Metabolik Endokrin -1Blok 11Agus SalimNIM : 102010332Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida WacanaAlamat Korespondensi : Jalan Arjuna Utara no. 6, Jakarta Barat (11510)

PendahuluanSistem endokrin, seperti sistem saraf, menyesuaikan dan saling menghubungkan aktivitas berbagai sistem tubuh, sehingga sistem-sistem tersebut cocok untuk tuntutan lingkungan eksternal dan internal yang selalu berubah. Integrasi endokrin dilaksanakan oleh hormone yang dihasilkan oleh kelenjar yang tidak mempunyai saluran dan disebarkan lewat sirkulasi darah ke sel-sel target. Hormone mengatur proses metabolic. Istilah metabolism yang berarti perubahan, digunakan untuk menyebut semua transformasi kimiawi dan energy yang terjadi di dalam tubuh. Organisme hewani mengoksidasi karbohidrat, protein dan lemak terutama menghasilkan karbondioksida, air dan energy yang diperlukan untuk proses kehidupan.1 Karbondioksida, air dan energy juga dihasilkan kalau makanan dibakar di luar tubuh. Tetapi di dalam tubuh, oksidasi bukan merupakan reaksi semieksplosif satu tahap melainkan suatu proses bertahap, lambat dan kompleks yang disebut katabolisme, yang melepaskan energy dalam jumlah kecil yang dapat dimanfaatkan. Energy dapat disimpan di dalam tubuh dalam bentuk senyawa-senyawa fosfat kaya energy khusus dan dalam bentuk protein, lemak dan karbohidrat kompleks yang disintesis dari molekul-molekul yang lebih sederhana. Pembentukan zat-zat ini dengan proses-proses yang mengambil energy dan bukan melepaskannya disebut anabolisme.2

Metabolism energy Banyaknya energy yang dibebaskan oleh katabolisme makanan di dalam tubuh sama besar dengan jumlah yang dibebaskan jika makanan tersebut dibakar di luar tubuh. Energy yang dibebaskan oleh proses katabolisme di dalam tubuh digunakan untuk memelihara fungsi tubuh, mencerna dan memetabolisme makanan, termoregulasi dan aktivitas fisik. Energy ini tampil sebagai kerja eksternal, panas dan simpanan energy.Jumlah energy yang dibebaskan persatuan waktu disebut kecepatan metabolism. Kontraksi otot isotonic melakukan kerja dengan efisiensi puncak mendekati 50%.Pada dasarnya semua energy kontraksi isometric tampak sebagai panas, karena sedikit atau dtidak ada kerja eksternal yang dilakukan. Energy disimpan dengan membentuk senyawa-senyawa kaya energy. Jumlah simpanan energy bervariasi, tetapi pada orang-orang yang sedang berpuasa nilainya nol atau negative. Karena itu, pada seseorang yang tidak bergerak dan tidak baru selesai makan, pada dasarnya semua keluaran energy tampil sebagai panas. Kalau makanan dibakar di luar tubuh, semua energy yang dibebaskan juga muncul sebagai panas.KaloriSatuan standar energy panas adalah kalori (kal) yang didefinisikan sebagai jumlah energy panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gr air 1 derajat, dari 15 menjadi 16 derajat celcius. Satuan ini juga disebut sebagai gram kalori, kalori kecil atau kalori standar. Satuan yang biasanya digunakan dalam fisiologi dan kedokteran adalah kalori (kilokalori, kkal) yang sama dengan 1000 kal.CalorimeterEnergy yang dilepaskan oleh pembakaran bahan makanan di luar tubuh dapat diukur secara langsung (calorimeter langsung) dengan mengoksidasi senyawa-senyawa dalam sebuah alat yang disebut sebagai calorimeter bom, sebuah bejana logam yang dikelilingi oleh air di dalam sebuah wadah yang terisolasi. Makanan dibakar dengna percikan listrik. Perubahan suhu air merupakan ukuran kalori yang dihasilkan. Pengukuran serupa untuk energy yang dilepaskan oleh pembakaran