BIOKIMIA DARAH

Dr. Fransiska Lanni, MSFakultas Ilmu Kesehatan

Universitas Respati Yogyakarta

A. Komposisi Kimiawi DarahB. Proteins PlasmaC. HemoglobinD. Sintesis HemeE. Metabolisme & Ekskresi Bilirubin

Sub Topik Bahasan

Kompetensi mata ajar : Setelah mengikuti kuliah ini mahasiswa diharapkan mampu 1. memahami konsep biokimiawi darah 2. menyebut dan mendiskripsikan komposisi plasma darah 4. memahami dasar biokimiawi hemoglobin 5. menjelaskan mekanisme sintesis heme 6. menjelaskan mekanisme metabolisme bilirubin 7. menjelaskan mekanisme ekskresi bilirubin 8. menjelaskan mekanisme terjadinya hyperbilirubinemia

DarahDarah• Jaringan ikatJaringan ikat lepas (cair) dalam sistem sirkulasi tertutup lepas (cair) dalam sistem sirkulasi tertutup • Suspensi :Suspensi : * Komponen padat (sel darah; eritrosit, leukosit & trombosit) * Komponen padat (sel darah; eritrosit, leukosit & trombosit) 46-63% 46-63% * Komponen cair (plasma) * Komponen cair (plasma) 37-54% 37-54% * pH = 7,35- 7,45 (± 7,40)

- Darah arteri lebih basa ( pH= 7.40 - 7.45) - Darah vena vena lebih asam (pH = 7.35 -7,36) karena mengandung CO2 lebih banyak * Volume darah umumnya = 7-8% dari total berat tubuh

Komposisi darah

Komposisi Komponen Komposisi Komponen Padat Padat • Terdiri dari Terdiri dari

- Sel darah merah (SDM) - Sel darah merah (SDM) 99,9% 99,9% - Sel darah putih (SDP)- Sel darah putih (SDP) - Trombosit (platetet) 0,1%- Trombosit (platetet) 0,1%

Komposisi Plasma Komposisi Plasma • Komponen cair : Plasma ;Komponen cair : Plasma ; - air (92%)- air (92%) - Protein (7%)- Protein (7%) - Zat terlarut (1%)- Zat terlarut (1%)

Komposisi Protein Plasma1. Albumin : - Jumlahnya kira-kira 58-60% dari total protein plasma - berfungsi sebagai * osmoregulator cairan tubuh * cadangan makanan * buffer * transport (carrier); hormon, ions, vitamin, lemak, bilirubin

dll2. Globulin - jumlahnya kira-kira 35-37% - berfungsi sebagai * & globulin untuk mengikat/melindungi ion

hydrofobik * pengangkut hormon, transferin dll * komponen sistem imun imunoglobulin3. Fibrinogen - jumlahnya ≤ 3-4% - merupakan glykoprotein (karbohirat + protein) - bertanggungjawab pada pembekuan darah

4. Protein regulatory - jumlah ≤ 1% - termasuk a. protein transport; - Transferin - CeruloplasminCeruloplasmin b. enzim - alkalin posfatase, - esterase, dll c. hormon, semua hormon peptida d. circulating antibody - interferon - interleukin - sitokin - protein-C

Sintesis Protein Plasma- Hampir semua protein plasma di sintesis di dalam hati sehingga penurunan/gangguan fungsi hati, sangat berpengaruh pada kadar protein plasma- Kenaikan relatif protein serum total dapat disebabkan oleh dehydrasi- Penurunan dapat terjadi karena kelaparan, atau ginjal- Penurunan globulin berhubungan dengan infeksi kronis

Zat terlarut dalam Plasma1. Electrolit - Ion yang bermuatan + ( kation) Na+, K+, Ca2+, Mg2+, - Ion bermuatan – (Anion) Cl-,HCO3

-, HPO42-, SO4

2-

- menjaga tekanan osmotik

2. Nutrient - asam lemak, asam amino, karbohidrat - untuk produksi energy, pertumbuhan, kontrol, perbaikan/recovery dll - Vitamin, mineral, trace element dll

3. Sampah organic - ureum - kreatinin - asam urat - bilirubin dll

Hemoglobin-Hemoglobin (Hb) merupakan - Protein fungsional pigment memberi warna merah pada eritrosit - terdapat ± 280 juta molekul/erytrosit - berfungsi untuk mengikat & mengangkut O2 dan CO2

- Tiap molekul Hb mengandung - 4 rantai protein (tetramer) terdiri dari 2 rantai -globin & 2 rantai -globin - setiap rantai protein mempunyai 1 gugus non-protein (heme), berbentuk cincin porfirin dan terdapat ion Fe (Fe) ditengahnya - O2 dan CO2 terikat pada ion besi tersebut - setiap molekul Hb mempunyai 4 molekul besi mampu mengikat 4 molekul O2 atau CO2

