ION-ION ANORGANIK YANG BERHUBUNGAN DENGAN METABOLISME TUBUH Dr. ARMAN SAIBI Bagian Kimia Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara PENDAHULUAN Metabolisme adalah pengubahan zat-zat makanan menjadi enersi di dalam tubuh. Pada proses metabolisme ini di samping enzim-enzim sebagai pemegang peran utama, juga ion-ion anorganik sangat memainkan peranan penting. Setiap ion anorganik mempunyai fungsi metabolik sendiri-sendiri di samping ianya turut pula dimetabolisir. Ion-ion anorganik yang ada dalam tubuh berasal dari senyawa ektrolit yang terdapat dalam makanan. Senyawa elektrolit ini larut dalam cairan tubuh (intraseluler dan ekstraseluler) dalam bentuk ion positid (kation) dan ion negatip (anion). Dari penyelidikan tentang komposisi tubuh ternyata menunjukkan bahwa hampir semua unsur kimia yang dikenal, terdapat dalam tubuh manusia. Timbul pertanyaan, apakah semua unsur (khususnya on-ion anorganik) itu penting bagi proses metabolisme tubuh? Pada tulisan ini diperlihatkan beberapa dari ion-ion anorganik tersebut yang menurut penelitian memang penting bagi tubuh manusia agar proses metabolisme berjalan sempurna. MAYOR PHISIOLOGICAL DAN TRACE IONS Di dalam kimia anorganik telah dikenal lebih dari seratus unsur (ion). Tetapi dari hasil penelitian, hanya beberapa ion saja yang ada hubungannya dengan metabolisme tubuh. Ion-ion yang terdapat dalam tubuh dibagi atas dua golongan. Golongan pertama disebut dengan "mayor phisiological ions", yaitu ion-ion yang terdapat dalam tubuh dalam jumlah yang banyak. Termasuk ke dalam golongan ini adalah ion-ion khlorida, fosfat, karbonat, K, Na, Ca dan Mg. Golongan kedua disebut dengan "trace ions", yaitu ion-ion yang terdapat dalam tubuh dalam jumlah yang sedikit. Termasuk ke dalam golongan ini adalah ion-ion Fe, In, Yodium, Cu, Co, Mn, Cr, Se, F dan sulfat. Ion-ion yang termasuk dua golongan inilah yang "esensial" bagi tubuh Disebut demikian karena ion-ion inilah yang dijumpai mempunyai fungsi metabolik yang jelas di dalam tubuh. Di samping itu ada lagi beberapa ion yang termasuk trace ions yang terdapat dalam tubuh tetapi tidak esensiel bagi tubuh. Ini disebabkan fungsi metaboliknya tidak jelas dan terdapatnya di dalam tubuh pun dalam keadaan isidentil. Termasuk di dalam ini antara lain ion-ion Cd, Li, Ni, V, Ag, Au, Al, As, Sr, Pb, Rb, Si, Ti dan B. ABSORPSI ION-ION ANORGANIK Kebanyakan ion-ion anorganik (kecuali Natrium dan Kalium) membentuk garam-garam dan senyawa-senyawa lain yang relatif sukar larut, sehingga sukar diabsorpsi. Sebagian besar ion-ion itu yang dimakan akan diekskresi dalam feses Absorpsi ion-ion anorganik sering memerlukan yang disebut protein pengemban spesifik (Spesifik Carrier Protein). Sintesis protein ini berperan sebagai mekanisme penting untuk mengatur kadar ion-ion tersebut dalam tubuh Transportasi dan penyimpanan ion-ion ini juga membutuhkan pengikatan spesifik pada protein pengemban (protein carrier). Ekskresi sebagian besar ion-ion anorganik ini dilakukan
© 2003 Digitized by USU digital library
1
oleh ginjal, tetapi banyak ion-ion ini juga diekskresi ke dalam getah pencernaan dan empedu dan hilang dalam feses. FUNGSI METABOLIK DAN MANIFESTASI KLINIS AKIBAT DEFISIENSI Dari sekian banyak ion-ion anorganik tubuh hanya yang termasuk "mayor phisiological ions" dan 'trace ions" esensiel saja yang sudah diketahui fungsinya pada metabolisme tubuh. Beberapa ion-ion ini mempunyai lebih dari satu fungsi metabolik. Sebenarnya fungsi metabolik suatu jenis ion belumlah diketahui dengan sempurna, tetapi dalam hal ini peneliti-peneliti mengambil genealisasi tertentu yang diterapkan