Metabolik Endokrin IPiter Pical

Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

102010235

piter_pical@live.com

PendahuluanMetabolisme adalah jumlah keseluruhan reaksi kimia dan fisik dan perubahan

energi dalam tubuh yang menopang dan mempertahankan kehidupan. Metabolisme

meliputi anabolisme dan katabolisme. Anabolisme bertujuan untuk membentuk

kompleks molekul yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan mempertahankan

kehidupan yang disintesis dari zat yang lebih simpel disertai penggunaan energi.

Katabolisme bertujuan untuk memecah kompleks molekul menjadi molekul yang

berukuran lebih kecil disertai pelepasan energi. Reaksi anabolik dan katabolik

berlangsung dalam sel-sel tubuh secara bersamaan dan berkelanjutan. 1

Metabolisme KarbohidratHasil akhir pencernaan karbohidrat hampir seluruhnya dalam bentuk glukosa,

fruktosa, dan galaktosa, mewakili rata-rata 80% dari keseluruhan. Setelah absorpsi

dari saluran pencernaan, sebagian fruktosa dan hampir seluruh bagian galaktosa

juga dengan segera diubah menjadi glukosa di dalam hati. Glukosa kemudian

menjadi jalan umum akhir untuk mentranspor hampir seluruh karbohidrat ke dalam

sel jaringan.

Di dalam sel hati, tersedia enzim yang sesuai untuk merangsang

interkonvensi antara monosakarida. Sel hati berisi sejumlah besar glukosa fosfatase.

Oleh karena itu, glukosa-6-fosfatase dapat diubah kembali menjadi glukosa dan

fosfat, dan glukosa dapat ditranspor kembali melalui membrane sel hati ke darah. 2

Kecepatan pengangkutan glukosa demikian juga dengan pengangkutan

beberapa monosakarida lain sangat ditingkatkan oleh insulin. Bila sejumlah besar

insulin disekresi oleh pankreas, kecepatan pengangkutan glukosa ke dalam sebagian

1

besar sel meningkat sampai 10 kali atau lebih dibandingkan dengan kecepatan

pengangkutan bila insulin tidak disekresi. Sebaliknya, sejumlah glukosa yang dapat

berdifusi ke dalam sebagian sel tubuh pada keadaan tidak ada insulin, dengan

pengecualian sel hati dan sel otak, sangat sedikit untuk dapat mendekati jumlah

suplai glukosa yang dibutuhkan untuk metabolisme energi pada keadaan normal.

Oleh karena itu, pengaruhnya, kecepatan pemakaian karbohidrat oleh sebagian

besar sel diatur oleh kecepatan sekresi insulin dari pankreas. 2

Segera setelah masuk ke dalam sel, glukosa bergabung dengan satu radikal

fosfat sesuai reaksi berikut :

Glukokinase atau heksokinase

Glukosa ------------------------------------- glukosa -6-fosfatase

+ATP

Fosforilasi ini ditingkatkan oleh enzim glukokinase di dalam hati atau

heksokinase di dalam sebagian besar sel yang lain.

Fosforilasi dari glukosa hampir seluruhnya ireversibel kecuali dalam sel hati,

epitel tubulus ginjal, dan sel epitel usus; di dalam sel-sel ini, suatu enzim lain, glukosa

fosfatase, juga tersedia, dan bila enzim ini diaktifkan, enzim dapat membalikkan

reaksi. Oleh karena itu di dalam kebanyakan jaringan tubuh, fosforilasi bekerja untuk

menangkap glukosa di dalam sel. Artinya karena glukosa berikatan secara cepat

dengan fosfat, glukosa tidak dapat berdifusi keluar kecuali dari sel-sel khusus

tersebut, terutama sel-sel hati yang memiliki fosfat. 2

Glikogenesis

Glikogenesis adalah proses pembentukan glikogen dimana reaksi kimianya

ditunjukkan dalam gambar 1. Dari gambar tersebut, dapat dilihat bahwa glukosa – 6-

fosfat pertama-tama diubah menjadi glukosa- 1-fosfat; yang kemudian diubah

menjadi uridin difosfat glukosa, yang kemudian diubah menjadi glikogen. Beberapa

enzim khusus dibutuhkan untuk menyebabkan perubahan-perubahan ini, dan tiap

monosakarida yang dapat diubah menjadi glukosa dapat masuk ke dalam reaksi.

Senyawa tertentu yang lebih kecil meliputi asam laktat, gliserol, asam piruvat, dan

2

beberapa asam amino deaminasi, dapat juga diubah menjadi glukosa atau senyawa

yang hampir serupa dan kemudian menjadi glikogen. 2,3

Gambar 1 : Proses Glikogenesis

Glikogenolisis

Glikogenolisis berarti pemecahan glikogen yang disimpan sel untuk

menghasilkan kembali glukosa di dalam sel. Glukosa kemudian dapat digunakan

untuk menyediakan energi. Glikogenolisis tidak dapat terjadi melalui pembalikan

reaksi kimia yang sama yang dipakai untuk membentuk glikogen; sebaliknya, setiap

molekul glukosa yang berturut-turut pada masing-masing cabang polimer glikogen

dilepaskan oleh fosforilasi, dikatalisis oleh enzim fosforilase. Pada keadaan istirahat,

fosforilase terdapat dalam bentuk tidak aktif, sehingga glikogen dapat disimpan

tetapi tidak diubah kembali menjadi glukosa. Oleh karena itu , bila diperlukan

pembentukan kembali glukosa dari glikogen, mula-mula fosforilase harus diaktifkan.

