Pengaturan Suhu Tubuh dan Peningkatan MetabolismeMahasiswa Fakultas kedokteran Universitas Kristen Krida WacanaJl. Arjuna Utara No.6, Jakarta Barat 11510No. Telp (021) 5694-2061Fax: (021) 563-1731___________________________________________________________________________

Pendahuluan Agar laju proses kimia dan sistem enzim yang berlangsung di dalam tubuh dapatberfungsi optimal tergantung kepada rentang suhu tubuh yang sempit. Maka suhu tubuh harus dipertahankan relatif konstan. Agar suhu tubuh berada pada rentang relatifkonstan (seimbang) tersebut tergantung kepada keseimbangan antara produksi panas dan pengeluaran panas yang berlangsung dalam tubuh.Yang mengatur keseimbangan antara pembentukan panas dan kehilangan panas tersebut adalah hipotalamus yang merupakan pusat pengaturan suhu tubuh. Saraf-sarafyang terdapat pada bagian hipotalamus anterior dan hipotalamus posteriormemperoleh dua sinyal, satu berasal dari saraf perifer yang menghantarkan sinyal dari reseptor panas/dingin dan yang lain berasal dari suhu darah yang memperdarahi bagian hipotalamus itu sendiri.

Apabila terjadi gangguan keseimbangan terhadap pembentukan panas danpengeluaran panas maka akan menimbulkan perubahan terhadap suhu tubuh seperti demam. Demam berupa kenaikan terhadap suhu tubuh. Dimana apabila terjadi peningkatan suhu di dalam tubuh dapat meningkatkan sistem metabolisme tubuh yang dipacu karena suhu di tubuh telah naik dari kisaran suhu tubuh normal.

Berikut adalah pembahasan lebih lanjut mengenai pengaturan suhu tubuh dan peningkatan metabolisme.

