13

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Volume Oksigen Maksimum (VO2 maks)

VO2 maks adalah kemampuan seseorang untuk menghirup, mengedarkan dan

menggunakan oksigen (O2) selama kegiatan maksimal. Energi yang dibutuhkan

pada saat aktivitas atau berolahraga merupakan energi yang dihasilkan melalui

sistem aerobik. Porsi dari masing-masing sistem tergantung dari intensitas

latihannya (Powers, 2009). Pada saat melakukan pengerahan tenaga maksimal

(melakukan aktivitas fisik atau latihan fisik dengan intensitas tinggi yang cukup

lama hingga lelah), maka energi yang dikeluarkan persatuan waktu merupakan

energi maksimum yang dikenal sebagai luaran energi maksimal (Howley, 2014)

Daya aerobik maksimal lazim disebut VO2 maks, yaitu banyaknya ambilan

(konsumsi) oksigen persatuan waktu pada saat tubuh melakukan pengerahan

tenaga maksimum (Jansen, 1987).

Oksigen diperlukan untuk oksidasi karbohidrat maupun lemak menjadi

energi yang siap pakai dalam tubuh yaitu Adenosine Tri Phosphate (ATP).

Jumlah oksigen yang dikonsumsi oleh jaringan itu bervariasi dan banyak

faktor yang mempengaruhinya seperti: jenis kelamin, umur dan tingkat

aktivitas seseorang. Pada keadaan istirahat rata-rata oksigen yang dikonsumsi itu

sekitar 0,2 - 0,3 liter permenit, dan dapat meningkat menjadi 3 - 6 liter

permenit saat latihan yang maksimal. Volume oksigen maksimal yang dapat di-

konsumsi oleh jaringan selama melakukan latihan permenit disebut "oxygen

consumption" atau volume oksigen maksimal atau VO2 maks., ”V‖

14

menunjukkan volume, O2 menyatakan oksigen, titik di atas huruf "V"

menyatakan per satuan waktu biasanya permenit dan maks menyatakan

jumlah maksimal oksigen yang dikonsumsi jaringan per kilogram berat badan

permenit (Bompa, 2009)

Selama otot bekerja akan memerlukan banyak oksigen. Oksigen dapat

dicukupi melalui dua jalan yaitu meningkatkan jumlah darah yang mengalir ke

dalam jaringan (curah dan meningkatkan kapasitas ekstraksi oksigen).

Pada atlet endurance terjadi perubahan biokimia maupun seluler sehingga

meningkatkan ekstraksi oksigen oleh otot. Seorang atlet endurance untuk

mencukupi kebutuhan oksigen cukup dengan volume darah yang sedikit dengan

kemampuan ekstraksi yang tinggi (Fox, 1984). Volume oksigen maksimal juga

dipengaruhi oleh komposisi tubuh, umur maupun jenis kelamin. Pada kedua

jenis kelamin VO2 maks mencapai puncaknya sekitar umur 15 - 20 tahun

dan setelah umur 30 tahun mulai menurun sekitar 10% per dekade. Latihan

fisik yang dilakukan secara teratur dan terprogram dapat meningkatkan VO2

maks sekitar 5% - 20% (Foss, 1998).

2.2 Metode latihan

2.2.1 Latihan

Dalam kehidupan modern sekarang ini, orang membutuhkan latihan

(olahraga) untuk menjaga kondisi fisik (kebugaran jasmaninya). Latihan adalah

gerakan-gerakan dan kondisi fisik yang melibatkan penggunaan kelompok otot

besar, seperti kelestenik, permainan dan aktivitas yang lebih formal seperti;

jogging, berenang dan berlari. Semua aktivitas apa saja yang dapat

membangkitkan tenaga dengan kegiatan yang dapat meningkatkan kerja otot.

15

Soekarman dalam Swadesi, (2009) mengatakan bahwa latihan untuk

meningkatkan VO2 maks, sebaiknya dilakukan dengan latihan yang dapat

meningkatkan kerja jantung untuk memompakan darah dan kemampuan paru

untuk menyerap oksigen. Beberapa pendapat mengenai peningkatan VO2 maks,

ada yang berpendapat bahwa sebaiknya melakukan latihan aerobik, karena pada

latihan aerobik sudah ada pembebanan yang dapat meningkatkan kerja jantung

dan paru. Ada juga yang mengatakan bahwa untuk meningkatkan VO2 maks harus

dilakukan dengan latihan anaerobik. Latihan fisik aerobik adalah beban latihan

fisik yang berdasarkan pada respon dosis latihan yang dicerminkan pada kontraksi

otot yang dilihat melalui peningkatan metabolisme penyediaan energi (ATP) yang

memerlukan oksigen.

Selanjutnya dijelaskan bahwa pada dasarnya energi yang digunakan dalam

olahraga berasal dari ATP-PC (adenosine tri phosphate – phosphocreatine),

sistem asam laktat dan sistem aerobik. Pada olahraga yang sangat berat dengan

waktu yang pendek, seperti berlari cepat dan angkat berat, sistem energi yang

dipakai adalah ATP-PC (adenosine tri phosphate – phosphocreatine), dan asam

laktat. Sedangkan untuk olahraga yang berat dengan waktu yang agak lama

mengunakan sistem energi ATP-PC (adenosine tri phosphate – phosphocreatine),

sistem asam laktat dan sitem aerobik. Pada penelitian ini, program latihan yang

diberikan selama 6 minggu adalah latihan aerobik, yaitu; metode latihan sirkuit

(circuit training) dengan 6 pos yaitu: 1) push up; 2) V sit up; 3) back up; 4) squat

trush; 5) high knee; 6) trap with box. (Klika, 2013).

16

Pada umumnya dalam latihan terdapat:

1. Tujuan Latihan.

2. Batasan Latihan.

3. Prinsip-Prinsip Dasar Latihan.

4. Intensitas, Volume dan Densitas/Frekuensi Latihan.

2.2.2 Metode Latihan Sirkuit (Circuit Training Method)

Latihan sirkuit (circuit training) merupakan salah satu metode

pengkondisian yang pada mulanya dipelopori oleh Morgan dan Adamson pada

tahun 1953 di University of Leeds Inggris. Latihan sirkuit (circuit training) adalah

program dengan berbagai jenis beban kerja yang dilakukan secara simultan dan

terus menerus dengan diselingi istirahat pada pergantian jenis beban kerja

tersebut. Program latihan ini sangat baik, karena dapat membentuk berbagai

kondisi fisik secara serempak. Latihan sirkuit merupakan bentuk latihan yang

efisien dan menantang dari pengkondisian. Latihan sirkuit berfungsi dengan baik

untuk mengembangkan kekuatan, daya tahan (baik aerobik dan anaerobik),

fleksibilitas dan koordinasi. Tetapi ada beberapa faktor yang harus diperhatikan

antara lain (Klika, 2013) adalah;

1. Antara enam (6) sampai lima belas (15) pos yang berbeda yang paling umum.

Masing-masing latihan perlu memilih untuk potensinya di dalam

mengembangkan; kualitas, apakah itu untuk kebugaran secara umum dan yang

berhubungan dengan kekuatan.

2. Pengorganisasian urutan latihan dan jarak pos untuk menekankan pada otot,

paru-paru dan peredaran sistem yang akan dilatih.

17

3. Banyaknya pos dalam latihan yang akan digunakan berhubungan dengan alat

dan fasilitasnya, sesuai dengan hasil yang diharapkan.

4. Latihan yang diberikan harus disesuaikan sedemikian rupa sehingga mampu

untuk melaksanakan pengulangan sebanyak mungkin dengan kira-kira interval

60 detik dalam tiap pos sehingga menimbulkan kelelahan yang cukup berarti.

5. Dalam pemilihan organisasi waktu istirahat (interval) sangat penting guna

proses pemuliahan proses fisiologis seperti proses sistem energi sepanjang

latihan.

6. Sangat memungkinkan menghitung banyaknya pengulangan yang dilakukan

dalam waktu tertentu dengan batasan waktu yang dilakukan dalam setiap

penyelesaian antar set dan repetisi di semua pos, sehingga membantu

monitoring kemajuan dan motivasi dalam pelaksanaan latihan.

Bentuk latihan sirkuit (circuit training) memiliki tiga karakteristik yaitu;

1. Meningkatkan kebugaran kardiorespirasi dan kebugaran otot.

2. Menerapkan prinsip tahanan progresif.

3. Memungkinkan banyak individu berlatih dalam waktu yang sama, didasarkan

pada kemampuan tiap individu, dan memperoleh latihan maksimal dalam

waktu pendek.

Pemilihan jenis beban latihan tiap pos tergantung pada aspek yang menjadi

tujuan atau sasaran utama yang ingin dicapai. Petunjuk umum latihan sirkuit

sebagai berikut; 1) frekuensi latihan sebaiknya tiga kali perminggu, 2) biasanya

sirkuit dilakukan 2-3 kali tiap session, 3) berisi 6–15 pos, 4) beban tiap latihan

antara 40% - 50% dari maksimum ulangan tunggal, 5) jumlah ulangan pada tiap

pos 75%-100% dari jumlah maksimum yang dapat dicapai dari periode kerja, dan

18

6) periode kerja selama 15–30 detik dan periode istirahat antara 15-60 detik

(Furqon,1996). Ada beberapa metode latihan sirkuit, di mana dalam penelitian ini

yang akan diteliti adalah metode latihan sirkuit berlanjut. Adapun penjelasan dari

metode latihan sirkuit tersebut adalah sebagai berikut.

