Bab II

BAB I

Pendahuluan

I.A Latar Belakang

Manusia sebagai makhluk hidup terdiri dari sel-sel yang melakukan berbagai macam kerja fungsional guna mempertahankan keseimbangan dalam tubuh. Dalam menjalankan fungsinya, sel membutuhkan energi yang berasal dari bahan makanan seperti karbohidrat, lemak, dan protein. Metabolisme yang dilakukan tubuh akan menghasilkan energi berupa ATP dan panas. Panas yang dihasilkan berguna untuk menjaga kestabilan suhu tubuh. Dengan suhu tubuh yang stabil, maka segala kerja yang terjadi pada tubuh dapat berlangsung dengan baik.I.B Tujuan

Dalm pembelajaran kali ini terdapat beberapa maksud dan tujuan. Adapun maksud dan tujuan tersebut adalah:

1. meningkatkan pengetahuan tentang metabolisme energi2. meningkatkan pengetahuan tentang pengaturan suhu tubuh3. meningkatkan pengetahuan tentang mekanisme demam

4. meningkatkan pengetahuan akan pengukuran suhu tubuhBab IIPembahasan

II.A Keseimbangan Energi

Setiap sel di tubuh memerlukan energi untuk melaksanakan fungsi-fungsi demi kelangsungan hidup sel tersebut serta untuk menjalankan peranan khusus terhadap keseimbangan homeostatik (misalnya sekresi kelenjar dan kontraksi otot).1 Berdasarkan hukum termodinakika I, Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, dengan demikian dapat disimpulkan bahwa energi dapat menjadi subjek bagi keseimbangan pemasukan-pengeluaran seperti komponen kimiawi dalam tubuh (seperti H2O dan garam).

Energi yang didapatkan oleh sel-sel tersebut berasal dari konsumsi makanan sehari-hari. Bahan makanan penghasil utama energi adalah bahan makanan pokok.2 Dalam hal ini, zat gizi utama yang menghasilkan energi adalah karbohidrat. Pengeluaran atau pemakaian energi dibagi menjadi dua, yaitu kerja eksternal dan kerja internal. Kerja eksternal mengacu pada energi yang dugnakan sewaktu otot rangka berkontraksi, sedangkan kerja internal merupakan semua bentuk lain dari pengeluaran energi biologis yang tidak menyelesaikan kerja mekanis di luar tubuh.

Semua energi yang masuk ke dalam tubuh, tidak semua dapat dimanfaatkan untuk melaksanakan pekerjaan biologis. Energi memang tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, tetapi energi dapat diubah bentuk. Energi dalam molekul nutrien yang digunakan untuk bekerja ditransformasikan menjadi energi termal atau panas.1 Selama pengolahan biokimiawi, hanya sekitar separuh dari energi di dalam molekul nutrien yang dipindahkan ke ATP (suatu ikatan kaya energi), sedangkan sisanya segera hilang oleh panas.

Metabolisme memiliki arti perubahan, sedangkan dalam hal ini adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan interkonversi senyawa kimia di dalam tubuh, jalur yang diambil oleh tiap molekul, hubungan antarmolekul, dan mekanisme yang mengatur aliran metabolit melalui jalur-jalur metabolisme.3 Ada beberapa literatur lain yang mengatakan bahwa jalur metabolisme hanya terbagi dua, yaitu jalur anabolik dan katabolik, namun dalam makalah ini akan saya bahas tiga jalur metabolik. Tiga macam kategori jalur metabolik tersebut adalah: jalur anabolik

adalah jalur yang berperan dalam sintesis senyawa yang lebih besar dan kompleks dari prekursos yang lebih kecil, misalnya sintesis protein dari asam amino dan sintesis cadangan triasilgliserol dari glikogen. Jalur anabolik ini bersifat endotermik.

