Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 256

BAB XIV Biokimia Penginderaan

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 257

A. BIOKIMIA MATA

Sumber energi jaringan mata yaitu melalui glikolisis anaerobik, dalam hal ini menyalurkan/menfokuskan cahaya pada epitel kornea, penghasil ATP aerobik diperoleh dari mitokondria (walaupun hanya sedikit), glikolisis tetap berlangsung secara anaerobik walau energi yang dihasilkan rendah. Lensa mata menyalurkan dan menfokuskan cahaya walaupun hampir tidak ada cahaya. Lensa dapat menyerap glukosa dan melepas laktat pada korpus vitreosa dan aqueus humor. Asam retinoat vitamin A (bersumber dari lemak hewan/ikan), dalam bentuk prohormon streroid atau provitamin yang mendorong pertumbuhan dan diferensiasi normal jaringan epitel, serta bersifat menyerap alkohol pada retinol ester retinil sehingga dapat dioksidasi menjadi aldehid.

Gambar 14.1. Jaringan Mata

Gambar 14.2. Vitamin A yang memiliki struktur poliisoprenoid dengancincin sikloheksenil

Provitamin dirubah ke dalam bentuk ester retinol, menjadi retinol dan asam retinoat di

hat. Provitamin berasal dari β-karotin dan karotinoid yang sumber berasal dari semua sayuran dan buah-buahan berwarna terutama berwarna hijau dan seng guna mempertahankan kadar vitamin A.

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 258

Gambar 14.3. Reaksi pembentukan vitamin A

Peranan vitamin A yaitu mempertahankan integritas jaringan epitel, retinal dan retinol dalam mekanisme penglihatan. Retinoid/karotinoid sebagai antioksidan, retinoat berperan dalam pertumbuhan dan diferensiasi (sintesis glikoprotein). Asam retinoat bersifat seperti hormon steroid, reseptor sel (superfamili reseptor steroid-tiroi) yang berikatan elemen DNA dalam transkripsi membentuk protein menjadi efek vitamin A, berfungsi untuk pertumbuhan, diferensiasi, reproduksi dan perkembangan janin.

Gambar 14.4. Peranan vitamin A dalam pigmen visual rodopsin

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 259

Gambar 14.5. Peran retinal dalam siklus penglihatan Metabolisme Fruktosa

Dalam metabolism fruktosa melibatkan fruktokinase & Heksokinase. Fruktokinase berada di hepar, ginjal, intestenum ( dengan afinitas tinggi terhadap substratnya spesifik) berfungsi memindahkan fosfat dari ATP, merubah fruktosa menjadi fruktosa-1-P, aktifitasnya tidak dipengaruhi oleh insulin/puasa sperti glukokinase, dalam hal ini fruktosa darah tidak terdeteksi dalam penderita DM.

Heksokinase terfosforilasi heksosa, merubah fruktosa akan dihambat oleh glukosa karena substrat bersifat kompetitif. Fruktosa di metabolisme di jaringan adiposa, otot, terdapat dicairan plasma seminalis dan cairan amonion. Fruktosa merupakan bahan energi potensial. Sorbitol tidak mudah berdifusi melalui membran sel akibatnya menumpuk (mioinositol menurun), hal ini menyebabkan kerusakan osmotik, sebagai inhibitor aldosa reduktase.

Gambar. 14.5. Siklus Sorbitol

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 260

Gambar 14.6. Metabolisme Fruktosa

Fruktosa dan sorbitol terdapat dalam lensa mata, fruktosa dan sorbitol pada lensa mata

bila meningkat menyebabkan katarak diabetes, lintasan sorbitol (poliol), tidak terjadi di hepar Pembentukan fruktosa berasal dari glukosa, aktivitas reaksi meningkat, bila kadar glukosa meningkat dalam jaringan tubuh. Pada kondisi DM yang tidak peka terhadap insulin, terhadap lensa mata, saraf mata dan glomerulus ginjal akan merubah glukosa (reduksi oleh NADPH) menjadi sorbitol (aldosa reduktase), teroksidasi dengan NAD menjadi fruktosa (Poliol/sorbitol dehidrogenase). Lintasan konversi ini terdiri atas galaktosa menjadi glukosa di hepar dan glukosa menjadi laktosa di kelenjar mamae.

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 261

Gambar 14.7. Metabolisme Laktosa

Galaktosa diperlukan untuk pembentukan laktosa, glikolipid, proteoglikan dan glikoprotein. Galaktosa merupakan hasil hidrolisis laktosa/gula susu di intestinum yang terfosforilasi oleh galaktokinase. Pada hepar selanjutnya diubah menjadi glukosa (konversi galaktosa menjadi glukosa) oleh epimerase (tes toleransi galaktosa), selanjutnya membentuk galaktosa-1-Fosfat tranferase secara reversibel.

