8. JALUR REAKSI ASAM URONAT GLUKURONAT SUATU PREKURSOR PROTEOGLIKAN DAN GLUKURONIDA TERKONJUGASI ADALAH PRODUK DARI JALUR ASAM URONAT Di dalam hepar selain HMS, ada jalur lain yaitu perubahan glukosa menjadi asam glukoronat, asam askorbat dan pentosa. Jalur ini disebut jalur asam uronat (uronic acid fathway). Jalur ini merupakan jalur alternatif untuk oksidasi glukosa, tetapi pada jalur ini tidak dihasilkan ATP. Glukosa-6 fosfat diubah menjadi glukosa-1 fosfat yang kemudian bereaksi dengan urindin trifosfat (UTP) membentuk nukleotid aktif, uridin difosfat glukosa (UDPG1c). Reaksi terakhir itu dikatalisis oleh UDPGIc pirofosforilase. UDPGIc dioksidasi pada karbon nomer 6 melalui 2 tahap menjadi glukoronat. Oksidasi ini dikatalisis oleh UDPGIc dehidrogenase UDPGlukoronat yang memerlukan NAD. UDP-glukuronat merupakan bentuk aktif dari glukoronat untuk reaksi berikutnya dengan asam glukuronat membentuk proteoglikan atau untuk reaksi konjugasi asam uronat dengan substrat hormon steroid, beberapa obat dan bilirubin yang akhirnya diekskresi. Pada reaksi yang memerlukan NADPH, glukoronat akan direduksi menjadi L-gulonat. Senyawa terakhir ini merupakan prekursor asam askorbat pada hewan primata seperti marmut, tidak dapat mensintesis vitamin C sebab tidak mempunyai enzim L-gulonolakton oksidase. L-gulonat akan dioksidasi menjadi 3-keto-L-gulonat yang kemudian mengalami dekarboksidasi menjadi pentosa L-xylosa. Yang selanjutnya diubah membentuk isomer D oleh enzim yang memerlukan NADPH menjadi xylitol dan selanjutnya diubah menjadi D-xylosa, dengan koenzim NAF setelah diubah menjadi xylosa-5 fosfat dan selanjutnya lebih jauh dimetasbolisis di dalam HMS. KONSEKUENSI DIIT TING-GI FRUKTOSA Diit tinggi sukrosa atau sirop tinggi fruktosa (HPS) menyebabkan banyak fruktosa dan glukosa masuk ke hepar melalui vena porta. Fruktosa lebih dulu mengalami glikosilasi di hepar. Hal ini disebabkan ada bypass pada fase metabolisme glukosa yang dikatalisis oleh fosfofruktokinase sebagai langkah pengaturan (kontrol) kecepatan metabolisme glukosa. Reaksi ini akan memacu sintesis asam lemak dan meningkatkan esterifikasi asam lemak dan memacu sekresi VLDL serta menaikkan kadar triasil gliserol serum dan LDL kolesterol. Glukosa yang di absorpsi masuk darah akan memacu sekresi insulin, dan ini akan memacu proses metabolisme berikutnya.
Di dalam hepar ada enzim fruktokinase yang berefek memacu pemindahan fosfat dari ATP ke fruktosa membentuk fruktosa-1-fosfat. Mekanisme ini juga terjadi di ren dan intestin usus. Enzim ini tidak berperan untuk fosforilasi glukosa, tidak seperti glukokinase yang dapat memacu fosforilasi glukosa. Aktivitas fruktokinase tidak dipengaruhi oleh insulin dan keadaan lapar, hal ini dapat dilihat bahwa fruktosa tidak ditemui dalam darah penderita diabetes, disamping itu Km nya sangat rendah untuk enzim fruktokinase di hepar, ini menunjukkan bahwa afinitasnya tinggi untuk substratnya. Keadaan ini membuktikan bahwa ini merupakan jalur utama fosforilasi fruktosa di hepar. Di hepar terjadi perubahan fruktosa-l-fosfat menjadi D-gliseraldehid dan dehidroksi aseton fosfat oleh enzim aldolase B. D-gliseraldehid juga dapat masuk ke dalam reaksi glikolisis melalui aktivitas enzim triokinase yang mengkatalisis fosforilasinya menjadi gliseraldehid-3 fosfat. Dua triosa fosfat yaitu gliseraldehid-3 fosfat dandihidroksi aseton fosfat selanjutnya di metabolisis dalam glikolisis. Langkah ini menyebabkan banyak fruktosa di katabolisis dalam hepar. Heksokinase di hepar