VITAMIN A DALAM PENCEGAHAN XEROPHTHALMIA

Sejak jaman dahulu, para ahli kesehatan Mesir dan Yunani telah mengerti bahwa nilai

penyembuhan dari hati yang merupakan sumber vitamin A adalah untuk buta senja yang merupakan

manifestasi awal dari kekurangan vitamin A. Sejak tahun 1920 telah diketahui hubungan vitamin A

dengan pertumbuhan, Xerophthalmia, diferensiasi dari jaringan normal dan resistensi dari suatu

penyakit.

Vitamin A adalah suatu istilah nutrisi yang menjelaskan famili dari senyawa larut lemak

esensial yang secara struktur dan aktivitas berkaitan dengan retinol. Kita tidak langsung mendapatkan

bentuk vitamin A dari makanan, tetapi tubuh mensintesis vitamin A dari bentuk lain vitamin A yang

kita dapat dari diet seperti Retnyl Ester atau carotenoid atau beta karotin. Makanan sumber vitamin A

adalah hati, sayuran hijau dan jingga, telur, dan produk susu. Vitamin A paling banyak ditemukan di

hati dan minyak ikan.

Metabolisme perubahan dari retinyl ester atau provitamin A menjadi vitamin A (retinol) terjadi

di hati lalu diedarkan ke organ – organ melalui suatu carrier. Di mata vitamin A membentuk pigmen

penglihatan sehingga mencegah buta senja (xerophthalmia). Vitamin A dibutuhkan dalam

pertumbuhan normal dan proliferasi berbagai jenis sel epitel yang berbeda dalam tubuh. Makalah ini

membatasi pembahasan hanya pada metabolisme Vitamin A dalam tubuh dan pembentukan pigmen

penglihatan di mata.

Skema reaksi perubahan retinyl ester dan carotenoid

1

METABOLISME

Skema Metabolisme Retinyl Ester

Provitamin A yang dimakan awalnya diproses di dalam usus halus. Nilai absorpsi dari vitamin

A adalah 70 – 90 % dari seluruh provitamin A yang kita makan dan penyerapan akan tetap tinggi

sesuai dengna jumlah provitamin A yang kita konsumsi. Lebih dari 90% retinol memasuki tubuh

dalam bentuk retynil ester (RE) yang diangkut oleh kilomikron. Kilomikron di plasma lalu diangkut ke

dalam hati yang berperan sebagai pusat pembersihan dan penyimpanan vitamin A. Hati merupakan

tempat utama dimana terjadi oxidasi retinoid dan katabolisme, juga bertanggung jawab terhadap

pengaturan sekresi retinol terikat RBP (Retinol Binding Protein). Jaringan target dari retinol ini adalah

semua jaringan yang dapat memetabolisme lebih lanjut retinoid tersebut seperti usus halus, ginjal,

kulit, mata dan jaringan lainnya.

Di lumen usus halus, vitamin A dicerna sebagai retinyl esters, retinol, atau karotenoid lalu

diikuti penyerapan molekul ini oleh sel penyerapan usus. Vitamin A bersatu dengan lipid yang baru

diserap menjadi kilomikron untuk keperluan transpor melalui pembuluh limfe dan plasma menuju ke

hati. Beberapa siklus hidrolisis dan reesterifikasi terjadi dalam metabolisme vitamin A di usus, hati,

dan jaringan lain.

Retinol yang dimakan harus dilepaskan dari bahan makanan dengan cara dicerna, kemudian

diemulsi dengan asam empedu dan lipid sebelum diabsorpsi.

2

Proses awal kilomikron yang mengangkut vitamin A. Kilomikron trigliserid pertama

dimetabolisme di perifer melalui kerja lipoprotein lipase, membentuk kilomikron remnant yang akan

masuk ke dalam hepatosit (sel hepar) melalui receptor-mediated endocytosis.

