MAKALAH FISIOLOGI SISTEM ENDOKRIN D I S U S U N OLEH : Niatin Laia (121121104) Hotliana Daely (121121105) Aan Maydah M. Nasution (121121106) Rosmaito Siregar (121121107) Muflahul Husnah (121121108) Rizky Ameliani (121121109) Nurhazizah Ritonga (121121110) Nila Rahayu Pardosi (121121111) YolaPatika Sari Tampubolon (121121112)
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
MAKALAH FISIOLOGI
SISTEM ENDOKRIN
D
I
S
U
S
U
N
OLEH :
Niatin Laia (121121104)
Hotliana Daely (121121105)
Aan Maydah M. Nasution (121121106)
Rosmaito Siregar (121121107)
Muflahul Husnah (121121108)
Rizky Ameliani (121121109)
Nurhazizah Ritonga (121121110)
Nila Rahayu Pardosi (121121111)
YolaPatika Sari Tampubolon (121121112)
PROGRAM STUDI S1 EKSTENSI KEPERAWATAN
FAKULTAS KEPERAWATAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2014
KATA PENGANTAR
Alhamdulilllah, Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayahNya
yang telah memberikan kekuatan, kesehatan, dan kesempatan, serta salawat beriring salam
atas junjungan nabi besar Muhammad SAW sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah
ini dengan judul “ Fisiologi Sistem Endokrin”.
Penulis menyadari makalah ini kurang maksimal jadi penulis menerima kritik dan
saran yang membangun. Selama proses pembuatan makalah ini penulis mendapat dukungan
dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima
kasih setulus tulusnya kepada Bapak Mula Tarigan, S.Kp, M. Kes selaku koordinator mata
kuliah Manajemen Kesehatan serta selaku pembimbing kelompok, dan semua pihak yang
turut membantu penulis dalam menyelesaikan makalah ini.
Penulis berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat demi menambah ilmu
pengetahuan khususnya keperawatan.
Medan, Maret 2014
Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR........................................................................................i
DAFTAR ISI.......................................................................................................ii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang......................................................................................... 1
B. Tujuan...................................................................................................... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Pengertian ............................................................................................... 3
B. Fungsi Kelenjar Endokrin........................................................................ 3
C. Sifat Alamiah Hormon............................................................................. 3
D. Penggolongan Hormon............................................................................ 4
E. Pengaturan Kecepatan Sekresi Hormon Peran Umpan Balik.................. 4
F. Reseptor Hormon dan Aktivitasnya......................................................... 5
G. Mekanisme Kerja Hormon....................................................................... 5
H. Kelenjar Endokrin dan Hormon yang Dihasilkan.................................... 7
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan.............................................................................................. 64
B. Saran........................................................................................................ 64
Daftar Pustaka................................................................................................... 65
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Sistem endokrin mengatur dan mempertahankan fungsi tubuh dan metabolisme tubuh,
jika terjadi ganguan endokrin akan menimbulkan masalah yang komplek terutama
metabolisme fungsi tubuh terganggu salah satu gangguan endokrin adalah Diabetes Melitus
yang disebabkan karena defisiensi absolute atau relatif yang disebabkan metabolisme
karbohidrat, lemak dan protein (Maulana, 2008).
Sistem endokrin merupakan system kelenjar yang memproduksi substans untuk
digunanakn di dalam tubuh. Kelenjar endokrin mengeluarkan substansi yang tetap beredar
dan bekerja didalam tubuh. Hormon merupakan senyawa kimia khsus diproduksi oleh
kelenjar endokrin tertentu. terdapat hormon setempat dan hormon umum. contoh dari hormon
setempat adalah: Asetilkolin yang dilepaskan oleh bagian ujung-ujung syaraf parasimpatis
dan syaraf rangka. Sekretin yang dilepaskan oleh dinding duedenum dan diangkut dalam
darah menuju penkreas untuk menimbulkan sekresi pankreas dan kolesistokinin yang
dilepaskan diusus halus, diangkut kekandung empedu sehingga timbul kontraksi kandung
empedu dan pankreas sehingga timbul sekresi enzim.
Sistem endokrin meliputi suatu sistem dalam tubuh manusia yang terdiri dari
sejumlah kelenjar penghasil zat yang di-namakan hormon. Kelenjar ini dinamakan 'endokrin'
karena tidak mempunyai saluran keluar untuk zat yang dihasilkannya. Hormon yang
dihasilkannya itu dalam jumlah sedikit pada saat dibutuhkan dan dialirkan ke organ sasaran
melalui pembuluh darah bercampur dengan darah. Kelenjar yang produknya disalurkan
melalui pembuluh khusus (seperti kelenjar ludah) dinamakan kelenjar eksokrin.
Fungsi tubuh diatur oleh dua sistem pengatur utama yakni: sistem saraf dan sistem
hormonal atau sistem endokrin. Pada umumnya, sistem hormonal terutama berkaitan dengan
pengaturan berbagai fungsi metabolisme tubuh, seperti pengaturan kecepatan reaksi kimia di
dalam sel atau pengangkutan bahan-bahan melewati membran sel atau aspek lain dari
metabolisme sel seperti pertumbuhan dan sekresi. Beberapa efek hormon ini dapat terjadi
beberapa detik, sedangkan yang lain membutuhkan beberapa hari hanya untuk mulai dan
berlangsung selama beberapa minggu, beberapa bulan, atau bahkan beberapa tahun.
Antara sistem hormon dan sistem saraf terdapat banyak hubungan. Contohnya, paling
sedikit ada dua kelenjar yang mensekresikan hormonnya hampir seluruhnya sebagai respon
terhadap rangsangan saraf yang tepat, yakni kelenjar medula adrenal dan kelenjar hipofisis.
Sebaiknya, sebagian besar hormon yang dikeluarkan oleh kelenjar hipofisis mengatur sekresi
sebagian besar kelenjar endokrin lain.
B. Tujuan
Agar mahasiswa dapat memahami Anatomi & Fisiologi dari Sistem Endokrin sehingga
mempermudah dalam mempelajari patofisiologi dari sistem endokrin.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Pengertian
Kelenjar endokrin atau kelenjar buntu adalah kelenjar yang mengirimkan hasil
sekresinya langsung ke dalam darah yang beredar dalam jaringan. Kelenjar tanpa melewati
duktus atau saluran dan hasil sekresinya disebut hormon.
B. Fungsi Kelenjar Endokrin
Sistem endokrin terdiri dari kelenjar-kelenjar yang menyekresi hormon yang
membantu memelihara dan mengatur fungsi-fungsinya. Adapun fungsi-fungsi kelenjar
endokrin adalah sebagai berikut:
1. Menghasilkan hormon yang dialirkan ke dalam darah yang diperlukan oleh
jaringan dalam tubuh tertentu.
2. Mengontrol aktivitas kelenjar tubuh.
3. Merangsang aktivitas kelenjar tubuh.
4. Merangsang pertumbuhan jaringan.
5. Mengatur metabolism, oksidasi, meningkatkan absorpsi glukosa pada usus halus.
6. Mempengaruhi metabolisme lemak, protein, hidratarang, vitamin, mineral, dan
air.
C. Sifat Alamiah Hormon
Hormon merupakan zat kimia yang disekresikan ke dalam cairan tubuh oleh satu sel
atau sekelompok sel dan mempunyai efek pengaturan fisiologis terhadap sel-sel tubuh lain.
Beberapa di antaranya merupakan hormon setempat dan yang lainnya merupakan hormon
umum. Contoh dari hormon setempat adalah asetilkolin yang dilepaskan oleh bagian ujung
saraf parasimpatis dan ujung saraf rangka, sekretin yang dilepaskan oleh dinding duodenum
dan diangkut dalam darah menuju pankreas untuk menimbulkan sekresi pankreas yang encer,
dan kolesistokinin yang dilepaskan dalam usus halus dan diangkut ke kandung empedu
sehingga timbul kontraksi kandung empedu dan ke pankreas sehingga timbul sekresi enzim.
Hormon-hormon ini mempunyai efek setempat yang khusus, sehingga disebut hormon
setempat.