Dua hormon, epinefrin dan glucagon, dapat mengaktifkan fosforilase secara khusus

dan demikian menimbulkan glikogenelisis secara cepat.2,3

Glikolisis

Sejauh ini cara terpenting untuk menimbulkan pelepasan energi dari molekul glukosa

adalah proses glikolisis. Kemudian produk akhir glikolisis terutama dioksidasi untuk

menghasilkan energi. Glikolisis berarti memecahkan molekul glukosa untuk

membentuk dua molekul asam piruvat. Melalui beberapa langkah reaksi kimia yang

3

berurutan. Masin-masing langkah dikatalisis paling sedikit oleh satu proten enzim

khusus. Glukosa pertamakali diubah menjadi fruktosa 1,6-fosfat dan kemudian

dipecahkan menjadi dua molekul atom berkarbon-3, yang masing-masing kemudia

diubah menjadi asam piruvat. 2

Walaupun terdapat banyak reaksi kimia dalam rangkaian glikolitik, hanya sebagian

kecil energi bebas dalam molekul glukosa yang dibebaskan pada setiap langkah.

Akan tetapi, diantara tahap 1,3-asam difosfogliserat dan 3-asam fosfogliserat dan

sekali lagi di antara tahap asam fosfoenol piruvat dan asam piruvat. Total terdapat 4

molekul ATP yang dibentuk dari masing-masing molekul fruktosa 1,6-fosfat yang

dipecahkan menjadi asam piruvat. 2-4

Namun 2 molekul ATP mash dibutuhkan untuk fosforilasi glukosa asal untuk

membentuk 1,6-fosfat sebelum glikolisis dapat dimulai. Oleh karena itu hasil akhir

molekul ATP dari seluruh proses glikolitik hanya 2 ATP untuk masing-masing molekul

glukosa yang dipakai.2-4

Gambar 2 : Skema Proses Glikolisis

4

Metabolisme LemakTransport lemak dalam aliran darah. Lemak ditranspor dalam bentuk

kilomikron, asam lemak bebas dan lipoprotein.

Kilomikron terbentuk dalam mukosa usus dari asam lemak dan gliserol

dibasorpsi dalam lakteal dan masuk ke sirkulasi darah. Kilomikron terdiri dari

trigliserida, ditambah kolesterol, fosfolipid dan selubung tipis protein. Dalam waktu

empat jam setelah makan sebagian besar kilomikron dikeluarkan dari darah oleh

jaringan adiposa dan hati.

a. Enzim lipoprotein lipase, yang ditemukan dalam hati dan kapiler jaringan adiposa

mengurai trigliserida dalam kilomikron untuk pelepasan asam lemak dan gliserol.

Asam lemak dan gliserol berikatan menjadi trigliserida (lemak netral) untuk

disimpan dalam jaringan adiposa. Sisa kilomikron yang kaya kolesterol

dimetabolisme oleh hati.

b. simpanan lemak akan ditarik dari jaringan adiposa jika diperlukan untuk energi.

Enzim lipase sensitif-hormon mengurai trigliserida kembali menjadi asam lemak

dan gliserol.

c. jumlah simpanan lemak bergantung pada total asupan makanan, jaringan adiposa

dan hati dapat mensintesis lemak dari asupan lemak, karbohidrat atau protein

yang berlebihan. 5

Asam lemak bebas adalah asam lemak yang terikat pada albumin, salah satu

protein plasma. Bentuk bebas ini adalah bentuk asam lemak yang ditranspor dari sel-

sel jaringan adiposa untuk dipakai jaringn lain sebagai energi.

Lipoprotein adalah partikel kecil yang komposisinya serupa kilomikron.

Lipoprotein terutama disintesis di dalam hati. Lipoprotein dipakai untuk transpor

lemak antar jaringan dan bersikulasi dalam darah pada tahap post absorptif setelah

kilomikron dikeluarkan dari darah. Lipoprotein terbagi menjadi tiga kela sesuai

dengan disintesisnya.

a. VLDL (very low density lipoprotein) mengandung kurang lebih 60-% trigliserida

dan 15% kolesterol dan memiliki massa terkecil. VLDL menstranspor trigliserida

dan kolesterol menjauhi hati menuju jaringan untuk disimpan atau digunkan.

5

b. LDL (low density lipoprotein) mengandung hampir 50% kolesterol dan membawa

60% sampai 70% kolesterol plasma yang disimpan dalam jaringan adiposa dan

otot polos. Konsentrasinya bergantung pada banyak faktor, tetapi terutama pada

faktor asupan makanan yang mengandung kolesterol dan lemak jenuh.