Pembahasan Skenario ESeorang wanita usia 35 tahun sejak 2 hari yang lalu menderita demam yang kadang-kadang disertai menggigil. Ia sudah minum obat warung tetapi tidak sembuh sehingga akhirnya ia berobat ke dokter. Pada pemeriksaan fisik di dapatkan : TD 110/70 mmHg, N 100 x/menit, suhu 390C, RR 19x/menit.Pusat dan Pengaturan Suhu TubuhPengeluaran energi menghasilkan panas, yang penting dalam regulasi suhu. Manusia biasanya berada di lingkungan yang lebih dingin daripada tubuhnya, sehingga harus secara terus-menerus menghasilkan panas untuk mempertahankan suhu tubuhnya. Mereka juga harus memiliki mekanisme mendinginkan tubuh jika mendapat terlalu banyak panas dari aktivitas otot rangka yang menghasilkan panas atau dari lingkungan eksternal yang panas. Suhu tubuh harus diatur karena laju reaksi kimia sel bergantung pada suhu, dan panas berlebihan merusak protein-protein sel.Suhu tubuh sendiri diatur oleh hipotalamus. Hipotalamus berfungsi sebagai pusat integrasi termoregulasi tubuh, menerima informasi aferen tentang suhu di berbagai bagian tubuh dan memicu penyesuaian yang sangat kompleks dan terkoordinasi dalam mekanisme penerimaan panas dan pembuangan panas sesuai dengan kebutuhan untuk mengoreksi setiap penyimpangan suhu inti tubuh normal. Hipotalamus dapat berespon terhadap perubahan suhu. Derajat responsivitas hipotalamus terhadap penyimpangan suhu tubuh disesuaikan secara tepat sehingga panas yang dihasilkan atau dikeluarkan cukup untuk mempertahankan suhu tubuh tetap normal.1Untuk menyeimbangkan mekanisme pengeluaran panas dan mekanisme pembentuk dan penghemat panas, hipotalamus harus diberi secara terus-menerus tentang suhu inti dan suhu kulit oleh reseptor peka suhu khusus yang disebut termoreseptor. Suhu ini dipantau oleh termoreseptor sentral yang terletak dihipotalamus itu sendiri serta di tempat lain di susunan saraf pusat. Termoreseptor perifer memantau suhu kulit diseluruh tubuh dan menyalurkan tentang perubahan suhu tubuh ke permukaan ke hipotalamus.Dihipotalamus terdapat dua pusat regulasi suhu. Regio posterior diaktifkan oleh dingin dan kemudian memicu refleks-refleks yang memerantai produksi dan penghematan panas. Regio anterior yang diaktifkan oleh panas memicu refleks-refleks yang memerantarai pengeluaran panas. Sedangkan pengukuran suhu tubuh dapat dilakukan di beberapa bagian tubuh tertentu seperti diketiak, mulut, dan rektum. Dimana didapatkan suhu tertinggi berada di rektum dan suhu terendah di ketiak. Suhu tubuh yang diukur dimulut secara tradisional sebesar 370C dianggap normal. Namun studi baru-baru ini menunjukkan bahwa suhu tubuh bervariasi di antara individu dan bervariasi sepanjang hari. Berkisar dari 35,50C pada pagi hari hingga 37,70C sedangkan pada malam hari dengan rerata keseluruhan 36,70C.1Selain itu, tidak ada satu suhu tubuh karena suhu bervariasi dari organ ke organ. Dari sudut pandang termoregulasi tubuh dapat dianggap sebagai suatu inti sentral yang dikelilingi oleh selubung luar. Suhu didalam inti sentral yang terdiri dari organ abdomen dan thoraks, susunan saraf pusat, dan otot rangka, umumnya relatif lebih konstan. Suhu inti internal ini berada di bawah regulasi ketat untuk dipertahankan secara homeostatik. Jaringan inti berfungsi paling baik pada suhu relatif konstan sekitar 37,80C.Suhu inti sebagian besar orang normalnya bervariasi sekitar 10C pada siang hari dengan suhu terendah pada pagi hari sebelum bangun saat jam 6 sampai jam 7 pagi dan tertinggi pada sore hari saat jam 5 sampai jam 7 sore. Karena itu suhu inti dapat bervariasi, suhu yang relatif konstan dimungkinkan oleh adanya mekanisme termoregulasi multiple yang dikoordinasikan oleh hipotalamus.2Suhu inti adalah cerminan dari kandungan panas total tubuh. Asupan panas ketubuh harus diseimbangkan dengan pengeluaran panas agar kandung panas total konstan sehingga suhu inti juga konstan. Asupan panas berasal dari panas yang beroleh dari lingkungan luar dan produksi panas internal dengan yang terakhir merupakan sumber yang terpenting panas tubuh. Sebagian besar pengeluaran energi tubuh akhirnya muncul sebagai panas. Panas ini penting untuk mempertahankan suhu inti. Pada kenyataannya panas yang dihasilkan biasanya lebih besar daripada yang dibutuhkannya untuk mempertahankan suhu tubuh pada kisaran normal sehingga kelebihan panas harus dikeluarkan dari tubuh. Keseimbangan antara asupan dan pengeluaran panas sering terganggu oleh perubahan panas internal untuk tujuan yang tidak berkaitan dengan regulasi suhu tubuh terutama oleh olahraga yang sangat meningkatkan produksi panas dan perubahan suhu lingkungan eksternal yang mempengaruhi derajat penambahan atau pengurangan panas yang terjadi antara tubuh dan lingkungan sekitar. Harus dilakukan penyesuaian pada mekanisme pembentukan dan pengeluaran panas agar suhu tubuh dapat dipertahankan dalam kisaran yang sempit meskipun produksi panas metabolik dan suhu lingkungan mengalami perubahan. Jika suhu inti mulai turun maka produksi panas ditingkatkan dan kehilangan panas diminimalkan sehingga suhu dapat dipertahankan normal. Sebaliknya jika suhu inti mulai meningkat melebihi normal maka diperlukan koreksi dengan peningkatan pengeluaran panas sementara produksi panas dikurangi.Semua penambahan atau kehilangan panas antara tubuh dan lingkungan eksternal harus berlangsung antara permukaan tubuh dan lingkungannya. Hukum-hukum fisika yang sama yang mengatur perpindahan panas antara benda-benda mati juga mengontrol perpindahan panas antara permukaan tubuh dan lingkungan. Suhu suatu benda dapat dianggap sebagai suatu ukuran konsentrasi benda panas tersebut. Karena itu panas selalu mengalir mengikuti penurunan gradien konsentrasinya. Tubuh sendiri menggunakan empat mekanisme untuk memindahkan panas yaitu radiasi, konduksi, konveksi dan evaporasi. Radiasi adalah emisi energi panas dari permukaan suatu benda hangat dalam bentuk gelombang elektromagnetik atau gelombang panas yang merambat dalam ruang. Ketika suatu energi radiasi mengenai sebuah benda dan diserap maka energi gerakan gelombang akan diubah menjadi panas didalam benda. Tubuh manusia memancarkan dan menyerap energi radiasi. Apakah tubuh memperoleh dan kehilangan panas melalui radiasi bergantung bergantung antara suhu dengan permukaan kulit dan permukaan benda lain dilingkungan. Karena pemindahan panas melalui radiasi selalu dari benda yang lebih hangat ke benda yang lebih dingin maka tubuh memperoleh panas dari benda yang lebih hangat daripada permukaan kulit, misalnya matahari atau kayu yang terbakar. Sebaliknya tubuh kehilangan panas dari melalui radiasi ke benda-benda dilingkungan yang permukaannya lebih dingin daripada permukaan kulit.Konduksi atau hantaran adalah pemindahan panas antara benda-benda yang berbeda suhunya yang berkontak langsung satu sama lain, dengan panas yang lain menuruni gradien suhu dari benda yang lebih hangat ke benda yang lebih dingin melalui pemindahan dari molekul ke molekul. Semua molekul terus menerus bergetar dengan molekul yang lebih hangat bergerak cepat daripada yang dingin. Ketika molekul-molekul dengan kandungan yang lebih panas berbeda saling bersentuhan maka molekul yang lebih hangat akan bergerak lebih cepat memicu molekul yang lebih dingin tersebut menjadi lebih hangat. Selama proses ini molekul yang lebih hangat kehilangan sebagian dari energi suhunya karena melambat dan menjadi lebih dingin. Karena itu asalkan waktunya cukup maka suhu dua benda yang saling bersentuhan akhirnya akan sama. Laju pemindahan panas melalui konduksi bergantung pada perubahan suhu antara benda-benda yang bersentuhan dan bahan antar panas bahan yang terlibat yaitu seberapa mudah panas dihantarkan oleh molekul bahan. Panas dapat bertambah atau berkurang melalui konduksi ketika kulit berkontak dengan suatu konduktor atau penghantar yang baik. Contohnya ketika anda memegang bola es misalnya, tangan anda menjadi dingin karena panas mengalir dari tangan ke bola es sebaliknya, ketika anda menempelkan bantal pemanas ke bagian tubuh anda maka bagian tubuh tersebut menghangat sewaktu panas dipindahkan ke tubuh anda.Kemudian konveksi, konveksi merujuk kepada pemindahan energi panas oleh arus