BIOKIMIA KARDIOVASKULER
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
METABOLISME ENERGI OTOT JANTUNG
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
Otot rangka •
Sumber energi untuk kontraksi berasal dari glikogen otot dan glukosa darah kemudian melalui jalur glikolisis akan menghasilkan ATP ATP –
–
–
•
Bila suplai O 2 pembentukan ATP ATP tidak terganggu otot rangka mengandalkan perolehan energi dari glikolisis anaerob dihasilkan laktat
–
–
•
Kemudian pada keadaan istirahat laktat akan diubah kembali menjadi glukosa di hati melalui glukoneogenesis glukosa berdifusi keluar dari hati ditangkap oleh otot rangka diubah kembali menjadi glikogen melalui glikogenesis –
–
–
–
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
Otot jantung •
•
•
–
struktur otot lurik ~ otot rangka
Otot jantung berbeda dengan otot rangka otot jantung berkontraksi terus menerus menerus sepanjang hayat –
Keperluan ATP untuk kontraksi itu metabolisme aerobik
–
oleh karena
Untuk keperluan energi sangat bergantung pada glukosa dan asam lemak darah –
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
•
•
Untuk sekali denyut jantung diperlukan 2 % dari total produksi ATP sel otot jantung –
Bila otot jantung tidak dapat memproduksi lagi ATP seluruh ATP akan dipakai dalam waktu < 1 menit –
•
Oleh karena keperluan ATP yang sangat otot jantung bergantung pada metabolisme aerobik (glikolisis aerob, -oksidasi asam lemak) yang berlanjut dengan fosforilasi oksidatif melalui rantai transport elektron di dalam mitokondria menghasilkan ATP –
–
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
Bahan bakar untuk kontraksi sel otot jantung •
•
Asam lemak darah (60 80 %) - -oksidasi asetil KoA daur TCA fosforilasi oksidatif ATP Glukosa darah ( 20 40 %) glikolisis asetil KoA daur TCA fosforilasi oksidatif ATP –
–
–
•
•
Kontraktibilitas sel otot jantung total bergantung pada suplai O 2 dan bahan bakar dari arteri koronaria –
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
•
Bila suplai O2 atau pO2 - jumlah ATP tidak mencukupi sel otot jantung beralih ke metabolisme anerob –
•
Pada serangan jantung yang disebabkan sumbatan arteri koroner suplai O2 dan bahan bakar terputus dapat meyebabkan kematian otot jantung infark ( Myocardial infarction, MCI) –
–
–
–
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
Keperluan energi yang tinggi dari otot jantung oleh struktur jaringannya •
•
>> mioglobin - mengikat O2 dalam otot jantung ke mitokondria
–
didukung
mentransportnya
>> mitokondria (> 50 % vol otot jantung ) mengandung enzim - -oksidasi asam lemak - kreatin kinase - daur TCA - rantai transport elektron - ATP sintase - ADP-ATP translokase sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
–
–
>>
Pada keadaan normoksia asam lemak darah merupakan substrat utama untuk metabolisme energi otot jantung –
Ketersediaan asam lemak darah menghambat penggunaan glukosa sebagai sumber energi karena asam lemak menghambat jalur glikolisis –
–
Pada keadaan hipoksia/anoksia oksidasi asam lemak terganggu darah Glikolisis anaerob me •
•
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
–
asam lemak
GLIKOLISIS Jalur utama metabolisme glukosa •
•
•
•
Berlangsung di sitosol semua sel Dapat berlangsung paada keadaan aerob maupun anaerob Pada keadaan aerob glukosa diubah menjadi piruvat di sitosol kemudian piruvat masuk ke dalam mitokondria dioksidasi menjadi asetil KoA atom C akan dioksidasi melalui daur TCA menjaadi CO2 –
–
–
•
–
Elektron dari substrat akan dioksidasi melalui rantai transport elektron menghasilkan H2O + ATP –
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
REAKSI JALUR GLIKOLISIS
Glukosa + ATP Glukosa 6-P
glukosa 6-P + ADP fruktosa 6-P
Fruktosa 6-P + ATP Fruktosa 1,6-BP
fruktosa 1,6-BP + ADP di-OHaseton-P + gliseraldehid 3-P
Gliseraldehid 3-P + Pi + NAD 1,3-bisfosfogliserat + ADP
1,3-bisfosfogliserat + NADH + H+ 3-P gliserat + ATP
3-P gliserat
2-P gliserat
2-P gliserat
P-enolpiruvat + H2O
P-enol piruvat + ADP
piruvat + ATP