Sebagian besar hormon umum disekresikan oleh kelenjar endokrin yang khusus. Dua
contoh dari hormon umum yang sebenarnya telah kita kenal yakni epinefrin dan norepinefrin,
yang keduanya disekresi oleh medula adrenal akibat perangsang simpatis. Hormon-hormon
ini diangkut dalam darah menuju ke seluruh bagian tubuh dan menimbulkan berbagai reaksi,
khusunya penyempitan pembuluh darah dan peningkatan tekanan arteri.
D. Penggolongan Hormon
Secara kimiawi, hormon dapat dibagi dalam tiga tipe:
1. Hormon steroid: hormon ini semuanya memiliki struktur kimia berdasarkan pada inti
steroid, yang mirip dengan kolesterol dan sebagian besar tipe ini berasal dari
kolesterol itu sendiri. Berbagai hormon steroid yang berbeda disekresi oleh (a) korteks
adrenal (kortisol dan aldosteron), (b) ovarium (estrogen dan progesteron), (c) testis
(testosteron), dan (d) plasenta (estrogen dan progesteron).
2. Derivat asam amino tiroksin: ada dua kelompok hormon yang merupakan derivat
asam amino tiroksin. Kedua hormon metabolik tiroid, tiroksin dan triiodottironin,
merupakan bentuk iodinasi dari derivat tirosin. Dan kedua hormon utama yang berasal
dari medula adrenal, epinefrin dan norepinefrin, kedua-duanya merupakan
ketokolamin, yang juga turunan dari tiroksin.
3. Protein atau peptida: pada dasarnya semua hormon endokrin yang penting dapat
merupakan derivat protein, peptida, atau derivat dari keduanya. Hormon yang
dikeluarkan oleh kelenjar hipofisis anterior dapat merupakan molekul protein atau
polipeptida besar; hormon hipofisis posterior, hormon antidiuretik, dan oksitosin,
merupakan peptida yang hanya mengandung delapan asam amino. Insulin, glukagon,
dan parathormon merupakan polipeptida besar.
E. Pengaturan kecepatan Sekresi Hormon Peran Umpan Balik Negatif
Tanpa terkecuali, kecepatan sekresi setiap hormon yang telah diteliti sangat tepat oleh
beberapa sistem pengaturan internal. Pada sebagian besar, pengaturan ini biasanya
menggunakan suatu mekanisme umpan balik negatif sebagai berikut:
1. Kelenjar endokrin mempunyai kecenderungan alami untuk mensekresikan secara
berlebihan hormonnya.
2. Oleh karena kecenderungan ini, hormon akan semakin menggunakan efek
pengaturannya pada organ target.
3. Tetapi bila terlalu banyak fungsi yang terjadi, biasanya beberapa faktor lain dari
fungsi ini akan menjadi umpan balik bagi kelenjar endokrin tersebut dan akan
menimbulkan efek negatif pada kelenjar sehingga mengurangi kecepatan sekresi
kelenjar. Jadi, fungsi hormon dapat dipantau melalui mekanisme pengaturan, dan
informasi ini sebaliknya akan merupakan pengaturan umpan balik terhadap kecepatan
sekresi kelenjar.
F. Reseptor Hormon dan Aktivitasnya
Pada umumnya lokasi reseptor dari berbagai macam hormon yang berbeda itu adalah
sebagi berikut
1. Di dalam atau pada permukaan membran sel. Reseptor membran sangat khusus untuk
hormon golongan protein, peptida, dan ketokolamin (epinefrin dan norepinefrin).
2. Di dalam sitoplasma sel. Reseptor untuk berbagai hormon steroid yang berbeda dapat
dijumpai hampir semuanya di dalam sitoplasma.
3. Di dalam inti sel. Reseptor untuk hormon metabolik tiroid (tiroksin dan triiodotironin)
dijumpai di dalam inti, diduga terletak dalam hubungan langsung dengan satu
kromosom atau lebih.
G. Mekanisme Kerja Hormon
a. Reseptor hormon memainkan peranan utama dalam kerja hormon
1. Perubahan dalam permeabilitas membran
Semua zat neurotransmitter, yang merupakan hormon lokal sendiri, bergabung dengan
reseptor di dalam membran pascasinaps. Keadaan ini hampir selalu menyebabkan suatu
perubahan penyesuaian dalam struktur protein dari reseptor, biasanya membuka atau
menutup satu saluran untuk satu atau lebih ion. Beberapa reseptor menyediakan saluran untuk
ion natrium, yang lain untuk ion kalium, natrium, dan selanjutnya. Kemudian, perubahan
pergerakan dari ion-ion yang melalui saluran inilah yang menyebabkan efek selanjutnya pada
sel sinaps.
Beberapa hormon umum juga memiliki efek yang serupa dalam membuka dan
menutup saluran ion membran. Hal ini paling jelas terlihat pada kerja dari sekret medula
adrenal, yaitu norepinefrin dan epinefrin. Sebagi contoh, norepinefrin dan epinefrin
mempunyai efek yang kuat dalam membuka sel otot polos spesifik dan menyebabkan eksitasi
dalam beberapa keadaan atau penghambatan pada keadaan lain.
2. Aktivitas enzim intraselular saat satu hormon bergabung dengan satu reseptor
membran
Suatu efek umum yang lain dari penggabungan reseptor membran adalah aktivasi
(kadang inaktivasi) suatu enzim secara segera di dalam membran sel. Satu contoh yang baik
efek keadaan ini adalah efek yang ditimbulkan oleh insulin. Insulin mengikat gugus reseptor
membrannya yang menonjol ke bagian luar. Pengikatan ini menghasilkan perubahan
struktural dalam molekul reseptor itu sendiri, menyebabkan gugus dari molekul yang
menonjol ke bagian dalam berubah menjadi suatu kinase yang aktif. Kinas eini kemudian
meningkatkan fosforilasi dari beberapa zat yang berbeda di dalam sel. Sebagian besar kerja
insulin pada sel kemudian secara sekunder disebabkan oleh proses fosforilasi ini.
3. Aktivitas gen melalui penggabungan dengan reseptor intraselular.
Beberapa hormon, terutama hormon steroid dan hormon tiroid, bergabung dengan
reseptor protein di dalam sel, tidak di dlam membran sel. Kompleks reseptor hormon yang
diaktifkan kemudian bergabung dengan mengaktifkan gugus spesifik dari rantai DNA inti
sel, yang selanjutnya menimbulkan transkripsi dari gen spesifik untuk membran RNA
messenger. Oleh karena itu, dalam waktu menit, jam, atau bahkan berhari-hari setelah
hormon masuk ke dalam sel, protein yang baru dibentuk muncul dalam sel dan menjadi
pengaturan fungsi selular yang baru atau meningkatkan fungsi selular. Hormon yang lain
akan meningkatkan translasi RNA messenger di dalam sitoplasma. Hal ini diyakini benar
terutama pada salah satu fungsi dari hormon pertumbuhan dan mungkin insulin.
b. Mekanisme second messenger untuk memperantarai fungsi hormon intraselular
Second messenger cAMP dibentuk di dalam membran sel. Kemudian cAMP
selanjutnya menyebabkan semua atau sebagian besar efek intraselular hormon. Jadi, efek
samping satu-satunya yang dimiliki hormon terhadap sel adalah untuk mengaktifkan suatu
tipe reseptor membran tunggal. Second messenger melakukan sisanya. Siklik AMP bukan
satu-satunya second messenger yang digunakan oleh hormon yang berbeda-beda. Dua
messenger penting adalah (a) ion kalsium dan kalmodulin, (b) produk dari pemecahan
membran fosfolipid.
