KONTROL HORMON INSULIN DAN GLUKAGON DALAM PERUBAHAN METABOLISME SELAMA LATIHAN
Mokhamad Nur Bawono )* Abstrak Peredaran zat-zat gizi dari karbohidrat, lemak, dan protein dalam proses metabolisme dipengaruhi oleh berbagai hormon, termasuk hormon insulin, glukagon, ephineprin, kortisol, dan hormon pertumbuhan. Pankreas berfungsi sebagai organ endokrin dan eksokrin. Fungsinya sebagai organ endokrin didukung oleh pulau-pulau Langerhans (Islets of Langeerhans)yang terdiri tiga jenis sel yaitu; sel alpha (α) yang menghasilkan glukagon, sel beta (β) yang menghasilkan insulin dan merupakan jenis sel pankreas yang paling banyak, sel deltha (D) yang menghasilkan somatostatin namun fungsinya belum jelas diketahui, sel PP yang menghasilkan polipeptida pankreas. Kita akan lebih banyak membahas dan mengkaji hormon glukagon dan insulin, karena kedua hormon ini memegang peranan penting dalam metabolisme karbohidrat, protein, dan lemak. Bahkan keseimbangan kadar gula darah sangat ,dipengaruhi oleh kedua hormon ini. Fungsi kedua hormon ini saling bertolak belakang. Kalau secara umum, sekresi hormon insulin akan menurunkan kadar gula dalam darah sebaliknya untuk sekresin hormon glukagon akan meningkatkan kadar gula dalam darah.
Kata kunci: metabolisme, insulin, glukagon, latihan
1. Pendahuluan Hubungan hormon dengan program latihan pada seorang atlet yang melaksanakan latihan terjadi banyak proses fisiologis pada tubuhnya sehingga dengan berbagai macam aktivitas yang dilakukan berpengaruh terhadap kecepatan metabolisme tubuh yang berakibat meningkatnya sekresi hormon. Latihan fisik adalah suatu rangsangan yang berpengaruh nyata dalam pengaturan proses metabolik dan transkriptional di otot rangka. Antara lain, latihan meningkatkan serapan glukosa otot rangka. Setelah latihan, ada peningkatan kecepatanangka dari serapan glukosa dan sintesa gliklogen. Selama olahraga sel-sel otot menggunakan banyak glukosa dan bahan bakar nutrien lain dari biasanya untuk kegiatan kontraksi otot. Kecepatan transportasi glukosa ke dalam otot yang digunakan dapat meningkat sampai 10 kali lipat selama aktivitas fisik. Mekanisme yang bertanggung jawab terhadap peningkatan pengambilan glukosa oleh otot-otot yang bekerja masih belum jelas. Pada banyak sel termasuk otot yang sedang istirahat, difusiterfasilitasi glukosa bergantung pada hormon insulin (10, 16, 17). Ketika aktivitas fisik kepekaan insulin meningkat menyebabkan penurunan kadar glukosa plasma. Oleh karena itu insulin mungkin tidak berperan dalam meningkatkan transpor glukosa ke dalam otot yang sedang bekerja. Mekanisme kerja dari kedua hormon insulin dan glukagon ketika terjadi aktivitas fisik atau latihan olahraga masih memerlukan penjabaran dan kajian lebih lanjut. Untuk itu tulisan ini berusaha mengungkap bagaimana kerja kedua hormon ini ketika latihan dan adaptasinya yang terjadi ketika latihan. 2. Perubahan Fisiologis tubuh pada Latihan Olahraga
