30
Jun
Pentingnya Memiliki Sistem Regulasi Jangka Panjang dan Jangka Pendek untuk Makan
Sistem regulasi makan jangka panjang, yang mencakup semua mekanisme umpan balik energi nutrisi, membantu mempertahankan cadangan nutrien tetap konstan di jaringan, sehingga mencegahnya menjadi terlalu rendah atau terlalu tinggi. Rangsangan regulasi jangka pendek memiliki dua tujuan lain.
Pertama, rangsangan tersebut cenderung membuat seseorang makan dalam jumlah lebih kecil pada setiap sesi makan, sehingga makanan dapat melewati saluran gastrointestinal dengan kecepatan yang lebih stabil agar mekanisme pencernaan dan absorpsinya dapat bekerja pada laju optimal tanpa mengalami beban berlebih secara berkala. Kedua, rangsangan tersebut membantu mencegah seseorang makan dalam jumlah yang terlalu banyak pada setiap waktu makan sehingga melebihi kapasitas sistem penyimpanan metabolik setelah seluruh makanan diserap.
Obesitas
Obesitas dapat didefinisikan sebagai kelebihan lemak tubuh. Penanda pengganti untuk kandungan lemak tubuh adalah indeks massa tubuh (body mass index [BMI]), yang dihitung sebagai:
BMI = Berat badan dalam kilogram / Tinggi badan dalam meter²
Secara klinis, seseorang dengan BMI antara 25 dan 29,9 kg/m² dianggap mengalami kelebihan berat badan (overweight), dan seseorang dengan BMI lebih dari atau sama dengan 30 kg/m² dianggap obesitas. BMI bukan merupakan estimasi langsung adipositas dan tidak mempertimbangkan fakta bahwa beberapa individu memiliki BMI tinggi akibat massa otot yang besar. Cara yang lebih baik untuk mendefinisikan obesitas adalah dengan benar-benar mengukur persentase total lemak tubuh. Obesitas biasanya didefinisikan sebagai total lemak tubuh sebesar 25% atau lebih pada pria dan 35% atau lebih pada wanita. Meskipun persentase lemak tubuh dapat diperkirakan dengan berbagai metode, seperti pengukuran ketebalan lipatan kulit, impedansi bioelektrik, atau penimbangan bawah air, metode-metode ini tidak rutin digunakan dalam praktik klinis, di mana BMI umumnya digunakan untuk menilai obesitas.
Dampak merugikan obesitas terhadap risiko berbagai gangguan seperti sirosis, hipertensi, serangan jantung, stroke, dan penyakit ginjal tampaknya lebih erat berkaitan dengan peningkatan adipositas viseral (abdomen) dibandingkan dengan peningkatan penyimpanan lemak subkutan atau penyimpanan lemak di bagian bawah tubuh seperti panggul. Oleh karena itu, banyak klinisi mengukur lingkar pinggang atau diameter abdomen sagital sebagai indikator obesitas abdominal. Di Amerika Serikat, lingkar pinggang lebih dari 102 sentimeter pada pria dan 88 sentimeter pada wanita, atau rasio pinggang/panggul lebih dari 0,9 pada pria dan 0,85 pada wanita, sering dianggap menunjukkan obesitas abdominal pada orang dewasa.
Prevalensi obesitas pada anak-anak dan orang dewasa di Amerika Serikat serta di banyak negara industri lainnya meningkat dengan cepat, meningkat lebih dari 30% selama dekade terakhir. Sekitar 70% orang dewasa berusia 20 tahun ke atas di Amerika Serikat mengalami kelebihan berat badan atau obesitas, dan lebih dari 35% dari orang dewasa tersebut mengalami obesitas.
Obesitas Terjadi akibat Asupan Energi Lebih Besar daripada Pengeluaran Energi
Ketika jumlah energi yang masuk ke tubuh dalam bentuk makanan lebih besar daripada yang dikeluarkan, berat badan akan meningkat, dan sebagian besar kelebihan energi tersebut disimpan sebagai lemak. Oleh karena itu, adipositas berlebihan (obesitas) disebabkan oleh asupan energi yang melebihi pengeluaran energi. Untuk setiap 9,3 kalori kelebihan energi yang tetap berada di dalam tubuh, sekitar 1 gram lemak akan disimpan.
Lemak disimpan terutama di adiposit dalam jaringan subkutan dan rongga intraperitoneal, walaupun hati dan jaringan tubuh lainnya juga sering mengakumulasi sejumlah besar lipid pada individu obesitas. Proses metabolik yang terlibat dalam penyimpanan lemak telah dibahas pada Bab 69.
Sebelumnya diyakini bahwa jumlah adiposit hanya dapat meningkat secara bermakna selama masa bayi dan masa kanak-kanak, serta bahwa asupan energi berlebih pada anak menyebabkan obesitas hiperplastik, yang berkaitan dengan peningkatan jumlah adiposit dan hanya sedikit peningkatan ukuran adiposit. Sebaliknya, perkembangan obesitas pada orang dewasa dianggap hanya meningkatkan ukuran adiposit sehingga menghasilkan obesitas hipertrofik. Namun, penelitian menunjukkan bahwa adiposit baru dapat berdiferensiasi dari preadiposit mirip fibroblas pada setiap tahap kehidupan, dan bahwa perkembangan obesitas pada orang dewasa disertai peningkatan jumlah sekaligus ukuran adiposit. Individu dengan obesitas sangat berat dapat memiliki jumlah adiposit hingga empat kali lebih banyak, dengan masing-masing adiposit mengandung lipid dua kali lebih banyak dibandingkan individu kurus.
Setelah seseorang menjadi obesitas dan mencapai berat badan stabil, asupan energi kembali sama dengan pengeluaran energi. Agar seseorang dapat menurunkan berat badan, asupan energi harus lebih rendah daripada pengeluaran energi.
Penurunan Aktivitas Fisik dan Regulasi Makan yang Abnormal sebagai Penyebab Obesitas
Penyebab obesitas bersifat kompleks. Meskipun gen berperan penting dalam memprogram mekanisme fisiologis kuat yang mengatur asupan makanan dan metabolisme energi, faktor gaya hidup dan lingkungan dapat berperan besar pada banyak individu obesitas. Peningkatan cepat prevalensi obesitas dalam 20 hingga 30 tahun terakhir menekankan pentingnya faktor gaya hidup dan lingkungan karena perubahan genetik tidak mungkin terjadi secepat itu. Meski demikian, faktor genetik dapat menyebabkan banyak orang lebih rentan terhadap pengaruh lingkungan yang mendorong peningkatan prevalensi obesitas di sebagian besar negara industri dan berkembang.
Gaya Hidup Sedenter Merupakan Penyebab Utama Obesitas. Aktivitas fisik dan latihan fisik teratur diketahui meningkatkan massa otot dan menurunkan massa lemak tubuh, sedangkan aktivitas fisik yang tidak memadai biasanya berkaitan dengan penurunan massa otot dan peningkatan adipositas. Sebagai contoh, penelitian menunjukkan hubungan erat antara perilaku sedenter, seperti waktu layar berlebihan, misalnya menonton televisi, dengan obesitas.
Sekitar 25% hingga 30% energi yang digunakan setiap hari oleh rata-rata individu digunakan untuk aktivitas otot, dan pada pekerja kasar, sebanyak 60% hingga 70% digunakan untuk tujuan ini. Pada individu obesitas, peningkatan aktivitas fisik sering kali meningkatkan pengeluaran energi lebih besar daripada peningkatan asupan makanan sehingga menghasilkan penurunan berat badan yang bermakna. Bahkan satu episode latihan berat dapat meningkatkan pengeluaran energi basal selama beberapa jam setelah aktivitas fisik dihentikan. Karena aktivitas otot merupakan cara terpenting tubuh dalam mengeluarkan energi, peningkatan aktivitas fisik sering menjadi cara efektif untuk mengurangi cadangan lemak.