2.2.3 Latihan Sirkuit Berlanjut (Continuous Circuit Training)

Latihan sirkuit berlanjut (continuous circuit training) adalah merupakan

salah satu jenis metode latihan sirkuit yang mempunyai beberapa beban kerja

yang harus dilakukan secara keseluruhan atau berlanjut dalam proses latihan.

Latihan sirkuit berlanjut mempunyai 6 beban kerja yang harus dilewati atlet dalam

satu repetisinya. Setelah melewati semua beban kerja maka atlet diperkenankan

untuk istirahat sesuai dengan rasio kerja-istirahat yang ditentukan sebelumnya.

Adapun beban kerja dalam latihan sirkuit berlanjut yang dapat dikatakan sebagai

pos, di mana 6 pos tersebut dapat dijabarkan yaitu;

1. Push up,

2. V Sit up,

3. Squat Trush

4. Back up,

5. High Knee

6. Trap with box

Setiap metode latihan akan selalu mempunyai kelemahan dan kelebihannya,

begitu juga dengan metode latihan sirkuit berlanjut ini. Secara teoritis dapat

dikatakan metode latihan sirkuit mempunyai kelebihan dan kekurangan yaitu:

1. Kelebihan metode latihan sirkuit berlanjut

1) Dapat melatih otot secara bersamaan atau secara serempak

19

2) Dapat mengurangi kejenuhan atlet dalam latihan karena adanya variasi

gerakan dalam latihan

3) Lebih mudah dalam mengawasi karena dilakukan oleh satu-persatu atlet

2. Kelemahan metode latihan sirkuit berlanjut

1) Memerlukan waktu latihan yang lebih lama dan tidak dapat diprediksi atau

direncanakan karena melakukan sekaligus beban kerja yang telah

ditetapkan

2) Secara keseluruhan waktu yang digunakan akan lama karena hanya satu-

persatu atlet yang melakukan dalam tiap repetisinya

3) Tidak dapat melatih kekuatan otot secara spesifik.

Dengan mengetahui kelemahan dan kelebihan dari metode latihan ini

maka kita akan dapat menyesuaikan kondisi latihan baik perencanaan waktu

ataupun pelaksanaan latihannya.

2.2.4 Latihan Interval (Interval Training)

Sistem latihan interval mencakup selang-seling periode kerja dan istirahat.

Keunggulan sistem latihan ini adalah lebih banyak atlet mengalami pelatihan

interval tanpa mengalami keletihan yang berlebihan. Latihan interval merupakan

media utama untuk mewujudkan efek-efek pelatihan yang spesifik. Pelatihan

interval tidak hanya memungkinkan atlet bekerja pada volume yang lebih besar

dari suatu intensitas tertentu, tetapi juga memungkinkan atlet berlatih lebih keras

daripada yang dilakukannya dalam latihan yang berkesinambungan. Variabel

yang dapat dimanipulasi dalam latihan interval adalah di seputar periode-periode

kerja maupun pemulihan yaitu;

20

1. Durasi kerja.

2. Intensitas kerja.

3. Durasi periode pulihan.

4. Jenis aktivitas yang dilakukan selama periode pemulihan, dan

5. Banyaknya pengulangan selang-seling kerja/pemulihan yang dilakukan dalam

satu setnya.

Latihan interval merupakan program latihan yang terdiri dari periode

pengulangan kerja yang diselingi oleh periode istirahat (Fox, et al 1984) atau

merupakan serangkaian latihan yang diulang-ulang dan diselingi dengan periode

istirahat. Latihan ringan biasanya dilakukan pada periode istirahat ini. Untuk

memahami mengapa latihan ini sedemikian bagusnya, maka akan diuraikan

mengenai latihan selama latihan fisik.

Ada beberapa istilah khusus dalam latihan yang harus dipahami dengan

sebaik-baiknya.

1. Interval kerja (work interval).

Bagian dari program latihan interval yang terdiri atas kegiatan dengan

intensitas tinggi.

2. Interval pemulihan (relief interval).

Waktu antar interval kerja serta antara set. Interval pemulihan dapat terdiri

atas:

1) Kegiatan ringan (pemulihan dengan istirahat atau rest relief).

2) Latihan fisik ringan sampai sedang (pemulihan dengan kegiatan atau work

relief).

21

3) Gabungan (pemulihan dengan istirahat atau rest relief dengan pemulihan

dengan kegiatan atau work relief).

Adapun beberapa jenis Interval pemulihan dinyatakan dalam hubungan

dengan rasio pemulihan dengan kerja dan dapat dinyatakan sebagai berikut;

1) 1:½ = mengisyaratkan bahwa waktu interval pemulihannya sama

dengan setengah waktu interval kerja.

2) 1:1 = mengisyaratkan bahwa waktu interval pemulihannya sama dengan

waktu interval kerja.

3) 1:2 = mengisyaratkan bahwa waktu interval pemulihannya sama dengan

dua kali waktu interval kerja.

4) 1:3 = mengisyaratkan bahwa waktu interval pemulihannya sama dengan

tiga kali waktu interval kerja.

Dengan interval kerja yang lebih lama, suatu rasio kerja pemulihan 1:½ atau

1:1 biasanya yang disarankan; pada interval dengan jangka waktu

menengah/sedang, rasionya adalah 1:2 dan pada kerja yang memakan waktu

pendek, rasionya 1:3 karena intensitasnya yang tinggi (Fox, et al 1984).

3. Set adalah serangkaian interval kerja dan pemulihan.

4. Pengulangan (Repetition) adalah banyaknya interval kerja dalam satu setnya.

5. Waktu latihan (training time) adalah kecepatan pelaksanaan kegiatan selama

interval kerja.

6. Jarak latihan (training dintance) adalah jarak interval kerja.

7. Frekuensi adalah banyaknya waktu per minggu untuk melakukan latihan.

8. Resep latihan interval.

22

Berisi informasi terkait mengenai suatu pelaksanaan latihan interval yang

biasanya meliputi banyaknya set, pengulangan, waktu pelaksanaan atau jarak

interval kegiatan, waktu latihan dan waktu interval pemulihan. Cara latihan

interval untuk atlet dalam melakukan interval kerja disesuaikan dengan

cabang olahraganya, misalnya bola basket dengan kegiatan bola basket. Tipe

kegiatan yang dipilih untuk latihan fisik umum berdasarkan atas pilihannya.

Sebagai ringkasan sistem latihan interval dapat diketengahkan sebagai berikut

(Fox, et al 1993).

Sebelum menjelaskan pulih asal (recovery), terlebih dahulu dijelaskan

tentang kelelahan (fatigue). Proses yang terjadi selama pemulihan dari latihan

fisik sama pentingnya dengan yang terjadi selama latihan fisik. Kemajuan seorang

atlet tergantung kepada pemulihan yang cukup sehingga efek-efek latihan dapat

dimaksimalkan. Berlatih tanpa pemulihan yang akurat setelah suatu kegiatan yang

meletihkan tidak akan membawa manfaat bagi atlet, karena mereka semata-mata

hanya belajar menanggulangi keletihan dan bukannya memajukan aspek-aspek

spesifik dari performance (Bompa, 2015). Prosedur-prosedur pemulihan harus

merupakan bagian yang integral dari suatu latihan. Bompa (2015) menyatakan

bahwa; ―kalau latihan aktif digabung dengan pemulihan pasif maka kecepatan

pemulihannya lebih baik dari pada pemulihan aktif saja‖. Jika intensitas

pemulihan itu melampaui (> 60% VO2 maks ) maka besar kemungkinan lebih

banyak asam laktat akan diproduksi dan pemulihan terlambat. Prinsip pemulihan

harus dianggap sama pentingnya dengan prinsip overload. Bompa (2015)

menyatakan bahwa pemulihan (recovery) sama pentingya dengan latihan.

Kelelahan yang terjadi di dalam berolahraga terdiri dari:

23

1. Kelelahan neoromuscularjuction;

Kelelahan ini terjadi pada otot cepat (fast twitch fiber) yang disebabkan impuls

sebagai penghantar kimia menjadi berkurang.

2. Kelelahan dari mekanisme otot;

1) Berkurangnya cadangan ATP dan PC. ATP merupakan sumber energi

yang langsung untuk kontraksi otot dan PC langsung digunakan sebagai

penggantinya. ATP dapat diresistensi selama 30 detik. Seperti tampak

pada gambar 2.1.

Gambar 2.1.

Proses Interval Kerja dan Interval Istirahat (Foss, 1998)

2) Penumpukan asam laktat.

Pembentukan asam laktat akan mengikat konsentrasi ion-ion, sehingga

mangganggu kontraksi otot dan juga menghambat enzim yang diperlukan

untuk metabolisme.

3) Berkurangnya cadangan glycogen.

Olahraga lama – glycogen habis. Hal ini akan menyebabkan ―Bonking”

glycogen yang ada dalam salah satu otot tidak dapat dipindahkan ke otot

------ : Istirahat (relief ) ATP naik, waktu 30 detik

____ : Kerja (work) ATP turun, waktu 10 -15 detik

24

lain, oleh karena itu otot yang paling banyak kontraksi glycogen menjadi

habis.