udara. Sewaktu tubuh kehilangan panas melalui konduksi ke udara sekitar yang lebih dingin, udara yang berkontak langsung dengan kulit menjadi hangat. Karna udara hangat lebih ringan daripada udara dingin, maka udara yang telah dihangatkan tersebut naik sementara udara yang lebih dingin berpindah ke dekat kulit menggantikan udara yang telah hangat tersebut. Proses ini kemudian berulang. Pergerakan udara ini yang dikenal sebagai arus konveksi, membantu membawa panas menjauhi tubuh. Jika tidak terjadi arus konveksi maka tidak lagi terjadi pembebasan panas setelah suhu lapisan udara yang tepat berada disekitar tubuh menyamai suhu kulit. Proses kombinasi pengeluaran panas dari suhu tubuh dengan konduksi-konveksi diperkuat oleh pergerakan udara di atas permukaan tubuh, baik oleh gerakan udara eksternal seperti yang ditimbulkan oleh angin atau kipas, atau oleh gerakan tubuh menerobos udara, misalnya sewaktu naik sepeda. Karena pergerakan paksa udara menyapu udara yang telah dihangatkan oleh hantaran dan menggantinya dengan udara yang lebih dingin secara lebih cepat maka jumlah panas yang dapat dikeluarkan dari tubuh dalam jangka waktu tertentu juga lebih banyak. Karena itu angin membuat kita lebih dingin pada cuaca panas dan hari-hari berangin pada musim salju akan terasa lebih dingin daripada hari-hari tenang dengan suhu dingin yang sama.Pemindahan energi panas melalui arus udara itu dikenal dengan konveksi. Udara dingin yang dihangatkan oleh tubuh melalui konduksi naik dan diganti oleh udara yang lebih dingin. Proses ini ditingkatkan oleh perpindahan paksa udara melalui permukaan tubuh.Lalu evaporasi atau biasa disebut dengan penguapan adalah 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 dari kulit sehingga tubuh menjadi lebih dingin. Pembuangan panas dengan evaporasi menyebabkan anda merasa lebih dingin ketika baju renang anda basah daripada ketika kering. Pengeluaran panas secara evaporatif terjadi terus menerus dari lapisan dalam saluran pernapasan dan dari permukaan kulit. Panas secara terus menerus keluar melalui uap H2O diudara ekspirasi akibat kelembaban udara sewaktu udara melewati sistem pernapasan.2,3 Demikian juga, karna kulit bukan lapisan yang sama sekali kedap air maka molekul-molekul H2O secara terus menerus berdifusi menembus kulit dan menguap. Evaporasi dari kulit yang terus menerus ini sama sekali tidak berkaitan dengan kelenjar keringat. Proses pengeluaran panas pasti melalui evaporasi ini tidak berada dibawah kontrol fisiologik dan berlangsung terus bahkan pada cuaca yang sangat dingin, saat masalahnya adalah bagaimana mempertahankan panas tubuh. Penguapan adalah perubahaan suatu cairan misalnya keringat menjadi uap air, sewaktu proses yang memerlukan panas yang diserap dari kulit. Selanjutnya yang berhubungan adalah berkeringat. Berkeringat adalah proses pengeluaran panas evaporatif dibawah kontrol saraf simpatis. Laju pengeluaran panas evaporatif dapat diubah dengan mengubah banyaknya keringat yaitu mekanisme homeostatik penting untuk mengeluarkan kelebihan panas sesuai kebutuhan. Pada kenyataanya, ketika suhu lingkungan melebihi suhu kulit berkeringat adalah satu-satunya cara untuk mengeluarkan panas, karna pada keadaan ini tubuh memperoleh panas melalui radiasi dan konduksi. Keringat adalah larutan garam encer yang dikeluarkan ke permukaan kulit oleh kelenjar keringat yang tersebar di seluruh tubuh. Keringat harus diuapkan dari kulit agar terjadi pengeluaran panas. Jika keringat hanya menetes dari permukaan kulit atau dihapus maka tidak terjadi pengeluaran panas. Ketika kelembaban relatif tinggi, maka udara hampir jenuh oleh H2O sehingga kemampuan udara menerima tambahan kelembaban dari kulit menjadi terbatas. Karena itu, pada hari yang panas dan lembab tidak banyak panas yang dapat dikeluarkan dari tubuh. Kelenjar keringat terus mengeluarkan cairannya, tetapi keringat hanya menempel dikulit atau menetes dan tidak menguap dan menimbulkan efek mendinginkan sebagai ukuran untuk rasa tidak nyaman yang berkaitan dengan kombinasi panas dan kelembaban yang tinggi. Pembentukan Energi Karbohidrat dan LemakKarbohidrat- Glikolisis dan Oksidasi PiruvatSemua enzim glikolisis ditemukan di sitosol. Glukosa memasuki glikolisis melalui fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat yang dikatalis oleh heksokinase dengan menggunakan ATP sebagai donor fosfat. Dalam kondisi fisiologis, fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6-fosfat dapat dianggap bersifat ireversibel. Heksokinase dihambat secaara alosterik oleh produknya, yaitu glukosa 6-fosfat. Di jaringan selain hati ketersediaan glukosa untuk glikolisis dikontrol oleh tinggi untuk glukosa, dan di hati dalam kondisi normal enzim ini mengalami saturasi sehingga bekerja dengan kecepatan tetap untuk menghasilkan glukosa 6-fosfat untuk memenuhi kebutuhan sel. Sel hati juga mengandung suatu isoenzim heksokinase, glukokinase yang memiliki Km yang jauh lebih tinggi daripada konsentrasi glukosa intrasel normal. Fungsi glukokinase di hati adalah untuk mengeluarkan glukosa dari darah setelah makan dan menghasilkan glukosa 6-fosfat yang melebihi kebutuhan glikolisis, yang digunakan untuk sintesis glikogen dan lipogenesis. Glukosa 6-fosfat adalah suatu senyawa penting yang berada di pertemuan beberapa jalur metabolik. Pada glikolisis, senyawa ini diubah menjadi fruktosa 6-fosfat oleh fosfoheksosa isomerase yang melibatkan suatu isomerasi aldosa-ketosa. Reaksi ini diikuti oleh fosforilasi lain yang dikatalis oleh enzim fosfofruktokinase untuk membentuk fruktosa 1,6-bifosfat. Reaksi fosfofruktokinase secara fungsional dapat dianggap ireversibel dalam kondisi fisiologi reaksi ini dapat diinduksi dan diatur secara alosterik, dan memiliki peran besar dalam mengatur laju glikolisis. Fruktosa 1,6-bifosfat dipecah oleh aldolase menjadi dua triosa fosfat, gliseraldehida 3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat. Gliseraldehida 3-fosfat dan dihidrokaseton fosfat dapat saling terkonversi oleh enzim fosfotriosa isomerase.4 Glikolisis berlanjut dengan oksidasi gliseraldehida 3-fosfat mejadi 1,3-bifosfogliserat. Enzim yang mengkatalisis reaksi oksidasi ini, gliseraldehid 3-fosfat dehidrogenase, bersifat dependen-NAD. Secara struktual, enzim ini terdiri dari empat polipeptida identik yang membentuk suatu tetramer. Empat gugus -SH terdapat di masing-masing polipeptida dan berasal dari residu sistein di dalam rantai polipeptida. Salah satu gugus -SH terdapat di tempat aktif enzim. Substrat yang awalnya berikatan dengan gugus -SH ini, membentuk suatu tiohemiasetal yang dioksidasi menjadi satu ester tiol hidroghen yang dikeluarkan saat oksidasi ini dipindahkan ke NAD. Ester tiol kemudian mengalami fosforolisis fosfat anorganik ditambahkan yang membentuk 1,3-bifosfo-gliserat ke ADP, membentuk ATP dan 3-fosfogliserat.4 Karena untuk setiap molekul glukosa yang mengalami glikolisis dihasilkan 2 molekul triosa fosfat, pada tahap ini dihasilkan 2 molekul ATP per molekul glukosa yang mengalami glikolisis. Toksisitas arsen terjadi karena kompetisi arsenat dengan fosfat anorganik dalam reaksi di atas untuk menghasilkan 1-arseno-3-fosfogliserat, yang mengalami o spontan menjadi 3-fosfogliserat tanpa pembentukan ATP. 3-fosfogliserat mengalami isomerasi menjadi 2-fosfogliserat oleh fosfogliserat mutase. Besar kemungkinannya bahwa 2,3-bisfosfogliserat (difosfogliserat, DPG) merupakan zat antara dalam reaksi ini.4 Langkah berikutnya dikatalisis oleh enolase dan melibatkan suatu dehidrasi yang membentuk fosfoenolpiruvat. Enolase dihambat oleh fluorida, dan jika pengambilan sampel darah untuk mengukur glukosa dilakukan, tabung penampung darah tersebut diisi oleh fluorida untuk menghambat glikolisis. Fosfat pada fosfoenolpiruvat dipindahkan ke ADP oleh piruvat kinase untuk membentuk 2 molekul ATP per satu molekul glukosa yang dioksidasi. Keadaan redoks jaringan kini menentukan jalur mana dari dua jalur yang diikuti. Pada kondisi anaerob, NADH tidak dapat direoksidasi melalui rantai respiratorik menjadi oksigen. Piruvat direduksi oleh NADH menjadi laktat yang dikatalis oleh laktat dehidrogenase. Terdapat berbagai isoenzim laktat dehidrogenase