jalur katabolik

adalah jalur yang berperan dalam penguraian molekul besar, sering melibatkan reaksi oksidatif dan bersifat eksotermik. Menghasilkan ekuivalen pereduksi dan ATP (terutama melalui rantai pernapasan). jalur amfibolik

berlangsung di persimpangan metabolisme, bekerja sebagai penghubung antara jalur katabolik dan anabolik (seperti siklus asam sitrat).4Pada tiap orang, laju metabolik berbeda-beda. Yang dimaksud dengan laju metabolik (metabolic rate) adalah kecepatan pemakaian energi oleh tubuh selama kerja eksternal dan internal. Sedangkan energi yang dihasilkan pada laju metabolik dapat diukur berdasarkan per satuan waktu, yang disebut sebagai taraf metabolisme (jumlah energi yang dibebaskan per satuan waktu).4 Laju metabolik sangat dipengaruhi oleh aktivitas fisik. Hal ini disebabkan karena aktivitas fisik akan menghasilkan panas tubuh yang akan mempercepat metabolisme.Karena sebagain besar penggunaan energi tubuh pada akhirnya muncul sebagai panas, laju metabolik biasanya dinyatakan sebagai kecepatan produksi panas dalam satuan kilokaloris per jam.1 Satuan dasar dari energi panas adalah kalori, merupakan jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan 10C suhu per 1 gram H2O. Laju metabolik menghasilkan jumlah panas yang bervariasi. Terdapat berbagai faktor yang mempengaruhi, seperti olahraga, pemasukan makanan (food intake), menggigil, dan rasa cemas.1 Yang paling mempengaruhi adalah penggerakan otot.1,4 Selain itu terdapat makanan yang beru saja dikonsumsi mampu meningkatkan metabolisme. Makanan yang demikian memiliki kerja dinamik spesifik (SDA/Specific dymanic action).Karena pergerakan otot, walaupun sedikit, mampu mempengaruhi metabolisme, laju metabolik seseorang harus dihitung dalam keadaan basal. Basal Metabolic Rate (BMR/ tingkat metabolik dasar) adalah pencerminan dari kecepatan langsam (idling speed) atau tingkat terkecil pemakaian energi internal dalam keadaan terjaga.1 BMR diukur dalam kondisi sebagai berikut:

1. orang yang bersangkutan dalam keadaan istirahat secara fisik

2. orang tersebut dalam keadaan istirahat mental, guna memperkecil tonus otot rangka

3. Pengukuran dilakukan pada suhu ruangan yang nyaman

4. Orang yang bersangkutan tidak makan dalam 12 jam terakhir sebelum penentuan BMR untuk menghindari termogenesis yang disebabkan oleh makanan

Penentuan BMR dapat dilakukan dengan kalorietri langsung maupun tidak langsung.1,4 Kalorimetri langsung diukur dengan mengoksidasi senyawa-senyawa dalam sebuah alat yang bernama kalorimeter bom. Dengan kalorimeter bom, nilai kalori bahan makanan umum adalah:

- karbohidrat4,1 kkal/gr

- lemak9,3 kkal/gr

- protein5,3 kkal/gr

Sedangkan kalorimetri tidak langsung adalah penghitungan dengan mengukur produk-produk oksidasi biologi yang menghasilkan energi (CO2, H2O, dan produk-produk akhir katabolisme protein yang dihasilkan) atau dengan mengukur O2 yang dikonsumsi. Dengan demikian kita dapat menghitung kuosien pernapasan (Respiratory Quotien), yaitu ratio dalam keadaan mantap volume CO2 yang dihasilkan dengan volume O2 yang dikonsumsi per satuan waktu.4Agar tubuh dapat melakukan segala aktivitas dengan baik, segala sesuatu dalam tubuh harus dalam keadaan seimbang. Begitu pula dengan energi. Pemasukan energi harus setara dengan pengeluaran energi agar keseimbangan energi tetap netral.1-4 Kebutuhan akan energi relatif konstan sepanjang hari, namun kebanyakan orang mengonsumsi asupan tidak sesuai dengan kebutuhan. Jika asupan energi lebih besar, akan disimpan (umumnya sebagai triasilgliserol) di jarangin adiposa. Jika dibiarkan, akan menumpuk dan menyebabkan kegemukan (obesitas).5 Sebaliknya, juka asupan energi terus menerus lebih sedikit dari kebutuhan dapat menyebabkan cadangan karbohirdrat, lemak nihil sehingga digunakan asam amino sebagai sumber energi terakhir. Hal tersebut dapat menyebabkan keadaan kurus kering, pengecilan otot, dan akhirnya kematian.1-5Gambar II.1 Pemasukan dan Pengeluaran PanasSumber: Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem, hal. 597Pemasukan makanan terutama dikontrol oleh hipotalamus, dimana terdapat pusat rasa kenyang dan pusat nafsu makan (lapar). Namun ada beberapa faktor lain yang juga dapat mempengaruhi pengontrolan pemasukan makanan. Antara lain:

