Mengenal Mitokondrianulisbuku.com/books/download/samples/ac943c7df083f80ac... · 38 BAB 3: MENGENAL...

CHAPTER3

MengenalMitokondria

3.1 Apa itu Mitokondria?

M ITOKONDRION (atau mitokondria dalam bentukjamaknya) adalah organel khusus yang ditemu-kan di sebagian besar sel eukariotik (sel yang

mengandung nukleus), yang sering disebut sebagai pem-bangkit energi sel. Mitokondria sangat penting bagi kebera-daan manusia, dan dengan demikian terlibat dalam berbagaiproses sel yang mengandalkan energi, seperti pertumbuhansel, pengiriman pesan sel, penuaan dan replikasi [6]. Dan,untuk alasan yang sama ini mitokondria diketahui berhu-bungan dengan beberapa penyakit pada organ dan jaringantubuh yangmenuntut energi termasuk jantung, otak dan ototrangka [7]. Sebagian besar sel manusia mengandung bebera-pa ratus hingga beberapa ribu mitokondria (Schardt, 2008).

37

38 BAB 3: MENGENAL MITOKONDRIA

Mereka memiliki kapasitas bioenergi yang luar biasa. Seba-gai contoh, Tonkonogi dan Sahlin (2002) menyatakan bahwaselama latihan kardiorespirasi organel mikroskopis ini dapatmeningkatkan output energi mereka 400 kali tanpa istira-hat, yang mengarah pada konsumsi oksigen mitokondriadan pemanfaatannya 100 kali lebih tinggi bila dibandingkandengan mereka yang tidak berolahraga. Kolom penelitianini berlanjut dengan ulasan singkat tentang kemampuanfungsi energi vital mitokondria dalam tubuh manusia.

Mitokondria: Dari Anonimitas hingga Kemasyhuran.

Peneliti sel dan struktur Jerman Richard Altmann mene-mukan mitokondria pada abad ke-19. Karl Benda, seorangdokter Jerman, kemudian memberi mereka nama mitokon-dria. Altman berhipotesis dengan benar dari pengamatanpenelitiannya bahwa mitokondria (yang ia sebut bioblas)memiliki karakteristik swasembada metabolik dan genetik(artinya mereka beradaptasi secara independen terhadapberbagai rangsangan). Lynn Margulis (sebelumnya Sagan)(Sagan, 1967), seorang ahli biologi Amerika dariDepartmentof Geosciences at the University of Massachusetts Amherstdiakui untuk penjelasan teoretisnya tentang pengembanganmitokondria dengan endosimbiotik (dari akar kata endo Yu-nani, berarti di dalam, dan simbiosis berarti hidup besama).Menurut teori Margulis ini, mitokondria mungkin merupa-kan sisa-sisa bakteri awal yang ditelan oleh sel eukariotikpurba sekitar satu miliar tahun yang lalu. Seiring waktu,mitokondria secara bertahap berkembang menjadi organelpenghasil energi yang sekarang hadir dalam sel eukariotik.Khususnya, pada awal 1960-an para ilmuwan menemukan

Sehat Ala Sel Ketut Wiryadinata

3.2 MITOKONDRIA: PERSPEKTIF DARI MIKROSKOP. 39

bahwa mitokondria memiliki DNA mereka sendiri, instruksigenetik yang digunakan dalam pengembangan dan fungsisemua organisme hidup yang dikenal.

3.2 Mitokondria: Perspektif dari Mikroskop.

Seperti yang terlihat pada Gambar 3.1 di halaman 40, mito-kondria memiliki dua membran sel. Membran paling luarmemiliki saluran yang berbeda, yang memungkinkan mole-kul tertentu untuk masuk. Membran bagian dalam terlipatsecara unik melalui organel berbentuk oval. Lipatan yang di-arahkan ke dalam dari membran bagian dalam menuju pusatmitokondria (dikenal sebagai matriks), dan disebut sebagaimembran krista (cristae untuk jamak). Membran krista me-nampung sektor protein yang mengirim ulang elektron, yangberasal dari siklus asam tricarboxylic (TCA, juga disebut si-klus Krebs) dan berkontribusi pada proses menghasilkanenergi. Transport elektron ini terdiri dari protein pemindahenergi yang berbeda, secara kolektif disebut sebagai rantaitranspor elektron atau electron transport chain (ETC). Mi-tokondria memiliki DNA independennya sendiri, sehinggamemungkinkan mereka beradaptasi dengan peningkatanukuran dan jumlah. Sel otot paha telah terbukti mereplikasimitokondria 50% lebih banyak dengan 12 minggu latihanaerobik yang cukup intens dan intens.