spesifik-jaringan yang pentig secara klinis. Pada keadaan aerob, piruvat diserap ke dalam mitokondria, dan setelah menjalani dekarboksilasi oksidatif menjadi asetil KoA, dioksidasi menjadi CO2 oleh siklus asam sitrat. Piruvat yang terbentuk di sitosol diangkut ke dalam mitokondria oleh suatu simporter proton. Di dalam mitokondria, piruvat mengalami dekarboksilasi oksidatif menjadi asetil-komplekspiruvat piruvat dehidrogenase ini analog dengan kompleks alfa ketoglutarat dehidrogenase pada siklus asam sitrat. Piruvat mengalami dekarboksilasi oleh komponen piruvat dehirogenase pada kompleks enzim tersebut menjadi turunan hidroksietil cincin tiazol tiamin difosfat, yang kemudian bereaksi dengan lipoamida teroksidasi, yakni gugus prostetik pada dihidrolipoil transasetilase, untuk membentuk asetil lipoaamida. Tiamin adah vitamin B1 dan jika jumlahnya kurang, metabolisme glukosa akan terganggu dan mungkin terjadi asidosis laktat dan piruvat yang signifikan. Asetil lipoamida bereaksi dengan koenzim A untuk membentuk asetil-KoA dan lipoamida tereduksi. Reaksi ini tuntas apabila lipoamida yang tereduksi direoksidasi oleh suatu flavoprotein yaitu dihidrolipoil dehidrogenase, yang mengandung FAD. Akhirnya, flavoprotein tereduksi mengalami oksidasi oleh NAD, yang kemudian memindahkan ekuivalen pereduksi ke rantai respiratorik. Piruvat + NAD+ + KoA Asetil-KoA + NADH + H+ + CO2- Siklus Asam Sitrat: Katabolisme Asetil-KoAReaksi awal antara asetil-KoA dan oksaloasetat untuk membentuk sitrat dikatalis oleh sitrat sintase yang membentuk ikatan karbon ke karbon antara karbon metil pada asetil-KoA dan karbon karbonil pada oksaloasetat. Ikatan tioester pada sitril-KoA yang terbentuk mengalami hidrolisis dan membebaskan sitrat dan KoASH suatu reaksi eksotermik. Sitrat mengalami isomerasi menjadi isositrat oleh enzim akonitase. Racun fluorida bersifat toksik karena fluoroasetil-KoA berkondensasi dengan oksaloasetat untuk membentuk fluorositrat, yaitu menghambat akonitase sehingga terjadi penimbunan sitrat. Isositrat mengalami dehidrohenase yang dikatalisis oleh isositrat dehidrogenase untuk membentuk, oksalosuksinat pada awalnya, yang tetap berikatan pada enzim dan mengalami dekarboksilasi menjadi alfa ketoglutarat. Alfa ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oksidatif dalam suatu rekasi yang dikatalis oleh suatu kompleks multienzim yang mirip dengan kompleks multienzim yang berperan dalam dekarboksilasi oksidatif piruvat. Kompleks alfa ketoglutarat dehidrogenase memerlukan kofaktor yang sama dengan kofaktor yang diperlukan kompleks piruvat dehidrogenase tiamin difosfat, lipoat, NAD, FAD, dan KoA serta menyebabkan terbentuknya suksinil KoA. Kesetimbangan reaksi ini jauh lebih menguntungkan pembentukan suksinil KoA sehingga secara fisiologis reaksi ini harus dianggap berjalan satu arah. seperti halnya oksidasi piruvat, arsenit menghambat reaksi ini yang menyebabkan akumulasi substrat yaitu alfa ketoglutarat.4 Suksinil KoA diubah menjadi suksinat oleh enzim suksinat tiokinase. Reaksi ini adalah satu-satunya contoh fosforilasi tingkat substrat dalam siklus asam sitrat. Metabolisme suksinat yang menyebabkan terbentuknya oksaloasetat, memiliki rangkaian eaksi kimia yang sama seperti yang terjadi pada oksidasi beta asam lemak: enzim idrogenase untuk membentuk ikatan rangkap karbon-ke-karbon, penambahan air untuk membentuk gugus hidroksil, dan dehidrogenasi lebih lanjut untuk menghasilkan gugus okso pada oksaloasetat. Reaksi dehidrogenasi pertama yang mebentuk fumarat dikatalis oleh suksinat dehidrogenase yang terikat pada permukaan dalam membran dalam mitokondria. Enzim ini mengandung FAD dan protein besi-sulfur, dan secara langsung mereduksi ubikuinon dalam rantai transpor elektron. Fumarase mengkatalisis penambahan air pada ikatan rangkap fumarat sehingga menghasilkan malat. Malat diubah menjadi oksaloasetat oleh malat dehidrogenase, suatu reaksi yang memerlukan NAD. Meskipun keseimbangan reaksi ini jauh menguntungkan malat, namun aliran netto reaksi tersebut adalah ke oksaloasetat karena oksaloasetat terus dikeluarkan membentuk sitrat, sebagai substrat glukoneogenesis, atau mengalami transaminasi menjadi aspartat serta reoksidasi NADH terjadi scara kontinu. - Glikogenesis & GlikogenolisisSeperti pada glikolisis, glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat yang dikatalis heksokinase di otot, dan glukokinase di hati. Glukosa 6-fosfat mengalami isomerasi menjadi glukosa 1-fosfat oleh fosfoglukomutase. Enzim itu sendiri mengalami fosforilasi dan gugus fosfo ikut serta dalam suatu reaksi reversibel dengan glukosa 1,6-bifosfat sebagai zat antaranya adalah. Kemudian, glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat untuk membentuk nukleotida aktif uridin difosfat glukosa dan pirofosfat yang dikatalis oleh UDPGlc pirofosforilase. Reaksi berlangsung dalam arah pembentukan UDPGlc karena pirofosfatase menggkatalisis hidrolisis pirofosfat menjadi 2 kali fosfat sehingga salah satu produk tersebut reaksi dihilangkan. Glikogen sintase mengkatalisis pembentukan sebuah ikatan glikosida antara C1 glukosa UDPGlc dan C4 residu glukosa terminal glikogen yang membebaskan uridin difosfat. Suatu molekul glikogen yang sudah ada, atau primer glikogen harus ada agar reaksi ini dapat berlangsung. Primer glikogen ini pada gilirannya dapat dibentuk pada suatu primer protein yang dikenal sebgai glikogenin. residu glukosa lain melekat pada posisi 1 4 untuk membentuk suatu rantai pendek yang merupakan substrat untuk glikogen sintase. Penambahan sebuah residu glukosa ke rantai glikogen yang sudah ada, atau primer, terjadi di ujung luar molekul sehingga cabang-cabang molekul nonreproduksi glikogen memanjang seiring dengan terbentuknya ikatan 1 4. Ketika rantai memiliki panjang sedikit 11 residu glukosa, sebagian rantai 1 4 dipindah kan ke rantai di dekatnya oleh branching enzyme untuk membentuk ikatan 1 6 sehingga terbentuk titik percabangan.4 Glikogen fosforilase mengkatalisis tahap penentu kecepatan glikogenolisis dengan mengkatalisis pemecahan fosforoilitik ikatan 1 4 glikogen untuk menghasilkan glukosa 1-fosfat. Reduksi glukosil terminal dari rantai terluar molekul glikogen dikeluarkan secara sekuensial sampai tersisa sekitar empat residu glukosa di kedua sisi suatu cabang 1 6. Enzim lain memindahkan 1 unit trisakarida dari suatu cabang ke cabang lain yang menyebabkan terpajannya titik cabang 16. Hidrolisis ikatan 1 6 memerlukan debranching enzyme, glukan transferase dan debranching enzyme mungkin merupakan kedua bentuk aktivitas dari suatu protein tunggal. Reaksi yang dikatalisis oleh fosfoglukomutase bersifat reversibel sehingga glukosa 6-fosfat dapat dibentuk dari glukosa 1-fosfat. Di hati tetapi tidak di otot, glukosa 6-fosfatase menghidrolisis glukosa 6-fosfat yang menghasilkan glukosa yang diekspor sehingga kadar glukosa darah meningkat.4Lemak (Lipid)Lipid merupakan konstituen makanan yang penting tidak saja karena nilai energinya yang tinggi, tetapi juga karena vitamin larut-lemak dan asam lemak esential yang terkandung di dalam lemak makanan alami. Berfungsi sebagai insulator panas di jaringan subcutan. Lipid non polar berfungsi sebagai insulator listrik. Kombinasi lipid dan protein (lipoprotein) adalah konstituen sel yang penting, yang terdapat baik di membran sel maupun di mitokondria, dan juga berfungsi sebagai transport lipid dalam darah.Lipid diklasifikasikan menjadi lipid sederhana atau kompleks. Lipid sederhana: Ester asam lemak dengan berbagai alkohol. Lemak (fat): ester asam lemak dengan gliserol. Minyak (oil) adalah lemak dalam keadaan cair. Wax (malam) adalah ester asam lemak dengan alkohol monohidrat berberat molekul tinggi.Lipid kompleks: ester asam lemak yang mengandung gugus gugus selain alkohol dan asam lemak. Fosfolipid adalah lipid yang mengandung suatu residu asam fosfor, selain asam lemak dan alkohol. Glikolipid adalah lipid yang mengandung asam lemak, sfingosin, dan karbohidrat. Lipid kompleks lain adalah lipid seperti sulfolipid dan aminolipid.Prekursor dan lipid turunan. Kelompok ini mencakup asam lemak, gliserol, steroid, alkohol lain, aldehid lemak, dan badan keton.Metabolisme Lemak