Perilaku Makan yang Abnormal Merupakan Penyebab Penting Obesitas. Meskipun mekanisme fisiologis yang kuat mengatur asupan makanan, faktor lingkungan, sosial, dan psikologis yang penting juga dapat menyebabkan perilaku makan abnormal, asupan energi berlebihan, dan obesitas.
Sebagaimana dibahas sebelumnya, pentingnya faktor lingkungan terlihat dari peningkatan cepat prevalensi obesitas di sebagian besar negara industri, yang terjadi bersamaan dengan melimpahnya makanan berenergi tinggi dan gaya hidup sedenter.
Faktor psikologis dan sosial dapat berkontribusi terhadap obesitas pada beberapa orang. Sebagai contoh, seseorang sering mengalami kenaikan berat badan yang besar selama atau setelah situasi stres, seperti kematian orang tua, penyakit berat, atau bahkan depresi mental. Tampaknya makan dapat menjadi salah satu cara untuk mengurangi stres.
Nutrisi Berlebih pada Masa Kanak-kanak Dapat Berkontribusi terhadap Obesitas Dewasa. Salah satu faktor yang dapat berkontribusi terhadap obesitas adalah gagasan umum bahwa kebiasaan makan sehat memerlukan tiga kali makan sehari dan setiap kali makan harus mengenyangkan. Banyak anak kecil dipaksa menjalani kebiasaan ini oleh orang tua yang terlalu protektif, dan anak-anak tersebut terus mempertahankannya sepanjang hidup.
Laju pembentukan sel lemak baru sangat cepat pada beberapa tahun pertama kehidupan, dan semakin tinggi laju penyimpanan lemak, semakin besar jumlah sel lemak yang terbentuk. Jumlah sel lemak pada anak obesitas sering kali mencapai tiga kali lipat dibandingkan anak normal. Oleh karena itu, telah dikemukakan bahwa nutrisi berlebih pada anak, terutama pada masa bayi dan dalam tingkat lebih rendah selama masa kanak-kanak selanjutnya, dapat menyebabkan obesitas seumur hidup. Bahkan, penelitian menunjukkan bahwa sekitar 80% anak obesitas akan menjadi dewasa obesitas.
Faktor Genetik sebagai Penyebab Obesitas. Obesitas jelas diturunkan dalam keluarga. Namun, sulit menentukan peran pasti genetik dalam menyebabkan obesitas karena anggota keluarga umumnya memiliki kebiasaan makan dan pola aktivitas fisik yang sama. Bukti saat ini menunjukkan bahwa 20% hingga 25% kasus obesitas mungkin disebabkan oleh faktor genetik.
Gen dapat berkontribusi terhadap obesitas dengan menyebabkan abnormalitas pada (1) satu atau lebih jalur yang mengatur pusat makan dan (2) pengeluaran energi serta penyimpanan lemak. Tiga penyebab monogenik obesitas adalah (1) mutasi POMC dan MCR-4, bentuk monogenik obesitas yang paling umum ditemukan sejauh ini; (2) defisiensi leptin kongenital akibat mutasi gen leptin, yang sangat jarang; dan (3) mutasi reseptor leptin, yang juga jarang. Semua bentuk monogenik obesitas ini hanya mencakup persentase sangat kecil dari keseluruhan kasus obesitas. Kemungkinan besar banyak variasi gen berinteraksi dengan faktor lingkungan untuk memengaruhi jumlah dan distribusi lemak tubuh.
Orang Tua Dapat Berkontribusi terhadap Obesitas pada Keturunannya Melalui Mekanisme Epigenetik. Orang tua yang mengalami kelebihan berat badan atau obesitas juga dapat meningkatkan risiko obesitas dan gangguan terkait pada keturunannya melalui mekanisme “epigenetik” yang mengubah ekspresi gen tanpa adanya perubahan urutan DNA (Gambar 72-3). Efek epigenetik dari obesitas orang tua diperkirakan terjadi melalui perubahan metilasi DNA, modifikasi histon, dan ekspresi microRNA yang dapat memengaruhi ekspresi gen pada keturunan.
Berdasarkan terutama pada penelitian hewan percobaan, dikemukakan bahwa perubahan epigenetik pada gamet orang tua, yaitu sperma dari ayah dan oosit dari ibu, serta lingkungan intrauterin yang buruk dan perubahan epigenetik pada sel germinal janin yang sedang berkembang, yaitu sel embrionik yang akan membentuk gamet, dapat berkontribusi terhadap obesitas pada keturunan langsung maupun generasi berikutnya. Namun, penelitian tambahan masih diperlukan untuk menilai lebih lanjut dampak epigenetik sel germinal dalam mempredisposisi manusia menjadi obesitas.
Terlepas dari kontribusi pasti faktor genetik, epigenetik, dan lingkungan, jelas bahwa persentase anak yang mengalami obesitas telah meningkat secara stabil di banyak negara, termasuk Amerika Serikat, di mana prevalensi obesitas pada anak telah meningkat lebih dari tiga kali lipat sejak tahun 1970-an.
Abnormalitas Neurogenik sebagai Penyebab Obesitas. Sebelumnya telah dijelaskan bahwa lesi pada nukleus ventromedial hipotalamus menyebabkan hewan makan berlebihan dan menjadi obesitas. Obesitas progresif sering berkembang pada individu dengan tumor hipofisis yang meluas ke hipotalamus, yang menunjukkan bahwa obesitas pada manusia juga dapat terjadi akibat kerusakan hipotalamus.
Meskipun kerusakan hipotalamus hampir tidak pernah ditemukan pada individu obesitas, mungkin saja organisasi fungsional hipotalamus atau pusat makan neurogenik lain pada individu obesitas berbeda dibandingkan pada individu nonobesitas. Selain itu, mungkin terdapat abnormalitas neurotransmiter atau mekanisme reseptor pada jalur neural hipotalamus yang mengendalikan makan. Mendukung teori ini, individu obesitas yang berhasil menurunkan berat badan hingga normal melalui pembatasan diet ketat biasanya mengalami rasa lapar yang jauh lebih kuat dibandingkan individu normal. Selain itu, penurunan berat badan akibat diet pada individu obesitas berkaitan dengan “adaptasi metabolik” yang bermakna, yaitu perlambatan laju metabolisme dan pengeluaran energi dalam jumlah lebih besar daripada yang diperkirakan berdasarkan perubahan komposisi tubuh akibat kehilangan massa lemak dan otot. Fenomena ini menunjukkan bahwa “set point” sistem pengendalian makan dan metabolisme pada individu obesitas berada pada tingkat penyimpanan nutrien yang jauh lebih tinggi dibandingkan individu nonobesitas.
Penelitian pada hewan percobaan juga menunjukkan bahwa ketika asupan makanan dibatasi pada hewan obesitas, terjadi perubahan neurotransmiter bermakna di hipotalamus yang sangat meningkatkan rasa lapar dan menentang penurunan berat badan. Beberapa perubahan tersebut meliputi peningkatan pembentukan neurotransmiter oreksigenik seperti NPY dan penurunan pembentukan zat anoreksigenik seperti leptin dan α-MSH. Penelitian pada manusia mengonfirmasi bahwa penurunan berat badan akibat diet disertai peningkatan kadar hormon perangsang lapar, misalnya ghrelin, dan penurunan kadar hormon, misalnya leptin, yang mengurangi rasa lapar. Perubahan hormonal ini menetap setidaknya selama 1 tahun setelah penurunan berat badan, yang mungkin menjelaskan sebagian alasan mengapa sangat sulit bagi kebanyakan orang untuk mempertahankan penurunan berat badan hanya dengan diet.
Penatalaksanaan Obesitas
Penatalaksanaan obesitas bergantung pada penurunan asupan energi hingga lebih rendah daripada pengeluaran energi dan menciptakan keseimbangan energi negatif yang berkelanjutan sampai penurunan berat badan yang diinginkan tercapai. Pedoman National Institutes of Health (NIH) saat ini merekomendasikan penurunan asupan kalori sebesar 500 kilokalori per hari untuk individu dengan kelebihan berat badan dan obesitas sedang (BMI >25 tetapi <35 kg/m²) guna mencapai penurunan berat badan sekitar 1 pon per minggu. Defisit energi yang lebih agresif, yaitu 500 hingga 1000 kilokalori per hari, direkomendasikan untuk individu dengan BMI lebih dari 35 kg/m².