senyawa-senyawa dalam binatang atau manusia hidup jauh lebih kompleks, tetapi telah dibuat calorimeter-kalorimeter yang dapat secara fisik sesuai untuk manusia. Panas yang dihasilkan oleh tubuh mereka diukur dengan perubahan suhu air yang ada di dinding calorimeter.1Nilai kalori bahan makanan umum, kalau diukur dengan calorimeter bom, ternyata adalah 4,1 kkal/gr untuk karbohidrat, 9,3 kkal/gr untuk lemak dan 5,3 kkal/gr untuk protein. Di dalam tubuh, didapatkan angka serupa untuk karbohidrat dan lemak, tetapi oksidasi protein tidak sempurna, produk akhir katabolisme protein adalah urea dan senyawa nitrogen terkait lainnya ditambah CO2 dan H2O. karena itu nilai kalori protein di dalam tubuh adalah hanya 4,1 kkal/gr.Kalorimetri tidak langsungProduksi energy dapat juga dihitung, sekurang-kurangnya secara teori dengan mengukur produk-produk oksidasi biologi yang menghasilkan energy yakni CO2, H2O dan produk-produk akhir katabolisme protein yang dihasilkan atau dengan mengukur O2 yang dikonsumsi. Ini disebut kalorimetri tak langsung. Sulit mengukur semua produk akhir, tetapi pengukuran konsumsi O2 relatif mudah. Karena O2 tidak disimpan dan karena konsumsinya, kecuali kalau ada hutang O2 atau pembayaran hutang O2 selalu sama cepat dengan keperluan saat itu, jumlah O2 yang dikonsumsi per satuan waktu sebanding dengan energy yang dibebaskan.Satu masalah kalau digunakan konsumsi O2 sebagai alat ukur keluaran energy adalah bahwa jumlah energy yang dilepaskan per mol O2 yang dikonsumsi sedikit bervariasi sesuai dengan jenis senyawa yang dioksida. Perkiraan energy yang dibebaskan per liter konsumsi O2 adalah 4,82 kkal dan untuk banyak keperluan angka ini cukup akurat. Pengukuran yang akurat memerlukan data tentang makanan yang dioksida. Data semacam ini dapat diperoleh dari analisis kuosien pernapasan atau ekskresi nitrogen.3Kuosien pernapasan (RQ = Respiratory Quotient)RQ adalah rasio dalam keadaan mantap volume CO2 yang dihasilkan dengan volume O2 yang dikonsumsi per satuan waktu. Rasio ini harus dibedakan dari rasio pertukaran pernapasan (R = respiratory exchange ratio) yang merupakan rasio CO2 terhadap O2 pada suatu saat tanpa melihat apakah telah dicapai keseimbangan atau belum. R dipengaruhi oleh factor-faktor di luar metabolism. RQ dan R dapat dihitung untuk reaksi-reaksi di luar tubuh, untuk masing-masing organ dan jaringan dan untuk seluruh tubuh. RQ karbohidrat adalah 1,00 dan untuk lemak sekitar 0,70. Ini disebabkan oleh karena H dan O terdapat di dalam karbohidrat dalam perbandingan yang sama dengan air, sementara pada aneka macam lemak, diperlukan kelebihan O2 untuk pembentukan H2O. Menentukan RQ protein di dalam tubuh merupakan sebuah proses yang kompleks, tetapi angka rata-rata 0,82 telah dihitung. Perkiraan jumlah karbohidrat, protein dan lemak yang dioksida di dalam tubuh pada suatu saat dapat dihitung dari RQ dan ekskresi nitrogen dalam urine. RQ dan R untuk seluruh tubuh berbeda pada berbeda pada berbagai kondisi. Sebagai contoh selama hiperventilasi, R meningkat karena CO2 dibuang keluar. Pada waktu olahraga, R dapat mencapai 2,00 karena CO2 dihembuskan ke luar dan asam laktat dari glikolisis anaerob diubah menjadi CO2. Setelah olahraga, R dapat turun untuk sementara waktu sampai 0,50 atau kurang. Pada asidosis metabolic, R meningkat karena kompensasi respiratorik untuk asidosisnya menyebabkan jumlah CO2 ekspirasi meningkat. Pada asidosis berat, R mungkin lebih dari 1,00. Pada alkalosis metabolic, R turun.Konsumsi O2 dan produksi CO2 di suatu