Secara ringkas, hasil akhir dari pemecahan lipid dari makanan adalah asam lemak dan gliserol. Jika sumber energi dari karbohidrat telah mencukupi, maka asam lemak mengalami esterifikasi yaitu membentuk ester dengan gliserol menjadi trigliserida sebagai cadangan energy jangka panjang. Jika sewaktu-waktu tak tersedia sumber energi dari karbohidrat barulah asam lemak dioksidasi, baik asam lemak dari diet maupun jika harus memecah cadangan trigliserida jaringan. Proses pemecahan trigliserida ini dinamakan lipolisis.Proses oksidasi asam lemak dinamakan oksidasi beta dan menghasilkan asetil KoA. Selanjutnya sebagaimana asetil KoA dari hasil metabolisme karbohidrat dan protein, asetil KoA dari jalur inipun akan masuk ke dalam siklus asam sitrat sehingga dihasilkan energi. Di sisi lain, jika kebutuhan energi sudah mencukupi, asetil KoA dapat mengalami lipogenesis menjadi asam lemak dan selanjutnya dapat disimpan sebagai trigliserida.Beberapa lipid non gliserida disintesis dari asetil KoA. Asetil KoA mengalami kolesterogenesis menjadi kolesterol. Selanjutnya kolesterol mengalami steroidogenesis membentuk steroid. Asetil KoA sebagai hasil oksidasi asam lemak juga berpotensi menghasilkan badan-badan keton (aseto asetat, hidroksi butirat dan aseton). Proses ini dinamakan ketogenesis. Badan-badan keton dapat menyebabkan gangguan keseimbangan asam-basa yang dinamakan asidosis metabolik. Keadaan ini dapat menyebabkan kematian.