Biasanya, defisit energi tersebut, jika dapat dicapai dan dipertahankan, akan menyebabkan penurunan berat badan sekitar 1 hingga 2 pon per minggu, atau sekitar 10% penurunan berat badan setelah 6 bulan. Namun, penting untuk mencegah defisiensi vitamin selama periode diet.
Bagi sebagian besar orang, peningkatan aktivitas fisik juga merupakan komponen penting dalam keberhasilan penurunan adipositas jangka panjang. Oleh karena itu, hampir semua pedoman penatalaksanaan obesitas saat ini merekomendasikan modifikasi gaya hidup yang mencakup peningkatan aktivitas fisik dikombinasikan dengan penurunan asupan kalori.
Penatalaksanaan Farmakologis Obesitas. Berbagai obat untuk mengurangi tingkat rasa lapar telah digunakan dalam penatalaksanaan obesitas. Obat yang paling luas digunakan adalah amfetamin atau derivat amfetamin, yang secara langsung menghambat pusat makan di otak. Salah satu obat untuk terapi obesitas mengombinasikan fentermin, suatu simpatomimetik yang menurunkan asupan makanan dan meningkatkan pengeluaran energi, dengan topiramat, yang telah digunakan sebagai obat antikonvulsan. Bahaya penggunaan obat simpatomimetik adalah obat tersebut secara bersamaan menyebabkan eksitasi berlebihan pada sistem saraf simpatis dan meningkatkan tekanan darah. Salah satu obat simpatomimetik yang umum digunakan, sibutramin, ditarik dari pasar Amerika Serikat pada tahun 2010 untuk terapi obesitas karena penelitian klinis menunjukkan bahwa obat ini meningkatkan risiko infark miokard dan stroke. Obat lain yang dikembangkan untuk terapi obesitas adalah lorcaserin, yang mengaktivasi reseptor serotonin di otak dan meningkatkan ekspresi POMC. Namun, FDA meminta penarikan lorcaserin dari pasar pada tahun 2020 karena masalah keamanan.
Bupropion, suatu inhibitor pengambilan ulang dopamin dan norepinefrin, merangsang neuron POMC dan digunakan dalam kombinasi dengan naltrekson, antagonis reseptor opioid, untuk mengobati obesitas. Agonis sintetik glucagon-like peptide-1 (GLP-1), suatu kelompok obat yang digunakan untuk mengobati diabetes melitus tipe 2, juga merangsang neuron POMC sehingga menimbulkan rasa kenyang dan penurunan berat badan ringan.
Kelompok obat lain, yaitu inhibitor sodium-glucose transporter 2 (SGLT2), meningkatkan penurunan berat badan ringan dengan mencegah reabsorpsi glukosa serta air di tubulus ginjal dan juga digunakan dalam pengobatan diabetes melitus tipe 2.
Kelompok obat lainnya bekerja dengan mengubah absorpsi lipid di usus. Sebagai contoh, orlistat, suatu inhibitor lipase, menurunkan pencernaan lemak di usus sehingga sebagian lemak yang dikonsumsi hilang melalui feses dan dengan demikian mengurangi absorpsi energi. Namun, kehilangan lemak melalui feses dapat menyebabkan efek samping gastrointestinal yang tidak menyenangkan serta kehilangan vitamin larut lemak melalui feses.
Semua obat yang saat ini disetujui untuk terapi obesitas jangka panjang menghasilkan penurunan berat badan yang moderat, biasanya hanya sekitar 5% hingga 10%, atau bahkan kurang pada beberapa kasus, dan paling efektif bila digunakan bersama modifikasi gaya hidup yang ditujukan untuk meningkatkan aktivitas fisik dan pola makan yang lebih sehat.
Penatalaksanaan Bedah Obesitas. Pada pasien obesitas morbid dengan BMI lebih dari 40 kg/m², atau pada pasien dengan BMI lebih dari 35 kg/m² disertai kondisi seperti hipertensi atau diabetes melitus tipe 2 yang mempredisposisi terhadap penyakit serius lainnya, berbagai prosedur bedah dapat digunakan untuk mengurangi massa lemak tubuh atau mengurangi jumlah makanan yang dapat dikonsumsi pada setiap waktu makan.
Bedah pintas lambung (gastric bypass surgery) melibatkan pembentukan kantung kecil pada bagian proksimal lambung yang kemudian dihubungkan dengan jejunum menggunakan segmen usus halus dengan panjang bervariasi; kantung tersebut dipisahkan dari bagian lambung lainnya dengan staples. Bedah pita lambung (gastric banding surgery) melibatkan pemasangan pita yang dapat disesuaikan di sekitar lambung dekat ujung atasnya; prosedur ini juga membentuk kantung lambung kecil yang membatasi jumlah makanan yang dapat dikonsumsi pada setiap waktu makan. Prosedur ketiga yang kini semakin luas digunakan adalah vertical sleeve gastrectomy, yang mengangkat sebagian besar lambung dan kemudian menyatukan kembali bagian lambung yang tersisa dengan staples. Prosedur bedah ini umumnya menghasilkan penurunan berat badan yang bermakna pada pasien obesitas. Prosedur gastric bypass dan vertical sleeve sering menyebabkan remisi cepat diabetes melitus tipe 2 dan hipertensi, yang merupakan komplikasi penting obesitas, bahkan sebelum terjadi penurunan berat badan yang bermakna. Namun, prosedur ini merupakan operasi besar, dan efek jangka panjangnya terhadap kesehatan keseluruhan dan mortalitas masih belum pasti.
Inanisi, Anoreksia, dan Kaheksia
Inanisi merupakan kebalikan dari obesitas dan ditandai oleh penurunan berat badan ekstrem. Kondisi ini dapat disebabkan oleh ketersediaan makanan yang tidak memadai atau oleh kondisi patofisiologis yang sangat menurunkan keinginan makan, termasuk gangguan psikogenik, abnormalitas hipotalamus, dan faktor yang dilepaskan dari jaringan perifer. Pada banyak kasus, terutama pada individu dengan penyakit serius seperti kanker, penurunan keinginan makan dapat berkaitan dengan peningkatan pengeluaran energi sehingga menyebabkan penurunan berat badan berat.
Anoreksia dapat didefinisikan sebagai penurunan asupan makanan yang terutama disebabkan oleh berkurangnya nafsu makan, berbeda dengan definisi literal “tidak makan”. Definisi ini menekankan peran penting mekanisme neural sentral dalam patofisiologi anoreksia pada penyakit seperti kanker, ketika masalah umum lain seperti nyeri dan mual juga dapat menyebabkan seseorang mengonsumsi lebih sedikit makanan. Anorexia nervosa adalah keadaan psikis abnormal ketika seseorang kehilangan seluruh keinginan untuk makan dan bahkan merasa mual terhadap makanan; akibatnya terjadi inanisi berat.
Kaheksia adalah gangguan metabolik berupa peningkatan pengeluaran energi yang menyebabkan penurunan berat badan lebih besar daripada yang disebabkan hanya oleh penurunan asupan makanan. Anoreksia dan kaheksia sering terjadi bersamaan pada banyak jenis kanker atau pada “sindrom wasting” yang diamati pada pasien dengan acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) dan gangguan inflamasi kronis. Hampir semua jenis kanker menyebabkan anoreksia dan kaheksia, dan sindrom anoreksia-kaheksia berkembang pada lebih dari setengah penderita kanker selama perjalanan penyakitnya.