Ketika tubuh melakukan latihan fisik yang merupakan salah satu bentuk stressor fisik dapat menyebabkan gangguan homeostatis, maka tubuh akan memberi tanggapan berupa mekanisme umpan balik negatif (7, 8). Tanggapan tersebut berupa: (1) Respon ‗jawaban sewaktu‘ adalah perubahan fungsi organ tubuh yang sifatnya sementara dan berlangsung tiba-tiba, sebagai akibat dari aktivitas fisik. Perubahan fungsi ini akan hilang dengan segera dan kembali normal setelah aktivitas dihentikan. (2) Adaptasi ‗jawaban lambat‘ adalah perubahan struktur atau fungsi organ-organ tubuh yang sifatnya lebih menetap karena latihan fisik yang dilakukan dengan teratur dalam periode waktu tertentu. Reaksi adaptasi hanya akan timbul apabila beban latihan yang diberikan intensitasnya cukup memadai dan berlangsung cukup lama. Berdasarkan teori stres fisik adaptasi jaringan terjadi sebagai respon terhadap stres fisik (1). Ada dua istilah latihan yang kita kenal yaitu acute exercise dan chronic exercise. Acute exercise adalah latihan yang dilakukan hanya sekali saja atau disebut juga dengan exercise, sedangkan chronic exercise adalah latihan yang dilakukan berulang-ulang sampai beberapa hari atau sampai beberapa bulan (training)(4, 5). Hal penting yang perlu diperhatikan ialah bahwa dengan melakukan training ‗pelatihan‘ akan terjadi perubahan penting di dalam tubuh sedangkan dengan melakukan exercise perubahan yang terjadi kurang penting. Perubahan yang terjadi pada waktu seseorang melakukan exercise disebut dengan respon. Sedangkan perubahan yang terjadi karena training disebut adaptasi. (8). Adaptasi sistem tubuh akibat latihan aerobik sebagai berikut (4): (1) Perubahan otot , terjadi hiperthropi otot. (2) Perubahan kardiorespirasi, fungsi jantung paru lebih baik. (3) Rendahnya akumulasi laktat darah seiring dengan peningkatan intensitas latihan disebabkan karena peningkatan oksidasi asam laktat menjadi pirufat. (4) Perubahan komposisi tubuh dengan berkurangnya massa dan lemak tubuh karena latihan aerobik meningkatkan kapasitas penggunaan asam lemak sebagai energi. (5) Pada individu yang terlatih terjadi peningkatan pengaturan panas tubuh karena dapat menyesuaikan diri terhadap kondisi panas dengan mudah, hal ini disebabkan oleh besarnya volume plasma dan lebih responsifnya mekanisme termoregulator. (6) Perubahan penampilan atau performa dengan meningkatnya kapasitas endurance ‗daya tahan‘. (7) Latihan yang dilakukan secara teratur bermanfaat terhadap kondisi psikologis 3. Kontrol Hormon Insulin dan Glukagon dalam Perubahan Metabolisme Peredaran zat-zat gizi dari karbohidrat, lemak, dan protein dalam proses metabolisme dipengaruhi oleh berbagai hormon, termasuk hormon insulin, glukagon, ephineprin, kortisol, dan hormon pertumbuhan. Pada berbagai kondisi insulin dan glukagon secara normal merupakan hormon pengatur yang paling dominan mengubah jalur metabolik dari anabolisme netto menjadi katabolisme netto bolak-balik dan penghematan glukosa, yang masing-masing bergantung pada apakah tubuh berada dalam keadaan kenyang atau puasa (17). Pankreas berfungsi sebagai organ endokrin dan eksokrin. Fungsinya sebagai organ endokrin didukung oleh pulau-pulau Langerhans (Islets of Langeerhans)yang terdiri tiga jenis sel yaitu; sel alpha (α) menghasilkan glukagon, sel beta (β) menghasilkan insulin dan