Myoglobin (Mb) - terdapat di dalam otot - satu rantai globin dengan 1 molekul heme - bentuk besi adalah Fe2+ (Fero) untuk mengikat O2 di otot - Oxidasi menjadi Fe3+ (Feri) menjadi methemoglobin yang tidak mengikat O2

Sintesis Hemoglobin - Membutuhkan komponen Heme (besi) dan protein (globin) - Jenis Hb & organ yang berperan bervariasi sepanjang fase kehidupan manusia - Pada janin disandi oleh gen, , , , , dan - Sesudah lahir disandi oleh gen-, , , dan . - komposisi hemoglobin oarng dewasa normal : * 97,0% adalah Hb A1(22) * 2,5% adalah HbA2 (22 ) * 0,5% lainnya adalah hemoglobin F (22) - jumlah besi hanya 0,35% dari berat protein keseluruhan

Sintesis Protein Globin

a.Periode Embrional - dari embrio s/d 8 minggu kehamilan akan dibentuk Hemoglobin Gower I (22) kemudian hemoglobin Gower II (22) dan hemoglobin Portland (22). - organ yang bertanggung jawab adalah yolk sac dan hati

b. Periode Fetal - dibentuk hemoglobin fetal atau Hb-F (22) dan hemoglobin A2 (22). - organ yang bertanggung jawab adalah : hati, limpa dan sumsum tulang.

c. Periode postnatal – dewasa - Hb F akan menurun - akan diganti oleh HbA1 (22 ) - organ yang bertanggungjawab adalah sumsum tulang merah (bone marrow)

Sinthesis Globin - Globin merupakan protein fungsional - rantai -globin t.a 141 AA disandi oleh 1 gen pd Kromosom no. 11 - rantai -globin t.a 146 AA disandi oleh 2 gen pada Kromosom no. 16 - laju sintesis tergantung pada ketersediaan sumber AA (asupan protein) dan efektifitas gen - berkurangnya sintesis globin produksi Hb menurun anemia

Kluster Gen Globin1. Kluster Gen β-globin terletak pada kromosom 11 terdiri dari gen epsilon, gama, delta dan beta2. Kluster gen α-globin terdiri dari zeta (1 & 2) dan Alfa (1 & 2)3. Protein Hb selalu tetramer ; terdiri dari 2 rantai kluster β-globin dan 2 rantai α-globin

Mekanisme Sintesis Protein Globin: - sumber protein tubuh berasal dari diet (exogen) dan protein turnover dalam tubuh (endogen)

- 85% protein dari diet digunakan untuk membentuk protein baru dalam tubuh struktural & fungsional termasuk Globin

- sintesis Globin terjadi di ribosom sel jaringan yg bertanggung jawab sesuai dengan kode genetik dalam gen masing-masing

Sumber :Sumber :

- Protein nabati; kacang-kacangan dll- Protein nabati; kacang-kacangan dll

- Hewani ; daging, susu, putih telur dll- Hewani ; daging, susu, putih telur dll

Komposisi :Komposisi :

- 20 jenis Asam amino;- 20 jenis Asam amino;

* Asam amino essensial * Asam amino essensial mutlak harus mutlak harus

ada dlm makanan, Phenilalanin, ada dlm makanan, Phenilalanin,

Metionin dllMetionin dll

* Asam amino non-essensial * Asam amino non-essensial dapat dapat

di sintesis dlm tubuh contoh Aspartat,di sintesis dlm tubuh contoh Aspartat,

glutamat dllglutamat dll

Protein Globin Protein Globin

Kelainan Hemoglobin - disebabkan oleh mutasi (perubahan struktur DNA) gen penyandi - dibagi menjadi 2 golongan : 1. Thalassemia jika sintesis globin berkurang atau tdk ada sama sekali * thalassemia-α jika gangguan pada sintesis globin-α * thalassemia-β jika gangguan pada sintesis globin-β 2. Hemoglobinopati jika rantai globin yang dibentuk tidak normal * Hb E, Hb S (sickle cell anemia), Hb C, Hb Constans Spring dll

Penyakit darah herediter/keturunan paling umumPenyakit darah herediter/keturunan paling umum Bersifat resesif karena mutasi pada gen alfa/beta globinBersifat resesif karena mutasi pada gen alfa/beta globin Produksi globin-Produksi globin-ββ (thalassemia- (thalassemia-ββ) atau globin-) atau globin-αα (thalassemia- (thalassemia-αα) )

berkurang atau tdk ada sama sekaliberkurang atau tdk ada sama sekali Di Indonesia jumlah pembawa sifat (carrier) = 5-10%)Di Indonesia jumlah pembawa sifat (carrier) = 5-10%)

* Diturunkan dari pasangan pembawa sifat* Diturunkan dari pasangan pembawa sifat

ThalassemiaThalassemia (di Indonesia) (di Indonesia)