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
GLIKOLISIS AEROB
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
Glikolisis anaerob •
NADH yang terbentuk pada reaksi yang dikatalisis oleh gliseraldehid 3-P dehidrogenase, di sitosol akan direoksidasi dengan mereduksi piruvat
laktat, yang
dikatalisis oleh laktat dehidrogenase (LDH)
•
Glukosa
piruvat + NADH + H+ laktat +
NAD+
•
Pada keadaan anaerob
–
lebih banyak glukosa yang
harus dimetabolisme dibandingkan dengan keadaan aerob sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
Glikolisis Anaerob
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
Glukosa
ATP
HK
Glukosa 6-P
Glikogen
Fruktosa 6-P
ATP
PFK
GLIKOLISIS
Fruktosa 1,6-BP Di-OH aseton- P Gliseraldehid 3-P NAD+ GPDH
NADH + H+ 1,3-BP Gliserat
ATP 3-P Gliserat PK
LDH
Laktat
Sitosol
ATP piruvat piruvat
Oksaloasetat
PDH Asetil KoA
malat TCA cycle
fumarat
sitrat
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
Mitokondria
Oksidasi- -asamlemak •
•
Berlangsung di dalam mitokondria ( pada keadaan aerob) Asam lemak harus diaktifkan sebelum mengalami katabolisme menjadi asil KoA –
•
Asil KoA tidak dapat menembus membran dalam mitokondria memerlukan karnitin –
•
Pada oksidasi- asam lemak oksidasi terjadi pad atom C- dari asam lemak oleh karena itu pada setiap kali oksidasi- - akan dilepaskan 1 asetil KoA + asil KoA yang berkurang 2 atom C –
–
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
TAG
AL-alb
AL
AL KoA
Asil KoA Membran luar mitokondria
karnitine
Oksidasi- asam lemak
Asil KoA
Asill karnitin
Asil KoA
Asetil KoA
TCA sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
DAUR TCA – KATABOLISME ASETIL KOA (Daur Krebs) •
Serangkaian reaksi di dalam mitokodria
•
Terjadi oksidasi asetil KoA menjadi CO2
•
Koenzim bentuk tereduksi (NADH, FADH) pada waktu mengalami reokisidasi terkait dengan pembentukan ATP merupakan substrat untuk rantai pernafasan –
–
•
•
Merupakan jalur metabolsime bersama untuk oksidasi aerobik dari KH, lipid dan asam amino Juga berperan pada glukoneogenesis, lipogenesis dan interkonversi asam amino sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
glukosa
Asam amino
Asam lemak Asetil KoA sitrat
oksaloasetat malat fumarat
isositrat 2H
-ketoglutarae
2H
suksinat
2H
NAD
suksiniKCoA 2H
Fp
P KoQ
Daur TCA
Sit b
P
Sit c
P Sit aa3
O2 sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10 H2O
Fosforilasi oksidatif
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
Metabolisme Laktat KEADAAN NORMOKSIA •
•
Sumber laktat
–
terbesar dari sel darah merah
Sebagian besar laktat diubah menjadi glukosa di hati melalui glukoneogenesis –
•
Bila suplai darah
(hipoperfusi)
•
Penghentian ambilan laktat
–
–
ambilan laktat
asidosis laktat
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
METABOLISME LAKTAT PADA KEADAAN HIPOKSIA •
•
•
•
Produksi laktat - karena inhibisi P-enolpiruvat karboksi kinase (PEPCK) (enzim jalur glukoneogenesis) di hati Laktat
–
dapat digunakan sebagai sumber energi
Laktat piruvat asetil KoA kemudian dioksidasi lebih lanjut melalui daur TCA di mitokondria Ambilan laktat organ vital
–
menghemat pemakaian glukosa untuk
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
glikolisis
Oksidasi- asam lemak
CoA + NAD +
NADH + CO2
Asetil KoA
Piruvat
Daur TCA
PDH (aktif)
kinase
laktat
fosfatase
PDH-(P) (inaktif)
Metabolisme energi otot jantung sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
Otot jantung juga mengandung >>> kreatin kinase (creatine kinase, CK ) –
kreatin + ATP •
•
Kreatin-P skelet
–
kreatin-P + ADP
cadangan energi dalam jantung, otak, otot
Bila keperluan ATP meningkat dalam waktu singkat mis. Pada awal kontraksi otot ikatan fosfat energi tinggi yang terdapat dalam kreatin-P ditransfer ke ADP membentuk ATP –
–
–
•
Bila keperluan ATP - kreatin-P disintesis kembali sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
–
ANALISIS ENZIM UNTUK DIAGNOSIS Ezim fungsional plasma Enzim/proenzim tertentu normal terdapat di dalam plasma mempunyai fungsi fisiologiss Contoh - lipoprotein lipase - proenim pembekuan darah, komplemen, dll Biasanya disintesis dan disekresi oleh hati •
