Proses Metabolisme Karbohidrat dan Lemak serta Hormon yang Berperan Ryan Samuel Pierre Palenewen Mahasiswa Fakultas Kedokteran UKRIDA PENDAHULUAN Pada kehidupan sehari hari kita membutuhkan energy yang diperoleh dari makanan, yang harus diolah oleh tubuh. Tubuh kita memiliki ragam cara untuk mengolah makanan yang kita makan menjadi energy bagi tubuh kita. Sumber energy paling utama diambil dari karbohidrat (glukosa). Dari karbohidrat akan dimetabolisme menjadi energy bebas melalui proses katabolisme dan anabolisme hingga menjadi ATP. Digunakan kembali untuk member asupan energy untuk tubuh kita dalam beraktifitas, dan peristiwa ini berlangsung dalam siklus alami yang sudah diatur oleh masing – masing organ. Skenario Seorang perempuan berumur 45 tahun bertubuh gemuk, datang ke puskesmas dengan keluhan akhir-akhir ini sering kencing terutama pada malam hari sehingga tidurnya terganggu. Oleh dokter diminta periksa kadar gula darah dan urin. Hasilnya adalah peningkatan kadar gula darah diatas normal dan ada glukosa dalam urin. Dokter menyarankan untuk mengurangi berat badan dengan mengurangi makan karbohidrat. Pasien bertanya apa hubungan gemuk dengan gula darah
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Proses Metabolisme Karbohidrat dan Lemak serta Hormon yang Berperan
Ryan Samuel Pierre Palenewen
Mahasiswa Fakultas Kedokteran UKRIDA
PENDAHULUAN
Pada kehidupan sehari hari kita membutuhkan energy yang diperoleh dari makanan, yang harus diolah oleh
tubuh. Tubuh kita memiliki ragam cara untuk mengolah makanan yang kita makan menjadi energy bagi
tubuh kita. Sumber energy paling utama diambil dari karbohidrat (glukosa). Dari karbohidrat akan
dimetabolisme menjadi energy bebas melalui proses katabolisme dan anabolisme hingga menjadi ATP.
Digunakan kembali untuk member asupan energy untuk tubuh kita dalam beraktifitas, dan peristiwa ini
berlangsung dalam siklus alami yang sudah diatur oleh masing – masing organ.
Skenario
Seorang perempuan berumur 45 tahun bertubuh gemuk, datang ke puskesmas dengan keluhan
akhir-akhir ini sering kencing terutama pada malam hari sehingga tidurnya terganggu. Oleh dokter
diminta periksa kadar gula darah dan urin. Hasilnya adalah peningkatan kadar gula darah diatas
normal dan ada glukosa dalam urin. Dokter menyarankan untuk mengurangi berat badan dengan
mengurangi makan karbohidrat. Pasien bertanya apa hubungan gemuk dengan gula darah dalam
darah naik? Diterangkan bahwa yang mengatur kadar gula darah terutama hormon insulin yang
dihasilkan oleh pankreas.
Rumusan Masalah
Seorang perempuan 45 tahun bertubuh gemuk dengan keluhan sering kencing terutama pada
malam hari, gula darah tinggi dan mengandung glukosa pada urin.
Sasaran Pembelajaran
1. Histologi pankreas, otot, jaringan adiposa dan hati
2. Metabolisme karbohidrat
3. Metabolisme lemak
4. Hormon yang berperan
5. Gizi seimbang
6. Metabolisme benda keton
Struktur Mikroskopis
Pankreas adalah kelenjar campuran eksokrin-endokrin yang menghasilkan enzim pencernaan
dan hormone. Enzim ditimbun dan dilepaskan oleh sel dari bagian eksokrin, yang tersusun
dalam asini. Hormone disintesis oleh kelompok sel epitel endoktrin, yang dikenal sebagai
pulau Langerhans. Asinus eksokrin pancreas terdiri atas beberapa sel serosa yang
mengelilingi lumen. Sel-sel ini sangat terpolarisasi, dengan inti bulat dan khas untuk sel
penghasil protein.
