UNIT 13 Metabolisme dan Pengaturan Suhu

Metabolisme dan Pengaturan Suhu 67. Metabolisme Karbohidrat dan Pembentukan Adenosin Trifosfat 68. Metabolisme Lipid 69. Metabolisme Protein 70. Hati sebagai Suatu Organ 71. Keseimbangan Diet; Pengaturan Asupan Makanan; Obesitas dan Kelaparan; Vitamin dan Mineral 72. Energetika dan Laju Metabolisme 73. Pengaturan Suhu Tubu dan Demam



BAB 67 Metabolisme l(arbohidrat danPembentul{an Adenosin Trifosfat Alih Bahasa: Dr. dr. Ermita Ilyas Editor: dr. M. Djauhari Widjajakusumah Beberapa bab berikut membahas tentang metabolisme Adenosin Trifosfat adalah \"Penyedia Energi\"Tubuhdi dalam tubuh-yaitu proses kimia yang memungkinkan Adenosin trifosfat (ATP) adalah suatu rantai penghubungsel melangsungkan kehidupannya. Buku ajar ini tidak yang esensial antara fungsi penggunaan energi clan fungsibertujuan untuk memberikan perincian kimiawi berbagai penghasil energi di tubuh (Gambar 67-1). Oleh sebab itu,reaksi sel karena hal tersebut terdapat dalam disiplin ilmu ATP disebut alat bayar energi tubuh clan ATP dapat diperolehbiokimia. Sebaliknya, bab-bab berikut ini dikhususkan clan digunakan berulang-ulang.pada (1) tinjauan proses kimia sel yang dasar dan (2)analisis dari implikasi proses kimia sel tersebut secara Energi yang berasal dari oksidasi karbohidrat, protein,fisiologis, terutama mengenai kesesuaiannya terhadap clan lemak digunakan untuk mengubah adenosin difosfatkeseluruhan homeostasis tubuh. (ADP) menjadi ATP, yang selanjutnya digunakan oleh berbagai reaksi tubuh yang diperlukan untuk (1) transpor Pelepasan Energi dari Makanan dan Konsep \"Energi Bebas\" aktif molekul melalui membran sel; (2) kontraksi otot dan Kebanyakan reaksi kimia di dalam sel bertujuan untuk kerja mekanik; (3) berbagai reaksi sintetikyang menghasilkan membuat energi dalam makanan yang tersedia untuk hormon, membran sel, clan banyak molekul esensial lainnya berbagai sistem fisiologis sel. Contohnya, energi dibutuhkan di tubuh; (4) penghantaran impuls saraf, (5) pertumbuhan untuk aktivitas otot, sekresi kelenjar, mempertahankan clan pembelahan sel; clan (6) banyak fungsi fisiologis lainnya potensial membran pada saraf clan serat otot, pembentukan yang diperlukan untuk mempertahankan clan meneruskan zat di dalam sel, absorpsi makanan clan saluran pencernaan, kehidupan. serta berbagai fungsi lainnya. ATP adalah suatu senyawa kimia yang labil yang terdapat Reaksi Berpasangan. Semua zat makanan berenergi- dalam semua sel. ATP adalah kombinasi adenin, ribosa, karbohidrat, lemak, clan protein-dapat dioksidasi di dalam dan tiga radikal fosfat seperti yang terlihat pada Gambar sel, clan selama proses ini berlangsung, sejumlah besar 67-2. Dua radikal fosfat yang terakhir dihubungkan dengan energi dibebaskan. Makanan yang sama ini juga dapat sisa molekul oleh ikatan berenergi tinggi, yang dinyatakan dibakar dengan oksigen murni di luar tubuh dengan api yang dengan simbol -. sebenarnya, yang akan membebaskan sejumlah besar energi: namun, dalam ha! ini, energi dilepaskan secara tiba-tiba clan Jumlah energi bebas dalam masing-masing ikatan seluruhnya dalam bentuk panas. Energi yang diperlukan oleh berenergi tinggi per mo! ATP adalah sekitar 7.300 kalori pada proses fisiologis sel bukan berbentuk panas, tetapi sebagai energi untuk menimbulkan gerakan mekanik, misalnya •Produksi energi untuk fungsi otot, untuk memekatkan zat-zat terlarut r •Protein } dalam sekresi kelenjar, clan untuk memengaruhi fungsi sel lainnya. Untuk menyediakan energi tersebut, reaksi kimia Karbohidrat Oksidasi harus \"be~pasangan\" dengan sistem yang bertanggung jawab -• Lemak terhadap fungsi-fungsi fisiologis ini. Hal ini dicapai melalui enzim sel khusus clan sistem pemindahan energi, beberapa AD[_ ATP di antaranya dijelaskan di bab ini dan bab-bab berikutnya. Penggunaan energi \"Energi Bebas.\" )umlah energi yang dibebaskan oleh • Transpor aktif ion oksidasi makanan yang lengkap disebut energi bebas dari • Kontraksi otot oksidasi makanan, clan ini biasanya dinyatakan dengan • Sintesis molekul simbol 6G. Energi bebas biasanya dinyatakan dalam kalori • Pembelahan dan per mo! zat. Contohnya, jumlah energi yang dibebaskan oleh oksidasi lengkap dari 1 mo! (180 g) glukosa adalah 686.000 pertumbuhan sel kalori. Gambar 67-1 Adenosin trifosfat (ATP) sebagai rantai penghubung utama antara sistem penghasil energi dan sistem penggunaan energi tubuh. ADP, adenosin difosfat; P;, fosfat inorganik. 877

Unit XIII fvfetabolisme dan Pengaturan SuhuGambar 67-2 Struktur kimia dan adenosin trifosfat NH 2{ATP). I Adenosin J,hN\"-.. /C~ CN Ribosa I IHC Trifosfat keadaan standar dan kira-kira 12.000 kalori pada keadaan \ temperatur dan konsentrasi reaktan yang biasa di dalam ,,.C, ~CH O0 0 tubuh. Oleh karena itu, di dalam tubuh, pemindahan masing- N'' 'N:::?\" masing dua radikal fosfat yang terakhir akan membebaskan cI/~O 1cCH2 -0-~oI--0 II II energi sekitar 12.000 kalori. Setelah kehilangan satu radikal 1\I l/1 fosfat dari ATP, senyawa tersebut menjadi ADP, dan P-0 P-o- setelah radikal fosfat yang kedua hilang, menjadi adenosin monofosfat (AMP). Interkonversi di antara ATP, ADP, dan oI- oJ - AMP adalah sebagai berikut. H C-C H -12.000 kal { ADP } -12.000 kal {AMP } ATP II OH OH +12.000 kal P; +12.000 kal 2P+0 33 Membran sel ATP terdapat di mana-mana dalam sitoplasma dan I nukleoplasma semua sel, dan pada dasarnya semua mekanisme fisiologis yang membutuhkan energi untuk IATP _ bekerja, memperoleh energinya langsung dari ATP (atau senyawa berenergi tinggi lain yang sejenis-guanosin Galaktosa - - - Galaktosa-1-fosfat trifosfat [GTP]). Selanjutnya, makanan dalam sel dioksidasi secara bertahap, clan energi yang dibebaskan dipakai untuk ~ membentuk ATP yang baru, sehingga suplai zat ini selalu dipertahankan; semua pemindahan energi ini terjadi melalui Uridin difosfat galaktosa reaksi yang berpasangan. tt Tujuan utama bab ini adalah untuk menjelaskan cara penggunaan energi dari karbohidrat untuk membentuk ATP Uridin difosfat glukosa di dalam sel. Normalnya, 90 persen atau lebih dari seluruh karbohidrat yang dimanfaatkan oleh tubuh akan digunakan t )Glikogen untuk tujuan tersebut. Glukosa 1-fosfat Peran Utama Glukosa dalam Metabolisme Karbohidrat ~ Seperti yang dijelaskan di Bab 65, produk akhir pencernaan karbohidrat dalam saluran pencernaan hampir seluruhnya Glukosa ATP Glukosa ATP Glukosa 6-fosfat dalam bentuk glukosa, fruktosa, dan galaktosa-dengan glukosa, yang mewakili rata-rata sekitar 80 persen dari t! produk-produk akhir tersebut. Setelah absorpsi dari saluran pencernaan, banyak fruktosa clan hampir semua galaktosa Fruktosa ATP Fruktosa ATP Fruktosa 6-fosfat diubah secara cepat menjadi glukosa di dalam hati. Oleh karena itu, hanya sejumlah kecil fruktosa dan galaktosa yang t terdapat dalam sirkulasi darah. Glukosa kemudian menjadi jalur umum akhir untuk mentranspor hampir semua Glikolisis karbohidrat ke sel jaringan. Gambar 67-3 lnterkonversi tiga monosakarida utama-glukosa, Di dalam sel hati, tersedia enzim yang sesuai untuk fruktosa, dan galaktosa-di sel hati. meningkatkan interkonversi antar monosakarida-glukosa, fruktosa dan galaktosa-seperti yang terlihat pada Gambar 67-3. Lebih lanjut lagi, dinamika reaksi berlangsung sedemikian rupa sehingga bila hati melepaskan monosakarida kembali ke dalam darah, produk akhirnya hampir seluruhnya berupa glukosa. Alasan untuk ini adalah bahwa sel hati mengandung sejumlah besar glukosa fosfatase. Oleh karena itu, glukosa-6-fosfat dapat dipecah menjadi glukosa clan fosfat, glukosa selanjutnya dapat ditranspor kembali melalui membran sel hati ke dalam darah. Sekali lagi ditekankan bahwa lebih dari 95 persen dari seluruh monosakarida yang beredar di dalam darah biasanya merupakan produk perubahan akhir, yaitu glukosa. Transpor Glukosa melalui Membran Sel Sebelum glukosa dapat dipakai oleh sel-sel jaringan tubuh, glukosa harus ditranspor melalui membran sel jaringan masuk ke dalam sitoplasma sel. Akan tetapi, glukosa tidak878

Bab 67 Metabolisme Karbohidrat dan Pembentukan Adenosin Trifosfatdapat berdifusi melalui pori-pori sel membran dengan enzim yang lain, glukosa fosfatase, juga tersedia, dan bilamudah sebab berat molekul maksimum partikel yang enzim ini diaktifkan, reaksi dapat berjalan dalam araht dapat berdifusi dengan mudah adalah sekitar 100, dan sebaliknya. Di sebagian besar jaringan tubuh, fosforilasi glukosa mempunyai berat molekul 180. Namun, glukosa bekerja untuk menangkap glukosa di dalam sel. Artinya,dapat masuk ke dalam sel dengan derajat kemudahan karena glukosa berikatan secara cepat dengan fosfat, glukosaI yang rasional melalui membran dengan mekanisme difusi terfasilitasi. Prinsip dari jenis transpor ini dibicarakan di tidak akan berdifusi keluar, kecuali pada sel-sel khusus, Bab 4. Mekanisme dasarnya adalah sebagai berikut. Molekul terutama sel-sel hati, yang memiliki enzim fosfatase.yang berpenetrasi melalui matriks lipid adalah sejumlahI besar molekul protein pembawa (carrier) yang dapat Penyimpanan Glikogen di Hati dan Otot berikatan dengan glukosa. Dalam bentuk ikatan ini, glukosa Setelah diabsorpsi ke dalam sel, glukosa dapat dipakai segera dapat diangkut oleh pembawa dari satu sisi membran kesisi lainnya dan kemudian dibebaskan. Oleh karena itu, jika untuk melepaskan energi ke dalam sel atau dapat disimpankonsentrasi glukosa lebih besar pada satu sisi membran dalam bentuk glikogen, yang merupakan polimer besardaripada sisi lainnya, lebih banyak glukosa akan diangkut glukosa.dari daerah berkonsentrasi tinggi ke daerah berkonsentrasi Semua sel tubuh mempunyai kemampuan untukrendah dan bukan dari sisi yang berlawanan. menyimpan paling sedikit beberapa glikogen, tetapi sel-Transpor glukosa melalui membran di sebagian besar sel tertentu dapat menyimpan dalam jumlah yang besar,sel jaringan agak berbeda dari transpor yang terjadi melalui terutama set hati yang dapat menyimpan glikogen sebanyakmembran saluran pencernaan atau melalui epitel tubulus 5 sampai 8 persen dari beratnya, dan sel-sel otot, yang dapatginjal. Di dua tempat tersebut tadi, glukosa diangkut menyimpan glikogen sebanyak 1 sampai 3 persen. Molekuloleh mekanisme ko-transpor aktif natrium-glukosa, yaitu glikogen dapat dipolimerisasi dan polimernya bisa mencapaitranspor aktif natrium yang menyediakan energi untuk hampir semua berat molekul, dengan berat molekul rata-mengabsorbsi glukosa melawan perbedaan konsentrasi. rata 5 juta atau lebih besar; kebanyakan glikogen mengendapMekanisme ko-transpor natrium-glukosa hanya berfungsi dalam bentuk granula padat.di sel epitel tertentu yang secara khusus disesuaikan untuk Konversi dari monosakarida menjadi senyawa presipitatabsorpsi aktif glukosa. Pada membran sel yang lain, glukosa dengan berat molekul tinggi (glikogen) memungkinkandiangkut hanya dari konsentrasi yang lebih tinggi menuju tersimpannya karbohidrat dalam jumlah yang besar tanpakonsentrasi yang lebih rendah oleh difusi terfasilitasi, yang mengubah tekanan osmotik cairan intraselular secaradimungkinkan oleh ikatan khusus dari protein pembawa bermakna. Konsentrasi yang tinggi dari monosakarida yangglukosa di membran. Perincian mengenai difusi terfasilitasi mudah larut dengan berat molekul rendah akan sangatuntuk transpor membran sel disajikan di Bab 4. mengganggu hubungan osmotik antara cairan intraselular dan ekstraselular.Insulin Meningkatkan Difusi Glukosa TerfasilitasiKecepatan pengangkutan glukosa dan kecepatan Glikogenesis-Pembentukan Glikogenpengangkutan beberapa monosakarida lainnya sangat Reaksi kimia untuk glikogenesis diperlihatkan pada Gambarditingkatkan oleh insulin. Bila sejumlah besar insulin 67-4. Dari gambar ini, dapat dilihat bahwa glukosa-6josfatdisekresi oleh pankreas, kecepatan pengangkutan glukosa dapat diubah menjadi glukosa-1 josfat; yang kemudianke dalam sebagian besar sel meningkat sampai 10 kali atau diubah menjadi uridin difosfatglukosa, yang akhirnya diubahlebih dibandingkan dengan kecepatan pengangkutan tanpa menjadi glikogen. Beberapa enzim khusus dibutuhkanadanya sekresi insulin. Sebaliknya, jumlah glukosa yang dapatberdifusi ke dalam sebagian besar sel tubuh tanpa adanyainsulin, terlalu sedikit untuk menyediakan sejumlah glukosa Membran selyang dibutuhkan untuk metabolisme energi pada keadaannormal, dengan pengecualian di sel hati dan sel otak. ~ Glikogen Secara praktis, kecepatan pemakaian karbohidrat oleh u,;,;, d;fo'1~o.a r o•forila<•sebagian besar sel diatur oleh kecepatan sekresi insulindan pankreas. Fungsi insulin dan pengaturan metabolismekarbohidratnya akan dibicarakan lebih detail pada Bab 78.Fosforilasi Glukosa Glukosa-1-fosfatSegera setelah masuk ke dalam sel, glukosa bergabung dengansatu radikal fosfat yang sesuai dengan reaksi berikut. (Glukokinase) tt Glukokinase atau heksokinase l k ff Glukosa Glukosa-6-fosfat darahGlukosa G u osa-6 - os at (Fosfatase) +ATP t Fosforilasi ini ditingkatkan terutama oleh enzim Glikolisisglukokinase di dalam hati dan oleh heksokinase di dalamsebagian besar sel yang lain. Fosforilasi glukosa hampir Gambar 67-4 Reaksi kimia glikogenesis dan glikogenolisis,seluruhnya ireversibel kecuali di sel hati, sel epitel tubulus menunjukkan interkonversi antara glukosa darah dan glikogen hati.ginjal, dan sel epitel usus; di dalam sel-sel tersebut, suatu (Fosfatase yang dibutuhkan untuk membebaskan glukosa dari sel terdapat di sel hati tetapi tidak di kebanyakan sel lainnya.) 879

Unit XIII fvtetabolisme dan Pengaturan Suhu membentuk satu molekul ATP pada suatu waktu, yang membentuk total 38 mo] ATP untuk setiap molekul glukosa untuk menyebabkan perubahan-perubahan ini, dan setiap yang dimetabolisme oleh sel. monosakarida yang dapat diubah menjadi glukosa dapat masuk ke dalam reaksi tersebut. Senyawa tententu yang Paragraf berikut akan menjelaskan prinsip dasar proses lebih kecil meliputi asam laktat, gliserol, asam piruvat, dan penguraian molekul glukosa secara progresif dan energi beberapa asam amino deaminasi, dapat juga diubah menjadi yang dilepaskan untuk membentuk ATP. glukosa atu senyawa yang hampir serupa dan kemudian diubah menjadi glikogen. Glikolisis-Pemecahan Glukosa untuk Membentuk Asam Piruvat Glikogenolisis-Pemecahan Simpanan Glikogen Sejauh ini, cara terpenting untuk melepaskan energi dari Glikogenolisis berarti pemecahan glikogen yang disimpan molekul glukosa dimulai dengan proses glikolisis. Produk sel untuk membentuk kembali glukosa di dalam sel. Glukosa akhir glikolisis selanjutnya dioksidasi untuk menghasilkan kemudian dapat digunakan untuk menyediakan energi. energi. Glikolisis berarti memecahkan molekul glukosa Glikogenolisis tidak dapat terjadi melalui pembalikan reaksi untuk membentuk dua molekul asam piruvat. kimia yang sama yang dipakai untuk membentuk glikogen; sebagai gantinya, setiap molekul glukosa yang berurutan pada Glikolisis terjadi melalui 10 reaksi kimia yang berurutan, masing-masing cabang polimer glikogen dilepaskan melalui seperti ditunjukkan pada Gambar 67-5. Masing-masing proses fosforilasi, yang dikatalisis oleh enzim fosforilase. langkah dikatalisis paling sedikit oleh satu enzim protein yang spesifik. Perhatikan bahwa glukosa mula-mula diubah Pada keadaan istirahat, fosforilase terdapat dalam bentuk menjadi fruktosa-1,6-difosfat dan kemudian dipecahkan tidak aktif, sehingga glikogen tetap dapat disimpan. Bila menjadi dua molekul dengan tiga atom karbon, gliseraldehid- pembentukan glukosa dari glikogen diperlukan kembali, 3-fosfat yang masing-masing kemudian diubah menjadi fosforilase harus diaktifkan terlebih dahulu. Hal ini dapat asam piruvat melalui lima langkah tambahan. dicapai dalam beberapa cara, meliputi dua cara berikut ini. Pembentukan ATP Selama Glikolisis. Walaupun terdapat Aktivasi Fosforilase oleh Epinefrin atau oleh banyak reaksi kimia dalam rangkaian proses glikolisis, hanya Glukagon. Dua hormon, epinefrin dan glukagon, dapat sebagian kecil energi bebas dalam molekul glukosa yang mengaktifkan fosforilase dan dengan demikian menimbulkan dibebaskan di sebagian besar langkah. Akan tetapi, di antara glikogenolisis secara cepat. Efek awal masing-masing tahap 1,3-asam difosfogliserat dan 3-asam fosfogliserat hormon ini adalah meningkatkan pembentukan AMP siklik dan sekali lagi di antara tahap asam fosfoenolpiruvat dan di dalam sel, yang kemudian memicu suatu rangkaian reaksi asam piruvat, jumlah energi yang dibebaskan lebih dari kimia yang mengaktifkan fosforilase. Hal tersebut akan 12.000 kalori per mol, yaitu jumlah yang dibutuhkan untuk dibicarakan lebih detail pada Bab 78. membentuk ATP, dan reaksi digandakan sedemikian rupa Epinefrin dilepaskan oleh medula adrenal ketika sistem Glukosa saraf simpatis dirangsang. Oleh karena itu, salah satu fungsi ft-----ATP ------ sistem saraf simpatis adalah meningkatkan penyediaan ADP glukosa untuk metabolisme energi yang cepat. Fungsi epinefrin ini terjadi secara nyata baik di dalam sel hati Glukosa-6-fosfat maupun otot, sehingga turut berperan bersama pengaruh ++ lain dari rangsangan simpatis, guna menyiapkan tubuh Fruktosa-6-fosfat untuk bekerja, yang dibahas secara mendalam di Bab 60. f t - - - -ATP -----!~ ADP Glukagon adalah hormon yang disekresi oleh set alfa pankreas apabila kadar gula darah turun sangat rendah. Fruktosa 1,6-difosfat Glukagon merangsang pembentukan AMP siklik terutama di sel hati, dan hal ini selanjutnya meningkatkan pengubahan 2 {Gliseraldehid-3-fosfat) 4H glikogen hati menjadi glukosa dan melepaskannya ke dalam darah, sehingga meningkatkan kadar gula darah. Fungsi t+ glukagon dalam pengaturan glukosa darah dibicarakan lebih mendalam di Bab 78. ++2 (1,3-asam difosfogliserat) Pelepasan Energi dari Glukosa melalui jalur 2ADP - - - - - ----t,.. +2ATP 2 (3-asam fosfogliserat) Glikolisis ++ 2 (2-asam fosfogliserat) Oleh karena oksidasi lengkap dari 1 gram mo! glukosa ++ melepaskan energi sebesar 686.000 kalori dan hanya 12.000 ++----...2 (asam fosfoenolpiruvat) kalori yang dibutuhkan untuk membentuk 1 gram mo! 2ATP ATP, banyak energi yang akan terbuang percuma apabila 2ADP - - - - - glukosa hendak didekomposisi sekaligus menjadi air dan 2 (asam piruvat) karbon dioksida sewaktu membentuk hanya satu molekul ATP. Untungnya, sel tubuh mempunyai enzim protein Reaksi Akhir per Molekul Glukosa: khusus, yang menyebabkan molekul glukosa dipecahkan Glukosa + 2ADP + 2POJi -... 2 Asam piruvat + 2ATP + 4H sedikit demi sedikit dalam banyak langkah yang berurutan, yaitu energinya dilepaskan dalam paket-paket kecil untuk Gambar 67-5 Urutan reaksi kimia yang bertanggung jawab pada glikolisis.880

Bab 67 Metabolisme Karbohidrat dan Pembentukan Adenosin Trifosfathingga terbentuk ATP. Jadi, terdapat total 4 molekul ATP Pacla tahap awal siklus asam sitrat, asetil-KoA bergabungyang sudah dibentuk dari setiap molekul fruktosa 1.6- clengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat.difosfat yang diuraikan menjadi asam piruvat. Gugus koenzim A clari asetil-KoA dilepaskan clan clapat cligunakan berulang kali untuk pembentukan lebih banyak Namun, 2 molekul ATP dibutuhkan untuk fosforilasi lagi asetil-KoA dari asam piruvat. Akan tetapi, gugus asetilglukosa asal untuk membentuk fruktosa-1.6-difosfat menjadi suatu bagian clari molekul asam sitrat. Selamasebelum glikolisis dapat dimulai. Oleh karena itu, perolehan tahapan siklus asam sitrat yang berurutan berlangsung,akhir molekul ATP dari keseluruhan proses glikolisis hanya 2molekul untuk setiap molekul glukosa yang dipakai. Jumlah O=C-COOH CH3 - C O - C o Aenergi yang mencapai 24.000 kalori ini dihantarkan ke ATP,tetapi selama glikolisis, total energi sebanyak 56.000 kalori I ; ; : ' ( (Aset1I koenz1m A)dilepaskan dari glukosa asal, yang memberikan keseluruhanefisiensi untuk pembentukan ATP hanya sebesar 43 persen. H2C-COOHSisa energi sebesar 57 persen hilang dalam bentuk panas. (Asam oksaloasetat) H20 CoA H2C-COOHKonversi Asam Piruvat Menjadi Asetil Koenzim A ITahap berikut dalam degradasi glukosa adalah konversi duatahap dari dua molekul asam piruvat yang dihasilkan pada HOC-COOHGambar 67-5 menjadi dua molekul asetil koenzim A (asetil-KoA), sesuai dengan reaksi berikut. I H2C-COOH H20 (Asam sitrat) T0 H2C-COOH I C-COOH II II2CH3- C-COOH + 2KoA- SH - HC-COOH(Asam Piruvat) (Koenzim A) (Cis-Asam akonitaQ fH20 0 H2C-COOH I II2CH3-C-S- KoA + 2C02 + 4H HC-COOH (Asetil-KoA) I HOC-COOH I H (Asam isositrat) Dua molekul karbon dioksida clan empat atom hidrogen f - - - - 2Hdilepaskan dari reaksi ini, sedangkan bagian lain dari 2molekul asam piruvat bergabung dengan koenzim A, H2C-COOHsuatu derivat vitamin asam pantotenat, untuk membentuk I2 molekul asetil-KoA. Dalam konversi ini, ATP tidakdibentuk namun akan dibentuk 6 molekul ATP ketika HC-COOH4 atom hidrogen yang dilepaskan tersebut dioksidasi Ikemudian, yang akan dibicarakan selanjutnya. 0 =C-COOH Siklus Asam Sitrat (Siklus Krebs) Tahap berikutnya dalam degradasi molekul glukosa disebut (Asam oksalosuksinat) siklus asam sitrat (juga disebut siklus asam trikarboksilat atau siklus Krebs sebagai penghargaan kepada Hans Krebs T C02 atas penemuannya terhadap siklus asam sitrat). Siklus ini merupakan suatu lanjutan reaksi kimia saat gugus asetil H2C-COOH dan asetil-KoA dipecah menjadi karbon dioksida dan I atom hidrogen. Semua reaksi ini terjadi di dalam matriks mitokondria. Atom hidrogen yang dilepaskan kemudian H2C akan menambah jumlah atom hidrogen yang dioksidasi kemudian (yang akan dibicarakan nanti), yang akan I melepaskan sejumlah besar energi untuk membentuk ATP. 0 =C-COOH Gambar 67-6 memperlihatkan berbagai tahap reaksi kimia dalam siklus asam sitrat. Zat-zat di sebelah kiri ditambahkan (Asam a-ketoglutarat) selama reaksi kimia, clan hasil reaksi kimia cliperlihatkan di sebelah kanan. Perhatikan pacla puncak kolom bahwa siklus H 20 ---~t----.._ C02 dimulai dengan asam oksaloasetat, clan di bagian bawah ADP H2C - COOH 2H rantai reaksi, asam oksaloasetat dibentuk kembali. Dengan I ATP demikian, siklus clapat berlangsung berulang kali. H2C-COOH (Asam suksinat) T- - - -.... 2H HC-COOH II HOOC-CH (Asam fumarat) fH20 ----1~ H I HO-C-COOH I H2C-COOH (Asam malat) f------1.... 2H O=C-COOH '--------- I H2C-COOH (Asam oksaloasetat) Reaksi akhir per molekul glukosa 2 Asetil-KoA + 6H20 + 2ADP ..... 4C02 + 16H + 2CoA + 2ATP Gambar 67-6 Reaksi kimia siklus asam sitrat, yang menunjukkan pelepasan karbon dioksida dan sejumlah atom hidrogen selama siklus berlangsung. 881

Unit XIII fvfetabolisme dan Pengaturan Suhubeberapa molekul air ditambahkan, seperti yang tampak Fungsi Dekarboksilase dalam Menyebabkan Pelepasanpada gambar sebelah kiri dan karbon dioksida, serta atom Karbon Dioksida. Dengan merujuk kembali pada reaksihidrogen dilepaskan pada tahap lain dari siklus, seperti yang kimia siklus asam sitrat, seperti halnya pada pembentukantampak di bagian kanan gambar. asetil-KoA dan asam piruvat, kita menemukan bahwa ada tiga tahap pembebasan karbon dioksida. Untuk menyebabkan Hasil akhir keseluruhan siklus asam sitrat diberikan pelepasan karbon dioksida, enzim protein khusus lainnya,pada penjelasan tertulis di Gambar 67-6 bagian bawah, yang disebut dekarboksilase, akan memisahkan karbonyang menunjukkan bahwa untuk setiap molekul glukosa dioksida dari substrat. Karbon dioksida selanjutnya larutasal yang dimetabolisme, dua molekul asetil-KoA masuk ke dalam cairan tubuh dan diangkut ke paru-paru, tempatdalam siklus asam sitrat bersama dengan enam molekul air. karbon dioksida diekspirasi dari tubuh (lihat Bab 40).Molekul-molekul tersebut kemudian diuraikan menjadi 4molekul karbon dioksida, 16 atom hidrogen, dan 2 molekul Pembentukan Sejumlah Besar ATP melalui Oksidasikoenzim A. Dua molekul ATP dibentuk melalui cara Hidrogen-Proses Fosforilasi Oksidatifberikut ini. Dengan semua ha! yang rumit dari (1) glikolisis, (2) siklus asam sitrat, (3) dehidrogenasi, dan (4) dekarboksilasi, hanya sejumlah Pembentukan ATP dalam Siklus Asam Sitrat. Siklus kecil ATP yang dibentuk selama seluruh proses ini-dua molekulasam sitrat tidak melepaskan energi dalam jumlah yang besar; ATP dalam proses glikolisis dan 2 molekul lairmya dalam siklushanya satu dari reaksi kimia-selama pengubahan asam asam sitrat untuk setiap molekul glukosa yang dimetabolisme.a-ketoglutarat menjadi asam suksinat-yang membentuk Sebagai gantinya, hampir 90 persen dari total ATP yangsatu molekul ATP. )adi, untuk setiap molekul glukosa yang terbentuk melalui metabolisme glukosa di.:1asilkan selamadimetabolisme, dua molekul asetil-KoA akan melalui siklus proses oksidasi lanjutan dari atom hidrogen yang dilepaskanasam sitrat, yang masing-masing membentuk satu molekul selama tahap awal degradasi glukosa. Tentu saja, fungsi utamaATP, atau total 2 molekul ATP yang terbentuk. dari seluruh tahap awal ini adalah untuk menyediakan hidrogen dari molekul glukosa dalam bentuk yang dapat dioksidasi. Fungsi Dehidrogenase dan Dinukleotida Adenin Nikotinamid yang Menyebabkan Pelepasan Atom Hidrogen Oksidasi hidrogen dicapai melalui suatu rangkaian reaksi dalam Siklus Asam Sitrat. Seperti yang telah ditekankan katalisis enzimatik di dalam mitokondria, yang dilukiskan pada pada beberapa ha! dalam pembahasan ini, atom hidrogen Gambar 67-7. Reaksi ini (1) memecahkan setiap atom hidrogen dilepaskan selama reaksi kimia yang berbeda dalam siklus menjadi satu ion hidrogen dan satu elektron, dan (2) akhirnya asam sitrat-4 atom hidrogen selama glikolisis, 4 atom menggunakan elektron untuk menggabungkan oksigen terlarut selama pembentukan asetil-KoA dari asam piruvat, dan 16 dalam cairan dengan molekul air untuk membentuk ion atom dalam siklus asam sitrat: Keseluruhan proses tersebut hidroksil. Kemudian ion hidrogen dan ion hidroksil bergabung menghasilkan total 24 atom hidrogen yang dilepaskan untuk satu sama lain membentuk air. Selama tahapan reaksi oksidatifsetiap molekul glukosa asal. Akan tetapi, atom hidrogen berlangsung, sejumlah besar energi dibebaskan untuk tidak terbuang percuma di dalam cairan intraselular. Sebagai membentuk ATP. Pembentukan ATP dengan cara ini disebut gantinya, atom hidrogen dilepaskan dalam suatu paket berisi dua atom, dan di setiap proses pelepasannya dikatalisis oleh Substrat makanan enzim protein khusus yang disebut dehidrogenase. Dua puluh dari 24 atom hidrogen segera bergabung dengan dinukleotida adenin nikotinamid (NAD•), suatu derivat.vitamin niasin, dengan reaksi sebagai berikut. H dehidrogenase / + NAO+ - - - - - Substrat \"--H NADH + H+ + Substrat Reaksi m1 tidak akan terjadi tanpa perantara Membran Membrandehidrogenase yang spesifik atau tanpa tersedianya NAD• luar dalamyang bekerja sebagai pembawa hidrogen. Baik ion hidrogenbebas maupun hidrogen yang berikatan dengan NAD• Gambar 67-7 Mekanisme kemiosmotik mitokondria danberturut-turut masuk ke dalam reaksi kimia oksidatif fosforilasi oksidatif untuk membentuk sejumlah besar ATP. Garn baryang membentuk sejumlah besar ATP seperti yang akan ini memperlihatkan hubungan tahapan oksidasi dan fosforilasi didibicarakan kemudian. membran mitokondria bagian dalam dan luar. Sisa empat atom hidrogen dilepaskan selama pemecahanglukosa-keempat atom dilepaskan selama siklus asamsitrat di antara tahap asam suksinat dan asam fumarat-bergabung dengan suatu dehidrogenase yang spesifik tetapitidak langsung dibebaskan ke NAD•. Sebagai gantinya, atomhidrogen langsung lewat dari dehidrogenase masuk ke dalamproses oksidatif.882