–
–
•
•
Enzim non-fungsional plasma Tidak mempunyai fungsi fisiologis di dalam plasma / darah Keberadaan di dalam plasma menandakan adanya kerusakan jaringan/ organ Contoh : LDH, SGOT/SGPT, amilase, kreatin kinase (CK), fosfatase alkali / asam Mempunyai nilai diagnostik • •
–
•
•
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
Enzim nonfungsional plasma pada penyakit jantung •
LDH - tetramer - 2 tipe isomer H (heart) dan M (muscle) - 5 isozim : H4, H3M, H2M2, HM3, M4 - pola elektroforesis khas pada MCI LDH1 isozim (H4) - aktivitas pada hari I meningkat bertahap dan bertahan sampai > 6 hari –
–
–
•
CK - dimer - 2 tipe subunit M (muscle) and B (brain) - 3 isozim: MM, MB, BB - isozim CK-MB mempunyai nilai diagnostik - aktivitas dalam 6 jam setelah serangan jantung –
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
•
GOT (AST, aspartate transaminase) - Pada MCI aktivitas dalam 6
–
12 jam setelah
nekrosis, menetap dalam 24 - 36 jam, dan menghilang dalam waktu 4 hari - aktivitas 10 x N, paralel dengan luas daerah nekrosis
- pada penyakit hati dan empedu - aktivitas juga , tetapi tidak setinggi pada penyakit jantung, dalam waktu singkat dan biasanya disertai dengan pe aktivitas GPT >100 X N sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
Aktivitas transaminase di berbagai organ (Unit/g jaringan) Organ
AST/GOT
ALT/GPT
Jantung
155500
7130
Hati
142400
43800
Otot skelet
99300
4750
Ginjal
90900
19300
Pankreas
28300
1550
Limpa
13600
1210
Paru
10000
668
22
16
Serum
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
AKIVIAS ENZIM NONFUNGSIONAL PLASMA PADA MCI
7x
AST/GOT
6x CK-MB
5x 4x LDH
3x 2x
N 4 Jam
8
1
2
3
4 Hari
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
5
KOLESTEROL dan LIPOPROTEIN
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
Lipid, termasuk kolesterol, ditransport di dalam plasma sebagai lipoprotein Lipoprotein di dalam darah •
Kilomikron
•
VLDL (very low density lipoprotein)
•
IDL (intermediate density lipoprotein)
•
LDL (low density lipoprotein)
•
HDL (high density lipoprotein) sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
Kilomikron (KM) •
Berasal dari absorpsi lipid di usus (lipid eksogen)
•
Mentransport lipid dari usus ke hati/jaringan
•
Terutama mengandung triasilgliserol (TG), juga mengandung fosfolipid (PL), kolesterol (C), apo A, apoB-48, apo C –
•
Di dalam endotel pembuluh kapiler terdapat lipoprotein lipase (LPL), yang menghidrolisis TG asam lemak (AL) + gliserol
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
•
•
•
AL kemudian ditangkap oleh jaringan, digunakan sebagai energi (jantung) atau akan mengalami esterifikasi dengan gliserol TG (disimpan di jaringan adiposa) Gliserol disimpan di jaringan adiposa (setelah esterifikasi dengan AL) dalam bentuk TG –
Setelah TAG dihidrolisis oleh LPL KM berubah menjadi sisa KM ditransport kembali ke hati komponen kolesterol nya di kemas kembali dalam bentuk VLDL –
–
–
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
VLDL • • •
Dibentuk di hati (lipid endogen) Mentransport lipid endogen dari hati ke jaringan Terutama mengandung TG (komponen utama), juga mengandung kolesterol, PL, apo B-100, apo C LPL yang terdapat pada endotel pembuluh darah menghidrolisis TG AL + gliserol AL ditangkap oleh jaringan digunakan sebagai sumber energi (jantung) atau disimpan sebagai TG di jaringan adiposa Gliserol ditangkap oleh jaringan untuk reesterifikasi menjadi TG di jaringan adiposa Setelah dihidrolisis oleh LPL, VLDL berubah menjadi IDL (VLDL remnant , sisa VLDL) –
•
•
•
•
–
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
IDL Dibentuk dari VLDL Komponen utama adalah kolesterol Juga mengandung Apo B-100 dan apo E Diangkut kembali ke hati atau diubah menjadi LDL • • • •
LDL Dibentuk dari IDL Komponen utama kolesterol Ditangkap oleh hati atau jaringan yang mempunyai reseptor LDL Kolesterol digunakan sebagai komponen membran sel, hormon steroid • •
–
•
•
•
–