merupakan jenis sel pankreas paling banyak, sel deltha (D) menghasilkan somatostatin namun fungsinya belum jelas diketahui, dan sel PP menghasilkan polipeptida pankreas (15, 17) Kita akan lebih banyak membahas dan mengkaji hormon glukagon dan insulin, karena kedua hormon ini memegang peranan penting dalam metabolisme karbohidrat, protein, dan lemak. Bahkan keseimbangan kadar gula darah sangat dipengaruhi oleh kedua hormon ini. Fungsi kedua hormon ini saling bertolak belakang. Kalau secara umum, sekresi hormon insulin akan menurunkan kadar gula dalam darah sebaliknya untuk sekresin hormon glukagon akan meningkatkan kadar gula dalam darah. Perangsangan glukagon bila kadar gula darah rendah, dan asam amino darah meningkat. Efek glukagon ini juga sama dengan efek kortisol, GH dan epinefrin.Dalam meningkatkan kadar gula darah, glukagon merangsang glikogenolisis (pemecahan glikogen menjadi glukosa) dan meningkatkan transportasi asam amino dari otot serta meningkatkan glukoneogenesis (pemecahan glukosa dari yang bukan karbohidrat). a. Insulin Insulin memiliki efek penting pada metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein. Hormon ini menurunkan kadar glukosa, asam lemak, dan asam amino dalam darah serta mendorong penyimpanan zat-zat gizi tersebut (17). Hormon insulin digunakan secara nyata untuk mempengaruhi metabolisme karbohidrat dan protein pada otot rangka. Hormon ini memudahkan penyerapan glukosa dan asam amino ke dalam otot rangka dan hati, dengan demikian berperan dalam proses glycogenesis. Secara bersamaan, insulin menghalangi pelepasan glukosa hati (glycogenolysis) dan produksi glukosa baru dari nutrien nonkarbohidrat (gluconeogenesis) (2, 11, 12, 13). Hormon insulin juga memainkan peran yang krusial dalam metabolisme lemak, yakni dalam mengatur lipolysis dan lipogenesis. Lipolysis, hidrolisis dari triglycerida, adalah salah satu langkah syarat dari oksidasi lemak, dimana dengan melepaskan ikatan asam lemak untuk ditranspor ke mitokhondria untuk oksidasi. Banyak kajian yang menunjukkan bahwa hormon insulin dengan jelas berperan dalam lipolysis pada posisi istirahat. Demikian juga ketika memfasilitasi serapan glukosa di hati dan jaringan adipose jaringan, hormon insulin merangsang lipogenesis juga. Konversi glikolitik dari glukosa ke acetyl CoA merupakan pendahuluan ke sintese asam lemak. Dalam kaitan dengan metabolisme protein, peran utama hormon insulin adalah mengurangi dari menguraikan protein (katabolisme). Walau hormon ini juga berperan di dalam meningkatkan sintese protein (anabolisme), akibatnya sebagian besar bergantung pada kemampuan asam amino. Beberapa studi telah mencatat bahwa elevasi hormon insulin tanpa diikuti dengan peningkatan pada kemampuan asam amino sebenarnya menurunkan sintese protein sebagai hasil rendahnya konsentrasi asam amino plasma. 1) Peranan hormon insulin pada sel sebagai berikut : (1) Mentranslokasi dari GLUT-4 transporter ke membran plasma dan mengalirkan atau memasukkan glukosa, sintese glikogen, glikolisis dan sintesis asam lemak. (2) Mengontrol substrat masukan selular , secara jelas mencolok adalah glukosa di otot dan jaringan adipose. (3) Meningkatkan replikasi DNA dan sintesa protein melalui kontrol dari serapan asam amino.