pada hampir semua ion yang esensiel. Kekurangan (defisiensi) jumlah yang diterima (intake) dari semua ion-ion anorganik yang esensiel akhirnya menimbulkan manifestasi klinis yang jelas. Karena konsentrasi ion-ion ini dalam tubuh diatur pada tingkat absorpsi, maka kadar yang bersirkulasi dalam darah tidaklah menggambarkan intake. Sebaliknya, mereka menunjukkan keseimbangan antara jumlah yang diabsorpsi, digunakan, disimpan, dan diekskresi. Oleh karena itu harus diingat, tes laboratorium dari kadar ion-ion ini dalam serum atau dalam urine yang sering kita kerjakan secara rutin, tidaklah selalu menjadi indikator yang tepat untuk intake. Manifestasi klinis akibat defisiensi ini biasanya terjadi pada masyarakat dengan makanan yang bergizi rendah. Sindroma defisiensi ion-ion anorganik ini jarang terjadi pada orang yang mendapat makanan berbagai macam makanan yang cukup. Walaupun terjadi defisiensi, biasanya sekunder misalnya malabsorpsi, pendarahan berlebihan, penyakit ginjal dan masalah-masalah klinis lainnya. Suatu hal yang harus diingat, kelebihan intake dari hampir semua ion-ion anorganik ini menyebabkan gejala toksik. SUMBER DAN KEBUTUHAN SEHARI-HARI Ion-ion anorganik yang esensiel ini ditemukan dalam hampir sebagian besar makanan, terutama biji-bijian, buah-buahan, sayur-sayuran, susu, produk susu, daging ikan dan sebagainya. Tetapi ion-ion ini biasanya terdapat dalam makanan itu dalam jumlah sedikit. Oleh karena itu, untuk memenuhi kebutuhan nutrisi, kita perlu memakan dalam jumlah yang cukup yang dapat dilakukan dengan memakan makanan yang bervariasi jenisnya. Di bawah ini diperlihatkan ion-ion yang esensiel bagi tubuh, sumber, fungsi metabolik dan manifestasi klinis akibat defisiensi. Dibawah ini diperlihatkan ion-ion yang esensiel bagi tubuh, sumber, fungsi metabolik dan manifestasi klinis akibat defisiensi.
© 2003 Digitized by USU digital library
2
Unsur (Ion) dan jumlah total dalam tubuh Natrium 1,8 (Na+) gr/kg
Kalium (K+) 2,6 gr/kg
Kalsium (C++) gr/kg
22
Sumber
Kebutuhan perhari yang dianjurkan
Fungsi metabolik
Manifestasi klinis akibat efisiensi
Garam dapur , makanan bergaram, daging,susu, baking powder, beberapa jenis sayuran Sayuran buahbuahan, susu, daging, padi-padian, kacangkacangan (jenis kacang polong) Susu, produk susu, tulang ikan
3 – 5 gr
Konstituen buffer, kesetimbangan air, tekanan osmotik, transportasi CO2, permiabilitas dinding sel, daya rangsangan otot
Dehidrasi asidosis, jaringan, kelebiha: oedema, hipertensi
Konstituen buffer kesetimbangan asam-asam, kesetimbangan air, transportasi CO2, transportasi melalui selaput, daya rangsang otot/syarat Pembentukan tulang dan gigi, pembekuan darah, permiabilitas dinding sel, daya rangsang otot/syaraf Konstituen tulang dan gigi, konstituen ATP/NAD/FAD, konstituen dari hasil metabolisme nukleoprotein, fosfolipida, fosfoprotein Kofaktor untuk PO4 transfering enzimes, konstituen tulang dan gigi, mengurangi daya rangsang otot/syaraf Konstituen dari hemoglobin, mioglobin, katalase, sitokhrom, transportasi elektron kofaktor enzim
Asidosis, kerusakan ginjal
1,5 – 4,5 gr
0,8 gr
Fosfor (PO43+) 22 gr/kg
Susu, produk susu, kuning telur, daging, padi-padian, kacangkacangan
0,8 gr
Magnesium (Mg++) 0,05 gr/kg
Khlorofil, kacang tanah, padipadian, kacangkacangan
350 gr
Ferrum (Fe++) mgr/kg
Hati, daging, kuning telur, sayuran yang daunnya hijau, padipadian, roti dan tepung, makanan
10 – 16 mg
75
© 2003 Digitized by USU digital library
atropi
Penyakit Rickets pada anak, pertumbuhan yang kurang, osteoporosis (dewasa), hipereksaitibilitas Osteomalasia (jarang) renal rickets, aritmia jantung.