Konsentrasinya LDL tinggi dalam darah dihubungkan dengan insidensi tinggi

penyakit jantung koroner.

c. HDL (high density lipoprotein) mengandung 20@ kolesterol, kurang dari 5%

trigliserida, dan 50% protein dari berat molekulnya. HDL penting dalam

pembersihan trigliserida dan kolesterol dari plasma karena HDL membawa

kolesterol kembali ke hati untuk proses metabolisme bukan untuk disimpan

dalam jaringan lain. Konsentrasi HDL tinggi dalam darah dihubungkan dengan

insidensi rendah penyakit jantung koroner. 5

Katabolisme lemak

1. Gliserol memasuiki sel dan diubah oleh enzim menjadi gliseraldehid 3-fosfat yang

masuk dalam jalur glikolisis. Gliserol kemudian dapat terlibat dalam siklus asam

sitrat atau dapat dipakai dalam sisntesis ulang glukosa.

2. Asam lemak memasuki sel dan ditransport menuju mitokondria oleh protein

carrier. Dalam matriks mitokondria, asam lemak diubah melalui proses oksidasi

beta menjadi asetil ko-A yang kemudian akan metabolis melalui siklus asam sitrat.

a. Asam lemak teroksidasi dalam rangkaian reaksi siklik. Proses ini disebut proses

oksidasi beta karena sebuah atom oksigen ditambahkan dalam karbon beta

pada rantai, yaitu pada atom karbon kedua dari ujung gugus karboksil

b. Energi yang didapat dari penguraian lemak sangat tinggi, dengan perolehan

bersih sekitar 135 samai 145 molekul ATP dari molekul asam lemak berantai

panjang yang biasa.

3. Benda keton. Molekul asetil dapat berkondensasi untuk membentukasam

asetoasetat yang diubahmenjadi asam hidroksibutirat-beta dan aseton. Molekul-

molekul ini disebut badan-badan keton.

a. Badan kerton adalah produk normal oksidasi asam lemak. Kadar badan keton

dalam darah biasanya rendah karena sebagian besar jaringan. Kecuali hati,

dapat memetabolismenya kembali menjadi asetil koA secepat terbentuknya.

6

b. Jika laju katabolisme tinggi dan banyak aetil ko-A yang terbentuk maka hati

akan memproduksi dan melepas lebih banyak keton dibandingkan yang dapat

diterima jaringan. Keton yang berlebihan berakumulasi dalam aliran darah

(ketosis). Pada kondisi ketosis yang parah, asidosi dan pH lebih rendah yang

terbentuk akan menyebabkan koma dan kematian. 5

Anabolisme lemak

1. Asam lemak esenssial, walaupun banyak sel jaringan yang dapa menyintesis

sebagian besar asam lemak dari asetil koA dan hati dapat mengubaha satu jenis

asam lemak menjadi jenis lain, ada tiga asam lemak tak jenuh (asam linolenat,

linoleat dan asam arakhidonat) yang tidak dapat disintesis dan diubah, jenis asam

lemak ini harus didapat dari makanan dan disebut sebagai asam lemak esesnsial.

2. Jika karbohidrat dalam makanan lebih banyak daripada yang dapat disimpan

sebagai glikogen atau digunakan untuk energi, atau lebih banyak proteindalam

makanan dibanding yang dibutuhkan tubuh maka trigliserida disintesis dari

glukosa dan asam amino yang berlebih (lipogenesis) dengan demikian sebagian

besar lemak dalam tubuh tidak berasal dari lemak makanan. 5

Pengaturan metabolisme lemak

1. Hormon mengendalikan keseimbangan antara penguraian dan penyimpanan

lemak

a. Insulin adalah faktor pengendali terpenting.

- Insulin meningkatkan aliran glukosa ke dalam sell sehingga glukosa dapat

dipakai sebagai energi.

- Insulin juga mencegah penguraiana lemak dalam sel-sel adiposa melalui

penghambatan enzim lipase sensitif hormon yang mengkatalis proses

hidrolisis trigliserida menjadi asam lemak dan gliserol.

- Sekresi insulin dan glukagon diatur oleh kadar glukosa darah dengan

demikian, glukosa diatur oleh kadar glukosa darah. Dengan demikian,

glukosa juga berpera sebagai salah satu regulator metabolisme lemak.

7

b. Epinefrin, glukosa, hormon pertumbuhan , ACTH, dan tiroksin merangsang

penguarian dan pelepasan asam lemak dari simpanan trigliserida dalam

jaringan adiposa.

c. Kendali saraf pada metabolisme lemak berlangsung melalui stimulasi

parasimpatis yang meningkatkan simpanan lemak dan melalui stimulasi

simpatis yang mempererat penguraian asam lemak dari simpanan lemak.5

Metabolisme ProteinTranspor dan absorbsi asam amino. Asam amino yang berasal dari protein

dalam makanan diabsorbsi dari usus melalui transpor aktif dan dibawa ke hati. Di

hati, asam amino disintesis menjadi molekul protein atau dilepas ke dalam sirkulasi

untuk ditranspor menuju sel lain.