(4) Memodifikasi aktivitas dari banyak enzim ( pengaruh allosterik ). (5) Meningkatkan sintesis glikogen – hormon insulin memfasilitasi masuknya glukosa ke sel hati dan sel otot; kadar hormon insulin yang lebih rendah menyebabkan sel hati mengkonversi glikogen menjadi glukosa dan mengeluarkannya ke dalam darah. (6) Meningkatkan sintesis asam lemak – hormon insulin memfasilitasi masuknya lemak dalam darah ke jaringan adipose yang kemudian dapat dikonversi menjadi triglycerida; akan terjadi sebaliknya jika kekurangan dari hormon insulin. (7) Menurunkan proteinolisis – mengurangi kekuatan dari pemecahan protein; kekurangan dari hormon insulin menyebabkan pemecahan protein. (8) Menurunkan lipolisis – mengurangi kekuatan dari konversi dari simpanan sel lemak lipid ke dalam asam lemak plasma; kekurangan dari hormon insulin menyebabkan sebaliknya. (9) Menurunkan gluconeogenesis – menurunkan produksi glukosa dari berbagai substrates di hati; kekurangan insulin menyebabkan produksi glukosa dari variasi substrat pada hati dan di tempat lain. (10) Meningkatkan ambilan/serapan amino asam – memfasilitasi penyerapan dari sirkulasi asam amino; kekurangan insulin akan menghambat penyerapan. Secara skematik peranan insulin seperti terlihat pada gambar 1 di bawah ini:
Dari Gambar di atas Menunjukkan bahwa masuknya glukosa ke dalam sel otot rangka dan ke jaringan adiposa hanya melalui pembawa di membran plasma yang dikenal sebagai glucose transporter. Glukosa transporter ini adalah glucose transporter 4 atau yang lebih dikenal dengan istilah GLUT 4. Glut 4 ini ditemukan pada jaringan adiposa dan otot serang lintang (otot rangka dan jantung) (10, 11, 12, 13). Insulin meningkatkan mekanisme difusi terfasilitasi (dengan perantara pembawa) glukosa ke dalam sel-sel tergantung insulin tersebut melalui fenomena transporter recruitment (17). Pengangkut-pengangkut tersebut diinsersikan ke dalam membran plasma sebagai respon terhadap peningkatan sekresi insulin, sehingga terjadi peningkatan pengangkutan glukosa ke dalam sel. Apabila sekresi insulin berkurang, GLUT4 tersebut sebagian ditarik dari membran sel dan dikembalikan ke simpanan intrasel ( 2,10,11, 12, 13). Proses ini seperti ditunjukkan oleh gambar 2 di bawah ini:
Akan tetapi pada beberapa jaringan masuknya glukosa tidak tergantung pada insulin—yaitu otak, otot yang aktif, dan hati (17). Pada otot yang aktif seperti ketika digunakan dalam latihan olahraga memang tidak tergantung pada insulin tetapi pada kondisi istirahat sel-sel tersebut tetap bergantung pada insulin. Kontrol insulin ketika olahraga akan dijelaskan berikutnya. 2) Faktor yang Mengontrol Sekresi Insulin Kontrol utama atas sekresi insulin adalah sistem umpan balik negatif langsung antara sel β pankreas yang menghasilkan insulin dengan konsentrasi glukosa dalam darah. Peningkatan kadar glukosa darah, sepeti yang terjadi setelah proses pencernaan makanan secara langsung akan merangsang sintesa dan sekresi insulin oleh sel β pankreas (2, 15). Dengan adanya kadar insulin yang meningkat, maka akan menurunkan kadar glukosa darah ke tingkat yang normal karena terjadi peningkatan pemakaian dan penyimpanan glukosa. Sebaliknya penurunan kadar glukosa darah akan secara langsung menghambat sekresi insulin. Penurunan kecepatan sekresi insulin ini menyebabkan perubahan metabolisme dari keadaan absorptif ke keadaan pascaabsorptif. Dengan demikian sistem umpan balik negatif sederhana ini mampu mempertahankan pasokan glukosa ke jaringan secara konstan tanpa memerlukan fungsi hormon insulin. Faktor lain yang mengontrol sekresi hormon insulin adalah: (1) Peningkatan kadar asam amino plasma. (2) Hormon pencernaan utama yang disekresikan oleh saluran pencernaan sebagai respon adanya makanan. (3) Sistem saraf otonom, secara skematik seperti tampak pada gambar. 3 di bawah ini:
Hormone pencernaa n
Konsentrasi glukosa darah