Program latihan anaerobik atau sprint perbandingan antara kerja dan

istirahat adalah 1:5 – 1:12, (Bompa, 2009). Selama pulih asal dari latihan tuntutan

energi sangat berkurang. Tetapi konsumsi oksigen pada periode waktu tertentu

tetap pada tingkat yang relatif tinggi dan lamanya tergantung pada intensitas

latihan yang dilakukan. Oleh karena itu interval istirahat harus memudahkan pulih

asal yang optimal selama LA berkurang dan O2 – debt yang hampir seratus persen

tersimpan. Pulih asal pada latihan anaerobik atau sprint menurut (Fox, et al 1993)

minimal memerlukan waktu 2 menit dan maksimal 3 menit.

2.2.5 Rasio Kerja-Istirahat 1:1

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa yang dimaksud dengan

rasio-kerja istirahat 1:1 adalah mengisyaratkan bahwa waktu interval

pemulihannya sama dengan waktu interval kerja. Pada interval dengan jangka

waktu menengah/sedang, rasionya adalah 1:1 dan pada kerja yang istirahatnya

diimbangi waktu kerja, (Fox, et al 1993).

Dalam penelitian ini rasio kerja-istirahat 1: 1 akan diberikan pada

metode latihan sirkuit berlanjut di mana telah direncanakan dan dibuatkan

program pelatihan yang sesuai dengan prinsip-prinsip latihan.

2.3 Oksidan dan Antioksidan Dalam Olahraga

2.3.1 Kondisi Otot

Kondisi otot adalah perubahan keadaan otot pada waktu otot dalam

keadaan relaksasi atau otot dalam keadaan kontraksi akibat trauma mekanik atau

25

stress oksidatif. Perubahan yang dimaksud adalah perubahan struktur dan fungsi

otot. Perubahan ini dapat berupa perubahan yang baik misalnya vaskularisasi pada

otot bertambah banyak, kontraksi otot menjadi lebih kuat, lebih cepat atau struktur

sel otot menjadi lebih baik. Perubahan yang jelek berupa kerusakan otot secara

struktural pada sel otot seperti pada Z line, sarkolemma, DNA, enzim,

mitokhondria, dan sebagainya atau secara fungsional kekuatan dan kecepatan

kontraksi otot menjadi berkurang. Jadi yang dimaksud dengan kondisi otot adalah

perubahan yang jelek pada otot berupa kerusakan otot.

Bergerak merupakan kebutuhan hidup manusia. Untuk bergerak

diperlukan beberapa alat gerak seperti otot rangka yang merupakan alat gerak

aktif, tulang sebagai alat gerak pasif, sistem saraf yang memberikan sinyal pada

otot untuk berkontraksi dan ATP sebagai energi otot yang siap pakai (Guyton,

1993).

Otot rangka tersusun dari kumpulan beberapa fasikulus. Fasikulus terdiri

dari beberapa sel otot. Sel otot mengandung mio filamen kontraktil tipis dan mio

filamen tebal. Filamen tipis terdiri dari aktin, troponin, dan tropomiosin

sedangkan filamen tebal mengandung myosin. Kontraksi otot terjadi akibat dari

peluncuran filamen aktin sepanjang myosin sehingga terjadi pemendekan

sarkomer. Pemendekan sarkomer otot akan menimbulkan gerak (Ganong, 1998).

Selama gerak atau selama kontraksi otot akan terjadi peristiwa mekanik, elektrik

maupun kimiawi sehingga mempengaruhi perubahan kondisi otot.

Kondisi otot yang jelek adalah perubahan sel otot rangka yang terjadi

akibat trauma mekanik yang diikuti stress oksidatif akibat serangan radikal bebas

26

selama dan sesudah aktivitas fisik berupa kerusakan otot. Aktivitas fisik terjadi

akibat kontraksi otot rangka yang merupakan alat gerak aktif.

Menurut Ganong (1998), kontraksi otot merupakan rangkaian peristiwa

mekanik, elektrik, dan kimia yang terjadi pada sel otot rangka. Rangkaian

peristiwa ini terdiri dari 6 tahap yang disebut siklus cross bridge adalah:

1) Ion kalsium keluar dari sisterna masuk ke sitosol untuk mendorong troponin.

2) Binding aktin-myosin.

3) Power stroke: ialah pukulan kepala jembatan silang (cross bridge) terhadap

aktin, sehingga terjadi peluncuran (sliding) filamen aktin sepanjang filamen

myosin.

4) Disconecting: pelepasan cross bridge dari ikatan filamen aktin.

5) Hidrolisis ATP.

6) Pompa kalsium: pengembalian ion kalsium masuk kembali ke dalam sisterna.

Pemukulan kepala myosin terhadap aktin (power stroke), pergeseran aktin

sepanjang myosin (sliding), dan pelepasan kepala myosin dari aktin (disconecting)

merupakan peristiwa mekanik yang dapat menyebabkan perubahan kondisi otot

atau kerusakan otot pada Z line, sarkolemma, retikulum sarkoplasmik dan

mitokondria (Len, et al 2002). Sesuai dengan gambar 2.2.

Gambar 2.2

Sarkomer otot (Ganong, 1998)

27

Perubahan kondisi otot yang jelek atau kerusakan otot akibat peristiwa

mekanik ini menyebabkan terjadinya cedera pada otot. Daerah cedera ini akan

mengeluarkan chemo atract yang akan menarik sel antibodi tubuh yaitu leukosit

netrofil dan monosit ke daerah cedera tersebut. Lekosit netrofil dan monosit akan

membentuk radikal bebas atau oksidan. Oksidan yang terbentuk berfungsi untuk

membunuh bakteri yang menuju daerah cedera dan untuk membersihkan debris.

Dalam keadaan normal pembentukan oksidan ini akan diimbangi dengan

pembentukan antioksidan. Jika terjadi kelebihan oksidan dibandingkan dengan

terbentuknya antioksidan maka akan terjadi stress oksidatif, oksidan akan

menyerang asam lemak tak jenuh (Poly Unsaturated Fatty Acid, PUFA) DNA,

protein termasuk enzim, reseptor mitokondria.

Asam lemak tak jenuh merupakan komponen utama dari membran sel

(sarkolemma), serangan oksidan pada PUFA akan membentuk malondialdehid

(MDA), sehingga MDA masuk ke dalam darah menyebabkan kadarnya dalam

darah meningkat. Oksidan juga akan menyerang sel-sel sekitarnya sehingga sel

sekitar menjadi radikal bebas, demikian seterusnya sehingga terjadi reaksi

berantai akibat stress oksidatif. Dari uraian ini perubahan kondisi otot atau

kerusakan otot dapat ditimbulkan karena trauma mekanik dan stress oksidatif

selama dan sesudah aktivitas fisik.

2.3.2 Kondisi Otot Akibat Trauma Mekanik

Kerusakan otot atau kondisi otot yang jelek yang terjadi pada olahraga

dapat disebabkan oleh trauma mekanik maupun radikal bebas. Kerusakan otot

yang disebabkan oleh trauma mekanik terjadi pada: Z line, sarkolemma, retikulum

28

sarkoplasmik, dan mitokhondria (Len, et al 2002). Jenis kontraksi otot, jenis otot

akan berpengaruh terhadap tingkat dan jumlah kerusakan otot.

Kontraksi otot eksentrik akan menimbulkan keruskan otot yang lebih besar

dibandingkan dengan kontraksi otot yang konsentrik atau isometrik. Kerusakan

otot juga dipengaruhi oleh kecepatan perpanjangan otot, lamanya latihan, serta

tenaga maksimal kontraksi otot (Gomes, EC et al. 2012). Pada pemanjangan otot

yang lambat, siklus cross brigde mampu mengikuti perubahan (irama)

pemanjangan otot, sedangkan pada pemanjangan otot yang terjadi secara cepat,

siklus cross bridge tidak mampu mengikuti sehingga terjadi kerusakan otot. Pada

kontraksi otot eksentrik melibatkan jumlah motor unit yang lebih kecil dibanding

kontraksi konsentrik, sehingga stress mekanik yang terjadi pada setiap serabut

otot pada kontraksi eksentrik lebih besar, sehingga keruskan yang dialami lebih

besar. Kontraksi otot eksentrik terjadi pada waktu latihan pliometrik, latihan

dengan otot yang diberi beban. Namun kerusakan otot ini dapat diredam dengan

pemberian antioksidan sehingga dapat berimbas pada peningkatan prestasi

(Amstrong, et al. 1990)

Pada binatang percobaan, jenis otot yang mengalami kerusakan besar

terjadi pada otot tipe I (tipe lambat, otot merah, slow twitch) sedangkan pada

manusia kerusakan terbesar terjadi pada otot tipe II (tipe cepat, otot putih, fast

twitch) (Len, et al 2002). Otot putih pada olahraga digunakan untuk loncat tinggi,

lompat jauh, lari cepat sehingga pada olahraga ini kemungkinan kerusakan otot

putih lebih besar. Apabila kerusakan ini bisa dikurangi tentu akan berakibat pada

peningkatan prestasi. Keruskan otot ini ditandai dengan gejala rasa nyeri atau

sakit pada otot (soreness), terbatasnya gerak persendian, bengkak dan terasa panas

29

di otot (Foss, 1998). Gejala kerusakan otot ini akan menyebabkan gerak atlet

sangat terbatas sehingga menurunkan prestasi olahraga.

