HASIL DAN PEMBAHASAN Validasi Model Model simulasi yang dibuat harus kredibel atau dapat dipercaya. Representasi kredibilitas tersebut ditunjukkan oleh validasi model. Validasi merupakan proses penentuan apakah model konseptual yang dibuat telah merefleksikan sistem nyata dengan tepat (Harrell C, 2003). Validasi dilakukan dengan membandingkan antara hasil simulasi model dan data eksperimen, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2 dan Gambar 3.
Kadar glukosa (mg/dL)
350
hasil simulasi model
300
o data eksperimen
250
200
150
100
50 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
waktu (menit)
Gambar 2 Hasil simulasi model minimal glukosa pada orang normal tanpa latihan fisik (G0 = 279 [mg/dL], I0 = 130 [µU/mL], SG = 2,6.10-2 [min-1], k3 = 0,025 [min-1], SI = 5,0.10-4 [mL/µU.min]). Model dinamika glukosa dan insulin dalam penelitian dibandingkan dengan data eksperimen yang diperoleh Riel N van, 2004 (Lampiran 2). Gambar 2 menunjukkan dinamika glukosa pada subyek normal yang tidak melakukan latihan fisik, dari gambar 2 tersebut terlihat bahwa grafik plot hasil simulasi model berimpit dengan data eksperimen dan menunjukkan kesesuaian. Hal ini mengindikasikan bahwa model simulasi yang telah dibuat sesuai dengan sistem nyata, dengan kata lain model yang telah dibuat valid. Kadar glukosa yang awalnya berada di tingkat basal, yaitu sebesar 92 mg/dL, naik karena adanya asupan glukosa dari makanan, setelah itu perlahanlahan turun ke tingkat basal karena adanya pemanfaatan glukosa oleh tubuh menjadi energi. Proses ini dibantu oleh hormon insulin yang dikeluarkan oleh pankreas. Dinamika insulin dalam penelitian ini merupakan hasil modifikasi dari
persamaan yang digunakan oleh Riel N van, 2004. Modifikasi persamaan dinamika insulin ditulis dalam persamaan berikut ini: ! "# $ % "# +
,
dengan k ialah fraksi pengeluaran insulin, γ menunjukkan respon pankreas sekunder terhadap glukosa. Dinamika insulin ditunjukkan pada Gambar 3. 450 400
Kadar insulin (µU/mL)
350
hasil simulasi model data eksperimen
o
300 250 200 150 100 50 0 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
waktu (menit)
Gambar 3 Hasil simulasi model minimal insulin pada orang normal tanpa latihan fisik (G0 = 279 [mg/dL], I0 = 409,5 [µU/mL], SG = 2,6.10-2 [min-1], k3 = 0,025 [min-1], SI = 5,0.10-4 [mL/µU.min]). Kadar insulin basal sebesar 11 µU/mL. Kadar insulin yang meningkat dari tingkat basal terjadi karena aksi insulin terhadap asupan glukosa oleh tubuh. Glukosa diolah menjadi energi dengan bantuan insulin. Hasil simulasi model dinamika insulin yang punya kesesuaian dengan data eksperimen semakin menambah validitas pemodelan yang dibuat. Kasus Subyek Normal Telah disebutkan sebelumnya dalam pendahuluan bahwa kontrol diabetes terutama dilakukan oleh aksi insulin, asupan makanan, dan aktivitas fisik, tetapi semua sistem kontrol yang pernah diusulkan hanya terfokus pada terapi insulin. Ditekankan bahwa strategi kontrol diabetes yang baru membutuhkan waktu yang lama sebelum dapat diterima masyarakat umum dalam jangkauan yang luas. Selain itu, masyarakat dengan pendapatan yang rendah dan pelayanan kesehatan yang buruk membuat sejumlah penderita diabetes harus berjuang keras hanya
untuk mendapatkan suntikan insulin. Hal inilah yang menjadikan alasan penelitian ini terfokus pada latihan fisik sebagai parameter kontrol diabetes yang murah dan alami. Selanjutnya, berdasarkan model minimal Bergman et al. (1981) dan persamaan dinamika insulin yang diusulkan dalam penelitian ini, maka persamaan (2), (3) dan (5) dimodifikasi menjadi persamaan sebagai berikut: ' ' - ' ) ! ' ' "# $ % ' "# +
Model ini memberikan gambaran yang jelas mengenai dinamika glukosa dan insulin. Model tersebut menjelaskan bahwa olahraga dapat menurunkan kadar gula darah seseorang, sebagaimana yang terlihat pada Gambar 4.