organ dapat dihitung pada keadaan keseimbangan dengan mengalihkan aliran darahnya per satuan waktu dengan beda O2 dan CO2 arteri vena yang masuk dan ke luar organ tersebut.Selanjutnya RQ dapat dihitung. Data tentang RQ pada masing-masing organ sangat menarik untuk menarik kesimpulan tentang proses metabolism yang terjadi pada organ-organ tersebut.2,3Factor-faktor yang mempengaruhi kecepatan metabolismKecepatan metabolism dipengaruhi oleh banyak factor. Yang paling penting adalah pengerahan otot. Konsumsi O2 meningkat bukan saja selama masa pergerahan otot melainkan juga sesudahnya sehingga hutang O2 yang terbayar. Makanan-makanan yang baru saja di makan juga meningkatkan kecepatan metabolism karena mereka mempunyai kerja dinamik spesifik (SDA = specific dynamic action). SDA suatu makanan adalah banyaknya energy yang harus dikeluarkan selama proses asimilasinya dalam tubuh. Jumlah protein yang cukup untuk menghasilkan 100 kkal meningkatkan kecepatan metabolism total 30 kkal, jumlah karbohidrat yang sama meningkatkan kecepatan metabolism 6 kkal, dan jumlah yang sama untuk lemak, 4 kkal. Berarti bahwa kalori yang disediakan oleh ketiga makanan tersebut harus dikurangi dengan jumlah ini energy yang digunakan untuk mengasimilasi harus berasal dari makanan itu sendiri atau dari simpanan energy tubuh. Penyebab SDA, yang dapat berlangsung hingga 6 jam, tidak diketahui dengan jelas.Factor lain yang merangsang metabolism adalah suhu lingkungan. Kurva yang menghubungkan kecepatan metabolime dengan suhu lingkungan adalah berbentuk U. Kalau suhu lingkungan lebih rendah daripada suhu tubuh, mekanisme penghemat-panas seperti menggigil diaktifkan dan kecepatan metabolime meningkat. Kalau suhu cukup tinggi hingga menaikkan suhu tubuh aka nada percepatan umum proses metabolism dan kecepatan metabolism juga naik.

Kecepatan metabolism basal (BMR = Basal Metabolic rate)Kecepatan metabolism yang diukur pada saat istirahat diruang yang bersuhu nyaman dalam zona termonetral 12-14 jam setelah makan terakhir disebut kecepatan metabolism basal (BMR). Kecepatan metabolism selama tidur lebih rendah daripada kecepatan basal. Yang disebut basal sebenarnya adalah serangkaian kondisi yang dikenal dan diterima secara luas.BMR seorang laki-laki berukuran rata-rata adalah sekitar 2000 kkal/hari. Binatang-binatang besar mempunyai BMR absolut yang lebih tinggi, tetapi rasio BMR terhadap berat badan pada binatang kecil jauh lebih tinggi. Satu variable yang berkorelasi baik dengan kecepatan metabolism pada berbagai species yang berbeda adalah luas permukaan tubuh. Hal ini dapat diperkirakan, karena pertukaran panas terjadi di permukaan tubuh. Tetapi garis yang menghubungkan produksi panas dengan berat badan sebenarnya lebih curam daripada ini, luas permukaan badan berkorelasi dengan berat badan naik dengan kemiringan 0,67 sedangkan produksi panas berkorelasi dengan berat badan naik dengan kemiringan 0,75. Dengan demikian, BMR pada manusia berkorelasi teratur dengan luas permukaan tubuh.Pada wanita, BMR pada semua usia sedikit lebih rendah daripada laki-laki. Konsumsi O2 meningkat pada kehamilan karena kebutuhan tambahan janin. Metabolism basal tinggi pada anak-anak dan menurun bersama dengan bertambahnya umur. Kecemasan dan ketegangan meningkatkan BMR karena kondisi tersebut mengalami peningkatan sekresi epinefrin dan meningkatkan ketegangan otot sekalipun orang tersebut tenang. Peninggian suhu tubuh mempercepat reaksi kimia dan BMR meningkat sekitar 14% untuk setiap derajat Celcius. Demam. Pada