2.3.3 Kerusakan Otot Akibat Radikal Bebas

Elemen oksigen muncul dalam jumlah yang bermakna dalam atmosfer bumi

sekitar 2,5x109 tahun yang lalu. Ketika atmosfer bumi berubah dari keadaan

sangat reduktif (highly reductive state) menjadi keadaan yang kaya oksigen

(oxygen rich state) seperti yang dikenal sekarang, organisme aerobik yang ada

pada saat itu harus beradaptasi. Hasil adaptasinya ialah: berhasil, gagal atau mati,

atau mengundurkan diri dari lingkungan anaerobik (Gutteridge, 1997).

Organisme yang paling berhasil beradaptasi adalah organisme yang

berevolusi dan mampu menyusun mekanisme pertahanan antioksidan yang

memadai. Selain mampu bertahan, organisme tersebut sekaligus juga mampu

menggunakan oksigen untuk memproduksi energi secara efisien dan

menggunakan oksigen untuk reaksi oksidasi yang lain (Knight, 1999).

Sebagian besar oksigen (>95%) mengalami metabolisme yang lengkap,

sedangkan sisanya (-5%) menghasilkan semi reduced oxygen species yang toksik,

yang merupakan sumber potensi oxidative damage. Dalam keadaan olahraga

jumlah molekul oksigen yang digunakan untuk oksidasi protein akan meningkat.

Sepanjang hidupnya manusia akan menghasilkan 3-5 ton hasil sampingan berupa

oksigen yang toksik (Giugliano, 1996).

Elektron dalam atom akan menempati daerah yang dikenal sebagai orbital.

Setiap orbital maksimum dapat ditempati oleh 2 elektron. Radikal bebas atau

senyawa oksigen reaktif (Reactive oxygen species, ROS) didefinisikan sebagai

30

suatu molekul atau senyawa yang mengandung satu atau lebih elektron yang tidak

berpasangan (Halliwel and Gutteridge, 1996).

Pada umumnya molekul pada orbital intinya mengandung elektron yang

berpasangan, namun elektron itu bisa lepas, sehingga elektron itu tidak

berpasangan dan inilah yang dikenal sebagai radikal bebas. Radikal bebas in

bersifat independen tetapi sangat reaktif untuk bisa berikatan dengan molekul lain

yang dapat memberikan elektronnya (Ross and Jenkin, 1998). Dalam kepustakaan

kedokteran pengertian radikal bebas sering dibaurkan dengan oksidan karena ke

duanya memiliki sifat yang mirip. Aktivitas ke dua senyawa ini sering

menghasilkan akibat yang sama. Walaupun ada kemiripan dalam sifat-sifatnya

namun dipandang dari sudut ilmu kimia, ke duanya harus dibedakan. Oksidan

dalam pengertian ilmu kimia adalah senyawa penerima elektron, yaitu senyawa

yang dapat menarik elektron. Sifat radikal bebas yang mirip dengan oksidan

adalah terletak pada kecendrungannya untuk menarik elektron. Jadi sama halnya

dengan oksidan, radikal bebas adalah penerima elektron. Radikal bebas adalah

suatu oksidan tetapi tidak setiap oksidan merupakan radikal bebas. Radikal bebas

lebih berbahaya dibandingkan dengan oksidan yang bukan radikal bebas. Hal ini

disebabkan oleh sifat reaktivitasnya yang tinggi dan kecendrungannya untuk

membentuk radikal bebas yang baru, kemudian bila bertemu dengan molekul lain

akan membentuk radikal baru sehingga terjadi reaksi berantai (chain reaction).

Rekasi berantai tersebut baru akan berhenti bila radikal bebas itu dapat diredam.

Menurut Halliwel dan Gutteridge (1996) senyawa penting yang dirusak oleh

radikal ialah:

31

1) Asam lemak, terutama asam lemak tak jenuh yang merupakan komponen

penting dari membran sel.

2) DNA yang merupakan perangkat genetik sel.

3) Protein yang memegang peranan penting seperti enzym, reseptor, antibody, dan

pembentuk matriks serta sitoskeleton.

Radikal bebas secara berkesinambungan dibentuk oleh tubuh melalui (Radak et

al, 1995):

1) Sebagai hasil redoks biokimiawi yang melibatkan oksigen sebagai bagian dari

metabolisme sel normal. Superoksida dibuat dengan menambahkan satu

elektron pada molekul oksigen. Superoksida ini dibuat secara tidak sengaja,

dimana banyak molekul dalam tubuh bereaksi langsung dengan oksigen untuk

membentuk superoksida, seperti katekolamin, tetrahidrofolat. Superoksida ini

tidak dapat dihindarkan.

2) Proses fagosit: sebagai bagian dari reaksi proses radang yang terkontrol. Proses

fagosit akan menghasilkan sejumlah besar superoksida sebagai bagian dari

mekanisme yang bertujuan untuk membunuh mikroorganisme asing. Pada

proses radang kronis, mekanisme perlindungan yang normal ini akan bersifat

merusak.

3) Sebagai respon terhadap radiasi, sinar ultra violet, polusi lingkungan, merokok,

olahraga yang berlebihan dan iskemia. Radiasi elektromagnetik dengan

panjang gelombang rendah (misal sinar gamma) dapat memecah air dalam

tubuh untuk menghasilkan radikal hidroksil (OHˉ), radikal ini akan menyerang

semua molekul yang berdekatan dengannya, sehingga dapat menimbulkan

reaksi berantai. Sekali radikal bebas terbentuk, akan mengakibatkan

32

terbentuknya radikal bebas yang baru dengan reaksi berantai. Setiap radikal

bebas yang terbentuk dalam tubuh, akan dapat memulai suatu reaksi berantai

yang akan terus berlanjut sampai radikal bebas itu bertemu dengan radikal

bebas lain dan yang lebih penting radikal bebas itu dapat diredam oleh sistem

antioksidan tubuh.

Radikal bebas adalah suatu molekul yang mempunyai jumlah elektron yang

tidak berpasangan pada lingkaran luarnya. Elektron yang tidak mempunyai

pasangan tersebut menyebabkan instabilitas dan bersifat reaktif. Hilang atau

bertambah satu elektron menciptakan radikal bebas baru yang mengakibatkan

perubahan secara fisik dan kimiawi (Ong dan Chia 2001). Oksidasi adalah proses

kimia di mana satu molekul yang bereaksi mengambil elektron dari molekul lain.

Reduksi adalah proses kimia di mana suatu molekul mendapat elektron dari

molekul lain.

Radikal bebas diproduksi secara endogen dan diperoleh pula secara

eksogen. Secara endogen radikal bebas diproduksi oleh mitokhondria, membran

plasma, lisosom, retikulum endoplasma, inti sel. Secara eksogen radikal bebas

berasal dari asap rokok, polutan radiasi, obat-obatan, pestisida.

Sumber utama reaksi radikal bebas pada mammalia adalah pada rantai

pernafasan mitokondria, fagositosis, sintesis prostaglandin, sistem sitokrom P-

450, reaksi non ensimatik O2 dan radiasi ion (Landmesser dan Harrison, 2001).

Reaksi radikal bebas dapat dibagi menjadi tiga tahap adalah:

Tahap inisiasi: yaitu tahapan yang menyebabkan terbentuknya radikal

bebas. Cu

RH+O2 R+

+ HO2+

33

Tahap propagasi: yaitu tahap di mana radikal bebas cenderung

bertambah banyak dengan membuat reaksi berantai dengan molekul

lain.

R+ + O2 RO2

+

RO2+ + RH R

+ + ROOH

Tahap Terminasi: apabila terjadi reaksi antara radikal bebas dengan

radikal bebas lain atau antara radikal bebas dengan suatu senyawa

radikal (scavenger).

R +

+ R+

R:R (Halliwell, 1996)

Radikal bebas akan merusak molekul yang elektronnya ditarik oleh radikal

bebas tersebut sehingga menyebabkan kerusakan sel, gangguan fungsi sel bahkan

kematian sel. Molekul utama di dalam tubuh yang dirusak oleh radikal bebas

adalah DNA, lemak dan protein (Bagchi2000). Radikal bebas yang merusak

DNA dapat mengganggu beberapa bagian DNA dan menyebabkan pertumbuhan

sel yang tidak terkontrol, yang dapat mengakibatkan kanker. Radikal bebas yang

merusak DNA dapat menyebabkan kerusakan oksidasi Low Density Lipoprotein

(LDL). Radikal bebas juga merusak sel endotel sehingga mengurangi kemampuan

sel bereaksi cepat dan efisien untuk mempertahankan aliran darah yang optimum

di organ vital.

Dalam keadaan fisiologis, radikal bebas yang secara normal terbentuk dari

reaksi biologi akan dinetralisasi sebelum terjadi perusakan berat pada sel. Radikal

bebas yang dihasilkan oleh metabolisme aerobik, radiasi, kimiawi dan gas atau

auto oksidasi molekul sel cenderung mengakibatkan peroksidasi lipid secara in

vivo. Peroksidasi lipid adalah kerusakan yang terutama dialami oleh asam lemak

34

tak jenuh ganda (Polyunsaturated Fatty Acid- PUFA) karena oksidasi sel.

Kerusakan yang diakibatkan radikal peroksida itu merupakan reaksi berantai

dengan dibentuknya peroksidan dan endoperoksida siklik dan malondialdehid

(MDA). Lipid peroksida juga dapat mengadakan ikatan silang atau cross link

dengan DNA sellular, yang mengakibatkan proses yang terjadi di inti sel

tergganggu (Rao dan Agraval, 2000).