ukuran simpanan lemak

tingkat distensi saluran pencernaan

tingkat pemakaian glukosa (teori glukostatik)

intensitas produksi kekuatan sel (teori iskimetrik)

tingat sekresi kolesistokinin

pengaruh nerutransmiter

pengaruh psikososial

II.B Pengaturan Suhu

Fungsi sel tubuh peka terhadap fluktuasi suhu internal sehingga manusia secara homeostasis mempertahankan suhu tubuh pad tingkat yang optimal bagi kelangsungan metabolisme sel yang stabil. Peningkatan suhu, walaupun sedikit, dapat menimbulkan gangguan fungsi saraf dan denaturasi protein yang ireversibel.

Suhu tubuh normal berkisar antara 36-370C.1 Namun sebenarnya, tidak ada suhu tubuh yang benar-benar normal, karena suhu tiap organ tubuh berbeda-beda. Suhu inti internal diangaap sebagai suhu tubuh dan menjadi subjek pengaturan ketat untuk mempertahankan kestabilannya. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi suhu inti manusia:

irama biologis inheren (jam biologis), umumnya saat bangun tidur suhu tubuh lebih rendah dari siang hari (bervariasi sekitar 1oC)

pada wanita, daur haid mempengaruhi suhu tubuh. suhu inti rata-rata 0,5oC lebih tinggi selama separuh terakhir siklus dari saat ovulasi ke haid.

Meningkat selama olahraga akibat produksi panas dari kontraksi otot

Suhu dapat berubah jika terpajan ke suhu yang ekstrim

Untuk mempertahankan suhu inti, diperlukan kandungan panas total tubuh yang konstan. Pemasukan panas tubuh (heat intake) harus seimbang dengan pengeluaran panas tubuh (heat loss).

Pemasukan panas tubuh terjadi melalui penambahan panas dari lingkungan eksternal dan produksi panas internal (merupakan sumber utama panas tubuh).1 Panas internal bersumber dari metabolisme energi. Pada kenyataannya, produksi panas (heat production) lebih besar dari kebutuhan, sehingga harus dikeluarkan dari tubuh. Sedangkan pengeluaran panas terjadi melalui pengurangan panas dari permukaan tubuh yang terpajan ke lingkungan eksternal.Keseimbangan antara pemasukan dan pengeluaran panas sering terganggu oleh:

1. perubahan produksi panas internal

2. perubahan suhu esternal

Jika suhu inti mulai turun, produksi panas ditingkatkan dan kehilangan panas diminimalkan, sehingga suhu normal dapat dipulihkan. Sebaliknya, jika suhu mulai meningkat diatas normal, hal tersebut dapat dikoreksi dengan meningkatkan pengurangan panas, sementara produksi panas juga dikurangi.1Pertukaran panas antara tubuh dan lingkungan dapat terjadi dengan berbagai cara, yaitu:

1. radiasi

Merupakan pemindahan energi panas dari permukaan tubuh yang hangat dalam bentuk gelombang elektromagnetik atau gelombang panas, yang berjalan melalui ruang. Saat energi pancaran mengenai suatu benda dan diserap, energi gerakan gelombang dipindahkan menjadi panasi di benda tersebut.

Perpindahan panas secara radiasi sellau dari benda yang lebiih panas ke yang lebih dingin, seperti tubuh memperoleh tambahan panas dari cahaya matahari, nyala api, dan lain sebagainya.