Setelah memasuki sel-sel tubuh, asam amino bergabung dengan ikatan

peptida untuk membentuk protein seluler yang dipakai untuk

pertumbuhan dan regenerasi jaringan

Hanya ada sedikit simpanan asam amino dalam sel-sel tubuh, kecuali sel

hati. Protein intraseluler tubuh sendiri terus terhidrolisis menjadi asam

amino dan disintesis ulang menjadi protein. Asam amino dari makanan

dan asam amino dari penguraian protein intraseluler membentuk

kelompok asam amino utama yang memenuhi kebutuhan tubuh. 6

Katabolisme Protein

Katabolisme protein merupakan penguraian asam amino untuk energi

yang berlangsung di hati. Jika sel telah mendapat protein yang mencukupi

kebutuhannya setiap asam amino tambahan akan dipakai sebagai energi atau

disimpan sebagai lemak

1. Deaminasi asam amino yang merupakan langkah pertama, melibatkan

pelepasan satu hidrogen dan satu gugus amino sehingga membentuk amonia

(NH3)

8

2. Pembentukan urea oleh hati. Amonia diubah menjadi urea melalui siklus urea

(siklus ortinin) oleh hati. Urea diekskresikan oleh ginjal ke dalam urine

3. Oksidasi asam amino terdeaminasi. Bagian asam amino nonnitrogen yang

tersisa disebut sebagai produk asam keto yang teroksidasi menjadi energi

melalui siklus asam sitrat. Beberapa jenis asam keto dapat diubah menajdi

glukosa (glukoneogenesis) atau lemak (lipogenesis)

4. Karbohidrat dan lemak adalah (cadangan-protein) dan dipakai tubuh sebagai

pengganti protein untuk energi. Saat kelaparan, tubuh menggunakan

karbohidrat dan lemak baru kemudian memulai mengkatabolisme protein6

Anabolisme Protein

1. Sintesis protein dari asam amino berlangsung di sebagian besar sel tubuh.

Asam amino bergabung dengan ikata peptida pada rangkaian terntenu yang

ditentukan berdasarkan pengaturan gen.

2. Transaminasi yang berlangsung di hati, merupakan sintesis asam amino

nonesensial melalui pengubahan jenis asam amino menjadi jenis lainnya.

Proses ini melibatkan pemindahan satu gugus amino (NH2) dari sebuah asam

amino menjadi satu asam keto sehingga terbentuk satu asam amino dan satu

asam keto baru

3. Asam mino esensial dan nonesensial

Protein hewani mengandung semua asam amino esensial dan disebut

protein lengkap

Protein nabati tidak memiliki beberapa asam amino esensial dan disbeut

protein tidak lengkap. Protein nabati dapat dikombinasikan dalam

diet untuk memperoleh semua asam amino esensial.

4. Keseimbangan nitrogen terjadi jika jumlah nitrogen yang hilang melalui

eksresi sama dengan kandungan nitrogen dalam protein yang

dimakan.jumlah minimum protein yang dibutuhkan manusia untuk

mempertahankan ekuilibrium ini kurang lebih 0,8 gram per kg berat badan.

Keseimbangan nitrogen positif (jumlah nitrogen yang dimakan lebih besar

dari jumlah yang hilang) normalnya, terjadi pada anak masa

9

pertumbuhan, saat perbaikan tubuh yang cedera, dan selama

kehamilan dan laktasi

Keseimbangan nitrogen negatif (jumlah penguraian dan eksresi protein

jaringan melebihi jumlah yang dimakan) terjadi saat kelaparan,

demam tinggi atau penyakit pelisutan7

Pengaturan Metabolisme Protein

Metabolisme protein sama seperti metabolisme karbohidrat dan lemak

yang dilakukan terutama oleh hormon

1. Hormon pertumbuhan merangsang transpor aktif asam amino ke dalam sel,

terutama sel otot, dan merangsan sintesis protein

1. Testosteron, hormon kelamin laki-laki, menstimulasi sintesis protein dan

meningkatkan simpanan protein dalam jaringan. Esterogen, hormon kelamin

wanita, juga menstimulasi sintesis protein pada derajat yang lebih kecil

2. Hormon tiroid meningkatkan laju metabolisme semua sel dan penting untuk

sintesis protein dan pertumbuhan

3. Glukokortikoid menstimulasi katabolisme protein dalam sel selain sel hati dan

meningkatkan penggunaan asam amino oleh hati dalam proses

glukoneogenesis

4. Insulin meningkatkan pemasukan asam amino ke dalam sel dan menstimulasi

sintesis protein7

Hormon yang BerpengaruhPankreas adalah suatu organ yang terdiri dari jaringan eksokrin dan endokrin.