Contoh radikal bebas dan sifat-sifatnya sebagai berikut:

1) Radikal hidroksil (OH- ): oksidan paling kuat, masa paruhnya pendek, bereaksi

di tempat terbentuknya, menyerang kebanyakan molekul biologi, menyebabkan

reaksi berantai radikal bebas.

2) Anion superoksid (NO*2): tidak aktif, oksidan lemah, lebih kuat sebagai

reduktan kompleks Fe, penting sebagai sumber (OH*) dan (H2O2).

3) Nitrogen monoksida (NO*2 ): radikal fisiologis, mediator tonus pembuluh

darah.

4) Peroksi nitrit (NO3) oksidan kuat, dihasilkan NO+O2

5) Asam hipoklorit (HOCL) diproduksi fagosit aktif dari H2O2.

Organisme aerobik dapat meredam dampak negatif oksidan dengan senyawa

antioksidan. Menurut Clarkson (1995) olahraga atau aktivitas fisik dapat

meningkatkan pembentukan radikal bebas melalui:

1) Peningkatan reduksi oksigen dalam rantai respirasi dalam mitokondria,

Kebutuhan energi pada otot kontraksi berlebihan akan meningkat, berarti

pemasukan elektron kedalam rantai respirasi pada mitokondria juga meningkat.

Dua sampai empat persen reduksi oksigen pada mitokondria ini tidak sempurna

100 persen, sehingga terbentuklah senyawa oksigen reaktif (ROS) seperti

35

superoksida (O2*), hidrogenperoksida (H2O2), radikal peroksil (OOH*), radikal

hidroksil (OH*).

Secara singkat reduksi oksigen dalam mitokondria dapat diringkas menjadi

bertahap seperti berikut (Tarr, dan Samson, 1997):

O2 + e O2

O2 + e + H OOH*

O2 + 2e + 2H H2O2

O2 + 3e + 3H OH +OH

O2 + 4e + 4H 2 H2O2

Sumber utama reduksi oksigen dalam mitokondria terjadi di dalam lapisan

dalam membrane (inner membran) mitokondria sewaktu terjadi fosforilasi

oksidatif. Secara singkat timbulnya kebocoran elektron yang membentuk radikal

bebas pada fosforilasi oksidatif diterangkan sebagai berikut.

Pada fosforilasi oksidatif sintesa ATP dikaitkan dengan reduksi oksigen atau

respirasi sel, yang pada dasarnya adalah proses reoksidasi NADH oleh oksigen.

Sintesis ATP pada fosforilasi oksidatif menggunakan sumber energi gradien

proton yang terdapat pada dua larutan yang dipisahkan oleh membran dalam

(inner membrane) mitokondria. Sewaktu ion mengalir dari larutan kadar tinggi

menuju larutan kadar rendah akan menimbulkan energi dan energi ini digunakan

untuk sintesis ATP dari ADP. Kadar ion yang tinggi dipertahankan dengan pompa

ion yang mengalirkan proton dari larutan kadar rendah ke larutan kadar tinggi.

Aliran proton tersebut memerlukan enrgi yang didapat dari redoks pemecahan

ATP.

NADH + H+ + ½O2 NAD

+ + H2O

36

Energi yang timbul pada proses redoks digunakan untuk transfer ion H+ dari

cairan intra mitokondria menembus inner membrane ke luar dari mitokondria.

Lama kelamaan konsentrasi ion H+ di luar mitokondria menjadi lebih tinggi

dibandingkan dengan konsentrasi ion H+ dalam mitokondria, timbullah gradien

konsentrasi yang mengakibatkan ion H+ mengalir dari luar mitokondria masuk ke

dalam mitokondria. Sewaktu terjadi aliran ini akan timbul energi yang digunakan

untuk sintesis ATP. Dalam mitokondria, setiap satu mol ATP diperlukan tranfer 2

mol H+.

Pasangan redoks yang berperan dalam mitokondria adalah:

1) FMN (Flavin Mono Nukleotida) yang terikat protein.

2) NHI (Non Heme Iron) Fe S yang terikat pada protein atau Iron Sulfur Protein.

3) Ko Enzim Q.

4) Sitokrom: b, c1, c, a, a3. Sitokrom sitokrom ini adalah protein yang

mengandung Fe terikat pada inti porfirin

Reaksi redoks pada FMN dan Ko enzim Q melibatkan ion hydrogen dengan

reaksi sebagai berikut:

FMN + 2H + 2e FMNH2

Untuk Ko Enzim Q reaksi berjalan dalam dua tahap:

37

Q + H+ + e QH

QH + H+ + e QH2

Reaksi redoks pada NHI dan sitokrom melibatkan ion Fe

Fe3+

+ e Fe2+

Pasangan-pasangan redoks tersebut berada dalam inner membrane

mitokondria, arus elektron yang terjadi adalah:

NAD FMN NHI Q/b c1 c a a3 O2

2) Peningkatan hasil metabolisme epinefrin dan katekolamin yang lain.

Pada waktu olahraga terjadi peningkatan aktivitas saraf simpatis, sehingga

terajadi peningkatan metabolisme epinefrin dan katekolamin yang lain dengan O2

sehingga terbentuk radikal bebas. Pada olahraga waktu panjang katekolamin

dalam plasma meningkat, sehingga terjadi rangsangan pada reseptor beta

adrenergic, terjadilah peningkatan metabolisme oksidatif terutama pada otot

rangka dan otot jantung. Metabolisme ini untuk membentuk energi dari lipid,

meningkatkan lipolisis melalui jalur beta oksidasi. Jalur beta oksidasi inilah yang

menghasilkan radikal bebas. Selain itu autooksidasi epinefrin menjadi

adrenokrom akan terbentuk superoksida (O2*) (Simpson dan Luchesi 1997).

3) Peningkatan aktivitas makrofag dan leukosit setelah kerusakan otot

Beberapa jam setelah terjadi kerusakan otot karena trauma mekanik,

leukosit netrofil akan tertarik ke daerah yang rusak. Jumlah lekosit netrofil makin

meningkat disertai melepaskan toksin dan radikal bebas. Netrofil tidak akan

bertahan di daerah ini lebih dari satu hari, tetapi dilanjutkan oleh monosit yang

tertarik ke daerah otot yang rusak menjadi bentuk makrofag. Makrofag ini juga

akan melepaskan radikal bebas (Clarkson, 1995).

38

Netrofil memegang peran yang penting sebagai pertahanan tubuh terhadap

invasi bakteri atau virus. Sewaktu terjadi inflamasi atau muscle damage akibat

stretching atau iskemia waktu otot kontraksi, respon pertahanan tubuh yang

pertama adalah netrofil tertarik ke daerah injury oleh faktor kemotaktik yang

dilepaskan oleh sel yang rusak (damage). Netrofil kemudian melepaskan dua

macam zat yaitu lizosym dan radikal bebas superoksida (O2*). Lizosym bertugas

membersihkan sel debris dan protein yang rusak, superoksida (O*) berfungsi

untuk memfagosit bakteri dan virus. Gerakan netrofil ke arah injury selain

bermanfaat mengatasi inflamasi juga nerakibat skunder pembentukan radikal

bebas superoksida (O2*) (Meydani dan Evans, 1993).

Superoksida (O2*) dibentuk oleh enzim mieloperoksidase. Sekali radikal

bebas terbentuk, akan mengakibatkan pembentukan radikal bebas baru dengan

reaksi berantai (Pincemail et al, 1990).

4) Peningkatan aktivitas xantin oksidase (XO)

Xantin oksidase merupakan sumber utama pembentukan radikal bebas

sewaktu terjadi iskemia dan reperfusi jantung. Sewaktu terjadi iskemia atau

sewaktu kontraksi otot jantung energi dipenuhi dari pemecahan ATP menjadi

ADP + AMP + energi untuk kontraksi miokardium. Saat terjadi kekurangan

oksigen atau iskemia AMP (Adenosin Mono Phospat) diubah menjadi hipoxantin-

xantin asam urat oleh xantin oksidase melalui rantai reduksi oksigen yang

menghasilkan superoksida (O2*). Makin lama iskemia, makin banyak terbentuk

hipoxantin, makin banyak terbentuk radikal superoksida (O2*).

Hipoxantin dan asam urat kadarnya dalam plasma dapat meningkat 10x

setelah olahraga intensitas tinggi (Hellsten et al, 1993). Xantin oksidase ini

39

dilepaskan oleh endotel sel otot yang sedang kontraksi. Demikian juga pada

olahraga yang berat akan terjadi peningkatan aktivitas enzim xantin oksidase dan

akan terjadi peningkatan lipidperoksidasi pada sel otot rangka, otot jantung, liver

(Gomes EC et al, 2012).

Pada waktu reperfusi atau oksigen tersedia cukup, xantin dehidrogenase

dioksidasi menjadi xantin oksidase dan akitivitas mitokondria meningkat yang

akan mengakibatkan meningkatnya radikal bebas. Di sini terlihat xantin

dehidrogenase memegang peran besar terhadap terjadinya radikal bebas selama

olahraga. Selama kecukupan oksigen atau suasana aerobik, ATP dibentuk dalam

mitokondria melalui fosforilasi oksidatif yang menghasilkan radikal bebas dan

hipoxantin-xantin dikonversi menjadi asam urat melalui xantin dehidrogenase.