dapat mengkatalisis fosforilase sebagian besar heksosa meliputi fruktosa di dalam jaringan eksrahefatik. Walaupun demikian, bila fruktosa ada bersama glukosa maka proses fosforilasinya sebagian besar akan dihambat oleh glukosa. Hal ini membuktikan banyak fruktosa dapat dimetabolisis di jaringan lemak dan otot. Fruktosa juga ditemukan di plasma seminal dan disekresi dalam sirkulasi janin pada ikan paus dan selanjutnya dapat tertimbun dalam cairan amnion dan allantoin. Disini fruktosa berperan sebagai bahan bakar penting. Aldose reduktase ditemukan dalam plasenta of ewe dan bertanggung jawab untuk sekresi sorbitol dalam darah janin. Dengan adanya sorbitol dehidrogenase di hepar (janin) sorbitol diubah menjadi fruktosa. Reaksi ini juga terjadi dalam cairan seminal. GALATOSA
DIPERLUKAN
UNTUK
SINTESIS
LAKTOSA,
GLIKOLIPID,
PROTEOGLIKAN DAN GLIKOPROTEIN Galaktosa hasil hidrolisis laktosa dalam air susu, di intestinum kemudian diabsorpsi masuk darah dan sampai di hepar digunakan sebagai tes fungsi hepar disebut "galactose tolerance test". Galaktosa difosforilasi oleh enzim galaktokinase dan memerlukan ATP sebagai donor fosfat. Produknya galaktosa-1 fosfat akan bereaksi dengan uridin difosfat glukosa (UDPGIc) menghasilkan uridin difosfat galaktosa (UDPGaI) dan glukosa-1 fosfat. Pada langkah ini, galaktosa diganti oleh glukosa dalam UDPG1c dengan dikatalisis oleh galaktosa-1 fosfat uridil transferase. Perubahan
galaktosa menjadi glukosa berlangsung
dalam
reaksi
dari
nukleotida
yang
mengandung galaktosa dikatalisis oleh epimerase. Epimerisasi ini melibatkan oksidasi dan reduksi pada karbon nomer 4 dengan NAD sebagai koenzim. Pada akhir reaksi, glukosa dilepaskan dari UDPG1c sebagai glukosa-1 fosfat. Reaksi ini mungkin melalui pembentukan glikogen yang mengalami fosforilisis. Karena reaksi ini berjalan reversibel, glikosa dapat diubah kembali menjadi galaktosa, sehingga galaktosa dalam bentuk yang sudah jadi adalah tidak esensial dalam diit. Galaktosa dibutuhkan dalam tubuh tidak hanya dalam pembentukan laktosa tetapi juga sebagai komponen glikolipid (cerebrocides), proteoglikan dan glikoprotein. Pada sintesis laktosa dalam kelenjar mammaelaktasi,
glukosa
diubah
menjadi
UDPGa1.
Selanjutnya
UDPGaI
berkondensasi dengan glukosa menghasilkan laktosa. Reaksi ini dikatalisis oleh laktosa sintetase. GLUKOSA MERUPAKAN PREKURSOR BAGI GULA AMINO (HEXOSAMIN) Gula amino merupakan komponen penting dari glikoprotein, glikosfingolipid (gangliosida) dan mannosamin (hexosamin). Gula urtama dari gula amino adalah glikosamin, galaktosamin dan mannosamin, dan komponen 9 karbon yaitu asam sialat. Asam sialat utama yang terdapat di jaringan manusia adalah asam Nasetilneurominat (NeuAc). Berikut adalah gambaran penting gula amino: 1. glukosamin gula amino utama, disintesis sebagai glukosamin 6-fosfat dari fruktosa 6-fosfat menggunakan glutamin sebagai donor gugus amino. 2. gula amino terjadi terutama dalam bentuk N-asetilasi. Donor asetilnya adalah asetil-KoA. 3. N-asetil
manosamin-6
fosfat
dibentuk
melalui
epimerisasi
dari
N-
asetilglukosamin-6 fosfat. 4. NeuAc dibentuk oleh kondensasi dari N-asetillamannosamin-6 fosfat dengan fosfoenol piruvat. 5. galaktosamin dibentuk melalui epimerisasi dari UDP-N-asetilgalaktosamin (UDPG1cNac) menjadi UDP-N-asetilgalaktosamin (UDPGalNac). 6. gula nukleotida adalah bentuk gula mino yang banyak dipakai untuk biosintesis glikoprotein dan senyawa kompleks lain, yang penting mengandung nukleotida yaitu UDPG1c, UDPGaINAC dan CMP-NeuAc.