Bagian eksokrin mengeluarkan larutan encer alkalis serta enzim pencernaan melalui

duktus pankreatikus ke dalam lumen saluran cerna. Di antara sel-sel eksokrin di

seluruh pankreas tersebar kelompok-kelompok atau pulau sel endokrin yang dikenal

sebagai pulau Langerhans. Sel endokrin pankreas yang terbanyak adalah sel β (beta),

tempat sintesis dan sekresi insulin, dan sel α (alfa) yang menghasilkan glukagon. Sel

D (delta), yang lebih jarang, adalah tempat sintesis somatostatin. Sel pulau

10

Langerhans yang paling jarang, sel PP, mengeluarkan polipeptida pankreas, yang

mungkin berperan dalam mengurangi nafsu makan dan asupan makanan.8

Bagian endokrin pankreas terdiri atas kelompok sel yang terlihat lebih pucat

daripada asinus di sekitarnya (bagian eksokrin). Sel-sel pulau Langerhans juga lebih

kecil daripada asinus. Pada umumnya, sel terlihat bulat dan dinding selnya tidak

mudah dilihat. Di antara sel-sel terdapat kapiler darah. Kelompok sel ini tidak

menyimpan simpai jaringan ikat yang jelas. Dengan pulasan HE, sulit membedakan

sel α, β dan D.

Somatostatin

Somatostatin pankreas menghambat saluran cerna dalam berbagai cara,

dengan efek keseluruhan adalah menghambat pencernaan nutrien dan mengurangi

penyerapannya. Somatostatin dikeluarkan oleh sel D pankreas sebagai respons

langsung terhadap peningkatan glukosa darah dan asam amino darah selama

penyerapan makanan.4 Dengan menimbulkan efek inhibisi, somatostatin pankreas

bekerja melalui mekanisme umpan balik negatif untuk mengerem kecepatan

pencernaan dan penyerapan makanan sehingga kadar nutrien dalam plasma tidak

berlebihan. Somatostatin pankreas juga berperan parakrin dalam mengatur sekresi

hormon pankreas.3 Keberadaan lokal somatostatin mengurangi sekresi insulin,

glukagon, dan somatostatin itu sendiri, dan akhirnya akan menurunkan penggunaan

zat nutrisi yang diabsorpsi oleh jaringan, sehingga mencegah pemakaian makanan

yang cepat dan oleh karena itu membuat makanan tersedia untuk waktu yang lebih

lama. Somatostatin juga dihasilkan oleh sel-sel yang melapisi bagian dalam saluran

cerna tempat zat ini bekerja lokal secara parakrin untuk menghambat sebagian besar

proses pencernaan. Selain itu, somatostatin (alias GHIH) diproduksi oleh

hipotalamus, tempat zat ini mengambat sekresi hormon pertumbuhan dan TSH.8

Insulin

Insulin memiliki efek penting pada metabolisme karbohidrat, lemak, protein.

Hormon ini menurunkan kadar glukosa, asam lemak, dan asam amino darah serta

mendorong penyimpanan bahan-bahan tersebut. Sewaktu molekul nutrien ini masuk

ke darah selama keadaan absortif, insulin mendorong penyerapan bahan-bahan ini

oleh sel dan pengubahannya masing-masing menjadi glikogen, trigliserida, dan

protein.8

11

Segera setelah makan makanan tinggi karbohidrat, glukosa yang diabsorbsi

ke dalam darah menyebabkan sekresi insulin dengan cepat, dan selanjutnya

menyebabkan ambilan, penyimpanan, dan penggunaan glukosa yang cepat oleh

semua jaringan tubuh, tetapi terutama oleh otot, jaringan adiposa, dan hati.

Dalam sehari, jaringan otot tidak bergantung pada glukosa untuk energinya

tetapi sebagian besar bergantung pada asam lemak. Alasan yang utama karena

membran otot istirahat yang normal hanya sedikit permeabel terhadap glukosa

kecuali bila serat otot dirangsang oleh insulin; di antara waktu makan, jumlah insulin

yang disekresikan terlalu kecil untuk meningkatkan jumlah pemasukan glukosa yang

bermakna ke dalam sel-sel otot. Akan tetapi, ada dua kondisi di mana otot memang

menggunakan sejumlah besar glukosa. Yang pertama adalah selama kerja fisik

sedang atau berat, namun penggunaan glukosa yang besar ini tidak membutuhkan

sejumlah besar insulin, karena serat otot yang bekerja menjadi permeabel terhadap

glukosa bahkan pada keadaan tidak ada insulin akibat proses kontraksi itu sendiri.

Keadaan kedua adalah selama beberapa jam setelah makan. Pada saat ini

konsentrasi glukosa darah tinggi, pankreas mensekresikan sejumlah besar insulin.

Insulin tambahan menyebabkan transpor glukosa yang cepat ke dalam sel otot. Hal

ini menyebabkan sel otot selama periode ini lebih suka menggunakan glukosa

daripada asam lemak.

Bila setelah makan, otot tidak bekerja, dan walaupun glukosa yang ditranspor

ke dalam otot jumlahnya banyak, sebagian besar glukosa sampai batas 2 hingga 3

persen kemudian akan disimpan dalam bentuk glikogen otot daripada digunakan

untuk energi. Glikogen ini kemudian dapat digunakan oleh otot untuk menghasilkan

energi. Glikogen terutama digunakan selama masa penggunaan energi yang besar

dan singkat oleh otot dan bahkan untuk menyediakan ledakan energi anaerobik

selama beberapa menit pada suatu waktu melalui pemecahan glikolitik dari glikogen

menjadi asam laktat yang dapat terjadi bahkan dalam keadaan tidak ada oksigen.