Faktor neural sentral dan faktor perifer diyakini berkontribusi terhadap anoreksia dan kaheksia akibat kanker. Beberapa sitokin inflamasi, termasuk tumor necrosis factor-α, interleukin-6, interleukin-1β, dan faktor penginduksi proteolisis, telah terbukti menyebabkan anoreksia dan kaheksia. Sebagian besar sitokin inflamasi ini tampaknya memediasi anoreksia melalui aktivasi sistem melanokortin di hipotalamus. Mekanisme pasti bagaimana sitokin atau produk tumor berinteraksi dengan jalur melanokortin untuk menurunkan asupan makanan masih belum jelas, tetapi blokade reseptor melanokortin hipotalamus sangat mengurangi efek anoreksigenik dan kahektik pada hewan percobaan. Namun, penelitian lebih lanjut masih diperlukan untuk memahami dengan lebih baik mekanisme patofisiologis anoreksia dan kaheksia pada penderita kanker serta untuk mengembangkan agen terapeutik guna memperbaiki status nutrisi dan kelangsungan hidup individu tersebut.
Kelaparan
Pengurangan Cadangan Makanan di Jaringan Tubuh Selama Kelaparan. Meskipun jaringan lebih memilih menggunakan karbohidrat daripada lemak atau protein sebagai sumber energi, jumlah karbohidrat yang biasanya disimpan di seluruh tubuh hanya beberapa ratus gram, terutama glikogen di hati dan otot, dan hanya dapat menyediakan energi yang diperlukan untuk fungsi tubuh selama mungkin setengah hari. Oleh karena itu, kecuali pada beberapa jam pertama, efek utama kelaparan adalah pengurangan progresif lemak dan protein jaringan. Karena lemak merupakan sumber utama energi, dengan energi lemak yang tersimpan sekitar 100 kali lebih besar dibandingkan energi karbohidrat pada rata-rata individu, laju pengurangan lemak terus berlangsung tanpa henti, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 72-4, hingga sebagian besar cadangan lemak tubuh habis.
Protein mengalami tiga fase pengurangan: pengurangan cepat pada awalnya, diikuti pengurangan yang sangat melambat, dan akhirnya pengurangan cepat kembali sesaat sebelum kematian. Pengurangan cepat awal disebabkan oleh penggunaan protein yang mudah dimobilisasi untuk metabolisme langsung atau untuk dikonversi menjadi glukosa dan kemudian dimetabolisme terutama oleh otak. Setelah cadangan protein yang mudah dimobilisasi habis selama fase awal kelaparan, protein yang tersisa tidak mudah diambil. Pada saat ini, laju glukoneogenesis menurun menjadi 30% hingga 50% dari laju sebelumnya, dan laju pengurangan protein menjadi sangat berkurang.
Berkurangnya ketersediaan glukosa kemudian memulai serangkaian peristiwa yang menyebabkan peningkatan penggunaan lemak secara berlebihan dan konversi sebagian produk pemecahan lemak menjadi badan keton, yang menghasilkan ketosis, sebagaimana dibahas pada Bab 69. Badan keton, seperti glukosa, dapat melintasi sawar darah otak dan digunakan oleh sel otak sebagai sumber energi. Oleh karena itu, sekitar dua pertiga energi otak kini berasal dari badan keton tersebut, terutama β-hidroksibutirat. Rangkaian peristiwa ini menyebabkan setidaknya sebagian cadangan protein tubuh dapat dipertahankan.
Akhirnya tiba saat ketika cadangan lemak hampir habis, dan satu-satunya sumber energi yang tersisa adalah protein. Pada saat itu, cadangan protein kembali memasuki fase pengurangan cepat. Karena protein juga penting untuk mempertahankan fungsi seluler, kematian biasanya terjadi ketika protein tubuh telah berkurang hingga sekitar setengah dari kadar normal.
Defisiensi Vitamin pada Kelaparan. Cadangan beberapa vitamin, terutama vitamin larut air, yaitu kelompok vitamin B dan vitamin C, tidak bertahan lama selama kelaparan. Akibatnya, setelah satu minggu atau lebih kelaparan, biasanya mulai muncul defisiensi vitamin ringan, dan setelah beberapa minggu dapat terjadi defisiensi vitamin berat. Defisiensi ini dapat memperberat kelemahan yang menyebabkan kematian.
Vitamin
Kebutuhan Harian Vitamin. Vitamin adalah senyawa organik yang diperlukan dalam jumlah kecil untuk metabolisme normal dan tidak dapat diproduksi oleh sel tubuh. Kekurangan vitamin dalam makanan dapat menyebabkan defisit metabolik yang penting. Tabel 72-3 mencantumkan jumlah vitamin penting yang diperlukan setiap hari oleh rata-rata pria dan wanita dewasa. Kebutuhan ini sangat bervariasi tergantung pada faktor seperti ukuran tubuh, laju pertumbuhan, jumlah aktivitas fisik, kehamilan, dan laktasi.
Tabel 72-3 Asupan Harian Vitamin yang Direkomendasikan untuk Pria dan Wanita Dewasa
| Vitamin |
Jumlah yang Dianjurkan untuk Pria Dewasa |
Jumlah yang Dianjurkan untuk Wanita Dewasa |
| Vitamin A (Retinol) |
900 μg (3000 IU) |
700 μg (2333 IU) |
| Vitamin B1 (Tiamin) |
1,2 mg |
1,0 mg |
| Vitamin B2 (Riboflavin) |
1,3 mg |
1,0 mg |
| Vitamin B3 (Niasin) |
16 mg |
14 mg |
| Vitamin B5 (Asam pantotenat) |
5 mg |
5 mg |
| Vitamin B6 (Piridoksin) |
1,3 mg |
1,3 mg |
| Vitamin B9 (Asam folat) |
0,4 mg |
0,4 mg |
| Vitamin B12 |
2,4 μg |
2,4 μg |
| Vitamin C (Asam askorbat) |
90 mg |
75 mg |
| Vitamin D (Kalsiferol) |
15 μg (600 IU) |
15 μg (600 IU) |
| Vitamin E (Alpha-tocopherol) |
15 mg (22,4 IU) |
15 mg (22,4 IU) |
| Vitamin K |
120 μg |
90 μg
|
IU = Unit internasional.
Diadaptasi dari US Department of Health and Human Services, National Institutes of Health, Office of Dietary Supplements.
Penyimpanan Vitamin di Dalam Tubuh. Vitamin disimpan dalam jumlah kecil di semua sel. Beberapa vitamin disimpan dalam jumlah besar di hati. Sebagai contoh, jumlah vitamin A yang disimpan di hati dapat cukup untuk mempertahankan seseorang selama 5 hingga 10 bulan tanpa asupan vitamin A. Jumlah vitamin D yang disimpan di hati biasanya cukup untuk mempertahankan seseorang selama 2 hingga 4 bulan tanpa tambahan asupan vitamin D.
Penyimpanan sebagian besar vitamin larut air, terutama vitamin C dan sebagian besar senyawa vitamin B, relatif sedikit. Tidak adanya vitamin C dalam makanan dapat menyebabkan gejala dalam beberapa minggu dan dapat menyebabkan kematian akibat skorbut dalam 20 hingga 30 minggu.
Ketika pola makan seseorang kekurangan senyawa vitamin B, gejala klinis defisiensi kadang dapat dikenali hanya dalam beberapa hari, kecuali vitamin B12, yang dapat bertahan di hati dalam bentuk terikat selama satu tahun atau lebih.
Vitamin A
Vitamin A terdapat di jaringan hewan dalam bentuk retinol. Vitamin ini tidak terdapat dalam makanan yang berasal dari tumbuhan, tetapi provitamin untuk pembentukan vitamin A terdapat melimpah dalam banyak makanan nabati. Provitamin tersebut adalah pigmen karotenoid berwarna kuning dan merah, yang karena struktur kimianya mirip dengan vitamin A, dapat diubah menjadi vitamin A di hati.
Defisiensi Vitamin A Menyebabkan “Rabun Senja” dan Pertumbuhan Sel Epitel yang Abnormal. Salah satu fungsi dasar vitamin A adalah penggunaannya dalam pembentukan pigmen retina mata, yang dibahas pada Bab 51. Vitamin A diperlukan untuk membentuk pigmen visual dan oleh karena itu mencegah rabun senja.