Bab 67 Metabolisme Karbohidrat dan Pembentukan Adenosin Trifosfatfosforilasi oksidatif. Proses ini seluruhnya terjadi di dalam Konsentrasi ion hidrogen bermuatan positif yang tinggi Imitokondria melalui proses yang sangat khusus yang disebut di bilik luar clan perbedaan potensial listrik yang besarmekanisme kemiosmotik. melalui membran bagian dalam menyebabkan ion hidrogen mengalir ke dalam matriks mitokondria melalui zatMekanisme Kemiosmotik Mitokondria molekul ATPase. Sewaktu melakukan hal tersebut, energiuntuk Membentuk ATP yang dihasilkan dari aliran ion hidrogen ini digunakan oleh ATPase untuk mengubah ADP menjadi ATP dengan lonisasi Hidrogen, Rantai Transpor Elektron, dan menggabungkan ADP dengan suatu radikal fosfat ionik Pembentukan Air. Langkah pertama fosforilasi oksidatif bebas (Pi), sehingga menambah jumlah ikatan fosfat dalam mitokondria adalah mengionkan atom hidrogen berenergi tinggi lain yang berikatan dengan molekul. yang dikeluarkan dari zat makanan. Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, atom hidrogen ini dikeluarkan Langkah akhir dalam proses ini adalah pemindahan ATP berpasangan: yang satu segera menjadi ion hidrogen, H•; dari bagian dalam mitokondria kembali ke sitoplasma sel. clan yang lain bergabung dengan NAD• untuk membentuk Proses ini terjadi melalui difusi pasif keluar dari membran NADH. Bagian atas Gambar 67-7, memperlihatkan urutan bagian dalam clan kemudian dengan difusi sederhana nasib dari NADH clan H+. Tahap awal adalah pembebasan melewati membran luar mitokondria yang permeabel. atom hidrogen lain dari NADH untuk membentuk ion Selanjutnya, ADP secara kontinu ditransfer dalam arah hidrogen, H• yang lain: proses ini juga membentuk kembali yang berlawanan untuk dikonversi menjadi ATP secara NAD+ yang akan dipakai berulang-ulang. berkesinambungan. Untuk tiap dua elektron yang berjalan melalui rantai transpor elektron (mewakili ionisasi 2 atom Elektron yang dikeluarkan dari atom hidrogen untuk hidrogen), dapat disintesis sampai tiga molekul ATP.menimbulkan ionisasi hidrogen, segera memasuki suaturantai transpor elektron dari akseptor elektron yang Ringkasan Pembentukan ATP selama Pemecahan Glukosamerupakan bagian integral dari membran dalam (membran Kita sekarang dapat menentukan jumlah total molekul ATPrak atau shelf membrane) mitokondria. Akseptor elektron yang, dalam kondisi optimal, dapat dibentuk oleh energi darisecara reversibel dapat dikurangi atau dioksidasi dengan satu molekul glukosa.menerima atau memberikan elektron. Unsur penting darirantai transpor elektron ini meliputi flavoprotein, sejumlah 1. Selama glikolisis, dibentuk empat molekul ATP, clan duaprotein sulfida besi, ubiquinon, clan sitokrom B, Cl, C, A, molekul dikeluarkan untuk menimbulkan fosforilasiclan A3. Tiap elektron dilepaskan dari salah satu akseptor awal glukosa untuk memulai proses. Keadaan iniini ke akseptor yang lain sampai akhirnya elektron mencapai memberikan hasil akhir dua molekul ATP.sitokrom A3, yang disebut sitokrom oksidase, karena mampumemberikan dua elektron, sehingga mengurangi oksigen 2. Selama putaran siklus asam sitrat, dibentuk satu molekulelemental untuk membentuk oksigen berion, yang kemudian ATP. Akan tetapi, karena setiap molekul glukosa dipecahbergabung dengan ion hidrogen untuk membentuk air. menjadi dua molekul asam piruvat terdapat dua putaran siklus untuk masing-masing molekul glukosa yang Jadi, Gambar 67-7 menunjukkan transpor elektron dimetabolisme, memberikan hasil akhir dua molekulmelalui rantai elektron clan kemudian pemakaian akhir ATPlagi.elektron oleh sitokrom oksidase untuk membentuk molekulair. Selama transpor elektron ini melalui rantai transpor 3. Selama keseluruhan proses pemecahan glukosa, total 24elektron, dibebaskan energi yang kemudian dipakai untuk atom hidrogen dilepaskan selama glikolisis clan selamamenimbulkan sintesis ATP sebagai berikut. siklus asam sitrat. Dua puluh dari atom ini dioksidasi dalam hubungannya dengan mekanisme kemiosmotik Pemompaan Ion Hidrogen ke dalam Bilik Luar yang diperlihatkan pada Gambar 67-7, yang melepaskanMitokondria, Disebabkan oleh Rantai Transpor tiga molekul ATP per dua atom hidrogen yangElektron. Sewaktu elektron melewati rantai transpor dimetabolisme. Keadaan ini menghasilkan tambahan 30elektron, sejumlah besar energi dibebaskan. Energi ini molekul ATP.dipakai untuk memompa ion hidrogen dari bagian dalammatriks mitokondria (bagian kanan Gambar 67-7) ke 4. Sisa empat atom hidrogen dilepaskan oleh dehidrogenasedalam bilik luar di antara membran mitokondria dalam dan atom hidrogen ke dalam proses oksidatifkemiosmotik diluar (bagian kiri gambar) . Keadaan ini menghasilkan ion dalam mitokondria di luar tahap pertama pada GambarHidrogen bermuatan positif berkonsentrasi tinggi dalam 67-7. Dua molekul ATP biasanya dilepaskan untukbilik ini; clan juga menghasilkan potensial listrik negatif yang setiap dua atom hidrogen yang dioksidasi, sehinggakuat di bagian dalam matriks. memberikan total empat molekul ATP atau lebih. Pembentukan ATP. Langkah selanjutnya dalam Sekarang, dengan menjumlah semua molekul ATP yangfosforilasi oksidatif adalah mengubah ADP menjadi ATP. dibentuk, kita memperoleh maksimum 38 molekul ATPIni terjadi berkaitan dengan molekul protein besar yang untuk tiap molekul glukosa yang diubah menjadi karbonmenonjol sepenuhnya dari membran mitokondria bagian dioksida clan air. Dengan demikian, 456.000 kalori energidalam clan muncul dengan kepala seperti tombol (knoblike dapat disimpan dalam bentuk ATP, sedangkan 686.000head) ke dalam matriks mitokondria bagian dalam. Molekul kalori dibebaskan selama oksidasi lengkap dari tiap gramini adalah ATPase, yang sifat fisiknya diperlihatkan pada molekul glukosa. Hal ini menunjukkan keseluruhan efisiensiGambar 67-7. Ini disebut ATP sintetase. maksimum pemindahan energi sebesar 66 persen. Sisa energi 34 persen menjadi panas dan, oleh karena itu, tidak dapat dipakai oleh sel untuk melakukan fungsi yang spesifik. 883

Unit XIII /llletabo /isme dan Pengaturan Suhu Proses ini sangat mubazir untuk glukosa sebab hanya 24.000 kalori energi yang dipakai untuk membentuk ATP Pengaturan Pelepasan Energi dan Glikogen yang Disimpan untuk setiap molekul glukosa yang dimetabolisme, yang Ketika Tubuh Membutuhkan Energi Tambahan: Pengaruh bernilai hanya sedikit di atas 3 persen dari total energi dalam Konsentrasi ATP dan A Sel dalam Mengatur Kecepatan molekul glukosa . Namun, pembebasan energi glikolisis bagi Glikolisis sel ini, yang disebut energi anaerob, dapat merupakan cara Pembebasan energi secara terus-menerus clan glukosa untuk mempertahankan kehidupan selama beberapa menit sewaktu sel tidak membutuhkan energi akan merupakan ketika oksigen tidak tersedia. proses yang sia-sia. Oleh sebab itu, glikolisis clan oksidasi atom hidrogen berikutnya secara terus-menerus dikontrol Pembentukan Asam Laktat Selama Glikolisis Anaerob sesuai dengan keperluan sel akan ATP. Pengaturan ini dicapai Memungkinkan Pelepasan Energi Anaerob Ekstra. Hukum melalui berbagai mekanisme pengaturan umpan balik dalam kerja massa (the law of mass action) menyatakan bahwa proses kimia. Di antara mekanisme tersebut yang lebih sewaktu terbentuk hasil akhir reaksi kimia dalam medium penting adalah pengaruh konsentrasi ADP clan ATP sel reaksi, maka kecepatan reaksi akan menurun, yang dalam mengatur kecepatan reaksi kimia dalam rangkaian mendekati no!. Dua hasil akhir dari reaksi glikolisis (lihat metabolisme energi. Garnbar 67-5) adalah (1) asam piruvat clan (2) atom hidrogen, yang dikombinasi dengan NAD+ untuk membentuk NADH Satu cara ATP yang penting untuk membantu mengatur clan H+. Hasil pembentukan salah satu atau keduanya akan metabolisme energi adalah menimbulkan hambatan pada menghentikan proses glikolisis clan mencegah pembentukan enzim fosfofruktokinase. Oleh karena enzim ini meningkatkan ATP lebih lanjut. Bila jumlah keduanya mulai berlebihan, pembentukan fruktosa-1,6-difosfatase, salah satu langkah kedua hasil akhir ini akan bereaksi satu sama lain untuk awal dalam rangkaian reaksi glikolisis, pengaruh akhir dari membentuk asam laktat yang sesuai dengan persamaan ATP sel yang berlebihan adalah menghambat atau bahkan berikut. menghentikan glikolisis, yang kemudian menghambat sebagian besar metabolisme karbohidrat. Sebaliknya, ADP OH Dehidrogenase (clan juga AMP) menyebabkan perubahan yang berlawanan terhadap enzim ini, clan sangat meningkatkan aktivitas II laktat enzim tersebut. Kapan pun ATP dipakai oleh jaringan untuk menjalankan hampir semua reaksi kimia intrasel, CH3-C-COOH + NADH + H+ keadaan ini akan mengurangi inhibisi ATP terhadap enzim (Asam Piruvat) fosfofruktokinase clan pada waktu yang sama meningkatkan aktivitas enzim sebagai akibat dari kelebihan ADP yang OH terbentuk. Dengan demikian, proses glikolisis mulai bekerja, clan total penyimpanan ATP sel akan terpenuhi. I Rantai pengaturan yang lain adalah ion sitrat yang CH3- C - COOH + NAO+ dibentuk di siklus asam sitrat. Kelebihan ion ini juga sangat menghambat fosfofruktokinase, sehingga mencegah proses I glikolisis mendahului kemampuan siklus asam sitrat untuk menggunakan asam piruvat yang dibentuk selama glikolisis. H (Asam Laktat) Cara ketiga sistem ATP-ADP-AMP dalam mengatur metabolisme karbohidrat selain mengatur energi yang Jadi, pada keadaan anaerob, sejumlah besar asam dilepaskan dari lemak clan protein, adalah sebagai berikut: piruvat akan diubah menjadi asam laktat, yang berdifusi Dengan merujuk pada berbagai reaksi kimia untuk keluar dengan mudah dari sel masuk ke dalam cairan membebaskan energi, kita melihat bahwa bila semua ADP di ekstraselular clan bahkan ke dalam cairan intraselular dari dalam sel diubah menjadi ATP, ATP tambahan tidak dapat sel lain yang kurang aktif. Oleh karena itu, asam laktat dibentuk. Akibatnya, seluruh rangkaian reaksi yang terlibat merupakan suatu tipe \"lubang masuk\" (\"sinkhole\") tempat dalam penggunaan zat makanan- glukosa, lemak clan produk akhir glikolisis dapat menghilang, sehingga glikolisis protein-untuk membentuk ATP dihentikan. Kemudian, dapat berlangsung jauh lebih lama. Memang, glikolisis bila ATP dipakai oleh sel untuk menggerakkan berbagai dapat berlanjut dalam waktu beberapa detik tanpa adanya fungsi fisiologis yang berbeda di dalam sel, ADP clan AMP perubahan ini. Sebaliknya, glikolisis dapat berlanjut selama yang baru terbentuk akan memulai proses energi lagi clan beberapa menit, menyuplai tubuh dengan jumlah ATP ADP serta AMP hampir segera kembali menjadi bentuk ekstra yang cukup banyak, bahkan dalam keadaan tanpa ATP. Dalam hal ini, intinya seluruh penyimpanan ATP adanya oksigen dari pernapasan. secara otomatis dipertahankan, kecuali selama aktivitas sel yang ekstrem, misalnya olah raga berat. Perubahan Kembali Asam Laktat menjadi Asam Piruvat saat Oksigen Tersedia Kembali. Bila seseorang mulai Pelepasan Energi secara Anaerob-\"Glikolisis Anaerob\" menghirup oksigen lagi setelah suatu periode metabolisme Kadang-kadang, oksigen tidak tersedia atau tidak cukup, anaerob, asam laktat dikonversikan kembali menjadi asam sehingga fosforilasi oksidatif tidak terjadi. Namun bahkan piruvat clan NADH ditambah H+. Sebagian besar akan pada keadaan ini, sejumlah kecil energi masih dapat dioksidasi untuk membentuk sejumlah besar ATP. Kelebihan dibebaskan ke sel melalui tahapan glikolisis dari degradasi ATP ini kemudian menyebabkan sebanyak tiga perempat karbohidrat, karena reaksi kimia untuk pemecahan glukosa menjadi asam piruvat tidak memerlukan oksigen.884

Bab 67 Metabolisme Karbohidrat dan Pembentukan Adenosin Trifosfatdari kelebihan asam piruvat yang tersisa diubah kembali Pemakaian Hidrogen untuk Sintesis Lemak; Fungsimenjadi glukosa. Nikotinamid Adenin Dinukleotida Fosfat. Hidrogen yang dilepaskan selama siklus pentosa fosfat tidak bergabung Dengan demikian, sejumlah besar asam laktat yang dengan NAD• seperti dalam jalur glikolisis, tetapi bergabungterbentuk selama proses glikolisis anaerob tidak hilang dari dengan nikotinamid adenin dinukleotida fosfat (NADP•),tubuh, karena begitu oksigen tersedia kembali, asam laktat yang hampir identik dengan NAD• kecuali adanya fosfatdapat diubah lagi menjadi glukosa atau langsung dapat radikal ekstra, P. Perbedaan ini sangat bermakna sebab hanyadipakai sebagai sumber energi. Sejauh ini sebagian besar ikatan hidrogen dengan NADP dalam bentuk NADPH yangdari proses pengubahan kembali ini terjadi di hati, tetapi dapat dipakai untuk sintesis lemak dari karbohidrat (yangsejumlah kecil dapat juga terjadi di dalam jaringan lainnya. dibicarakan di Bab 68) clan untuk sintesis beberapa zat yang lain. Pemakaian Asam Laktat oleh jantung sebagai SumberEnergi. Otot jantung terutama mampu mengubah asam Bila jalur glikolisis yang menggunakan glukosa menjadilaktat menjadi asam piruvat clan kemudian menggunakan lambat karena sel tidak aktif, jalur pentosa fosfat masih tetapasam piruvat sebagai sumber energi. Hal ini terjadi lebih bekerja (terutama di hati) untuk memecahkan kelebihanhebat pada aktivitas berat, saat sejumlah besar asam laktat glukosa yang terus diangkut ke dalam sel, clan NADPHdilepaskan ke dalam darah dari otot rangka clan dipakai menjadi berlebihan untuk membantu mengubah asetil-KoA,sebagai sumber energi ekstra oleh jantung. yang juga berasal dari glukosa, menjadi rantai panjang asam lemak. Hal ini merupakan cara lain penggunaan energi di Pelepasan Energi dari Glukosa melalui Jalur dalam molekul glukosa selain pembentukan ATP-dalam Pentosa Fosfat ha! ini, untuk pembentukan dan penyimpanan lemak di dalam tubuh.Di hampir semua otot tubuh, semua karbohidrat yang dipakaisebagai sumber energi, pada dasarnya akan diubah menjadi Konversi Glukosa menjadi Glikogen atau Lemakasam piruvat melalui glikolisis clan kemudian dioksidasi. Bila glukosa tidak segera dibutuhkan untuk energi, glukosaNamun, proses glikolisis bukanlah satu-satunya cara glukosa ekstra yang masuk secara kontinu ke dalam sel akandapat dipecah clan dioksidasi untuk menghasilkan energi. disimpan sebagai glikogen atau diubah menjadi lemak.Mekanisme penting kedua untuk penguraian clan oksidasi Glukosa terutama disimpan sebagai glikogen sampai sel telahglukosa disebut sebagai jalur pentosa fosfat (atau jalur menyimpan glikogen sebanyak kemampuannya-jumlahfosfoglukonat) , yang bertanggung jawab terhadap 30 persen yang cukup untuk menyuplai kebutuhan energi tubuh hanyapemecahan glukosa di hati dan bahkan lebih besar lagi di selama 12 sampai 24 jam.dalam sel lemak. Glukosa 6-fosfat Jalur pentosa fosfat ini sangat penting karena jalur + + - - - - • 2Htersebut dapat menyediakan energi yang tidak bergantungpada semua enzim di siklus asam sitrat clan oleh karena 6-Fosfoglukono-d-laktonitu, merupakan suatu jalur alternatif untuk metabolismeenergi ketika kelainan enzim tertentu terjadi di dalam sel. ++Jalur pentosa fosfat mempunyai kapasitas khusus untuk Asam 6-fosfoglukonatmenyediakan energi guna memperbanyak proses sintesis sel. + + - - - - + - 2H Pelepasan Karbon Dioksida dan Hidrogen melalui Jalur Asam 3-keto-fosfoglukonatPentosa Fosfat. Gambar 67-8 menunjukkan sebagian besarreaksi kimia dasar dalam jalur pentosa fosfat. Gambar tersebut + + - - - - _ . . C02memperlihatkan bahwa glukosa, setelah melalui beberapa D-Ribulosa-5-fosfattahap pengubahan, dapat melepaskan satu molekul karbondioksida clan empat atom hidrogen, dengan terbentuk hasil ++ }berupa gula dengan lima karbon, D-ribulosa. Zat ini dapat D-Xilul:sa 5-fosfatberubah secara progresif menjadi gula lainnya dengan lima,empat, tujuh, clan tiga karbon. Akhirnya, berbagai kombinasi {dari gula ini dapat membentuk glukosa kembali. Akan tetapi, D-Ribosa 5-fosfathanya Lima molekul glukosa yang disintesis kembali untuk ++ }setiap enam molekul glukosa yang pertama kali masuk ke D-Sed~heptulosa 7-fosfatdalam reaksi. Sehingga, jalur pentosa fosfat adalah suatuproses siklus yaitu, satu molekul glukosa dimetabolisme {untuk setiap putaran siklus. Jadi, dengan mengulang siklus, D-Gliseraldehid 3-fosfatsemua glukosa pada akhirnya dapat diubah menjadi karbondioksida clan hidrogen, clan hidrogen dapat masuk ke jalur ++ }fosforilasi oksidatif untuk membentuk ATP; lebih sering, Frukto:a-6-fosfatbagaimana pun, hidrogen digunakan untuk sintesis lemakatau zat-zat lain, seperti berikut. { Eritrosa-4-fosfat Reaksi akhir: Glukosa + 12NADP+ + 6H20 -+- 6C02 + 12H + 12NADPH Gambar 67-8 Jalur pentosa fosfat untuk metabolisme glukosa. 885

Unit XIII fvfetab o/isme dan Pengaturan Suhu jumlah sekresi hormon kortikotropin. Kortikotropin akan merangsang korteks adrenal untuk menghasilkan sejumlah Bila sel penyimpan glikogen (terutama sel hati dan otot) besar hormon glukokortikoid, terutama kortisol. Selanjutnya, mendekati saturasi glikogen, glukosa tambahan akan diubah kortisol memobilisasi protein terutama dari semua sel menjadi lemak di sel hati dan sel lemak serta disimpan tubuh, yang menyebabkan protein tersedia dalam bentuk sebagai lemak di dalam sel lemak. Langkah kimiawi lain dari asam amino di dalam cairan tubuh. Sejumlah besar asam perubahan ini akan dibicarakan di Bab 68. amino tersebut segera mengalami deaminasi di hati dan menghasilkan substrat yang ideal untuk diubah menjadi Pembentukan Karbohidrat dari Protein dan glukosa. Jadi, salah satu cara terpenting untuk meningkatkan L e m a k - \" G l u k o n e o g e n e s is\" glukoneogenesis adalah melalui pelepasan glukokortikoid dari korteks adrenal. Bila simpanan karbohidrat tubuh berkurang di bawah normal, glukosa dalam jumlah sedang dapat dibentuk dari Glukosa Darah asam amino dan dari gugus gliserol lemak. Proses ini disebut glukoneogenesis. Kadar gula darah normal pada seseorang yang tidak makan dalam waktu tiga atau empat jam terakhir adalah sekitar 90 Glukoneogenesis sangat penting untuk menghambat mg/di. Setelah makan makanan yang mengandung banyak penurunanyang berlebihan kadar glukosa darah selama puasa. kanbohidrat sekalipun, kadar ini jarang melebihi 140 mg/ Glukosa merupakan substrat utama untuk menghasilkan di kecuali orang tersebut menderita diabetes melitus, yang energi di jaringan seperti otak dan sel darah merah, serta akan dibahas di Bab 78. jumlah glukosa yang adekuat harus tersedia selama beberapa jam di antara waktu-waktu makan. Hati berperan utama Pengaturan kadar gula darah sangat erat hubungannya dalam mempertahankan kadar glukosa darah selama puasa dengan hormon insulin dan glukagon pankreas; ha! ini akan dengan mengubah simpanan glikogennya menjadi glukosa dibicarakan secara terperinci di Bab 78 dalam hubungannya (glikogenolisis) dan dengan menyintesis glukosa, terutama dengan fungsi hormon-hormon tersebut. dari asam laktat dan asam amino (glukoneogenesis). Sekitar 25 persen glukosa yang diproduksi hati selama puasa berasal Daftar Pustaka dan glukoneogenesis, yang membantu mempertahankan suplai glukosa ke otak. Pada puasa yang berkepanjangan, Barthel A, Schmoll D: Novel concepts in insulin regulation of hepati c ginjal juga menyintesis sejumlah glukosa dari asam amino gluconeogenesis, Am j Physiol Endocrinol fvtetab 285:E685, 2003. dan prekursor lainnya. Ceulemans H, Bollen M: Functional diversity of protein phosphat ase-1, a Sekitar 60 persen asam amino dalam protein tubuh dapat cellular economizer and reset button, Physiol Rev 84:1, 2004. diubah de ngan mudah menjadi karbohidrat; sedangkan 40 persen sisanya mempunyai konfigurasi kimia yang Ferrer JC, Favre C, Gomis RR, et al: Control of glycogen deposition, FEBS menyulitkan atau tidak memungkinkan pengubahan Lett 546:127, 2003. tersebut. Setiap asam amino diubah menjadi glukosa melalui proses kimia yang sedikit berbeda. Misalnya, alanin dapat Gunter TE, Yule DI, Gunter KK, et al: Calcium and mitochondria, FEBS Lett diubah secara langsung menjadi asam piruvat hanya melalui 567:96, 2004. deaminasi; asam piruvat kemudian diubah menjadi glukosa atau simpanan glikogen. Beberapa asam amino yang lebih Jackson JB: Proton translocation by transhydrogenase, FEBS Lett 545:18, rumit dapat diubah menjadi berbagai gula yang mengandung 2003. tiga, empat, lima, atau tujuh atom karbon; gula-gula ini kemudian dapat memasuki jalur fosfoglukonat dan akhirnya Jiang G, Zhang BB: Glucagon and regulation of glucose metabolism, Am j membentuk glukosa. Jadi, melalui deaminasi ditambah Physiol Endocrinol fvtetab 284:E671, 2003. beberapa konversi sederhana, banyak asam amino yang dapat berubah menjadi glukosa. Interkonversi yang serupa Krebs HA: The tricarboxylic acid cycle, Harvey Leet 44:165, 1948-1949. dapat mengubah gliserol menjadi glukosa atau glikogen. Kunji ER:The role and structure of mitochondrial carriers, FEBS Lett 564:239, Pengaturan Glukoneogenesis. Berkurangnya karbohidrat 2004. di dalam sel dan berkurangnya gula darah merupakan Lam TK, Carpentier A, Lewis GF, et al: Mechanisms of t he free fatty acid- rangsangan dasar untuk meningkatkan kecepatan glukoneogenesis. Berkurangnya karbohidrat dapat induced increase in hepatic glucose production, Am j Physiol Endocrinol langsung membalikkan banyak reaksi glikolisis dan reaksi fvtetab 284:E863, 2003. fosfoglukonat, sehingga memungkinkan perubahan asam Mills DA, Ferguson-Miller S: Understanding the mechanism of proton amino yang terdeaminasi dan gliserol menjadi karbohidrat. movement linked to oxygen reduction in cytochrome c oxidase: lessons Selain itu, hormon kortisol sangat penting dalam pengaturan from other proteins, FEBS Lett 545:4 7, 2003. ini, sebagai berikut. Murphy MP: How mitochondria produce reactive oxygen species, Biochem Pengaruh Kortikotropin dan Glukokortikoid pada J 417:1, 2009. Glukoneogenesis. Bila karbohidrat tidak tersedia dalam Navarro A. Boveris A: The mitochondrial energy transduction syst em and jumlah yang normal untuk sel, adenohipofisis, untuk sebab yang belum diketahui dengan jelas, mulai meningkatkan the aging process, Am} Physiol Cell Physiol 292:C670, 2007. Pilkis SJ, Granner DK: Molecular physiology of the regulation of hepatic gluconeogenesis and glycolysis, Annu Rev Physiol 54:885, 1992. Riddell MC: The endocrine response and substrate utilization during exercise in children and adolescents,} Appl Physiol 105:725, 2008. Roden M, Bernroider E: Hepatic glucose metabolism in hu mans-its role in health and disease, Best Pract Res Clin Endocrinol fvtetab 17:365, 2003. Starkov AA: The role of mitochondria in reactive oxygen species met abolism and signaling, Ann NYAcad Sci 1147:37, 2008. Wahren J, Ekberg K: Splanchnic regulation of glucose production, Annu Rev Nutr 27:329, 2007.886