.

Ketut Wiryadinata Sehat Ala Sel


Gambar 3.1: Bentuk, Struktur dan KonstituenMitokondria

3.3 Kisah Pembangkit Energi dariMitochondria

Mitokondria sering (dan akurat) disebut sebagai tungkupembakaran makanan dalam sel tubuh seseorang. Di da-lam mitokondria, ketika ikatan kimia dalam lemak (dalambentuk trigliserida), karbohidrat (dalam bentuk glukosa danglikogen) dan protein (dalam bentuk asam amino) mole-kul dipecah melalui metabolisme, mereka mulai kehilanganelektron, suatu proses yang disebut oksidasi. Saat mole-kul mengalami proses oksidasi, molekul juga melepaskanenergi dan panas. Jadi, penggunaan umum dari istilah ’pem-bakaran lemak’ dalam industri kebugaran dan penurunanberat badan adalah analogi yang tepat tentang apa yangterjadi pada lemak dalam mitokondria. Karena energi tidakdiciptakan atau dimusnahkan (sesuai, hukum termodina-


3.4 MITOKONDRIA DAN PEMBAKARAN LEMAK 41

mika pertama), ahli biologi suka menyarankan di dalammitokondria mengikat ikatan dalam bahan makanan (yaitu,trigliserida, glukosa, asam amino) dipecah 4 terpisah denganenergi yang dilepaskan dan ditransfer ke dalam sintesis ade-nosine triphosphate (ATP). ATP adalah bentuk energi yangkemudian dikirim ke area lain dari sel (seperti protein otot)untuk melakukan proses sel untuk meningkatkan pertum-buhan dan mempertahankan kehidupan. Mitokondria, padadasarnya, mengoordinasikan energi kimia yang dilepaskandari oksidasi bahan makanan di bagian membran dalammereka (dikenal sebagai rantai transpor elektron) melaluisistem langkah-langkah metabolisme yang kompleks yangmenghasilkan sintesis ATP. Proses sintesis ATP tergantungpada pasokan oksigen yang stabil, itulah sebabnya prosesini dijuluki ’metabolisme aerob’ atau ’respirasi aerobik’.

3.4 Mitokondria dan Pembakaran Lemak

Mungkin salah satu pesan pendidikan yang paling pentingyang dapat dibagikan oleh para profesional yang dapat di-bagikan kepada klien mereka adalah bahwa dengan latihandaya tahan yang teratur, mitokondria beradaptasi dengansecara metabolik menggunakan lebih banyak lemak danlebih sedikit karbohidrat untuk bahan bakar selama berola-hraga [8]. Efek sekunder yang bersamaan adalah bahwa adapengurangan jumlah asidosis metabolik yang diproduksi diotot, karena mereka kurang bergantung pada karbohidratuntuk bahan bakar. Dengan demikian tubuh yang berola-hraga dapat melakukan lebih banyak pekerjaan, mengalamilebih sedikit kelelahan, dan membakar lebih banyak kalori



pada setiap olahraga. Peningkatan kapasitas pembakaranlemak ini dari latihan ketahanan disebut sebagai mitokon-dria biogenesis (Hood et al., 2006). Bahkan, Menshikova etal. (2007) menunjukkan bahwa pria dan wanita obesitas me-netap (BMI> 31 kg /m2) (usia rata-rata 41 tahun) melakukanaktivitas fisik intensitas sedang (60% - 75% denyut jantungmaksimal) (4 hingga 6 kali seminggu, berkembang dari 30hingga 40 menit per sesi pada treadmill dan siklus ergome-ter) selama 16 minggu menghasilkan adaptasi biogenesismitokondria yang signifikan. Subjek obesitas dalam pene-litian ini juga ditempatkan pada diet pengurangan kalori25% untuk membantu mencapai 7% penurunan berat badan.Menshikova dan rekannya membahas bahwa aspek yang me-narik dari fisiologi otot rangka adalah ia memiliki plastisitasmetabolik yang cukup besar, yang berarti dengan latihanaerob yang konsisten terdapat peningkatan dramatis dalamaliran darah, konsumsi oksigen, dan laju substrat (bahan ma-kanan yang digunakan sel untuk bahan bakar) pemanfaatandalammitokondria otot. Para penulis menegaskan bahwa ke-balikannya juga jelas; dengan perilaku menetap, otot rangkamenunjukkan penurunan kapasitas oksidatif dan peningkat-an endapan lemak, yang merupakan karakteristik resistensiinsulin dan penambahan berat badan. Meskipun sebagianbesar penelitian menunjukkan adaptasi mitokondria yangmenonjol ini telah diselesaikan menggunakan latihan aero-bik, Melov menyatakan bahwa latihan resistensi juga dapatmenunjukkan kemampuan memperkuat mitokondria padapopulasi pria dan wanita yang lebih tua.[9]


