Metabolisme energi otot jantung 10:36 PM jantung jantung,, kedokteran No comments comments
METABOLISME ENERGI OTOT JANTUNG
1. Metabolisme energi otot rangka
Secara morfologi otot jantung sama dengan otot rangka, tetapi berbeda persyarafannya. Pada keadaan suplai O2 cukup, sumber energi untuk kontraksi terutama diperoleh dari glikogen otot dan glukosa darah. Proses yang terjadi adalah glikolisis aerob, berlanjut dengan siklus TCA (asam trikarboksilat) dan juga fosforilasi oksidatif. Oksidasi glukosa melalui glikolisis dan TCA menghasilkan elektron dan proton yang kemudian dioksidasi melalui rantai pernapasan melalui fosforilasi oksidatif dihasilkan ATP, rangka karbon menjadi CO2 dan electron ditangkap O2 menghasilkan H2O.
Bila suplai O2 kurang atau keadaan yang memerlukan energi dalam waktu singkat. Otot rangka akan mengambil sumber energi yang ada di otot sendiri, dari glikogen. Karena oksidasi otot tidak dapat terjadi di dalam mitokondria, maka yang terjadi adalah glikolisis anaerob dan dihasilkan laktat + ATP Pada keadaan istirahat laktat akan diubah kembali menjadi glukosa di hati melalui glukoneogenesis. Glukosa berdifusi keluar dari hati ditangkap oleh otot rangka dan diubah kembali menjadi glikogen melalui glikogenesis 2. Otot jantung – struktur otot lurik ~ otot rangka
Otot jantung berbeda dengan otot rangka. Otot jantung berkontraksi terus menerus sepanjang hayat. Persyarafan otot jantung adalah syaraf otonom. Karena itu keperluan ATP sepenuhnya untuk kontraksi metabolisme aerobik . Untuk keperluan energi, otot jantungsangat membutuhkan aliran darah dan sangat bergantung pada glukosa dan asam lemak darah.
Untuk sekali denyut jantung diperlukan 2 % dari total produksi ATP sel otot jantung. Bila otot jantung tidak dapat memproduksi ATP, seluruh seluruh ATP akan dipakai dalam waktu < 1 menit. Oleh karena keperluan keperluan ATP yang sangat tinggi, otot jantung bergantung pada metabolisme aerobik (glikolisis aerob, b -oksidasi asam lemak) yang berlanjut dengan fosforilasi oksidatif melalui rantai transport elektron di dalam mitokondria untuk menghasilkan ATP. Bahan bakar untuk kontraksi sel otot jantung:
Asam lemak darah (60 – 80 %). Melalui b-oksidasi terbentuk asetil KoA kemudian masuk ke daur TCA berlanjut ke
proses fosforilasi oksidatif sehingga menghasilkan ATP. Setelah daur TCA berlangsung, elektron dan proton yang dihasilkan masuk ke transport elektron, lalu mengalir di transport elektron. Pada saat mengalir terjadi gradient elektrokimia yang digunakan untuk fosforilasi ADP menjadi ATP. ATP terbentuk dan elektronnya ditangkap oleh oksigen menjadi air.
Glukosa darah ( 20 – 40 %). Melalui glikolisis (aerob), mengubah glukosa menjadi piruvat, terjadi di sitosol. Piruvat
kemudian dirubah menjadi asetil KoA, masuk ke daur TCA kemudian fosforilasi oksidatif dan terbentuklah ATP. Kontraktibilitas sel otot jantung, bergantung pada suplai O2 yang berasal dari arteri koronaria. Bila suplai O2 atau pO2 kurang, jumlah ATP tidak mencukupi, sel otot jantung beralih ke metabolisme anaerob. Metabolisme glukosa, glikolisisnya bisa aerob dan anaerob, sedangkan asam lemak dan protein tidak bisa, harus ada oksigen. Pada
serangan jantung yang disebabkan sumbatan arteri koroner, suplai O2 dan bahan bakar terputus yang dapat meyebabkan kematian otot jantung atau disebut infark ( Myocardial infarction, MCI) 3. Kebutuhan energi otot jantung
Kebutuhan yang tinggi dari otot jantung didukung oleh struktur jaringannya
Banyak mioglobin yang mampu mengikat O2 dalam otot jantung kemudian mentransportnya ke mitokondria.