Belum dapat disembuhkan, tindakan medis hanya bersifat supportif Belum dapat disembuhkan, tindakan medis hanya bersifat supportif Paling baik adalah tindakan preventif Paling baik adalah tindakan preventif hindari perkawinan antar hindari perkawinan antar

pembawa sifatpembawa sifat Butuh transfusi darah rutin seumur hidup Butuh transfusi darah rutin seumur hidup resiko resiko Blood transmitted Blood transmitted

infectioninfection Transfusi tanpa kelasi besi Transfusi tanpa kelasi besi komplikasi komplikasi iron overloadiron overload Tanpa management klinik yang memadai jarang anak bisa mencapai usia Tanpa management klinik yang memadai jarang anak bisa mencapai usia

dewasadewasa Biaya perawatan sangat mahal Biaya perawatan sangat mahal 200-300 juta/tahun/anak 200-300 juta/tahun/anak Mendatangkan masalah psycososialMendatangkan masalah psycososial

ThalassemiaThalassemia (di Indonesia) (di Indonesia)

Manifestasi Klinik 1. Thalassemia minor - pembawa sifat/trait/carrier - tidak ada gejalah, hanya anemia ringan, anemia meningkat pada kehamilan - hanya terdeteksi dgn pemeriksaan hematologis 2.Thalassemia intermedia - gejalah klinik ringan sampai berat - tidak membutuhkan transfusi darah rutin

3. Thalassemia mayor - gejalah klinik berat - butuh transfusi darah rutin

Sintesis heme A. Jaringan erythroid sumsum tulang merah ( 85%) mitokondria * untuk membentuk hemoglobin dalam eritrosit * life span 120 hari * dalam retikulosit, heme memacu sintesis protein * diregulasi oleh enzim Amino Levulenat Asam (ALA Syntase), ferrochelatase dan uroporphobilinogen deaminase.

B. Jaringan hati (± 15%) mitokondria * dibutuhkan dalam pembentukan cytokrom P450. yang berfungsi untuk proses detoxifikasi * Dibutuhkan dalam cytocrome lainnya dalam fosforilasi oksidatif * diregulasi oleh aktivitas enzim ALA-Synthase, Fe3+ hemin (feed back inhibitor terhadap ALA synthase)

Sumber Besi Tubuh - didapatkan dari makanan sekitar 10-20 mg/hari - yang diserap sekitar 1-2 mg - dalam darah terikat pada transferin untuk transport - hilang dari tubuh melalui pengelupasan kulit ± 1-2 mg - 75% untuk pembentukan Hb pada Erythropoesis - 10-20% dalam bentuk feritin, disimpan dalam hati & jantung - 5-15% untuk proses lainnya; kofaktor enzim dll

Absorbsi Besi - mayoritas terjadi di duodenum dan bagian atas jejenum - normal hanya 5-15% dari besi diet yang diserap, dapat meningkat > 50% pada anemia, tergantung pada cadangan besi tubuh - faktor yang meningkatkan absorbsi besi * bentuk Heme > Fe2+ > Fe3+

* vitamin C - Faktor penghambat * tanin pada teh * makanan dengan EDTA * Phytates, oxalat dan phosphat

- life span SDM = 120 hari - destruksi dilakukan oleh sistem retikuloendothelial sebagian besar oleh limpa (hati dan sumsum tulang hanya sedikit) - protein plasma, globin diturn-over ke Asam Amino untuk membentuk protein baru termasuk globin. - heme (besi) akan direcycle menjadi cadangan besi tubuh hemoglobin baru - cincin porfirin dioksidasi menjadi bentuk biliverdin yang larut oleh enzim hemeoxygenase kemudian biliverdin akan dioksidasi lanjut menjadi bilirubin oleh bilirubin reduktase.

Destruksi Eritrosit

Ekskresi Pigment heme

- Oleh hati Bilirubin tidak terkonjugasi akan diubah menjadi Bilirubin terkonjugasi diekresikan melalui empedu - Bilirubin terkonjugasi akan diurai oleh bakteri usus menjadi urobilinogen dan diekresikan feces (90%)- 10% urobilinogen dalam kolon diserap kembali ke vena portal hati sirkulasi diekresikan lewat ginjal urin

Hyperbilirubinemia - meningkatnya kadar bilirubin dalam darah - dalam keadaan normal Bilirubin dalam darah terkonjugasi/terikat dengan albumin sehingga tidak toxic disebut dengan bilirubin direk - Jika kadar bilirubin berlebihan maka sebagian tidak terikat dengan albumin dan bersifat toksik disebut bilirubin indirek - Bilirubin inderek sukar larut dalam air tetapi larut dalam lemak, dapat melewati barrier membran otak bilirubin encephalophaty (kernicterus) - penumpukan bilirubin dalam plasma dan jaringan disebut Juandice. - pada orang dewasa biasanya disebabkan oleh gangguan hati, atau penyumbatan saluran empedu sehingga jalur utama ekskresi bilirubin terhambat

Keberhasilan adalah 1% inspirasi dan 99% kerja keras …… Terima kasih & selamat belajar……….