Pancreas ditutupi suatu simpai jaringan ikat tipis yang menjulurkan septa ke dalamnya, dan
memisahkan lobulus pankreas. Asinus dikelilingi suatu lamina basal yang ditunjang selubung
serat-serat retikulin halus. Pancreas juga memiliki jaringan kapiler luas, yang penting untuk
proses sekresi.1
a. Bagian Eksokrin
Pancreas dapat digolongkan sebagai kelenjar besar, berlobulus, tubuloasinosa kompleks.
Asinus.
Asinus berbentuk tubular, dikelilingi lamina basal dan terdiri atas 5-8 sel berbentuk piramid
yang tersusun mengelilingi lumen sempit. Tidak terdapat sel mioepitel. Di antara asini,
terdapat jaringan ikat halus mengandung pembuluh darah, pembuluh limf, saraf dan saluran
keluar. Sebuah asinus pancreas terdiri dari sel-sel zimogen (penghasil protein). Ductus
ekskretorius meluas ke dalam setiap asinus dan tampak sebagai sel sentroasinar yang terpulas
pucat di dalam lumennya. Produksi sekresi asini dikeluarkan melalui ductus interkalaris
(intralobular) yang kemudian berlanjut sebagai ductus interlobular.1
b. Bagian Endokrin
Bagian endokrin pancreas, yaitu Pulau Langerhans, tersebar di seluruh pancreas dan tampak
sebagai massa bundar, tidak teratur, terdiri atas sel pucat dengan banyak pembuluh darah.
Pulau ini dipisahkan oleh jaringan retikular tipis dari jaringan eksokrin di sekitarnya dengan
sedikit serat-serat retikulin di dalam pulau.
Terdapat beberapa kelenjar:
-kelenjar sekretorius terdapat pada daerah intralobularis
-kelenjar eksretorius terdapat pada daerah interlobularis
-kelenjar pars terminalis asinus pancreas dengan sel sentroasiner
Dengan cara pulasan khusus dapat dibedakan menjadi:
1. Sel £ = penghasil glukagon
Terletak di tepi pulau.
Mengandung gelembung sekretoris dengan ukuran 250nm.
Batas inti kadang tidak teratur.
2. Sel ß = penghasil insulin
Terletak di bagian lebih dalam atau lebih di pusat pulau.
Mengandung kristaloid romboid atau poligonal di tengah.
Mitokondria kecil bundar dan banyak.
3. Sel D = penghasil somatostatin
Terletak di bagian mana saja dari pulau, umumnya berdekatan dengan sel A.
Mengandung gelembung sekretoris ukuran 300-350 nm dengan granula homogen.
4. Sel C
Terlihat pucat, umumnya tidak bergranula dan terletak di tengah di antara sel B.
Fungsinya tidak diketahui.
Fisiologi Pankreas
Pankreas adalah suatu organ yang terdiri dari jaringan endokrin dan eksokrin. Bagian
eksokrin pankreas mengeluarkan larutan basa encer dan enzim – enzim pencernaan melalui
ductus pankreaticus ke dalam lumen saluran pencernaan. Di antara sel sel eksokrin pankreas
tersebar kelompok – kelompok atau pulau – pulau, sel endokrin yang juga dikenal dengan
Pulau – Pulau Pankreas. Jenis sel endokrin pankreas yang paling banyak dijumpai adalah sel
ß (beta), tempat sintesis dan sekresi insulin. Yang juga penting adalah sel £ (alfa), yang
menghasilkan glukagon. Sel D (delta), tempat sintesis somatostatin, sedangkan sel endokrin
yang paling jarang, sel PP, mengeluarkan polipeptida pankreas. Hormon pankreas yang
paling penting untuk mengatur metabolisme bahan bakar adalah insulin dan glukagon.
Hormon lain yang ikut berperan dalam metabolisme energi adalah epinefrin, cortisol, dan
growth hormone).
Insulin mempunyai efek yang penting bagi metabolisme karbohidrat, lemak dan protein.