Apabila suasana kekurangan oksigen (iskemia) aktivitas ensim xantinoksidase

akan meningkat yang mengakibatkan terbentuknya radikal bebas oksigen (Papas,

2001). Seperti pada proses reaksi gambar 2.3.

Gambar 2.3

Alur Pemecahan Adenosin oleh Xantin Oksidase (Gomes,EC et al. 2012)

40

5) Peningkatan aktivitas NADPH oksidase dan Citokrom p.450

Apabila cukup tersedia oksigen maka NADPH oksidase mengkatalisis

transfer satu elektron dari NADPH berpindah ke O2, sehingga terbentuk

superoksida (O2*) dan O2* selanjutnya melalui dismutase menjadi H2O2.

Akibat akhir dari reaksi berantai ini adalah terputusnya rantai asam lemak

tak jenuh (PUFA) menjadi berbagai senyawa yang bersifat toksis (racun) terhadap

sel antara lain: aldehida seperti Malondialdehida (MDA), 9-hidroksinonenal

(HNE). Serta berbagai hidrokarbon seperti etana (C2H6) dan pentana (C5H11)

(Wijaya, 1996).

Semuanya ini mengakibatkan kerusakan membran sel yang parah dan

membahayakan kehidupan sel. Berdasarkan inilah maka MDA banyak dipakai

sebagai marker kerusakan sel akibat serangan radikal bebas pada lipidperoksidasi.

Metode yang banyak dipakai untuk pemeriksaan MDA ini adalah berdasarkan

reaksi, satu molekul MDA dengan dua molekul TBA (thiobarbituric acid) akan

terbentuk TBARS (thibarbituric acidreactive substance) (Wijaya, 1996)

Kebutuhan energi pada otot yang kontraksi berlebihan akan meningkat,

yang berarti memerlukan pemasukan oksigen ke dalam jaringan juga meningkat

dan pemasukan elektron ke dalam rantai respirasi pada mitokondria juga

meningkat. Keadaan seimbang akan terjadi antara produksi radikal bebas dengan

pertahanan antioksidan. Keseimbangan ini dapat hilang karena produksi radikal

bebas yang berlebihan setelah latihan yang berlebihan atau tidak teratur atau

karena defisiensi pada mekanisme pertahanan antioksidan. Akibat

ketidakseimbangan antara radikal bebas dan antioksidan ini akan timbul stress

oksidatif yang dapat merusak sel, DNA, atau protein.

41

Menurut Foss (1998) jenis kontraksi otot akan berpengaruh besar terhadap

tingkat dan jumlah kerusakan otot. Kontraksi otot eksentrik akan menimbulkan

kerusakan otot yang lebih besar dibanding dengan kontraksi otot konsentrik atau

isometrik. Kerusakan otot juga dipengaruhi oleh kecepatan perpanjangan otot,

lamanya latihan, serta tenaga maksimal kontraksi. Pada pemanjangan otot yang

lambat, siklus cross bridge mampu mengikuti perubahan irama pemanjangan otot,

sedangkan pada pemanjangan otot yang terjadi secara cepat siklus cross bridge

tidak mampu mengikuti sehingga terjadi kerusakan otot. Pada kontraksi otot

eksentrik, melibatkan jumlah motor unit yang lebih kecil dibanding kontraksi

konsentrik, sehingga stress mekanik yang terjadi pada setiap serabut otot pada

kontraksi eksentrik lebih besar. Pada binatang kerusakan terutama pada otot tipe

lambat (slow twitch) sedangkan pada manusia terjadi pada otot tipe cepat (fast

twitch).

Pada beberapa olahraga akan diikuti dengan peningkatan serum creatin

kinase (CK) dan serum laktat dehidrogenase (LDH). Peningkatan kadar enzym

seluler dalam serum ini dapat dipakai sebagai indikator tak langsung dari

permeabilitas sel karena kerusakan jaringan. Pada pemeriksaan dengan

menggunakan mikroskop elektron, kerusakan terjadi pada Z-line, sarkolemma,

sarkoplasmik retikulum, dan mitokondria. Pembentukan radikal bebas

selanjutnya pembentukan Lipid Peroksidasi (LPO) termasuk peroksidasi PUFA

meningkat 20x dari normal setelah kenaikan VO2 pada aktivitas dan ada korelasi

yang positif dengan kerusakan jaringan. Hal ini menunjukkan bahwa

pembentukan radikal bebas selama aktivitas lebih tinggi dibandingkan waktu

istirahat. Pada aktivitas fisik terjadi peningkatan VO2 dan ini akan meningkatkan

42

pembentukan radikal bebas oksigen (ROS). Dua sampai empat persen dari

oksigen yang dikonsumsi oleh mitokondria akan mengakibatkan terbentuknya

radikal bebas oksigen (ROS) pada saat terjadinya transport elektron pada

mitokondria. Pada saat beraktivitas fisik dan kontraksi serta perfusi selama

relaksasi akan terjadi pembentukan radikal superoksida (Halliwel dan Gutteridge

1996).

Olahraga menyebabkan penurunan Nicotinamide Adenin Dinucleotida

(NADH) dan penurunan kadar Nicotinamide Adenin Dinucleotide Phosphat

(NADPH), keduanya merupakan kofaktor yang diperlukan scavenging enzym

untuk memakan radikal bebas.

Pada beban kerja yang maksimal terbentuknya asam laktat dari proses

glikolitik juga akan menurunkan kadar NAD dan NADP di dalam sel sehingga

menurunkan fungsi enzym antioksidan. Dari uraian ini aktivitas fisik dengan

beban maksimal akan meningkatkan radikal bebas yang selanjutnya meningkatkan

lipid peroksidasi (LPO). Peroksidai membran lipid dapat mengakibatkan

berubahnya fungsi sel seperti meningkatnya permeabilitas membran sel,

menurunnya transport calsium dalam sarkoplasmik retikulum, perubahan fungsi

mitokondria, pembentukan bahan-bahan toksik metabolisme dan perubahan

metabolisme glutathion intraseluler (Dekkers et al, 2003).

Efisiensi sistem pertahanan antioksidan tergantung dari kecukupan diet

vitamin dan intake makro nutrien serta pembentukan antioksidan endogen.

Aktivitas fisik merupakan pertahanan keseimbangan yang baik pada sistem

pertahanan tubuh. Beberapa literatur menyebutkan bahwa asam urat, vitamin E,

dan betacaroten serta asam ascorbat (vitamin C) berperan sebagai protektif

43

antioksidan. Tocopherol scavenger dapat berubah dengan sendirinya menjadi

radikal bebas. Asam askorbat dapat mengurangi radikal bebas tochoperol untuk

membentuk tocopherol. Sedangkan radikal bebas askorbat yang terbentuk dalam

peristiwa ini diubah kembali menjadi asam ascorbat oleh Nicotinamide

Dinucleotide atau NAD. Makin tinggi intensitas aktivitas, beban mekanik

terhadap otot makin tinggi, perubahan kondisi otot karena faktor mekanik maupun

senyawa radikal bebas amakin tinggi. Keruskan otot yang terjadi selama dan

segera setelah latihan fisik disebabkan oleh trauma mekanik pada otot, sedangkan

kerusakan yang terjadi sesudahnya disebabkan oleh radikal bebas (Foss, 1998).

Kerusakan otot mulai meningkat setelah latihan fisik dan mencapai puncaknya

setelah 48-72 jam setelah latihan fisik dan kembali normal setelah 168 jam setelah

latihan fisik (Len et al, 2002).

2.3.4 Antioksidan

Berdasarkan sumbernya, antioksidan dibagi menjadi antioksidan endogen,

yaitu enzim yang bersifat antioksidan seperti: Superoksida Dismutase (SOD),

katalase (Cat), dan glutathion peroksidase (Gpx); serta antioksidan eksogen yaitu

yang didapat dari luar tubuh/makanan. Berbagai bahan alam asli Indonesia banyak

mengandung antioksidan dengan berbagai bahan aktifnya antara lain vitamin C, E,

pro vitamin A, organosulfur, α tokopherol, flavoniod, thymoquinone, statin,

niasin, phycocyanin, dll. Berbagai bahan alam, baik yang sudah lama digunakan

sebagai makanan sehari-hari atau baru dikembangkan sebagai suplemen makanan,

mengandung berbagai antioksidan tersebut.

Antioksidan dibutuhkan untuk mencegah stress oksidatif. Stress oksidatif

adalah kondisi ketidakseimbangan antara jumlah radikal bebas yang ada dengan

44

jumlah antioksidan di dalam tubuh. Radikal bebas adalah senyawa yang

mengandung satu atau lebih elektron tidak berpasangan dalam orbitnya, sehingga

bersifat sangat reaktif dan mampu mengoksidasi molekul disekitarnya (lipid,

protein, DNA dan karbohidrat). Antioksidan bersifat sangat mudah dioksidasi,

sehingga radikal bebas akan mengoksidasi antioksidan dan melindungi molekul

lain dalam sel dari kerusakan akibat oksidasi oleh radikal bebas atau oksigen

reaktif seperti dijelaskan pada gambar 2.4.