3.5 FUNGSI TAMBAHAN MITOKONDRIA 43

Kesimpulan

Mitokondria adalah organel yang sangat mudah beradaptasidalam otot rangka yang secara mengesankan dapat mening-katkan kemampuan otot untuk membakar lemak, mening-katkan sensitivitas insulin (dan dengan demikian membantumengelola atau mencegah pra-diabetes atau diabetes), me-minimalkan kelelahan dan meningkatkan kapasitas merekasendiri untuk mensintesis bahan bakar untuk aktivitas fisikdan olahraga[10]. Berita baiknya adalah penelitian menunjuk-kan bahwa dengan orang muda dan tua, mitokondria palingmampu meningkatkan fungsi biologis mereka dan dengandemikian meningkatkan kualitas hidup individu yang bero-lahraga. Tidak ada kata terlambat untuk mulai bergerak.[11]

3.5 Fungsi Tambahan Mitokondria

Disamping produksi energi dan ROS adalah fungsi vital mi-tokondria, ada banyak peran lainl yang lebih daripada peranini. Fungsi tambahan mitokondria meliputi: [12]

• Metabolisme asam aminodan homeostasis

• Pengaturan apoptosis dan au-tophagy

• Homeostasis kalsium dan po-tensi membran

• Fungsi sistem kekebalan tu-buh

• Metabolisme besi dan sinte-

sis heme besi• Metabolisme lipid• Regulator pensinyalan neuro-transmitter

• Molekul pemberi sinyal (ROSdan H2O2)

• Sintesis steroid• Termogenesis



3.6 Gangguan pada Mitokondria

Gejala-gejala masalah mitokondria dan gangguan terkaitjauh melampaui masalah kelelahan, meskipun itu adalah sa-lah satunya. Fungsi mitokondria yang buruk telah dikaitkandengan:

• Penuaan• Penyakit Alzheimer• Aterosklerosis• Gangguan bipolar• Kanker• Penyakit kardiovaskular• Sindrom kelelahan kronis• Penyakit ginjal kronis• Depresi• Diabetes• Penyakit hati berlemak• Fibromyalgia

• Masalah infertilitas danreproduksi

• Penyakit radang usus• Resistensi insulin• Sklerosis ganda• Gangguan neurodegene-ratif

• Penyakit hati berlemaknon-alkohol

• Kegemukan• Penyakit Parkinson• Gangguan kejiwaan• Gangguan kulit

Selanjutnya, penting untuk mengetahui nutrisi manayang memberi makan mitokondria untuk kesehatan mak-simum.

3.7 Nutrisi untuk Mintokondria

Hal pertama yang perlu untuk memulai adalah memastikanAnda memiliki tingkat substrat dan koenzim yang cukup


3.7 NUTRISI UNTUK MINTOKONDRIA 45

yang diperlukan untuk fungsi mitokondria — produksi ener-gi:

Vitamin B - vitamin B yang berbeda semuanyamemainkanperan kunci dalam fungsi mitokondria dan produksi energi ,dan kekurangan vitamin B dapat menyebabkan disfungsi.

Tiamin (B1) berperan dalam siklus asam sitrat dan me-ningkatkan katabolisme piruvat menjadi asetil-KoA untukmemulai siklus.