Mekanisme intraselular sistem second messenger cAMP. Mekanisme seluruh hormon
ini merangsang jaringan targetnya: adenokortikotropin, hormon perangsang tiroid, hormon
akan berikatan dengan protein reseptor sitoplsma yang sangat spesifik, yaitu protein yang
mempunyai konfigurasi stereomolekular yang hanya akan berikatan dengan aldosteron atau
senyawa yang sangat mirip dengan aldosteron. Ketiga, komplek reseptor-aldosteron atau
produk dari kompleks ini berdifusi ke dalam inti yang akan mengadakan perubahan-
perubahan selanjutnya, dan akhirnya menginduksi satu atau lebih gugus spesifik dari DNA
untuk membentuk suatu jenis atau beberapa jenis RNA messenger yang berkaitan dengan
proses pengangkutan natrium dan kalium. Keempat, RNA berdifusi kembali kedalam
sitoplasma, di mana, RNA messenger bekerja bersama dengan ribosom, menghasilkan
pembentukan protein. Protein yang terbentuk merupakan suatu campuran dari (1) satu atau
lebih enzim dan (2) protein transport membran, yang kerja samanya dibutuhkan untuk
transport natrium, kalium, dan hidrogen melalui membran sel,
Pengaturan Sekresi Aldosteron
Pengaturan sekresi aldosteron sangat berkaitan dengan pengaturanbesarnya
konsentrasi elektrolit dalam cairan ekstraselular, volume cairan ekstraselular, voluma darah,
tekanan arteri, dan banyak aspek khusus dari fungsi ginjal sehingga tidak mungkin kiranya
untuk membicarakan pengaturan sekresi aldosteron tanpa mengaitkan faktor-faktor di atas.
Dikenal empat faktor yang memainkan peranan penting dalam pengaturan aldosteron.
menurut urutan manfaatnya, keempat faktor tersebut adalah sebagai berikut:
1. Peningkatan konsentrasi ion kalium di dalam cairan ekstraselular sangat meningkatan
sekresi aldosteron.
2. Peningkatan aktivitas sistem renin-angiotensin juga sangat meningkatkan sekresi aldosteron.
3. Peningkatan konsentrasi ion natrium di dalam cairan ekstraselular sangat sedikit menurunkan sekresi aldosteron.
4. Hormon adrenokortikotropin (ACTH) dari kelenjar hipofisis anterior diperlukan untuk sekresi aldosteron tetapi mempunyai efek yang kecil dalam mengaturan kecepatan sekresi.
Fungsi Glukokortiroid
Oleh karena itu, seperti halnya hormon mineralokortikoid, hormon glukokortiroid
dikatakan mempunyai fungsi yang sama pentingnya dalam memperpanjang hidup seekor
hewan. Hal ini akan diterangkan dalam bagian berikut.
Sedikitnya 95% aktivitas glukokortiroid dari bahan sekresi adrenokortikal merupakan
hasil dari sekresi kortisol, yang dikenal juga sebagai hidrokortison. Sebagai tambahan
terhadap penjelasan ini, sejumlah kecil aktivitas glukokortiroid yang cukup bermakna
disediakan oleh kortikosteron.
Efek Kortisol Terhadap Metabolisme KarbohidratPerangasangan Glukoneogenesis
Sejumlah ini efek metabolik yang paling terkenal dari kortisol dan glukokortiroid
lainnya terhadap metabolisme adalah kemampuan kedua hormon ini untuk merangsang
proses glukoneogenesis (pembentukan karbohidrat dari protein dan beberapa zat lain) oleh
hati, sering kali meningkatkan kecepatan glukoneogenesis sebesar 6 sampai 10 kali lipat.
Keadaan ini terutama disebabkan kedua oleh dua efek kortisol.
Pertama, kortisol meningkatan semua enzim yang dibutuhkan untuk mengubah asam-
asam amino menjadi glukosa dalam sel-sel hati. Hal ini dihasilkan dari efek glukokortikoid
untuk mengaktifkan transkripsi DNA di dalam inti sel hati dalam cara yang sama dengan
fungsi aldosteron di dalam tubulus ginjal, disertai dengan pembentukan RNA messenger yang
selanjutnya dapat dipakai untuk menyusun enzim-enzim yang dibutuhkan dalam proses
glukoneogenesis.
Kedua, kortisol menyebabkan pengangkutan asam-asam amino dari jaringan
ekstrahepatik, terutama dari otot. Akibatnya, semakin banyak asam amino tersedia dalam
plasma, untuk masuk dalam proses glukoneogenesis dalam hati dan oleh karena itu akan
meningkatkan pembentukan glukosa.
Penurunan Pemakaian Glukosa Oleh Sel
Kortisol juga menyebabkan penurunan kecepatan pemakaian glukosa oleh sel-sel
tubuh. Walaupun penyebab penurunan ini tidak diketahui, sebagian besar ahli fisiologi
percaya bahwa pada suatu tempat yang terletak di antara tempat masuknya glukosa ke dalam
sel dan tempat pecahnya kortisol yang terakhir, secara langsung memperlambat kecepatan
pemakaian glukosa. Dugaan mekanisme ini didasari pada pengamatan yang menunjukkan
bahwa glukokortikoid menekan proses oksidasi nikotinamid-adenin-dinukleotida (NADH)
untuk membentuk NAD+ . Oleh karena NADH harus dioksidasi agar menimbulkan glikolisis,
efek ini dapat berperan dalam mengurangi pemakaian glukosa oleh sel.
Efek Kortisol Terhadap Metabolisme Protein
Pengurangan Protein Sel. Salah satu efek utama dari kortisol terhadap sistem metabolisme
tubuh adalah kemampuannya untuk mengurangi penyimpanan protein di seluruh sel tubuh
kecuali protein dalam hati.
Bila kelebihan kortisol sangat banyak, otot dapat menjadi begitu lemah sehingga orang
tersebut tidak dapat berdiri dari posisi jongkok. Dan fungsi imunitas dari jaringan limfoid
dapat diturunkan hingga sedikit kurang dari normal.
Peningkatan Protein Hati dan Protein Plasma Disebabkan Oleh Kortisol. Bersamaan
dengan berkurangnya protein diseluruh tubuh, ternyata protein di dalam hati semakin
meningkat. Lebih lanjut, protein plasma (yang dihasilkan oleh hati dan kemudian di lepaskan
kedalam darah) juga akan meningkat.
Efek Kortisol Terhadap Metabolisme Lemak
Mobilisasi Asam Lemak. Dengan pola yang sangat mirip dengan pola yang di pakai oleh
kortisol untuk meningkatkan mobilisasi asam amino dari otot, kortisol ini juga meningkatkan
mobilisasi asam lemak dari jaringan lemak. Peristiwa yang akan meningkatkan konsentrasi
asam lemak bebas di dalam plasma, yang juga akan meningkatkan pemakaiannya untuk
energi. Kortisol tampaknya juga memiliki efek langsung untuk meningkatkan oksidasi asam
lemak di dalam sel.
Peningkatan mobilisasi lemak oleh kortisol digabungkan dengan peningkatan oksidasi
asam lemak di dalam sel membantu menggeser sistem metabolisme sel pada saat kelaparan
atau stres yang lain dari penggunaan glukosa untuk energi menjadi penggunaan asam lemak.
Akan tetapi, mekanisme kortisol ini, membutuhkan waktu beberapa jam untuk bekerja
dengan penuh-tidak secepat atau sekuat efek peregseran yang disebabkan oleh penurunan
insulin.
Efek Anti-inflamasi Kortisol
Pemberian kortisol dan jumlah besar biasanya dapat menghambat proses inflamasi ini
atau malah dapat membalikkan sebagian besar efeknya segera ketika proses inflamasi mulai
terjadi.
Ada lima tahap utama inflamasi: (1) sel-sel jaringan yang rusak melepaskan bahan-
bahan kimia yang akan mengakitifkan proses inflamasi-bahan-bahan kimia seperti histamin,
bradikinin, enzim proteolitik, prostaglandin, dan leukotrien; (2) peningkatan aliran darah
dalam daerah yang meradang yang disebabkan oleh pelepasan beberapa produk jaringan,
suatu efek yang disebut eritema; (3) kebocoran banyak sekali plasma yang hampir murni
keluar dari pembuluh kapiler masuk kedaerah yang meradang karena meningkatnya
permeabilitas kapiler, yang akan diikuti dengan membekunya cairan jaringan, jadi
menyebabkan timbulnya edema tipe nonpitting; (4) infiltrasi leukosit kedalam daerah radang
tersebut dan kemudian, setelah berhari-hari atau berminggu-minggu (5) penyembuhan
jaringan, yang seringkali disertai dengan pertumbuhan jaringan fibrosa kearah dalam.
Efek kortisol dalam menyebabkan penyembuhan inflamasi
Mengurangi proses inflamasi selama beberapa jam sampai beberapa hari lamanya.