Insulin menurunkan kadar glukosa, asam lemak, dan asam amino dalam darah dan membantu
dalam penyimpanan. Saat molekul tersebut masuk ke dalam darah selama masa absorbsi,
insulin mengatur penyerapan sel dan perubahan menjadi glikogen, trigliseral, dan protein.2
Pengaturan keseimbangan gula darah adalah aktifitas penkreas yang penting. Pengaturan
konsentrasi glukosa dibagi menjadi beberapa cara: penyerapan glukosa dari GIT, transport
glukosa ke sel, produksi glukosa hati, sekresi glukosa di urine.
Somatostatin berperan sebagai hormone yang menghambat system digestive dalam beberapa
cara, antara lain adalah menghambat pencernaan nutrisi dan menghambat penyerapan nutrisi.
Somatostatin disekresikan melalui sel D melalui respon langsung dari kenaikan gula darah
dan asam amino dalam absorbsi makanan.
Fungsi Pankreas
1. Sekresi endokrin menghasilkan hormon insulin dan glukagon yang kemudian dialirkan ke
darah.
2. Sekresi eksokrin menhasilkan enzim – enzim yang kemudian masuk ke duodenum.
Insulin
Insulin menghasilkan empat efek yang menurunkan kadar gula darah dan penyimpanan
karbohidrat:
1. Insulin mempermudah masuknya glukosa ke dalam sebagian sel. Molekul glukosa
tidak mudah menembus membran sel tanya adanya insulin. Dengan demikian,
sebagian besar jaringan sangat bergantung pada insulin untuk menyerap glukosa dari
darah dan menggunakannya. Insulin meningkatkan mekanisme difusi terfasilitasi
(dengan perantaraan pembawa) glukosa ke dalam sel – sel tergantung insulin tersebut
melalui fenomena transporter recruitment. Glukosa dapat masuk ke dalam sel hanya
melalui pembawa di membran plasma yang dikenal sebagai glucose transporter
(pengangkutan glukosa). Sel – sel tergantung insulin memiliki simpanan pengangkut
glukosa intrasel. Pengangkut – pengangkut tersebut diinsersikan ke dalam membran
plasma sebagai respons terhadap peningkatan sekresi insulin sehingga terjadi
peningkatan pengangkutan glukosa ke dalam sel. Apabila sekresi insulin berkurang,
pengangkut – pengangkut tersebut sebagian ditarik dari membran sel dan
dikembalikan ke simpanan sel. Beberapa jaringan yang tidak begantung pada insulin
untuk menyerap glukosa dalah otak, otot yang aktif dan hati.1
2. Insulin merangsang glikogenesis, pembentukkan glikogen dari glukosa baik di otot
maupun di hati.
3. Insulin menghambat glikogenolisis, penguraian glikogen menjadi glukosa. Dengan
menghambat pengeluaran glikogen, insulin meningkatkan penyimpanan karbohidrat
dan menurunkan pengeluaran glukosa oleh hati.
4. Insulin menurunkan pengeluaran glukosa oleh hati dengan menghambat
glukogenesis, perubahan asam amino menjadi glukosa di hati. Insulin melakukan hal
ini melalui dua cara yaitu dengan menurunkan jumlah asam amino di dalam darah
yang tersedia bagi hati untuk glukogenogenesis dan menghambat enzim – enzim hati
yang diperlukan untuk mengubah asam amino menjadi glukosa.2
Insulin adalah satu – satunya hormon yang mampu menurunkan kadar glukosa darah.
Kerja insulin terhadap penurunan kadar lemak darah dan penyimpanan trigliserida terdiri
dari:3
1. Membentuk jalan masuk asam lemak dari darah ke sel jaringan adipose.
2. Meningkatkan transport glukosa ke sel jaringan adipose. Glukosa merupakan
precursor dari pembentukan asam lemak dan gliserol, yang merupakan komponen
utama dalam sintesis trigliserida.
3. Mengaktifkan reaksi kimia yang sangat membutuhkan asam lemak dan glukosa
dalam pembentukan trigliseral.
4. Menghambat lipolisis, mengurangi pengeluaran asam lemak dari jaringan adipose
ke darah.
Secara garis besar, kerja dari insulin adalah pengambilan asam lemak dan glukosa dari darah
dan menyimpannya dalam bentuk trigliserida.
Insulin menurunkan kadar asam amino dalam darah dan mengaktifkan sintesis protein
melalui beberapa cara:
1. Insulin mempromosikan transport aktif asam amino dari darah ke otot dan
jaringan lain.