Enzim REH (Retinyl Ester Hidrolase) membran plasma akan berfungsi, baik yang di

permukaan hepatosit maupun di vesikel dalam sel, untuk menghidrolisis retinyl ester (RE) yang baru

diabsorpsi menjadi retinol. Ketika status vitamin A kita adekuat, diperkirakan 50-85% retinol yang

berada di dalam tubuh tersimpan di dalam hati, dan lebih dari 90%-nya dalam bentuk retinyl ester

(RE). RE yang tersimpan di hati akan dihidrolisis menjadi retinol oleh Retinyl Ester Hidrolase dan

akan berikatan dengan retinol binding protein (RBP) yang akan dilepas ke sirkulasi. Hubungan antara

TTR (Transthyretin, prealbumin yang mengkat retinol) dengan RBP menstabilisasi ikatan retinol

dengan RBP.

Retinol yang berikatan tadi akan disebarkan ke jaringan tubuh. Mekanisme masuknya retinol

ke dalam jaringan masih belum pasti, ada 2 kemungkinan mekanisme: (a) RBP berikatan dengan

reseptor di membran plasma di sel target lalu memfasilitasi pengambilan retinol. (b) retinol lepas dari

RBP menjadi retinol bebas lalu masuk ke dalam jaringan dengan berdifusi.

MEKANISME VITAMIN A DALAM PERANGSANGAN SEL BATANG

Vitamin A diperlukan mata dalam dua bentuk, yaitu :

1. 11-cis retinal, berfungsi dalam mekansme transduksi sinar ke dalam syaraf yang pentng untuk

penglihatan.

2. Asam retinoat, berfungsi untuk conjunctiva, kornea, dan struktur okular lainnya untuk

mencegah xerophthalmia.

Terdapat dua sel fotoreseptor pada retina yaitu :

1. Sel Batang (Rod), yang berfungsi khusus untuk deteksi gerak dan penglihatan dalam gelap

2. Sel Kerucut (cone), yang berfungsi untuk melihat warna dalam terang. Sel kerucut dibagi

menjad sel cone sensitif merah, hijau, dan biru.

3

Unit absorpsi-cahaya terdiri dari 11-cis-retinal terikat protein yang disebut opsin. Sel Batang dan

kerucut memiliki opsin yang berbeda sesuai spesialisasinya pada struktur membran disk Opsin pada

sel batang dinamakan rodopsin dan sel pada kerucut dinamakan iodopsin.

Gambar Sel Batang dan Kerucut

Gambar regenerasi 11-cis-retinal dar RPE ke sel fotoreseptor

4

Untuk terjadinya siklus penglihatan 11-cis–retinal harus diregenerasi, dalam vertebrata, proses ini

melalui sistem termal, bukan proses yang dikatalisis oleh cahaya (‘dark reactions’). Proses regenerasi

tersebut terjadi di sel fotoreseptor , tetapi 11-cis retinal didapatkan dari epitel pigmen retina / Retinal

Pigment Epithelium (RPE) keduanya dipisahkan oleh ruangan interfotoreseptor. Perubahan dari retinol

ke 11-cis retinal jaga membutuhkan suatu proses. Proses yang terjadi di RPE ini dikatalisis oleh

berbagai enzim. Awalnya retinol yang terikat RBP dari plasma masuk ke RPE . Retinol dalam RPE

berubah menjadi bentuk all-trans-Retinol. All-trans-retinol lalu diesterifikasi melalui reaksi oleh

Lecithin Retinol Acyl Transferase (LRAT) yang membentuk pool retinyl ester yang bila diperlukan

dihidrolsis dan di isomerisasi menjadi bentuk 11-cis-retinol . Lalu 11-cis-retinol diesterifikasi oleh

LRAT atau di oksidasi oleh 11-cis-retinol dehidrogenase menjadi 11-cis-retinal yang akan ditransport

ke sel fotoreseptor dan diubah menjadi rodopsin bila terkena rangsang cahaya. Pergerakan retinol

dalam ruang interfotoreseptor menggunakan suatu carrier yang dinamakan IRBP (Interstitial Retinol

Binding Protein). Perlu diperhatikan bahwa walaupun simpanan RE di RPE dapat dikatakan sangat

sedikit bila dibandingkan dengan cadangan dalam tubuh tetapi , pool ini menyediakan sumber vitamin

A konsentrasi tinggi yang digunakan untuk membentuk 11-cis-retinal bila diperlukan.