Riboflavin (B2) berperan dalam rantai pernapasan

NAD + atau NADH, komponen kunci fosforilasi oksidatif,disintesis dari niacin (B3). Meskipun suplementasi niasindapat membantu, beberapa sudah mulai melengkapi dengannicotinamide riboside , prekursor NAD +, dan NADH. Dalamsatu studi label terbuka , mereka yang memakai 1.000 mgNR dua kali sehari mengalami peningkatan kadar serumNAD +. Dalam studi lain, kombinasi suplementasi NADHdan CoQ10 mengarah pada peningkatan produksi ATP danpengurangan stres oksidatif pada pasien dengan sindromkelelahan kronis . Asam Pantotenat (B5) adalah bagian dariKoenzim A dan berperan dalam beta-oksidasi.

Pyridoxine (B6) dapat bertindak sebagai antioksidan un-tuk mencegah peroksidasi lipid dan juga memainkan perankunci, termasuk sebagai kofaktor dalam banyak reaksi enzi-matik , dalam metabolisme asam amino .

Biotin (B7) juga diperlukan untuk oksidasi asam lemakdan glukoneogenesis sebagai koenzim.

Folat (B9) diperlukan untuk pemeliharaan kesehatanmtD-NA , serta peran kunci dalam metabolisme satu karbon ber-



sama dengan banyak vitamin B lainnya. Meskipun banyakfungsi satu-karbon terjadi di luar mitokondria, ini juga ber-dampak pada banyak fungsi utama di dalamnya termasukproduksi NADH dan keseimbangan antioksidan. Sekitarsepertiga hingga setengah folat terletak di mitokondria.

Cobalamin (B12) juga berperan dalam kesehatan mtDNAdan berperan dalam sintesis asam amino serta metabolismelemak dan karbohidrat .

Carnitine (L-carnitine atau acetyl-L-carnitine ) - nutrisiini sangat penting untuk beta-oksidasi , atau pemecahanasam lemak menjadi energi. Bantu karnitin dalam pengang-kutan asil Co-A, produk akhir dari pemecahan lemak yangmemasuki proses beta-oksidasi menjadi asetil-KoA, yangdigunakan dalam siklus Krebs untuk menciptakan energiATP, melintasi membran mitokondria. Beta-oksidasi adalahkomponen kunci homeostasis energi, karena asam lemakmerupakan sumber energi penting bagi siapa pun, bukanhanya mereka yang mengonsumsi banyak lemak. Sebuahstudi pada tikus menemukan bahwa suplemen dengan L-karnitin menyebabkan peningkatan beta-oksidasi dan men-cegah perkembangan steatohepatitis non-alkohol , suatubentuk penyakit hati berlemak non-alkohol. Studi tikus lainmenemukan bahwa mengambil asetil-L-karnitin mengura-ngi dampak negatif arsenik, termasuk meningkatkan fungsimitokondria dan mengurangi stres oksidatif.

CoQ10 - CoQ10 adalah molekul lipofilik yang berada dimembran dan bertindak sebagai pembawa elektron dalamkompleks yang merupakan bagian dari fosforilasi oksidatif.Ini juga bertindak sebagai antioksidan dan memiliki bebera-


3.8 DIET UNTUK MENINGKATKAN KESEHATAN MITOKONDRIA 47

pa fungsi lainnya. CoQ10 adalah salah satu suplemen yanglebih banyak dipelajari untuk dukungan mitokondria. Dalamsatu studi sel, sel epitel kornea manusia yang telah dirusakoleh radiasi UVB memiliki tingkat kelangsungan hidup yanglebih baik serta mempertahankan fungsi mitokondria keti-ka diobati dengan CoQ10. Sel-sel yang dirawat juga tidakmengalami penurunan dalam produksi ATP.

Creatine - creatine bertindak sebagai penyangga dariATP dan membantu mengocok fosfat berenergi tinggi darimitokondria ke sitoplasma.

3.8 Diet untuk Meningkatkan KesehatanMitokondria

Ada beberapa hal yang dapat Anda lakukan berdasarkan apayang telah ditunjukkan literatur sejauh ini. Sebagai fondasi,yang baik untuk memulai adalah dengan pola makan nabatiyang penuh warna yang dipenuhi dengan makanan organikutuh.