BAB 68 Metabolisme Lipid Alih Bahasa: Dr. dr. Ermita Ilyas Editor: dr. M. Djauhari WidjajakusumahBeberapa senyawa kimia di dalam makanan dan tubuh Transpor Lipid dalam Cairan Tubuhdiklasifikasikan sebagai lipid. Lipid ini meliputi: (1) lemaknetral yang dikenal juga sebagai trigliserida: (2) fosfolipid; Transpor Trigliserida dan Lipid Lain dari Traktus(3) kolestrol: dan (4) beberapa lipid lain yang kurang Gastrointestinal oleh Cairan Limfe-Kilomikronpenting. Secara kimia, bagian lipid dasar dari trigliseridadan fosfolipid adalah asam lemak, yang merupakan asam Seperti yang telah dijelaskan di Bab 65, hampir seluruhorganik hidrokarbon rantai panjang. Asam lemak yang lemak dalam diet, dengan pengecualian utama beberapakhas, yaitu asam palmitat, adalah CH (CH) COOH. asam lemak rantai pendek, diabsorbsi dari usus ke dalam limfe usus. Selama pencernaan, sebagian besar 3 14 trigliserida dipecah menjadi monogliserida dan asam lemak. Kemudian, sewaktu melalui sel epitel usus, Walaupun kolesterol tidak mengandung asam lemak, monogliserida dan asam lemak disintesis kembaliinti sterolnya disintesis dari gugus molekul asam lemak, menjadi molekul trigliserida baru yang masuk ke dalamsehingga kolesterol memiliki banyak sifat fisik dan kimia limfe dalam bentuk droplet kecil yang tersebar yangseperti zat lipid lainnya. disebut kilomikron (Gambar 68-1) yang berdiameter antara 0,08 dan 0,6 mikron. Sejumlah kecil apoprotein B Trigliserida dipakai dalam tubuh terutama untuk diabsorbsi ke permukaan luar kilomikron. Keadaan inimenyediakan energi bagi berbagai proses metabolik, suatu membuat sisa molekul protein menonjol ke dalam air difungsi yang hampir sama dengan fungsi karbohidrat. Akan sekitarnya sehingga akan meningkatkan stabilitas suspensitetapi, beberapa lipid, terutama kolesterol, fosfolipid, dan kilomikron dalam cairan limfe serta mencegah perlekatansejumlah kecil trigliserida, dipakai untuk membentuk kilomikron ke dinding pembuluh limfe.membran semua sel tubuh dan untuk melakukan fungsi-fungsi sel yang lain. Sebagian besar kolesterol dan fosfolipid yang diabsorbsi dari saluran pencernaan memasuki kilomikron. Jadi, Struktur Kimia DasarTrigliserida (Lemak Netral}. Oleh meskipun kilomikron terutama terdiri atas trigliserida,karena sebagian besar bab ini membahas tentang kilomikron juga mengandung sekitar 9 persen fosfolipid, 3pemakaian trigliserida untuk energi, struktur khas molekul persen kolesterol, dan 1 persen apoprotein B. Kilomikrontrigliserida berikut haruslah dimengerti. kemudian ditranspor ke atas melalui duktus torasikus dan masuk ke dalam darah vena yang bersirkulasi padaCH - ( C H2) 16 - C O O - C H 2 pertemuan vena jugularis dan subklavia. 3 Pengeluaran Kilomikron dari Darah I Kira-kira satu jam setelah makan makanan yangC H - ( C H2) 16 - C O O - C H mengandung sejumlah besar lemak, konsentrasi 3 kilomikron dalam plasma dapat meningkat 1 sampai 2 persen dari total plasma, clan karena ukuran kilomikron I besar, plasma terlihat keruh dan kadang-kadang kuning. Akan tetapi, kilomikron mempunyai waktu paruh kurangCH -(CH) -COO-CH dari 1 jam, sehingga plasma menjadi jernih lagi dalam 3 16 2 waktu beberapa jam. Lemak kilomikron dikeluarkan terutama dengan cara berikut. Tristearin Perhatikan bahwa tiga molekul asam lemak rantaipanjang diikat oleh satu molekul gliserol. Tiga asam lemakyang paling sering terdapat dalam trigliserida di tubuhmanusia adalah (1) asam stearat (yang ditunjukkan padastruktur tristearin), yang mempunyai 18 rantai karbondan sangat jenuh dengan atom hidrogen: (2) asam oleat,yang juga mempunyai 18 rantai karbon tetapi mempunyaisatu ikatan ganda di bagian tengah rantai, dan (3) asampalmitat, yang mempunyai 16 atom karbon dan sangatjenuh. 887

Unit XI/I fvtetabo/isme dan Pengaturan Suhu Sisa-sisa LPL kilomikron 1IAsam-asam empedu1I FFA ) LPL I----VLDL--\"\"'---i•~IDL - - - - L D L LPL Mediasi apo-E . Mediasi apo-8 Mediasi apo-EGambar 68- 1 Ringkasan jalur-jalur metabolisme utama kilomikron yang disintesis di usus, dan lipoprotein berdensitas sangat rendah(VLDL) yang disintesis di hati. Apo-B, apolipoprotein B; Apo-E, apolipoprotein E; FFA, asam-asam lemak bebas; HDL, lipoprotein berdensitastinggi ; IDL, lipoprotein berdensitas sedang; LDL, lipoprotein berdensitas rendah; LPL, lipase lipoprotein. Hidrolisis Trigliserida Kilomikron oleh Lipase berikatan pada reseptor-reseptor sel-sel endotel diLipoprotein dan Lemak Disimpan dalam Jaringan sinusoid hati. Apolipoprotein-E pada permukaan sisa-sisaAdiposa. Kebanyakan kilomikron dilepaskan dari kilomikron dan disekresi oleh sel-sel hati juga berperansirkulasi darah sewaktu melalui kapiler berbagai jaringan, penting dalam memulai pembersihan lipoprotein-khususnya jaringan adiposa, otot skelet, dan hati. Jaringan lipoprotein plasma ini.ini menyintesis enzim lipoprotein lipase, yang ditransporke permukaan kapiler sel endotel, pada tempat trigliserida \"Asam Lemak Bebas\" di Transpor dalam Darah dalamdari kilomikron dihidrolisis saat mereka melekat pada Bentuk Gabungan dengan Albumindinding endotel, dan melepaskan asam lemak dan gliserol Bila lemak yang telah disimpan dalam jaringan adiposa(lihat Gambar 68-1). hendak digunakan dalam tubuh untuk menghasilkan energi, pertama-tama lemak harus ditranspor dari jaringan Asam lemak, yang dilepaskan dari kilomikron, sangat adiposa ke jaringan lain. Lemak ditranspor terutama dalammenyatu dengan membran sel, berdifusi ke dalam sel lemakjaringan adiposa dan sel-sel otot. Begitu berada dalam bentuk asam lemak bebas. Keadaan ini dicapai dengansel-sel ini, asam lemak dapat digunakan atau disintesis menghidrolisis kembali trigliserida menjadi asam lemak dankembali menjadi trigliserida, dengan gliserol baru yang gliserol.disuplai oleh proses metabolisme sel penyimpan, sepertiyang akan dibicarakan kemudian dalam bab ini. Lipase Sedikitnya dua jenis rangsangan berperan pentingjuga menyebabkan hidrolisis fosfolipid; proses ini juga dalam meningkatkan hidrolisis ini. Pertama, bila persediaanmelepaskan asam lemak untuk disimpan di sel melalui glukosa pada sel lemak tidak adekuat, salah satu hasilcara yang sama. pemecahan glukosa, a-gliserofosfat, juga tersedia dalam jumlah yang tidak cukup. Oleh karena zat ini dibutuhkan Setelah trigliserida dilepaskan dari kilomikron- untuk mempertahankan gugus gliserol dari trigliseridakilomikron, sisa-sisa kilomikron yang kaya kolesterol yang baru disintesis, hidrolisis trigliserida akan terjadi.dengan cepat dibersihkan dari plasma. Sisa-sisa kilomikron Kedua, lipase set yang peka hormon dapat diaktifkan oleh888

beberapa hormon dari kelenjar endokrin, clan hormon ini Bab 68 Metabolisme Lipidjuga meningkatkan hidrolisis trigliserida dengan cepat. Haltersebut akan dibahas kemudian dalam bab ini. Jenis Lipoprotein. Selain kilomikron, yang merupakan lipoprotein yang berukuran sangat besar, ada empat tipe Sewaktu meninggalkan sel lemak, asam lemak utama lipoprotein yang diklasifikasikan berdasarkanmengalami ionisasi kuat dalam plasma clan gugus ioniknya densitasnya yang diukur dengan ultrasentifusi: (1) lipoproteinsegera bergabung dengan molekul albumin protein plasma. berdensitas sangat rendah (very low density lipoproteinsAsam lemak yang berikatan dengan cara ini disebut asam [VLDLs]), yang mengandung konsentrasi trigliserida yanglemak bebas atau asam lemak tidak terestrerifikasi untuk tinggi serta konsentrasi sedang kolesterol clan fosfolipid;membedakannya dari asam lemak lain dalam plasma yang (2) lipoprotein berdensitas sedang (intermediate-densityterdapat dalam bentuk (1) ester gliserol, (2) kolesterol, atau lipoproteins [IDLs]) , yang berasal dari lipoprotein berdensitas(3) zat lainnya. sangat rendah, yang sebagian besar trigliseridanya sudah dikeluarkan, sehingga konsentrasi kolesterol clan fosfolipid Konsentrasi asam lemak bebas dalam plasma pada meningkat; (3) lipoprotein berdensitas rendah (low-densitykeadaan istirahat kira-kira 15 mg/di, yang seluruhnya hanya lipoproteins [LDLs]) yang berasal dari lipoprotein berdensitasmencapai 0,45 gram asam lemak dalam seluruh sistem sedang dengan mengeluarkan hampir semua trigliseridanya,sirkulasi. Bahkan jumlah sekecil ini berperan pada hampir clan menyebabkan konsentrasi kolesterol menjadi sangatsemua transpor asam lemak dari satu bagian tubuh ke bagian tinggi clan konsentrasi fosfolipid menjadi cukup tinggi; sertalainnya karena alasan berikut. (4) lipoprotein berdensitas tinggi (high-density lipoprotein1. Meskipun jumlah asam lemak bebas dalam darah [HDLs]) , yang mengandung protein berkonsentrasi tinggi (sekitar 50 persen), dengan konsentrasi kolesterol clan sangat sedikit, kecepatan \"penggantiannya\" (\"turnover\") fosfolipid yang jauh lebih kecil. sangatlah cepat: separuh asam lemak plasma digantikan oleh asam lemak baru setiap 2 sampai 3 menit. Seseorang Pembentukan dan Fungsi Lipoprotein. Hampir semua dapat menghitung bahwa pada kecepatan ini, hampir lipoprotein dibentuk di hati, yang juga merupakan tempat semua kebutuhan dari energi normal tubuh dapat sebagian besar kolesterol plasma, fosfolipid, clan trigliserida disediakan oleh oksidasi dari asam lemak bebas yang disintesis. Selain itu, sejumlah kecil HDL juga disintesis di ditranspor tanpa menggunakan karbohidrat atau protein dalam epitel usus selama absorpsi asam lemak clan usus. sebagai sumber energi. Fungsi utama lipoprotein adalah pengangkutan2. Semua keadaan yang meningkatkan kecepatan pemakaian komponen lipidnya di dalam darah. VLDL mengangkut lemak untuk energi sel juga meningkatkan konsentrasi trigliserida yang disintesis di dalam hati terutama ke jaringan asam lemak bebas dalam darah; bahkan, konsentrasi adiposa, sedangkan lipoprotein lainnya terutama penting ini kadang-kadang meningkat lima sampai delapan kali. dalam berbagai tahap transpor fosfolipid clan kolestrol dari Peningkatan yang besar ini terutama terjadi pada kasus hati ke jaringan perifer atau dari jaringan perifer kembali ke kelaparan clan diabetes melitus; pada kedua keadaan ini, hati. Selanjutnya dalam bab ini, kita akan mendiskusikan seseorang memperoleh sedikit atau tidak memperoleh dengan lebih terperinci mengenai masalah khusus pada energi metabolik dari karbohidrat. transpor kolesterol dalam hubungannya dengan penyakit aterosklerosis, yang disebabkan oleh lesi berlemak di dalam Pada keadaan normal, hanya sekitar 3 molekul asam dinding arteri.lemak yang bergabung dengan setiap molekul albumin,namun sebanyak 30 molekul asam lemak dapat bergabung Deposit Lemakdengan satu molekul albumin bila kebutuhan akan transporasam lemak sangat besar. Hal tersebut memperlihatkan Jaringan Adiposabetapa bervariasinya kecepatan transpor lipid pada keadaan Sejumlah besar lemak disimpan dalam dua jaringan tubuhfisiologis yang berbeda-beda. utama, jaringan adiposa clan hati. Jaringan adiposa biasanya disebut deposit lemak, atau jaringan lemak saja.Lipoprotein-Fungsi Khusus Lipoprotein dalamMentranspor Kolesterol dan Fosfolipid Fungsi utama jaringan adiposa adalah menyimpanPada keadaan setelah penyerapan, setelah semua kilomikron trigliserida sampai diperlukan untuk membentuk energidikeluarkan dari darah, lebih dari 95 persen seluruh lipid di dalam tubuh. Fungsi tambahan adalah untuk menyediakandalam plasma berada dalam bentuk lipoprotein. Lipoprotein pelindung panas untuk tubuh, seperti yang akan dibahas diini merupakan partikel kecil-lebih kecil dari kilomikron Bab 73.tetapi komposisinya secara kualitatif sama- mengandungtrigliserida, kolesterol, fosfolipid, clan protein. Konsentrasi Sel Lemak {Adiposit). Se! lemak (adiposit) dari jaringantotal lipoprotein dalam plasma rata-rata sekitar 700 mg adiposa merupakan modiftkasi fibroblas yang menyimpanper 100 ml plasma-yaitu, 700 mg/di. Lipoprotein dapat trigliserida yang hampir murni dengan jumlah sebesar 80dipecahkan menjadi unsur tunggal penyusunnya, yaitu sampai 95 persen dari keseluruhan volume sel. Trigliseridasebagai berikut. di dalam sel lemak umumnya dalam bentuk cair. Bila jaringan terpapar udara dingin yang lama, rantai asam lemakKolesterol mg/dl plasma trigliserida sel, selama 1 minggu, menjadi lebih pendek atauFosfolipid 180 lebih tidak jenuh untuk mengurangi titik cairnya. DenganTrigliserida 160 demikian, lemak selalu dipertahankan dalam bentuk cair.Protein 160 Hal tersebut penting, terutama karena hanya lemak cair 200 yang dapat dihidrolisis clan ditranspor dari sel. 889

Unit XIII Metabolisme dan Pengaturan Suhu clan sumber utamanya adalah hati. Desaturasi ini dilakukan oleh suatu dehidrogenase di sel hati. Se! lemak dapat menyintesis asam lemak clan trigliserida dalam jumlah yang sangat kecil dari karbohidrat; fungsi ini Pemakaian Trigliserida untuk Energi: Pembentukan menambah sintesis lemak di hati, yang akan dibicarakan Adenosin Trifosfat kemudian dalam bab ini. Asupan diet lemak bervariasi pada orang-orang dengan Pertukaran lemak antara jaringan Adiposa dan Darah- kultur yang berbeda, rata-rata minimal 10-15 persen asupan Lipase jaringan. Seperti yang disebutkan di awal, sejumlah kalori dari lemak pada beberapa populasi di Asia hingga besar lipase terdapat dalam jaringan adiposa. Beberapa dari 35-50 persen kalori pada kebanyakan populasi orang barat. enzim lipase ini mengatalisis deposit trigliserida sel dari Oleh karena itu, pada kebanyakan orang, pemakaian lemak kilomikron clan lipoprotein. Lipase yang lain, bila diaktifkan untuk energi adalah sama pentingnya dengan pemakaian oleh hormon, menyebabkan pemecahan trigliserida sel karbohidrat. Selain itu, banyak karbohidrat yang dikonsumsi lemak untuk melepaskan asam lemak bebas. Oleh karena bersama makanan diubah menjadi trigliserida, kemudian perubahan asam lemak yang cepat, trigliserida dalam sel disimpan, dan untuk kemudian dalam bentuk asam lemak lemak diperbarui satu kali setiap 2 sampai 3 minggu, yang yang dilepaskan dari trigliserida digunakan sebagai sumber berarti bahwa lemak yang disimpan di dalam jaringan hari energi. ini tidak sama dengan lemak yang disimpan bulan lalu, yang menunjukkan dinamika penyimpanan lemak. HidrolisisTrigliserida. Tahap pertamadalam penggunaan trigliserida untuk energi adalah hidrolisis trigliserida menjadi Lipid Hati asam lemak dan gliserol. Kemudian, asam lemak dan gliserol Fungsi utama hati dalam metabolisme lipid adalah untuk (1) diangkut dalam darah ke jaringan yang aktif tempat oksidasi memecahkan asam lemak menjadi senyawa kecil yang dapat kedua zat untuk menghasilkan energi. Hampir semua sel- dipakai untuk energi, (2) menyintesis trigliserida, terutama dengan pengecualian jaringan otak dan sel darah merah- dari karbohidrat tetapi juga dari protein dalam jumlah yang dapat memakai asam lemak sebagai sumber energi. lebih sedikit, clan (3) menyintesis lipid lain dari asam lemak, terutama kolesterol clan fosfolipid. Gliserol, sewaktu memasuki jaringan yang aktif, Segera diubah oleh enzim intrasel menjadi gliserol 3josfat, yang Sejumlah besar trigliserida terdapat di hati (1) selama memasuki jalur glikolisis untuk pemecahan glukosa dan stadium awal kelaparan, (2) pada diabetes melitus, clan (3) kemudian dipakai untuk menghasilkan energi. Sebelum pada beberapa keadaan lain ketika lemak dipakai untuk asam lemak dapat dipakai untuk energi, asam lemak harus energi bukannya karbohidrat. Pada keadaan ini, sejumlah diproses lebih lanjut dengan cara berikut. besar trigliserida dimobilisasi dari jaringan adiposa, yang ditranspor sebagai asam lemak bebas dalam darah, clan Masuknya Asam lemak ke dalam Mitokondria. Degradasi disimpan kembali sebagai trigliserida di hati, tempat dan oksidasi asam lemak hanya terjadi di mitokondria. Oleh dimulainya tahap awal dari sejumlah besar degradasi lemak. karena itu, langkah pertama pemakaian asam lemak adalah Jadi, dalam keadaan fisiologis, jumlah total trigliserida di hati pengangkutan asam lemak ke dalam mitokondria. Transpor sangat ditentukan oleh kecepatan penggunaan lipid sebagai ini adalah proses yang diperantarai oleh pembawa yang sumber energi secara keseluruhan. memakai karnitin sebagai zat pembawa. Begitu berada di dalam mitokondria, asam lemak berpisah dari karnitin clan Hati mungkin menyimpan juga sejumlah besar lipid pada kemudian didegradasi dan dioksidasi. lipodistrofi, suatu keadaan yang ditandai oleh atrofi atau defisiensi adiposit secara genetik. Degradasi Asam Lemak menjadi Asetil Koenzim A melalui Oksidasi Beta. Molekul asam lemak didegradasi Se! hati, selain mengandung trigliserida, juga mengandung dalam mitokondria dengan melepaskan segmen berkarbon- sejumlah besar fosfolipid clan kolesterol, yang secara kontinu disintesis oleh hati. Juga, sel hati lebih mampu mendesaturasi dua secara progresif dalam bentuk asetil koenzim A (asetil- asam lemak daripada jaringan lain sehingga trigliserida hati KoA) . Proses ini, yang tampak pada Gambar 68-2, disebut secara normal lebih tidak jenuh dibandingkan trigliserida proses oksidasi beta untuk degradasi asam lemak. dari jaringan adiposa. Kemampuan hati untuk mendesaturasi asam lemak secara fungsional penting untuk semua jaringan tubuh, sebab banyak elemen struktur dari seluruh sel mengandung jumlah lemak tak jenuh yang cukup banyak, Tiokinase(1) RCH 2CH2CH2COOH + CoA +ATP • - - - - - - RCH 2CH2CH2COCoA +AMP+ Pirofosfat(Asam lemak) (Asil-KoA lemak)(2) RCH2CH2CH2COCoA +FAD Asil dehidrogenase RCH2CH=CHCOCoA + FADH2(Asil-KoA lemak) Enoil hidrase B-Hidroksiasil dehidroaenase Gambar 68-2 Oksidasi beta asam lemak untuk menghasilkan asetil koenzim A.890

Bab 68 Metabolisme Lipid Untuk memahami langkah-langkah utama dalam proses dikeluarkan dari pemecahan asam lemak oleh flavoproteinoksidasi beta, perhatikan pada Persamaan 1 bahwa langkah dan 70 dikeluarkan oleh nikotinamid adenin dinukleotidapertama adalah penggabungan molekul asam lemak dengan (NAD•) sebagai NADH dan H+.koenzim A (KoA) untuk membentuk asil-KoA lemak. PadaPersamaan 2, 3, dan 4, karbon beta (karbon kedua dari Dua kelompok atom hidrogen ini dioksidasi dikanan) dari asil-KoA lemak bergabung dengan satu molekul mitokondria, seperti yang telah dibahas di Bab 67, tetapioksigen-artinya, karbon beta menjadi teroksidasi. atom hidrogen tersebut memasuki sistem oksidasi pada tempat-tempat yang berbeda. Oleh karena itu, 1 molekul Kemudian, pada Persamaan 5, gugus dua-karbon di ATP disintesis untuk setiap hidrogen dari 34 hidrogensebelah kanan dari molekul dipecahkan untuk melepaskan flavoprotein dan 1,5 molekul ATP disintesis untuk setiapasetil-KoA ke dalam cairan sel. Pada waktu yang sama, hidrogen dari 70 hidrogen NADH dan H+. Ini membuatmolekul koenzim A (KoA) yang lain bergabung pada ujung 34 ditambah 105, atau total 139 molekul ATP dibentukdan sisa gugus molekul asam lemak, dan membentuk suatu melalui oksidasi hidrogen yang berasal dari masing-masingmolekul asil-KoA lemak yang baru; tetapi, kali ini, menjadi molekul asam stearat. Sembilan molekul ATP lainnyadua atom karbon lebih pendek karena hilangnya asetil-KoA dibentuk dalam siklus asam sitrat itu sendiri (tak termasukpertama dari bagian ujung terminalnya. ATP yang dilepaskan oleh oksidasi hidrogen), satu untuk masing-masing dari sembilan molekul asetil-KoA yang Selanjutnya, asil-KoA lemak yang pendek ini masuk ke dimetabolisme. )adi, 148 molekul ATP dibentuk selamadalam persamaan 2 dan berlanjut melalui persamaan 3, 4, oksidasi lengkap dari 1 molekul asam stearat. Akan tetapi,dan 5 untuk tetap melepaskan molekul asetil-KoA yang dua ikatan berenergi tinggi dipakai dalam kombinasi awallain, sehingga memendekkan molekul asam lemak yang asli dari koenzim A dengan molekul asam stearat, membentuksebanyak dua karbon lagi. Selain melepaskan molekul asetil- hasil akhir 146 molekul ATP.KoA, empat atom hidrogen juga dilepaskan dari molekulasam lemak pada saat yang sama, dan berpisah seluruhnya Pembentukan Asam Asetoasetat di Hatidari asetil-KoA. dan Transpornya dalam Darah Sejumlah besar degradasi awal asam lemak terjadi di hati, Oksidasi Asetil-KoA. Molekul asetil-KoA yang dibentuk terutama bila jumlah lipid yang berlebihan dipakai sebagaimelalui oksidasi beta asam lemak di mitokondria segera sumber energi. Akan tetapi, hati hanya memakai sebagianmasuk ke dalam siklus asam sitrat (lihat Bab 67), yang kecil asam lemak untuk proses metabolisme intrinsiknya.pertama-tama bergabung dengan asam oksaloasetat untuk Malahan, bila rantai asam lemak telah dipecah menjadimembentuk asam sitrat, yang kemudian didegradasi menjadi asetil-KoA, dua molekul asetil-KoA menyatu membentukkarbon dioksida dan atom hidrogen. Hidrogen kemudian satu molekul asam asetoasetat yang kemudian ditransporberturut-turut dioksidasi oleh sistem oksidasi kemiosmotik di dalam darah ke sel lain di seluruh tubuh tempat asammitokondria, yang juga dijelaskan di Bab 67. Reaksi akhir asetoasetat dipakai sebagai sumber energi. Poses kimianyadalam siklus asam sitrat untuk tiap molekul asetil-KoA adalah sebagai berikut.adalah sebagai berikut. 2CH3 COCoA + H20 Fel-sel hati CH3COCoA +Asam oksalosasetat + 3H20 +ADP Asetil-KoA sel-sel lain Siklus asam sitrat CH3COCH2COOH + 2HCoA 2C02 +SH + HCoA +ATP +Asam oksalosasetat Asam asetoasetat Jadi, setelah degradasi awal dari asam lemak menjadi Sebagian asam asetoasetat juga diubah menjadi asamasetil-KoA, pemecahan akhir asam lemak tepat sama (3-hidroksibutirat dan sejumlah kecil diubah menjadi asetondengan pemecahan akhir asetil-KoA yang dibentuk dari sesuai dengan reaksi berikut ini.asam piruvat selama metabolisme glukosa. Hidrogen ekstrajuga dioksidasi dengan cara yang sama melalui sistem 00oksidasi kemiosmotik mitokondria yang digunakan untukmengoksidasi karbohidrat, yang membebaskan sejumlah II IIbesar adenosin trifosfat (ATP). CH3-C-CHz-C-OH Sejumlah Besar ATP Dibentuk melalui Oksidasi AsamLemak. Dalam Gambar 68-2, perhatikan bahwa empat Asam asetoasetat 0atom hidrogen yang dilepaskan secara terpisah setiapkali satu molekul asetil-KoA dipisahkan dari rantai asam I\" j '\c_o,~~+ 2H IIlemak, dilepaskan dalam bentuk FADH , NADH, dan H•. CH3-CH-CHz-C-OH CH3-C-CH3 2 Asam f3-hidroksibutirat AsetonOleh karena itu, untuk setiap molekul asam stearat yangdipecahkan untuk membentuk 9 molekul asetil-KoA, Asam asetoasetat, asam ~-hidroksibutirat, dan asetondikeluarkan 32 atom hidrogen ekstra. Selain itu, untuk setiap berdifusi dengan bebas melalui membran sel hati dan9 molekul asetil-KoA yang didegradasi oleh siklus asam ditranspor oleh darah ke jaringan perifer. Di sini asam-asamsitrat, 8 atom hidrogen dikeluarkan, sehingga membentuk tersebut berdifusi lagi ke dalam sel, tempat terjadinya reaksitambahan 72 hidrogen. )umlah tersebut menghasilkan yang berlawanan dan dibentuknya molekul asetil-KoA.total 104 atom hidrogen yang akhirnya dilepaskan olehdegradasi setiap molekul asam stearat. Dari kelompok ini, 34 891

Unit XIII fvtetabolisme dan Pengaturan Suhu Adaptasi terhadap Diet Tinggi Lemak. Pada perubahan diet yang perlahan-lahan dari diet karbohidrat menjadi Asetil-KoA kemudian memasuki siklus asam sitrat dan diet lemak yang hampir lengkap, tubuh seseorang akan dioksidasi untuk energi, seperti yang telah dijelaskan. beradaptasi terhadap pemakaian asam asetoasetat yang lebih banyak daripada biasa, dan pada keadaan ini, ketosis Dalam keadaan normal, asam asetoasetat dan asam biasanya tidak terjadi. Misalnya, pada suku Inuit (Eskimo), ~-hidroksibutirat yang masuk ke dalam darah ditranspor yang kadang-kadang hidup terutama dari diet lemak, tidak dengan cepat ke jaringan sehingga konsentrasi gabungan menimbulkan ketosis. Tidak diragukan bahwa ada beberapa keduanya dalam plasma jarang melebihi 3 mg/di. Namun, faktor, yang tidak satupun jelas diketahui, yang meningkatkan dengan konsentrasi sekecil itu dalam darah, sejumlah besar kecepatan metabolisme asam asetoasetat oleh sel. Bahkan asam asetoasetat dan asam ~-hidroksibutirat sebenarnya setelah beberapa minggu, sel-sel otak yang secara normal ditranspor, yang terjadi juga pada transpor asam lemak mendapatkan hampir semua energinya dari glukosa, dapat bebas. Transpor yang cepat dari kedua zat ini adalah akibat memperoleh 50 sampai 75 persen energinya dari lemak. dari derajat kelarutannya yang tinggi dalam membran sel sasaran, yang memungkinkan terjadinya difusi yang hampir Sintesis Trigliserida dari Karbohidrat segera ke dalam sel. Setiap kali karbohidrat yang memasuki tubuh lebih banyak dari yang dapat dipakai segera sebagai energi atau disimpan Ketosis pada Kelaparan, Diabetes, dan Penyakit dalam bentuk glikogen, kelebihan karbohidrat tersebut Lainnya. Konsentrasi asam asetoasetat, asam dengan cepat diubah menjadi trigliserida dan kemudian ~-hidroksibutirat, dan aseton kadang-kadang sangat disimpan dalam bentuk ini dalam jaringan adiposa. meningkat beberapa kali dibandingkan keadaan normal dalam darah dan cairan interstisial; keadaan ini disebut Pada manusia, kebanyakan sintesis trigliserida terjadi di ketosis sebab asam asetoasetat adalah asam keto. Tiga hati, tetapi sejumlah kecil juga dibentuk di jaringan adiposa senyawa tersebut disebut benda-benda keton. Ketosis terjadi itu sendiri. Trigliserida yang dibentuk di hati terutama terutama pada kelaparan, diabetes melitus, dan kadang- diangkut oleh VLDL ke jaringan adiposa tempat zat tersebut kadang bila diet seseorang hampir seluruhnya terdiri atas disimpan. lemak. Pada semua keadaan ini, pada dasarnya tidak ada karbohidrat yang dimetabolisme-pada kelaparan dan diet Konversi Asetil-KoA menjadi Asam Lemak. Langkah tinggi lemak karena karbohidrat tidak tersedia dan pada pertama dalam pembentukan trigliserida adalah konversi diabetes akibat tidak adanya insulin yang menyebabkan karbohidrat menjadi asetil-KoA. Seperti yang sudah transpor glukosa ke dalam sel. dijelaskan di Bab 67, proses ini terjadi selama pemecahan normal glukosa oleh sistem glikolisis. Oleh karena asam Bila karbohidrat tidak dipakai untuk energi, hampir semua lemak sebenarnya merupakan polimer besar dari asam asetat, energi tubuh hams berasal dari metabolisme lemak. Kita akan mudah dimengerti bahwa asetil-KoA dapat diubah menjadi melihat kemudian dalam bab ini bahwa tidak tersedianya asam lemak. Akan tetapi, sintesis asam lemak dari asetil- karbohidrat secara otomatis akan meningkatkan kecepatan KoA tidak dicapai dengan hanya membalikkan pemecahan pengeluaran asam lemak dari jaringan adiposa; selain itu, oksidasi yang dijelaskan sebelumnya. Oleh sebab itu, proses beberapa faktor hormonal-seperti peningkatan sekresi ini terjadi melalui proses dua langkah yang terlihat dalam glukokortikoid oleh korteks adrenal, peningkatan sekresi Gambar 68-3, yang memakai malonil-KoA dan NADPH glukagon oleh pankreas, dan penurunan sekresi insulin oleh sebagai perantara utama dalam proses polimerisasi. pankreas-lebih lanjut meningkatkan pengeluaran asam lemak dari jaringan lemak. Akibatnya, asam lemak tersedia Kombinasi Asam Lemak dengan a-Gliserofosfat untuk dalam jumlah yang sangat besar (1) di sel jaringan perifer Membentuk Trigliserida. Begitu rantai asam lemak yang untuk digunakan sebagai energi dan (2) di sel hati, tempat disintesis mengandung 14 sampai 18 atom karbon, rantai pengubahan asam lemak dalam jumlah yang banyak menjadi asam lemak tersebut akan berikatan dengan gliserol untuk benda-benda keton. membentuk trigliserida. Enzim yang menyebabkan konversi ini sangat spesifik untuk asam lemak dengan panjang rantai Benda keton dikeluarkan dari hati untuk dibawa ke sel. Untuk beberapa alasan, benda keton yang dapat dioksidasi Langkah 1: terbatas jumlahnya di dalam sel; alasan yang terpenting adalah sebagai berikut: Salah satu hasil metabolisme karbohidrat t.+CH3COCoA + C0 2 +ATP adalah oksaloasetat yang dibutuhkan untuk berikatan (Asetil-KoA karboksilase) dengan asetil-KoA sebelum diolah dalam siklus asam sitrat. Oleh karena itu, defisiensi oksaloasetat yang berasal dari COO H karbohidrat membatasi masuknya asetil-KoA ke dalam siklus asam sitrat, dan bila pengeluaran asam asetoasetat I dalam jumlah besar dan benda keton lainnya terjadi secara serentak dari hati, konsentrasi asam asetoasetat dan asam ICH2 + ADP + P043 ~-hidroksibutirat dalam darah kadang-kadang meningkat sampai 20 kali normal, sehingga menimbulkan asidosis yang O = C-CoA ekstrem, seperti yang diterangkan di Bab 30. Malon il-KoA Aseton yang dibentuk selama ketosis adalah zat yang Langkah 2: mudah menguap, yang pada beberapa kasus dihembuskan 1 Asetil-KoA + Malonil-KoA + 16NADPH + 16H+ ~ dalam jumlah kecil dalam udara ekspirasi paru-paru. Hal tersebut menimbulkan bau nafas aseton yang sering kali 1 Asam stearat+ 8C02 + 9CoA + 16NADP+ + 7H20 dipakai sebagai kriteria diagnostik dan ketosis. Gambar 68-3 Sintesis asam lemak.892