Telah diketahui sebelumnya bahwa sel batang mempunyai protein bernama rodopsin yang

merupakan pigmen peka cahaya. Bila rodopsin sudah mengabsorpsi energi cahaya, maka rodopsin

akan segera terurai dalam waktu sepertrilyun detik. Penyebabnya adalah fotoaktivasi elektron pada

bagian retinal dari rodopsin , yang menyebabkan perubahan segera dari bentuk cis menjadi bentuk all-

trans, yang tetap mempunyai struktur kimiawi yang sama dengan bentuk cis namun struktur fisiknya

bebeda, yaitu lebih merupakan molekul lurus daripada molekul melengkung. Oleh karena orientasi

tiga dmensi dar tempat reaksi retnal all-trans tidak lagi cocok dengan tempat protein skotopsin. Produk

yang segera terbentuk adalah batorodopsin, yang merupakan senyawa yang tidak stabil dan dalam

waktu sekian nanodetk akan berubah menjadi lumirodopsin. Lumirodopsin akan berubah menjad

metarodopsin I dalam waktu beberapa mikrodetik. Dalam satu milidetik akan menjadi metarodopsin

II, biasa disebut sebagai rodopsin teraktivasi, yang merangsang perubahan elektrik dalam sel batang

yang kemudian menjalarkan bayangan visual ke sistem syaraf pusat . Walaupun dalam perangsangan

energi termal dari cahaya perubahan dari rodopsin ke rodopsin teraktivasi hanya membutuhkan

waktu beberapa detik tapi regenerasi rodopsin dari 11-cis retinal membutuhkan waktu beberapa

menit, sehingga dapat dimengerti mengapa ketika kita berada di tempat gelap setelah dari tempat

terang kita membutuhkan waktu beberapa menit beradaptasi untuk mengenal bentuk suatu benda.

5

energicahaya

Rodopsin Batorodopsin(p det) (n det)

Lumirodopsin (μ det)

(menit)Metarodopsin I (m det)

Metarodopsin II (det)

Skotopsin

IsomeraseII-cis-Retinal all-trans-Retinal

IsomeraseII-cis-Retinol all-trans-Retinol

(Vitamin A)

Bagan Penguraian Rodopsin

Pada keadaan gelap atau tidak teraktivasi, rodopsin memiliki sistem pengaliran Natrium keluar

dari segmen dalam membran (inner membrane), dan alirannya kembali masuk melalui segmen luar

membran sel batang (outer membrane) melalui saluran Natrium yang terbuka pada segmen luar sel

batang, sehingga aliran natrium ini terus menerus keluar masuk sel batang, dan dengan demikian akan

menetralkan seluruh negativitas dalam seluruh sel batang. Namun ketika keadaannya terang dan terjadi

penguraian rhodopsin, terjadi juga penurunan konduktansi natrium ke dalam sel batang, yang

disebabkan tertutupnya saluran saluran natrium dalam bagian segmen luar sel batang, karena itu,

6

terjadi peningkatan kenegatifitasan dalam sel, karena jumlah natrium yan keluar lebih banyak

daripada yang kembali masuk. Hal ini juga akan mengakibatkan peningkatan derajat polarisasi, dan

penurunan potensial membrannya hingga mendekati -70 hingga -80 miliVolt, yang merupakan

potensial keseimbangan agar ion kalium dapat masuk dan melewati membran.

Sistem fotokimiawi pada sel batang ini memiliki sifat yang istimewa, karena dalam keadaan

yang sangat gelap, jumlah cahaya yang ada untuk merangsang fotoreseptor mata jumlahnya sangat

kecil, namun sistem fotoreseptor dalam sel batang memiliki sistem amflifikasi yang sangat efektif,

sehingga 30 unit foton (unit kuantal terkecil dari energi cahaya) saja sudah dapat menimbulkan

saturasi pada sebagian sel sel batang karena sistem fotoreseptor ini memiliki serangkaian sifat kimiawi

yang sangat sensitif yang memperkuat efek perangsangan sekitar sejuta kali.