Berikut adalah beberapa ide tentang makanan dan mi-numan yang dapat membantu Anda mulai mengoptimalkankesehatan mitokondria Anda:

• Teh hijau• Makanan yang kaya akan Asam alfa-linolenat : bit, brokoli,kecambah Brussel, wortel, daging organ, dan tomat.

• Makanan kaya vitamin B , terutama daging, kacang-kacangan,daging organ, dan biji-bijian.

• Makanan kaya karnitin : asparagus, daging sapi, dan ayam



• Makanan yang kaya CoQ10 : brokoli, kembang kol, ikan,lentil, daging, daging organ, biji wijen, kedelai, bayam,dan stroberi.• Makanan kaya selenium (kacang brazil, ayam, telur, babi,tuna, dan kalkun) dan seng (biji adzuki, biji labu, biji wijen,tiram, dan kalkun)• Banyak sayuran dan buah yang berwarna - warni untukbanyak antioksidan dan fitonutrien , terutama karotenoid,resveratrol, quercetin, dan proanthocyanin. Beberapa con-toh termasuk almond, aprikot, asparagus, alpukat, pisang,bit, wortel, grapefruit, anggur, jambu biji, kale, bawang,jeruk, pecan, labu, quinoa, rutabaga, bayam, stroberi, to-mat, dan semangka.• Rempah-rempah, terutama kemangi dan kunyit.

3.9 Memgapa Mitokondria begitu penting?

Ketika komunikasi terganggu antara inti sel kita dan mito-kondria mereka, penuaan bertambah cepat.

Tapi inilah berita yang menarik - yang sebaliknya jugabenar: Ketika komunikasi intraseluler ditingkatkan, prosespenuaan melambat, dan kesehatan serta vitalitas secarakeseluruhan membaik.

Para peneliti dulu berpikir bahwa mutasi mitokondriayang tak terhindarkan adalah penyebab kesalahan komuni-kasi yang berkaitan dengan penuaan, tetapi mereka seka-rang menemukan bahwa putusnya komunikasi seperti itudapat diperbaiki jika mutasi belum berkembang terlalu jauh.

“Proses penuaan, diibaratkan, seperti pasangan meni-


3.9 MEMGAPA MITOKONDRIA BEGITU PENTING? 49

kah,” kata ahli biologi Harvard Medical School David Sin-clair, PhD. “Ketika mereka muda, mereka berkomunikasidengan baik. Tetapi seiring waktu, hidup dalam lingkunganyang dekat selama bertahun-tahun, komunikasi terputus. ”

Namun Sinclair mencatat bahwa , "memulihkan komuni-kasi akan menyelesaikan masalah."

Yang hebat adalah, merawat mitokondria Anda dan me-ningkatkan jaringan komunikasi mereka tidak hanya mem-bantu memperlambat proses penuaan. Ini juga dapat me-ningkatkan energi, metabolisme, dan kekuatan kognitif An-da. Dan itu dapat mengurangi risiko penyakit terkait usiaseperti kanker, Alzheimer, penyakit jantung, dan infertilitas.

Untuk memahami skala dampak mitokondria pada ke-sehatan kita secara keseluruhan, pertimbangkan ini: Kitamasing-masing memiliki empat kali lipat (yaitu ribuan trili-un) dari pabrik energi ini di dalam tubuh kita.

Setiap mitokondria diisi dengan sekitar 17.000 jalur per-akitan biokimia, semuanya dirancang untuk menghasilkanmolekul yang disebut adenosin trifosfat, atau ATP - bahanbakar utama dan unsur utama tubuh kita.

Semakin banyak energi yang dibutuhkan jaringan atauorgan untuk fungsi yang tepat, semakin banyak mitokondriayang dikandung sel-selnya. Mitokondria terutama berlimpahdalam sel yang membentuk jantung, otak , dan otot kita.

Faktanya, jantung sangat intensif energi sehingga hingga40 persen dari ruang di sel-selnya terisi dengan pembangkitlistrik mitokondria.



Kepadatan dan kesehatan mitokondria di organ dan ototAnda, sebagian besar, merupakan cerminan dari tingkat ke-sehatan dan kebugaran Anda saat ini. (Jaringan otot tanpalemak, misalnya, mengandung jauh lebih banyak mitokon-dria daripada lemak, dan jantung yang kuat cenderung lebihpadat dengan mitokondria daripada yang lemah.)

