Buku Bahasa Indonesia Guyton And Hall Textbook of Medical Physiology 68-
BAB 69 
Metabolisme Lipid
Beberapa senyawa kimia dalam makanan dan dalam tubuh diklasifikasikan sebagai lipid, termasuk yang berikut: (1) lemak netral, yang juga dikenal sebagai trigliserida; (2) fosfolipid; (3) kolesterol; dan (4) beberapa lainnya yang kurang penting. Secara kimia, bagian lipid dasar dari trigliserida dan fosfolipid adalah asam lemak, yaitu asam organik hidrokarbon rantai panjang. Suatu asam lemak yang khas, yaitu asam palmitat, adalah sebagai berikut:
CH3(CH2)14COOH.
Meskipun kolesterol tidak mengandung asam lemak, inti sterolnya disintesis dari bagian-bagian molekul asam lemak, sehingga memberikannya banyak sifat fisik dan kimia seperti lipid lainnya.
Trigliserida digunakan dalam tubuh terutama untuk menyediakan energi bagi berbagai proses metabolik, suatu fungsi yang hampir setara dengan karbohidrat. Namun, beberapa lipid, terutama kolesterol, fosfolipid, dan sejumlah kecil trigliserida, digunakan untuk membentuk membran seluruh sel tubuh serta menjalankan fungsi seluler esensial lainnya.
STRUKTUR KIMIA DASAR TRIGLISERIDA (LEMAK NETRAL)
Karena sebagian besar bab ini membahas pemanfaatan trigliserida untuk energi, struktur khas molekul trigliserida berikut perlu dipahami:
Perhatikan bahwa tiga molekul asam lemak rantai panjang terikat dengan satu molekul gliserol. Tiga asam lemak yang paling umum terdapat dalam trigliserida tubuh manusia adalah sebagai berikut: (1) asam stearat (ditunjukkan pada contoh tristearin), yang memiliki rantai 18 karbon dan jenuh penuh oleh atom hidrogen; (2) asam oleat, yang juga memiliki rantai 18 karbon tetapi memiliki satu ikatan rangkap di tengah rantai; dan (3) asam palmitat, yang memiliki 16 atom karbon dan sepenuhnya jenuh.
TRANSPORT LIPID DALAM CAIRAN TUBUH
TRANSPORT TRIGLISERIDA DAN LIPID LAINNYA DARI TRAKTUS GASTROINTESTINAL MELALUI LIMFE—KILOMIKRON
Sebagaimana dijelaskan pada Bab 66, hampir semua lemak dalam makanan, dengan pengecualian utama beberapa asam lemak rantai pendek, diserap dari usus ke dalam limfe intestinal. Selama pencernaan, sebagian besar trigliserida dipecah menjadi monogliserida dan asam lemak. Kemudian, saat melewati sel epitel intestinal, monogliserida dan asam lemak disintesis kembali menjadi molekul trigliserida baru yang masuk ke dalam limfe sebagai droplet kecil terdispersi yang disebut kilomikron (Gambar 69-1), dengan diameter antara 0,08 hingga 0,6 mikron. Sejumlah kecil apolipoprotein, terutama apolipoprotein B, teradsorpsi pada permukaan luar kilomikron. Sisa molekul protein menjulur ke dalam air sekitarnya dan dengan demikian meningkatkan stabilitas suspensi kilomikron dalam cairan limfe serta mencegah perlekatannya pada dinding pembuluh limfatik.
Sebagian besar kolesterol dan fosfolipid yang diserap dari traktus gastrointestinal masuk ke dalam kilomikron. Dengan demikian, meskipun kilomikron terutama terdiri atas trigliserida, mereka juga mengandung sekitar 9% fosfolipid, 3% kolesterol, dan 1% apolipoprotein. Kilomikron kemudian diangkut ke atas melalui duktus torasikus dan masuk ke darah vena sirkulasi pada pertemuan vena jugularis dan subklavia.
PEMBERSIHAN KILOMIKRON DARI DARAH
Sekitar 1 jam setelah makan yang mengandung jumlah lemak besar, konsentrasi kilomikron dalam plasma dapat meningkat hingga 1% hingga 2% dari total plasma, dan karena ukuran kilomikron yang besar, plasma tampak keruh dan kadang berwarna kekuningan. Namun, kilomikron memiliki waktu paruh kurang dari 1 jam, sehingga plasma kembali menjadi jernih dalam beberapa jam. Lemak dari kilomikron terutama dihilangkan dengan cara berikut.