Gambar 2.4

Mekanisme Antioksidan Endogen (Kurutas,EB. 2016)

Gambar di atas menerangkan mekanisme pertahanan tubuh yang

diperankan oleh antioksidan endogen. Enzim superoksida dismutase (SOD) akan

mengubah radikal superoksida (O2-) yang dihasilkan dari respirasi serta yang

berasal dari lingkungan, menjadi hidrogen peroksida (H2O2), yang masih bersifat

reaktif. SOD terdapat di dalam sitosol dan mitokondria. Peroksida dikatalisis oleh

enzim katalase dan glutathion peroksidase (Gpx). Katalase mampu menggunakan

satu molekul (H2O2) sebagai substrat elektron donor dan satu molekul (H2O2)

45

sebagai substrat elektron akseptor, sehingga dua molekul (H2O2) menjadi 2H2O

dan O2. Di dalam eritrosit dan jaringan lain, enzim glutation peroksidase (Gpx)

mengkatalisis destruksi (H2O2) dan lipid hidroperoksida dengan menggunakan

glutation tereduksi (GSH), melindungi lipid membran dan haemoglobin dari

serangan okidasi oleh (H2O2), sehingga mencegah terjadinya hemolisis yang

disebabkan oleh serangan peroksida8. GSH akan dioksidasi menjadi GS-SG. Agar

GSH terus tersedia untuk membantu kerja enzim Gpx, maka GS-SG ini harus

direduksi lagi menjadi GSH. Fungsi ini diperankan oleh enzim glutation reduktase

(Gred). (H2O2) yang tidak dikonversi menjadi H2O, dapat membentuk radikal

hidroksil reaktif (OH) apabila bereaksi dengan ion logam transisi (Fe2+

/Cu+).OH

bersifat lebih reaktif dan berbahaya karena dapat menyebabkan kerusakan sel

melalui peroksidasi lipid, protein, dan DNA. Dipihak lain, tubuh tidak mempunyai

enzim yang dapat mengubah OH menjadi molekul yang aman bagi sel.

Tubuh manusia dapat menetralisir radikal bebas bila jumlahnya tidak

berlebihan, dengan mekanisme pertahanan antioksidan endogen. Bila antioksidan

endogen tidak mencukupi, tubuh membutuhkan antioksidan dari luar. Berbagai

tanaman maupun obat sintetis dapat berperan sebagai antioksidan antara lain

vitamin C, N-asetil sistein, bawang-bawangan dan spirulina dll.

2.3.5 Peran Antioksidan Bagi Kesehatan

Antioksidan dapat melawan radikal bebas yang terdapat dalam tubuh yang

didapat dari hasil metabolisme tubuh, polusi udara, cemaran makanan, sinar

matahari, dsb. Obat-obatan sintetis yang bersifat sebagai antioksidan adalah

vitamin C dan N-asetil sistein.

46

Radikal bebas adalah sekelompok bahan kimia baik berupa atom maupun

molekul yang memiliki elektron tidak berpasangan pada lapisan luarnya atau

kehilangan elektron, sehingga apabila dua radikal bebas bertemu, mereka bisa

memakai bersama elektron tidak berpasangan tersebut membentuk ikatan

kovalen. Molekul biologi pada dasarnya tidak ada yang bersifat radikal. Apabila

molekul non radikal bertemu dengan radikal bebas, maka akan terbentuk suatu

molekul radikal yang baru. Dapat dikatakan radikal bebas bersifat tidak stabil dan

selalu berusaha mengambil elektron dari molekul di sekitarnya, sehingga radikal

bebas bersifat toksik terhadap molekul biologi/sel. Radikal bebas dapat

mengganggu produksi DNA, lapisan lipid pada dinding sel, mempengaruhi

pembuluh darah, produksi prostaglandin dna protein lain seperti enzim yang ada

dalam tubuh.

Radikal bebas yang mengambil elektron dari DNA dapat menyebabkan

perubahan struktur DNA, sehingga timbullah sel-sel mutan. Bila mutasi ini terjadi

berkepanjangan dapat mengakibatkan kanker. Radikal bebas juga berperan dalam

proses menua, dimana reaksi inisiasi radikal bebas di mitokondria menyebabkan

diproduksinya Reactive Oksigen Species (ROS) yang bersifat reaktif. Radikal

bebas dapat dihasilkan dari hasil metabolisme tubuh dan faktor eksternal seperti

asap rokok, hasil penyinaran ultra violet, zat kimiawi dalam makanan dan polutan

lain.

Tubuh manusia dapat menetralisir radikal bebas bila jumlahnya tidak

berlebihan. Mekanisme pertahanan tubuh dari radikal bebas adalah berupa

antioksidan ditingkat sel, membran dan ekstra sel.

47

2.3.6 Vitamin C 1000 mg

Vitamin C atau asam askorbat adalah suatu senyawa beratom karbon 6

yang dapat larut dalam air. Vitamin C merupakan vitamin yang disintesis dari

glukosa dalam hati dari semua jenis mammalia, kecuali manusia. Manusia tidak

memiliki enzim glukonolakton oksidase, yang sangat penting untuk sintesis dari

prekursor vitamin C, yaitu 2-keto-1-glukonolakton sehingga manusia tidak dapat

mensintesis vitamin C dalam tubuhnya sendiri (Padayatti, 2003).

Di dalam tubuh, vitamin C terdapat di dalam darah (khususnya leukosit),

korteks anak ginjal, kulit, dan tulang. Vitamin C akan diserap di saluran cerna

melalui mekanisme transport aktif (Sherwood, 2007).

Vitamin C merupakan suatu donor elektron dan agen pereduksi. Disebut

antioksidan karena dengan mendonorkan elektronnya, vitamin ini mencegah

senyawa lain agar tidak teroksidasi. Walaupun demikian, vitamin C sendiri akan

teroksidasi dalam proses antioksidan tersebut, sehingga menghasilkan asam

dehidroaskorbat (Padayatty, 2003). Seperti dijelaskan pada gambar 2.5.

Reaksinya adalah sebagai berikut:

Gambar 2.5: Reaksi reduksi dan oksidasi asam askorbat (Papas, 2001)

Menurut Padayatty (2003), setelah terbentuk, radikal askorbil (suatu

senyawa dengan elektron tidak berpasangan, serta asam dehidroaskorbat dapat

48

tereduksi kembali menjadi asam askorbat dengan bantuan enzim 4-

hidroksifenilpiruvat dioksigenase. Tetapi di dalam tubuh manusia, reduksinya

hanya terjadi secara parsial, sehingga asam askorbat yang telah teroksidasi tidak

seluruhnya kembali. Vitamin C dapat dioksidasi oleh senyawa-senyawa lain yang

berpotensi pada penyakit. Jenis-jenis senyawa yang menerima elektron dan

direduksi oleh vitamin C, dapat dibagi dalam beberapa kelas, antara lain:

1) Senyawa dengan elektron (radikal) yang tidak berpasangan, contohnya radikal

oksigen (superoksida, radikla hidroksil, radikla peroksil, radikal sulfur dan

radikal nitrogen-oksigen).

2) Senyawa-senyawa reaktif tapi tidak radikal misalnya asam hipoklorit,

ntrosamin, asam nitrat dan ozon.

3) Senyawa yang dibentuk melalui reaksi senyawa pada kelas 1 dan 2 dengan

vitamin C

4) Reaksi transisi yang diperantarai logam (ferrum atau cuprum)

Vitamin C dapat menjadi antioksidan untuk lipid, protein, dan DNA dengan

cara: 1. Untuk lipid, misalnya Low Density Lipoprotein (LDL), akan bereaksi

dengan oksigen sehingga menjadi lipidperoksida. Reaksi berikutnya akan

menghasilkan lipid hidroperoksida, yang akan menghasilkan proses radikal bebas.

Asam askorbat akan bereaksi dengan oksigen sehingga terjadi interaksi antara

lipid dan oksigen, dan akan mencegah terjadinya pembentukan lipid

hidroperoksida. 2. Untuk protein, vitamin C mencega reaksi oksigen dan asam

amino pembentuk peptide atau reaksi oksigen dengan peptida pembentuk protein.

3. Untuk DNA, reaksi DNA dengan oksigen akan menyebabkan kerusakan pada

DNA yang akhirnya menyebabkan mutasi (Padayatty, 2003).

49

Jika asam dehidroaskorbat tidak tereduksi kembali menjadi asam askorbat,

maka asam dehidroaskorbat akan dihidrolisis menjadi asam 2,3-diketoglukonat.

Senyawa tersebut melalui rupture irreversibel dari cincin lakton yang merupakan

bagian dari asam askorbat, radikal askorbil, dan asam dehidroaskorbat. Asam

2,3—diketoglukonat akan dimetabolisme menjadi xilosa, xilomat, liksonat, dan

oksalat (Papas, 2001).

Kerusakan karena oksidan akan menyebabkan penyakit seperti

aterosklerosis dan diabetes melitus tipe 2. Dan kemungkinan juga memiliki

peranan dalam terjadinya diabetes komplikata, gagal ginjal kronik, penyakit

degeneratif neuron, arthritis rhematoid dan pancreatitis (Padayatty, 2003).