Bab 68 Metabolisme Lipid14 atom karbon atau lebih, suatu faktor yang mengatur Sintesis Trigliserida dari Proteinkualitas fisik trigliserida yang disimpan dalam tubuh. Banyak asam amino dapat diubah menjadi asetil-KoA, seperti yang dibicarakan di Bab 69. Asetil-KoA kemudian Seperti yang dilukiskan dalam Gambar 68-4, gugus dapat disintesis menjadi trigliserida. Oleh karena itu,gliserol dan trigliserida dilengkapi dengan a-gliserofosfat, bila seseorang mengonsumsi protein dalam makanannyayang merupakan produk lain yang dihasilkan dari proses melebihi jumlah protein yang dapat digunakan jaringannya,pemecahan glukosa secara glikolisis. Mekanisme ini telah sejumlah besar kelebihan ini akan disimpan sebagai lemak.dibicarakan di Bab 67. Pengaturan Pelepasan Energi dari TrigliseridaEfisiensi Konversi Karbohidrat menjadi LemakSelama pembentukan trigliserida, hanya sekitar 15 persen Karbohidrat Lebih Berperan sebagai Sumber Energienergi yang berasal dari glukosa hilang dalam bentuk daripada Lemak Bila Kelebihan Karbohidrat Tersedia. Jikapanas; 85 persen sisanya ditransfer untuk disimpan sebagai terdapat sejumlah karbohidrat yang berlebihan dalamtrigliserida. tubuh, karbohidrat lebih dipilih sebagai sumber energi daripada trigliserida. Ada beberapa alasan untuk efek \"hemat Manfaat Pembentukan dan Penyimpanan lemak\" dari karbohidrat ini. Salah satu yang terpentingLemak. Sintesis lemak dan karbohidrat terutama berguna adalah sebagai berikut: Lemak dalam sel jaringan adiposauntuk dua hal berikut. terdapat dalam dua bentuk: trigliserida yang disimpan dan1. Kemampuan berbagai sel tubuh untuk menyimpan · sejumlah kecil asam lemak bebas. Keduanya berada dalam keseimbangan yang konstan satu sama lain. Bila terdapat karbohidrat dalam bentuk glikogen biasanya kecil; paling jumlah a-gliserofosfat yang berlebihan (yang terjadi bila banyak hanya beberapa ratus gram glikogen yang dapat terdapat kelebihan karbohidrat), a-gliserofosfat akan disimpan di hati, otot rangka, dan semua jaringan tubuh mengikat asam lemak bebas dalam bentuk trigliserida yang lainnya secara bersamaan. Sebaliknya, banyak kilogram disimpan. Akibatnya, keseimbangan antara asam lemak lemak yang dapat disimpan di jaringan adiposa. Oleh bebas dan trigliserida bergeser ke arah trigliserida; yang karena itu, pembentukan lemak menyediakan suatu menyebabkan, hanya sejumlah kecil asam lemak yang tersedia cara penyimpanan energi yang berasal dari kelebihan untuk digunakan sebagai energi. Oleh karena a-gliserofosfat karbohidrat (dan protein) yang dicerna untuk digunakan merupakan produk yang penting dari metabolisme glukosa, kemudian. Bahkan, rata-rata orang menyimpan energi ketersediaan sejumlah besar glukosa secara otomatis dalam bentuk lemak hampir 150 kali energi yang menghambat pemakaian asam lemak untuk energi. disimpan dalam bentuk karbohidrat. Kedua, bila karbohidrat tersedia dalam jumlah berlebihan,2. Tiap gram lemak mengandung hampir dua setengah kali asam lemak dibentuk lebih cepat daripada pemecahannya. kalori dari energi yang dikandung tiap gram glikogen. Pengaruh ini sebagian disebabkan oleh sejumlah besar asetil- Oleh karena itu, untuk menambah berat, seseorang dapat KoA yang dibentuk dari karbohidrat dan oleh konsentrasi menyimpan lebih banyak energi dalam bentuk lemak asam lemak bebas yang rendah di jaringan adiposa. Dengan daripada dalam bentuk karbohidrat, yang sangat penting demikian, timbul keadaan yang sesuai untuk konversi asetil- bagi seekor binatang yang harus banyak bergerak untuk KoA menjadi asam lemak. hidup. Suatu efek yang bahkan lebih penting yang membantu Kegagalan Sintesis Lemak dari Karbohidrat akibat konversi karbohidrat menjadi lemak adalah sebagai berikut:Tidak Adanya Insulin. Bila insulin tidak cukup, seperti pada Langkah pertama, yang merupakan langkah pembataspenyakit diabetes melitus yang serius, lemak sedikit dibentuk kecepatan, dalam pembentukan asam lemak adalahatau tidak sama sekali, karena alasan berikut: Pertama, bila karboksilasi asetil-KoA untuk membentuk malonil-KoA.insulin tidak tersedia, glukosa tidak memasuki sel lemak dan Kecepatan reaksi ini terutama diatur oleh aktivitas enzimsel hati secara memuaskan, sehingga hanya sedikit asetil-KoA asetil-KoA karboksilase, yang dipercepat dengan adanyadan NADPH yang diperoleh dari glukosa untuk keperluan perantaraan siklus asam sitrat. Bila kelebihan jumlahsintesis lemak. Kedua, kekurangan glukosa dalam sel lemak karhohidrat dipakai, perantaraan ini meningkat, yang secarasangat mengurangi ketersediaan a-gliserofosfat, yang juga otomatis menyebabkan peningkatan pembentukan asammenyulitkan jaringan untuk membentuk trigliserida. lemak.Gambar 68-4 Ga ris besar skema sintesis ~ Glukosa -trigliserida dari glukosa. Jalur Jalur gl ikolisis t t pentosa fosfat ~--- a-Gliserofosfat + Asetil-KoA + NADH + H+ NADPH + H+ Lsam lemak..l. (-----y-...-.1. - - t ....__ _ _ _ _ _ _ _ Trigliserida 893

Unit X//J Metabo/isme dan Pengaturan Suhu Akhirnya, hormon tiroid menyebabkan mobilisasi lemak yang cepat, yang diyakini terjadi secara tidak langsung dari Jadi, kelebihan jumlah karbohidrat dalam diet tidak peningkatan keseluruhan kecepatan metabolisme energi di hanya bekerja sebagai penghemat lemak tetapi juga semua sel tubuh dalam pengaruh hormon ini. Berkurangnya meningkatkan penyimpanan lemak. Sesungguhnya, semua asetil Ko-A dan zat perantara lainnya dari metabolisme kelebihan karbohidrat yang tidak digunakan untuk energi lemak dan karbohidrat dalam sel, merupakan rangsangan atau disimpan dalam deposit kecil glikogen di tubuh, akan yang menyebabkan mobilisasi lemak. diubah menjadi lemak untuk disimpan. Pengaruh berbagai hormon terhadap metabolisme akan Akselerasi Penggunaan Lemak untuk Energi Tanpa dibicarakan lebih lanjut dalam bab yang berhubungan Adanya Karbohidrat. Semua efek penghematan lemak dan dengan masing-masing hormon. karbohidrat akan hilang dan berbalik arah bila karbohidrat tidak tersedia. Keseimbangan bergeser ke arah yang Obesitas. Obesitas berarti penimbunan lemak yang berlawanan, dan lemak dimobilisasi dari sel adiposa dan berlebihan di dalam tubuh. Masalah ini akan dibicarakan dipakai sebagai energi menggantikan karbohidrat. dalam hubungannya dengan keseimbangan diet di Bab 71, tetapi secara singkat, obesitas disebabkan oleh pemasukan Hal yang juga penting adalah beberapa perubahan jumlah makanan yang lebih besar daripada pemakaiannya hormonal yang terjadi untuk mempercepat mobilisasi asam oleh tubuh sebagai energi. Makanan yang berlebihan, baik lemak dari jaringan adiposa. Di antara perubahan hormonal lemak, karbohidrat, maupun protein, kemudian disimpan yang terpenting adalah berkurangnya sekresi insulin oleh hampir seluruhnya sebagai lemak di jaringan adiposa, untuk pankreas secara nyata karena tidak adanya karbohidrat. kemudian digunakan sebagai energi. Keadaan ini tidak hanya mengurangi kecepatan pemakaian glukosa oleh jaringan tetapi juga mengurangi penyimpanan Beberapa strain rodensia dengan obesitas herediter lemak, yang lebih lanjut akan menggeser keseimbangan ke telah ditemukan. Paling sedikit satu di antaranya, obesitas arah metabolisme lemak yang bertindak sebagai pengganti disebabkan oleh mobilisasi lemak yang tidak efektif dari karbohidrat. jaringan adiposa olehlipase jaringan sedangkan pembentukan dan penyimpanan lemak berjalan dengan normal. Proses satu Pengaturan Hormonal terhadap Pemakaian arah semacam ini menyebabkan peningkatan penyimpanan Lemak. Sedikitnya tujuh hormon yang disekresi oleh lemak secara progresif, yang menimbulkan obesitas yang kelenjar endokrin berpengaruh nyata terhadap pemakaian berat. lemak. Beberapa efek hormonal penting pada metabolisme lemak-selain kurangnya efek insulin, yang telah dibicarakan Fosfolipid dan Kolesterol pada paragraf sebelumnya-dibahas di paragraf berikut ini. Fosfolip id Mungkin peningkatan paling dramatis yang terjadi Tipe utama dari fosfolipid tubuh adalah lesitin, sefalin dan dalam pemakaian lemak adalah yang diamati selama kerja sfingomielin: struktur kimianya yang khas diperlihatkan berat. Keadaan ini hampir seluruhnya disebabkan oleh pada Gambar 68-5. Fosfolipid selalu mengandung satu atau pelepasan epinefrin dan norepinefrin oleh medula adrenal lebih molekul asam lemak dan satu radikal asam fosfor, selama kerja, sebagai akibat perangsangan simpatis. Kedua dan fosfolipid biasanya memiliki basa nitrogen. Meskipun hormon ini secara langsung mengaktifkan trigliserida lipase struktur kimia fosfolipid agak bervariasi, sifat fisiknya peka-hormon yang terdapat sangat banyak dalam sel lemak, mirip, karena semua fosfolipid itu larut dalam lemak, yang dan hormon-ini menyebabkan pemecahan trigliserida yang ditranspor dalam lipoprotein, dan dipakai di seluruh tubuh sangat cepat dan mobilisasi asam lemak. Kadang-kadang untuk berbagai tujuan struktural, seperti pada membran sel konsentrasi asam lemak bebas dalam darah seseorang yang dan membran intrasel. sedang bekerja, meningkat sampai delapan kali lipat, dan pemakaian asam lemak ini oleh otot untuk energi juga jadi Pembentukan Fostolipid. Fosfolipid pada dasarnya meningkat. Tipe stres lain yang mengaktifkan sistem saraf dibentuk di semua sel tubuh, walaupun sel tertentu simpatis dapat juga meningkatkan mobilisasi asam lemak mempunyai kemampuan khusus untuk membentuk dan pemakaiannya dengan cara yang serupa. fosfolipid dalam jumlah yang besar. Mungkin 90 persen dibentuk di sel hati; jumlah yang cukup banyak juga dibentuk Stres juga menyebabkan sejumlah besar kortikotropin oleh sel epitel usus selama absorpsi lipid dari usus. dilepaskan oleh kelenjar hipofisis anterior, dan hormon ini menyebabkan korteks adrenal menyekresikan sejumlah Kecepatan pembentukan fosfolipid sampai tahap glukokortikoid ekstra. Keduanya, kortikotropin dan tertentu diatur oleh faktor yang biasa mengatur kecepatan glukokortikoid, mengaktifkan trigliserida lipase peka- metabolisme lemak secara keseluruhan, karena ketika hormon seperti yang diaktifkan oleh epinefrin dan trigliserida disimpan di hati, kecepatan pembentukan norepinefri n atau lipase yang serupa. Bila kortikotropin fosfolipid meningkat. Zat kimia khusus tertentu juga dan glukokortikoid disekresi sangat banyak selama periode dibutuhkan untuk pembentukan beberapa fosfolipid. yang panjang, seperti terjadi pada penyakit endokrin yang Misalnya, kolin, yang diperoleh dalam diet atau yang disebut sindroma Cushing, lemak sering kali dimobilisasi dibentuk dalam tubuh, dibutuhkan untuk pembentukan sedemikian besar sehingga menimbulkan ketosis. Oleh sebab lesitin, sebab kolin adalah basa nitrogen dari molekul itu, kortikotropin dan glukokortikoid dikatakan mempunyai lesitin. Inositol juga dibutuhkan untuk pembentukan efek ketogenik. Horman pertumbuhan mempunyai pengaruh beberapa sefalin. yang mirip tetapi lebih lemah dibandingkan kortikotropin dan glukokortikoid dalam mengaktifkan lipase peka- hormon. Oleh karena itu, hormon pertumbuhan dapat juga mempunyai efek ketogenik yang ringan.894









Daftar Pustaka Bab 68 Metabolisme LipidAdiels M, Olofsson SO, Taskinen MR, Boren j : Overproduction of very low- Mansbach CM 2nd, Gorelick F: Development and physiological regulation density lipoproteins is the hallmark of the dyslipidemia in the metabolic of intestinal lipid absorption. II. Dietary lipid absorption, complex lipid syndrome, ArteriosclerThromb Vase Biol 28:1?25, 2008. synthesis, and the intracellular packaging and secretion of chylomicrons, Am j Physiol Gastrointest Liver Physiol 293:G645, 2008.Black DD: Development and Physiological Regulation of Intestinal Lipid Absorption. I. Development of intestinal lipid absorption: cellular events Mooradian AD, Haas Mj,Wehmeier KR, Wong NC: Obesity-related changes in chylomicron assembly and secretion, Am j Physiol Gastrointest Liver in high-density lipoprotein metabolism, Obesity (Silver Spring) 16:1152, Physiol 293:G519, 2007. 2008.Brown MS, Goldstein JL:A proteolytic pathway that controls the cholesterol Roden M: How free fatty acids inhibit glucose utilization in human skeletal content of membranes, cells, and blood, Proc Natl Acad Sci U S A muscle, News Physiol Sci 19:92, 2004. 96:11041, 1999. Tabet F, Rye KA: High-density lipoproteins, inflammation and oxidativeBugger H, Abel ED: Molecular mechanisms for myocardial mitochondrial stress, Clin Sci (Lond) 116:87, 2009. dysfunction in the metabolic syndrome, Clin Sci (Lond) 114:195, 2008. Williams KJ: Molecular processes that handle-and mishandle-dietaryHahn C, Schwartz MA: The role of cellular adaptation to mechanical forces lipids,} Clin Invest 118:3247, 2008. in atherosclerosis, ArteriosclerThromb Vase Biol 28:2101 , 2008. Zernecke A, Shagdarsuren E, Weber C: Chemokines in atherosclerosis: anJaworski K, Sarkadi-Nagy E, Duncan RE, et al: Regulation of triglyceride update, ArteriosclerThromb Vase Biol 28:1897, 2008. metabolism IV. Hormonal regulation of lipolysis in adipose tissue, Am} Physiol Gastrointest Liver Physiol 293:G1, 2007. 899



BAB 69 • Metabolisme Protein Alih Bahasa: Dr. dr. Ermita Ilyas Editor: dr. M. Djauhari WidjajakusumahKurang lebih tiga perempat bagian tubuh yang padat Perhatikan dalam reaksi ini bahwa nitrogen pada radikaladalah protein. Protein ini meliputi protein struktural, amino dari satu asam amino berikatan dengan karbon clanenzim, nukleoprotein, protein yang mengangkut oksigen, radikal karboksil asam amino lainnya. Satu atom hidrogenprotein otot yang menimbulkan kontraksi otot, clan dilepaskan dari radikal amino, clan satu ion hidroksilbanyak jenis lainnya yang melaksanakan fungsi intrasel dilepaskan dari radikal karboksil; keduanya bergabungclan ekstrasel yang spesifik di seluruh tubuh. membentuk molekul air. Setelah ikatan peptida dibentuk, satu radikal amino dan satu radikal karboksil masih terletak Sifat kimia dasar yang menerangkan berbagai fungsi pada ujung yang berlawanan di molekul baru yang lebihprotein, sedemikian luasnya sehingga sebagian besar dari panjang. Setiap radikal tersebut mampu menggabungkankeseluruhan disiplin ilmu biokimia membahas protein. asam amino tambahan untuk membentuk satu rantaiOleh sebab itu, pembahasan ini dibatasi pada beberapa peptida. Beberapa molekul protein yang rumit mempunyaiaspek khusus metabolisme protein yang penting sebagai beribu-ribu asam amino yang dihubungkan oleh ikatandasar diskusi lainnya dalam buku ajar ini. peptida, dan bahkan pada molekul protein terkecil sekali pun biasanya mempunyai lebih dari 20 asam amino yang Sifat Dasar Protein dihubungkan oleh ikatan peptida. Rata-rata molekul protein mengandung sekitar 400 asam amino.Asam AminoUnsur dasar penyusun protein adalah asam amino, clan 20 di lkatan Lainnya dalam Molekul Protein. Beberapaantaranya terdapat dalam protein tubuh dengan jumlah yangcukup banyak. Gambar 69-1 menunjukkan rumus kimia dari molekul protein terdiri atas beberapa rantai peptida clan20 asam amino ini, yang memperlihatkan bahwa asam-asamamino tersebut mempunyai dua ciri yang sama: masing- bukan rantai tunggal, clan molekul protein ini berikatanmasing asam amino mempunyai satu gugus asam (-COOH)clan satu atom nitrogen yang melekat pada molekul, biasanya satu sama lain oleh ikatan yang lain, sering kali oleh ikatanberupa gugus amino (-NH2) . hidrogen antara radikal CO clan NH dari peptida, seperti lkatan Peptida dan Rantai Peptida. Asam amino-asamamino protein bergabung menjadi rantai panjang melalui berikut ini.ikatan peptida. Struktur kimia ikatan ini ditunjukkan olehreaksi berikut ini. \ == IC 0 ----------- H-N I\ R-HC CH-R' ==\ I N - H ----------- 0 C I\I / /- INH2 Banyak rantai peptida yang terlilit atau terlipat, dan lilitan / t{lNH atau lipatan selanjutnya dipertahankan dalam bentuk spiral secara kuat atau dalam bentuk lain oleh ikatan hidrogen yang -CO [()~~~-~:- serupa dan daya ikat lainnya.R-CH ' ... _....' CH - COOH - NH2 Transpor dan Penyimpanan Asam Amino I Asam Amino Darah Konsentrasi normal asam amino di dalam darah bernilai R-CH-CO antara 35 clan 65 mg/di. Konsentrasi ini adalah nilai rata-rata dari sekitar 2 mg/di untuk setiap 20 asam amino, walaupun I beberapa asam amino ditemukan dalam jumlah yang lebih NH+ HzO I R' - CH-COOH 901

Unit XIII fvletabo/isme dan Pengaturan Suhu ASAM AMINO Glisin Prolin H H2CI -CIH2 I H2C\ C-C OOH H-C-COOH . /I NH I I NH2 H Alan in ASAM AMINO ESENSIAL HH TREONIN LISIN II H H NIH2 HH HHH H-C-C-COOH I I IIIII H-C-C-C-COOH II III H-C-C-C-C-C-COOH H OH H H NH2 IIIII Serin NH2 H H H NH2 HH METIONIN ARGININ II HHH NH H H H H H 11 I I I I I H-C-C-COOH III H2 N - C - N - C- C -C -C - C O O H C H3 - S - C- C -C-C OO H II I I I I I II H H H NH2 OH NH2 H H NH2 Sistein HH II H-C-C-COOH II SH NH2 Asam aspartat VALIN FENILALANIN COOH H HH H - I -N H I II CI 2 H-C~\"'IH H <:>-C-C-COOH H-C-H I II 7 / C-C-COOH I I H NH2 COOH Asam glutamat H-C NH2 COOH I H I H - CI -N H 2 LEUSIN TRI PTO FAN H-C-H H o: H H II I I H-C-H H-C~\"'IH H H C-C-C-COOH II I I I I I COOH Asparagin 7 /C-C-C-COOH ,..CH H NH 2 II N 0 H NH 2 H-C H NH2 I H II I I N H2 - C- C- C -CO O H I I I H HH Glutamin ISOLEUSIN HISTIDIN HHH H 0 H H NH 2 HC-N III I II - I I I II )cH N H2 - C C- C- C -C O O H H-C-C-C-C-COOH C-N-H I I I III I HHH I H H CH3 NH2 H-C-H Tirosin I HH H-CI -NH2 II COOH HO-c:>-C-C-COOH II H NH2Gambar 69-1 Asam-asam amino. Sepuluh asam amino esensial tidak dapat disintesis dalam jumlah yang cukup di dalam tubuh; asamamino esensial tersebut harus diperoleh, yang sudah terbentuk, dari makanan.besar daripada asam amino lainnya. Oleh karena asam Nasib Asam Amino yang Diabsorbsi dari Saluranamino adalah asam yang relatif kuat, asam amino terdapat Pencernaan. Hasil pencernaan protein dan absorpsi proteindalam darah terutama dalam bentuk terionisasi, akibat dalam saluran pencernaan hampir seluruhnya berupa asampemindahan satu atom hidrogen dari radikal NH2• Asam amino; jarang sekali berupa polipeptida atau molekul proteinamino tersebut sebenarnya berkontribusi sebanyak 2 sampai utuh yang diabsorbsi dari saluran pencernaan ke dalam darah.3 mEq ion negatif dalam darah. Distribusi yang pasti dari Segera setelah makan, konsentrasi asam amino dalam darahberbagai asam amino dalam darah sampai batas tertentu meningkat, tetapi peningkatan yang terjadi biasanya hanyabergantung pada tipe protein yang dikonsumsi, tetapi paling beberapa miligram per desiliter karena dua alasan: Pertama,tidak konsentrasi beberapa asam amino diatur oleh sintesis pencernaan dan absorpsi protein biasanya berlangsungyang selektif di berbagai sel. lebih dari 2 sampai 3 jam, sehingga hanya sejumlah kecil asam amino yang diabsorbsi secara terpisah. Kedua, setelah mernasuki darah, kelebihan asam amino diabsorbsi dalam902

Bab 69 Metabolisme Proteinwaktu 5 sampai 10 menit oleh sel di seluruh tubuh, terutama amino yang dibutuhkan tersebut akan ditranspor keluar dari •oleh hati. Oleh karena itu, hampir tidak pernah ada sejumlah sel untuk memenuhi kebutuhannya dalam plasma. Denganbesar konsentrasi asam amino yang menumpuk di dalam cara ini, konsentrasi plasma masing-masing asam aminodarah dan cairan jaringan. Namun, kecepatan penggantian dipertahankan pada nilai yang konstan secara beralasan.asam amino begitu cepat sehingga banyak gram protein Lebih lanjut lagi, ditunjukkan bahwa berbagai hormondapat dibawa dari satu bagian tubuh ke tempat lain dalam yang disekresi oleh kelenjar endokrin dapat mengubahbentuk asam amino tiap jam. keseimbangan antara protein jaringan dan asam amino yang beredar. Contohnya, hormon pertumbuhan dan insulin Transpor Aktif Asam Amino ke dalam Sel. Semua meningkatkan pembentuk~n protein jaringan, sedangkanmolekul asam amino terlalu besar untuk berdifusi dengan hormon glukokortikoid dari korteks adrenal meningkatkanmudah melalui pori-pori membran sel. Oleh karena itu, konsentrasi asam amino plasma.asam amino dalam jumlah yang bermakna dapat bergerakke dalam atau ke luar melalui membran hanya dengan cara Keseimbangan yang Reversibel Antar-protein ditranspor terfasilitasi atau transpor aktif yang menggunakan Berbagai Bagian Tubuh yang Berbeda. Oleh karena proteinmekanisme pembawa (carrier). Sifat asli beberapa sel di hati (dan di jaringan lain yang jauh lebih sedikit)mekanisme pembawa masih sangat sedikit diketahui, tetapi dapat disintesis dengan cepat dari asam amino plasma, dansebagian dibicarakan di Bab 4. karena banyaknya protein tersebut yang dapat dipecahkan hampir secepat pengembaliannya ke dalam plasma, terdapat Ambang Batas Ginjal untuk Asam Amino. Di ginjal, pertukaran dan keseimbangan yang konstan antara asamberbagai asam amino dapat direabsorbsi secara aktif melalui amino plasma dan protein yang Jabil di hampir semua selepitel tubulus proksimal, yang akan mengeluarkan asam tubuh. Misalnya, jika jaringan tertentu membutuhkanamino dari filtrat glomerulus dan mengembalikannya ke protein, jaringan tersebut dapat menyintesis protein barudalam darah jika asam amino tersebut har.us berfiltrasi ke dari asam amino darah; selanjutnya, asam amino darahdalam tubulus ginjal melalui membran glomerulus. Akan tersebut ditambah oleh pemecahan protein dari sel-sel tubuhtetapi, seperti juga mekanisme transpor aktif lain di tubulus yang lain, terutama dari sel hati. Pengaruh ini terutamaginjal, terdapat batas atas kecepatan untuk setiap jenis asam terlihat dalam hubungannya dengan sintesis protein dalamamino agar dapat ditranspor. Oleh sebab itu, bila konsentrasi sel kanker. Se! kanker sering kali banyak menggunakan asamjenis asam amino tertentu meningkat dan menjadi terlalu amino; oleh karena itu, protein dari sel lain dapat berkurangtinggi dalam plasma dan filtrat glomerulus, kelebihan asam secara bermakna.amino yang tidak dapat direabsorbsi secara aktif akandikeluarkan ke dalam urine. Batas Atas Penyimpanan Protein. Masing-masing tipe sel tertentu mempunyai batas atas jumlah protein yang dapatPenyimpanan Asam Amino sebagai Protein di dalam Sel disimpan. Setelah semua sel mencapai batasnya, kelebihanSegera setelah masuk ke dalam sel jaringan, asam amino asam amino yang masih ada dalam sirkulasi dipecahkanbergabung satu sama lain dengan ikatan peptida, sesuai menjadi produk lain dan dipergunakan untuk energi, sepertipetunjuk sistem RNA caraka (messenger) dan ribosom sel, yang akan dibicarakan lebih lanjut, atau diubah menjadiuntuk membentuk protein sel. Oleh karena itu, konsentrasi lemak atau glikogen dan disimpan dalam bentuk ini.asam amino bebas dalam sel biasanya tetap rendah. Dengandemikian, penyimpanan sejumlah besar asam amino bebas Peran Fungsional Protein Plasmatidak terjadi dalam sel; sebaliknya, asam amino terutamadisimpan dalam bentuk protein yang sesungguhnya. Namun Tipe utama protein yang terdapat dalam plasma adalahbanyak protein intrasel ini dapat dengan cepat dipecah albumin, globulin, danfibrinogen .kembali menjadi asam amino di bawah pengaruh enzimpencernaan lisosom intrasel; asam amino ini selanjutnya Fungsi utama albumin adalah membentuk tekanandapat ditranspor kembali keluar dari sel dan masuk ke osmotik koloid di dalam plasma, yang akan mencegahdalam darah. Beberapa pengecualian untuk keadaan yang hilangnya plasma dari kapiler, seperti yang dibicarakan diterbalik ini adalah protein yang terdapat dalam kromosom Bab 16.nukleus dan protein struktural seperti protein kolagen danprotein kontraktil otot; protein-protein seperti ini tidak Globulin melakukan sejumlah fungsi enzimatik dalamikut serta secara bermakna dalam proses pencernaan dan plasma, tetapi yang sama pentingnya, globulin terutamatransportasinya keluar sel yang berkebalikan. berperan pada imunitas alamiah tubuh dan imunitas tubuh yang didapat untuk melawan invasi organisme, yang telah Beberapa jaringan tubuh ikut serta dalam penyimpanan dibicarakan di Bab 34.asam amino yang Iebih besar dari yang lainnya. Misalnya, hati,yang merupakan organ besar dan juga mempunyai sistem Fibrinogen berpolimerisasi menjadi pilinan fibrin yangkhusus untuk mengolah asam amino, dapat menyimpan panjang selama proses koagulasi darah. Dengan demikian,sejumlah besar protein yang dapat berubah dengan cepat; terbentuk bekuan darah yang akan membantu memperbaikiginjal dan mukosa usus juga dapat menyimpan protein kebocoran sistem sirkulasi, yang sudah dibahas di Bab 36.dalam jumlah yang lebih kecil. Pembentukan Protein Plasma. Pada dasarnya, semua Pelepasan Asam Amino dari Sel sebagai Alat Pengaturan albumin dan fibrinogen plasma dan 50 sampai 80 persenKonsentrasi Asam Amino Plasma. Setiap kali konsentrasi globulin, dibentuk di hati. Sisa globulin dibentuk hampirasam amino plasma turun di bawah nilai normal, asam seluruhnya di jaringan limfoid. Globulin tersebut terutama 903