Trigliserida Kilomikron Dihidrolisis oleh Lipoprotein Lipase, dan Lemak Disimpan dalam Jaringan Adiposa.
Sebagian besar kilomikron dikeluarkan dari darah sirkulasi saat melewati kapiler berbagai jaringan, terutama jaringan adiposa, otot rangka, dan jantung. Jaringan ini mensintesis enzim lipoprotein lipase, yang kemudian diangkut ke permukaan sel endotel kapiler, tempat enzim ini menghidrolisis trigliserida kilomikron saat berkontak dengan dinding endotel, sehingga melepaskan asam lemak dan gliserol (Gambar 69-2).
Gambar 69-2. Ringkasan jalur utama metabolisme kilomikron yang disintesis di usus dan very low density lipoprotein (VLDL) yang disintesis di hati. Apo B, apolipoprotein B; Apo E, apolipoprotein E; FFA, free fatty acids (asam lemak bebas); IDL, intermediate-density lipoprotein; LDL, low-density lipoprotein; LPL, lipoprotein lipase.
Asam lemak yang dilepaskan dari kilomikron, karena sangat mudah berinteraksi dengan membran sel, berdifusi ke dalam sel lemak jaringan adiposa dan sel otot. Setelah berada di dalam sel, asam lemak dapat digunakan sebagai bahan bakar atau disintesis kembali menjadi trigliserida, dengan gliserol baru yang disuplai oleh proses metabolik sel penyimpan, sebagaimana dibahas kemudian dalam bab ini. Lipase juga menyebabkan hidrolisis fosfolipid, yang juga melepaskan asam lemak untuk disimpan dalam sel dengan cara yang sama.
Setelah trigliserida dihilangkan dari kilomikron, sisa kilomikron yang kaya kolesterol dibersihkan dengan cepat dari plasma. Sisa kilomikron berikatan dengan reseptor pada sel endotel di sinusoid hati. Apolipoprotein-E pada permukaan sisa kilomikron dan yang disekresikan oleh sel hati juga berperan penting dalam memulai pembersihan lipoprotein plasma ini.
“Asam Lemak Bebas” Diangkut dalam Darah dalam Kombinasi dengan Albumin
Ketika lemak yang disimpan di jaringan adiposa akan digunakan di tempat lain dalam tubuh untuk menyediakan energi, lemak tersebut harus terlebih dahulu diangkut dari jaringan adiposa ke jaringan lain. Transport ini terutama dilakukan dalam bentuk asam lemak bebas. Transport ini dicapai melalui hidrolisis trigliserida kembali menjadi asam lemak dan gliserol.
Setidaknya dua kelas stimulus berperan penting dalam mendorong hidrolisis ini. Pertama, ketika jumlah glukosa yang tersedia untuk sel lemak tidak mencukupi, salah satu produk pemecahan glukosa, α-gliserofosfat, juga tersedia dalam jumlah yang tidak memadai. Karena zat ini diperlukan untuk mempertahankan bagian gliserol dari trigliserida, maka terjadi hidrolisis trigliserida. Kedua, lipase seluler yang sensitif terhadap hormon dapat diaktifkan oleh beberapa hormon dari kelenjar endokrin, yang juga mendorong hidrolisis trigliserida secara cepat. Topik ini dibahas lebih lanjut dalam bab ini.
Setelah meninggalkan sel lemak, asam lemak mengalami ionisasi kuat dalam plasma dan bagian ioniknya segera berikatan dengan molekul albumin protein plasma. Asam lemak yang terikat dengan cara ini disebut asam lemak bebas atau asam lemak nonesterifikasi, untuk membedakannya dari asam lemak lain dalam plasma yang berada dalam bentuk (1) ester gliserol, (2) kolesterol, atau (3) zat lainnya.
Konsentrasi asam lemak bebas dalam plasma pada kondisi istirahat sekitar 15 mg/dl, yang totalnya hanya 0,45 gram asam lemak dalam seluruh sistem sirkulasi. Bahkan jumlah kecil ini mencakup hampir seluruh transportasi asam lemak dari satu bagian tubuh ke bagian lain karena alasan berikut:
- Meskipun jumlah asam lemak bebas dalam darah sangat kecil, laju “turnover”-nya sangat cepat: setengah asam lemak plasma digantikan oleh asam lemak baru setiap 2 hingga 3 menit. Perhitungan menunjukkan bahwa pada laju ini, hampir seluruh kebutuhan energi normal tubuh dapat dipenuhi melalui oksidasi asam lemak bebas yang diangkut, tanpa menggunakan karbohidrat atau protein untuk energi.