400
kadar glukosa (mg/dL)
350
o kasus normal tanpa latihan fisik * kasus normal dengan latihan fisik ringan I kasus normal dengan latihan fisik kuat
300
250
200
150
100
50 0
50
100
150
200
250
300
waktu (menit)
Gambar 4 Hasil simulasi model minimal untuk dinamika glukosa dan insulin pada orang normal tanpa latihan fisik (G0 = 360 [mg/dL], I0 = 363,7 [µU/mL], SG = 2,6.10-2 [min-1], k3 = 0,025 [min-1], SI = 5,0.10-4 [mL/µU.min]), dengan latihan fisik ringan (q1 = 0,1.10-4, q2 = 0,65, q3 = 0,9.10-5) dan latihan fisik berat (q1 = 0,1.10-4, q2 = 0,95, q3 = 0,1.10-4). Latihan fisik dapat menurunkan kadar glukosa, hal ini terlihat jelas dalam Gambar 4. Saat seseorang yang sehat, dalam hal ini tidak menderita diabetes melakukan olahraga, kadar glukosanya turun. Semakin berat olahraga yang dilakukan maka akan semakin besar pula penurunan kadar glukosa. Dari Gambar
4 terlihat jelas bahwa dengan melakukan latihan kadar glukosa akan turun, dan akhirnya kembali ke tingkat basalnya. Latihan fisik mempermudah transport glukosa ke dalam sel-sel dan meningkatkan kepekaan terhadap insulin. Pada individu sehat, pelepasan insulin menurun selama latihan fisik sehingga hipoglikemi dapat dihindarkan. Penderita Diabetes tanpa Bantuan Insulin Latihan fisik berperan utama dalam pengaturan glukosa darah. Pada penderita diabetes mellitus (DM) tipe 2, produksi insulin tidak terganggu tetapi masih kurangnya respons reseptor pada sel terhadap insulin (resistensi insulin), sehingga insulin tidak dapat membantu transfer glukosa ke dalam sel. Pada saat berolahraga, permeabilitas membran terhadap glukosa meningkat pada otot yang berkontraksi sehingga resistensi insulin berkurang, dengan kata lain sensitivitas insulin meningkat. Hal ini menyebabkan kebutuhan insulin berkurang. Respons ini bukan merupakan efek yang menetap atau berlangsung lama. Respon ini hanya terjadi setiap kali berolahraga. Oleh karena itulah kadar glukosa kembali ke tingkat basalnya, sehingga latihan fisik ini harus dilakukan secara rutin untuk menjaga agar kadar glukosa darah tidak meningkat. Hal ini diterangkan dengan jelas pada Gambar 5 berikut ini. 400
o penderita diabetes tanpa latihan fisik * penderita diabetes dengan latihan fisik ringan l penderita diabetes dengan latihan fisik kuat
Kadar glukosa (mg/dL)
350
300
250
200
150
100
50 0
50
100
150
200
250
300
waktu (menit)
Gambar 5 Hasil simulasi model minimal untuk dinamika glukosa dan insulin pada penderita diabetes (tanpa bantuan insulin) tanpa latihan fisik (G0 = 360 [mg/dL], I0 = 363,7 [µU/mL], SG = 1,7.10-2 [min-1], k3 = 0,01 [min-1], SI = 0,7.10-4 [mL/µU.min]), dengan latihan fisik ringan (q1 = 0,1.10-4, q2 = 0,65, q3 = 0,9.10-5) dan latihan fisik berat (q1 = 0,1.10-4, q2 = 0,95, q3 = 0,1.10-4).
Dari Gambar 5 terlihat jelas bahwa aktivitas fisik pada penderita diabetes dapat menurunkan kadar glukosa basal sampai di bawah 100 mg/dL, padahal tingkat glukosa awalnya ialah 140 mg/dL. Meskipun demikian kadar glukosa ini akan naik kembali ke tingkat glukosa basal awal, sehingga untuk menjaga agar kadar glukosa tetap normal diperlukan latihan fisik yang disiplin dan teratur. Penderita Diabetes dengan Bantuan Insulin Penderita diabetes yang melakukan aktivitas olahraga dibantu dengan injeksi insulin memiliki grafik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6. Dari Gambar terlihat jelas bahwa dengan bantuan penambahan insulin dapat menurunkan kadar glukosa darah hingga ke tingkat yang rendah, yaitu sampai pada kadar 50 mg/dL. Ilustrasi ini menegaskan kembali bahwa setiap orang harus menggabungkan
beberapa
aktivitas
fisik
dalam
kehidupan
sehari-
hari. Rekomendasi ini lebih ditunjukkan untuk orang yang berisiko terkena diabetes yang memiliki kelebihan berat badan, stres, factor keturunan. Model ini memberikan pola umum, bahwa dengan latihan fisik dapat menurunkan kadar glukosa seseorang karena meningkatnya kepekaan insulin.
400
o * I
kadar glukosa (mg/dL)
350
300
penderita diabetes tanpa latihan fisik penderita diabetes dengan latihan fisik ringan penderita diabetes dengan latihan fisik kuat
250
200
150
100
50
0 0
50
100
150
200
250
300
waktu (menit)
Gambar 6 Hasil simulasi model minimal untuk dinamika glukosa dan insulin pada penderita diabetes (dengan bantuan insulin) tanpa latihan (G0 = 360 [mg/dL], I0 = 363,7 [µU/mL], SG = 1,7.10-2 [min-1], k3 = 0,01 [min-1], SI = 0,7.10-4 [mL/µU.min]), dengan latihan fisik ringan (q1 = 0,1.10-4, q2 = 0,65, q3 = 0,9.10-5) dan latihan fisik berat (q1 = 0,1.10-4, q2 = 0,95, q3 = 0,1.10-4).
Gambar 6 ini sekali lagi menunjukkan bahwa ketika seseorang yang terkena diabetes mungkin beradaptasi dengan konsentrasi gula darah lebih dari 200 mg/dL pada istirahat, dan dapat mencapai kadar gula darah normal sekitar 100 mg/dl dengan
melakukan aktivitas fisik. Hal ini menunjukkan betapa
pentingnya latihan fisik yang disiplin dan teratur pada penderita diabetes untuk menjaga agar kadar glukosanya normal.