Tremor otot gerak khorea, kebingungan, vasodilatasi, hiperirratabiliti Anemia hipokronik dibutuhkan pada kehamilan, kelebihan: hemokhromatosis
3
Jodium (J-)
Zinkum (Zn++) 28 mgr/kg
Cuprum (Cu++) 2 mgr/kg
Cobalt (Co++)
Mangan (Mn++) mgr
20
Molybdium (Mo++) Salenium (Se)
Khlor (Cl-) 50 mEq/kg
bayi yang ditambah zat besi Garam berjodium, sea food
100 – 140 mikrogram
Konstituen thyroksin, triyodothyronine, regulator dari oksidasi sel Konstituen dari insulin, karbonikAnhidrase, karboksipeptisidase, Dehidrogenase alkohol, alkali, fosfatase
Hati, pankreas sisik ikan, tersebar di jaringan hewan dan tumbuhtumbuhan Hati, ginjal, kuning telur, padi-padian
10 - 15 mgr
Hati, pankreas, jamur
1 – 2 mgr
Hati, ginjal, benih gandum, kenari, kacang polong Hati, ginjal, padi-padian, kacang polong Hati, ginjal, jantung
trace
Kofaktor dari enzim arginase karboksilase, kinase dll
trace
Konstituen oksidase, oksidase
trace
Konstituen faktor 3, bekerjasama dgn vit E mencegah nekronase hati dan distropi otot pada hewan, menghalangi peroksida lemak Elektrolit, kesetimbangan osmotis, HCl lambung, kesetimbangan
Garam dapur, daging hewan
2 - 3 mgr
5 – 10 gr
© 2003 Digitized by USU digital library
Pembentukan hemoglobin, konstituen enzimenzim oksidase (tyrosinase, cytochrom oxidase, askorbic acid oxidase Konstituen dari vit. B 12
dari aldehid
Endemic goiter (hypothyroidism) kretinisme Anemia, pertumbuhan kerdil, hypogonadism pada laki-laki
Anemia, hipokhromik byk terdapat di hati pada penyakit Wilson
Defisiensi vit. B12, anemia perniosa, kelebihan; polisitemia Pada manusia belum diketahui pada hewan mengurangi toleransi glukosa, ataksia Tidak diketahui
Tidak diketahui
Hypochloremic alkalosis
4
Fluor ( F-)
Sulfur (SO42-)
Seafood, beberapa jenis minuman Protein hewan dan tumbuhtumbuhan sebagai Cysteini dan methionine
1 mg 1 ppm dalam air minum 2 – 3 gr
asam basa Konstituen gigi
enamel
Konstituen dari protein, mukopolisakarida, heparin, thiamine, biotin, asam lipoat, detoksikasi
Karies gigi osteoporosis, kelebihan: mottledteeth Cystinuria, cystine renall calculi
Pada tabel di atas dapat dilihat jenis makanan yang banyak mengandung ionion yang esensiel tersebut beserta kebutuhan per-harinya yang dianjurkan. Angka tersebut diambil dari "Recommended Dietary Allowance" (RDA) per hari yang dikeluarkan oleh "Food and Nutrition Board National Research Council" USA 1968. Angka ini berlaku untuk laki-laki normal umur 22 tahun. Manifestasi klinis yang timbul bila terjadi defisiensi ada yang sudah diketahui dengan jelas, ada pula yang belum, tetapi pada hewan dapat ditunjukkan. Ada pula dicantumkan manifestasi klinis yang terjadi bila ada kelebihan dari beberapa ion tersebut. KESIMPULAN Dalam tubuh manusia terdapat dua golongan ion anorganik yaitu "Mayor Phisiological Ions" dan "Trace Ions", dimana beberapa dari ion ini sangat esensial bagi tubuh. Pada proses metabolisme tubuh ion-ion yang esensial ini mempunyai satu atau lebih fungsi metabolik. Tubuh manusia membutuhkan ion-ion tersebut dalam jumlah yang tertentu per harinya agar tidak terjadi manifestasi klinis yang tidak diinginkan akibat defisiensinya. KEPUSTAKAAN Block, Roche, et al: Inorganic medicinal and pharmaceutical chemistry, Philadelphia, Lea Febiger, 1971: 170 -244 Orten, JM and Neuhaus OW: Biochemistry, 8 th ed. St Louis CV Mosby, 1970 : 436 439 Martin, David W Jr et al: Biokimia David W. Martin Jr et al. Alih bahasa, Iyan Darmawan. Ed 20, Jakarta, EGC, 1978 : 719 - 732 . Tietz N.W: Fundamentals of clinical chemistry, Philadelphia WB Saunders, 1970 : 612 -698 West ED and Todd WR: Textbook of biochemistry 2 nd ed. New York, The Macmillan Company, 1975 : 1185-1215
© 2003 Digitized by USU digital library
5