Metabolisme GliserolGliserol sebagai hasil hidrolisis lipid (trigliserida) dapat menjadi sumber energi. Gliserol ini selanjutnya masuk ke dalam jalur metabolisme karbohidrat yaitu glikolisis. Pada tahap awal, gliserol mendapatkan 1 gugus fosfat dari ATP membentuk gliserol 3-fosfat. Selanjutnya senyawa ini masuk ke dalam rantai respirasi membentuk dihidroksi aseton fosfat, suatu produk antara dalam jalur glikolisis.

Gambar 1. Reaksi-reaksi kimia dalam metabolisme gliserolSumber:(http://www.google.co.id/imgres?q=metabolisme+gliserol&um=1&hl=id&biw=1525&bih=728&tbm)Oksidasi asam lemak (oksidasi beta)Untuk memperoleh energi, asam lemak dapat dioksidasi dalam proses yang dinamakan oksidasi beta. Sebelum dikatabolisir dalam oksidasi beta, asam lemak harus diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-KoA. Dengan adanya ATP dan Koenzim A, asam lemak diaktifkan dengan dikatalisir oleh enzim asil-KoA sintetase (Tiokinase).

Gambar 2. Aktivasi asam lemak menjadi asil KoASumber: (http://www.google.co.id/imgres?q=aktivasi+asam+lemak&um=1&hl=id&biw=1525&bih=)

Asam lemak bebas pada umumnya berupa asam-asam lemak rantai panjang. Langkah-langkah masuknya asil KoA ke dalam mitokondria dijelaskan sebagai berikut: Asam lemak bebas (FFA) diaktifkan menjadi asil-KoA dengan dikatalisir oleh enzim tiokinase. Setelah menjadi bentuk aktif, asil-KoA dikonversikan oleh enzim karnitin palmitoil transferase I yang terdapat pada membran eksterna mitokondria menjadi asil karnitin. Setelah menjadi asil karnitin, barulah senyawa tersebut bisa menembus membran interna mitokondria. Pada membran interna mitokondria terdapat enzim karnitin asil karnitin translokase yang bertindak sebagai pengangkut asil karnitin ke dalam dan karnitin keluar. Asil karnitin yang masuk ke dalam mitokondria selanjutnya bereaksi dengan KoA dengan dikatalisir oleh enzim karnitin palmitoiltransferase II yang ada di membran interna mitokondria menjadi Asil Koa dan karnitin dibebaskan. Asil KoA yang sudah berada dalam mitokondria ini selanjutnya masuk dalam proses oksidasi beta.