2. Meningkatkan penggabungan asam amino menjadi protein dengan menstimulasi
mekanisme sintesis protein di sel.
3. Menghambat degradasi protein.
Secara garis besar insulin berfungsi sebagai efek sintesis protein. Mekanisme kerja / sifat
insulin adalah meningkatkan pemasukkan glukosa melalui membran sel otot rangka, otot
polos dan otot jantung serta tidak pada sel epitel usus, tubulus ginjal, dan jaringan saraf
( kecuali daerah tertentu di hipotalamus ).
Hormon – Hormon pada Pankreas
Glukagon
Glukagon mempengaruhi beberapa proses metabolisme yang sama dengan insulin, namun
dalam beberapa kasus kerja dari glucagon berlawanan dengan kerja dari insulin. Tempat
utama dari kerja glucagon adalah di hati, dimana glucagon menghasilkan beberapa efek
terhadap metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein. Inti dari efek glucagon terhadap
metabolisme karbohidrat adalah meningkatkan produksi glukosa hati dan meningkatkan
pengeluaran dan kadar gula darah. Glucagon menghasilkan efek hiperglikemik dengan
meningkatkan sintesis glikogen, membantu glikogenolisis, dan menstimulus glikoneogenesis.
Glukagon membantu produksi keton hati dengan membantu perubahan asam lemak menjadi
badan keton. Kadar asam lemak dan keton darah meningkat karena kerja dari glucagon.
Glukagon menghambat sintesis protein hati dan membantu pemecahan protein hati.
Glukagon juga membantu katabolisme protein dalam hati, namun tidak mempengaruhi kadar
asam amino dalam darah karena tempat utama penyimpanan asam amino di otot.2
Epinefrin, cortisol, hormon pertumbuhan dan hormon tiroid juga memiliki efek
metabolik.
Hormone stress, epinefrin dan cortisol, keduanya meningkatkan kadar gula dan asam lemak
darah melalui beberapa efek metabolisme. Sebagai tambahan, cortisol mengerahkan asam
amino melalui katabolisme protein. Selama masa kelaparan yang panjang, cortisol juga
membantu menjaga konsentrasi kadar gula darah. Growth hormone mempunyai efek
anabolisme protein di otot. GH dapat meningkatkan kadar gula dan asam lemak darah. Tidur
nynyak, stress, olahraga, dan hipoglikemia dapat menstimulus sekresi GH, untuk
menyediakan asam lemak sebagai energy dan glukosa untuk otak. GH seperti kortisol,
mengatur kadar gula darah saat kelaparan. Walaupun hormone tiroid meningkatkan ukuran
metabolisme dan aksi anabolisme, katabolisme, perubahan dalam sekresi hormone tiroid
tidak berpengaruh dalam pengaturan homeostasis. Alasannya control dari hormone tiroid
tidak secara langsung berpengaruh dalam menjaga kadar nutrisi darah. Kedua, pengaruh dari
hormone tiroid terlalu lambat dibanding pengaturan yang cepat oleh pengatur kadar nutrisi
darah yang normal.
Metabolisme
Jalur metabolisme dibagi menjadi 3:4
1. Katabolik : Untuk proses pemecahan molekul besar, oksidasi, ekivalen pereduksi, dan
terutama produksi ATP, bersifat eksotermik
2. Anabolik : terlibat dalam proses sintesis senyawa kompleks dari prekurosr nya ( misal
Asam Amino menjadi Protein ), bersifat endotermik
3. Amfibolik : Terjadi di persilangan metabolisme yang menghubungkan jalur Katabolik
dan Anabolik. Misal : Siklus Asam Sitrat
Metabolisme berjalan normal bila : Tubuh dapat beradaptasi saat lapar, latihan fisik,
kehamilan, dan laktasi. Abnormal misal karena defisiensi nutrisi, enzim, sekresi hormonal
pengatur metabolisme tidak normal, efek racun / obat.
Metabolisme Karbohidrat
Karbohidrat siap dikatabolisir menjadi energi jika berbentuk monosakarida. Energi yang
dihasilkan berupa Adenosin trifosfat (ATP). Glukosa merupakan karbohidrat terpenting.