- Kondisi yang meningkatkan laju penggunaan lemak untuk energi seluler juga meningkatkan konsentrasi asam lemak bebas dalam darah. Bahkan, konsentrasi ini kadang meningkat lima hingga delapan kali lipat. Peningkatan besar ini terutama terjadi pada keadaan kelaparan dan diabetes melitus; pada kedua kondisi ini, individu memperoleh sedikit atau tidak ada energi metabolik dari karbohidrat. Dalam kondisi normal, hanya sekitar 3 molekul asam lemak yang berikatan dengan setiap molekul albumin, tetapi hingga 30 molekul asam lemak dapat berikatan dengan satu molekul albumin ketika kebutuhan transport asam lemak sangat tinggi. Hal ini menunjukkan betapa bervariasinya laju transport lipid dalam berbagai kondisi fisiologis.
Lipoprotein: Fungsi Khusus dalam Mengangkut Kolesterol dan Fosfolipid
Pada keadaan pascaabsorptif, setelah seluruh kilomikron dikeluarkan dari darah, lebih dari 95% seluruh lipid dalam plasma berada dalam bentuk lipoprotein. Lipid ini merupakan partikel kecil, jauh lebih kecil dibandingkan kilomikron, tetapi secara kualitatif memiliki komposisi yang serupa, yaitu mengandung trigliserida, kolesterol, fosfolipid, dan protein. Konsentrasi total lipoprotein dalam plasma rata-rata sekitar 700 mg per 100 ml plasma, yaitu 700 mg/dl, dan dapat diuraikan menjadi komponen lipoprotein berikut:
Jenis Lipoprotein. Selain kilomikron, yang merupakan lipoprotein berukuran sangat besar, terdapat empat jenis utama lipoprotein yang diklasifikasikan berdasarkan densitasnya sebagaimana diukur dengan ultrasentrifugasi: (1) very low-density lipoproteins (VLDL), yang mengandung konsentrasi trigliserida tinggi serta konsentrasi sedang kolesterol dan fosfolipid; (2) intermediate-density lipoproteins (IDL), yaitu VLDL yang sebagian trigliseridanya telah dihilangkan sehingga konsentrasi kolesterol dan fosfolipid meningkat; (3) low-density lipoproteins (LDL), yang berasal dari IDL setelah hampir seluruh trigliseridanya dihilangkan, sehingga tersisa konsentrasi kolesterol yang sangat tinggi dan konsentrasi fosfolipid yang cukup tinggi; serta (4) high-density lipoproteins (HDL), yang mengandung konsentrasi protein tinggi (≈50%) tetapi konsentrasi kolesterol dan fosfolipid jauh lebih rendah.
Pembentukan dan Fungsi Lipoprotein. Hampir seluruh lipoprotein dibentuk di hati, yang juga merupakan tempat sintesis sebagian besar kolesterol plasma, fosfolipid, dan trigliserida. Selain itu, sejumlah kecil HDL disintesis di epitel usus selama absorpsi asam lemak dari usus.
Fungsi utama lipoprotein adalah mengangkut komponen lipidnya di dalam darah. VLDL mengangkut trigliserida yang disintesis di hati terutama menuju jaringan adiposa. Lipoprotein lainnya sangat penting pada berbagai tahap transport fosfolipid dan kolesterol dari hati ke jaringan perifer atau dari perifer kembali ke hati. Pada bagian selanjutnya dalam bab ini akan dibahas lebih rinci mengenai masalah khusus transport kolesterol terkait penyakit aterosklerosis, yang berhubungan dengan pembentukan lesi lemak pada bagian dalam dinding arteri.
Deposisi Lemak
Sejumlah besar lemak disimpan pada dua jaringan utama tubuh, yaitu jaringan adiposa dan hati. Jaringan adiposa biasanya disebut sebagai deposisi lemak atau secara sederhana disebut lemak jaringan.
Jaringan Adiposa
Fungsi utama jaringan adiposa adalah menyimpan trigliserida hingga diperlukan untuk menyediakan energi di bagian tubuh lain. Fungsi tambahan lainnya adalah memberikan isolasi panas bagi tubuh, sebagaimana dibahas pada Bab 74, serta mensekresikan hormon seperti leptin dan adiponektin yang memengaruhi berbagai fungsi tubuh, termasuk nafsu makan dan pengeluaran energi, sebagaimana dibahas pada Bab 72.