Efek yang segera timbul adalah penghambatan sebagian besar faktor yang meningkatkan
terjadinya inflamasi. Selanjutnya, kecepatan penyembuhan juga akan ditingkatkan. Keadaan
ini mungkin disebabkan oleh hal yang sama, terutama oleh faktor yang tidak diketahui, yang
menyebabkan tubuh dapat melawan berbagai stres fisik sewaktu banyak sekali kortisol
disekresikan; keadaan ini mungkin diakibatkan oleh adanya pengangkutan asam amino dan
pemakaian bahan ini untuk memperbaiki jaringan yang rusak.
4. Kelenjar Pankreas
Pankreas mempunyai dua hormon yang penting, yaitu insulin dan glukagon.
1. Insulin
Insulin adalah sebuah hormon yang berhubungan dengan energi yang melimpah. Bila
terdapat makanan yang dapat menghasilkan energi yang sangat banyak di dalam diet,
terutama kelebihan jumlah karbohidrat dan protein, maka insulin akan disekresikan dalam
jumlah banyak, keadaan ini terutama terjadi pada keadaan kelebihan karbohidrat, sedikit
kelebihan protein, tetapi hanya sangat sedikit untuk lemak.
Selanjutnya insulin memainkan peranan yang penting dalam penyimpanan zat yang
mempunyai kelebihan energi. Pada keadaan kelebihan karbohidrat, insulin menyebabkan
karbohidrat disimpan sebagai glikogen terutama di dalam hati dan otot. Insulin menyebabkan
kelebihan lemak disimpan di dalam jaringan adiposa. Juga, semua kelebihan karbohidrat
yang tidak dapat disimpan sebagai glikogen diubah di bawah rangsangan insulin menjadi
lemak dan juga disimpan di dalam jaringan adiposa. Pada keadaan kelebihan protein, insulin
mempunyai efek langsung dalam memacu ambilan asam amino oleh sel dan pengubahan
asam amino ini menjadi protein. Selain itu, insulin menghambat pemecahan dari protein yang
sudah terdapat di dalam sel.
Sifat-sifat kimia insulin
Insulin merupakan protein kecil, insulin manusia mempunyai berat molekul sebesar
5808. Insulin terdiri atas dua rantai asam amino yang satu sama lainnya dihubungkan, oleh
ikatan disulfida. Bila kedua rantai asam amino dipisahkan, maka aktivitas fungsional dan
insulin akan hilang.
Insulin disintesis oleh sel-sel beta dengan cara yang mirip dengan sintesis protein,
yang biasanya dipakai oleh sel, yakni diawali dengan translasi RNA insulin oleh ribosom
yang melekat pada retikulum endoplasma untuk membentuk preprohormon insulin.
Preprohormon awal ini memiliki berat molekul kira-kira 11.500, namun selanjutnya akan
melekat erat pada alat Golgi untuk membentuk insulin sebelum terbungkus dalam granula
sekretorik. Akan tetapi, kira-kira seperenam dari hasil akhirnya tetap dalam bentuk
proinsulin. Proinsulin ini tidak mempunyai aktivitas insulin.
Sewaktu insulin disekresikan ke dalam darah, hampir seluruhnya beredar dalam
bentuk yang tidak terikat, waktu paruhnya dalam plasma rata-rata hanya 6 menit, sehingga
dalam waktu 10- 15 menit akan dibersihkan dari sirkulasi. Kecuali sebagian insulin yang
berikatan dengan reseptor yang ada pada sel target, sisa insulin didegradasi oleh enzim
insulinase terutama di dalam hati, sebagian kecil dipecah di dalam ginjal dan otot, dan sedikit
di dalam jaringan yang lain. Pembuangan dari plasma yang cepat ini penting sebab pada
suatu saat, penghentian fungsi pengaturan insulin dengan cepat adalah sama pentingnya
dengan menghidupkan kembali fungsi ini.
Aktivasi Reseptor Sel Target oleh Insulin dan Hasil Efek Selular
Untuk menimbulkan efek awal insulin pada sel target insulin berikatan dengan dan
mengaktifkan suatu protein membran reseptor yang mempunyai berat molekul kira-kira
300.000. Efek selanjutnya disebabkan oleh reseptor yang diaktifkan, bukan oleh insulin.
Reseptor insulin merupakan suatu kombinasi dari empat subunit yang saling berikatan
bersama oleh ikatan disulfida, dua subunit alfa yang terletak seluruhnya di luar membran sel
dan dua subunit beta yang menembus membran, menonjol ke dalam sitoplasma sel. Insulin
berikatan dengan subunit alfa di bagian luar sel, tetapi karena ikatan dengan subunit beta
bagian dari subunit beta yang menonjol ke dalam sel mengalami autofosforilasi. Hal ini akan
membuat ikatan tersebut menjadi suatu enzim yang aktif, suatu protein kinase setempat, yang
selanjutnya menyebabkan fosfolirasi dari banyak enzim intraseluler lainnya. Hasil akhir
adalah untuk mengaktifkan beberapa enzim ini sementara menghentikan enzim yang lain.
Jadi, secara keseluruhan insulin memimpin proses metabolism intraselular untuk
menghasilkan efek yang diinginkan. Dari titik ini, selanjutnya, mekanisme molecular hampir
seluruuhnya tidak diketahui.
Efek akhir dari perangsangan insulin sudah jelas dan sebagai berikut:
a. Dalam beberapa detik setelah insulin berikatan dengan membran reseptornya,
membran yang mencakup kira-kira 80% dari sel tubuh ini menjadi sangat permeabel
terhadap glukosa. Hal ini terutama terjadi pada sel-sel otot dan sel lemak tetapi tidak
terjadi pada sebagian besar sel neuron di dalam otak. Peningkatan permeabilitas
terhadap glukosa selanjutnya membuat glukosa masuk dengan cepat ke dalam sel. Di
dalam sel, glukosa dengan cepat difosforilasi dan menjadi suatu zat yang diperlukan
untuk semua fungsi metabolisme karbohidrat yang umum. Peningkatan transport
glukosa diduga dihasilkan dari penyatuan berbagai vesikel-vesikel intraselular dengan
membran sel, vesikel-vesikel ini membawa sendiri berbagai molekul membran protein
transport glukosanya, suatu protein membran dengan berat molekul kira-kira 55.000.
Bila insulin sudah tidak tersedia lagi, vesikel-vesikel ini terpisah dari membran sel
dalam waktu kira-kira 3-5 menit dan bergerak kembali kebagian dalam sel untuk
digunakan berulang kali sebanyak yang diperlukan.
b. Sebagai tambahan untuk meningkatkan permeabilitas membran terhadap glukosa,
membran sel menjadi lebih permeabel terhadap banyak asam amino, ion kalium, dan
ion fosfat.
c. Efek yang lebih lambat terjadi dalam 10-15 menit berikutnya, untuk mengubah
tingkat aktivitas dari banyak enzim metabolik intraselular yang lain. Efek-efek ini
dihasilkan terutama dari perubahan keadaan fosforilasi enzim.
d. Efek yang jauh lebih lambat terus terjadi selama berjam-jam dan bahkan beberapa
hari. Efek ini dihasilkan dari perubahan kecepatan translasi RNA messenger pada
ribosom untuk membentuk protein yang baru dan efek yang lebih lambat lagi terjadi
dari perubahan kecepatan transkripsi DNA dalam inti sel. Dengan cara ini, insulin
membentuk kembali sebagian besar proses enzimatik selular untuk mencapai tujuan
metaboliknya.
Efek insulin terhadap metabolisme karbohidrat
Segera setelah makan makanan tinggi karbohidrat, glukosa yang diabsorbi ke dalam
darah menyebabkan sekresi insulin dengan cepat, yang dibahas kemudian dalam bab ini,
insulin selanjutnya menyebabkan ambilan, penyimpanan, penggunaan glukosa yang cepat
oleh semua jaringan tubuh, tetapi terutama oleh otot, jaringan adiposa, dan hati.
Pengaruh insulin dalam meningkatkan metabolisme glukosa di dalam otot
Dalam sehari, jaringan otot tidak bergantung pada glukosa untuk energinya tetapi
sebagian besar bergantung pada asam lemak. Alasan yang utama karena membran otot
istirahat yang normal hanya sedikit permeabel terhadap glukosa kecuali bila serat otot
dirangsang oleh insulin, diantara waktu makan, jumlah insulin yang disekresikan terlalu kecil
untuk meningkatkan pemasukan glukosa yang bermakna ke dalam sel-sel otot.