Unit XIII Metabo/isme dan Pengaturan Suhuberupa gamma globulin yang membentuk antibodi yang berat adalah transfusi protein plasma intravena. Dalamdipakai oleh sistem imun. beberapa hari, atau kadang-kadang dalam beberapa jam, asam amino clan protein yang diberikan akan didistribusi ke Kecepatan pembentukan protein plasma oleh hati semua sel tubuh untuk membentuk protein baru sesuai yangdapat sangat tinggi, sebanyak 30 gram/hari. Keadaan diperlukan.penyakit tertentu menyebabkan hilangnya protein plasmadengan cepat; Iuka bakar berat yang menghilangkan area Asam Amino Esensial dan Nonesensialpermukaan kulit yang luas dapat menyebabkan kehilangan Sepuluh dari asam amino yang dalam keadaan normalplasma sebanyak beberapa liter tiap hari melalui area yang terdapat dalam protein hewani dapat disintesis dalamterbakar. Pembentukan protein ·plasma yang cepat oleh hati sel, sedangkan sepuluh yang lainnya tidak dapat disintesisberguna untuk mencegah kematian pada keadaan tersebut. seluruhnya atau disintesis dalam jumlah sangat sedikitKadang-kadang, seseorang dengan penyakit ginjal yang untuk menyuplai kebutuhan tubuh. Kelompok kedua asamberat kehilangan sebanyak 20 gram protein plasma di dalamurine setiap hari selama beberapa bulan, dan kehilangan amino yang tidak dapat disintesis ini disebut asam aminoprotein yang dibutuhkan ini akan digantikan secara kontinu esensial. Penggunaan istilah \"esensial\" tidak berarti bahwaterutama oleh hati. 10 asam amino \"nonesensial\" lain tidak dibutuhkan untuk pembentukan protein, tetapi hanya menyatakan bahwa Pada sirosis hati, sejumlah besar jaringan fibrosa asam amino lainnya ini tidak esensial dalam diet karenaterbentuk di antara sel-sel parenkim hati, sehingga asam amino tersebut dapat disint.esis dalam tubuh.kemampuannya untuk menyintesis protein plasma menjadiberkurang. Seperti yang dibahas di Bab 25, ha! tersebut akan Sintesis asam amino nonesensial bergantung terutamamenurunkan tekanan osmotik koloid plasma sehingga akan kepada pembentukan asam a-keto yang sesuai, yangterjadi edema seluruh tubuh. merupakan prekursor dari masing-masing asam amino. Misalnya, asam piruvat, yang dibentuk dalam jumlah besar Protein Plasma sebagai Sumber Asam Amino selama pemecahan glikolisis dari glukosa, adalah prekursoruntuk jaringan. Sewaktu jaringan kekurangan protein, asam keto dan asam amino alanin. Kemudian, melaluiprotein plasma dapat bertindak sebagai sumber untuk proses transaminasi, satu radikal amino ditransfer ke asammenggantikan kembali protein jaringan dengan cepat. a-keto, dan oksigen keto ditransfer ke donor radikal amino.Sesungguhnya, seluruh protein plasma dapat diimbibisi in Reaksi ini ditunjukkan pada Gambar 69-3. Perhatikan bahwatoto oleh makrofagjaringan melalui proses pinositosis; begitu pada gambar ini, radikal amino ditransfer ke asam piruvatberada dalam sel ini, protein plasma dipecah menjadi asam dari zat kimia lain yang bersatu dengan erat dengan asamamino yang ditranspor kembali ke dalam darah dan dipakai amino-glutamin. Glutamin terdapat dalam jumlah besar didi seluruh tubuh untuk membangun protein sel di manapun jaringan, dan salah satu fungsinya yang utama adalah sebagaiprotein tersebut dibutuhkan. Dengan cara ini, protein plasma tempat penyimpanan radikal amino. Selain itu, radikalberfungsi sebagai media penyimpanan protein yang labildan merupakan sumber asam amino yang tersedia denganmudah bila jaringan tertentu membutuhkannya. Keseimbangan yang Reversibel antara Protein P tein plasma yang diimbib siPlasma dan Protein jaringan. Terdapat suatu keadaankeseimbangan yang konstan, seperti yang tampak pada Sel retikuloendotelialGambar 69-2, antara protein plasma, asam amino darah, Gambar 69-2 Keseimbangan yang reversibel antara proteindan protein jaringan. Berdasarkan studi pelacak radioaktif, jaringan, protein plasma, dan asam amino plasma.diperkirakan bahwa pada keadaan normal, sekitar 400gram protein tubuh disintesis clan dipecahkan setiap harisebagai bagian dari aliran asam amino yang kontinu. Halini melukiskan prinsip umum pertukaran asam amino yangreversibel di antara protein-protein tubuh yang berbeda.Bahkan selama kelaparan atau selama penyakit berat yangmelemahkan, rasio protein jaringan total terhadap proteinplasma total dalam tubuh tetap relatif konstan, yaitu sekitar33:1. Oleh karena keseimbangan yang reversibel antara proteinplasma dan protein tubuh lainnya, salah satu pengobatanyang paling efektif untuk defisiensi protein yang akut danGambar 69-3 Sintesis alanin dari asam +NH - CII- C H -C H - CHI - CO O H CH 3 -C- CO O Hpiruvat melalui transaminasi. 2 2 2 II Transaminase 0 NH2 0 (Glutamin) (Asam piruvat) NH2 - C- C H 2 -C H 2 -C- C OOH CH - C -I C O OH II II a + NH 00 (Asam a-Ketoglutamin) (Alanin)904

Bab 69 Metabolisme Proteinamino dapat ditransfer dari asparagin, asam glutamat, dan yang berat, amonia akan menumpuk dalam darah. Keadaanasam aspartat. ini sangat toksik, terutama terhadap otak, yang sering kali menimbulkan keadaan yang disebut koma hepatikum. Proses transaminasi dibantu oleh beberapa enzim, yangdi antaranya berupa aminotransferase, yang merupakan Stadium pembentukan ureum pada dasarnya adalahderivat piridoksin, salah satu vitamin B(BJ Tanpa vitamin ini sebagai berikut.hanya sedikit asam amino yang disintesis, dan pembentukanprotein tidak dapat berlangsung secara normal. Ornitin + C02 + NH3 - -- -- - - - - SitrulinPemakaian Protein untuk EnergiBegitu sel diisi sampai batasnya dengan protein yang NH3 )tersimpan, penambahan asam amino tambahan di dalamcairan tubuh akan dipecah dan digunakan untuk energi atau (disimpan terutama sebagai lemak atau sebagai glikogen.Pemecahan ini terjadi hampir seltJruhnya di dalam hati, dan Arginindimulai deRgan proses deaminasi, yang akan dijelaskan dibagian berikut ini. (Arginase) +H20 Deaminasi. Deaminasi berarti pengeluaran gugusamino dari asam amino. Hal ini terjadi terutama melalui Ureumtransaminasi, yang berarti pemindahan gugus amino kebeberapa zat akseptor, yang merupakan kebalikan dari Setelah ureum terbentuk, ureum berdifusi dari sel hatiproses transaminasi yang dijelaskan sebelumnya dalam masuk ke dalam cairan tubuh dan diekskresikan oleh ginjal.hubungannya dengan sintesis asam amino. Oksidasi Asam Amino yang Sudah Mengalami Bagian terbesar deaminasi terjadi melalui skema Deaminasi. Begitu asam amino sudah dideaminasi, asamtransaminasi berikut. keto yang dihasilkan, pada banyak keadaan, dioksidasi untuk melepaskan energi guna keperluan metabolisme. Oksidasi JAsam o.·ketoglutarat +Asam Amino ini biasanya melibatkan dua proses yang berurutan: (1) Asam keto diubah menjadi zat kimia yang sesuai, yang ( dapat masuk ke dalam siklus asam sitrat, dan (2) zat tersebut dipecah oleh siklus asam sitrat dan digunakan sebagai energi Asam Glutamat + Asam o.·Keto dengan cara yang sama seperti penggunaan asetil koenzim A (asetil-KoA) yang dihasilkan dari metabolisme karbohidrat +NAO++ HzO dan lemak, yang dijelaskan di Bab 67 dan 68. Secara umum, jumlah adenosin trifosfat (ATP) yang dibentuk untuk setiap NADH + H+ + NH3 gram protein yang dioksidasi, lebih sedikit daripada jumlah yang dibentuk untuk setiap gram glukosa yang dioksidasi. Perhatikanlah dari skema ini bahwa gugus aminodan asam amino ditransfer ke asam a-ketoglutarat, yang Glukoneogenesis dan Ketogenesis. Asam amino tertentukemudian menjadi asam glutamat. Asam glutamat kemudian yang dideaminasi serupa dengan zat yang digunakan oleh seldapat mentransfer gugus asam amino ke zat lainnya atau pada keadaan normal, terutama sel hati, untuk menyintesisdapat melepaskannya dalam bentuk amonia (NH3) . Dalam glukosa atau asam lemak. Misalnya, deaminasi alanin adalahproses kehilangan gugus amino, asam glutamat sekali lagi asam piruvat. Asam piruvat ini dapat dikonversi menjadimenjadi asam a-ketoglutarat, sehingga siklus tersebut glukosa atau glikogen. Asam piruvat juga dapat dikonversidapat berlangsung berulang-ulang. Untuk memulai proses menjadi asetil-KoA, yang kemudian dapat dipolimerisasikantersebut, kelebihan asam amino di dalam sel, terutama di hati, menjadi asam lemak. Dua molekul asetil-KoA juga dapatakan menginduksi aktivasi sejumlah besar aminotransferase, menyatu membentuk asam asetoasetat, yang merupakanyaitu enzim yang bertanggung jawab memulai sebagian salah satu benda keton, seperti yang diterangkan di Bab 68.besar proses deaminasi. Konversi asam amino menjadi glukosa atau glikogen Pembentukan Ureum oleh Hati. Amonia yang disebut glukoneogenesis, dan konversi asam amino menjadidilepaskan selama deaminasi asam amino dikeluarkan dari asam keto atau asam lemak disebut ketogenesis. Dari 20darah hampir seluruhnya melalui konversi menjadi ureum, asam amino yang dideaminasi, 18 di antaranya mempunyaidua molekul amonia, clan satu molekul karbon dioksida struktur kimia yang memungkinkan asam amino tersebutbergabung, sesuai dengan reaksi berikut. dikonversi menjadi glukosa, dan 19 di antaranya dapat dikonversi menjadi asam lemak. 2 NH3 + coz --; HZN-C-NHZ + Hp II Pemecahan Protein secara Obligat 0 Bila seseorang tidak makan protein, bagian protein tertentu dari protein tubuh akan dipecah menjadi asam amino Pada dasarnya, semua ureum dalam tubuh manusia dan kemudian dideaminasi dan dioksidasi. Keadaan inidisintesis di hati. Bila tidak ada hati atau pada penyakit hati melibatkan 20 sampai 30 gram protein setiap harinya, yang disebut kehilangan obligat protein. Oleh karena itu, untuk mencegah kehilangan bersih (net loss) protein dan tubuh, seseorang harus makan sedikitnya 20 sampai 30 gram protein setiap hari; untuk amannya, biasanya dianjurkan sedikitnya 60 sampai 75 gram. 905

Unit XIII Metabolisme dan Pengaturan Suhu Testosteron Meningkatkan Deposit Protein di Perbandingan berbagai asam amino dalam protein Jaringan. Testosteron, hormon seks laki-laki, menyebabkan diet harus kira-kira sama dengan perbandingannya dalam peningkatan penyimpanan protein di jaringan seluruh jaringan tubuh jika seluruh protein akan dipergunakan untuk tubuh, terutama protein kontraktil otot (30 sampai 50 persen membentuk protein baru di jaringan. Jika konsentrasi salah peningkatan). Mekanisme efek tersebut tidak diketahui, satu jenis asam amino esensial rendah, yang lainnya menjadi tetapi jelas berbeda dari efek hormon pertumbuhan, dalam tidak berguna sebab sel menyintesis protein sesuai prinsip ha!: Harmon pertumbuhan menyebabkan jaringan terus gaga! atau tuntas (all or none), seperti yang dijelaskan di Bab menerus tumbuh hampir tak terbatas, sedangkan testosteron 3 dalam hubungannya dengan sintesis protein. Asam amino menyebabkan protein otot, dan dengan efek lebih kecil, yang tidak berguna akan dideaminasi dan dioksidasi. Protein protein jaringan lainnya, bertambah hanya dalam waktu yang mempunyai rasio asam amino yang berbeda dari rata- beberapa bulan. Begitu protein otot dan jaringan lainnya rata protein tubuh disebut protein parsial atau protein tidak mencapai jumlah maksimum, deposisi protein selanjutnya lengkap, dan protein semacam itu kurang bernilai untuk akan berhenti meskipun testosteron terus diberikan. nutrisi daripada protein lengkap. Estrogen. Estrogen, hormon seks utama perempuan, juga Pengaruh Kelaparan terhadap Pemecahan Protein. Selain menyebabkan sedikit penyimpanan protein, tetapi efeknya 20 sampai 30 g protein yang dipecahkan secara obligat relatif tidak bermakna dibandingkan dengan testosteron. setiap hari, tubuh memakai hampir semua karbohidrat atau lemak sebagai sumber energi, selama keduanya masih Tiroksin. Tiroksin meningkatkan laju metabolisme tersedia. Akan tetapi, setelah beberapa minggu mengalami seluruh sel, dan akibatnya, secara tidak langsung akan kelaparan, sewaktu jumlah simpanan lemak dan karbohidrat memengaruhi metabolisme protein. Jika karbohidrat dan mulai berkurang, asam amino darah akan dideaminasi dan lemak tidak cukup tersedia untuk laju energi, tiroksin dioksidasi dengan cepat sebagai sumber energi. Dari proses akan menyebabkan pemecahan protein yang cepat dan ini, protein jaringan dipecahkan dengan cepat-sebanyak menggunakannya sebagai sumber energi. Sebaliknya, jika 125 g tiap hari-dan akibatnya, fungsi sel menurun dengan jumlah karbohidratdan lemak cukup tersedia dan asam amino cepat. Oleh karena penggunaan karbohidrat clan lemak yang berlebihan juga tersedia dalam cairan ekstraselular, sebagai sumber energi normalnya lebih disukai daripada tiroksin dapat meningkatkan kecepatan sintesis protein. penggunaan protein, karbohidrat dan lemak disebut Pada hewan atau manusia yang sedang tumbuh, kekurangan sebagai penghemat protein. tiroksin menyebabkan pertumbuhan sangat terhambat akibat kurangnya sintesis protein. Pada hakikatnya, diyakini Pengaturan Hormonal Metabolisme Protein bahwa tiroksin mempunyai sedikit pengaruh yang spesifik terhadap metabolisme protein tetapi mempunyai pengaruh Hormon Pertumbuhan Meningkatkan Sintesis Protein umum yang penting dengan cara meningkatkan kecepatan reaksi anabolisme dan katabolisme protein normal. Sel. Hormon pertumbuhan menyebabkan penambahan jumlah protein jaringan. Mekanisme yang pasti mengenai ha! Daftar Pustaka tersebut tidak diketahui, tetapi diyakini disebabkan terutama oleh peningkatan transpor asam amino melalui membran Altenberg GA: The engine of ABC proteins, News Physiol Sci 18:191 , 2003. sel, percepatan proses transkripsi DNA dan translasi RNA Broer S: Apical transporters for neutral am ino acids: physiology and untuk sintesis protein, dan penurunan oksidasi protein- protein jaringan. pathophysiology, Physiology (Bethesda) 23:95, 2008. Broer S: Amino acid transport across mammalian intestinal and renal Insulin Diperlukan untuk Sintesis Protein. Kekurangan total insulin menurunkan sintesis protein hingga menjadi epithelia, Physiol Rev 88:249, 2008. hampir no!. Insulin meningkatkan transpor beberapa asam Daniel H: Molecular and integrative physiology of intestinal peptide amino ke dalam sel, yang dapat menjadi rangsangan bagi pembentukan protein. Juga, insulin mengurangi pemecahan transport, Annu Rev Physiol 66:361, 2004. protein dan meningkatkan ketersediaan glukosa untuk sel, Finn PF, Dice JF: Proteolytic and lipolytic responses to starvation, Nutrition sehingga kebutuhan asam amino sebagai sumber energi secara bersamaan akan dikurangi. 22:830, 2006. Jans DA, Hubner S: Regulation of protein transport to the nucleus: central Glukokortikoid Meningkatkan Pemecahan Sebagian role of phosphorylation, Physiol Rev 76:651, 1996. Besar Protein Jaringan. Glukokortikoid yang disekresi oleh Kuhn CM: Anabolic steroids, Recent Prog Horm Res 57:411 , 2002. korteks adrenal menurunkan jumlah protein di sebagian Moriwaki H, Miwa Y, Tajika M, et al: Branched-chain amino acids as a besar jaringan, sementara meningkatkan konsentrasi asam amino plasma, juga meningkatkan protein hati serta protein protein- and energy-source in liver ci rrhos is. Biochem Biophys Res plasma. Diyakini bahwa glukokortikoid meningkatkan Commun 313:405, 2004. kecepatan pemecahan protein ekstra hepatik, dengan Phillips SM: Dietary protein for athletes: from requirements to metabolic demikian meningkatkan jumlah asam amino yang tersedia advantage, Appl Physiol Nutr fvtetab 31 :647, 2006. dalam cairan tubuh. Hal ini memungkinkan hati untuk Tang JE, Phillips SM: Maximizing muscle protein anabolism: the role of menyintesis lebih banyak protein seluler hepatik dan protein protein quality, Curr Opin Clin Nutr fvtetab Care 12:66, 2009. plasma. Tavernarakis N: Ageing and the regulation of protein synthesis: a balancing act ? Trends Cell Biol 18:228, 2008. Wolfe RR, Miller SL, Miller KB: Optimal protein intake in the elderly, Clin Nutr 27:675, 2008.906

BAB 70 • Hati sebagai Suatu Organ Alih Bahasa: Dr. dr. Ermita Ilyas Editor: dr. M. Djauhari WidjajakusumahMeskipun hati adalah suatu organ tersendiri, hati Selain sel-sel hati, sinusoid vena dilapisi oleh dua tipemenyelenggarakan banyak fungsi yang berbeda-beda, yang sel yang lain: (1) sel-set endotet khusus dan (2) set Kupffersaling berkaitan satu dengan yang lain. Hal ini terutama besar (juga disebut sel-set retifotoendotel), yang merupakanterbukti pada berbagai kelainan hati, karena banyak fungsinya makrofag setempat yang melapisi sinusoid dan mamputerganggu secara bersamaan. Bab ini merangkum berbagai memfagositosis bakteri dan benda asing lain dalam darahfungsi hati, meliputi (1) penyaringan dan penyimpanan sinus hepatikus.darah; (2) metabolisme karbohidrat, protein, lemak,hormon, dan zat kimia asing; (3) pembentukan empedu: Lapisan endotel sinusoid vena mempunyai pori-pori yang(4) penyimpanan vitamin dan besi; dan (5) pembentukan sangat besar, beberapa di antaranya berdiameter hampirfaktor-faktor koagulasi. 1 µm . Di bawah lapisan ini, terletak di antara sel endotel dan sel hepar, terdapat ruang jaringan yang sangat sempit Anatomi Fisiologi Hati yang disebut ruang Disse yang juga dikenal sebagal ruang perisinusoidal. Jutaan ruang Disse berhubungan denganHati merupakan organ terbesar dalam tubuh, menyumbang pembuluh limfe di dalam septum interlobularis. Oleh karenasekitar 2 persen berat tubuh total, atau sekitar 1,5 kg (3,3 itu, kelebihan cairan di dalam ruang ini dikeluarkan melaluipon) pada rata-rata manusia dewasa. Unit fungsional dasar aliran limfatik. Besarnya pori di endotel menyebabkan zat-hati adalah tobutus hati, struktur berbentuk silindris dengan zat dalam plasma bergerak bebas ke dalam ruang Disse.panjang beberapa milimeter dan berdiameter 0,8 sampai Bahkan banyak protein plasma berdifusi dengan bebas ke2 ml. Hati manusia mengandung 50.000 sampai 100.000 ruang ini.lobulus . Sistem Vaskular dan limfe Hepar Lobulus hati, tampak dalam bentuk potongan padaGambar 70-1, terbentuk mengelilingi sebuah vena sentralis Fungsi sistem vaskular hepar dibahas di Bab 15 dalamyang bermuara ke vena hepatika dan kemudian ke vena cava. kaitannya dengan vena porta dan dapat dirangkum sebagaiLobulus tersusun terutama dari banyak tempeng set hati berikut.(dua di antaranya diperlihatkan pada Gambar 70-1) yangmenyebar dari vena sentralis seperti jeruji roda. Masing- Vena portamasing lempeng hati biasanya setebal dua sel. dan di antara Arterisel yang berdekatan terdapat kanatikuli biliaris kecil yangbermuara ke duktus biliaris di dalam septum fibrosa yang hepatikamemisahkan lobulus hati yang berdekatan. Duktus biliaris ...-ie--~-~~~---......,.,_.....,....J; Di dalam septum terdapat venuta porta kecil yang Gambar 70-1 Struktur dasar lobulus hati, memperlihatkanmenerima darah terutama dari vena saluran pencernaan lem peng sel hati, pembuluh darah, sistem pengumpul-empedu,melalui vena porta. Dari venula-venula ini darah mengalir ke dan sistem aliran limfe yang terdiri atas ruang-ruang Disse dansinusoid hati gepeng dan bercabang, yang terletak di antara saluran limfe interlobularis. (Modifikasi dari Guyton AC, Taylor AE,lempeng-lempeng hati dan kemudian mengalir ke vena dan Granger HJ : Circulatory Physiology, Vol. 2: Dynamics of thesentralis. Dengan demikian, sel-sel hepar terus-menerus Body Fluids, Philadelphia, W. B. Saunders Company, 1975.)terpajan pada darah vena porta. 907 Arteriota hepatik juga terdapat di dalam septuminterlobularis. Arteriola-arteriola ini menyuplai darah arterike jaringan septum di antara lobulus yang berdekatan, danbanyak arteriola kecil juga bermuara langsung ke sinusoidhati, paling sering bermuara ke arteriola yang berlokasikurang lebih di sepertiga jarak ke septum interlobularisseperti terlihat pada Gambar 70-1.

Unit XIII fvfetabolisme dan Pengaturan Suhu yang bermakna di saat volume darah berlebihan clan mampu menyuplai darah ekstra di saat kekurangan volume darah. Darah Mengalir melalui Hati dari Vena Porta dan Arteri Hepatika Hati Memiliki Aliran Limfe yang Sangat Tinggi Oleh karena pori dalam sinusoid hati sangat permeabel clan Hati Memiliki Aliran Darah yang Tinggi dan Tahanan memungkinkan cairan clan protein dengan mudah masuk ke Vaskular yang Rendah. Kira-kira 1.050 ml darah mengalir dalam ruang Disse, limfe yang mengalir dari hati biasanya dari vena porta ke sinusoid hati setiap menit, clan tambahan mengandung protein dengan konsentrasi sekitar 6 g/dl, 300 ml lagi mengalir ke sinusoid dari arteri hepatika, dengan yang hanya sedikit kurang dari konsentrasi protein plasma. total rata-rata 1.350 ml/menit. Jumlah ini adalah sekitar 27 Selain itu, permeabilitas epitelium sinusoid hati yang tinggi persen dari curah jantung istirahat. memungkinkan terbentuknya limfe dalam jumlah besar. Oleh karena itu, kurang lebih setengah dari limfe yang dibentuk di Rata-rata tekanan di dalam vena porta yang bermuara ke dalam tubuh pada kondisi istirahat terjadi di hati. dalam hati adalah sekitar 9 mm Hg, clan rata-rata tekanan di dalam vena hepatika yang keluar dari hati menuju ke vena Tekanan Vaskular Hati yang Tinggi dapat Menimbulkan cava normalnya hampir 0 mm Hg. Perbedaan tekanan yang Transudasi Cairan dari Sinusoid Hati dan Kapiler Portal ke kecil ini, hanya 9 mm Hg, menunjukkan bahwa tahanan Rongga Abdomen-Asites. Ketika tekanan vena hepatika aliran darah melalui sinusoid hati normalnya sangat rendah, meningkat hanya 3 sampai 7 mm Hg di atas normal, sejumlah terutama bila seseorang dapat memperkirakan bahwa sekitar besar cairan mulai bertransudasi ke saluran limfe clan bocor 1.350 ml darah mengalir melalui jalur ini setiap menit. menembus permukaan luar kapsul hati langsung masuk ke rongga abdomen. Cairan tersebut hampir semuanya plasma, Sirosis Hati Sangat Meningkatkan Tahanan Aliran mengandung 80 sampai 90 persen protein plasma normal. Darah. Jika sel-sel parenkim hati rusak, sel-sel tersebut Pada tekanan vena cava 10 sampai 15 mm Hg, aliran limfe digantikan oleh jaringan fibrosa yang akhirnya akan mengerut hati meningkat sampai 20 kali dari normal, clan \"menetesnya\" di sekeliling pembuluh darah, sehingga sangat menghambat cairan dari permukaan hati dapat sangat besar sehingga darah porta melalui hati. Proses penyakit ini dikenal membentuk sejumlah besar cairan bebas di dalam rongga sebagai sirosis hati. Penyakit ini umumnya disebabkan abdomen, yang disebut asites. Hambatan aliran portal oleh alkoholisme kronis atau dari kelebihan timbunan melalui hepar juga menyebabkan tekanan kapiler tinggi lemak di hati clan berlanjut dengan peradangan hati, suatu di seluruh sistem pembuluh portal saluran pencernaan, keadaan yang disebut sebagai steatohepatitis nonalkoholik, menimbulkan edema pada dinding usus clan transudasi atau NASH (nonalcoholic steatohepatitis). Bentuk yang cairan melalui serosa usus ke dalam rongga abdomen. Hal lebih lemah dari akumulasi lemak clan peradangan hati, ini dapat juga menyebabkan asites. penyakit perlemakan hati nonalkoholik (nonalcoholic liver disease [NAFLDJ), adalah penyebab utama penyakit hati di Pengaturan Massa Hati-Regenerasi banyak negara industri, termasuk Amerika Serikat, clan yang Hati mempunyai kemampuan yang menakjubkan untuk biasanya dikaitkan dengan obesitas clan diabetes tipe II. mengembalikan dirinya sendiri setelah kehilangan jaringan hati yang bermakna akibat hepatektomi parsial atau cedera Sirosis juga dapat akibat dari masuknya racun seperti hati akut, selama cedera tersebut tidak diperparah oleh karbon tetraklorida, penyakit-penyakit virus seperti hepatitis infeksi virus atau peradangan. Hepatektomi parsial, yang infeksiosa, obstruksi duktus biliaris clan proses infeksi di mengambil sampai 70 persen bagian hati, menyebabkan dalam duktus biliaris. lobus yang tersisa membesar clan mengembalikan hati ke ukuran sebelumnya. Regenerasi ini berlangsung sangat cepat Sistem portal juga kadang-kadang tersumbat oleh clan membutuhkan waktu hanya 5 sampai 7 hari pada tikus. suatu gumpalan besar yang terbentuk di vena porta atau Selama regenerasi hati, hepatosit diperkirakan mengalami cabang-cabang utamanya. Bila sistem portal tiba-tiba replikasi sebanyak satu atau dua kali, clan setelah tercapai tersumbat, kembalinya darah dari usus clan limpa melalui ukuran clan volume hati sebelumnya, hepatosit kembali sistem aliran darah portal hati ke sirkulasi sistemik menjadi kepada keadaannya semula. sangat terhambat, mengakibatkan hipertensi portal clan meningkatkan tekanan kapiler di dalam dinding usus 15 Pengaturan regenerasi hati yang cepat ini masih belum sampai 20 mm Hg di atas normal. Penderita sering kali jelas diketahui, namun faktor pertumbuhan hepatosit meninggal dalam beberapa jam karena kehilangan banyak (hepatocyte growth factor [HGF]) tampaknya penting sebagai cairan dari kapiler ke dalam lumen clan dinding usus. penyebab pembelahan dan pertumbuhan sel hati. HGF diproduksi oleh sel mesenkimal di dalam hati clan jaringan Hati Berfungsi sebagai Penyimpan Darah lain, namun bukan hepatosit. Kadar HGF darah meningkat Oleh karena hati merupakan suatu organ yang dapat lebih dari 20 kali lipat setelah hepatektomi parsial, namun membesar, sejumlah besar darah dapat disimpan di dalam respons mitogenik biasanya ditemukan hanya di dalam hati pembuluh darah hati. Volume darah normal hati, meliputi setelah operasi ini, menunjukkan bahwa HGF mungkin yang di dalam vena hati clan yang di dalam jaringan hati, teraktifkan hanya pada sel yang bersangkutan. Faktor adalah sekitar 450 ml, atau hampir 10 persen dari total pertumbuhan lain, terutama epidermal growth factor, clan volume darah tubuh. Bila tekanan tinggi di atrium kanan sitokin seperti tumor necrosis factor clan interleukin 6 dapat menyebabkan tekanan balik di hati, hati membesar, clan juga terlibat dalam merangsang regenerasi sel hati. 0,5 sampai 1 L darah tambahan ada kalanya disimpan di dalam vena-vena clan sinus-sinus hepatika. Keadaan ini terjadi terutama.pada gaga! jantung dengan disertai kongesti perifer, yang telah dibahas di Bab 22. Jadi, sebenarnya, hati adalah suatu organ venosa yang besar, dapat mengembang, yang dapat berperan sebagai tempat penampungan darah908