2. konduksi

Adalah perpindahan panas antara benda-benda yang berbeda suhunya, kemudian berkontak langsung antara satu sama lain. Panas berpindah mengiktui penurunan gradien termal dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin. Karena dipindahkan dari molekul ke molekul.

Kecepatan perpindahan panas melalui konduksi bergantung pada perbedaan suhu antara benda-benda yang bersentuhan dan konduktivitas termal bahan-bahan yang terlibat.

3. konveksi

Mengacu pada perpindahan energi apnas melalui arus udara. Ketika tubuh kehilangan panas melalui konduksi ke udara sekeliling yang lebih dingin, udara yang berkontak langsung dengan tubuh akan menjadi lebih hangat. Hal tersebut terjadi karena adanya perbedaan kepadatan udara.

4. evaporasi

Merupakan metode terakhir pemindahan panas yang digunakan oleh tubuh. ketika udara menguap dari permukaan kulit, panas yang diperlukan untuk mengubah air dari keadaan cair menjadi gas diserap di kulit sehingga tubuh menjadi lebih dingin.

Berkeringat merupakan suatu proses evaporatif aktif di bawah kontrol saraf simpatis. Berkeringat yang menetes kemudian diseka tidak akan mengurangi panas.Faktor terpenting yang menentukan tingkat evaporasi keringat adalah kelembaban relatif udara sekeliling. Apabila kelembaban tinggi, kemampuan menyerap tambahan kelembaban dari kulit berkurang.

Hipotalamus berfungsi sebagai termostat tubuh.1 Bekerja sebagai termoregulator tubuh, menerima informasi aferen mengenai suhu di berbagai bagian tubuh dan memulai penyesuaian-penyesuaian terkoordinasi yang sangat rumit dalam mekanisme penambahan atau pengurangan panas sesuai keperluan.Gambar II.2 Jalur Termoregulasi Utama

Sumber: Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem, hal. 602Untuk membuat penyesuaian sehingga terjadi keseimbangan antara mekanisme pengurangan panas dan penambahan panas serta konservasi panas, hipotalamus harus secara terus menerus mendapat informasi mengenai suhu kulit dan suhu inti melalui reseptor khusu yang peka akan suhu. Reseptor tersebut disebut termoreseptor.1 Termoreseptor perifer memantau suhu kulit di selurh tubuh dan menyalurkan informasi akan perubah suhu permukaan ke hipotalamus. Sedangkan termoreseptor sentral terdapat di hipotalamus dan tempat lain di susunan saraf pusat serta organ-organ abdomen.Pada hipotalamus, diketahui ada dua pusat pengaturan suhu:

regio posterior

diaktifkan oleh suhu dingin dan kemudian memicu refleks-relfeks yang memperantarai produksi panas dan konservasi panas

regio anterior

diaktifkan oleh rasa hangat, memicu relfeks-relfeks yang memperantarai pengurangan panas.

Mekanisme Demam

Demam adalah peningkatan suhu tubuh diatas suhu normal. Demam dapat disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu:

infeksi atau peradangan (bahan pyrogenic)

jika tubuh terdapat invasi mikroba, sel darah putih akan mengeluarkan suatu zat kimia yang dikenal sebagai pirogen endogen, yang memiliki banyak efek melawan infeksi dan juga bekerja pada pusat termoregulasi hipotalamus untuk meningkatkan patokan termostat.1Pirogen endogen meningkatkan titik patokan termostat hipotalamus selama demam dengan memicu pengeluaran lokal prostaglandin, merupakan zat perantara kimiawi lokal yang bekerja langsung di hipotalamus. Aspirin yang dikonsumsi sebagai obat penurun demam, menurunkan demam dengan menghambat sintesis prostaglandin.