Salah satu efek penting insulin adalah menyebabkan sebagian besar glukosa yang

diabsorbsi sesudah makan segera disimpan di dalam hati dalam bentuk glikogen.

Selanjutnya, di antara waktu makan, bila tidak tersedia makanan dan konsentrasi

glukosa dalam darah mulai berkurang, sekresi insulin menurun dengan cepat dan

glikogen dalam hati dipecah kembali menjadi glukosa, yang akan dilepaskan kembali

12

ke dalam darah untuk menjaga konsentrasi glukosa darah tidak berkurang sampai

terlalu rendah. Mekanisme yang dipakai oleh insulin untuk menyebabkan timbulnya

pemasukan glukosa dan penyimpanan dalam hari meliputi beberapa langkah yang

terjadi bersamaan:

1. Insulin menghambat fosforilase hati, yang merupakan enzim utama yang

menyebabkan terpecanya glikogen dalam hati menjadi glukosa. Keadaan ini

mencegah pemecahan glikogen yang sudah tersedia dalam sel-sel hati.

2. Insulin meningkatkan pemasukan glukosa dari darah oleh sel-sel hati. Keadaan ini

terjadi dengan meningkatkan aktivitas enzim glukokinase, yang merupakan salah

satu enzim yang menyebabkan timbulnya fosforilasi awal dari glukosa sesudah

glukosa berdifusi ke dalam sel-sel hati. Sekali difosforilasi, glukosa terjerat sementara

di sel-sel hati, sebab glukosa yang sudah terfosforilasi tadi tidak dapat berdifusi

kembali melewati membran sel.

3. Insulin juga meningkatkan aktivitas enzim-enzim yang meningkatkan sintesis

glukogen, termasuk enzim glikogen sintase, yang bertanggung jawab untuk

polimerisasi dari unit-unit monosakarida untuk membentuk molekul-molekul

glikogen.

Efek akhir dari seluruh kerja ini adalah meningkatkan jumlah glikogen dalam

hati. Glikogen dapat meningkat hingga total kira-kira 5 sampai 6 persen massa hati,

yang sepadan dengan hampir 100 gram glikogen yang disimpan di seluruh hati.

Setelah selesai makan dan kadar glukosa darah mulai menurun sampai pada

kadar yang rendah, beberapa peristiwa akan mulai berlangsung sehingga

menyebabkan hati melepaskan glukosa kembali ke dalam sirkulasi darah:

1. Berkurangnya kadar glukosa darah menyebabkan pankreas mengurangi sekresi

insulin

2. Kurangnya insulin selanjutnya akan mengembalikan semua efek di atas untuk

penyimpanan glikogen, terutama menghentikan sintesis glikogen lebih lanjut dalam

hati dan mencegah ambilan glukosa lebih jauh oleh hati dari darah.

3. Kurangnya insulin (bersamaan dengan meningkatnya glukagon) mengaktifkan

enzim fosforilase, yang menyebabkan pemecahan glikogen menjadi glukosa fosfat.

13

4. Enzim glukosa fosfat, yang dihambat oleh insulin, sekarang menjadi aktif karena

tidak ada insulin dan menyebabkan radikal fosfat lepas dari glukosa, dan keadaan ini

menyebabkan glukosa bebas berdifusi kembali ke dalam darah.

Jadi, bila sesudah makan, dari dalam darah timbul kelebihan glukosa maka

hati akan memindahkan glukosa dari darah dan akan mengembalikan glukosa ke

dalam darah lagi sewaktu konsentrasi glukosa turun di antara waktu makan.

Biasanya, dengan cara ini kira-kira 60 persen glukosa yang didapat sewaktu makan

akan disimpan di dalam hati dan nantinya akan dikembalikan lagi.

Bila jumlah glukosa yang masuk ke dalam sel hati lebih banyak daripada

jumlah yang dapat disimpan sebagai glikogen atau digunakan untuk metabolisme sel

hepatosit setempat, insulin akan memacu pengubahan semua kelebihan glukosa ini

menjadi asam lemak. Sesuah ini, asam lemak dibentuk sebagai trigliserida dalam

bentuk lipoprotein densitas sangat rendah dan ditranspor dalam bentuk lipoprotein

ini melalui darah ke jaringan adiposa dan ditimbun sebagai lemak.

Insulin juga menghambat glukoneogenesis. Insulin melakukannya terutama

dengan menurunkan jumlah dan aktivitas enzim-enzim hati yang dibutuhkan untuk

glukoneogenesis. Akan tetapi, sebagian efek glukoneogenesis disebabkan oleh kerja

insulin yang menurunkan pelepasan asam amino dari otot dan jaringan ekstrahepatik

lainnya dan kemudian keberadaan prekursor penting ini dibutuhkan untuk

glukoneogenesis.