Bab 70 Hati sebagai Suatu Organ Setelah hati kembali kepada ukuran sebelumnya, proses memungkinkan hati mengambil kelebihan glukosa dari •pembelahan sel hati berakhir. Sekali lagi, faktor-faktor yang darah, menyimpan, dan kemudian mengembalikannyaterlibat dalam ha! ini belum diketahui, walau transforming kembali ke darah bila konsentrasi glukosa darah mulai turungrowth factor-(3, suatu sitokin yang disekresi oleh sel hati, terlalu rendah. Fungsi ini disebut.fungsi penyangga glukosamerupakan penghambat kuat proliferasi sel hati dan telah hati. Pada orang dengan fungsi hati yang buruk, konsentrasidiperkirakan berfungsi sebagai pengakhir regenerasi hati. glukosa darah setelah memakan makanan tinggi karbohidrat dapat meningkat dua atau tiga kali lebih tinggi dibandingkan Percobaan fisiologi menunjukkan bahwa pertumbuhan pada orang dengan fungsi hati yang normal.hati sangat diatur oleh beberapa sinyal yang tidakdiketahui yang berkaitan dengan ukuran tubuh, sehingga Glukoneogenesis dalam hati juga penting untukperbandingan berat badan-hati yang optimal dipertahankan mempertahankan konsentrasi normal glukosa darah,untuk fungsi metabolik optimal. Namun, pada penyakit hati karena glukoneogenesis hanya terjadi secara bermaknayang berhubungan dengan fibrosis, peradangan, atau infeksi apabila konsentrasi glukosa darah mulai menurun di bawahvirus, proses regenerasi hati sangat terganggu, dan fungsi normal. Selanjutnya sejurnlah besar asam amino dan gliserolhati memburuk. dari trigliserida diubah menjadi glukosa, dengan demikian membantu mempertahankan konsentrasi glukosa darahSistem Makrofag Hepatik Berfungsi sebagai Pembersih yang relatif normal.DarahDarah yang mengalir melalui kapiler usus mengangkut Metabolisme Lemakbanyak bakteri dari usus. Sesungguhnya, suatu contoh darah Walaupun sebagian besar sel tubuh memetabolisme lemak,yang diambil dari vena porta sebelum masuk ke hati hampir aspek tertentu dari metabolisme .lemak terutama terjadi diselalu menumbuhkan kuman basilus kolon bila dibiakkan, hati. Beberapa fungsi spesifik hati dalam metabolisme lemaksedangkan pertumbuhan kuman basilus kolon dalam darah seperti dirangkum dari Bab 68 mengenai lipid adalah sebagaisirkulasi sistemik sangat jarang terjadi. berikut. 1. Oksidasi asam lemak untuk menyuplai energi bagi fungsi Film-film khusus berkecepatan tinggi tentang kerjasel Kupffer, makrofag fagositik besar yang melapisi sinus tubuh yang lainvenosus hati, menunjukkan bahwa sel-sel ini secara efisien 2. Sintesis kolesterol, fosfolipid, dan sebagian besarmembersihkan darah sewaktu darah melewati sinus; bilasatu bakteri bersentuhan sesaat dengan sel Kupffer, dalam lipoproteinwaktu kurang dari 0,01 detik bakteri akan masuk menembus 3. Sintesis lemak dari protein dan karbohidratdinding sel Kupffer dan menetap permanen di dalam sampaibakteri tersebut dicerna. Mungkin kurang dari 1 persen Untuk memperoleh energi dari lemak netral, lemakbakteri yang masuk ke darah portal dari usus berhasil mula-mula dipecah menjadi gliserol dan asam lemak;melewati hati masuk ke dalam sirkulasi sistemik. kemudian asam lemak dipecah oleh oksidasi beta menjadi radikal asetil berkarbon 2 yang membentuk asetil-koenzim Fungsi Metabolik Hati A (asetil-KoA). Asetil-KoA dapat memasuki siklus asam sitrat dan dioksidasi untuk membebaskan sejumlah energiHati merupakan sekumpulan besar sel, yang bereaksi yang sangat besar. Oksidasi beta dapat terjadi di semuasecara kimiawi dengan laju metabolisme yang tinggi, sel tubuh, namun terutama terjadi dengan cepat dalam selsaling memberikan substrat dan energi dari satu sistem hati. Hati tidak dapat menggunakan semua asetil-KoA yangmetabolisme ke sistem metabolisme yang lain, mengolah dibentuk; sebaliknya, asetil-KoA diubah melalui kondensasidan menyintesis berbagai zat yang diangkut ke daerah tubuh dua molekul asetil-KoA menjadi asam asetoasetat, yaitulain, dan menyelenggarakan sejumlah sangat besar fungsi asam dengan kelarutan tinggi yang lewat dari sel hatimetabolisme lain. Oleh karena alasan ini, bagian terbesar masuk ke cairan ekstraselular dan kemudian ditranspor kedisiplin ilmu biokimia menulis mengenai reaksi metabolisme seluruh tubuh untuk diabsorbsi oleh jaringan lain. Jaringandalam hati. Tetapi di sini, dirangkumkan fungsi-fungsi ini kemudian mengubah kembali asam asetoasetat menjadimetabolisme yang terutama penting dalam memahami asetil-KoA dan kemudian mengoksidasinya dengan carafisiologi tubuh yang terintegrasi. biasa. Jadi, hati berperan pada sebagian besar metabolisme lemak.Metabolisme KarbohidratDalam metabolisme karbohidrat, hati melakukan fungsi Kira-kira 80 persen kolesterol yang disintesis di dalamberikut ini, seperti yang dirangkum dalam Bab 67. hati diubah menjadi garam empedu, yang kemudian1. Menyimpan glikogen dalam jumlah besar disekresi kembali ke dalam empedu; sisanya diangkut dalam2. Konversi galaktosa dan fruktosa menjadi glukosa lipoprotein dan dibawa oleh darah ke semua sel jaringan3. Glukoneogenesis tubuh. Fosfolipid juga disintesis di hati dan terutama4. Pembentukan banyak senyawa kimia dari produk antara ditranspor dalam lipoprotein. Keduanya, fosfolipid dan kolesterol. digunakan oleh sel untuk membentuk membran, metabolisme karbohidrat struktur intrasel, dan bermacam-macam zat kimia yang penting untuk fungsi sel. Hati terutama penting untuk mempertahankankonsentrasi glukosa darah normal. Penyimpanan glikogen Hampir semua sintesis lemak dalam tubuh dari karbohidrat dan protein juga terjadi di hati. Setelah lemak disintesis di hati, lemak ditranspor dalam lipoprotein ke jaringan lemak untuk disimpan. 909

Unit XI/I Metabolisme dan Pengaturan Suhu vitamin clan telah lama diketahui sebagai sumber vitamin Metabolisme Protein tertentu yang baik pada pengobatan pasien. Vitamin yang Tubuh tidak dapat meniadakan kontribusi hati pada metabolisme protein lebih dari beberapa hari tanpa paling banyak disimpan dalam hati adalah vitamin A, tetapi terjadi kematian. Fungsi hati yang paling penting dalam metabolisme protein, seperti yang diringkas dari Bab 69, biasanya juga disimpan sejumlah besar vitamin D clan adalah sebagai berikut. 1. Deaminasi asam amino vitamin B • Jumlah vitamin A yang cukup dapat disimpan 2. Pembentukan ureum untuk mengeluarkan amonia dari 12 cairan tubuh selama 10 bulan untuk mencegah kekurangan vitamin A. 3. Pembentukan protein plasma 4. Interkonversi beragam asam amino clan sintesis senyawa Vitamin D dalam jumlah yang cukup dapat disimpan untuk lain dari asam amino mencegah defisiensi selama 3 sampai 4 bulan, clan vitamin Deaminasi asam amino dibutuhkan sebelum asam B yang cukup dapat disimpan untuk bertahan paling sedikit amino dapat digunakan untuk energi atau diubah menjadi 12 karbohidrat atau lemak. Sejumlah kecil deaminasi dapat terjadi di jaringan tubuh lain, terutama di ginjal, tetapi hal 1 tahun clan mungkin beberapa tahun. ini tidak penting dibandingkan deaminasi asam amino di dalam hati. Hati Menyimpan Besi dalam Bentuk Ferrit in. Kecuali besi dalam hemoglobin darah, sebagian besar besi di dalam Pembentukan ureum oleh hati menyingkirkan amonia tubuh biasanya disimpan di hati dalam bentuk ferritin. Se! dari cairan tubuh. Sejumlah besar amonia dibentuk melalui hati mengandung sejumlah besar protein yang disebut proses deaminasi, clan sejumlah tambahan dibentuk secara apoferritin, yang dapat bergabung dengan besi baik dalam kontinu di dalam usus oleh bakteri clan kemudian diabsorbsi jumlah sedikit ataupun banyak . Oleh karena itu, bila besi ke dalam darah. Oleh karena itu, bila hati tidak membentuk banyak tersedia dalam cairan tubuh, maka besi akan berikatan ureum, konsentrasi amonia plasma meningkat dengan cepat dengan apoferritin membentuk ferritin clan disimpan dalam clan menimbulkan koma hepatik clan kematian. Memang, bentuk ini di dalam sel hati sampai diperlukan. Bila besi penurunan yang besar pada aliran darah melalui hati- dalam sirkulasi cairan tubuh mencapai kadar yang rendah, yang kadang terjadi bila timbul pintasan antara vena porta maka ferritin akan melepaskan besi. Dengan demikian, clan vena cava-dapat menyebabkan jumlah amonia yang sistem apoferritin-ferritin hati bekerja sebagai penyangga berlebihan dalam darah, suatu keadaan yang sangat toksik. besi darah clan juga sebagai media penyimpanan besi. Fungsi lain hepar dalam hubungannya dengan metabolisme besi Pada dasarnya semua protein plasma, kecuali sebagian clan pembentukan sel darah merah dibicarakan di Bab 32. dari gamma globulin, dibentuk oleh sel hati. Ini berarti sekitar 90 persen dari seluruh protein plasma. Sisa gamma Hati Membentuk Zat-Zat Darah yang Digunakan untuk globulin adalah antibodi yang dibentuk terutama oleh sel Koagulasi. Zat-zat yang dibentuk di hati yang digunakan pada plasma dalam jaringan limfe tubuh. Hati dapat membentuk proses koagulasi meliputi fibrinogen, protrombin, globulin protein plasma dengan kecepatan maksimum 15 sampai akselerator, Faktor VII, clan beberapa faktor koagulasi 50 gram/hari. Oleh karena itu, meskipun tubuh kehilangan penting lain. Vitamin K dibutuhkan oleh proses metabolisme sebanyak separuh protein plasma, jumlah ini dapat diganti hati, untuk membentuk protrombin clan Faktor VII, IX, clan dalam waktu 1 atau 2 minggu. X. Bila tidak terdapat vitamin K, maka konsentrasi zat-zat ini akan turun secara bermakna, clan keadaan ini mencegah Hal ini khususnya menarik bahwa kehilangan protein koagulasi darah. plasma menimbulkan mitosis sel hati yang cepat clan menyebabkan pertumbuhan hati menjadi lebih besar; efek ini Hati Menyingkirkan atau Mengekskresi Obat-obatan, seiring dengan cepatnya pengeluaran protein plasma sampai Hormon, dan Zat-zat Lain. Medium kimia yang aktif dari konsentrasi plasma kembali normal. Pada penyakit hati hati dikenal kemampuannya dalam mendetoksifikasi atau kronis (contohnya sirosis), protein plasma, seperti albumin, mengekskresi ke dalam empedu berbagai obat-obatan, dapat turun ke nilai yang sangat rendah, menyebabkan meliputi sulfonamid, penisilin, ampisilin, clan eritromisin ke edema generalisata clan asites, seperti yang telah djelaskan dalam empedu. di Bab 29. Dengan cara yangserupa, beberapa hormon yang disekresi Di antara fungsi hati yang paling penting adalah oleh kelenjar endokrin diubah secara kimia atau diekskresi kemampuan hati untuk membentuk asam amino tertentu oleh hati, termasuk tiroksin clan terutama semua hormon clan juga membentuk senyawa kimia lain yang penting dari steroid seperti estrogen, kortisol, clan aldosteron. Kerusakan asam amino. Misalnya, yang disebut asam amino nonesensial hati dapat mengakibatkan penimbunan berlebihan dari satu dapat disintesis semua dalam hati. Untuk itu, mula-mula atau lebih hormon ini di dalam cairan tubuh clan oleh karena dibentuk asam keto yang mempunyai komposisi kimia yang itu menyebabkan aktivitas berlebihan sistem hormon. sama (kecuali pada oksigen keto) dengan asam amino yang akan dibentuk. Kemudian, satu radikal amino ditransfer Akhirnya, salah satu jalan utama untuk ekskresi kalsium melalui beberapa tahap transaminasi dari asam amino yang dari tubuh adalah sekresi oleh hati ke dalam empedu, lalu tersedia ke asam keto untuk menggantikan oksigen keto. diangkut ke usus dan hilang dalam feses. Fungsi Metabolik Hati yang Lain Pengukuran Bilirubin di dalam Empedu sebagai Hati merupakan Tempat Penyimpanan Vitamin. Hati Alat Diagnostik Klinis mempunyai kecenderungan tertentu untuk menyimpan Pembentukan empedu oleh hati clan fungsi garam empedu dalam proses pencernaan serta proses absorpsi dalam910 saluran pencernaan telah dibicarakan di Bab 64 clan 65.

Penyebab Selain itu, banyak zat diekskresi ke dalam empedu Bab 70 Hati sebagai Suatu Organdan kemudian dikeluarkan dalam feses. Salah satunya adalahpigmen bilirubin yang berwarna kuning-kehijauan. Bilirubin Dalam beberapa jam, bilirubin tidak terkonjugasimerupakan hasil akhir pemecahan hemoglobin yang utama, diabsorbsi melalui membran sel hati. Sewaktu memasukiseperti yang dinyatakan di Bab 32. Namun, bilirubin sel hati, bilirubin dilepaskan dari albumin plasma danjuga merupakan suatu alat yang sangat bernilai dalam segera setelah itu sekitar 80 persen berkonjugasi denganmendiagnosis penyakit darah hemolitik maupun berbagai asam glukuronat untuk membentuk bilirubin glukuronida,jenis penyakit hati. Oleh sebab itu, sambil melihat Gambar kira-kira 10 persen berkonjugasi dengan sulfat membentuk70-2, ikutilah penjelasan berikut. bilirubin suljat, dan sekitar 10 persen berkonjugasi dengan berbagai zat lainnya. Dalam bentuk ini, bilirubin dikeluarkan Singkatnya, bila sel darah merah sudah habis masa melalui proses transpor aktif ke dalam kanalikuli empeduhidupnya (rata-rata 120 hari) dan menjadi terlalu rapuh dan kemudian masuk ke usus.untuk bertahan dalam sistem sirkulasi, membran selnyapecah dan hemoglobin yang lepas difagositosis oleh jaringan Pembentukan dan Nasib Urobilinogen. Segera setelahmakrofag (disebut juga sistem retikuloendotelial) di seluruh berada dalam usus, kira-kira setengah dari bilirubintubuh. Hemoglobin mula-mula dipecah menjadi globin \"konjugasi\" diubah oleh kerja bakteri menjadi urobilinogendan heme, dan cincin heme dibuka untuk melepaskan (1) yang mudah larut. Sebagian urobilinogen direabsorbsibesi bebas yang ditranspor ke dalam darah oleh transferin, melalui mukosa usus kembali ke dalam darah. Sebagian besardan (2) suatu rantai lurus terdiri atas empat inti pirol yaitu diekskresi kembali oleh hati ke dalam usus, tetapi kira-kira 5substrat yang nantinya akan dibentuk menjadi pigmen persen diekskresi oleh ginjal ke dalam urine. Setelah terpajanempedu. Pigmen pertama yang dibentuk adalah biliverdin, udara dalam urine, urobilinogen teroksidasi menjadi urobilin;tetapi pigmen ini dengan cepat direduksi menjadi bilirubin sedangkan dalam feses, urobilinogen diubah dan dioksidasibebas, juga disebut bilirubin tidak terkonjugasi, yang secara menjadi sterkobilin. Hubungan antara bilirubin dan produkbertahap dilepaskan dari makrofag ke dalam plasma. Bentuk bilirubin yang lain ditunjukkan pada Gambar 70-2.bilirubin ini dengan segera bergabung sangat kuat denganalbumin plasma dan ditranspor dalam kombinasi ini melalui lkterus-Bilirubin Berlebihan pada Cairan Ekstraselulardarah dan cairan interstisial. lkterus adalah warna kekuningan pada jaringan tubuh, Plasma termasuk warna kekuningan pada kulit dan jaringan dalam. Sel darah merah yang rapuh Gambar 70-2 Pembentukan dan ekskresi bilirubin. tL Sistem retikuloendotelial tHeme Heme oksigenase BiliverdinBilirubin bebas (terikat protein) Urobilinogen hati Ginjal hati Terabsorbsi U r o b i F nOksidasiBilirubin terkonjugasi Urobilin }- :::.i:ri Urine Urobilinogen _ _ _ __..... t Sterkobilinogen } - Oksidasi Sterkobilin lsi usus 911

Unit XIII fvfetabolisme dan Pengaturan Suhu urobilinogen yang diabsorbsi ke dalam darah clan tidak ada yang dikeluarkan oleh ginjal ke dalam urine. Akibatnya, pada umum ikterus adalah adanya sejumlah besar bilirubin dalam ikterus obstruksi total, uji untuk urobilinogen dalam urine cairan ekstraselular, baik bilirubin tidak terkonjugasi maupun adalah negatif. Selain itu, feses berwarna seperti dempul bilirubin terkonjugasi. Konsentrasi normal bilirubin plasma, karena kurangnya sterkobilin clan pigmen empedu lainnya. yang hampir seluruhnya berbentuk tidak terkonjugasi, rata- rata 0,5 mg/di plasma. Pada keadaan abnormal tertentu, Perbedaan penting lain antara bilirubin tidak terkonjugasi nilainya dapat meningkat sampai 40 mg/di, clan banyak dari dan terkonjugasi adalah bahwa ginjal dapat mengeluarkan bilirubin ini dapat menjadi tipe konjugasi. Kulit biasanya mulai sejumlah kecil bilirubin terkonjugasi yang mudah larut tetapi tampak kuning bila konsentrasinya meningkat kira-kira tiga kali bukan bilirubin tidak terkonjugasi yangterikat-albumin. Oleh normal-yaitu, di atas 1,5 mg/di. karena itu, pada ikterus obstruktif berat terdapat sejumlah bermakna bilirubin terkonjugasi dalam urine. Keadaan ini Penyebab ikterus yang umum adalah (1) meningkatnya dapat diperlihatkan hanya dengan mengocok urine clan pemecahan sel darah merah, dengan pelepasan bilirubin mengamati busanya, yang menjadi berwarna sangat kuning. yang cepat ke dalam darah, dan (2) sumbatan duktus biliaris Jadi, dengan memahami fisiologi ekskresi bilirubin oleh hati atau kerusakan sel hati sehingga jumlah bilirubin yang clan dengan menggunakan beberapa uji yang sederhana, biasa sekalipun tidak dapat diekskresi ke dalam saluran maka sering dapat dibedakan antara berbagai tipe penyakit pencernaan. Kedua jenis ikterus ini disebut, berturut-turut, hemolitik clan penyakit hati, di samping menentukan derajat ikterus hemolitik dan ikterus obstrukif. Keduanya berbeda keparahan penyakit. satu sama lain dalam cara berikut ini. Daftar Pustaka lkterus Hemolitik Disebabkan Hemolisis Sel Darah Merah. Pada ikterus hemolitik, fungsi ekskretorik hati tidak Anderson N, Borlak j : Molecular mechanisms and therapeutic targets in terganggu, tetapi sel darah merah dihemolisis begitu cepat steatosis and steatohepatitis, Pharmaco/ Rev 60:31 , 2008. sehingga sel hati tidak dapat mengekskresi bilirubin secepat pembentukannya. Oleh karena itu, konsentrasi bilirubin Ankoma -Sey V: Hepatic regeneration-revisiting the myth of Prometheus, bebas plasma meningkat di atas nilai normal. Selain itu, News Physiol Sci 14: 149, 1999. kecepatan pembentukan urobilinogen dalam usus sangat meningkat, clan sebagian besar urobilinogen diabsorbsi ke Bhutani VK, Maisels MJ, Stark AR, Buonocore G: Expert Committee for dalam darah dan akhirnya diekskresi ke dalam urine. Severe Neonatal Hyperbilirubinemia; European Society for Pediatric Research; American Academy of Pediatrics. Management of jaundice lkterus Obstruktif Disebabkan oleh Obstruksi Duktus and prevention of severe neonatal hyperbilirubinemia in infants >or=35 Biliaris atau Penyakit Hati. Pada ikterus obstruktif yang weeks gestation, Neonatology 94:63, 2008. disebabkan oleh obstruksi duktus biliaris (yang sering terjadi bila batu empedu atau kanker menyumbat duktus Fevery J: Bilirubin in clinical practice: a review, Liver Int 28:592, 2008. koledokus) atau kerusakan sel-sel hati (yang terjadi pada Friedman SL: Hepatic stellate cells: protean, multifunctional, and enigmatic hepatitis), kecepatan pembentukan bilirubinnya normal, tetapi bilirubin yang terbentuk tidak dapat lewat dari cells of the liver, Physiol Rev 88:125, 2008. darah ke dalam usus. Bilirubin tidak terkonjugasi masih Lefebvre P, Cariou B, Lien F, et al: Role of bile acids and bile acid receptors masuk ke sel hati clan dikonjugasi dengan cara yang biasa. Bilirubin terkonjugasi ini kemudian kembali ke dalam darah, in metabolic regulation, Physiol Rev 89:147, 2009. kemungkinan melalui robeknya kanalikuli biliaris yang Maisels MJ, McDonagh AF: Phototherapy for neonatal jaundice, N Engl j terbendung clan pengosongan langsung ke saluran limfe yang meninggalkan hati. Jadi, sebagian besar bilirubin dalam Med 358:920, 2008. plasma menjadi bilirubin terkonjugasi clan bukan bilirubin Marchesini G, Moscatiello S, Di Domizio S, Forlani G: Obesity-associated tidak terkonjugasi. liver disease,} Clin Endocrinol Metab 93(11 Suppl 1):S74, 2008. Perbedaan Diagnostik antara lkterus Hemolitik dan Postic C, Girard J: Contribution of de novo fatty acid synthesis to hepatic lkterus Obstruktif. Uji laboratorium kimia dapat dipakai untuk membedakan bilirubin tidak terkonjugasi clan steatosis and insulin resistance: lessons from genetically engineered bilirubin terkonjugasi dalam plasma. Pada ikterus hemolitik, mice,} Clin Invest 118:829, 2008. hampir semua bilirubin dalam bentuk \"tidak terkonjugasi'.'; Preiss D, Sattar N: Non-alcoholic fatty liver disease: an overview of Pada ikterus obstruktif, bilirubin terutama dalam bentuk prevalence, diagnosis, pathogenesis and treatment considerations, Clin \"konjugasi'.' Suatu uji yang disebut reaksi van den Bergh Sci(Lond) 115:141, 2008. dapat digunakan untuk membedakan keduanya. Reichen J: The role of the sinusoidal endothelium in liver function, News Physiol Sci 14:117, 1999. Bila terdapat obstruksi total aliran empedu, tidak ada Roma MG, Crocenzi FA, Sanchez Pozzi EA: Hepatocellular transport in bilirubin yang dapat mencapai usus untuk diubah menjadi acquired cholestasis: new insights into functional, regulatory and urobilinogen oleh bakteri. Oleh karena itu, tidak ada therapeutic aspects, Clin Sci (Land) 114:567, 2008. Ryter SW, Alam J, Choi AM : Heme oxygenase-1/carbon monoxide: from basic science to therapeutic applications, Physiol Rev 86(2):583-650, 2006. SanyalAJ, Bosch J, Blei A, Arroyo V: Portal hypertension and its complications, Castroenterology 134:1715, 2008. Sozio M, Crabb DW: Alcohol and lipid metabolism, Am j Physiol Endocrinol Metab 295:E10, 2008.912

t BAB 71b l(eseimbangan Diet; Pengaturan Asupan Makanan; Obesitas dan l(elaparan; Vitamin dan Mineral Alih Bahasa: DR. dr. Ermita Ilyas Editor: dr. M Djauhari Widjajakusumah Masukan dan Pengeluaran Energi Seimbang energi yang secara fisiologis tersedia dalam setiap gram dalam Keadaan Stabil ketiga jenis makanan yang tersedia pada diet, adalah sebagai berikut. Asupan karbohiclrat, lemak, clan protein menyecliakan energi yang clapat cligunakan untuk menjalankan berbagai Ka rbohidrat KaLori fungsi tubuh atau clisimpan untuk penggunaan selanjutnya. Lemak 4 Kestabilan berat baclan clan komposisinya selama waktu Protein 9 yang lama membutuhkan keseimbangan masukan energi 4 clan pengeluarannya. Bila seseorang makan berlebihan clan masukan energi melebihi pengeluarannya, kebanyakan Rata-rata orang Amerika memperoleh sekitar 15 persen energi berlebih tersebut akan clisimpan sebagai lemak, clan energinya dari protein, 40 persen dari lemak, clan 45 persen berat baclan akan meningkat; sebaliknya, kehilangan massa dari karbohidrat. Di sebagian besar negara non-Barat, jumlah tubuh clan kelaparan terjacli bila masukan energi ticlak energi yang dihasilkan dari karbohidrat jauh melebihi yang mencukupi untuk memenuhi kebutuhan metabolisme dihasilkan, baik oleh protein maupun lemak. Memang, di t u b uh. beberapa bagian dunia yang ketersediaan dagingnya sangat jarang, energi yang diperoleh dari gabungan lemak clan Oleh karena berbagai jenis makanan menganclung protein mungkin tidak lebih besar dari 15 sampai 20 persen. proporsi protein, karbohiclrat, lemak, mineral, clan vitamin yang berbecla-becla, maka keseimbangan yang Tabel 71-1 memperlihatkan komposisi makanan tepat antara berbagai kanclungan makanan ini juga harus tertentu, yang menggambarkan terutama proporsi lemak clipertahankan agar semua segmen sistem metabolisme clan protein yang tinggi pada produk daging, clan proporsi tubuh clapat clipasok clengan bahan yang clibutuhkan. Bab tinggi karbohidrat pada sebagian besar sayur clan produk ini membahas mekanisme pengaturan asupan makanan biji-bijian. Lemak dapat keliru diartikan dalam diet karena sesuai clengan kebutuhan metabolisme tubuh clan biasanya terdapat sebanyak hampir 100 persen lemak, beberapa masalah clalam mempertahankan keseimbangan sedangkan protein clan karbohidrat keduanya tercampur antara berbagai jenis makanan. dalam media berair sehingga setiap zat ini biasanya mewakili kurang dari 25 persen berat makanan. Oleh karena itu, lemak Keseimbangan Diet sebagai segumpal bagian mentega yang dicampurkan dengan keseluruhan kentang, sering kali berisi energi sejumlah Energi yang Tersedia dalam Makanan kentang itu sendiri. Energi yang dibebaskan dari setiap gram karhohidrat setelah dioksidasi menjadi karbon dioksida clan air adalah Rat a-Rata Kebutuhan Harian Protein adalah 30 sampai 4,1 Kalori (1 Kalori sebanding dengan 1 kilokalori), clan 50 g. Dua puluh sampai 30 gram protein tubuh diuraikan yang dibebaskan dari lemak adalah 9,3 Kalori. Energi yang clan digunakan untuk menghasilkan zat kimia tubuh lainnya dibebaskan dari metabolisme rata-rata protein makanan setiap hari. Oleh sebab itu, semua sel harus terus-menerus setelah setiap gramnya dioksidasi menjadi karbon dioksida, membentuk protein baru untuk menggantikan protein air, clan ureum adalah 4,35 Kalori. Juga, zat-zat ini berbeda yang telah diuraikan, clan suplai protein dalam makanan dalam persentase rata-rata yang diabsorbsi dari traktus dibutuhkan untuk memenuhi tujuan ini. Seorang manusia gastrointestinal: kira-kira 98 persen karbohidrat, 95 persen rata-rata dapat mempertahankan cadangan protein normal, lemak, clan 92 persen protein. Oleh karena itu, rata-rata asalkan asupan hariannya di atas 30 sampai 50 gram. Sebagian protein tidak mempunyai asam amino esensial yang cukup clan oleh karena itu tidak dapat digunakan untuk mengganti protein yang terurai. Protein seperti itu disebut protein parsial, clan bila jumlahnya banyak dalam diet, maka 9 13

Unit XIII f'vletabo/isme dan Pengaturan SuhuTabet 71-1 Kandungan Protein, Lemak, dan Karbohidrat dalam Berbagai Jenis Makananjenis Makanan persen Protein persen Fat persen Nilai Energi per 100 Gram (Kalori) KarbohidratApel 0,3 0,4 64Asparagus 2,2 0,2 14,9 26Daging babi yang dikukus {bacon) 6,2 76,0 3,9 712 25,0 55,0 0,7 599 berlemak direbus 17,5 22,0 1,0 268Daging sapi (rata-rata) 1,6 0,1 1,0 46Bit, segar 9,0 3,6 9,6 268Roti, putih 0,6 81,0 733Mentega 1,4 0,2 49,8 29Kubis 1,2 0,3 0,4 45Wortel 19,6 47,2 5,3 609Kacang mede 23,9 32,3 9,3 393Keju, cheddar, Amerika 21,6 2,7 111Daging ayam, keseluruhan yang dimakan 5,5 52,9 26,4 570Coke lat 10,0 4,3 1,7 372Jagung (tepung maizena) 17,2 0,3 1,0 72lkan laut 18,0 17,5 230Daging domba, paha {rata-rata) 3,5 3,9 18,0 69Susu lengkap,segar 0,0 0,0 73,4 240Sirup gula putih 14,2 7,4 396Tepung oat, kering, tidak dimasak 0,9 0,2 0,5Jeruk 26,9 44,2 1,0 soKacang tanah 6,7 0,4 4,9Ercis, segar 15,2 31,0 . 60,0 600Daging babi, ham 2,0 0,1 68,2 101Kentang 2,3 0,3 11,2 340Bayam 0,8 0,6 23,6Strawberi 1,0 0,3 17,7 85Torn at 24,2 10,8 1,0 25Tuna, kalengan 15,0 64,4 19, 1 41Walnut, lnggris 3,2 23 8, 1 194 4,0 702 0,5 15,6 kebutuhan harian protein akan lebih besar dari normal. yang berpenghasilan rendah yang mengonsums1 Jagung Umumnya, protein yang dihasilkan dari bahan makanan sebagai sumber protein utama kadang mengalami sindrom hewani lebih lengkap daripada protein yang dihasilkan dari defisiensi protein yang disebut sebagai kwasiorkor, yang . sumber sayuran clan biji-bijian. Contohnya, protein jagung berupa kegagalan pertumbuhan, letargi, depresi mental, clan hampir tidak mengandung triptofan; salah satu dari asam edema yang disebabkan konsentrasi protein plasma yang amino esensial. Oleh sebab itu, orang-orang dari negara rendah.914