Sel Lemak (Adipocytes) Menyimpan Trigliserida. Sel lemak (adipocytes) pada jaringan adiposa merupakan fibroblas termodifikasi yang menyimpan trigliserida hampir murni dalam jumlah sebesar 80% hingga 95% dari seluruh volume sel. Trigliserida di dalam sel lemak umumnya berada dalam bentuk cair. Ketika jaringan terpapar dingin berkepanjangan, rantai asam lemak trigliserida sel selama beberapa minggu menjadi lebih pendek atau lebih tidak jenuh untuk menurunkan titik leburnya, sehingga lemak tetap berada dalam keadaan cair. Karakteristik ini sangat penting karena hanya lemak cair yang dapat dihidrolisis dan diangkut keluar dari sel.
Sel lemak dapat mensintesis sejumlah sangat kecil asam lemak dan trigliserida dari karbohidrat; fungsi ini melengkapi sintesis lemak di hati sebagaimana akan dibahas kemudian dalam bab ini.
Lipase Jaringan Memungkinkan Pertukaran Lemak antara Jaringan Adiposa dan Darah. Sebagaimana telah dibahas sebelumnya, sejumlah besar lipase terdapat pada jaringan adiposa. Sebagian enzim ini mengatalisis deposisi trigliserida sel dari kilomikron dan lipoprotein. Sebagian lainnya, ketika diaktifkan oleh hormon, menyebabkan pemecahan trigliserida dalam sel lemak untuk melepaskan asam lemak bebas. Karena pertukaran asam lemak berlangsung cepat, trigliserida dalam sel lemak diperbarui sekitar setiap 2 hingga 3 minggu, yang berarti bahwa lemak yang tersimpan dalam jaringan saat ini bukanlah lemak yang sama dengan yang tersimpan bulan lalu, sehingga menegaskan sifat dinamis dari lemak simpanan.
Lipid Hati
Fungsi utama hati dalam metabolisme lipid adalah: (1) mendegradasi asam lemak menjadi senyawa kecil yang dapat digunakan sebagai energi; (2) mensintesis trigliserida, terutama dari karbohidrat tetapi juga dalam jumlah lebih kecil dari protein; dan (3) mensintesis lipid lain dari asam lemak, terutama kolesterol dan fosfolipid.
Sejumlah besar trigliserida muncul di hati pada: (1) tahap awal kelaparan, (2) diabetes melitus, dan (3) kondisi lain ketika lemak, bukan karbohidrat, digunakan sebagai sumber energi. Pada keadaan ini, sejumlah besar trigliserida dimobilisasi dari jaringan adiposa, diangkut sebagai asam lemak bebas dalam darah, dan dideposisikan kembali sebagai trigliserida di hati, tempat tahap awal sebagian besar degradasi lemak dimulai. Dengan demikian, pada kondisi fisiologis normal, jumlah total trigliserida di hati sangat ditentukan oleh laju keseluruhan penggunaan lipid sebagai energi.
Hati juga dapat menyimpan sejumlah besar lipid pada individu obesitas atau yang mengalami lipodistrofi, suatu kondisi yang ditandai oleh atrofi atau defisiensi genetik adiposit. Pada kedua kondisi ini, kelebihan lemak yang tidak dapat disimpan dalam jaringan adiposa akan terakumulasi di hati dan, dalam derajat lebih kecil, di jaringan lain yang normalnya hanya menyimpan sedikit lipid.
Selain mengandung trigliserida, sel hati juga mengandung sejumlah besar fosfolipid dan kolesterol yang terus-menerus disintesis oleh hati. Sel hati juga jauh lebih mampu melakukan desaturasi asam lemak dibandingkan jaringan lain, sehingga trigliserida hati normalnya jauh lebih tidak jenuh dibandingkan trigliserida jaringan adiposa. Kemampuan hati untuk melakukan desaturasi asam lemak penting secara fungsional bagi seluruh jaringan tubuh karena banyak elemen struktural semua sel mengandung sejumlah cukup besar lemak tidak jenuh, dan sumber utamanya adalah hati. Proses desaturasi ini dilakukan oleh enzim dehidrogenase dalam sel hati.