Akan tetapi, ada dua kondisi otot memang menggunakan sejumlah besar glukosa.
Salah satu dari kondisi tersebut adalah selama kerja fisik sedang atau berat. Karena alasan
yang belum diketahui, penggunaan glukosa yang besar ini tidak membutuhkan sejumlah
besar insulin, karena serat otot yang bekerja menjadi permeabel terhadap glukosa bahkan
pada keadaan tidak ada insulin akibat proses kontraksi itu sendiri.
Keadaan kedua penggunaan sejumlah besar glukosa oleh otot adalah selama beberapa
jam setelah makan. Pada saat ini konsentrasi glukosa darah tinggi, pankreas mensekresikan
sejumlah besar insulin. Insulin tambahan menyebabkan transport glukosa yang cepat ke
dalam sel otot. Hal ini menyebabkan sel otot selama periode ini lebih suka menggunakan
glukosa daripada asam lemak.
Efek insulin dalam meningkatkan ambilan, penyimpanan, dan penggunaan glukosa
oleh hati
Salah satu efek samping insulin adalah menyebabkan sebagian besar glukosa yang
diabosorbsi sesudah makan segera disimpan di dalam hati dalam bentuk glikogen.
Selanjutnya, di antara waktu makan, bila tidak tersedia makanan dan konsentrasi glukosa
dalam darah mulai berkurang, sekresi insulin menurun dengan cepat dan glikogen dalam hati
dipecah kembali menjadi glukosa, yang akan dilepaskan kembali ke dalam darah untuk
menjaga konsentrasi glukosa darah tidak berkurang sampai terlalu rendah.
Mekanisme yang dipakai oleh insulin untuk menyebabkan timbulnya pemasukan
glukosa dan penyimpanan dalam hati meliputi beberapa langkah yang terjadi secara
bersamaan.
1. Insulin menghambat fosforilasi hati, yang merupakan enzim utama yang
menyebabkan terpecahnya glikogen dalam hati menjadi glukosa. Keadaan ini
mencegah pemecahan glikogen yang sudah tersedia dalam sel-sel hati.
2. Insulin meningkatkan pemasukan glukosa dari darah oleh sel-sel hati. Keadaan ini
terjadi dengan meningkatkan aktivitas enzim glukokinase, yang merupakan salah satu
enzim yang menyebabkan timbulnya fosforilasi awal dari glukosa sesudah glukosa
berdifusi ke dalam sel-sel hati. Sekali difosforilasi, glukosa terjerat, sementara di
dalam sel-sel hati, sebab glukosa yang sudah terfosforilasi tadi tidak dapat berdifusi
kembali melewati membran sel.
3. Insulin juga meningkatkan aktivitas enzim-enzim yang meningkatkan sintesis
glikogen, termasuk enzim glikogen sintetase, yang bertanggung jawab untuk
polimerisasi dari unit-unit monosakarida untuk membentuk molekul-molekul
glikogen.
Efek akhir seluruh kerja ini adalah meningkatkan jumlah glikogen dalam hati.
Glikogen dapat meningkatkan hingga total kira-kira 5-6 persen massa hati, yang sepadan
dengan hampir 100 gram glikogen yang disimpan dalam seluruh hati.
Pelepasan glikogen dari hati di antara waktu makan. Setelah selesai makan dan kadar
glukosa darah mulai menurun sampai pada kadar yang rendah, beberapa peristiwa akan mulai
berlangsung sehingga menyebabkan hati melepaskan glukosa kembali ke dalam sirkulasi
darah.
1. Berkurangnya kadar glukosa darah menyebabkan pankreas mengurangi sekresi
insulin.
2. Kurangnya insulin selanjutnya akan mengembalikan semua efek di atas untuk
penyimpanan glikogen, terutama menghentikan sintesis glikogen lebih lanjut dalam
hati dan mencegah ambilan glukosa lebih jauh oleh hati dari darah.
3. Kurangnya insulin (bersamaan dengan meningkatnya glukagon, yang akan
dibicarakan nanti) mengaktifkan enzim fosforilase, yang menyebabkan pemecahan
glikogen menjadi glukosa fosfat.
4. Enzim glukosa fosfat, yang dihambat oleh insulin, sekarang menjadi aktif oleh karena
tidak ada insulin dan menyebabkan radikal fosfat lepas dari glukosa, dan keadaan ini
menyebabkan glukosa bebas berdifusi kembali ke dalam darah.
Jadi, bila sesudah makan, di dalam darah timbul kelebihan glukosa maka hati akan
memindahkan glukosa dari darah dan akan mengembalikan glukosa ke dalam darah lagi
sewaktu konsentrasi glukosa turun di antara waktu makan. Biasanya, dengan cara ini kira-kira
60 persen glukosa yang didapat sewaktu makan akan disimpan di dalam hati dan nantinya
akan dikembalikan lagi.
Efek-efek lain dari insulin terhadap metabolisme karbohidrat di dalam hati. Bila
jumlah glukosa yang masuk ke dalam sel hati lebih banyak daripada jumlah yang dapat
disimpan sebagai glikogen atau digunakan untuk metabolisme sel hepatosit setempat, insulin
akan memacu pengubahan semua kelebihan glukosa ini menjadi asam lemak. Sesudah ini,
asam lemak dibentuk sebagai trigliserida dalam bentuk lipoprotein densitas sangat rendah dan
ditranspor dalam bentuk lipoprotein ini melalui darah ke jaringan adiposa dan di timbun
sebagai lemak.
Insulin juga menghambat glukoneogenesis. Insulin melakukannya terutama dengan
menurunkan jumlah dan aktivitas enzim-enzim hati yang dibutuhkan untuk glukoneogenesis.
Akan tetapi, sebagian efek glukoneogenesis disebabkan oleh kerja insulin yag menurunkan
pelepasan asam amino dari otot dan jaringan ekstra hepatik lainnya dan kemudian keberadaan
precursor penting ini dibutuhkan untuk glukoneogenesis.
Berkurangnya efek glukosa terhadap ambilan dan pemakaian glukosa oleh otak
Otak berbeda dengan sebagian besar jaringan tubuh yang lain karena ambilan atau
penggunaan glukosanya sedikit atau sama sekali tidak dipengaruhi oleh insulin. Sebaliknya,
sel-sel otak bersifat permeabel terhadap glukosa dan dapat menggunakan glukosa tanpa
perantaraan insulin.
Sel-sel otak juga cukup berbeda dari sebagian besar sel tubuh lain dalam hal bahwa
secara normal sel-sel otak mempergunakan hanya sedikit glukosa untuk energi dan dapat
menggunakan sumber energi lain, seperti lemak, hanya disertai dengan kesulitan. Oleh karena
itu, penting untuk mempertahankan kadar glukosa darah tetap di atas nilai kritis, yang
merupakan salah satu fungsi yang paling penting dari sistem pengaturan kadar glukosa darah.
Bila kadar glukosa darah turun sampai terlalu rendah, yakni sampai pada batas antar 20-50
mg/dl, maka timbul gejala renjatan hipoglikemik, yang ditandai dengan adanya iritabilitas
saraf progresif yang menyebabkan penderita menjadi pingsan, kejang dan bahkan dapat
timbul koma.
Pengaruh insulin terhadap metabolisme karbohidrat dalam sel-sel lain
Insulin meningkatkan pengangkutan dan pemakaian glukosa ke dalam sebagian besar
sel tubuh lain (kecuali sel-sel otak, seperti yang telah dijelaskan) dengan cara yang sama
seperti yang dilakukan oleh insulin dalam mempengaruhi pengangkutan dan penggunaan
glukosa dalam sel otot. Pengangkutan glukosa kedalam sel lemak terutama berguna untuk
gugus gliserol molekul lemak. Oleh karena itu, melalui cara tidak langsung ini, insulin
meningkatkan endapan lemak dalam sel-sel ini.