Bab 71 Keseimbangan Diet; Pengaturan Asupan Makanan; Obesitas dan Kelaparan; Vitamin dan MineralKarbohidrat dan Lemak sebagai \"Penghemat 1. Segera setelah makan, hampir semua makanan yangProtein.\" Jika diet mengandung sejumlah besar karbohidrat dimetabolisme adalah karbohidrat, sehingga kuosiendan lemak, hampir semua energi tubuh dihasilkan dari kedua respiratorik pada saat tersebut mendekati 1,0.jenis zat ini, dan sedikit yang dihasilkan dari protein. 2. Kurang lebih 8 sampai 10 jam setelah makan, tubuh Oleh karena itu, baik karbohidrat maupun lemak telah menggunakan semua cadangan karbohidratnya, dan koefisien respiratoriknya mendekati koefisien untukdianggap sebagai penghemat protein. Sebaliknya, pada saat metabolisme lemak, yaitu sekitar 0,70.kelaparan, setelah karbohidrat dan lemak menipis makacadangan protein tubuh akan digunakan dengan cepat untuk 3. Pada diabetes melitus tidak terkontrol, sedikit karbohidratmenghasilkan energi, kadang-kadang hampir beberapa ratus yang dapat digunakan oleh sel tubuh pada keadaangram per hari, tidak seperti kecepatan normal sehari-hari apa pun, karena insulin dibutuhkan untuk ha! ini. Olehr yang berkisar 30 sampai 50 gram. karena itu, pada diabetes yang parah, setiap saat kuosien respiratorik tetap mendekati koefisien metabolismer Metode untuk Menentukan Penggunaan Metabolik lemak, yaitu 0,70.I Karbohidrat, Lemak dan Protein \"Kuosien Respiratorik\" adalah Rasio Produksi C02 Ekskresi Nitrogen dapat Digunakan untuk Menilaiterhadap Penggunaan 0 2 dan Dapat Digunakan untuk Metabolisme Protein. Rata-rata protein memilikiMemperkirakan Penggunaan Lemak dan Karbohidrat. Saat kandungan nitrogen sebesar kurang lebih 16 persen. Selamakarbohidrat dimetabolisme dengan oksigen, dihasilkan tepat metabolisme protein kurang lebih 90 persen dari nitrogensatu molekul karbon dioksida untuk setiap molekul oksigen ini dieksresikan di urine dalam bentuk urea, asam urat,yang digunakan. Rasio pengeluaran karbon dioksida terh- kreatinin dan produk nitrogen lainnya. Sisanya 10 persenadap penggunaan oksigen ini disebut kuosien respiratorik, dikeluarkan bersama feses . Oleh karena itu, kecepatanjadi, koefisien respiratorik untuk karbohidrat adalah 1,0. pemecahan protein di dalam tubuh dapat diperkirakan dengan mengukur jumlah nitrogen di urine, selanjutnya Jika lemak dioksidasi dalam sel-sel tubuh, rata-rata ditambahkan 10 persen untuk nitrogen yang dikeluarkan70 molekul karbon dioksida terbentuk untuk setiap 100 bersama feses, lalu dikalikan dengan 6,25 (yaitu 100/16)molekul oksigen yang digunakan. Dengan demikian, kuosien untuk menentukan jumlah protein total yang dimetabolismerespiratorik untuk metabolisme lemak adalah sekitar 0,70. per hari dalam gram. Dengan demikian, ekskresi 8 gramJika protein dioksidasi oleh sel, maka kuosien respiratorik nitrogen di urine setiap hari menunjukkan bahwa kurangrata-rata adalah 0,80. Penyebab nilai kuosien respiratorik lebih 55 gram protein dipecah. Apabila masukan proteinuntuk lemak dan protein lebih rendah daripada untuk lebih rendah dari pemecahan protein tubuh, orang tersebutkarbohidrat adalah karena sebagian dari oksigen yang dikatakan mempunyai keseimbangan nitrogen negatif, yangdimetabolisme dengan zat-zat makanan ini diperlukan berarti bahwa cadangan protein tubuhnya berkurang setiapuntuk mengikat kelebihan atom hidrogen yang ada di dalam hari.molekul-molekul makanan itu, sehingga lebih sedikit karbondioksida yang terbentuk sehubungan dengan oksigen yangdigunakan. Kini kita bahas bagaimana kuosien respiratorik dapat Pengaturan Asupan makanan dandigunakan untuk menentukan pemakaian relatif berbagai Penyimpanan Energijenis makanan oleh tubuh. Pertama, kita ingat kembalidari Bab 39, bahwa pengeluaran karbon dioksida oleh paru Stabilitas komposisi dan massa total tubuh dalam jangkadibagi dengan ambilan oksigen dalam waktu yang ·sama, waktu yang lama membutuhkan kesesuaian masukandisebut sebagai rasio pertukaran respiratorik. Dalam waktusatu jam atau lebih, rasio pertukaran respiratorik akan tepat energi dengan pengeluaran energi. Seperti yang dibahassetara dengan rata-rata kuosien respiratorik dari reaksi di Bab 72, hanya sekitar 27 persen energi yang diperolehmetabolik di seluruh tubuh. Jika seseorang rri.empunyai mencapai sistem fungsional sel pada keadaan normal.kuosien respiratorik 1,0, maka ia dapat memetabolisme Banyak dari energi tersebut yang akhirnya diubah menjadihampir seluruh karbohidrat karena kuosien respiratorik panas, yang dihasilkan dari metabolisme protein, aktivitasuntuk metabolisme lemak dan protein kurang dari 1,0. otot, dan aktivitas berbagai organ dan jaringan tubuh.Demikian pula jika kuosien respiratorik sekitar 0,70; tubuh Kelebihan masukan energi disimpan terutama sebagaimemetabolisme hampir seluruh lemak, tanpa karbohidrat lemak, sedangkan defisit masukan energi menyebabkandan protein. Dan akhirnya, jika kita mengabaikan berkurangnya massa total tubuh sampai pengeluaranmetabolisme protein yang biasanya dalam jumlah kecil, maka energi akhirnya sebanding dengan masukan energi ataukuosien respiratorik antara 0,70 clan 1,0 menggambarkan sampai terjadi kematian.kurang lebih rasio metabolisme karbohidrat terhadaplemak. Tepatnya, seseorang dapat mula-mula menentukan Walaupun terdapatvariasi yang bermakna dalam jumlahpemakaian protein dengan mengukur ekskresi nitrogen simpanan energi (yaitu, massa lemak) pada berbagaiseperti yang dibahas pada bagian berikut ini. Kemudian, individu, mempertahankan suplai energi yang adekuatdengan menggunakan rumus matematika yang sesuai, dapat sangat penting untuk ketahanan hidup. Oleh karena itu,dihitung secara hampir tepat pemakaian ketiga jenis bahan tubuh dilengkapi dengan sistem kontrol fisiologis yangmakanan. luar biasa untuk membantu mempertahankan masukan energi yang adekuat. Contohnya, defisit simpanan energi, Beberapa temuan penting dari kajian mengenai kuosien dengan cepat akan mengaktivasi berbagai mekanisme yangrespiratorik adalah sebagai berikut. 915

Unit XIII Metabo/isme dan Pengaturan Suhu tersebut menjadi sangat gemuk, kadang-kadang beratnya empat kali normal.menimbulkan rasa lapar clan mendorong seseorang untukmencari makanan. Pada atlet clan buruh, pengeluaran Nukleus paraventrikular, dorsomedial, clan arkuataenergi untuk aktivitas otot yang tinggi dapat mencapai di hipotalamus juga berperan penting dalam pengaturan6.000 sampai 7.000 kalori/hari, dibandingkan dengan asupan makanan. Contohnya, lesi nukleus paraventrikularjumlah yang hanya sebesar 2.000 kalori/hari pada orang sering kali menimbulkan proses makan yang berlebihan,dengan aktivitas sangat ringan. Jadi, sejumlah besar sedangkan lesi nukleus dorsomedial biasanya menekanpengeluaran energi yang disebabkan kerja fisik biasanya perilaku makan. Seperti yang akan dibahas kemudian,akan merangsang sejumlah besar peningkatan asupan nukleus arkuata merupakan bagian hipotalamus tempatkalori yang sebanding. berbagai hormon yang dilepaskan dari saluran pencernaan clan jaringan adiposa berkumpul untuk mengatur asupan Mekanisme fisiologis apa saja yang menimbulkan makanan clan pengeluaran energi.perubahan pada keseimbangan energi clan memengaruhikeinginan untuk mencari makanan? Mempertahankan Terdapat banyak interaksi kimiawi antar-neuron disuplai energi yang adekuat di tubuh sangat penting hipotalamus dan pusat-pusat tersebut, secara bersama-sehingga terdapat berbagai sistem pengaturan jangka sama mengoordinasi berbagai proses yang mengaturpendek clan jangka panjang yang tidak hanya mengatur perilaku makan clan persepsi rasa kenyang. Nukleus-asupan makanan namun juga mengatur pengeluaran clan nukleus hipotalamus tersebut juga memengaruhipenyimpanan energi. Pada beberapa bagian berikut, kita sekresi beberapa hormon yang penting dalam mengaturakan menjabarkan sebagian sistem pengaturan tersebut keseimbangan energi clan metabolisme, termasuk sekresiclan kerja sistem ini pada keadaan fisiologis, clan juga yang berasal dari kelenjar tiroid clan adrenal. serta sel-selkerjanya pada obesitas clan kelaparan. pulau pankreas.Pusat Saraf yang Mengatur Asupan Makanan Hipotalamus menerima sinyal saraf dari saluran pencernaan yang memberikan informasi sensorikSensasi lapar disebabkan oleh keinginan akan makanan mengenai isi lambung, sinyal kimia clan zat nutrisiclan beberapa pengaruh fisiologis lainnya, seperti kontraksi dalam darah (glukosa, asam amino, clan asam lemak)ritmis lambung clan kegelisahan, yang menyebabkan yang menandakan rasa kenyang, sinyal dari hormonseseorang mencari suplai makanan yang adekuat. Nafsu gastrointestinal, sinyal dari hormon yang dilepaskan olehmakan adalah keinginan untuk mendapatkan makanan jaringan lemak, clan sinyal dari korteks serebri (penglihatan,pada seseorang, sering kali untuk jenis makanan tertentu penghidu, clan pengecapan) yang memengaruhi perilakuclan berguna untuk membantu memilih kualitas makanan makan. Sebagian input saraf ke hipotalamus diperlihatkanyang akan dimakan. Jika proses pencarian makanan pada Gambar 71-1.berhasil, rasa kenyang akan timbul. Setiap sensasi tersebutdipengaruhi oleh faktor lingkungan clan budaya, serta Pusat makan clan kenyang di hipotalamus memilikioleh pengaturan fisiologis yang memengaruhi pusat-pusat kepadatan reseptor yang tinggi untuk neurotransmiterspesifik di otak, terutama hipotalamus. clan hormon yang memengaruhi perilaku makan. Sebagian dari banyak zat yang telah terbukti mampu mengubah Hipotalamus Memiliki Pusat Makan dan Pusat perilaku nafsu makan clan rasa lapar pada beberapaKenyang. Beberapa pusat saraf di hipotalamus ikut percobaan dicantumkan pada Tabel 71-2 dan secara garis besar dibagi atas (1) zat oreksigenik yang menstimulasiserta dalam pengaturan asupan makanan. Nukleus rasa lapar, atau (2) zat anoreksigenik yang menghambatlateral hipotalamus berfungsi sebagai pusat makan, rasa lapar.clan perangsangan area ini menyebabkan seekor hewanmakan dengan rakus (hiperfagia). Sebaliknya, kerusakan Neuron dan Neurotransmiter di Hipotalamus yanghipotalamus lateral menyebabkan hilangnya nafsu makan, Merangsang atau Menghambat Perilaku Makan. Terdapatpengurusan clan pelemahan tubuh (inanisi) yang progresif, dua jenis neuron di nukleus arkuatus yang sangat pentingsuatu keadaan yang ditandai dengan pengurangan berat sebagai pengatur nafsu makan clan pengeluaran energibadan yang nyata, kelemahan otot, clan penurunanmetabolisme. Pusat makan di hipotalamus lateral (Gambar 71-2): (1) neuron proopiomelanokortin (POMC)beroperasi dengan membangkitkan dorongan motorik yang memproduksi a-melanocytestimulating hormonuntuk mencari makanan. (a-MSH) bersama dengan cocaine and amphetamine- related transcript (CART), clan (2) neuron yang Nukleus ventromedial hipotalamus berperan memproduksi zat oreksigenik neuropeptida Y (NPY) dansebagai pusat kenyang. Pusat ini dipercaya memberikan agouti-related protein (AGRP). Aktivasi neuron POMCsuatu sensasi kepuasan makanan yang menghambat akan mengurangi asupan makanan clan meningkatkanpusat makan. Rangsangan listrik di daerah ini dapat pengeluaran energi, sedangkan aktivasi neuron NPY-AGRPmenimbulkan rasa kenyang yang penuh, dan bahkan akan meningkatkan asupan makanan dan mengurangidengan adanya makanan yang sangat menggiurkan, pengeluaran energi. Seperti yang akan dibahas kemudian,binatang menolak untuk makan (afagia). Sebaliknya, neuron-neuron tersebut agaknya menjadi target utamakerusakan nukleus ventromedial menyebabkan hewan bagi kerja beberapa hormon yang mengatur nafsu makan,makan dengan rakus clan terus-menerus sampai hewan916

Bab 71 Keseimbangan Diet; Pengaturan Asupan Makanan; Obesitas dan Kelaparan; Vitamin dan Mineral Tabet 71-2 Neurotransmiter dan Horman yang Memengaruhi Pusat Makan dan Pusat Kenyang di HipotalamusHipotalamus Menurunkan Nafsu Makan Meningkatkan Nafsu Makan (Anoreksigenik) (Oreksigenik) a-/vfelanocyte-stimulating Neuropeptida Y (NPY) hormone (a:-MSH) Leptin Agouti-related protein {AGRP) Serotonin Melanin-concentrating hormone (MCH) Norepinefrin Oreksin A dan B Harmon pelepas-kortikotropin Endorfin Insulin Galanin {GAL) Kolesistokinin {CCK) Asam amino (asam glutamate Peptida mirip glukagon (GLP) dan y-aminobutirat) Kortisol Cocaine-and amphetamine- Ghrelin regulated transcript (CART) Endocannabinoid Peptida YY (PYY)Usus besar Usus halus ke nukleus traktus solitarius dan menstimulasi aktivitas sistem saraf simpatis.Gambar 71-1 Mekanisme umpan batik dalam pengaturan asupanmakanan. Reseptor regang di dalam lambung mengaktifkan jaras Sistem melanokortin hipotalamus sangat berperansensorik aferen di dalam saraf vagus dan menghambat asupan penting dalam pengaturan penyimpanan energi tubuh,makanan. Peptida YY (PYY), kolesistokinin (CCK), dan insulin dan defek penghantaran sinyal di jaras melanokortinmerupakan hormon gastrointestinal yang dilepaskan oleh proses terjadi pada obesitas yang ekstrem. Bahkan, mutasimencerna makanan dan menekan asupan makanan lebih lanjut. MCR-4 menjadi penyebab monogenik (gen tunggal)Ghrelin dilepaskan oleh lambung, terutama selama keadaan pada obesitas manusia yang paling umum dijumpai, clanberpuasa, dan merangsang selera. Leptin merupakan hormon yang beberapa penelitian menunjukkan bahwa mutasi MCR-4produksinya meningkat sejalan dengan semakin meningkatnya dapat menjadi penyebab sebanyak 5 sampai 6 persenukuran sel-sel lemak; sehingga, leptin menghambat asupan kasus obesitas parah dengan onset dini pada anak-anak.makanan. Sebaliknya, aktivasi berlebihan pada sistem melanokortin akan mengurangi nafsu makan. Beberapa penelitianmeliputi leptin, insulin, kolesistokinin (CCI(), clan ghrelin. menunjukkan bahwa aktivasi yang berlebihan tersebutKenyataannya, neuron-neuron nukleus arkuatus menjadi dapat berperan pada timbulnya anoreksia yang terkaittempat berkumpulnya sejumlah besar saraf clan sinyal dengan infeksi berat clan tumor kanker atau uremia.perifer yang mengatur penyimpanan energi. AGRP yang dilepaskan dari neuron oreksigenik di Neuron POMC melepaskan a-MSH, yang kemudian hipotalamus merupakan antagonis alamiah terhadapbekerja pada reseptor melanokortin yang terutama MCR-3 dan MCR-4, dan kemungkinan akan meningkatkanditemukan di neuron nukleus paraventrikular. Meskipun perilaku makan dengan cara menghambat pengaruhterdapat sedikitnya lima subtipe reseptor melanokortin MSH-a untuk menstimulasi reseptor melanokortin(MCR), MCR-3, clan MCR-4 terutama penting dalam (lihat Gambar 71-2). Meskipun peran AGRP dalampengaturan asupan makanan clan keseimbangan energi. pengaturan flsiologis asupan makanan belum jelasAktivasi reseptor-reseptor tersebut akan mengurangi diketahui, pembentukan AGRP yang berlebihan padaasupan makanan clan pada saat yang sama juga akan tikus dan manusia, akibat mutasi gen, berkaitan denganmeningkatkan pengeluaran energi. Sebaliknya, inhibisi peningkatan asupan makanan dan obesitas.MCR-3 dan MCR-4 akan sangat meningkatkan asupanmakanan dan mengurangi pengeluaran energi. Pengaruh NPY juga dilepaskan dari neuron oreksigenik di nukleiaktivasi MCR untuk meningkatkan pengeluaran energi arkuatus. Bila simpanan energi tubuh rendah, neuronkelihatannya diperantarai, paling tidak sebagian, oleh oreksigenik akan teraktivasi untuk melepaskan NPY,aktivasi jaras sarafyang berjalan dari nukleus paraventrikel yang akan merangsang nafsu makan. Pada saat yang sama, pemicuan neuron POMC dikurangi, sehingga akan mengurangi aktivitas jaras melanokortin dan merangsang nafsu makan lebih lanjut. 917

Unit XIII fvfetabolisme dan Pengaturan Suhu lain menghambat perilaku makan. Selain itu, rangsangan beberapa area amigdala akan membangkitkan kerja Pusat Saraf yang Memengaruhi Proses Mekanik mekanik proses makan. Pengaruh penting dari perusakanPerilaku Makan. Aspek lain dari perilaku makan adalah amigdala pada kedua sisi otak adalah suatu \"kebutaankerja mekanik dari proses makan itu sendiri. Bila otak psikis\" dalam pemilihan makanan. Dengan kata lain,dipotong di bawah hipotalamus namun masih di atas hewan (clan mungkin juga manusia) kehilangan atau palingmesensefalon, hewan tersebut masih dapat melakukan tidak kehilangan sebagian pengaturan nafsu makan yangkerja mekanik dasar dari proses makan. Hewan tersebut menentukan jenis clan kualitas makanan yang dimakan.masih dapat mengeluarkan liur, menjilat bibirnya,mengunyah makanan, clan menelan. Oleh karena itu, Faktor-Faktor yang Mengatur Jumlah Asupanmekanika proses makan yang sesungguhnya diatur oleh makananpusat saraf di batang otak. Fungsi pusat makan yanglain, selanjutnya, adalah untuk mengatur jumlah asupan Pengaturan jumlah asupan makanan dapat dibagi menjadimakanan clan membangkitkan pusat-pusat makan tersebut pengaturan jangka pendek, yang terutama mencegahagar kerja mekanik proses makan dapat dilakukan. perilaku makan yang berlebihan di setiap waktu makan, clan pengaturan jangka panjang, yang terutama berperan Pusat saraf yang lebih tinggi dari hipotalamus juga untuk mempertahankan energi yang disimpan dalamberperan penting dalam pengaturan perilaku makan, tubuh dalam jumlah normal.terutama dalam pengaturan nafsu makan. Pusat-pusat ini meliputi amigdala clan korteks prefrontal, Pengaturan Jangka Pendek Asupan makananyang berdekatan dengan hipotalamus. Harus diingatkembali mengenai pembahasan sensasi bau di Bab 53 Ketika seseorang mengalami dorongan yang kuat untukbahwa sebagian amigdala merupakan bagian utama dari makan dalam jumlah yang banyak clan makan secarasistem nervus olfaktorius. Lesi destruktif pada amigdala cepat, hal apakah yang menghentikan proses makantelah menunjukkan bahwa sebagian daerah amigdala bila orang tersebut sudah makan dalam jumlah yangmerangsang perilaku makan, sedangkan daerah yang Ke nukleus traktus solitarius (NTS) • Aktivasi simpatis • Pemakaian energi Asupan makanan GhrelinGambar 71-2 Pengaturan keseimbangan energi oleh dua jenis neuron nukleus arkuatus: (1) neuron pro-opiomelanokortin (POfvfe) yangmelepaskan a-melanocyte-stimulating hormon (a-fvfSH) dan cocaine and amphetamine-related transcript (CART), menurunkan asupanmakanan dan meningkatkan pemakaian energi; dan (2) neuron yang membentuk agouti related protein (AGRP) dan neuropeptida Y (NPY),meningkatkan asuparJ makanan dan menurunkan pemakaian energi a-MSH yang dilepaskan oleh neuron POMC merangsang reseptormelanokortin (fvfCR-3 dan fvfCR-4) pada nuklei paraventrikular (PVN), yang kemudian mengaktifkan jaras neuron yang menjulur ke nukleustraktus solitarius (NTS) dan meningkatkan aktivitas simpatis dan pemakaian energi. AGRP beraksi sebagai antagonis MCR-4. Insulin, leptin,dan kolesistokinin {CCK) merupakan hormon yang menghambat neuron-neuron AGRP-NPY dan merangsang neuron-neuron POMC-CARTyang berdekatan, sehingga menurunkan asupan makanan. Ghrelin, suatu hormon yang disekresikan dari lambung, mengaktifkan neuron-neuron AGRP-NPY dan merangsang asupan makanan. LepR, reseptor leptin; Y,R, reseptor neuropeptida Y1. {Digambar ulang dari Barsh GS,Schwartz MW: Nature Rev Genetics 3:589, 2002.)918

Bab 71 Keseimbangan Diet; Pengaturan Asupan Makanan; Obesitas dan Kelaparan; Vitamin dan Mineralcukup? Terjadinya perubahan pada penyimpanan energi Ghrelin-Suatu Hormon Gastrointestinal-membutuhkan waktu yang lama, dan absorbsi zat-zat Meningkatkan Perilaku Makan. Ghrelin merupakannutrisi ke dalam darah membutuhkan waktu beberapa jam suatu hormon yang dilepaskan terutama oleh sel oksintikuntuk menimbulkan inhibisi pada proses makan. Namun lambung tetapi juga dilepaskan di usus dalam jumlahseseorang tidak boleh makan berlebihan dan harus yang lebih sedikit. Kadar ghrelin dalam darah meningkatmakan dalam jumlah yang cukup yang mendekati jurnlah selama puasa, meningkat sesaat sebelum makan, dankebutuhannya. Paragraf-paragraf berikut menjelaskan menurun drastis setelah makan, yang mengisyaratkanbeberapa jenis sinyal umpan-balik yang cepat untuk bahwa hormon ini mungkin berperan untuk merangsangtercapainya maksud tersebut. keinginan makan. Pemberian ghrelin juga meningkatkan asupan makanan pada hewan percobaan, yang lebih Pengisian Saluran Cerna Menghambat Perilaku lanjut memperkuat dugaan bahwa hormon ini bersifatMakan. Bila saluran cerna menjadi teregang, terutama oreksigenik. Akan tetapi, peran fisiologis yang pasti darilambung dan duodenum, sinyal inhibisi yang teregang hormon ini pada manusia belum pasti.akan dihantarkan terutama melalui nervus vagus untukmenekan pusat makan, sehingga nafsu makan akan Reseptor Mulut Mengukur Jumlah Asupanberkurang (lihat Gambar 71-1). makanan. Bila hewan dengan fistula . esofagus diberi sejumlah besar makanan, meskipun makanan ini dengan Faktor Hormonal Saluran Cerna Menekan Perilaku cepat terbuang keluar, rasa lapar hewan tersebut akanMakan. Kolestokinin (CCK) terutama dilepaskan berkurang jika makanan telah memasuki mulut dengansebagai respons masuknya lemak dan protein ke jumlah yang bermakna. Efek tersebut terjadi meskipundalam duodenum, masuk ke dalam darah dan bekerja saluran cerna tidak terisi penuh. Oleh karena itu, munculsebagai hormon untuk memengaruhi beberapa fungsi dugaan bahwa berbagai \"faktor mulut\" yang berkaitangastrointestinal seperti kontraksi kandung empedu, dengan perilaku makan, seperti mengunyah, salivasi,pengosongan lambung, motilitas usus, dan sekresi asam menelan, dan mengecap, akan \"mengukur\" makananlambung seperti yang telah dibahas di Bab 62, 63, dan 64. sewaktu makanan tersebut memasuki mulut, dan bilaAkan tetapi, CCK juga mengaktifkan reseptor pada saraf makanan dalam jumlah tertentu sudah masuk, pusatsensoris lokal di duodenum, mengirim pesan kepada otak makan di hipotalamus akan dihambat. Namun, inhibisimelalui nervus vagus yang berkontribusi terhadap rasa yang dihasilkan mekanisme pengukuran tersebut kurangkenyang dan berhenti makan. Efek CCK bersifat singkat kuat dan hanya berlangsung singkat, yang biasanya hanyadan pemberian CCK terus-menerus tidak berefek besar berlangsung selama 20 sampai 40 menit, dibandingkanterhadap berat badan. Oleh karena itu, fungsi utama CCK dengan mekanisme inhibisi yang ditimbulkan olehadalah mencegah makan berlebihan di saat makan tetapi pengisian saluran cerna.mungkin tidak berperan besar dalam ha! frekuensi makanatau dalam energi total yang dikonsumsi. Pengaturan Asupan Makanan Jangka Menengah dan Panjang Peptida YY (PYY) disekresikan di seluruh salurancerna, namun terutama di ileum dan kolon. Asupan Seekor hewan yang mengalami kelaparan berkepanjanganmakanan akan merangsang pelepasan PYY, dan kadarnya dan kemudian diberikan jumlah makanan yang besardalam darah mencapai puncak dalam waktu 1 sampai akan makan dalam jumlah yang lebih banyak daripada2 jam setelah makan. Kadar puncak PYY dipengaruhi hewan yang sudah terbiasa makan dengan diet yangoleh jumlah kalori yang masuk dan komposisi makanan, teratur. Sebaliknya, hewan yang telah dipaksa makandengan kadar PYY yang lebih tinggi setelah mengonsumsi selama beberapa minggu akan makan dalam jumlah yangmakanan yang banyak mengandung lemak. Meskipun lebih sedikit ketika dibiarkan makan dalam jumlah yangPYY yang disuntikkan ke tikus dapat mengurangi asupan diinginkannya. Jadi, mekanisme pengaturan perilakumakanan sampai 12 jam atau lebih, kegunaan hormon makan ditentukan oleh status nutrisi tubuh.saluran cerna ini dalam pengaturan nafsu makan masihbelum jelas. Efek Kadar Glukosa, Asam Amino, dan Lipid dalam Darah terhadap Rasa Lapar dan Keinginan Makan. Telah Untuk alasan yang tidak diketahui sepenuhnya, adanya diketahui bahwa penurunan kadar gula darah akanmakanan dalam usus akan merangsang usus tersebut menimbulkan rasa lapar, yang menimbulkan suatu ha!untuk menyekresi peptida mirip-glukagon (GLP), yang yang disebut teori glukostatik pengaturan rasa Laparselanjutnya akan meningkatkan produksi insulin terkait dan perilaku makan. Beberapa penelitian serupa jugaglukosa dan sekresi dari pankreas. Peptida mirip-glukagon menunjukkan bahwa efek yang sama dihasilkan dariserta insulin cenderung menekan nafsu makan. Jadi, kadar asam amino dan produk pemecahan lipid sepertidengan memakan sejumlah makanan, akan merangsang asam keto dan beberapa asam lemak dalam darah, yangpelepasan sejumlah hormon-hormon gastrointestinal kemudian menghasilkan teori pengaturan lipostatik danyang dapat menimbulkan rasa kenyang dan mengurangi aminostatik. Yaitu, bila ketersediaan salah satu dari ketigaasupan makanan lebih lanjut (lihat Gambar 71-1). 919