= b ad c h o l es t e r o l sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
HDL •
Disintesis dan disekresi oleh hati dan usus
•
Komponen utama
•
Juga mengandung
•
•
–
fosfolipid, kolesterol
–
apo A
Kolesterol diubah menjadi kolesteril ester (CE) oleh LCAT (lecithine-cholesterol acyl transferase) Berperan pada transport-balik kolesterol dari jaringan ke hati
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
•
•
Hati menggunakan kembali kolesterol diubah menjadi garam empedu atau diekskresi ke dalam empedu –
HDL = good cholesterol
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
METABOLISME KOLESTEROL Kolesterol dalam tubuh berasal dari •
Diet, dan
•
Biosintesis
Kolesterol hanya disintesis oleh hewan ( tidak pada tanaman) –
Dibentuk dari asetil KoA usus, testis, aorta
–
di hati, kulit, korteks adrenal,
Asetil KoA merupakan sumber seluruh atom C kolesterol sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
KH, AA
Asam lemak Asetil KoA Aseto asetil KoA HMG KoA
Statin
-
HMG KoA reduktase Mevalonat -
Biosintesis kolesterol
Skualen Kolesterol Asam empedu
Kolesterol Struktur membran
Asam empedu Hormon steroid
Vitamin D
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
Kolesterol •
•
ditransport antar jaringan dalam bentuk lipoprotein Diekskresi dalam empedu sebagai kolesterol atau asam empedu (garam) –
Fungsi kolesterol, prekursor dari Hormon steroid Vitamin D Asam empedu • •
•
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
•
•
Kolesterol dalam makanan ester dengan asam lemak
–
terdapat dalam bentuk
Di dalam usus kolesteril ester dihidrolisis menjadi kolesterol bebas dan asam lemak diabsorbsi dari usus dalam bentuk kilomikron –
–
•
Setelah triasilgliserol dalam kilomikron di hidrolisis oleh lipoprotein lipase, berubah menjadi kilomikron remnant yang terutama mengandung banyak kolesterol ditransport ke ke hati di resekresi sebagai - VLDL - kolesterol –
–
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
•
•
Kolesterol dapat di sintesis di dalam hati sekresi ke dalam darah sebagai VLDL
–
di
Setelah triasilgliserol dalam VLDL di hidrolisis oleh lipoprotein lipase, berubah menjadi VLDL r em n a n t ( = i n t e r m e d i a te d e n s i t y l i p o p r o t e i n , IDL) – sebagian IDL di transport kembali ke hati
mengalami nasib yang sama dengan kilomikron remnant
–
•
Sebagian IDL berubah menjadi LDL lipoprotein yang terutama mengandung banyak kolesterol –
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
•
•
LDL ditangkap oleh jaringan yang mempunyai reseptor LDL, digunakan untuk - struktur membran - sintesis hormon steroid - atau di akumulasi di jaringan –
HDL berfungsi dalam pengangkutan kelebihan kolesterol dari jaringan kemudian di transport kembali ke hati (reverse cholesterol transport ) –
–
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
•
•
•
•
HDL disebut juga sebagai k o l es t e r o l b a i k karena mengambil kelebihan kolesterol dari jaringan perifer, misal dari dinding pembuluh darah –
Kolesterol dalam HDL diubah menjadi ester kolesterol, sebagian di transfer ke lipoprotein lain, dan sebagian ke hati dalam bentuk HDL Oleh hati kolesterol ini akan dikeluarkan kembali dalam bentuk VLDL, diubah menjadi garam empedu atau diekskresi ke dalam empedu –
HDL berperan untuk me kadar kolesterol darah bersifat protektif terhadap aterosklerosis –
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
–
Kadar kolesterol serum (dalam VLDL, IDL atau LDL) - berhubungan dengan pembentukan plak aterosklerotik dapat terjadi penyumbatan pembuluh darah aterosklerosis pembuluh darah hipertensi, penyakit jantung koroner, stroke –
–
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10
Pencegahan aterosklerosis •
•
•
•
Gaya hidup sehat tidak merokok, berat badan ideal Diet rendah lemak, mengandung asam lemak tidak jenuh jamak (PUFA) atau MUFA Olahraga dapat menurunkan LDL, meningkatkan HDL Obat-obatan penghambat sintesis kolesterol golongan statin merupakan inhibitor HMG KoA reduktase –
–
–
–
–
sriwidiaaj/biokimiaKV/fkuntan/10