Banyak mitokondria (> 50 % vol otot jantung ),
Banyak mengandung enzim untuk b-oksidasi asam lemak, seperti:
kreatin kinase untuk pembentukan keratin fosfat yang merupakan sumber energy. Pada awal kontraksi yang
pertama dipecah adalah keratin fosfat, baru glikogen, kemudian sumber dari darah.
enzim untuk daur TCA
enzim rantai transport elektron
ATP sintase untuk pembentukan ATP
ADP-ATP translokase untuk mengangkut ATP dari dalam mitokondria keluar, bertukar dengan ADP..
Pada keadaan normoksia, asam lemak darah merupakan substrat utama untuk metabolisme energi otot jantung. Karena pada keadaan aerob, hasil oksidasi satu molekul asam lemak, mampu menghasilkan 123 ATP. Sedangkan untuk glukosa dihasilkan 38 ATP. Ketersediaan asam lemak darah menghambat penggunaan glukosa sebagai sumber energi karena asam lemak menghambat enzim piruvat dehidrogenase (PDH) dari jalur glikolisis. Pada keadaan hipoksia/anoksia, oksidasi asam lemak terganggu sehingga asam lemak darah dan glikolisis anaerob meningkat. GLIKOLISIS
Glikolisis merupakan jalur utama metabolisme glukosa. Berlangsung di sitosol semua sel. Dapat berlangsung pada 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 menjadi CO2. Elektron dari substrat akan dioksidasi melalui rantai transport elektron – menghasilkan H2O + ATP. Oksidasi-b-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 sehingga memerlukan karnitin. Pada oksidasi-b asam lemak, oksidasi terjadi pada atom C-b dari asam lemak oleh karena itu pada setiap kali oksidasi-b akan dilepaskan 1 asetil KoA + asil KoA yang berkurang 2 atom C. 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 metabolisme bersama untuk oksidasi aerobik dari KH, lipid dan asam amino. Juga berperan pada glukoneogenesis, lipogenesis dan interkonversi asam amino. 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) – ambilan laktat ¯. Penghentian ambilan laktat dapat mengakibatkan asidosis laktat. METABOLISME LAKTAT PADA KEADAAN HIPOKSIA
Kadar laktat karena terjadi inhibisi P-enolpiruvat karboksi kinase (PEPCK), enzim jalur glukoneogenesis di hati. Laktat dapat digunakan sebagai sumber energi. Laktat diubah menjadi piruvat kemudian menjadi asetil KoA, kemudian dioksidasi lebih lanjut melalui daur TCA di mitokondria. Ambilan laktat dapat menghemat pemakaian glukosa untuk organ vital. Siklus Cori: Glukosa, yang dihasilkan di hati melalui glukoneogenesis, diubah melalui glikolisis di dalam sel darah merah (atau sel otot yang sedang beraktivitas) menjadi laktat. Laktat kembali ke hati dan sebagian besar diubah kembali menjadi glukosa melalui glukoneogenesis. Otot jantung mengandung banyak kreatin kinase (creatine kinase, CK)
kreatin + ATP = kreatin-P + ADP Kreatin-P merupakan cadangan energi dalam jantung, otak, otot skelet, bila keperluan ATP meningkat dalam waktu singkat, misalnya pada awal kontraksi otot, ikatan fosfat energi tinggi yang terdapat dalam kreatin-P ditransfer ke ADP dan akan membentuk ATP. Bila keperluan ATP menurun, kreatin-P disintesis kembali ANALISIS ENZIM UNTUK DIAGNOSIS
Enzim fungsional plasma
Enzim/proenzim tertentu, normal terdapat di dalam plasma dan mempunyai fungsi fisiologis. Contoh: lipoprotein lipase, proenzim 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. Enzim nonfungsional plasma pada penyakit jantung a. 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 b. CK
- dimer - 2 tipe subunit M (muscle) and B (brain) - 3 isozim: MM, MB, BB - isozim CK-MB – mempunyai nilai diagnostic - aktivitas dalam 6 jam setelah serangan jantung c. (AST, aspartat 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. KOLESTEROL dan LIPOPROTEIN
Lipid, termasuk kolesterol, ditransport di dalam plasma sebagai lipoprotein. Lipoprotein di dalam darah adalah • Kilomikron • VLDL (very low density lipoprotein) • IDL (intermediate density lipoprotein) • LDL (low density lipoprotein) • HDL (high density lipoprotein)