Dalam oksidasi beta, asam lemak masuk ke dalam rangkaian siklus dengan 5 tahapan proses dan pada setiap proses, diangkat 2 atom C dengan hasil akhir berupa asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk ke dalam siklus asam sitrat. Dalam proses oksidasi ini, karbon asam lemak dioksidasi menjadi keton.4Telah dijelaskan bahwa asam lemak dapat dioksidasi jika diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-KoA. Proses aktivasi ini membutuhkan energi sebesar 2P. (-2P)Setelah berada di dalam mitokondria, asil-KoA akan mengalami tahap-tahap perubahan sebagai berikut:1. Asil-KoA diubah menjadi delta2-trans-enoil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 2P (+2P)2. delta2-trans-enoil-KoA diubah menjadi L(+)-3-hidroksi-asil-KoA3. L(+)-3-hidroksi-asil-KoA diubah menjadi 3-Ketoasil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 3P (+3P)4. Selanjutnya terbentuklah asetil KoA yang mengandung 2 atom C dan asil-KoA yang telah kehilangan 2 atom C.

Dalam satu oksidasi beta dihasilkan energi 2P dan 3P sehingga total energi satu kali oksidasi beta adalah 5P. Karena pada umumnya asam lemak memiliki banyak atom C, maka asil-KoA yang masih ada akan mengalami oksidasi beta kembali dan kehilangan lagi 2 atom C karena membentuk asetil KoA. Demikian seterusnya hingga hasil yang terakhir adalah 2 asetil-KoA.4Asetil-KoA yang dihasilkan oleh oksidasi beta ini selanjutnya akan masuk siklus asam sitrat. Sintesis asam lemakMakanan bukan satu-satunya sumber lemak kita. Semua organisme dapat men-sintesis asam lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran. Pada manusia, kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak. Sintesis asam lemak sesuai dengan degradasinya (oksidasi beta). Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma. ACP (acyl carrier protein) digunakan selama sintesis sebagai titik pengikatan. Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty acid synthase. NADPH digunakan untuk sintesis.Tahap-tahap sintesis asam lemak ditampilkan pada skema berikut :

Gambar 3. Tahap-tahap sintesis asam lemakSumber:(http://www.google.co.id/imgres?q=tahap+sintesis+lemak&um=1&hl=id&biw=1525&bih=728&tbm=isch&tbn)Penyimpanan lemak dan penggunaannya kembaliAsam-asam lemak akan disimpan jika tidak diperlukan untuk memenuhi kebutuhan energi. Tempat penyimpanan utama asam lemak adalah jaringan adiposa. Adapun tahap-tahap penyimpanan tersebut adalah: Asam lemak ditransportasikan dari hati sebagai kompleks VLDL. Asam lemak kemudian diubah menjadi trigliserida di sel adiposa untuk disimpan. Gliserol 3-fosfat dibutuhkan untuk membuat trigliserida. Ini harus tersedia dari glukosa. Akibatnya, kita tak dapat menyimpan lemak jika tak ada kelebihan glukosa di dalam tubuh.