Gambar II.3 Tahap Terjadinya Demam Akibat Adanya Bahan Pirogenik

Sumber: Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem, hal. 604 dehidrasi

kerusakan jaringan

sesudah operasi

terdapat beberapa tingkatan demam, yaitu:

1. stage of chill

Merupakan fase dimana penderita merasa dingin yang disertai menggigil. Menggigil merupakan cara involunter primer untuk menignkatkan produksi panas. Dengan menggigil, kontraksi otot rangka yang ritmik bergetar sangat efektif menghasilkan panas. Walaupun kontraksi otot merupaka cara utama untuk meningkatkan panas, termogenesis non-menggigil juga berperan dalam termoregulasi.1 Seperti pada bayi yang memiliki jaringan lemak khusus (lemak coklat) yang mampu mengubah energi kimia menjadi panas. Pada fase ini, heat loss menurun dan heat production meningkat.

2. stage of fastigium

Merupakan fase krisi dari penyakit. Pada fase ini heat loss meningkat, sehingga sering terjadi berkeringat dan heat production menurun.

Ada tiga gangguan demam, yaitu:

Heat Cramps

Keadaan dimana demam disertai kejang. Heat Exhaustion

Merupakan keadaan kolaps, biasanya bermanifestasi sebagai pingsan, yang disebabkan oleh penurunan tekanan darah akibat kerja mekanisme pengeluaran panas yang berlebihan. Keringat berlebihan mengurangi curah jantung karena volume plasma berkurang dan vasodilatasi kulit yang ekstensif menyebabkan penurunan resistensi perifer total. Karena tekanan darah ditentukan oleh curah jantung dikalikan dengan resistensi perifer total, tekanan darah turun dan jumlah darah yang disalurkan ke otak berkurang, sehingga yang bersangkutan akan mengalami pingsan. Dengan demikian, heat exhaustion adalah konsekuensi dari aktivitas berlebihan mekanisme pengeluaran panas dan bukan akibat gangguan dari mekanisme tersebut.1 Karena mekanisme pengeluaran panas sangat aktif, pada heat exhaustion suhu tubuh hanya sedikit meningkat. Dengan memaksa aktivitas berhenti setelah mekansime pengeluaran panas tidak lagi mampu mengatasi penambahan panas yang ditimbulkan oleh olahraga atau lingkungan yang panas, heat exhaustion berfungsi sebagai katup pengaman untuk membantu mencegah konsekuensi yang lebih serius, yaitu heat stroke. Heat Stroke

Merupakan situasi yang sangat berbahaya, timbul akibat rusak totalnya mekanisme termoregulasi hipotalamus. Heat exhaustion dapat menjadi heat stroke apabila mekanisme pengeluaran panas terus dipacu secara berlebihan. Gambaran paling mencolok adalah tidak adanya tindakan kompensasi untuk mengurangi panas (seperti berkeringat) dalam menghadapi peningkatan suhu tubuh yang cepat. Selama pembentukan heat stroke, suhu tubuh mulai meningkat karena mekanisme pengeluaran panas pada akhirnya dikalahkan oleh penambahan panas yang terus menerus dan berlebihan. Setelah suhu inti mencapai sautu titik ketika pusat kontrol suhu hipotalamus rusak akibat panas, suhu tubuh meningkat lebih tinggi. Hal tersebut menyebabkan metabolisme meningkat (karena suhu tubuh yang tinggi meningkatkan metabolisme). Akibat dari metabolisme yang meningkat, semua rekasi kimia tubuh menjadi semakin cepat. Hasil yang ditimbulkan adalah produksi panas yang lebih besar. Keadaan tersebut menghasilkan lonjakan suhu tubuh.1Untuk pencegahan produksi panas yang semakin besar, dapat dilakukan pengompresan dengan menggunakan air dingin. Beberapa tempat yang disarankan untuk melakukan pengompresan adalah kepala, ketiak, lipat paha. Pengompresan dilakukan dengan tujuan untuk menurunkan suhu termostat.Heat stroke merupakan situasi yang berbahaya dan sepat mematikan jika tidak ditangani. Suhu tubuh dapat mencapai 40oC bahkan lebih dan dapat menyebabkan kelumpuhan.