Vitamin A juga diperlukan untuk pertumbuhan normal sebagian besar sel tubuh dan terutama untuk pertumbuhan serta proliferasi normal berbagai jenis sel epitel. Ketika vitamin A tidak tersedia, struktur epitel tubuh cenderung menjadi berlapis dan mengalami keratinisasi. Defisiensi vitamin A bermanifestasi sebagai (1) kulit bersisik dan kadang-kadang jerawat; (2) kegagalan pertumbuhan pada hewan muda, termasuk terhentinya pertumbuhan rangka; (3) kegagalan reproduksi, terutama berkaitan dengan atrofi epitel germinal testis dan kadang-kadang gangguan siklus seksual wanita; serta (4) keratinisasi kornea yang menyebabkan opasitas kornea dan kebutaan.
Pada defisiensi vitamin A, struktur epitel yang rusak sering mengalami infeksi, misalnya konjungtiva mata, lapisan saluran kemih, dan saluran pernapasan. Vitamin A disebut sebagai vitamin “antiinfeksi”.
Tiamin (Vitamin B1)
Tiamin bekerja dalam sistem metabolik tubuh terutama sebagai tiamin pirofosfat; senyawa ini berfungsi sebagai kokarboksilase, bekerja terutama bersama protein dekarboksilase untuk dekarboksilasi asam piruvat dan asam α-keto lainnya, sebagaimana dibahas pada Bab 68.
Defisiensi tiamin (beriberi) menyebabkan penurunan penggunaan asam piruvat dan beberapa asam amino oleh jaringan, tetapi meningkatkan penggunaan lemak. Dengan demikian, tiamin secara khusus diperlukan untuk metabolisme akhir karbohidrat dan banyak asam amino. Penurunan penggunaan nutrien ini bertanggung jawab terhadap banyak kelemahan yang berkaitan dengan defisiensi tiamin.
Defisiensi Tiamin Menyebabkan Lesi pada Sistem Saraf Pusat dan Perifer. Sistem saraf pusat secara normal hampir sepenuhnya bergantung pada metabolisme karbohidrat untuk energi. Pada defisiensi tiamin, penggunaan glukosa oleh jaringan saraf dapat menurun sebesar 50% hingga 60% dan digantikan oleh penggunaan badan keton yang berasal dari metabolisme lemak. Sel neuron sistem saraf pusat sering menunjukkan kromatolisis dan pembengkakan selama defisiensi tiamin, perubahan yang khas pada sel neuron dengan nutrisi buruk. Perubahan ini dapat mengganggu komunikasi di banyak bagian sistem saraf pusat.
Defisiensi tiamin dapat menyebabkan degenerasi selubung mielin serabut saraf baik pada saraf perifer maupun sistem saraf pusat. Lesi pada saraf perifer sering menyebabkan saraf menjadi sangat iritabel sehingga timbul “polineuritis”, yang ditandai nyeri yang menjalar sepanjang satu atau banyak saraf perifer. Selain itu, traktus serabut di medula spinalis dapat mengalami degenerasi sedemikian berat sehingga kadang-kadang timbul paralisis; bahkan tanpa paralisis, otot mengalami atrofi sehingga menyebabkan kelemahan berat.
Defisiensi Tiamin Melemahkan Jantung dan Menyebabkan Vasodilatasi Perifer. Gagal jantung pada akhirnya berkembang pada seseorang dengan defisiensi tiamin berat akibat melemahnya otot jantung. Selain itu, aliran balik vena menuju jantung dapat meningkat hingga dua kali lipat dari normal karena defisiensi tiamin menyebabkan vasodilatasi perifer di seluruh sistem sirkulasi, yang diduga akibat penurunan pelepasan energi metabolik di jaringan sehingga menimbulkan dilatasi vaskular lokal. Efek jantung akibat defisiensi tiamin sebagian disebabkan oleh tingginya aliran darah menuju jantung dan sebagian lagi oleh kelemahan primer otot jantung. Edema perifer dan asites juga terjadi secara bermakna pada beberapa orang dengan defisiensi tiamin, terutama akibat gagal jantung.
Defisiensi Tiamin Menyebabkan Gangguan Traktus Gastrointestinal. Gejala gastrointestinal pada defisiensi tiamin meliputi gangguan pencernaan, konstipasi berat, anoreksia, atonia lambung, dan hipoklorhidria. Semua efek ini diduga disebabkan oleh kegagalan otot polos dan kelenjar pada traktus gastrointestinal memperoleh energi yang cukup dari metabolisme karbohidrat.
Gambaran keseluruhan defisiensi tiamin, termasuk polineuritis, gejala kardiovaskular, dan gangguan gastrointestinal, sering disebut sebagai beri-beri, terutama ketika gejala kardiovaskular mendominasi.
Riboflavin (Vitamin B2)
Riboflavin biasanya berikatan di jaringan dengan asam fosfat untuk membentuk dua koenzim, yaitu flavin mononukleotida (FMN) dan flavin adenin dinukleotida (FAD). Keduanya berfungsi sebagai pembawa hidrogen dalam sistem oksidatif penting di mitokondria. NAD, yang bekerja bersama dehidrogenase spesifik, biasanya menerima hidrogen yang dilepaskan dari berbagai substrat makanan dan kemudian meneruskan hidrogen tersebut ke FMN atau FAD. Pada akhirnya, hidrogen dilepaskan sebagai ion ke matriks mitokondria untuk dioksidasi oleh oksigen (dibahas dalam Bab 68).
Defisiensi riboflavin pada hewan percobaan menyebabkan dermatitis berat, muntah, diare, spastisitas otot yang akhirnya berkembang menjadi kelemahan otot, koma, dan penurunan suhu tubuh yang diikuti kematian. Dengan demikian, defisiensi riboflavin berat dapat menimbulkan banyak efek yang sama seperti kekurangan niasin dalam diet. Keadaan debilitasi yang terjadi pada kedua kondisi tersebut diduga disebabkan oleh penurunan umum proses oksidatif di dalam sel.
Pada manusia, belum diketahui adanya kasus defisiensi riboflavin yang cukup berat hingga menyebabkan debilitasi nyata seperti yang ditemukan pada penelitian hewan, tetapi defisiensi riboflavin ringan kemungkinan cukup sering terjadi. Defisiensi ini menyebabkan gangguan pencernaan, sensasi terbakar pada kulit dan mata, pecah-pecah di sudut mulut, sakit kepala, depresi mental, mudah lupa, dan sebagainya.
Walaupun manifestasi defisiensi riboflavin biasanya relatif ringan, defisiensi ini sering terjadi bersamaan dengan defisiensi tiamin, niasin, atau keduanya. Banyak sindrom defisiensi, termasuk pelagra, beri-beri, sprue, dan kwashiorkor, kemungkinan disebabkan oleh kombinasi defisiensi beberapa vitamin serta aspek lain dari malnutrisi.
Niasin (Vitamin B3)
Niasin, yang juga disebut asam nikotinat, berfungsi di dalam tubuh sebagai koenzim dalam bentuk nikotinamida adenin dinukleotida (NAD) dan NAD fosfat. Koenzim ini merupakan akseptor hidrogen dan berikatan dengan atom hidrogen ketika atom tersebut dilepaskan dari substrat makanan oleh berbagai jenis dehidrogenase. Cara kerja khas kedua koenzim ini dijelaskan pada Bab 68. Ketika terjadi defisiensi niasin, laju normal dehidrogenasi tidak dapat dipertahankan. Oleh karena itu, penghantaran energi secara oksidatif dari bahan makanan ke elemen fungsional seluruh sel tidak dapat berlangsung pada kecepatan normal.
Pada tahap awal defisiensi niasin, dapat terjadi perubahan fisiologis sederhana seperti kelemahan otot dan buruknya sekresi kelenjar. Namun, pada defisiensi niasin berat, terjadi kematian jaringan yang nyata. Lesi patologis muncul di banyak bagian sistem saraf pusat dan dapat menyebabkan demensia permanen atau berbagai jenis psikosis. Selain itu, kulit menjadi bersisik, pecah-pecah, dan berpigmen pada area yang terpapar iritasi mekanis atau sinar matahari. Dengan demikian, pada individu dengan defisiensi niasin, kulit tidak mampu memperbaiki kerusakan akibat iritasi.