ASPEK KLINIK Gangguan jalur HMS menyebabkan hemolisis eritrosit. Suatu mutasi terjadi karena defisiensi glukosa-6-fosfat dehidrogenase, dengan konsekuensi gagal menghasilkan NADPH. Kegagalan ini mengakibatkan hemolisis eritrosit terutama pada individu yang banyak mendapat oksidan seperti obat anti malaria primakuin, aspirin, dan sulfonamid. Glutation adalah suatu antioksidan alamiah di jaringan tergantung pada suplai NADPH. Ini dapat menyerang peroksida organik bila ditambah H202. Bersama vitamin E sebagai bagian tubuh melawan peroksidasi lipid (gambar 16-27). Dilaporkan adanya hubungan antara insiden kanker dengan kadar yang rendah dari selenium darah dan aktivitas glution peroksidase. Penentuan
aktivitas
transketolase
dalam
darah
dapat
dipakai
untuk
menentukan derajat defisiensi tiamin. Suatu keadaan dimana aktivitas transketokase meningkat pada anemia pernisiosa. GANGGUAN JALUR ASAM URONAT DISEBABKAN OLEH DEFEK ENZIM DAN BEBERAPA OBAT Pada penyakit herediter yang jarang yaitu pentosuria esensial dan ditemukan L-xylosa dalam urin. Hal ini dapat diterangkan pada tidak adanya enzim yang diperlukan untuk reduksi dari L-xylulosa menjadi L-xylitol. Pemberian xylitol parenteral menyebabkan oxalosis dan deposisi kalsium oxalat di otak dan ren. Ini terjadi karena perubahan d-xylulosa menajdi oxalat dan melalui pembentukan xylulosa 1-fosfat, glikoaldehid dan glikolat. Beberapa obat dapat meningkatkan kecefatan glukosa masuk ke jalur asam uronat.
Sebagai
contoh
pemberian
barbital
atau
klorobutanol
pada
tikus
mengakibatkan peningkatan bermakna perubahan glukosa menjadi glukoronat dan askorbat. Dilaporkan bahwa aminopirin dan antipirin dapat meningkatkan ekskresi 1xylosa pada penderita pentosuria. PEMBEBASAN
HEPAR
DENGAN
FRUKTOSA
DAPAT
MEMPERBERAT
I-
IIPERTRIASILGLISEROLEMIA, HIPERKOLESTEROLEMIA DAN HIPERURIKEMIA Pembebanan fungsi hepar dengan fukrtosa akan memacu sintesis triasilgliserol dan sekresi VLDL dan hipertriasilgliserolemia, kesemuanya ini akan memacu peningkatan
konsentrasi
LDL
kolesterol
dan
akhirnya
memacu
aterogenik.
Ditambahkan bahwa pembebanan akut hepar dengan fruktosa misalnya dengan infus
intravena atau intake tinggi fruktosa menyebabkan pelepasan fosfat anorganik dari fruktosa-1 fosfat dari fruktosa 1-fosfat dan berkurangnya sintesis ATP. Sebagai akibatnya timbul hambatan oleh ATP terhadap enzim yang memecah nukleotid adenin hilang dan sintesis asam urat meningkat, hal ini menyebabkan timbulnya hiperurikemia (gout). Efek ini tampak jelas pada individu yang mempunyai predisposisi untuk hipertriasilgliserolemia dan hiperuresermia. DEFEK METABOLISME FRUKTOSA MENYEBABKAN PENYAKIT Defisiensi fruktokinase di hepar menyebabkan esensial fruktosuria dan hilangnya aldolase B hepar yang memecah fruktosa- 1 -fosfat mendasari timbulnya frulctosuria herediter. Keadaan ini dapat diperbaiki dengan diit rendah fruktosa, sorbitol dan sukrosa. Defek aldolase B tidak mempengaruhi aktivitas fruktosa 1,6 bissfosfat sehingga glukoneogenesis hanya sedikit terganggu. Suatu konsekuensi dari intoleransi fruktosa herediter dan kondisi lain karena defisiensi fruktosa 1,6 bisfosfat adalah hipoglikemia yang dipacu oleh fruktosa walaupun ada hepar glikogen yang tinggi. Tampaknya akumulasi dari fruktosa- 1fosfat dan fruktosa 1,6 bisfosfat menghambat aktivitas fosforilase di hepar melalui mekanisme allosterik. Menghilangnya fosfat anorganik juga menimbulkan penurunan ATP dan hiperurikemia. FRUKTOSA DAN SORBITOL DALAM LENSA MATA ADA KAITANNYA DENGAN KATARAK DIABETETIKA Fruktosa dan sorbitol keduanya ditemukan dalam lensa mata manusia yang kadarnya akan meningkat pada diabetes dan terlibat dalam fatogenesis diabetes katarak. Jalur sorbitol (poliol) (tidak ditemukan di hepar) bertanggung jawab dalam sintesis fruktosa dari glukosa dan peningkatan aktiviotasnya ketika kadar glukosa meningkat pada diabetes di jaringan yang tidak sensitif terhadap insulin seperti di jaringan lensa dan jaringan syaraf perifer dan glomerulus ren. Glukosa mengalami reduksi oleh NADPH membentuk sorbitol dengan katalis aldose reduktase, diikuti oleh oksidiasi
sorbitol menjadi fruktosa.