Rangkaian perangsangan dan amplifikasi sensitive foton ini antara lain:

1. Foton mengaktivasi elektronpada bagian 11-cis retinal dari rodopsin; yang kemudian

aktif dan terbentuk metarodopsin II ( Rodopsin yang telah teraktivasi )

2. Rodopsin yang telah teraktivasi ini berguna sebagai enzim yang berguna untuk

mengaktivasi banyak molekul trandusi, yaitu protein yang terdapat pada membran

lempeng optik dan membran sel batang.

3. Trandusin teraktivasi akan mengaktivasi banyak sekali molekul

fosfodiesterase(FDE)

4. molekul FDE yang teraktivasi kemudian akan menghidrolisis banyak sekali molekul

cGMP(siklik Guanosin Monophosphat).cGMP ini awalnya berikatan dengan protein

penyangga saluran natrium, sehingga ketika cGMP terhidrolisis oleh FDE pada

keadaan terang, maka ratusan saluran natrium menjadi tertutup.Akibatnya aliran

natrium yang masuk menjadi terhambat dan menurun jumlahnya, sedangkan

pengeluaran natrium dari dalam sel batang masih berlangsung, yang mengakibatkan

negativitas meningkat dalam sel batang seperti yang telah dijelaskan diatas

7

Gambar Rangkaian perangsangan dan amplifikasi sensitive foton dalam sel batang

XEROPHTHALMIA

Sebelum tahun 1970 Indonesia dijuluki sebagai ‘Home of Xerophthalmia’ karena Indonesia

merupakan negara yang angka penderita xerophthalmianya tinggi. Dari survey xerophthalmia nasional

didapatkan bahwa dari 23 propinsi prevalensi dari X1B adalah sekitar 1 % dimana angka masalah

kesehatan masyarakat menurut WHO adalah > 0.5 %. Dan 15 provinsi teridentifikasi mempunyai

masalah kesehatan masyarakat dalam hal defisensi vitamin A. Konsekuensi dari defisiensi vitamin A

dapat mempengaruhi konjunctiva, kornea dan retina.

Berbagai tipe sel di retina, kornea, dan epitel conjunctiva mengandung beberapa Cellular

Retinoid Binding Protein (CRBP) dan Nuclear Retinoid Receptor yang keberadaannya menunjukkan

bahwa struktur sel tersebut tergantung adanya asam retinoat seperti pada sel epitel pada jaringan yang

lain. Struktur integritas dari kornea , jaringan avascular, tergantung dari pengiriman vitamin A lewat

air mata. Kelenjar air mata dapat mensintesa dan mensekresikan RBP, yang sangat penting dalam

melarutkan retinol pada air mata.

8

Defisiensi vitamin A dapat menyebabkan kekurangan asam retinoat sehingga akan terjadi

kerkeringan membran konjunctiva dan kornea (xerosis) dan terbentuknya bintik Bitot’s (Bitot’s Spot)

yaitu deposit dari sel dan bakteri di kuadrant luar dari mata yang berbentuk busa. Perubahan ini

bersifat reversibel dengan vitamin A. Bila defisiensi vitamin A berkelanjutanmaka kornea akan

menjadi lunak (keratomalacia) dan menjadi ulkus, dan berlanjut ke kebutaan yang sifatnya

irreversibel.

Secara berurutan gejala xerophthalmia dapat digambarkan sebagai berikut :

Salah satu fungsi vitamin A adalah diferensiasi selular, pada defisiensi vitamn A sel epitel

menjadi menipis , membesar dan berkurang dalam jumlah atau bahkan hilang. Perubahan pada

konjunctiva ini merupakan reaksi pertama sebelum gejala lainnya terjadi.