Insulin meningkatkan pengangkutan dan pemakaian glukosa ke dalam

sebagian besar sel tubuh lain (kecuali sel-sel otak) dengan cara yang sama seperti

yang dilakukan oleh insulin dalam mempengaruhi pengangkutan dan pengunaan

glukosa dalam sel otot. Pengantkutan glukosa ke dalam sel lemak terutama berguna

untuk gugus gliserol molekul lemak. Oleh karena itu, melalui cara tidak langsung ini,

insulin meningkatkan endapan lemak dalam sel-sel ini.

Walaupun tak sedramatis efek segera insulin terhadap metabolisme

karbohidrat, insulin juga mempengaruhi metabolisme lemak dengan cara yang sama

pentingnya, untuk jangka waktu yang lama.

Insulin mempunyai berbagai efek yang dapat menyebabkan timbulnya

penyimpanan lemak di dalam jaringan lemak. Pertama, insulin emningkatkan

pemakaian glukosa oleh sebagian besar jaringan tubuh, yang secara otomatis akan

14

mengurangi pemakaian lemak, jadi berfungsi sebagai suatu penghemat lemak. Akan

tetapi, insulin juga meningkatkan pembentukan asam lemak. Hal ini terutama terjadi

bila lebih banyak karbohidrat yang dicerna daripada yang dapat digunakan untuk

energi spontan, jadi mempersiapkan zat untuk sintesis lemak. Hampir semua sintesis

lemak terjadi di dalam sel hati, dan asam lemak kemudian ditranspor dari hati

melalui lipoprotein darah ke sel adiposa untuk disimpan. Beberapa faktor yang

mengarah pada peningkatan sintesis asam lemak di dalam hati meliputi:

1. Insulin meningkatkan pengangkutan glukosa ke dalam sel-sel hati. Sesudah

konsentrasi glikogen dalam hati eningat 5 sampai 6 persen, glikogen ini sendiri akan

menghambat sintesis glikogen selanjutnya. Kemudian, seluruh glukosa tambahan

yang memasuki sel-sel hati sudah cukup tersedia untuk dipakai membentuk lemak.

Glukosa mula-mula dipecah menjadi piruvat dalam jalur glikolisis, dan piruvat ini

selanjutnya diubah menjadi asetil-KoA yang merupakan substrat untuk sintesis asam

lemak.

2. Kelebihan ion sitrat dan ion isositrat akan terbentuk oleh siklus asam sitrat bila

pemakaian glukosa untuk energi ini berlebihan. Ion-ion ini selanjutnya mempunyai

efek langsung dalam mengaktifkan asetil-KoA karboksilase, yang merupakan enzim

yang dibutuhkan untuk melakukan proses karboksilasi terhadap asetil-KoA untuk

membentuk malonil-KoA, tahap pertama sintesis lemak.

3. Sebagian besar asam lemak ini kemudian disintesis di dalam hati sendiri dan

digunakan untuk membentuk trigliserida, bentuk yang umum untuk penyimpanan

lemak. Trigliserida ini kemudian akan dilepaskan dari sel-sel hati ke dalam darah

dalam bentuk lipoprotein. Insulin akan mengaktifkan lipoprotein lipase di dalam

dinding kapiler darah jaringan lemak, yang akan memecah trigliserida sekali lagi

menjadi asam lemak, suatu syarat agar asam lemak dapat diabsorbsi ke dalam sel-sel

lemak, tempat asam lemak ini akan diubah menjadi trigliserida dan disimpan.

Insulin mempunyai dua efek penting lain yang dibutuhkan untuk menyimpan

lemak di dalam sel-sel lemak:2

1. Insulin menghambat kerja lipase sensitif-hormon. Enzim inilah yang

menyebabkan hidrolisis trigliserida yang sudah disimpan dalam sel-sel lemak. Oleh

karena itu pelepasan asam lemak dari jaringan adiposa ke dalam sirkulasi darah akan

terhambat.

15

2. Insulin meningkatkan pengangkutan glukosa melalui membran sel ke dalam sel-

sel lemak dengan cara yang sama seperti insulin meningkatkan pengantkutan

glukosa ke dalam sle-sel otot. Beberapa bagian glukosa ini lalu dipakai untuk

mensintesis sedikit asam lemak, tetapi yang lebih penting adalah, glukosa ini dipakai

untuk membentuk sejumlah besar α-gliserol fosfat. Bahan ini menyediakan gliserol

yang akan berikatan dengan asam lemak untuk membentuk trigliserida hyang

merupakan bentuk lemak yang disimpan dalam sel-sel lemak. Oleh karena itu, bila

tidak ada insulin, bahkan penyimpanan sejumlah besar asam-asam lemak yang

diangkut dari hati dalam bentuk lipoprotein hampir dihambat.

Glukagon

Hormon ini mempunyai beberapa fungsi yang bertentangan dengan fungsi

insulin. Fungsi yang paling penting dari hormon ini adalah meningkatkan besarnya

konsentrasi glukosa darah, yang merupakan suatu efek yang jelas bertentangan

dengan efek insulin.