Unit XIII fvtetabolisme dan Pengaturan Suhu yang akan meningkatkan kecepatan metabolisme clan pengeluaran energi; clan (5) penurunan sekresi insulin darizat makanan tersebut berkurang, nafsu makan akan sel beta pankreas, yang akan mengurangi simpanan energi.meningkat, yang akhirnya akan mengembalikan kadar zat Jadi, leptin berperan penting dengan cara mengirimkantersebut menjadi normal dalam darah. sinyal dari jaringan lemak ke otak bahwa energi telah disimpan dalam jumlah yang cukup dan asupan makanan Beberapa penelitian neurofisiologis di area spesifik tidak lagi diperlukan saat itu.otak juga mendukung teori glukostatik, aminostatik,clan lipostatik, dengan beberapa temuan berikut ini: Pada tikus clan manusia dengan mutasi yang membuat(1) Peningkatan kadar gula darah akan meningkatkan sel lemaknya tidak mampu untuk memproduksi leptinkecepatan bangkitan neuron glukoreseptor di pusat atau mutasi yang menimbulkan defek reseptor leptin dikenyang di nukleus ventromedial dan paraventrikular hipotalamus, akan muncul hiperfagia berat dan obesitashipotalamus. (2) Peningkatan kadar gula tersebut juga yang parah. Akan tetapi, pada sebagian besar orang dengansecara bersamaan menurunkan bangkitan neuron obesitas, defisiensi produksi leptin sepertinya tidakglukosensitifdi pusat Lapar hipotalamus lateral. Selain itu, ditemukan karena kadar leptin dalam plasma meningkatbeberapa asam amino clan lipid memengaruhi kecepatan sebanding dengan penambahan jaringan adiposa. Olehbangkitan neuron-neuron tersebut atau neuron lain yang Sebab itu, sebagian ahli fisiologi meyakini bahwa obesitasterkait erat. mungkin disebabkan oleh resistansi leptin; yaitu, reseptor leptin atau jaras sinyal pascareseptor yang normalnya Pengaturan Suhu dan Asupan Makanan. Bila hewan diaktivasi oleh leptin, mengalami gangguan pada orangterpapar oleh udara dingin, hewan tersebut cenderung dengan obesitas, yang terus-menerus makan meski kadarmeningkat keinginan makannya; bila terpapar oleh leptin sangat tinggi.udara panas, cenderung untuk mengurangi asupankalorinya. Hal ini disebabkan oleh interaksi antara sistem Penjelasan lain mengenai kegagalan leptin dalampengaturan suhu (lihat Bab 73) clan sistem pengaturan pencegahan peningkatan jumlah adiposit pada orangasupan makanan di dalam hipotalamus. Hal ini penting, dengan obesitas adalah terdapat banyak sistem pentingkarena peningkatan asupan makanan pada hewan yang yang mengatur perilaku makan, clan faktor sosial sertakedinginan akan (1) meningkatkan kecepatan metabolisme budaya yang dapat menyebabkan masukan makan yanghewan clan (2) menyediakan banyak lemak yang berfungsi berkelanjutan meskipun kadar leptin sangat tinggi.sebagai penahan panas, sehingga kedua ha! tersebut akanmengurangi rasa dingin pada hewan tersebut. Ringkasan Pengaturan jangka Panjang. Meskipun pengetahuan kita mengenai berbagai faktor-faktor umpan Sinyal Umpan Batik dari jaringan Adiposa Mengatur balik pada pengaturan jangka panjang perilaku makanAsupan Makanan. Sebagian besar energi yang disimpan masih terbatas, kita dapat membuat pernyataan umumdalam tubuh terdiri atas lemak, clan jumlahnya dapat sebagai berikut: Ketika simpanan energi tubuh turun dibervariasi pada berbagai individu. Apa yang mengatur bawah normal, pusat makan di hipotalamus clan di areapenyimpanan energi clan mengapa ha! tersebut sangat otak yang lain akan sangat teraktivasi, clan orang tersebutbervariasi antar individu? akan mengalami rasa lapar clan mencari makanan. Sebaliknya, jika simpanan energi (terutama simpanan Beberapa penelitian pada manusia clan percobaan pada lemak) sudah cukup banyak, orang tersebut biasanya akanhewan menunjukkan bahwa hipotalamus mendeteksi kehilangan rasa laparnya dan merasa kenyang.adanya proses penyimpanan energi melalui kerja leptin,yaitu suatu hormon peptida yang dilepaskan dari sel-sel Manfaat Pengaturan Perilaku Makan Jangka Pendeklemak (adiposit). Bila jumlah jaringan lemak meningkat dan Jangka Panjang(yang mengisyaratkan adanya kelebihan simpanan energi),adiposit akan menghasilkan leptin lebih banyak lagi, Sistem pengaturan perilaku makan jangka panjang, yangyang akan dilepaskan ke dalam darah. Leptin kemudian meliputi semua mekanisme umpan balik energi nutrisi,bersirkulasi ke otak, yang selanjutnya menembus sawar membantu mempertahankan penyimpanan energidarah otak melalui difusi terfasilitasi clan menempati yang konstan di jaringan, agar tidak berlebihan ataureseptor leptin pada berbagai tempat di hipotalamus, kekurangan. Rangsangan pada sistem pengaturan jangkaterutama neuron POMC di nukleus arkuatus clan neuron pendek mempunyai dua maksud. Pertama, sistem tersebutdi nukleus paraventrikular. cenderung membuat orang makan dalam jumlah yang lebih sedikit pada setiap waktu makan, yang memungkinkan Stimulasi reseptor leptin di nukleus hipotalamus sejumlah makanan dapat melewati saluran cerna dengantersebut akan mengawali berbagai peristiwa yang akan kecepatan yang stabil, sehingga mekanisme pencernaanmengurangi penyimpanan lemak, meliputi (1) penurunan clan absorbsi dapat bekerja pada kecepatan yang optimalproduksi zat perangsang nafsu makan seperti NPY clan clan tidak secara periodik terbebani oleh jumlah yangAGRP; (2) aktivasi neuron POMC, yang menimbulkan berlebihan. Kedua, sistem tersebut mencegah seseorangpelepasan a-MSH clan aktivasi reseptor melanokortin; agar tidak makan dengan jumlah yang melebihi kapasitas(3) peningkatan produksi zat di hipotalamus seperti sistem penyimpanan energi begitu semua makanan telahcorticotropin-releasing hormone, yang akan mengurangi diabsorbsi.asupan makanan; (4) peningkatan aktivitas saraf simpatis(melalui jaras sataf dari hipotalamus ke pusat vasomotor) ,920

Bab 71 Keseimbangan Diet; Pengaturan Asupan Makanan; Obesitas dan Kelaparan;Vitamin dan Mineral Obesitas Begitu seseorang menjadi obese dan berat badannya stabil, masukan energi sekali lagi akan seimbang denganObesitas dapat didefinisikan sebagai kelebihan lemak tubuh. pengeluaran energi. Agar seseorang dapat mengurangi beratPenanda kandungan lemak tubuh yang digunakan adalah badannya, masukan energi harus lebih kecil dari pengeluaranindeks massa tubuh (IMT), yang dapat dihitung sebagai energi.berikut. Penurunan Aktivitas Fisik dan Pengaturan Makan yang =IMT Berat badan dalam kg/Tinggi badan dalam m2 Tidak Baik sebagai Penyebab Obesitas Penyebab obesitas sangat kompleks. Meskipun gen berperan Secara klinis, IMT yang bernilai antara 25 dan 29,9 kg/ penting dalam memprogram kuat mekanisme fisiologism2 disebut overweight, dan nilai IMT lebih dari 30 kg/m2 yang mengatur asupan makanan dan metabolisme energi,disebut obese. IMT bukan merupakan suatu pengukuran gaya hidup serta faktor lingkungan dapat berperan dominanlangsung terhadap adipositas dan tak dapat dipakai pada pada banyak orang dengan obesitas. Peningkatan prevalensiindividu dengan IMT yang tinggi akibat besarnya massa otot. obesitas yang cepat dalam kurun waktu 20 sampai 30 tahunCara yang lebih baik untuk mendefinisikan obesitas adalah terakhir, memperkuat pentingnya peran faktor lingkungandengan mengukur persentase lemak tubuh total. Obesitas dan gaya hidup, karena perubahan genetik tidak dapatbiasanya dinyatakan dengan adanya 25 persen lemak tubuh timbul secepat itu.total atau lebih pada pria dan sebanyak 35 persen atau lebihpada wanita. Meskipun persentase lemak tubuh dapat Gaya Hidup Tidak Aktif merupakan Penyebabdiperkirakan dengan berbagai cara, seperti pengukuran Utama Obesitas. Aktivitas fisik dan latihan fisik yangtebal lipatan kulit, impedansi bioelektrik, atau pengukuran teratur dapat meningkatkan massa otot dan mengurangiberat badan di dalam air, metode-metode tersebut jarang massa lemak tubuh, sedangkan aktivitas fisik yang tidakdigunakan, karena !MT lebih sering digunakan untuk adekuat dapat menyebabkan pengurangan massa otot danmenilai obesitas. peningkatan adipositas. Contohnya, beberapa penelitian telah menunjukkan hubungan yang erat antara obesitas dan Prevalensi obesitas pada anak dan dewasa di Amerika perilaku tidak aktif seperti menonton televisi dalam waktuSerikat dan di banyak negara maju lainnya sangat meningkat, lama.yang bertambah lebih dari 30 persen.selama dekade terakhir.Kira-kira 65 persen orang dewasa di Amerika Serikat Sekitar 25 sampai 30 persen energi yang digunakan setiapmengalami overweight, dan hampir 33 persennya mengalami hari oleh rata-rata orang ditujukan untuk aktivitas otot, danobesitas. pada seorang pekerja kasar, sebanyak 60 sampai 70 persen digunakan untuk aktivitas ini. Pada orang obese, peningkatan Obesitas Timbul sebagai akibat Masukan Energi yang aktivitas fisik biasanya akan meningkatkan pengeluaranMelebihi Pengeluaran Energi. Bila energi dalam jumlah energi melebihi asupan makanan, yang berakibat penurunanbesar (dalam bentuk makanan) masuk ke dalam tubuh berat badan yang bermakna. Bahkan sebuah episode sekalimelebihi jumlah yang dikeluarkan, berat badan akan beraktivitas berat saja dapat meningkatkan pengeluaranbertambah, dan sebagian besar kelebihan energi tersebut energi basal selama beberapa jam setelah aktivitas tersebutakan disimpan sebagai lemak. Oleh karena itu, kelebihan dihentikan. Oleh karena aktivitas otot adalah cara terpentingadipositas (obesitas) disebabkan oleh masukan energi yang untuk mengeluarkan energi dari tubuh, peningkatan aktivitasmelebihi pengeluaran energi. Untuk setiap kelebihan energi fisik sering kali menjadi cara yang efektif untuk mengurangisebanyak 9,3 kalori yang masuk ke tubuh, kira-kira 1 gram simpanan lemak.lemak akan disimpan. Perilaku Makan yang Tidak Baik menjadi Penyebab Lemak disimpan terutama di adiposit pada jaringan Penting Terjadinya Obesitas. Walaupun beberapasubkutan dan pada rongga intraperitoneal, walaupun hati mekanisme fisiologis dapat mengatur asupan makanan,dan jaringan tubuh lainnya sering kali menimbun cukup faktor lingkungan dan psikologis juga dapat menimbulkanlemak pada orang obese. Proses metabolisme yang terlibat perilaku makan yang tidak normal, masukan energi yangdalam penyimpanan lemak telah dibahas di Bab 68. berlebih, serta obesitas. Sebelumnya diyakini bahwa jumlah adiposit dapat Faktor Lingkungan, Sosial dan Psikologis Menyebabkanbertambah hanya selama masa balita dan kanak-kanak Perilaku Makan yang Abnormal. Seperti yang dibahasdan bahwa kelebihan masukan energi pada anak dapat sebelumnya, pengaruh faktor lingkungan sangat nyata,menimbulkan obesitas hiperplastik, yang ditandai dengan dengan adanya peningkatan prevalensi obesitas yang cepatpeningkatan jumlah adiposit dan hanya terjadi sedikit di sebagian besar negara maju, yang dibarengi denganpeningkatan ukuran adiposit. Sebaliknya, obesitas pada berlimpahnya makanan berenergi tinggi (terutama makananorang dewasa diyakini timbul sebagai akibat peningkatan l:ierlemak) dan gaya hidup tidak aktif.ukuran adiposit, yang menimbulkan obesitas hipertrofik.Akan tetapi, beberapa penelitian terkini menunjukkan bahwa Faktor psikologis juga dapat menyebabkan obesitas padaadiposit yang baru dapat berkembang dari fibroblas yang beberapa individu. Misalnya, berat badan orang sering kalimirip dengan preadiposit di segala usia, dan perkembangan meningkat selama atau setelah orang tersebut mengalamiobesitas pada orang dewasa juga terjadi akibat penambahan stres, seperti kematian orang tua, penyakit yang parah, ataujumlah adiposit dan peningkatan ukurannya. Seseorang bahkan depresi. Perilaku makan agaknya dapat menjadidengan obesitas yang ekstrem dapat memiliki adiposit sarana penyaluran stres.sebanyak empat kali normal, dan setiap adlposit memilikilipid dua kali lebih banyak dari orang yang kurus. 921

Unit XIII Metabolisme dan Pengaturan Suhu obesitas yang ditemukan sejauh ini; (2) defisiensi leptin kongenital yang diakibatkan mutasi gen, yang sangat jarang Nutrisi Berlebih pada Masa Kanak-kanak Dapat menjadi dijumpai; dan (3) mutasi reseptor leptin, yang juga jarang Penyebab Obesitas. Salah satu faktor yang dapat menjadi ditemui. Semua bentuk penyebab monogenik tersebut penyebab obesitas adalah adanya suatu kepercayaan bahwa hanya terjadi pada sejumlah kecil persentase dari seluruh kebiasaan makan yang sehat harus dilakukan tiga kali sehari kasus obesitas. Banyak variasi gen sepertinya berinteraksi dan setiap makanan yang dimakan harus mengenyangkan. dengan faktor lingkungan untuk memengaruhi jumlah dan Banyak anak yang dipaksa melakukan kebiasaan ini oleh distribusi lemak. orang tuanya yang sangat otoriter, dan anak tersebut terus melakukan kebiasaan tersebut sampai sisa umurnya. Pengobatan Obesitas Kecepatan pembentukan sel-sel lemak yang baru Pengobatan obesitas bergantung pada penurunan masukan terutama meningkat pada tahun-tahun pertama kehidupan, dan makin besar kecepatan penyimpanan lemak, makin energi di bawah pengeluaran energi dan keseimbangan energi besar pula jumlah sel lemak. Jumlah sel lemak pada anak obese tiga kali lebih banyak dari jumlah sel lemak pada anak negatif yang dipertahankan sampai tercapainya penurunan dengan berat badan normal. Oleh karena itu, dianggap bahwa nutrisi yang berlebih pada anak-terutama pada bayi berat badan yang diinginkan. Dengan kata lain, ha! tersebut dan yang lebih jarang pada masa kanak-kanak berikutnya- dapat menimbulkan obesitas di kemudian hari. berarti pengurangan masukan energi atau peningkatan Kelainan Neurogenik Menyebabkan Obesitas. Kita pengeluaran energi. Pedoman terkini dari National Institutes sudah membahas bahwa lesi di nukleus ventromedial hipotalamus dapat menyebabkan seekor binatang makan of Health (NIH) merekomendasikan pengurangan asupan secara berlebihan dan menjadi obese. Orang dengan tumor hipofisis yang menginvasi hipotalamus sering kali mengalami kalori sebanyak 500 kkal/hari pada orang dengan overweight obesitas yang progresif, ha! ini menunjukkan bahwa obesitas pada manusia juga dapat timbul akibat kerusakan pada dan obesitas derajat sedang (orang dengan IMT > 25 namun hipotalamus. < 35 kg/m2) untuk mencapai penurunan berat badan kira- Walaupun kerusakan hipotalamus hampir tak pernah dijumpai pada orang obese, susunan fungsional hipotalamus kira sebanyak 1 pon setiap minggunya. Penurunan masukan atau pusat makan neurogenik lainnya pada orang obese dapat berbeda dengan susunan yang terdapat pada orang energi yang lebih agresif sebanyak 500-1.000 kkal/hari normal. Abnormalitas neurotransmiter atau mekanisme reseptor lain juga dapat dijumpai di jaras saraf hipotalamus direkomendasikan untuk orang dengan IMT lebih dari 35 yang mengatur perilaku makan. Untuk mendukung teori ini, seseorang dengan obesitas yang berat badannya menjadi kg / m 2 Bila upaya penurunan masukan energi tersebut normal karena diet ketat biasanya mengalami rasa lapar • yang lebih hebat daripada orang normal. Hal tersebut berarti bahwa \"set-point\" sistem pengaturan perilaku makan pada dapat dilakukan dan dipertahankan, penurunan berat badan orang obese diatur pada tingkat penyimpanan zat nutrisi yang lebih tinggi daripada tingkat \"set-point\" pada orang sebanyak 1 sampai 2 pon/minggu akan terjadi, atau sekitar non -obese. 10 persen penurunan berat badan yang dicapai setelah enam Beberapa penelitian pada hewan percobaan juga menunjukkan bahwa bila asupan makanan dibatasi pada bulan. Untuk kebanyakan orang yang sedang mencoba hewan yang obese, terjadi perubahan yang nyata pada neurotransmiter di hipotalamus yang akan menimbulkan menurunkan berat badan, peningkatan aktivitas fisik rasa lapar yang hebat dan penurunan berat badan yang drastis. Sebagian dari perubahan ini meliputi peningkatan juga menjadi komponen yang penting untuk tercapainya produksi neurotransmiter oreksigenik seperti NPY dan penurunan pembentukan zat anoreksigenik seperti leptin keberhasilan jangka panjang penurunan berat badan. da n a-MSH. Untuk mengurangi masukan energi, sebagian besar diet Faktor Genetik sebagai Penyebab Obesitas. Obesitas jelas menurun dalam keluarga. Namun peran genetik yang mengandung sejumlah besar \"penambah massa atau bulk'; pasti untuk menimbulkan obesitas masih sulit ditentukan, karena anggota keluarga umumnya memiliki kebiasaan yang biasanya dibuat dari zat selulosa yang tidak dapat makan dan pola aktivitas fisik yang sama. Akan tetapi, bukti terkini menunjukkan bahwa 20 sampai 25 persen kasus tercerna. Penambah massa ini akan meregangkan lambung obesitas dapat disebabkan faktor genetik. sehingga akan mengurangi rasa lapar. Pada kebanyakan Gen dapat berperan dalam obesitas dengan menyebabkan kelai nan (1) satu atau lebih jaras yang mengatur pusat makan hewan percobaan, prosedur-prosedur semacam itu hanya dan (2) pengeluaran energi dan penyimpanan lemak. Ketiga penyebab monogenik (gen tunggal) dan obesitas adalah (1) akan membuat hewan mengonsumsi makanan lebih banyak mutasi MCR-4, yaitu penyebab monogenik tersering untuk lagi, namun manusia sering kali terkecoh karena jumlah922 asupan makanannya kadang-kadang dikendalikan oleh faktor kebiasaan selain oleh rasa lapar. Pencegahan defisiensi vitamin perlu dilakukan selama orang menjalani program diet, seperti yang dibahas kemudian dalam hubungannya dengan kondisi kelaparan. Berbagai obat penurun nafsu makan telah digunakan untuk mengatasi obesitas. Obat yang paling sering digunakan adalah amfetamin (atau derivat amfetamin), yang secara langsung menghambat pusat makan di otak. Salah satu obat untuk mengobati obesitas adalah sibutramin, yaitu suatu simpatomimetik yang mengurangi asupan makanan dan meningkatkan pengeluaran energi. Bahaya dari penggunaan obat tersebut adalah obat ini dapat merangsang sistem saraf simpatis secara berlebihan, dan meningkatkan tekanan darah. Orang tersebut juga akan mengalami toleransi terhadap obat tersebut, sehingga penurunan berat badan yang dicapai biasanya tidak lebih dari 5 sampai 10 persen. Kelompok obat-obatan lain bekerja dengan mengubah metabolisme lipid. Contohnya, orlistat, suatu inhibitor lipase, akan mengurangi pencernaan lemak oleh usus. Hal ini akan mengakibatkan sebagian lemak terbuang ke dalam feses sehingga akan mengurangi absorpsi energi. Akan tetapi, lemak yang terbuang dalam feses dapat menimbulkan

Bab 71 Keseimbangan Diet; Pengaturan Asupan Makanan; Obesitas dan Kelaparan; Vitamin dan Mineralefek samping saluran cerna yang menganggu, dan hilangnya penurunan berat badan yang lebih banyak dari penurunan •vitamin larut-lemak dalam feses . yang diakibatkan kurangnya asupan makanan. Anoreksia dan kaheksia sering kali terjadi bersamaan pada banyak Penurunan berat badan yang bermakna dapat dicapai jenis kanker atau pada \"sindrom penyusutan (wastingpada orang obese dengan cara meningkatkan aktivitas fisik. syndrome)\" yang dijumpai pada pasien AIDS danMakin banyak aktivitas yang dilakukan, makin besar pula penyakit radang menahun. Hampir semua jenis kankerpengeluaran energi yang dicapai dan obesitas lebih cepat menyebabkan anoreksia dan kaheksia, dan lebih darimenghilang. Oleh karena itu, aktivitas yang berat sering setengah pasien-pasien kanker mengalami sindromkali menjadi bagian penting dari pengobatan. Pedoman anoreksia-kaheksia selama perjalanan penyakitnya.klinis terkini untuk pengobatan obesitas merekomendasikan Faktor perifer dan saraf sentral diyakini menimbulkanbahwa tahap pertama pengobatan adalah dengan mengubah anoreksia-kaheksia yang terkait kanker. Beberapa sitokingaya hidup yang meliputi peningkatan aktivitas fisik yang inflamasi, yang mencakup tumor necrosis factor-a,disertai dengan pengurangan asupan kalori. Untuk orang interleukin-6, interleukin-1{3, dan suatu faktor pemicuobese dengan !MT lebih dari 40, atau orang dengan !MT proteolisis, telah terbukti dapat menyebabkan anoreksialebih dari 35 dan mengalami penyakit seperti hipertensi dan dan kaheksia. Sebagian besar sitokin inflamasi ini agaknyadiabetes tipe II yang menjadi predisposisi untuk penyakit ikut memerantarai anoreksia melalui aktivasi sistemyang lebih serius, berbagai prosedur pembedahan dapat melanokortin di hipotalamus. Mekanisme yang pastidilakukan untuk mengurangi massa lemak tubuh atau untuk mengenai interaksi antara sitokin atau produk tumor danmengurangi jumlah makanan yang dimakan di setiap waktu jaras melanokortin untuk mengurangi asupan makananmakan. masih belum jelas, namun blokade reseptor melanokortin hipotalamus agaknya hampir sepenuhnya menghambat efek Dua prosedur pembedahan tersering di Amerika Serikat anoreksia dan kaheksia pada beberapa hewan percobaan.untuk mengatasi obesitas adalah operasi gastric bypass dan Akan tetapi, penelitian lebih Janjut diperlukan untuk lebihoperasi gastric banding. Operasi gastric bypass membentuk memahami mekanisme patofisiologis anoreksia dan kaheksiakantong kecil di bagian proksimal lambung yang kemudian pada pasien kanker dan untuk mengembangkan obat-obatandihubungkan dengan yeyunum dengan panjang yang sehingga status nutrisi dan ketahanan hidup pasien-pasienbervariasi; kantong tersebut dipisahkan dari bagian lambung tersebut dapat membaik.lain oleh staples. Pada operasi gastric banding, suatu pengikatyang dapat diatur diletakkan di sekitar ujung lambung; ha! ini Kelaparanjuga membentuk suatu kantong kecil yang akan membatasijumlah makanan yang masuk di setiap waktu makan. Penyusutan Cadangan Makanan di dalam JaringanTubuhWalaupun prosedur-prosedur pembedahan ini umumnya selama Kelaparan. Waiaupun jaringan lebih mengutamakanmenghasilkan penurunan berat badan yang berarti pada penggunaan karbohidrat untuk energi daripada lemakorang obese, pembedahan tersebut merupakan operasi maupun protein, jumlah cadangan karbohidrat yang biasanyabesar, dan efek jangka panjangnya terhadap kesehatan secara disimpan oleh tubuh hanya beberapa ratus gram (terutamakeseluruhan dan mortalitasnya masih belum pasti. glikogen di dalam hati dan otot), dan cadangan ini dapat menyediakan energi yang dibutuhkan untuk fungsi tubuh, lnanisi, Anoreksia, dan Kaheksia mungkin hanya untuk setengah hari. Oleh sebab itu, kecuali untuk beberapa jam pertama kelaparan, efek yang utamaJnanisi merupakan kebalikan dari obesitas dan ditandai adalah penyusutan progresif jaringan lemak dan protein.dengan penurunan berat badan yang ekstrem. Keadaan ini Oleh karena lemak merupakan sumber utama energi (energidapat disebabkan oleh kurangnya ketersediaan makanan atau lemak yang tersimpan dalam tubuh orang normal 100 kalioleh keadaan patofisiologis yang sangat mengurangi nafsu lebih banyak dari energi karbohidrat), kecepatan penyusutanmakan, meliputi gangguan psikogenik, kelainan hipotalamus, lemak selanjutnya tidak terelakkan, seperti ditunjukkan padadan beberapa faktor yang dilepaskan dari jaringan perifer. Gambar 71-3, sampai sebagian besar cadangan lemak dalamPada banyak keadaan, terutama pada penyakit-penyakit tubuh hilang.yang serius seperti kanker, pengurangan nafsu makan dapatdisebabkan oleh peningkatan pengeluaran energi, yang Protein mengalami tiga fase penyusutan yang berbeda:mengakibatkan penurunan berat badan yang serius. mula-mula penyusutan cepat, lalu penyusutan amat lambat, dan akhirnya penyusutan cepat lagi sesaat sebelum Anoreksia dapat dinyatakan sebagai pengurangan asupan kematian. Penyusutan cepat yang pertama disebabkan olehmakanan yang terutama disebabkan oleh hilangnya nafsu penggunaan protein yang secara mudah dimobilisasi untukmakan, sesuai dengan istilahnya yang secara harfiah berarti metabolisme langsung atau untuk konversi protein menjadi\"tidak makan''. Definisi ini menekankan pentingnya peran glukosa, dan kemudian terjadi metabolisme glukosamekanisme saraf pusat dalam patofisiologi anoreksia pada terutama oleh otak. Setelah cadangan protein yang mudahpenyakit-penyakit seperti kanker, saat keadaan-keadaan lain dimobilisasi berkurang selama fase awal kelaparan, sisaseperti nyeri dan mual, dapat juga menyebabkan seseorang protein menjadi sulit dikeluarkan. Pada waktu ini, kecepatanmengonsumsi makanan dalam jumlah yang lebih sedikit. glukoneogenesis menurun menjadi sepertiga sampaiAnoreksia nervosa adalah suatu keadaan psikis abnormal seperlima dari kecepatan awal, dan kecepatan penyusutanyang menyebabkan hilangnya nafsu makan dan bahkan protein menjadi sangat berkurang. Persediaan glukosa yangmenjadi mual oleh makanan; akibatnya, terjadi inanisi yang berkurang kemudian menyebabkan serangkaian kejadianparah. yang mengarah kepada penggunaan lemak yang berlebihan Kaheksia adalah suatu kelainan metabolisme disertai 923peningkatan pengeluaran energi yang menyebabkan

Unit XIII fvfeta bo/isme dan Pengaturan Suhu Tabel 71 -3 Jumla h Keb ut uh an Vitamin HarianaCc>:s:-l _ 12 Vitamin j umlahc:: E 10aac:ss: .a.s. A 5.000 IU 8 Tiamin 1,S mg Cl Riboflavi n 1,8mg.:a.:s:0: Niasin 20mgE ::!. Asam askorbat 45mg..acc:s:: accE:s:. D 400 1Uas 6 E 151U...cc: .·!-!! 4 K 70µg..!2 'C 2 Asam folat 0,4mg B,2 3µg..,E Karbohidrat Piri doksin Zmg Asam pantotenat Tidak diketah ui::I 0 0 23456 7 8 Lamanya kelaparan (minggu)Gambar 71-3 Pengaruh kelaparan terhadap cadangan makanan. clan konversi beberapa produk pemecahan lemak menjadi bulan tanpa perlu asupan vitamin A. Biasanya jumlah vitamin badan keton, menghasilkan keadaan ketosis, yang telah D yang disimpan di hati cukup untuk mempertahankan dibahas di Bab 68. Badan keton, seperti glukosa, dapat kebutuhan seseorang selama 2 sampai 4 bulan tanpa asupan melintasi sawar darah-otak, clan dapat dipergunakan sebagai tambahan vitamin D. energi oleh sel otak. Oleh karena itu, kurang lebih dua pertiga energi otak kini dihasilkan dari badan keton, terutama dari Penyimpanan sebagian besar vitamin larut air relatif beta-hidroksibutirat. Rangkaian kejadian ini menyebabkan sangat kecil. Hal ini terutama berlaku bagi sebagian besar penghematan parsial cadangan protein tubuh. senyawa-senyawa vitamin B. Jika diet seseorang kekurangan senyawa vitamin B, maka gejala klinis defisiensi kadang- Akhirnya, ada saatnya cadangan lemak hampir semuanya kadang baru diketahui dalam waktu beberapa hari (kecuali menyusut, clan sumber energi satu-satunya yang tersisa vitamin B12, yang dapat tersimpan di hati sampai satu tahun adalah protein. Pada saat itu, cadangan protein sekali lagi atau lebih). Bila vitamin C tidak ada, yaitu vitamin lain yang memasuki masa penyusutan cepat. Oleh karena protein larut dalam air, maka dapat menyebabkan gejala kekurangan juga penting untuk mempertahankan fungsi selular, maka dalam waktu beberapa minggu dan menyebabkan kematian kematian biasanya terjadi jika protein tubuh telah menyusut karena defisiensi vitamin C dalam waktu 20 sampai 30 sampai sekitar setengah kadar normal. minggu. Defisiensi Vitamin pada Kelaparan. Cadangan beberapa Vitamin A vitamin, terutama vitamin yang larut air-kelompok Vitamin A terdapat dalam jaringan binatang sebagai retinal. vitamin B clan vitamin C-tidak akan bertahan lama selama Vitamin ini tidak terdapat dalam makanan yang berasal dari kelaparan. Akibatnya, setelah kelaparan selama satu minggu sayuran, tetapi provitamin untuk pembentukan vitamin A atau lebih, maka defisiensi vitamin yang ringan biasanya banyak sekali terdapat dalam sebagian besar sayur-sayuran. mulai timbul, clan setelah beberapa minggu, dapat terjadi Provitamin tersebut berupa pigmen karotenoid kuning clan defisiensi vitamin yang berat. Defisiensi ini dapat menambah merah, yang, karena struktur kimiawinya mirip dengan kelemahan yang menimbulkan kematian. vitamin A, dapat diubah menjadi vitamin A di hati. Vitamin Defisiensi Vitamin A Menyebabkan \"Rabun Senja\" dan Pertumbuhan Sel Epitel yang Abnormal. Fungsi Kebutuhan Harian Vitamin. Vitamin adalah senyawa dasar vitamin A adalah kegunaannya dalam pembentukan organik yang dibutuhkan dalam jumlah kecil untuk pigmen retina mata, yang telah dibahas di Bab 50. Vitamin A metabolisme normal yang tidak dapat dibuat di dalam sel diperlukan untuk membentuk pigmen penglihatan clan, oleh tubuh. Kekurangan vitamin dalam diet dapat menyebabkan sebab itu, mencegah rabun senja. defisit metabolik yang penting. Tabel 71-3 mencantumkan jumlah vitamin penting yang dibutuhkan sehari-hari oleh Vitamin A juga penting untuk pertumbuhan normal seorang manusia rata-rata. Kebutuhan ini bervariasi sekali, sebagian besar sel tubuh, khususnya pertumbuhan clan bergantung pada faktor-faktor seperti ukuran tubuh, proliferasi normal berbagai jenis sel epitel yang berbeda. kecepatan pertumbuhan, jumlah latihan, clan kehamilan. Jika terjadi kekurangan vitamin A, maka struktur epitel tubuh cenderung menjadi bertingkat clan berkeratin. Cadangan Vitamin dalam Tubuh. Vitamin disimpan Gejala defisiensi vitamin A adalah (1) kulit bertanduk, dalam jumlah kecil di dalam semua sel. Sebagian vitamin clan kadang-kadang jerawat; (2) kegagalan pertumbuhan disimpan dalam jumlah besar di hati. Misalnya, jumlah hewan berusia muda, termasuk terhentinya pertumbuhan vitamin A yang disimpan di hati mungkin cukup untuk mempertahankan kebutuhan seseorang selama 5 sampai 10924