Efek insulin terhadap metabolisme Lemak
Walaupun tak sedramatis efek segera insulin terhadap metabolisme karbohidrat,
insulin juga mempengaruhi metabolisme lemak dengan cara yang sama pentingnya, untuk
jangka waktu yang lama. Yang terutama dramatis adalah pengaruh jangka panjang
kekurangan insulin yang menyebabkan aterosklerosis hebat seringkali menyebabkan serangan
jantung, stroke, dan penyakit vaskular lainnya.
Efek berlebihnya insulin terhadap sintesis dan penyimpanan Lemak
Insulin mempunyai berbagai efek yang dapat menyebabkan timbulnya penyimpanan
lemak di dalam jaringan lemak. Pertama, insulin meningkatkan pemakaian glukosa oleh
sebagian besar jaringan tubuh, yang secara otomatis akan mengurangi pemakaian lemak, jadi
berfungsinya sebagai suatu “penghemat lemak”. Akan tetapi, insulin juga meningkatkan
pembentukan asam lemak. Hal ini terutama terjadi bila lebih banyak karbohidrat yang dicerna
daripada yang dapat digunakan untuk energi spontan, jadi mempersiapkan zat untuk sintesis
lemak. Hampir semua sintesis lemak terjadi di dalam sel hati, dan asam lemak kemudian
ditranspor untuk disimpan. Berbagai faktor yang mengarah pada peningkatan sintesis asam
lemak di dalam hati meliputi sebagai berikut
1. Insulin meningkatkan pengangkatan glukosa ke dalam sel-sel hati. Sesudah
konsentrasi glikogen dalam hati meningkat 5-6 persen, glikogen ini sendiri akan
menghambat sintesis glikogen selanjutnya. Kemudian, seluruh glukosa tambahan
yang memasuki sel-sel hati sudah cukup tersedia untuk di pakai membentuk lemak.
Glukosa mula-mula dipecah menjadi piruvat dalam jalur glikolisis, dan piruvat ini
selanjutnya diubah menjadi asetil koenzim A (asetil-KoA), yang merupakan substrat
sel untuk sinteis asam lemak.
2. Kelebihan ion sitrat dan ion isositrat akan terbentuk oleh siklus asam sirat bila
pemakaian glukosa untuk energi ini berlebihan. Ion-ion ini selanjutnya mempunyai
efek langsung dalam mengaktifkan asetil_KoA karboksilase, yang merupakan enzim
yang dibutuhkan untuk melalukan proses karboksilasi terhadap asetil-KoA untuk
membentuk malonil-KoA, tahap pertama sintesis asam lemak.
3. Sebagian besar asam lemak ini kemudian disintesis di dalam hati sendiri dan
digunakan untuk membentuk trigliserida, bentuk yang umum untuk penyimpanan
lemak. Trigliserida ini kemudian akan dilepaskan dari sel-sel hati ke dalam darah
dalam bentuk lipoprotein. Insulin akan mengaktifkan lipoprotein lipase di dalam
dinding kapiler darah jaringan lemak, yang akan memeceah trigliserida sekali lagi
menjadi asam lemak, suatu syarat agar asam lemak dapat diabsorbsi ke dalam sel-sel
lemak, tempat asam lemak ini akan diubah menjadi trigliserida dan disimpan.
Penyimpanan lemak dalam sel-sel lemakInsulin mempunyai dua efek penting lain yang dibutuhkan untuk menyimpan lemak di
dalam sel-sel lemak:
1. Insulin menghambat kerja lipase sensitif-hormon. Enzim inilah yang menyebabkan
hidrolisis trigliserida yang sudah disimpan dalam sel-sel lemak. Oleh karena itu,
pelepasan asam lemak dari jaringan adiposa ke dalam sirkulasi darah akan terhambat.
2. Insulin meningkatkan pengangkatan glukosa melalui membran sel ke dalam sel-sel
lemak dengan cara yang sama seperti insulin meningkatkan pengangkatan glukosa ke
dalam sel-sel otot. Beberapa bagian glukosa ke dalam sel-sel otot. Beberapa bagian
glukosa ini lalu dipakai untuk mensintesis sedikit asam lemak, tetapi yang lebih
penting adalah glukosa ini dipakai untuk membentuk sejumlah besar α-gliserol fosfat.
Bahan ini menyediakan gliserol yang akan berikatan dengan asam lemak untuk
membentuk trigliserida yang merupakan bentuk lemak yang disimpan dalam sel-sel
lemak. Oleh karena itu, bila tidak ada insulin, bahkan penyimpanan sejumlah besar
asam-asam lemak yang diangkut dari hati dalam bentuk lipoprotein hampir dihambat.
Meningkatnya pemakaian metabolisme lemak akibat kurangnya insulin
Bila tidak ada insulin, maka semua aspek pemecahan lemak y dan yang digunakan
untuk menyedaka energy akan sangat meningkat. Keadaan ini secara normal bahkan terjadi di
anatra waktu makan saat sekresi insulin minimum, tetapi menjadi sangat berlebihan pada
keadaan diabetes mellitus saat sekresi insulin hampir nol. Efek yang terjadi a adalah sebagai
berikut:
1. Proses lipolisis dari lemak cadangan pelepasan asam lemak bebas selama
berkurangnya insulin.
Bila tidak ada insulin, semua efek insulin yang menyebabkan penyimpanan lemak,
seperti yang tercantum diatas, akan berbalik. Efek yang paling penting adalah efek
dari enzim lipase sensitif-hormon yang terdapat di dalam sel-sel lemak akan menjadi
sangat aktif. Keadaan ini akan menyebabkan hidolisis trigliserida yang disimpan,
sehingga akan melepaskan banyak sekali asam lemak dan gliserol ke dalam sirkulasi
darah. Akibatnya konsentrasi asam lemak bebas plasma, dalam beberapa menit akan
meningkat. Asam lemak bebas ini selanjutnya menjadi bahan energi utama yang
terutama digunakan oleh seluruh jaringan tubuh selain otak.
2. Efek kurangnya insulin terhadap kolesterol plasma dan konsentrasi fosfolipid.
Asam lemak yang berlebihan di dalam plasma juga meningkatkan pengubahan
beberapa asam lemak menjadi fosfolipid dan kolesterol, di dalam hati, yang
merupakan dua bahan utama yang dihasilkan dari metabolisme lemak. Kedua bahan
ini, bersama-sama dengan kelebihan trigliserida yang dibentuk pada waktu yang sama
di dalam hati, kemudian dilepaskan ke dalam darah dalam bentuk lipoprotein.
Kadang-kadang lipoprotein plasma meningkat sebanyak tiga kali lipat bila tidak ada
insulin, yang memberikan konsentrasi total dari lipid plasma yang lebih tinggi
beberapa persen daripada konsentrasi lipid yang tinggi ini khususnya konsentrasi
kolesterol yang tinggi menyebabkan cepatnya perkembangan aterosklerosis pada
penderita dengan diabetes yang parah.
3. Pemakaian lemak yang berlebihan selama tidak ada insulin menyebabkan ketosis dan
asidosis.
Kekurangan insulin juga menyebabkan terbentuknya asam asetoasetat secara
berlebihan di dalam sel-sel hati. Keadaan ini timbul akibat dari efek berikut ini: Bila
tidak ada insulin namun terdapat kelebihan asam lemak di dalam sel-sel hati, maka
mekanisme pengangkutan karnitin yang dipakai untuk mengangkut asam lemak ke
dalam mitokondria menjadi sangat aktif. Di dalam mitokondria, proses oksidasi beta
ddari asam lemak selanjutnya berjalan sangat cepat, sehingga melepaskan banyak
sekali asetil Ko-A. Sebagian besar kelebihan asetil Ko-A ini didapatkan untuk
membentuk asam aseto-asetat, yang selanjutnya dilepaskan ke dalam sirkulasi darah.
Sebagian besar asam asetoasetat ini akan melewati sel-sel perifer, tempat asam
asetoasetat diubah lagi menjadi asetil Ko-A dan dengan cara yang biasa dapat
digunakan lagi sebagai energi.
Pada waktu yang sama, tidak adanya insulin, juga menekan pemakaian asam
asetoasetat yang dilepaskan dari hati sehingga tidak semuanya dapat dimetabolisme oleh
jaringan. Oleh karena itu, selama beberapa hari sesudah hilangnya sekresi insulin, konsentrasi
asam asetoasetat meningkat, kadangkala konsentrasinya dapat meningkat sampai setinggi 10
mEq/liter atau lebih, yang merupakan suatu keadaan asidosis cairan tubuh yang berat.