1. 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 menjadi asam lemak (AL) + gliserol. Asam lemak kemudian ditangkap oleh jaringan, digunakan sebagai energi (jantung) atau akan mengalami esterifikasi dengan gliserol menjadi TG (disimpan di jaringan adipose). Gliserol ditangkap oleh jaringan yang mempunyai aktivitas gliserokinase untuk diubah menjadi gliserol-3P, kemudian mengalami esterifikasi dengan asam lemak membentuk TG. Setelah TG dihidrolisis oleh LPL, kilomikron berubah menjadi sisa kilomikron, ditransport kembali ke hati dan komponen kolesterolnya di kemas kembali dalam bentuk VLDL. 2. VLDL (very low density lipoprotein)
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. Asam lemak ditangkap oleh jaringan digunakan sebagai sumber energi (jantung) atau disimpan sebagai TG di jaringan adipose. Gliserol ditangkap oleh jaringan untuk reesterifikasi menjadi TG. Setelah dihidrolisis oleh LPL, VLDL berubah menjadi IDL / VLDL remnant (sisa VLDL). 3. IDL (intermediate density lipoprotein)
Dibentuk dari VLDL. Komponen utama adalah kolesterol. Juga mengandung Apo B-100 dan apo E. Diangkut kembali ke hati atau diubah menjadi LDL. 4. LDL (low density lipoprotein) atau kolesterol jahat
Dibentuk dari LDL. Komponen utama adalah kolesterol. Ditangkap oleh hati atau jaringan yang mempunyai reseptor LDL. Kolesterol digunakan sebagai komponen membran sel, hormon steroid. 5. HDL (high density lipoprotein) atau kolesterol baik
Disintesis dan disekresi oleh hati dan usus. Komponen utama adalah fosfolipid, kolesterol. Juga mengandung apo A. Kolesterol diubah menjadi kolesteril ester (CE) oleh LCAT (lecithine-cholesterol acyl transferase). Berperan pada transportbalik kolesterol dari jaringan ke hati. Hati menggunakan kembali kolesterol diubah menjadi garam empedu atau diekskresi ke dalam empedu. METABOLISME KOLESTEROL
Kolesterol dalam tubuh berasal dari diet dan biosintesis. Kolesterol hanya disintesis oleh hewan ( tidak pada tanaman). Dibentuk dari asetil KoA di hati, kulit, korteks adrenal, usus, testis, aorta. Asetil KoA merupakan sumber seluruh atom C kolesterol. Kolesterol ditransport antar jaringan dalam bentuk lipoprotein, selain itu diekskresi dalam empedu sebagai kolesterol atau asam empedu (garam). Fungsi kolesterol adalah sebagai prekursor dari hormon steroid, vitamin D, asam empedu. Kolesterol dalam makanan terdapat dalam bentuk ester dengan asam lemak. Di dalam usus, kolesterol ester dihidrolisis menjadi kolesterol bebas & asam lemak dan 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 hati, dan di resekresi sebagai VLDL dan kolesterol. Kolesterol dapat di sintesis di dalam hati dan di sekresi ke dalam darah sebagai VLDL. Setelah triasilgliserol dalam VLDL di hidrolisis oleh lipoprotein lipase, berubah menjadi VLDL remnant (= intermediate density lipoprotein, IDL), sebagian IDL di transport kembali ke hati dan mengalami nasib yang sama dengan kilomikron remnant. Sebagian IDL berubah menjadi LDL – lipoprotein yang terutama mengandung banyak kolesterol. LDL – ditangkap oleh jaringan yang mempunyai reseptor LDL,
digunakan untuk struktur membrane, 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). HDL disebut juga sebagai kolesterol baik 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 dan bersifat protektif terhadap aterosklerosis. Kadar kolesterol serum (dalam VLDL, IDL atau LDL) berhubungan dengan pembentukan plak aterosklerotik yang dapat menyumbat pembuluh darah sehingga terbentu aterosklerosis pembuluh darah dan menjadi hipertensi, penyakit jantung koroner, stroke. Pencegahan aterosklerosis • Gaya hidup sehat tiyakni dak merokok, berat badan ideal. • Diet rendah lemak, mengandung asam lemak tidak jenuh jamak (PUFA) atau MUFA. • Olahraga • Obat-obatan penghambat sintesis kolesterol, golongan statin merupakan inhibitor HMG KoA reduktase.