Penggunaan Trigliserida untuk Energi: Pembentukan Adenosin Trifosfat
Asupan lemak dalam makanan sangat bervariasi pada berbagai budaya, mulai dari rata-rata hanya 10% hingga 15% dari total asupan kalori pada beberapa populasi Asia sampai sebesar 35% hingga 50% pada banyak populasi Barat. Oleh karena itu, bagi banyak orang penggunaan lemak sebagai sumber energi sama pentingnya dengan penggunaan karbohidrat. Selain itu, banyak karbohidrat yang dikonsumsi pada setiap makan diubah menjadi trigliserida, disimpan, dan kemudian digunakan dalam bentuk asam lemak yang dilepaskan dari trigliserida untuk menghasilkan energi.
Hidrolisis Trigliserida menjadi Asam Lemak dan Gliserol. Tahap pertama penggunaan trigliserida sebagai energi adalah hidrolisisnya menjadi asam lemak dan gliserol. Selanjutnya, asam lemak dan gliserol diangkut dalam darah menuju jaringan aktif tempat keduanya akan dioksidasi untuk menghasilkan energi. Hampir seluruh sel, dengan beberapa pengecualian seperti jaringan otak dan eritrosit, dapat menggunakan asam lemak sebagai sumber energi.
Gliserol, setelah memasuki jaringan aktif, segera diubah oleh enzim intraseluler menjadi gliserol-3-fosfat, yang masuk ke jalur glikolisis untuk pemecahan glukosa dan selanjutnya digunakan sebagai energi. Sebelum asam lemak dapat digunakan sebagai energi, asam lemak harus diproses lebih lanjut di dalam mitokondria.
Masuknya Asam Lemak ke dalam Mitokondria. Degradasi dan oksidasi asam lemak hanya terjadi di dalam mitokondria. Oleh karena itu, langkah pertama penggunaan asam lemak adalah transportnya ke dalam mitokondria menggunakan karnitin sebagai pembawa. Setelah berada di dalam mitokondria, asam lemak dilepaskan dari karnitin lalu didegradasi dan dioksidasi.
Degradasi Asam Lemak menjadi Asetil Koenzim A melalui Beta-Oksidasi. Asam lemak didegradasi di dalam mitokondria melalui pelepasan progresif segmen dua karbon dalam bentuk asetil koenzim A (asetil-KoA). Proses degradasi ini, yang ditunjukkan pada Gambar 69-3, disebut beta-oksidasi asam lemak.
Baca Juga: Lighten PDF Converter OCR 6.1.1 Full Version
Untuk memahami langkah utama proses beta-oksidasi, perhatikan bahwa pada Persamaan 1 di Gambar 69-3, langkah pertama adalah penggabungan molekul asam lemak dengan koenzim A (KoA) untuk membentuk asil lemak-KoA. Pada Persamaan 2, 3, dan 4, karbon beta (karbon kedua dari kanan) pada asil lemak-KoA berikatan dengan molekul oksigen, yaitu karbon beta mengalami oksidasi.
Kemudian, pada Persamaan 5, bagian dua karbon di ujung kanan molekul dipisahkan untuk melepaskan asetil-KoA ke dalam cairan sel. Pada saat yang sama, molekul KoA lain berikatan pada ujung bagian asam lemak yang tersisa, sehingga terbentuk molekul asil lemak-KoA baru; kali ini, molekul tersebut lebih pendek dua atom karbon karena kehilangan asetil-KoA pertama dari ujung terminalnya.
Selanjutnya, asil lemak-KoA yang lebih pendek ini memasuki Persamaan 2 dan berlanjut melalui Persamaan 3, 4, dan 5 untuk melepaskan molekul asetil-KoA lain, sehingga molekul asam lemak asli kembali memendek dua karbon. Selain molekul asetil-KoA yang dilepaskan, empat atom hidrogen juga dilepaskan dari molekul asam lemak pada saat yang sama, terpisah sepenuhnya dari asetil-KoA.