kelaparan yang berlangsung lama, BMR menurun. Fungsi simpatik juga ditekan dan penurunan katekolamin sirkulasi ikut ambil dalam menurunkan BMR. Di samping itu, kadar hormone-hormon tiroid yang secara biologis aktif di dalam sirkulasi turun. Penurunan kecepatan metabolism ini merupakan penjelasan mengapa, kalau seseorang turun berat badannya, kehilangan berat badan mula-mula cepat dan kemudian melambat. Sebaliknya fungsi simpatis dan BMR meningkat setelah makan.1Suhu tubuh dan pengaturannyaMenurut kemampuan dalam mengatur suhu tubuh terhadap suhu lingkungan yang berubah-ubah, makan dibagi menjadi dalam 2 golongan : Poikiloterm : suhu tubuh berubah-ubah sesuai dengan suhu lingkungan yaitu pada binatang hibernasi pada musim tertentu homoioterm, musim yang lain poikiloterm (marmot hibernasi). Contoh : ikan, reptile dan amfibi. Homoioterm : suhu tubuh relative konstan atau tidak dipengaruhi suhu lingkungan. Contoh : aves dan mamalia.Pengukuran suhu tubuh di ketiak, mulut dan rectum. Suhu tertinggi terdapat di rectum dan suhu terendah terdapat di ketiak.Suhu tubuh normal adalah suhu tubuh orang yang sehat, tidak dalam keadaan stress atau stress suhu baik internal maupun eksternal.Suhu inti tubuh sedikit bervariasi sepanjang hari sesuai dengan pola keaktifan dan suhu eskternal. Suhu terendah terdapat pada saat kita tidur (pk 04.00 05.00), sedangkan suhu tertinggi terjadi pada siang hari pada keadaan bangun, biarpun masih istirahat di tempat tidur.Pengeluaran panas pada suhu lingkungan kurang dari suhu tubuh maka panas tubuh keluar atau pindah dari tubuh ke benda sekitar dalam bentuk padat, cair dan gas. Suhu lingkungan meningkat makan tubuh dapat panas dari lingkungan.4Factor yang memperngaruhi pengeluaran panas : Luas permukaan badan Beda suhu tubuh dan lingkungan Kelembaban udaraPengeluaran panas terjadi secara proses fisika dan pengendalian suhu tubuh secara fisika dapat dibagi menjadi 4 yaitu radiasi, konduksi, konveksi dan evaporasi air merupakan 90% heat loss total. Memanaskan udara inspirasi bergantung pada suhu lingkungan dan udara di kamar biasanya 2-3% lalu melalui urine dan feses yaitu 1%. Heat loss dan heat production harus seimbang, bila tidak suhu tubuh tidak teratur.Radiasi, konveksi, konduksi dan evaporasi bergantung pada suhu, kelembaban, pergerakan, pakaian dan heat production. Kelenjar keringat terdapat pada persarafan simpatis dan neuron post ganglionic yang kolinergik. Pembuluh darah berdilatasi maka pengeluaran panas meningkat sendangkan pembuluh darah konstriksi maka pengeluaran panas menurun. Kalau kedinginan orang menggigil, membungkuk untuk memperkecil permukaan radiasi. Daerah nyaman pada suhu kurang lebih 20 derajat C dan kelembaban relative 50-60 %. Di daerah nyaman yaitu tidak berkeringat dan tidak menggigil. Binatang berbulu tebal di lingkungan dingin akan terjadi piloereksi (bulu berdiri karena kontraksi otot pilomotor) maka udara tertangkap antara bulu-bulu (isolator) terjadi konversi panas.Di lingkungan dingin maka sekresi keringat tidak ada, sedangkan udara sangat panas maka sekresi keringat maksimal. Pada orang yang tidak beraklimatisasi sekresi keringat 1,5 liter/jam, sedangkan pada orang yang telah beraklitimasi 4 liter/jam. Susunan keringat adalah NaCl dan air. Sekresi keringat meningkat lalu kadar NaCl keringat menurun sehingga proses adaptasi dibantu oleh sekresi aldosterone.1,2,4Demam Pusat pengaturan suhu di hipotalamus adalah thermostat. Pusat menggigil yaitu di hipotalamus posterior. Suhu tubuh normal