Sebagian asam asetoasetat ini juga diubah menjadi asam β-hidroksibutirat dan aseton. Kedua
bahan ini, bersama dengan asam asetoasetat disebut sebagai badan-badan keton, dan bila
terdapat dalam jumlah besar dalam cairan tubuh, maka disebut ketosis.
Efek insulin terhadap metabolism protein dan pertumbuhan
Efek insulin terhadap sintesis dan penyimpanan protein. Selama beberapa jam
sesudah makan, sewaktu di dalam darah sirkulasi terdapat kelebihan bahan makanan, maka di
dalam jaringan akan disimpan tidak hanya karbohidrat dan lemak saja, namun juga akan
disimpan protein, dan agar hal ini dapat terjadi maka diperlukan insulin. Seperti halnya
mekanisme penyimpanan glukosa dan lemak, cara yang dipakai oleh insulin agar dapat
terjadi penyimpanan protein ini belum dipahami dengan baik.
Tidak adanya insulin menyebabkan berkurangnya protein dan peningkatan asam
amino plasma. Bila tidak ada insulin maka seluruh proses penyimpanan protein menjadi
terhenti sama sekali. Proses katabolisme protein akan meningkat, sintesis protein berhenti,
dan banyak sekali asam amino ditimbun dalam plasma. Konsentrasi asam amino dalam
plasma sangat meningkat, dan sebagian besar asam amino berlebihan akan langsung
dipergunakan sebagai sumber energi atau sebagai bahan yang akan ikut dalam proses
glukoneogenesis. Pemecahan asam amino ini juga meningkatkan ekskresi ureum dalam urin.
Sampah protein yang dihasilkan merupakan salah satu efek yang serius pada penyakit
diabetes mellitus yang parah. Hal ini dapat menimbulkan kelemahan yang hebat dan juga
terganggunya fungsi organ-organ.
Pengaturan Sekresi Insulin
Pada waktu dahulu, ada anggapan bahwa sekresi insulin hampir seluruhnya diatur
oleh besarnya konsentrasi glukosa darah. Akan tetapi, dari penelitian lebih lannjut mengenai
fungsi metabolik insulin terhadap metabolism protein dan metabolism lemak.
Perangsangan sekresi insulin oleh glukosa darah. Kadar normal glukosa darah waktu
puasa adalah sebesar 80 sampai 90 mg/ dl, maka kecepatan sekresi insulin akan minimum
yakni 25 ng/ menit/ kg berat badan, suatu kadar glukosa darah yang hanya mempunyai
aktivitas fisiologis yang kecil. Bila konsentrasi glukosa dalam darah tiba-tiba meningkat dua
sampai tiga kali dari kadar normal dan kemudian kadar glukosa ini dipertahankan pada nilai
ini, maka sekresi insulin meningkat dengan nyata dan berlangsung dalam dua tahap, yaitu:
1) Dalam waktu 3 sampai 5 menit sesudah terjadi peningkatan segera kadar glukosa
darah, insulin meningkat sampai hampir 10 kali lipat; keadaan ini disebabkan oleh
pengeluaran insulin yang sudah terbentuk lebih dulu oleh sel-sel beta pulau
Langerhans. Akan tetapi, kecepata sekresi awal yang tinggi ini tidak dapat
dipertahankan; sebaliknya dalam waktu 5 samapi 10 menit kemudian kecepatan
sekresi insulin akan berkurang sampai kira-kira setengah dari kadar normalnya.
2) Kira-kira 15 menit kemudian, sekresi insulin meningkat untuk kedua kalinya,
sehingga dalam waktu 2 sampai 3 jam akan mencapai gambaran seperti dataran yang
baru, biasanya pada saat ini kecepatan sekresinya bahkan lebih besar daripada
kecepatan pada tahap awal. Sekresi ini disebabkan oleh adanya tambahan pelepasan
insulin yang sudah lebih dahulu terbentuk dan oleh adanya aktivitas beberapa sistem
enzim yang mensintesis dan melepaskan insulin dari sel.
Faktor- faktor lain yang merangsang sekresi insulin
Asam amino. Sebagai tambahan terhadap perangsangan sekresi insulin oleh kelebihan
glukosa darah, beberapa asam amino mempunyai pengaruh yang sama. Yang paling
berpengaruh kuat adalah arginin dan lisin. Efek ini berbeda dari rangsangan sekresi insulin
oleh glukosa dalam cara berikut ini: pemberian asam amino dilakukan sewaktu tidak ada
peningkatan kadar glukosa darah, hanya menyebabkan peningkatan sekresi insulin sedikit
saja. Akan tetapi, bila pemberian itu dilakukan pada saat terjadi peningkatan glukosa darah,
sekresi insulin yang diinduksi oleh glukosa dapat berlipat ganda pada saat ada kelebihan
asam amino. Jadi, asam amino itu sangat memperkuat rangsangan glukosa terhadap sekresi
insulin.
Tampaknya perangsangan sekresi insulin oleh asam amino merupakan respons yang
sangat bermakna sebab insulin sendiri sebaliknya meningkatkan pengangkutan asam amino
ke dalam sel-sel jaringan demikian juga meningkatkan pembentukan protein intraselular.
Jadi, insulin sangat berguna untuk pemakaian asam amino yang berlebihan dalam cara yang
sama bahwa insulin penting bagi penggunaan karbohidrat.
Hormon gastrointestinal. Campuran beberapa macam hormon pencernaan yang
penting gastrin, sekretin, kolesistokinin, dan peptide penghambat asam lambung (yang
tampaknya merupakan hormone terkuat dari seluruh hormon yang dikeluarkan oleh kelenjar-
kelenjar pencernaan) akan meningkatkan sekresi insulin dalam jumlah cukup banyak.
Hormon-hormon ini dilepaskan oleh saluran cerna sesudah seseorang makan. Selanjutnya
hormon ini menyebabkan peningkatan “antisipasi” insulin dalam darah yang merupakan
suatu persiapan agar glukosa dan asam amino dalam meningkatkan sensitivitas respons
insulin untuk meningkatkan glukosa darah, yang hampir menggandakan kecepatan sekresi
insulin bersamaan dengan naiknya kadar glukosa darah.
Hormon-hormon lain dan sistem saraf otonom. Hormon-hormon lain yang secara
langsung dapat meningkatkan sekresi insulin atau yang dapat memperkuat rangsangan
glukosa terhadap sekresi insulin meliputi glucagon, hormon pertumbuhan, kortisol, dan yang
lebih lemah adalah progesterone dan estrogen. Manfaat efek perangsangan dari hormon-
hormon ini adalah bahwa pemanjangan sekresi dari salah satu jenis hormon ini dalam jumlah
besar kadang-kadang dapat mengakibatkan sel-sel beta pulau Langerhans menjadi kelelahan
dan akibatnya timbul diabetes. Memang, diabetes sering terjadi pada orang raksasa atau
akromegali dengan tumor yang menyekresi hormone pertumbuhan atau pada orang yang
kelenjar adrenalnya atau tumor kelenjar adrenalnya menyekresikan kelebihan glukokortikoid.
2. Glukagon
Glukagon merupakan hormon yang disekresikan oleh sel-sel alfa pulau Langerhans
sewaktu kadar glukosa darah turun, mempunyai beberapa fungsi yang bertentangan dengan
fungsi insulin. Fungsi yang paling penting dari hormon ini adalah meningkatkan besarnya
konsentrasi glukosa darah, yang merupakan suatu efek yang jelas bertentangan dengan efek
insulin.
Efek terhadap metabolisme
Efek utama glukagon terhadap metabolisme glukosa adalah (1) pemecahan glikogen
hati (glikogenolisis) dan (2) meningkatkan proses glukoneogenesis di dalam hati. Kedua efek
ini sangat menambah persediaan glukosa di organ-organ lainnya dalam tubuh.
Glikogenelisis dan peningkatan konsentrasi glukosa darah yang disebabkan oleh
glukagon. Efek yang paling dramatis dari glukagon adalah kemampuan glukagon untuk
menyebabkan glikogenolisis di dalam hati, yang sebaliknya dalam waktu beberapa menit saja
akan meningkatkan konsentrasi glukosa darah.