Oksidasi Asetil-KoA. Molekul asetil-KoA yang terbentuk melalui beta-oksidasi asam lemak di dalam mitokondria segera memasuki siklus asam sitrat (lihat Bab 68), pertama-tama berikatan dengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat, yang kemudian didegradasi menjadi karbon dioksida dan atom hidrogen. Hidrogen selanjutnya dioksidasi oleh sistem oksidatif kemiosmotik mitokondria, sebagaimana dijelaskan pada Bab 68. Reaksi bersih dalam siklus asam sitrat untuk setiap molekul asetil-KoA adalah sebagai berikut:
Dengan demikian, setelah degradasi awal asam lemak menjadi asetil-KoA, pemecahan akhirnya sama persis dengan asetil-KoA yang terbentuk dari asam piruvat selama metabolisme glukosa. Atom hidrogen tambahan juga dioksidasi oleh sistem oksidatif kemiosmotik mitokondria yang sama seperti pada oksidasi karbohidrat, sehingga melepaskan sejumlah besar adenosin trifosfat (ATP).
Sejumlah Besar ATP Dibentuk melalui Oksidasi Asam Lemak. Perhatikan pada Gambar 69-3 bahwa empat atom hidrogen terpisah yang dilepaskan setiap kali satu molekul asetil-KoA dipisahkan dari rantai asam lemak dilepaskan dalam bentuk flavin adenin dinukleotida tereduksi (FADH2), nikotinamid adenin dinukleotida tereduksi (NADH), dan H+. Oleh karena itu, untuk setiap molekul asam lemak stearat yang dipecah menjadi 9 molekul asetil-KoA, sebanyak 32 atom hidrogen tambahan dilepaskan. Selain itu, untuk setiap 9 molekul asetil-KoA yang kemudian didegradasi melalui siklus asam sitrat, dilepaskan lagi 8 atom hidrogen, sehingga menghasilkan tambahan 72 atom hidrogen. Dengan demikian, total 104 atom hidrogen akhirnya dilepaskan melalui degradasi setiap molekul asam stearat. Dari jumlah tersebut, 34 atom diambil dari degradasi asam lemak oleh flavoprotein dan 70 atom diambil oleh nikotinamid adenin dinukleotida (NAD+) sebagai NADH dan H+.
Kedua kelompok atom hidrogen ini dioksidasi di dalam mitokondria, sebagaimana dibahas pada Bab 68, tetapi keduanya memasuki sistem oksidatif pada titik yang berbeda. Oleh karena itu, 1 molekul ATP disintesis untuk setiap 34 hidrogen flavoprotein, dan 1,5 molekul ATP disintesis untuk setiap 70 hidrogen NADH dan H+. Dengan demikian dihasilkan 34 ditambah 105, atau total 139 molekul ATP dari oksidasi hidrogen yang berasal dari setiap molekul asam stearat. Sebanyak 9 molekul ATP lainnya dibentuk dalam siklus asam sitrat itu sendiri, terpisah dari ATP yang dilepaskan melalui oksidasi hidrogen, yaitu 1 untuk setiap 9 molekul asetil-KoA yang dimetabolisme. Dengan demikian, total 148 molekul ATP dibentuk selama oksidasi lengkap 1 molekul asam stearat. Akan tetapi, 2 ikatan berenergi tinggi digunakan pada penggabungan awal KoA dengan molekul asam stearat, sehingga keuntungan bersihnya adalah 146 molekul ATP.
Pembentukan Asam Asetoasetat di Hati dan Transportnya dalam Darah
Sebagian besar degradasi awal asam lemak terjadi di hati, terutama ketika sejumlah besar lipid digunakan sebagai sumber energi. Akan tetapi, hati hanya menggunakan sebagian kecil asam lemak untuk proses metaboliknya sendiri. Sebaliknya, ketika rantai asam lemak telah dipecah menjadi asetil-KoA, dua molekul asetil-KoA berkondensasi membentuk satu molekul asam asetoasetat, yang kemudian diangkut melalui darah ke sel-sel lain di seluruh tubuh untuk digunakan sebagai energi. Proses kimia berikut terjadi:
Sebagian asam asetoasetat juga diubah menjadi asam β-hidroksibutirat, dan sejumlah sangat kecil diubah menjadi aseton sesuai reaksi berikut:
Asam asetoasetat, asam β-hidroksibutirat, dan aseton berdifusi bebas melalui membran sel hati dan diangkut oleh darah menuju jaringan perifer. Di sana, senyawa-senyawa ini kembali berdifusi ke dalam sel, tempat berlangsungnya reaksi kebalikan sehingga terbentuk molekul asetil-KoA. Molekul-molekul ini selanjutnya memasuki siklus asam sitrat dan dioksidasi untuk menghasilkan energi, sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya.
