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

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.