Dosis vitamin C yang digunakan dalam penelitian ini adalah 1000 mg. Hal

ini didukung oleh berbagai penelitian sebelumnya yang menyatakan bahwa dosis

1000 mg tidak menimbulkan dampak negatif bagi tubuh. Seperti yang

diungkapkan oleh Lobo, (2010) penggunaan vitamin C 1000 mg akan bermanfaat

khususnya pada atlet yang memiliki risiko defisiensi vitamin seperti pada atlet

cabang olahraga beladiri yang menggunakan berat badan sebagai parameter

lomba, maupun yang tidak optimal dalam mengonsumsi makanan. Cumming, et

al (2014) juga mengungkapkan bahwa penggunaan vitamin C 1000 mg

dikombinasi dengan 250 mg vitamin E tidak menimbulkan dampak akut pada

latihan kekuatan untuk meningkatkan kekuatan otot. Namun demikian terdapat

juga pandangan yang masih meragukan tentang dosis vitamin C. Seperti yang

dijelaskan oleh Paulsen, et al (2014) bahwa vitamin C 1000 mg tidak berdampak

pada adaptasi fisiologi pada latihan kekuatan untuk usia muda, namun

memberikan dampak positif bagi lanjut usia.

50

2.4 Malondialdehid (MDA)

Malondialdehid merupakan produk peroksidasi lipid yang merupakan

aldehid reaktif, dan merupakan spesies elektrofil reaktif yang menyebabkan stress

toksik pada sel, dan membentuk produk protein kovalen yang dikenal sebagai

sebutan Advance Lipoxidation End products (ALE). MDA dapat bereaksi dengan

deoksiguanosin dan deoksiadenosin pada DNA dan membentuk substansi M1G

yang bersifat mutagenik (Eberhardt, 2001).

Aldehid, khususnya MDA sering kali digunakan sebagai penanda

terjadinya stres oksidatif yang terjadi akibat latihan. Proses terbentuknya MDA

dijelaskan seperti gambar 2.6.

Gambar 2.6

Proses terbentuknya MDA (Powers,SK dan Jackson,MJ, 2008)

51

Radikal bebas bersifat sangat reaktif dan tidak stabil, sehingga sangat sulit

mengukurnya secara langsung. Tetapi, terbentuknya peroksida lipid dapat

digunakan mendeterminasi secara tidak langsung adanya radikal bebas tersebut.

Marker atau produk peroksida lipid, seperti MDA dapat diukur untuk menentukan

adanya radikal bebas (Patil et al, 2008). MDA adalah produk dekomposisi dari

PUFA peroksidasi. Analisis MDA merupakan analisis radikal bebas secara tidak

langsung dan merupakan analisis yang cukup mudah untuk menentukan jumlah

radikal bebas yang terbentuk. Analisis radikal bebas secara langsung sangat sulit

dilakukan, karena radikal bebas ini sangat tidak stabil dan cenderung merebut

elektron senyawa lain agar lebih stabil. Reaksi ini berlangsung sangat cepat

sehingga pengukurannya sangat sulit bila dalam bentuk senyawa radikal bebas

(Winarsi, 2007). MDA menunjukkan deteksi free oxygen radical dalam berbagai

macam kondisi patologis (Ozkaya, dkk.2008).

Malondialdehid telah ditemukan hampir di seluruh cairan biologis,

termasuk pada plasma, urin, cairan persendian, cairan bronkoalveolar, cairan

empedu, cairan getah bening, cairan mikrodialisis, dari berbagai organ, cairan

amnion, cairan perikardial, dan cairan seminal. Namun plasma dan urin

merupakan sampel yang paling umum digunakan karena paling mudah didapatkan

dan paling tidak invasif (Janero, 2001)

Kadar serum MDA diukur dengan metode TBARS (Thiobarbituric Acid

Reactive Substance), yang menggunakan dasar reaksi MDA terhadap asam

tiobarbiturat dan selanjutnya dinilai menggunakan spektrofotometer (Janero,

2001). Keunggulan pengukuran MDA dibandingkan produk peroksidasi lipid

52

yang lain adalah metode yang lebih murah dengan bahan yang lebih mudah

didapat (Janero, 2001).

Hingga saat ini MDA merupakan marker yang paling banyak diteliti, dan

dianggap sebagai marker peroksidasi lipid in vivo yang baik, baik pada manusia

maupun binatang yang secara signifikan akurat dan stabil daripada senyawa

lainnya. Kini MDA telah digunakan secara luas sebagai marker klinis peroksidasi

lipid (Niki, 2009).

MDA sangat cocok sebagai biomarker untuk stress oksidatif karena

beberapa alasan yaitu: (1). Pembentukan MDA meningkat sesuai dengan stres

oksidatif, (2) Kadarnya dapat diukur secara akurat dengan berbagai metode yang

telah tersedia, (3) Bersifat stabil dalam sampel cairan tubuh yang diisolasi, (4)

Pengukurannya tidak dipengaruhi oleh variasi diurnal dan tidak dipengaruhi oleh

kandungan lemak dalam diet, (5) Merupakan produk spesifik dari peroksidasi

lemak, (6) Terdapat dalam jumlah yang dapat dideteksi pada semua jaringan

tubuh dan cairan biologis, sehingga memungkinkan untuk menetukan referensi

interval (Llurba et al, 2004).

2.5 Sistem Energi

2.5.1 ATP (Adenosine Tri Phosphate)

Sumber energi yang sewaktu-waktu harus memenuhi kebutuhan untuk

aktivitas otot adalah ATP. Bahan ini disimpan dalam jumlah yang terbatas dalam

otot, dan diisi kembali bila diperlukan, dari bahan-bahan yang ada dalam tubuh

untuk keperluan energi berikutnya. Seperti dijelaskan pada tabel 2.1.

53

Tabel 2.1

Klasifikasi Aktivitas Maksimum pada Berbagai Durasi serta Sistem Penyediaan

Energi untuk Aktivitas

Durasi Aerob/Anaerob Energi Observasi

1 – 4 detik Anaerob, alaktik ATP -

4 – 20 detik Anaerob, alaktik ATP + PC -

20 – 45 detik Anaerob, alaktik

+ Anaerob

ATP + PC

+ glikogen otot

Dengan meningkatnya

durasi, produksi laktat

menurun

120 – 140 detik Aerob

+ anaerob, laktik Glikogen otot

Dengan meningkatnya

durasi, produksi laktat

menurun

240 – 600 detik Aerob Glikogen otot

+ asam lemak

Dengan meningkatnya

durasi, dibutuhkan andil

lemak yang tinggi

Powers SK and Jackson MJ, 2008

Sumber energi terpenting untuk melakukan olahraga secara intensif adalah

karbohidrat. Karbohidrat mampu menyediakan energi terbanyak per unit waktu.

Bilamana intensitas eksersi lebih rendah, pembakaran lemak mulai memegang

peran penting.

2.5.2 Sistem ATP-PC (Adenosine Tri Phosphate – Phospo Creatine)

Untuk energi yang digunakan mendadak, misalnya sampai 10 detik, ATP

segera diperoleh dari PC, suatu bahan yang tersedia di dalam otot rangka. Latihan

dapat meningkatkan jumlah ATP dan PC yang dapat dipakai untuk kegiatan

jangka pendek, kebutuhan energi yang besar dalam ―sprint”. Kerugian sistem ini

adalah terlalu sedikitnya jumlah simpanan bahan tersebut.

2.5.3 Sistem LA (Laktic Acid)

Apabila simpanan ATP dan PC menyusut maka energi untuk jangka

pendek berikutnya diperoleh dari metabolisme anaerob glikogen. Dalam sistem

anaerob yang ke dua, glikogen dipecah menjadi asam laktat (Lactic acid). ATP

untuk kegiatan dengan intensitas tinggi yang berlangsung sampai 3 menit dapat

dipenuhi oleh sistem LA. Latihan yang dapat meningkatkan produksi ATP dari

54

sistem anaerob ini akan menghasilkan potensi untuk kegiatan yang berat yang

berlangsung antara 1-3 menit. Akan tetapi dalam proses ini asam laktat tertimbun

dalam otot dan darah, yang dapat menimbulkan gejala kelelahan.

Sistem glikolisis anaerobik lebih rumit dibanding dengan ATP-PC (2

reaksi). Ciri-cirinya sebagai berikut;

1. Menyebabkan terbentuknya asam laktat yang dapat menyebabkan kelelahan.

2. Belum membutuhkan 02.

3. Hanya menggunakan karbohidrat.

4. Memberikan energi untuk resistensi beberapa molekul ATP saja.

2.5.4 Sistem Aerob

Apabila aktivitas dengan intensitas rendah yang dilakukan lebih dari satu

menit, oksigen digunakan dalam suplai aerobik untuk memproduksi ATP yang

digunakan untuk kontraksi otot. Efektivitas penggunaan oksigen tergantung pada

sumber bahan lemak dan dan glikogen di dalam otot. Makin lama aktivitas

dilakukan suplai aerobik makin penting, dan sumber bahan bakar lemak semakin

penting.

Dalam kaitannya dengan sistem energi yang telah diuraikan, kebanyakan

cabang olahraga menggunakan secara kombinasi. Kegitan fisik dalam jangka

waktu singkat dan eksplosif sebagian besar energi diperoleh dari sistem anaerobik

(ATP-PC dan LA), sedangkan kegitan fisik yang dalam jangka waktu yang lama,

energi dicukupi dari sistem aerobik. Olahraga ketahanan yang tidak memerlukan

gerakan yang cepat pembentukan ATP terjadi dengan metabolisme aerobik.

Apabila cukup 02 maka 1 mol glikogen dipecah secara sempurna menjadi C02 dan

H20, serta mengeluarkan energi yang cukup untuk resintesa 39 mol ATP. Reaksi

55

tersebut diperlukan beratus-ratus reaksi kimia serta pertolongan beratus-ratus

enzim, dengan demikian sangat rumit dibandingkan dengan sistem anaerobik.