Fungsi galaktosa sebagai pembentuk laktosa, penyusun glikolipid (serebrosida) dan pembentuk Proteoglikan serta glikoprotein. Galaktosemia terjadi bila ketidakmampuan memetabolisasi galaktosa. Defisiensi galaktokinase, uridil transferase utama dan 4-epimerase, menyebabkan galaktosa meningkat di darah, selanjutnya direduksi oleh aldosa reduktase dalam mata, poliol (galaktiol) menumpuk menyebabkan katarak. Defisiensi uridil transferase terjadi penumpukan galaktosa-1-fosfat, menghabiskan fosfat organik di hepar, namun masih dapat membentuk Urindin Di-fosfat galaktosa dari glukosa melalui epimerase.

Reaksi Glutation Peroksidase

Gambar.14.8. Siklus Pentosa Fosfat

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 262

Pengaruh radikal terhadap mata dapat di atasi dengan adanya peran antioksidan, melalui pembentukan lintasan pentosa fosfat (eritrosit) yang akan membentuk NADPH, selanjutnya mereduksi glutation teroksidasi menjsdi glutation tereduksi (dengan bantuan selenium) oleh glutation peroksidase, kemudian melepas peroksida (H2O2), akibatnya terjadi penumpukan H2O2, serta dapat memendekkan umur eritrosit, meningkatkan kecepatan oksidasi Hb membentuk MetHb.

Gambar 14.9. Peranan antioksidan dalam menangkal radikal bebas

Gambar 14.10. Radikal jenis-jenis yang menyebabkan mutasi

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 263

Konsumsi fruktosa dalam jumlah besar menimbulkan metabolik berat. Sukrosa/sirup, fruktosa (high fructose syrup) pada vena porta hati. Fruktosa lebih cepat, serta mengalami glikolisis di hepar (dari pada glukosa), karena jalan pintas fruktosa oleh fosfofruktokinase, enzim ini merupakan pengendalian kecepatan katabolisme glukosa, fruktosa berlimpah disejumlah lintasan di hepar, akibatnya dapat meningkatkan sintesis asam lemak, esterifikasi asam lemak dan sekresi VLDL, serta meningkatkan kadar Triasilgliserol dalam serum dan meningkatkan LDL kolesterol. Penambahan glukosa merangsang sekresi insulin & meningkatkan efek diatas.

Gambar 14.11. Metabolisme Gula-amino

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 264

Mekanisme terjadinya komplikasi pada diabetes mellitus dapat diterangkan melalui peningkatan aktivitas aldosa reduktase, glikosilasi non enzimatik, pembentukan senyawa dikarbonil dan strees oksidatif. Peningkatan aktivitas aldosa reduktase, terjadi peningkatan aktivitas aldosa reduktase, selanjutnya hiperglikemia jaringan serta peningkatan kadar glukosa, oleh aldosa reduktase, glukosa akan dirubah menjadi sorbitol, meningkatnya kadar sorbitol didalam sel, akumulasi sorbitol serta meningkatkan osmolaritas didalam sel terjadi perubahan fisiologi sel, sel dengan kadar sorbitol yang tinggi menunjukan aktivitas penurunan aktivitas protein kinase C dan Na+, K+ -ATPase membran.

Glikosilasi non enzimatik, glukosa adalah suatu aldehid yang bersifat reaktif yang dapat bereaksi secara spontan, walaupun lambat dengan protein, melalui proses yang glikosilasi non enzimatik, protein mengalami modifikasi, gugus aldehid glukosa bereaksi dengan gugus amino yang terdapat pada suatu protein, membentuk produk glikosilasi yang bersifat reversible membentuk advanced glycoliation end-product(AGE), akumulasi AGE pada kolagen dapat menurunkan elastisitas jaringan ikat, perubahan pada pembuluh darah dan membranebasalis. Pembentukan senyawa dikarbonil

Pembentukan senyawa dikarbonil, monosakarida seperti glukosa, mengalami oksidasi yang dikatalis oleh Fe dan Cu, membentuk radikal OH, O2 menjadi H2O2 dan senyawa dikarbonil toksik bereaksi dengan gugus –NH2 protein membentuk AGE.

Strees oksidatif timbul bila reactive oxygen species (ROS) melebihi kemampuan mekanisme seluler, oleh enzim dan vitamin yang bersifat antioksidan, strees oksidatif diabetes mellitus, disebabkan karena gangguan keseimbangan redoks, akibat perubahan metabolisme karbohidrat dan lipid, peningkatan reactive oxygen species, akibat glikosilasi/glikoksidasi lipid dan penurunan kapasitas antioksidan.

Penyebab terjadinya neuropati diabetik, teori sorbitol-osmotik bahwa kerusakan jaringan saraf disebabkan oleh akumulasi sorbitol intraseluler, yang berasal dari strees hiperglikemik isotonic pada diabetes, myoinositol akan menetralkan efek ini, namun proses ini akan menjadi hilang, yang mengakibatkan sintesis phosphatidylinositol menjadi terbatas dan dibentuk phospatydilinositol generasi ke dua, perubahan aktivitas[Na.sup+]/[K.sup+]ATPase pada saraf.