Timbulnya keadaan ini disebabkan oleh rentetan peristiwa yang kompleks berikut ini1. Glukagon mengaktifkkan adenil siklase yang terdapat di dalam membaran sel
hepatosit.
2. Yang menyebabkan terbentuknya siklik adenosin monofosfat
3. Yang mengaktifkan protein pangatur protein kinase
4. Yang mengaktifkan protein kinase
5. Yang mengaktifkan fosforilase b kinase
6. Yang mengubah fosforilase b menjadi fosforilase a
7. Yang meningkatkan pemecahan glikogen menjadi glukosa-1-fosfat
8. Yang selanjutnya mengalami defosforilasi dan glukosa dilepaskan dari sel-sel hati.
Rangkaian peristiwa ini sangat penting karena sebab-sebab berikut. Pertama, karena
merupakan salah satu peristiwa yang telah diteliti paling menyeluruh dari semua fungsi
second messenger dari siklik adenosin monofosfat. Kedua, rangkaian peristiwa ini
menggambarkan adanya sistem yang menyeluruh dimana setiap produk yang berikutnya
dihasilkan lebih banyak daripada produk sebelumnya. Oleh karena itu, glikogenolisis
mewakili suatu mekanisme penguat yang poten, jenis mekanisme penguat ini digunakan
secara luas di seluruh tubuh kita untuk mengatur banyak, bila tidak sebagian besar, sistem
metabolisme sel, yang sering menyebabkan respons penguat sebesar satu juta kali lipat. Hal
ini menjelaskan bagaimana hanya beberapa mikrogram glukagon dapat menyebabkan kadar
glukosa darah naik dua kali lipat atau lebih dalam beberapa menit saja.
Pemberian infus glukagon selama kira-kira 4 jam saja sudah dapat menimbulkan
proses glikogenolisis dalam hati yang intensif sehingga seluruh glikogen yang disimpan
dalam hati terpecah semua.
Peningkatan glukogenolisis yang disebabkan oleh glikogen. Bahkan setelah semua
glikogen di dalam hati telah dipergunakan di bawah pengaruh dari glukagon, pemberian
glukagon melalui infus secara terus menerus masih menyebabkan hiperglikemia yang terus
menerus. Hal ini dihasilkan dari efek glukagon yang dapat meningkatkan kecepatan ambilan
asam amino oleh sel-sel hati, dan kemudian mengubah banyak asam amino menjadi glukosa
melalui glukoneogenesis. Proses ini dapat dicapai melalui pengaktifan berbagai enzim yang
dibutuhkan untuk transport asam amino dan glukoneogenesis, terutama aktivasi dari sistem
enzim untuk mengubah piruvat menjadi fosfoenolviruvat, suatu langkah kecepatan-terbatas
(rate-limiting step) dalam glukoneogenesis.
Efek lain dari glukagon
Sebagian besar efek glukagon yang lainnya terjadi hanya bila konsentrasi glukagon
meningkat sampai di atas nilai normalnya dalam darah. Mungkin efek yang penting dari
glukagon adalah bahwa glukagon mengaktifkan lipase sel lemak, sehingga meningkatkan
persediaan asam lemak yang dapat dipakai sebagai sumber energi tubuh. Glukagon juga
menghambat penyimpanan trigliserida di dalam hati, sehingga mencegah hati membuang
asam lemak dari darah, yang juga membantu menambah jumlah persediaan asam lemak yang
nantinya dapat dipergunakan oleh jaringan tubuh lain.
Glukagon dengan konsentrasi abnormal yang sangat besar juga (1) meningkatkan
abnormal yang kekuatan jantung, (2) meningkatkan sekresi empedu, dan (3) menghambat
sekresi asam lambung. Semua efek ini mungkin tidak begitu penting pada fungsi tubuh yang
normal.
Pengaturan sekresi glukagon
Peningkatan glukosa darah menghambat sekresi glukagon. Sejauh ini konsentrasi
glukosa darah merupakan faktor pengatur sekresi glukagon terkuat. Akan tetapi, hendaknya
diperhatikan secara khusus, bahwa pengaruh kosentrasi glukosa darah terhadap sekresi
glukagon jelas bertentangan dengan efek glukosa terhadap sekresi insulin. Penurunan
konsentrasi glukosa darah dari nilai normalnya sewaktu puasa yang besarnya kira-kira 90
mg/dl darah hingga kadar hipoglikemik dapat meningkatkan konsentrasi glukagon plasma
beberapa kali lipat. Sebaliknya, meningkatnya kadar glukosa darah hingga mencapai kadar
hiperglikemik akan mengurangi kadar glukagon dalam plasma. Jadi, pada keadaan
hipoglikemik, glukagon yang disekresikan dalam jumlah sangat banyak itu selanjutnya sangat
meningkatkan pengeluaran glukosa dari hati dan akibatnya membantu memperbaiki keadaan
hipoglikemia.
Efek perangsangan asam amino. Tingginya kadar asam amino, seperti yang terdapat di
dalam darah sesudah makan protein (khususnya asam amino alanin dan arginin), akan
merangsang timbulnya sekresi glukagon. Keadaan ini mirip dengan efek asam amino dalam
merangsang timbulnya sekresi insulin. Jadi, pada contoh ini, respons glukagon dan respons
insulin tidaklah bertentangan satu sama lainnya.
Manfaat perangsangan asam amino terhadap sekresi glukagon adalah bahwa glukagon
kemudian memacu konversi cepat dari asam amino menjadi glukosa, jadi bahkan membuat
lebih banyak glukosa yang tersedia untuk jaringan.
Efek perangsangan dari kerja fisik. Pada waktu melakukan kerja fisik yang melelahkan,
konsentrasi glukagon dalam darah seringkali meningkat sebanyak empat sampai lima kali
lipat. Apa yang menyebabkan keadaan ini masih belum dipahami sebab konsentrasi glukosa
darah tidak begitu menurun. Efek yang menguntungkan dari glukagon adalah mencegah
menurunnya kadar glukosa darah. Salah satu faktor yang mungkin dapat meningkatkan
sekresi glukagon sewaktu kerja fisik adalah meningkatnya kadar asam amino dalam sirkulasi
darah. Faktor-faktor lain, seperti rangsangan saraf autonomik pada pulau Langerhans, dapat
juga berperan.
Somatostatin-efeknya terhadap penghambatan glukagon dan sekresi insulin
Hormon somatostatin disekresikan oleh sel-sel delta pulau Langerhans, merupakan
senyawa polipeptida yang hanya terdiri atas 14 asam amino yang mempunyai waktu paruh
yang sangat singkat dalam sirkulasi darah, yaitu hanya 2 menit lamanya. Hampir semua
faktor yang berhubungan dengan pencernaan makanan akan merangsang sekresi
somatostatin. Faktor-faktor ini adalah (1) naiknya glukosa darah, (2) naiknya asam amino, (3)
naiknya asam lemak, dan (4) naiknya konsentrasi beberapa macam hormon pencernaan yang
dilepaskan oleh bagian atas saluran cerna sebagai respons terhadap asupan makanan.
Sebaliknya, somatostatin mempunyai berbagai efek penghambat berikut ini:
1. Somatostatin bekerja secara lokal di dalam pulau Langerhans sendiri guna menekan
sekresi insulin dan glukagon
2. Somatostatin menurunkan gerakan lambung, duodenum, dan kandung empedu
3. Somatostatin mengurangi sekresi dan absorpsi dalam saluran cerna.
Dengan menggabungkan informasi-informasi ini, maka dapat diduga bahwa peran
utama somatostatin sebenarnya adalah untuk meningkatkan waktu asimilasi makanan dan
usus ke dalam darah. Pada waktu yang sama, pengaruh somatostatin yang menekan sekresi
insulin dan glukagon akan menurunkan penggunaan zat nutrisi yang diabsorbsi oleh jaringan,
sehingga mencegah pemakain makanan yang cepat dan oleh karena itu membuat makanan
tersedia untuk waktu yang lebih lama.
Perlu diingat bahwa somatostatin merupakan substansi kimia yang sama seperti
hormon penghambat hormon pertumbuhan, yang disekresi dalam hipokalamus dan menekan