Normalnya, asam asetoasetat dan asam β-hidroksibutirat yang masuk ke dalam darah diangkut sangat cepat ke jaringan sehingga konsentrasi gabungannya dalam plasma jarang meningkat melebihi 3 mg/dl. Namun demikian, meskipun konsentrasinya kecil dalam darah, sebenarnya sejumlah besar senyawa ini diangkut, sebagaimana juga terjadi pada transport asam lemak bebas. Transport cepat kedua zat ini disebabkan oleh kelarutannya yang tinggi dalam membran sel target, sehingga memungkinkan difusi hampir seketika ke dalam sel.
Ketosis pada Kelaparan, Diabetes, dan Penyakit Lainnya. Konsentrasi asam asetoasetat, asam β-hidroksibutirat, dan aseton kadang-kadang meningkat hingga berkali-kali lipat dari normal dalam darah dan cairan interstisial; kondisi ini disebut ketosis karena asam asetoasetat merupakan suatu asam keto. Ketiga senyawa tersebut disebut badan keton. Ketosis terutama terjadi sebagai akibat kelaparan, pada penderita diabetes melitus, dan kadang-kadang bahkan ketika pola makan seseorang hampir seluruhnya terdiri atas lemak. Pada seluruh keadaan ini, praktis tidak ada karbohidrat yang dimetabolisme, pada kelaparan dan diet tinggi lemak karena karbohidrat tidak tersedia, sedangkan pada diabetes karena insulin tidak tersedia untuk memungkinkan transport glukosa ke dalam sel.
Ketika karbohidrat tidak digunakan sebagai sumber energi, hampir seluruh energi tubuh harus berasal dari metabolisme lemak. Sebagaimana akan dibahas kemudian dalam bab ini, ketidaktersediaan karbohidrat secara otomatis meningkatkan laju pelepasan asam lemak dari jaringan adiposa. Selain itu, beberapa faktor hormonal, seperti peningkatan sekresi glukokortikoid oleh korteks adrenal, peningkatan sekresi glukagon oleh pankreas, dan penurunan sekresi insulin oleh pankreas, semakin meningkatkan pelepasan asam lemak dari jaringan lemak. Akibatnya, sejumlah besar asam lemak tersedia: (1) bagi sel jaringan perifer untuk digunakan sebagai energi dan (2) bagi sel hati, tempat sebagian besar asam lemak diubah menjadi badan keton.
Badan keton dilepaskan dari hati untuk dibawa menuju sel-sel tubuh. Karena beberapa alasan, kemampuan sel untuk mengoksidasi badan keton terbatas. Alasan yang paling penting adalah bahwa salah satu produk metabolisme karbohidrat adalah oksaloasetat yang diperlukan untuk berikatan dengan asetil-KoA sebelum dapat diproses dalam siklus asam sitrat. Oleh karena itu, defisiensi oksaloasetat yang berasal dari karbohidrat membatasi masuknya asetil-KoA ke dalam siklus asam sitrat. Ketika pada saat yang sama terjadi pelepasan sejumlah besar asam asetoasetat dan badan keton lainnya dari hati, konsentrasi asam asetoasetat dan asam β-hidroksibutirat dalam darah kadang-kadang meningkat hingga 20 kali nilai normal, sehingga menyebabkan asidosis berat, sebagaimana dijelaskan pada Bab 31.
Aseton yang terbentuk selama ketosis merupakan zat volatil, sebagian kecilnya dikeluarkan melalui udara ekspirasi paru-paru sehingga napas berbau aseton, suatu tanda yang sering digunakan untuk mendiagnosis ketosis.
Adaptasi terhadap Diet Tinggi Lemak. Ketika seseorang secara perlahan beralih dari diet karbohidrat menjadi diet yang hampir seluruhnya terdiri atas lemak, tubuh akan beradaptasi untuk menggunakan asam asetoasetat dalam jumlah jauh lebih besar daripada biasanya, sehingga ketosis umumnya tidak terjadi. Sebagai contoh, pada suku Inuit (Eskimo), yang kadang-kadang hidup terutama dengan diet tinggi lemak, ketosis tidak berkembang. Kemungkinan terdapat beberapa faktor, meskipun belum jelas seluruhnya, yang meningkatkan laju metabolisme asam asetoasetat oleh sel. Setelah beberapa minggu, bahkan sel otak yang normalnya memperoleh hampir seluruh energinya dari glukosa dapat memperoleh 50% hingga 75% energinya dari lemak.
Comments (0)