Defisiensi niasin menyebabkan iritasi dan inflamasi hebat pada membran mukosa mulut dan bagian lain traktus gastrointestinal sehingga menimbulkan berbagai gangguan pencernaan yang pada kasus berat dapat menyebabkan perdarahan gastrointestinal luas. Kondisi ini kemungkinan disebabkan oleh penurunan umum metabolisme pada epitel gastrointestinal dan kegagalan perbaikan epitel yang adekuat.
Entitas klinis yang disebut pelagra dan penyakit pada anjing yang disebut black tongue terutama disebabkan oleh defisiensi niasin. Pelagra menjadi jauh lebih berat pada orang yang mengonsumsi diet berbasis jagung karena jagung miskin akan asam amino triptofan, yang dalam jumlah terbatas dapat diubah menjadi niasin di dalam tubuh.
Asam Pantotenat (Vitamin B5)
Asam pantotenat terutama diinkorporasikan di dalam tubuh menjadi koenzim A (KoA), yang memiliki banyak peran metabolik di dalam sel. Dua peran tersebut yang dibahas panjang lebar dalam Bab 68 dan 69 adalah: (1) konversi asam piruvat yang telah mengalami dekarboksilasi menjadi asetil-KoA sebelum memasuki siklus asam sitrat dan (2) degradasi molekul asam lemak menjadi banyak molekul asetil-KoA. Dengan demikian, kekurangan asam pantotenat dapat menyebabkan penurunan metabolisme karbohidrat dan lemak.
Defisiensi asam pantotenat pada hewan percobaan dapat menyebabkan hambatan pertumbuhan, kegagalan reproduksi, rambut beruban, dermatitis, hati berlemak, dan nekrosis hemoragik korteks adrenal. Pada manusia, belum terbukti adanya sindrom defisiensi yang pasti, kemungkinan karena vitamin ini terdapat luas pada hampir semua makanan dan dalam jumlah kecil mungkin dapat disintesis di dalam tubuh. Namun, hal ini tidak berarti bahwa asam pantotenat tidak penting dalam sistem metabolisme tubuh. Bahkan, vitamin ini mungkin sama pentingnya dengan vitamin lainnya.
Piridoksin (Vitamin B6)
Piridoksin berada dalam bentuk piridoksal fosfat di dalam sel dan berfungsi sebagai koenzim untuk banyak reaksi kimia yang berkaitan dengan metabolisme asam amino dan protein. Peran terpentingnya adalah sebagai koenzim dalam proses transaminasi untuk sintesis asam amino. Oleh karena itu, piridoksin memiliki banyak peran penting dalam metabolisme, terutama metabolisme protein. Selain itu, piridoksin juga diyakini berperan dalam transport beberapa asam amino melintasi membran sel.
Kekurangan piridoksin dalam diet pada hewan percobaan dapat menyebabkan dermatitis, penurunan laju pertumbuhan, perkembangan hati berlemak, anemia, dan tanda-tanda penurunan mental. Pada anak-anak, defisiensi piridoksin jarang diketahui menyebabkan kejang, dermatitis, dan gangguan gastrointestinal seperti mual dan muntah.
Vitamin B12
Beberapa senyawa kobalamin yang memiliki gugus prostetik yang sama menunjukkan aktivitas yang disebut aktivitas vitamin B12. Gugus prostetik ini mengandung kobalt, yang memiliki ikatan serupa dengan besi pada molekul hemoglobin. Atom kobalt kemungkinan berfungsi dengan cara yang hampir sama seperti atom besi dalam berikatan secara reversibel dengan zat lain.
Defisiensi Vitamin B12 Menyebabkan Anemia Pernisiosa. Vitamin B12 menjalankan beberapa fungsi metabolik dalam perannya sebagai koenzim akseptor hidrogen. Fungsi terpentingnya adalah bertindak sebagai koenzim untuk mereduksi ribonukleotida menjadi deoksiribonukleotida, suatu langkah yang diperlukan dalam replikasi gen dan dapat menjelaskan fungsi utama vitamin B12, yaitu: (1) meningkatkan pertumbuhan dan (2) meningkatkan pembentukan serta maturasi sel darah merah. Fungsi sel darah merah ini dijelaskan secara rinci dalam Bab 33 terkait anemia pernisiosa, yaitu jenis anemia yang disebabkan oleh kegagalan maturasi sel darah merah ketika terjadi defisiensi vitamin B12.
Defisiensi Vitamin B12 Menyebabkan Demielinisasi Serabut Saraf Besar di Medula Spinalis. Demielinisasi serabut saraf pada individu dengan defisiensi vitamin B12 terutama terjadi pada kolumna posterior dan kadang-kadang kolumna lateral medula spinalis. Akibatnya, banyak penderita anemia pernisiosa mengalami kehilangan sensasi perifer dan pada kasus berat bahkan dapat mengalami paralisis.
Penyebab tersering defisiensi vitamin B12 bukanlah kurangnya vitamin ini dalam makanan, melainkan defisiensi pembentukan faktor intrinsik yang secara normal disekresikan oleh sel parietal kelenjar lambung dan sangat penting untuk absorpsi vitamin B12 oleh mukosa ileum. Topik ini dibahas dalam Bab 33 dan 67.
Asam Folat (Pteroylglutamic Acid, Vitamin B9)
Beberapa asam pteroilglutamat menunjukkan “efek asam folat.” Asam folat berfungsi sebagai pembawa gugus hidroksimetil dan formil. Mungkin fungsi terpentingnya di dalam tubuh adalah dalam sintesis purin dan timin yang diperlukan untuk pembentukan DNA. Oleh karena itu, asam folat, seperti vitamin B12, diperlukan untuk replikasi gen seluler dan dapat menjelaskan salah satu fungsi terpenting asam folat, yaitu meningkatkan pertumbuhan. Bahkan, ketika tidak terdapat dalam diet, hewan hanya mengalami pertumbuhan minimal.
Asam folat merupakan pemacu pertumbuhan yang bahkan lebih kuat dibandingkan vitamin B12 dan, seperti vitamin B12, penting untuk maturasi sel darah merah sebagaimana dibahas dalam Bab 33. Namun, vitamin B12 dan asam folat masing-masing menjalankan fungsi kimia spesifik dan berbeda dalam meningkatkan pertumbuhan serta maturasi sel darah merah. Salah satu efek penting defisiensi asam folat adalah berkembangnya anemia makrositik yang hampir identik dengan anemia pernisiosa. Kondisi ini sering kali dapat diobati secara efektif hanya dengan asam folat.
Asam Askorbat (Vitamin C)
Defisiensi Asam Askorbat Melemahkan Serabut Kolagen di Seluruh Tubuh. Asam askorbat penting untuk mengaktivasi enzim prolil hidroksilase, yang memfasilitasi tahap hidroksilasi dalam pembentukan hidroksiprolin, suatu komponen integral kolagen. Tanpa asam askorbat, serabut kolagen yang terbentuk pada hampir seluruh jaringan tubuh menjadi cacat dan lemah. Oleh karena itu, vitamin ini penting untuk pertumbuhan dan kekuatan serabut pada jaringan subkutan, kartilago, tulang, dan gigi.
Defisiensi Asam Askorbat Menyebabkan Skorbut. Defisiensi asam askorbat selama 20 hingga 30 minggu menyebabkan skorbut. Salah satu efek terpenting skorbut adalah kegagalan penyembuhan luka. Kondisi ini disebabkan oleh kegagalan sel untuk mendepositkan fibril kolagen dan substansi semen antarsel. Akibatnya, penyembuhan luka dapat memerlukan waktu beberapa bulan dibandingkan hanya beberapa hari pada kondisi normal.
