidak cukup ini, akan diangkut ke otot dan jaringan perifer yang lain, sehingga otak tidak mempunyai sumber makanan lagi Guyton
and Hall, 2006.
Konsentrasi glukosa darah juga perlu dijaga agar tidak meningkat terlalu tinggi karena empat alasan berikut :
1. Glukosa dapat menimbulkan sejumlah besar tekanan osmotik dalam cairan ekstrasel, dan bila konsentrasi glukosa meningkat secara berlebihan, akan
dapat mengakibatkan timbulnya dehidrasi sel. 2. Tingginya konsentrasi glukosa dalam darah menyebabkan keluarnya
glukosa dalam air seni. 3. Hilangnya glukosa melalui urin juga menimbulkan diuresis osmotik oleh
ginjal, yang dapat mengurangi jumlah cairan tubuh dan elektrolit. 4. Peningkatan jangka panjang glukosa darah dapat menyebabkan kerusakan
pada banyak jaringan, terutama pembuluh darah. Kerusakan vaskular, akibat diabetes melitus yang tidak terkontrol, akan berakibat pada
peningkatan risiko terkena serangan jantung, stroke, penyakit ginjal stadium akhir, dan kebutaan
Guyton and Hall, 2006. Kadar glukosa darah sering dipergunakan sebagai parameter keberhasilan
metabolisme di dalam tubuh, dimana akibat kondisi tertentu sehubungan dengan
konsentrasi glukosa di darah dapat mengalami keadaan yang disebut hipoglikemia yaitu penurunan kadar glukosa darah Sari, 2007. Hipoglikemia dapat memburuk
dan menyebabkan kebingungan, kecanggungan atau pingsan NIDDK, 2008. Hal ini karena pasokan otak terganggu atau kurang karena sel otak sumber energinya
berasal dari glukosa sehingga pada suatu saat dapat menyebabkan koma dan kematian Sari, 2007. Hal ini adalah salah satu kegagalan glukoneogenesis
bersifat fatal Murray, et al., 2006. Kadar glukosa darah yang meningkat diluar rentang glukosa darah yang
normal hiperglikemia disebabkan oleh masalah mekanis pada pankreas yang gagal memproduksi insulin sehingga menyebabkan glukosa darah terlalu banyak
disimpan di hati Vaxa, 2012.
F. Keterangan Empiris