Jika kebutuhan energi tidak dapat tercukupi oleh karbohidrat, maka simpanan trigliserida ini dapat digunakan kembali. Trigliserida akan dipecah menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol dapat menjadi sumber energi (lihat metabolisme gliserol). Sedangkan asam lemak pun akan dioksidasi untuk memenuhi kebutuhan energi pula (lihat oksidasi beta).4Patogenesis DemamDemam mengacu pada peningkatan suhu tubuh sebagai akibat dari infeksi atau peradangan, sebagai respon invasi terhadap mikroba, sel-sel darah putih tertentu mengeluarkan suatu zat kimia yang dikenal sebagai pirogen endogen, yang memiliki banyak efek untuk melawan infeksi dan juga bekerja pada pusat termogulasi hipotalamus untuk meningkatkan patokan termostat. Hipotalamus sekarang mempertahankan suhu di titik patokan yang baru dan bukan di suhu tubuh normal. Jika sebagai contoh, pirogen endogen meningkatkan titik patokan menjadi 38,9C, hipotalamus merasa bahwa suhu normal prademam sebesar 37C terlalu dingin, dan orang ini memicu mekanisme-mekanisme respon dingin untuk meningkatkan suhu menjadi 38,9C.5-7Menggigil ditimbulkan agar dengan cepat meningkatkan produksi panas, sementara vasokontriksi kulit juga berlangsung untuk dengan cepat mengurangi pengeluaran panas. Kedua mekanisme tersebut mendorong suhu naik. Mekanisme-mekanisme tersebut menimbulkan adanya rasa dingin menggigil yang mendadak pada permulaan demam. Karena merasa kedinginan orang tersebut memakai selimut sebagai mekanisme volunter untuk meningkatkan suhu tubuh dengan mengkonversi panas. Setelah suhu baru tercapai, suhu tubuh diatur seperti pada keadaan normal sebagai respon terhadap pajanan dingin atau panas, tetapi dengan patokan yang lebih tinggi. Dengan demikian, pembentukan demam sebagai respon terhadap infeksi adalah sesuatu yang disengaja dan bukan disebabkan oleh kerusakan mekanisme termogulasi. Walaupun makna fisiologis dari demam masih belum jelas, banyak pakar medis berpendapat bahwa peningkatan suhu tubuh bersifat menguntungkan untuk melawan infeksi. Demam memperkuat respon peradangan dan mungkin mengganggu multiplikasi bakteri. Pirogen endogen meningkatkan titik patokan termostat hipotalamus selama demam dengan memicu pengeluaran lokal prostaglandin, yaitu zat perantara kimiawi lokal yang bekerja langsung di hipotalamus. Aspirin menurunkan demam dengan menghambat sintesis prostaglandin. Aspirin tidak menurunkan suhu pada orang yang tidak demam, karena tanpa adanya pirogen endogen tidak terdapat prostaglandin dalam jumlah berarti di hipotalamus. Penyebab molekuler pasti "hilangnya" demam secara alamiah tidak diketahui, walaupun diperkirakan bahwa hal tersebut terjadi karena penurunan pengeluaran pirogen atau terjadi vasodilatasi kulit yang diikuti oleh berkeringat. Orang yang bersangkutan merasa panas oleh hipotalamus ini menurunkan suhu ke normal. Demam dibagi menjadi 2 tingkatan, yang pertama adalah stage of chill. Stage of chill adalah fase dimana timbulnya rasa dingin disertai menggigil, mengakibatkan pengeluaran panas dari dalam tubuh ditekan sementara produksi panas dalam tubuh terus meningkat sehingga terjadi demam. Kedua adalah stage of fastigium, fase yang merupakan tingkat dari penyakit. Terjadi pengeluaran panas yang tinggi dan pembentukan panas yang rendah.5-7 Laju MetabolikLaju metabolik adalah laju pemakaian energi. Laju pemakaian energi oleh tubuh selama kerja eksternal dan internal dikenal sebagai laju metabolik. Karna sebagian besar pengeluaran energi tubuh akhirnya muncul sebagai panas maka laju metabolik normalnya dinyatakan sebagai laju produksi panas dalam kalori per jam satuan dasar energi adalah kalori, yaitu jumlah panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu sebesar 10C. Satuan ini terlalu kecil untuk digunakan di dalam membahas tubuh manusia karena besarnya panas yang terlibat sehingga digunakan kilo kalori atau kalori yang setara dengan 1000 kalori.5-7Laju metabolik dan karenanya jumlah panas yang diproduksi bervariasi bergantung pada beragam faktor misalnya olahraga, rasa cemas, menggigil, dan asupan makanan. Peningkatan aktifitas otot rangka adalah faktor yang dapat meningkatkan laju metabolik paling besar. Bahkan peningkatan ringan tonus otot menyebabkan peningkatan laju metabolik yang nyata dan berbagai tingkat aktifitas fisik secara mencolok mengubah pengeluaran energi dan produksi panas. Karena itu, laju metabolik seseorang ditentukan dibawah kondisi basal terstandar yang diciptakan untuk mengontrol sebanyak mungkin variabel yang dapat mengubah laju metabolik. Dengan cara ini, aktifitas metabolik yang diperlukan untuk mempertahankan fungsi tubuh basal saat istirahat dapat ditentukan karena itu, apa yang disebut disebagai laju metabolik basal adalah cerminan dari tubuh atau laju pengeluaran energi internal minimal saat terjaga. BMR diukur dibawah kondisi khusus berikut yaitu, yang bersangkutan harus beristirahat secara fisik beristirahat setelah olahraga paling sedikit 30 menit untuk menghilangkan kontribusi kontraksi otot terhadap produksi panas, yang bersangkutan harus beristirahat secara mental untuk memperkecil tonus otot rangka dan mencegah peningkatan epinefrin suatu hormon yang dikeluarkan sebagai respon terhadap stress yang meningkatkan laju metabolik. Pengukuran harus dilakukan pada suhu kamar yang nyaman sehingga yang bersangkutan tidak menggigil, karna akan meningkatkan laju metabolik. Dan yang bersangkutan jangan makan apapun dalam 12 jam sebelum pengukuran BMR untuk menghindari produksi panas dari makanan atau peningkatkan wajib laju metabolik yang terjadi sebagai konsekuensi asupan makanan.5-7 Peningkatan singkat kurang dari 12 jam laju metabolik ini bukan disebabkan oleh aktifitas pencernaan tetapi peningkatan aktifitas metabolik yang berkaitan dengan pemrosesan dan penyimpanan nutrient terutama oleh pabrik biokimia utama dihati. Setelah ditentukan dibawah kondisi basal, laju produksi panas perlu dibandingkan dengan nilai normal untuk orang dengan jenis kelamin, usia, berat, dan tinggi yang sama, karena faktor-faktor ini mempengaruhi laju pengeluaran energi basal. Faktor yang mempengaruhi laju metabolik basal salah satunya adalah hormon tiroid. Hormon tiroid adalah penentu utama meskipun bukan satu-satunya penentu laju metabolisme basal. Peningkatan hormon tiroid menyebabkan peningkatan BMR. Seperti telah disebutkan, epinefrin juga meningkatkan BMR.5-7KesimpulanHipotesis diterima. Melalui makalah ini dapat disimpulkan bahwa keseimbangan suhu tubuh diatur oleh hipotalamus anterior dan posterior yang masing-masing bertanggung jawab terhadap panas dan dingin, dengan mengaturkeseimbangan antara produksi panas dan pengeluaran panas.Keadaan yang dapat meningkatkan produksi panas adalah pembentukan energi melalui makanan, aktivitas otot, peningkatan aktivitas saraf simpatis dan sekresi hormon. Pelepasan panas dari tubuh dilakukan secara radiasi, konduksi, konveksi dan evaporasi melalui kulit berupa keringat atau pernafasan. Salah satu keadaan gangguan keseimbangan suhu tubuh berupa demam. Dimana apabila terjadi peningkatan suhu di dalam tubuh dapat meningkatkan sistem metabolisme tubuh yang dipacu oleh karena suhu di tubuh telah naik dari kisaran suhu tubuh normal.

Daftar Pustaka1.Sloane Ethel. Anatomi dan fisiologi. Jakarta: EGC; 2004.h. 92-124.2.Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Edisi ke-6. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2011.h.702-17. 3.Sherwood Lauralee. Fisiologi manusia. Jakarta: EGC; 2011.h.277-304.4.Murrary KR, Granner KD, Rodwell WV. Biokimia harper. 27th. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2009.h.152-225.5. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. 2nd. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2001.h.597-606.6. Ganong W. Review of medical physiology. 21st. California: Mc-Graw Hillcompany; 2003.h.522-9.7. Guyton A. Textbook of medical physiology. Eleventh ed. Pennsylvania: Elseviersaunders; 2006.h.132-8.

18Pengaturan Suhu Tubuh dan Peningkatan Metabolisme