adalah 37 derajat celcius (set point). Pada demam suhu tubuh diatas suhu normal.Penyebab demam : Bahan pyrogenic Dehidrasi Kerusakan jaringan Sesudah operasiSupaya jangan sampai ke suhu kritis harus dilakukan kompres es di ketiak, lipat paha, kepala maka suhu thermostat diturunkan. Antipiretik untuk menghambat prostaglandin. Tingkatan demam dibagi menjadi : Stage of chill : fase rasa dingin disertai menggigilHeat loss menurun dan heat production meningkat Stage of fastigium : tingkat krisis dari penyakitHeat loss meningkat dan heat production menurunBila factor penyebab suhu naik tiba-tiba dihilangkan maka thermostat tiba-tiba diset ke suhu rendah mungkin ke suhu normal. Heat loss tidak seimbang dengan heat production, heat loss melalui evaporasi meningkat maka kehilangan air dan elektrolit lebih banyak.Gangguan dibagi menjadi 3 golongan : Heat cramps : kejang panas Heat exhaustion : lelah panas Heat stroke Suhu tubuh meningkat. Gangguan di pusat pengaturan. Bila tidak segera ditolong akan meninggal. Berada dilingkungan sangat panas. Suhu tubuh meningkat cepat (suhu rectal 40 derajat celcius). Core temperature meningkat maka gangguan SSP lalu kesadaran menurun.Trias gejala heat stroke : Suhu rectal 40 derajat celcius. Gejala SSP : kesadaran menurun atau kejang dan kelumpuhan. Kulit kering : keringat tidak ada dan evaporasi tidak terjadi maka suhu tubuh meningkat.2,4Pathogenesis demamDemam yang menyertai infeksi dan penyakit lain berhubungan dengan resetting dari thermostat yang terletak di hipotalamus anterior. Banyak mekanisme patogenik yang kompleks yang dihubungkan dengan sebab terjadinya demam. Faktor yang umum ditemukan adalah sebagai reaksi terhadap berbagai rangsang infeksi, imunilogik dan inflamatorik, sel-sel seperti makrofag dan monosit mengeluarkan beberapa jenis polipeptida yang disebut monokines. Monikines ini mempengaruhi metabolism dan dua diantaranya adalah interleukin dan tumor necrosis factor diketahui berperan sebagai pirogen endogen. Selain itu, alfa interferon yang diproduksi sel sebagai respon terhadap infeksi virus juga bersifat pirogenik. Interleukin 1 bereaksi sebagai pirogen dengan merangsang sintesis prostaglandin di hipotalamus anterior yang kemudian bekerja pada pada pusat vasomotor sehingga meningkatkan produksi panas sekaligus menahan pelepasan panas, sehingga menyebabkan demam.5KesimpulanMetabolime energy merupakan jumlah total berbagai reaksi kimia dan fisika yang berlangsung di jaringan. Terjadi perubahan energy kimia yang akhirnya dikeluarkan dalam bentuk energy panas pd waktu istirahat dan pada waktu kerja. Oleh karena itu penyebab demam yaitu akibat dari rangsangan sintesis prostaglandin di hipotalamus anterior yang kemudian bekerja pada pada pusat vasomotor sehingga meningkatkan produksi panas sekaligus menahan pelepasan panas, sehingga menyebabkan demam. Untuk itu lakukan kompres di bagian ketiak, lipat paha dan kepala. Maka suhu thermostat diturunkan. Dapat juga diberikan antipiretik yang dapat menghambat prostaglandin, sehingga suhu tubuh turun.

Daftar Pustaka1. Ganong W F. Fisiologi Kedokteran. Endokrin dan metabolism. 17th ed. Jakarta: EGC; 2005. p. 275-79.2. Ward J P, Clarke R W, Linden R W. At a Glance Fisiologi. Metabolik endokrin. Jakarta: Erlangga; 2009.3. Syaiffudin. Anatomi Fisiologi. Sistem metabolism. 2nd ed. Jakarta: EGC; 2006.4. Ganong W F. Fisiologi Kedokteran. Metabolisme endokrin. Edisi 24. Jakarta: EGC, 2008.5. Guyton A C. Fisiologi manusia dan mekanisme penyakit. Edisi 3. Jakarta: EGC, 2005.9