Efek utama glukagon terhadap metabolisme glukosa adalah pemecahan

glikogen hati (glikogenesis) dan meningkatkan proses glukoneogenesis di dalam hati.

Kedua efek ini sangat menambah persediaan glukosa di organ-organ lainnya dalam

tubuh.

Glukagon menyebabkan glikogenolisis dengan cara:

1. mengaktifkan adenil siklase yang terdapat di dalam membran sel hepatosin,

2. yang menyebabkan terbentuknya siklik adenosin monofosfat,

3. yang mengaktifkan protein pengatur protein kinase,

4. yang mengaktifkan protein kinase,

5. yang mengaktifkan fosforilase b kinase,

6. yang mengubah fosforilase b menjadi fosforilase a,

7. yang meningkatkan pemecahan glikogen menjadi glukosa-1-fosfat,

8. yang selanjutnya mengalami defosforilasi; dan glukosa dilepaskan dari sel-sel

hati.

Rangkaian peristiwa ini sangat penitng karena merupakan salah satu

peristiwa yang telah diteliti paling menyeluruh dari semua fungsi second messenger

dari siklik adenosin monofosfat. Kedua, rangkaian peristiwa ini menggambarkan

16

adanya sistem yang menyeluruh di mana etiap produk yang beirkutnya dihasilkan

lebih banyak daripada produk sebelumnya. Oleh karena itu, glikogenolisis mewakili

suatu mekanisme penguat yang poten.

Bahkan setelah semua glikogen di dalam hati telah dipergunakan di bawah

pengaruh dari glukagon, pemberian glukagon melalui infus secara terus-menerus

masih menyebabkan hiperglikemia yang terus-menerus. Hal ini dihasilkan dari efek

glukagon yang dapat meningkatkan kecepatan ambilan asam amino oleh sel-sel hati,

dan kemudia mengubah banyak asam amino menjadi glukosa melalui

glukoneogenesis. Proses ini dapat dicapai melalui pengakifan berbagai enzim yang

dibutuhkan untuk transpor asam amino dan glukoneogenesis, terutama aktivasi dari

sistem enzim untuk mengubah piruvat menjadi fosfoenolpiruvat, suatu langkah

kecepatan terbatas dalam glukoneogenesis.

Glukagon juga mengaktifkan lipase sel lemak, sehingga meningkatkan

persediaan asam lemak yang dapat dipakai sebagai sumber energi tubuh. Glukagon

juga menghambat penyimpanan trigliserida di dalam hati, sehingga mencegah hati

membuang asam lemak dari darah, yang juga membantu menambah jumlah

persediaan asam lemak yang nantinya dapat dipergunakan oleh jaringan tubuh lain.

Sejauh ini konsentrasi glukosa darah merupakan faktor pengatur sekresi glukosa

terkuat. Penurunan konsentrasi glukosa darah dari nilai normalnya, misalnya

sewaktu puasa, hingga kadar hipoglikemik, dapat meningkatkan konsentrasi

glukagon plasma beberapa kali lipat. Sebaliknya, meningkatnya kadar glukosa darh

hingga mencapai kadar hiperglikemik akan mengurangi kadar glukagon dalam

plasma. Selain itu, glukagon juga akan meningkat pada keadaan tingginya kadar

asam amino, seperti yang terdapat di dalam darah sesudah makan protein, dan pada

waktu melakukan kerja fisik yang melelahkan.2

Kesimpulan Manusia membutuhkan energi untuk menjalankan seluruh aktivitasnya.

Energi yang diperoleh berasal dari asupan makanan yang dimakan setiap harinya.

Makanan yang dikonsumsi harus memiliki keseimbangan antara asupan karbohidrat,

17

lemak dan protein. Jika ada asupan yang berlebihan, sangat dimungkinkan terjadi

kegemukan atau obesitas.

Daftar Pustaka1. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: Penerbit Buku

Kedokteran EGC; 2004: 299.

2. Guyton AC, Hall JE. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi ke-11. Jakarta:

Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2007.h.1063-1101, 1172-1238.

3. Murray KM, Granner DK, Rodwell VW. Biokimia harper. Edisi ke-27.

Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2009.h.154-60

4. Marks DB, Marks AD, Smith CM. Biokimia kedokteran dasar: sebuah

pendekatan klinis. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2003.

5. Hall JE. Buku saku fisiologi kedokteran. Edisi ke-11. Jakarta: EGC; 2009.

Hal 517-537.

6. Watson R. Anatomi dan fisiologi untuk perawat; alih bahasa, Syabariyah S;

editor, Komalasari. Jakarta: EGC; 2002.h.118-29.

7. Corwin EJ. Patofisiologi: buku saku edisi 3; alih bahasa, Subekti NB; editor,

Yudha EK. Jakarta: EGC; 2009.h.619-23.

8. Sherwood L. Fisiologi manusia: dari sel ke sistem. Edisi 6. Jakarta: Penerbit

Buku Kedokteran EGC; 2011: :627-85.

18