Dalam bentuk glukosalah massa karbohidrat makanan diserap ke dalam aliran darah, atau ke
dalam bentuk glukosalah karbohidrat dikonversi di dalam hati, serta dari glukosalah semua
bentuk karbohidrat lain dalam tubuh dapat dibentuk. Glukosa merupakan bahan bakar
metabolik utama bagi jaringan mamalia (kecuali hewan pemamah biak) dan bahan bakar
universal bagi janin. Unsur ini diubah menjadi karbohidrat lain dengan fungsi sangat spesifik,
misalnya glikogen untuk simpanan, ribose dalam bentuk asam nukleat, galaktosa dalam
laktosa susu, dalam senyawa lipid kompleks tertentu dan dalam bentuk gabungan dengan
protein, yaitu glikoprotein serta proteoglikan. Sifat diet atau makanan menentukan pola dasar
metabolisme di dalam tubuh. Mamalia, termasuk manusia harus memproses hasil penyerapan
produk-produk pencernaan karbohidrat, lipid dan protein dari makanan. Secara berurutan,
produk-produk ini terutama adalah glukosa, asam lemak serta gliserol dan asam amino.
Semua produk hasil pencernaan diproses melalui lintasan metaboliknya masing-masing
menjadi suatu produk umum yaitu Asetil KoA, yang kemudian akan dioksidasi secara
sempurna melalui siklus asam sitrat.4
Ilustrasi skematis dari lintasan metabolik dasar4
Terdapat beberapa jalur metabolisme karbohidrat baik yang tergolong sebagai katabolisme
maupun anabolisme, yaitu glikolisis, oksidasi piruvat, siklus asam sitrat, glikogenesis,
glikogenolisis serta glukoneogenesis.
Katabolisme
Pencernaan dan absorpsi
2CO2
ATP2HSiklus asam
sitrat
Asetil KoA
Asam lemak + gliserol
Asam aminoGula sederhana (terutama glukosa)
LipidProteinKarbohidrat
Secara ringkas, jalur-jalur metabolisme karbohidrat dijelaskan sebagai berikut:
1. Glukosa sebagai bahan bakar utama akan mengalami glikolisis (dipecah) menjadi
2 piruvat jika tersedia oksigen. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.
2. Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Dalam tahap
ini dihasilkan energi berupa ATP.
3. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam sitrat. Dalam
tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.
4. Jika sumber glukosa berlebihan, melebihi kebutuhan energi kita maka glukosa
tidak dipecah, melainkan akan dirangkai menjadi polimer glukosa (disebut
glikogen). Glikogen ini disimpan di hati dan otot sebagai cadangan energi jangka
pendek. Jika kapasitas penyimpanan glikogen sudah penuh, maka karbohidrat
harus dikonversi menjadi jaringan lipid sebagai cadangan energi jangka panjang.
5. Jika terjadi kekurangan glukosa dari diet sebagai sumber energi, maka glikogen
dipecah menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa mengalami glikolisis, diikuti
dengan oksidasi piruvat sampai dengan siklus asam sitrat.
6. Jika glukosa dari diet tak tersedia dan cadangan glikogenpun juga habis, maka
sumber energi non karbohidrat yaitu lipid dan protein harus digunakan. Jalur ini
dinamakan glukoneogenesis (pembentukan glukosa baru) karena dianggap lipid
dan protein harus diubah menjadi glukosa baru yang selanjutnya mengalami
katabolisme untuk memperoleh energi.
Glikolisis
Glikolisis berlangsung di dalam sitosol semua sel. Lintasan katabolisme ini adalah proses
pemecahan glukosa menjadi:3
1. Asam piruvat, pada suasana aerob (tersedia oksigen)
2. Asam laktat, pada suasana anaerob (tidak tersedia oksigen)
Glikolisis merupakan jalur utama metabolisme glukosa agar terbentuk asam piruvat, dan
selanjutnya asetil-KoA untuk dioksidasi dalam siklus asam sitrat (Siklus Kreb’s). Selain itu
glikolisis juga menjadi lintasan utama metabolisme fruktosa dan galaktosa.