Kekurangan asam askorbat juga menyebabkan terhentinya pertumbuhan tulang. Sel-sel epifisis yang sedang tumbuh tetap berproliferasi, tetapi tidak ada kolagen baru yang didepositkan di antara sel-sel tersebut, dan tulang mudah mengalami fraktur pada titik pertumbuhan akibat kegagalan osifikasi. Selain itu, ketika tulang yang telah mengalami osifikasi mengalami fraktur pada individu dengan defisiensi asam askorbat, osteoblas tidak dapat membentuk matriks tulang baru. Akibatnya, tulang yang patah tidak dapat sembuh.
Dinding pembuluh darah menjadi sangat rapuh pada penderita skorbut karena: (1) kegagalan sel endotel untuk saling merekat dengan baik dan (2) kegagalan pembentukan fibril kolagen yang normalnya terdapat pada dinding pembuluh darah. Kapiler terutama sangat mudah ruptur sehingga terjadi banyak perdarahan petekial kecil di seluruh tubuh. Perdarahan di bawah kulit menyebabkan bercak purpura, kadang-kadang di hampir seluruh tubuh. Pada kasus skorbut berat, sel otot kadang mengalami fragmentasi, terjadi lesi pada gusi disertai pelonggaran gigi, berkembang infeksi rongga mulut, serta dapat terjadi hematemesis, tinja berdarah, dan perdarahan serebral. Pada akhirnya, demam tinggi sering berkembang sebelum kematian.
Vitamin D
Vitamin D (kalsiferol) meningkatkan absorpsi kalsium dari traktus gastrointestinal dan membantu mengendalikan deposisi kalsium di tulang. Mekanisme vitamin D dalam meningkatkan absorpsi kalsium terutama melalui peningkatan transpor aktif kalsium melintasi epitel ileum. Secara khusus, vitamin D meningkatkan pembentukan protein pengikat kalsium pada sel epitel usus yang membantu absorpsi kalsium. Fungsi spesifik vitamin D dalam kaitannya dengan metabolisme kalsium tubuh secara keseluruhan dan pembentukan tulang dibahas dalam Bab 80.
Vitamin E (Alfa-Tokoferol)
Beberapa senyawa terkait menunjukkan aktivitas yang disebut aktivitas vitamin E. Kasus defisiensi vitamin E yang terbukti pada manusia sangat jarang terjadi. Pada penelitian hewan, kekurangan vitamin E dapat menyebabkan degenerasi epitel germinal pada testis dan karena itu dapat menyebabkan sterilitas pada laki-laki. Kekurangan vitamin E juga dapat menyebabkan resorpsi janin setelah konsepsi pada perempuan. Karena efek defisiensi vitamin E tersebut, vitamin E kadang disebut “vitamin antisterilitas.” Defisiensi vitamin E mencegah pertumbuhan normal dan kadang menyebabkan degenerasi sel tubulus ginjal serta sel otot.
Vitamin E diyakini memiliki peran protektif dalam mencegah oksidasi lemak tidak jenuh. Tanpa vitamin E, jumlah lemak tidak jenuh di dalam sel menurun sehingga menyebabkan struktur dan fungsi abnormal organel sel seperti mitokondria, lisosom, bahkan membran sel.
Vitamin K
Vitamin K merupakan kofaktor esensial bagi enzim hati yang menambahkan gugus karboksil pada faktor II (protrombin), VII (prokonvertin), IX, dan X, yang semuanya penting dalam koagulasi darah. Tanpa karboksilasi ini, faktor-faktor koagulasi tersebut menjadi tidak aktif. Oleh karena itu, ketika terjadi defisiensi vitamin K, pembekuan darah menjadi lambat. Fungsi vitamin ini dan hubungannya dengan beberapa antikoagulan, seperti dikumarol, dibahas lebih rinci dalam Bab 37.
Beberapa senyawa alami dan sintetis menunjukkan aktivitas vitamin K. Karena vitamin K disintesis oleh bakteri di kolon, jarang seseorang mengalami kecenderungan perdarahan akibat defisiensi vitamin K dalam diet. Namun, ketika bakteri kolon dihancurkan melalui pemberian antibiotik dosis besar, defisiensi vitamin K berkembang dengan cepat akibat sedikitnya kandungan senyawa ini dalam diet normal.
Metabolisme Mineral
Fungsi banyak mineral, seperti natrium, kalium, dan klorida, telah dibahas pada bagian yang sesuai dalam teks ini. Hanya fungsi spesifik mineral yang belum dibahas di bagian lain yang akan dijelaskan di sini. Rata-rata asupan harian yang direkomendasikan atau memadai untuk mineral-mineral ini pada pria dan wanita dewasa disajikan dalam Tabel 72-4.
Tabel 72-4 Asupan Mineral Harian yang Direkomendasikan atau Memadai untuk Pria dan Wanita Dewasa
| Mineral |
Pria |
Wanita |
| Natrium |
1500 mg |
1500 mg |
| Kalium |
3400 mg |
2600 mg |
| Klorida |
2300 mg |
2300 mg |
| Kalsium |
1000 mga |
1000 mgb |
| Fosfor |
700 mg |
700 mg |
| Besi |
8 mg |
18 mgc |
| Iodium |
150 μg |
150 μg |
| Fluorida |
4 mg |
3 mg |
| Magnesium |
420 mg |
320 mg |
| Molibdenum |
45 mg |
45 mg |
| Selenium |
55 μg |
55 μg |
| Tembaga |
900 μg |
900 μg |
| Mangan |
2,3 mg |
1,8 mg |
| Seng |
11 mg |
8 mg |
Angka kecukupan gizi harian yang direkomendasikan dicetak tebal dan asupan memadai dicetak dengan huruf biasa.
- Ditingkatkan menjadi 1200 mg/hari setelah usia 70 tahun.
- Ditingkatkan menjadi 1200 mg/hari setelah usia 51 tahun.
- Diturunkan menjadi 8 mg/hari setelah usia 51 tahun.
Sumber: The National Academies of Sciences, Health and Medicine Division. http://nationalacademies.org/hmd/Activities/Nutrition/SummaryDRIs/DRI-Tables.aspx
Magnesium. Magnesium terdapat di dalam sel dalam jumlah sekitar seperenam dari kalium. Magnesium diperlukan sebagai katalis untuk banyak reaksi enzimatik intraseluler, terutama yang berkaitan dengan metabolisme karbohidrat.
Konsentrasi magnesium dalam cairan ekstraseluler sangat kecil, hanya 1,8 hingga 2,5 mEq/L. Peningkatan konsentrasi magnesium ekstraseluler menekan aktivitas sistem saraf serta kontraksi otot rangka. Efek terakhir ini dapat dihambat melalui pemberian kalsium. Konsentrasi magnesium yang rendah menyebabkan peningkatan iritabilitas sistem saraf, vasodilatasi perifer, dan aritmia jantung, terutama setelah infark miokard akut.
Kalsium. Kalsium terdapat di dalam tubuh terutama dalam bentuk kalsium fosfat pada tulang. Topik ini dibahas secara rinci dalam Bab 80, termasuk kandungan kalsium dalam cairan ekstraseluler. Jumlah ion kalsium yang berlebihan dalam cairan ekstraseluler dapat menyebabkan jantung berhenti pada fase sistol dan dapat bertindak sebagai depresan mental. Sebaliknya, kadar kalsium yang rendah dapat menyebabkan pelepasan spontan serabut saraf sehingga menimbulkan tetani, sebagaimana dibahas dalam Bab 80.
Fosfor. Fosfat merupakan anion utama dalam cairan intraseluler. Fosfat memiliki kemampuan untuk berikatan secara reversibel dengan banyak sistem koenzim dan berbagai senyawa lain yang diperlukan dalam proses metabolisme. Banyak reaksi penting fosfat telah dijelaskan di bagian lain dalam teks ini, terutama yang berkaitan dengan fungsi adenosin trifosfat, adenosin difosfat, fosfokreatin, dan sebagainya. Selain itu, tulang mengandung sejumlah besar kalsium fosfat, yang dibahas dalam Bab 80.