Heat stroke dibagi menjadi dua, yaitu:

eksersasional : disebabkan oleh kegiatan tubuh yang berlebihan di suhu atau kelembaban yang lebih tinggi dari normal

noneksersasional: antokolinergik, termasuk antihistamin, obat antiparkinson, diuretik, dan fenotiazin.6II.C Pengukuran Suhu Tubuh

Setelah mengetahui suhu tubuh normal manusia, kita dapat melakukan pengukuran suhu tubuh untuk mengetahui apakah suhu tubuh seseorang berada dalam kondisi normal atau tidak. Ada beberapa pengukuran suhu tubuh, namun yang paling lazim dilakukan adalah dengan menggunakan termometer. Terdapat dua macam termometer, yaitu termometer digital, termometer air raksa, dan termometer membran timpani (tympanic membrane thermometer)..

Untuk penggunaan termometer digital dan air raksa, ada beberapa letak yang baik pada tubuh untuk dilakukan pengukuran suhu tubuh. Letak-letak tersebut antara lain:

mulut (oral)suhu rata-rata pada mulut sekitar 36,8o +C dengan level terendah berada pada 06.00 dan tertinggi pada 16.00-18.00 serta sekitar 37oC pada siang hari. Jika suhu pada pagi hari melebihi 37oC atau suhu malam melebihi 37,7oC dapat dinyatakan sebagai demam. Suhu pada mulut umumnya lebih rendah dari suhu pada anal (rektal) yang mungkin disebabkan adanya aliran udara pernapasan. lipat ketiak

lubang anal (rektal)umumnya suhu rektal sekitar 0,4oC lebih tinggi dari suhu mulut.6Pengukuran dengan menggunakan termometer membran timpani dilakukan dengan cara mengukur radiasi energi panas dari membran timpadi dan dekat dengan canalis auditoris.Gambar II.4 Termometer Digital

Sumber: pribadi

Bab III

Kesimpulan

Setiap sel di tubuh memerlukan energi untuk melaksanakan fungsi-fungsi demi kelangsungan hidup sel tersebut serta untuk menjalankan peranan khusus terhadap keseimbangan homeostatik (misalnya sekresi kelenjar dan kontraksi otot). Energi yang didapatkan oleh sel-sel tersebut berasal bahan makanan berupa karbohidrat, lemak, dan protein. Yang kemudian dimetabolisme tubuh menjadi ATP dan panas. Terdapat berbagai faktor yang mempengaruhi metabolisme, seperti olahraga, pemasukan makanan (food intake), menggigil, dan rasa cemas. Semakin tinggi panas yang dihasilkan tubuh, maka metabolisme akan semakin cepat. Energi dan panas yang dihasilkan haruslah seimbang. Jika tubuh kelebihan energi dapat menyebabkan gangguan seperti obesitas, sedangkan jika kelebihan panas dapat menyebabkan meningkatnya suhu tubuh dari suhu tubuh normal 37oC (demam). Beberapa faktor yang dapat menyebabkan demam adalah infeksi atau peradangan (bahan pyrogenic), dehidrasi, kerusakan jaringan, dan sesudah operasi. Ada tiga macam demam, yaitu heat cramps, heat exhaustion, dan heat stroke. Terdapat pengukuran suhu yang lazim digunakan, yaitu dengan termometer digital, termometer air raksa, serta termometer membran timpani.Daftar Pustaka

1. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Edisi 2. Jakarta : EGC; 2001. hal. 590-607.

2. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Biokimia harper. Edisi 27. Jakarta : EGC; 2009. hal. 139-42.

3. Sedioetama, AD. Ilmu gizi untuk profesi dan mahasiswa. Jakarta : Dian Rakyat. Hal. 17, 44-8.

4. Ganong WF. Buku ajar fisiologi kedokteran. Jakarta : EGC; 2003. hal. .269-72.5. Barker, HM. Nutrition and dietetics for health care. 10th Ed. China: Elsevier. Pg. 3, 59-63.6. Braunwald E, Fauci AS, Kasper DL, Hauser SL, Longo DL, Jameson JL. Harrisons principles of internal medicine. Vol 1. 15th Ed. USA : McGraw Hill; 2001. pg.90-1.PAGE 15