Makin sehat mitokondria yang terkandung dalam tubuhAnda, semakin baik perasaan Anda, dan metabolisme Andaakan semakin kuat. Kekuatan mitokondria yang kuat berartienergi dan fokus yang lebih baik, dan kemampuan yanglebih besar untuk mempertahankan aktivitas tingkat tinggitanpa melelahkan.

Mitokondria menghasilkan energi dengan menghancur-kan makanan, jelas Bruce H. Cohen, MD, seorang ahli sarafdi Northeast Ohio Medical University dan seorang ahli pe-nyakit mitokondria. Kemudian mereka melepaskan energiitu dalam bentuk ATP, bersama dengan beberapa produksampingan, seperti karbon dioksida, air, dan radikal bebas.

Radikal bebas bermuatan, molekul yang sangat aktif yangbergerak di seluruh tubuh, bereaksi dengan jaringan. Dalamjumlah sedang, radikal bebas dapat membantu kita melawaninfeksi. Namun, secara berlebihan, mereka menimbulkanmalapetaka, merusak jaringan sel, mengikis tubuh kita, danmenyebabkan peradangan yang tak terkendali .

Implikasi kesehatan dari kerusakan terkait mitokondriasemacam itu bisa sangat luas, kata ahli saraf pediatrik JongRho, MD, dari University of Calgary dan Alberta Children’sHospital.

Ketika anak-anak dilahirkan dengan cacat genetik yang


3.9 MEMGAPA MITOKONDRIA BEGITU PENTING? 51

secara negatif mempengaruhi mitokondria mereka, ia menje-laskan, efek hilir dapat mencakup hilangnya kontrol motorik,kelemahan dan rasa sakit otot, gangguan pencernaan, kesu-litan menelan, pertumbuhan yang buruk, penyakit jantung,penyakit jantung, diabetes tipe 2, komplikasi pernapasan,kejang, masalah penglihatan atau pendengaran, keterlam-batan perkembangan, dan kerentanan terhadap infeksi -hanya untuk beberapa nama.

Tetapi bahkan kita yang memulai hidup dengan mito-kondria yang sehat dapat merusak dan menguras merekamelalui keausan dasar, atau melalui penyalahgunaan lang-sung.

Stres, gaya hidup tak bergerak, kerusakan akibat radikalbebas, dan paparan infeksi, alergen, dan racun semua dapatmenyebabkan jaringan pembangkit energi kita terputus-putus.

Tetapi salah satu alasan utama mengapa mitokondria kitamemburuk, kata Cohen, adalah karena kita makan makananberlebih yang berkualitas rendah dan kekurangan makanansehat.

Kalori kosong gula, tepung, dan makanan olahan lainnyamemaksa mitokondria untuk membakar banyak sampah -menghasilkan radikal bebas dan peradangan saat terjadi -sebelum nutrisi yang berguna dapat disedot keluar.

Dampak glikemik dari makanan semacam itu (untuk tidakmengatakan apa pun tentang lemak trans, zat tambahankimia, dan faktor proinflamasi lainnya) hanya memperburukkerusakan.



Dan kecuali kita makan banyak fitonutrien, antioksidan,lemak sehat, protein, dan serat, kita tidak memberi tubuhkita alat dasar yang mereka butuhkan untuk memperbaikikerusakan.

Cohenmengatakan, makan berlebih dan kurang gizi mem-bantu menjelaskan epidemi kembar obesitas dan diabetestipe 2.

Pankreas yang bekerja terlalu keras menghasilkan be-gitu banyak insulin sehingga bisa terbakar - atau, sebagaialternatif, membanjiri reseptor pada membran sel sampaimenjadi resisten terhadap insulin dan tidak dapat mengang-kutnya ke mitokondria sel untuk produksi energi.

Sangat penting untuk mengenali, Cohen menambahkan,bahwa dari sudut pandang genetik, mitokondria kita tidakpernah dirancang untuk lingkungan makanan dan gaya hi-dup yang kita tuju sekarang.[13]


Mengenal Mitokondrianulisbuku.com/books/download/samples/ac943c7df083f80ac... · 38 BAB 3: MENGENAL...

Documents

Transcript of Mengenal Mitokondrianulisbuku.com/books/download/samples/ac943c7df083f80ac... · 38 BAB 3: MENGENAL...