Dengan adanya
ion
NAD
dan
sorbitol
dehidrogenase (poliol dehidrogenase). Sorbitol tidak dapat berdifusi melalui membran sel dengan mudah dan terakumulasi, menyebabkan kerusakan osmotik. Dan secara simultan kadar mioisnositol turun. Sorbitol tertimbun dan mioinusitol turun dan diabetes katarak dapat dicegah oleh inhibitor aldolase reduktase. Hal ini terbukti pada tikus diabetes dan jugs ditemukan pada Minis.
Bila sorbitol diberikan intravena maka sorbitol akan diubah lebih banyak menjadi fruktosa dibanding glukosa. Telah dipikirkan bahwa bila diberikan peroral akan lebih banyak di fermentasi di kolon oleh bakteri menghasilkan asetat dan hidrogen. Seringkali dijumpai timbulnya abdominal pain (sorbitol intolerans) disebabkan oleh "sugar free" pemanis dalam sorbitol. DEFISIENSI ENZIM PADA JALUR GALAKTOSA MENYEBABKAN GALAKTOSEMIA Ketidakmampuan
memetabilisme
galaktosa
menyebabkan
galaktosemia
disebabkan oleh defek herediter galaktokinase, uridil transferase dan 4-epimerase. Kadar galaktosa darah naik, direduksi oleh aldolase reduktase di lensa mata tertimbun sebagai galaktikol menimbulkan katarakta. Keadaan umum lebih berat bila ada defisiensi uridil transferse, karena galaktosa- I -fosfat tertimbun dan terjadi penurunan kadar fosfat anorganik di hepar. Keadaan ini menimbulkan kegagalan fungsi hepar, fungsi syaraf dan mental retardasi. Keadaan ini dapat diperbaiki dengan diit rendah galaktosa. RINGKASAN 1. HMS terjadi dalam sitosol, diakui sebagai oksidasi lengkap glukosa hasil utamanya NADPH dan tidak menghasilkan ATP. 2. Ada 2 langkah yang pertama fase oksidatif bersifat non-reversible dan menghasilkan NADPH; kedua adalah non-oksidatif reversibel menghasilkan ribosa sebagai prokursor untuk NAD, DNA dan RNA. 3. Langkah penting dalam eritrosit adalah mencegah hemolisis dengan menyediakan NADPH untuk mempertahankan glutation tereduksi. Glutation merupakan substrat enzim glutation peroksidase untuk membuang H202. 4. Jalur asam uronat dengan substrat asam glukoronat digunakan untuk konjugasi senyawa endogen dan oxogen sebelum dibuang lewat urin. 5. Siklus dimulai dari fruktosa yang hasilkan lewat glikolisis yang dikatalisis oleh fosfofruktokinase. 6. Galaktose disintesis dari glukosa pada kelenjar mammae laktasi, dan di jaringan lain diperlukan untuk sintesis glikolipid, proteoglikan dan glikoprotein.
Kepustakaan Espino-Cabatit, Bellen ,1980.Biocheeemistry 9th ed. U.S.T. Press Manila Harper HA ,1975. Review of physiological chemistry 15th ed. Lange medical publications. Los Altos California. Murray RK, Grainier DK, Mayes PA,Rodwell VW, 2000.Harper's Biochemistry 25th ed.McGraw-Hill. New York