Besi. Fungsi besi di dalam tubuh, terutama terkait pembentukan hemoglobin, dibahas dalam Bab 33. Dua pertiga besi tubuh berada dalam bentuk hemoglobin, walaupun sejumlah kecil terdapat dalam bentuk lain, terutama di hati dan sumsum tulang. Pembawa elektron yang mengandung besi, terutama sitokrom, terdapat di mitokondria seluruh sel tubuh dan sangat penting untuk sebagian besar proses oksidasi yang terjadi di dalam sel. Oleh karena itu, besi mutlak diperlukan untuk transport oksigen ke jaringan dan untuk fungsi sistem oksidatif di dalam sel jaringan, tanpa keduanya kehidupan akan berhenti dalam beberapa detik.
Unsur Renik Penting dalam Tubuh
Beberapa unsur terdapat di dalam tubuh dalam jumlah yang sangat kecil sehingga disebut unsur renik. Jumlah unsur-unsur ini dalam makanan biasanya juga sangat sedikit. Namun, tanpa salah satu dari unsur tersebut, kemungkinan besar akan berkembang sindrom defisiensi tertentu. Tiga unsur renik terpenting adalah iodium, seng, dan fluor.
Iodium. Unsur renik yang paling dikenal adalah iodium. Unsur ini dibahas dalam Bab 77 terkait pembentukan dan fungsi hormon tiroid. Seperti ditunjukkan pada Tabel 72-4, seluruh tubuh rata-rata hanya mengandung sekitar 14 miligram iodium. Iodium penting untuk pembentukan tiroksin dan triiodotironin, dua hormon tiroid yang diperlukan untuk mempertahankan laju metabolisme normal di seluruh sel tubuh.
Seng. Seng merupakan bagian integral dari banyak enzim, salah satu yang terpenting adalah karbonat anhidrase, yang terdapat dalam konsentrasi sangat tinggi pada sel darah merah. Enzim ini bertanggung jawab terhadap penggabungan cepat karbon dioksida dengan air di dalam sel darah merah pada darah kapiler perifer dan terhadap pelepasan cepat karbon dioksida dari darah kapiler paru ke alveoli. Karbonat anhidrase juga terdapat dalam jumlah besar pada mukosa gastrointestinal, tubulus ginjal, dan sel epitel banyak kelenjar tubuh. Oleh karena itu, seng dalam jumlah kecil sangat penting untuk berbagai reaksi yang berkaitan dengan metabolisme karbon dioksida.
Seng juga merupakan komponen laktat dehidrogenase dan karena itu penting dalam interkonversi antara asam piruvat dan asam laktat. Selain itu, seng merupakan komponen beberapa peptidase dan penting untuk pencernaan protein dalam traktus gastrointestinal.
Fluor. Fluor tampaknya bukan unsur yang diperlukan untuk metabolisme, tetapi keberadaan sejumlah kecil fluor di dalam tubuh selama masa pembentukan gigi kemudian memberikan perlindungan terhadap karies. Fluor tidak membuat gigi menjadi lebih kuat, tetapi menekan proses kariogenik. Telah diajukan hipotesis bahwa fluor didepositkan dalam kristal hidroksiapatit enamel gigi dan berikatan dengan berbagai logam renik yang diperlukan untuk aktivasi enzim bakteri penyebab karies, sehingga fungsi logam tersebut terhambat. Oleh karena itu, ketika fluor tersedia, enzim-enzim tersebut tetap tidak aktif dan tidak menyebabkan karies.
Asupan fluor yang berlebihan menyebabkan fluorosis, yang pada keadaan ringan bermanifestasi sebagai gigi bercak-bercak dan pada keadaan lebih berat menyebabkan pembesaran tulang. Diduga bahwa pada kondisi ini fluor berikatan dengan logam renik pada beberapa enzim metabolik, termasuk fosfatase, sehingga berbagai sistem metabolik menjadi sebagian tidak aktif. Menurut teori ini, gigi bercak-bercak dan pembesaran tulang disebabkan oleh abnormalitas sistem enzim pada odontoblas dan osteoblas. Meskipun gigi bercak-bercak sangat resisten terhadap perkembangan karies, kekuatan struktural gigi tersebut dapat berkurang akibat proses pembentukan bercak tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Al-Najim W, Docherty NG, le Roux CW. Food intake and eating behavior after bariatric surgery. Physiol Rev. 2018;98:1113.
Anderson EJ, Çakir I, Carrington SJ, Cone RD, et al. 60 Years of POMC: Regulation of feeding and energy homeostasis by α-MSH. J Mol Endocrinol. 2016;56.
Apovian CM, Aronne LJ, Bessesen DH, et al. Endocrine Society Pharmacological management of obesity: an Endocrine Society clinical practice guideline. J Clin Endocrinol Metab. 2015;100:342.
Bray GA, Heisel WE, Afshin A, et al. The science of obesity management: an endocrine society scientific statement. Endocr Rev. 2018;39:79.
Christakos S, Dhawan P, Verstuyf A, et al. Vitamin D: Metabolism, molecular mechanism of action, and pleiotropic effects. Physiol Rev. 2016;96:365.
Clemmensen C, Müller TD, Woods SC, et al. Gut-brain cross-talk in metabolic control. Cell. 2017;168:758.
Fernandez-Twinn DS, Hjort L, Novakovic B, et al. Intrauterine programming of obesity and type 2 diabetes. Diabetologia. 2019;62:1789.
Friedman J. The long road to leptin. J Clin Invest. 2016;126:4727.
Hall JE, do Carmo JM, da Silva AA, Wang Z, Hall ME. Obesity, kidney dysfunction and hypertension: mechanistic links. Nat Rev Nephrol. 2019;15:367.
Hall JE, do Carmo JM, da Silva AA, Wang Z, Hall ME. Obesity-induced hypertension: interaction of neurohumoral and renal mechanisms. Circ Res. 2015;116:991.
Hall JE, Hall ME. Cardiometabolic Surgery for Treatment of Hypertension? Hypertension. 2019;73:543.
Heymsfield SB, Wadden TA. Mechanisms, pathophysiology, and management of obesity. N Engl J Med. 2017;376:254.
Kim KS, Seeley RJ, Sandoval DA. Signalling from the periphery to the brain that regulates energy homeostasis. Nat Rev Neurosci. 2018;19:185.
National Academy of Sciences, Health and Medicine Division. http://nationalacademies.org/hmd/Activities/Nutrition/SummaryDRIs/DRI-Tables.aspx
National Institutes of Health, Office of Dietary Supplements. https://ods.od.nih.gov/factsheets/list-VitaminsMinerals/
Neeland IJ, Poirier P, Després JP. Cardiovascular and metabolic heterogeneity of obesity: clinical challenges and implications for management. Circulation. 2018;137:1391.
Pan WW, Myers MG Jr. Leptin and the maintenance of elevated body weight. Nat Rev Neurosci. 2018;19:95.
Pareek M, Schauer PR, Kaplan LM, et al. Metabolic surgery: weight loss, diabetes, and beyond. J Am Coll Cardiol. 2018;71:670.
Rohde K, Keller M, la Cour Poulsen L, et al. Genetics and epigenetics in obesity. Metabolism. 2019;92:37.
Rohm M, Zeigerer A, Machado J, Herzig S. Energy metabolism in cachexia. EMBO Rep. 2019;20(4). doi:10.15252/embr.201847258.
Sales VM, Ferguson-Smith AC, Patti ME. Epigenetic mechanisms of transmission of metabolic disease across generations. Cell Metab. 2017;25:559.
Schwartz MW, Seeley RJ, Zeltser LM, et al. Obesity pathogenesis: an endocrine society scientific statement. Endocr Rev. 2017;38:267.
Srivastava G, Apovian CM. Current pharmacotherapy for obesity. Nat Rev Endocrinol. 2018;14:12.
Tchernof A, Després JP. Pathophysiology of human visceral obesity: an update. Physiol Rev. 2013;93:359.
January 12, 2019
January 12, 2019
January 12, 2019
January 12, 2019
January 12, 2019
January 12, 2019
Comments (0)