Gejala selanjutnya adalah kekeringan mata (xerosis) yang mengenai struktur epitel dari

seluruh bagian mata, terutama konjunctiva dan konea. Bitot’s spot adalah gejala akhir yang mengenai

konjunctiva bulbar. Sisi temporal yang pertama terkena dan bitot’s spot banyak ditemukan di daeah

itu, lalu menjalar ke sisi nasal. Bila pemberian vitamin A tidak tidak responsive dapat dismpulkan

bahwa Bitot’s spot tersebut bukan karena defisiens vitamin A. Xerophthalmia yang sudah terdapat

gejala Bitot’s Spot mempunyai istilah XIB.

Proses Xerosis lalu menyebar ke kornea dikenal dengan istilah Xerosis Kornea (X2) . Gejala

paling berat adalah melembeknya kornea yang disebut sebagai keratomalacia (X3A,X3B) .

Defisensi vitamin A di retina menyebabkan tidak terbentuknya rodopsin seperti yang

dijelaskan sebelumnya sehingga gejala yang terjadi adalah rabun senja (XN)

9

Klasifikasi Xerophthalmia :

X 1 A Conjunctival xerosis

X 1 B Bitot’s spot + X 1 A

X 2 Corneal xerosis

X 3 A Corneal Ulceration + xerosis

X 3 B Keratomalacia

X S Corneal Scar

X N Night Blindness

X B Bitot’s spot

Conjunctival Xerosis Bitot’s Spot Corneal Xerosis

Corneal Xerosis Corneal Scar Keratomalacia

10

Food Sources of Vitamin A

Food Sources of Vitamin A ranked by micrograms Retinol Activity Equivalents (RAE) of vitamin A per standard amount; also calories in the standard amount. (All are >- 20% of RDA for adult men, which is 900 mg/day RAE.)

Food, Standard Amount Vitamin A

(μg RAE) Calories

Organ meats (liver, giblets), various, cooked, 3 oza 1490-9126 134-235

Carrot juice, ¾ cup 1692   71

Sweetpotato with peel, baked, 1 medium 1096 103

Pumpkin, canned, ½ cup 953 42

Carrots, cooked from fresh, ½ cup 671 27

Spinach, cooked from frozen, ½ cup 573 30

Collards, cooked from frozen, ½ cup 489 31

Kale, cooked from frozen, ½ cup 478 20

Mixed vegetables, canned, ½ cup 474   40

Turnip greens, cooked from frozen, ½ cup 441 24

Instant cooked cereals, fortified, prepared, 1 packet 285-376 75-97

Various ready-to-eat cereals, with added vit. A, ~1 oz 180-376 100-117

11

Carrot, raw, 1 small 301 20

Beet greens, cooked, ½ cup 276 19

Winter squash, cooked, ½ cup 268 38

Dandelion greens, cooked, ½ cup 260 18

Cantaloupe, raw, ¼ medium melon 233 46

Mustard greens, cooked, ½ cup 221 11

Pickled herring, 3 oz 219 222

Red sweet pepper, cooked, ½ cup 186 19

Chinese cabbage, cooked, ½ cup 180 10

a High in cholesterol.

DAFTAR PUSTAKA

Shils ME.,Olson JA.,Shike M., Ross AC. ; Modern Nutrton in Health and Disease ; 9th ed ; Lippincott Williams & Wilkins ; 1999

Guyton AC., Hall JE. ; Fisiologi Kedokteran ; 9th ed ;

Martini

Physiology of The Eye CD

http://www.karl-may-stiftung.de/blind4.html

http://province.moph.go.th/chiangmai/VitAWebProj/vit_a.htm

http://www.uchc.edu/dsp/resIntro.htmlhttp://www.Hoptechno.com/bookfoodsourceA.htm

12

http://education.vetmed.vt.edu/Curriculum/VM8054/EYE/RODCONE.HTM

http://www.med-ed.virginia.edu/public/CourseSitesDocs/CellandTissueStructure/ handouts/unrestricted/original/MMHndt_Eye.html

13