+ Kontrol utama
+ Asupan makanan + +
+ +
Konsentrasi asam amino
+
+ Stimulasi parasimpatis
+
Sel-sel β pankreas
-
Stimulasi simpatis (dan epinephrine)
Sekresi insulin
Glukosa darah
, asam lemak darah
, asam amino darah , sintesa protein
simpanan glukosa
b. Glukagon Banyak ahli fisiologi memandang sel-sel β pankreas penghasil insulin dan sel-sel α pankreas penghasil glukagon sebagai pasangan sistem endokrin yang sekresinya kombinasinya merupakan faktor utama dalam mengatur metabolisme bahan bakar (17). Glukagon mempengaruhi banyak proses metabolisme yang juga dipengaruhi oleh insulin dan berlawanan dengan efek insulin (2, 15, 17). Glukagon bekerja terutama di hati, tempat hormon ini menimbulkan berbagai efek pada metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein yaitu: (1) Efek pada karbohidrat, mengakibatkan peningkatan pembentukan dan pengeluaran glukosa oleh hati sehingga terjadi peningkatan kadar glukosa darah. Glukagon menimbulkan efek hiperglikemik dengan menurunkan sintesis glikogen, meningkatkan glikogenolisis, dan merangsang glukoneogenesis. (2) Efek pada lemak, mendorong penguraian lemak dan menghambat sintesa trigliserida. Glukagon meningkatkan pembentukan keton (ketogenesis) di hati dengan mendorong perubahan asam lemak menjadi badan keton (gambar 1). (3) Efek pada protein, glukagon menghambat sintesa protein dan meningkatkan penguraian protein di hati. Stimulasi glukoneogenesis juga memperkuat efek katabolik glukagon pada metabolisme protein di hati. Walaupun meningkatkan katabolisme protein di hati, glukagon tidak memiliki efek bermakna pada kadar asam amino darah karena hormon ini tidak mempengaruhi protein otot, simpanan protein yang utama di tubuh. Secara sekematik ditunjukkan oleh Gambar 4 :
Seperti sekresi insulin, faktor utama yang mengatur sekresi glukagon adalah efek langsung konsentrasi glukosa darah pada pankreas endokrin (17). Ketika glukosa darah mengalami penurunan maka sel α pankreas meningkatkan sekresi glukagon. Efek hiperglikemik hormon ini cenderung memulihkan konsentrasi glukosa darah ke tingkat normal. Sebaliknya peningkatan glukosa darah seperti yang terjadi setelah makan akan menghambat sekresi glukagon yang juga cenderung memulihkan kadar glukosa ke kadar normal, seperti ditunjukkan gambar 5 berikut:
3. Kontrol Hormon Insulin dan Glukagon Selama Latihan Selama aktivitas fisik , tubuh manusia berusaha mengembangkan suatu mekanisme kompleks dari mobilisasi hormon yang mengatur dan menyesuaikan jalur metabolisme ke suatu kondisi yang spesifik. Ketika aktivitas fisik kepekaan insulin meningkat yang menyebabkan penurunan kadar glukosa plasma. Oleh karena itu insulin mungkin tidak berperan dalam meningkatkan transpor glukosa ke dalam otot yang sedang bekerja. Selama latihan, glukosa dan asam lemak bersamaan dibutuhkan sebagai bahan bakar metabolisme, maka glukagon meningkat sedangkan insulin menurun (2, 6, 9) Dengan turunnya kadar glukosa plasma maka tubuh berusaha untuk mengembalikan kadar glukosa plasma yakni dengan menskresi hormon glukagon. Hormon ini mempunyai peran yang berlawanan dengan fungsi dari hormon insulin. Mekanisme kerja dari kedua hormon insulin dan glukagon ketika terjadi aktivitas fisik atau latihan olahraga masih memerlukan penjabaran dan kajian lebih lanjut. Untuk itu di bagian ini akan diungkap bagaimana kerja kedua hormon ini ketika latihan dan adaptasinya yang terjadi ketika latihan. a. Kontrol Insulin Selama Latihan Hormon insulin satu-satunya hormon glucoregulatory yang mengalami penurunan pada saat latihan di bawah kondisi fisiologis normal . Hormon insulin menurun selama lari treadmill dengan waktu yang lama dengan intensitas 76%VO2max dan pada latihan incremental treadmill dengam intensitas 47% dan 77% VO2max (tidak ada perbedaan berpengaruh nyata dicatat pada 100% VO2max) (10). Banyak penelitian lain juga telah mengamati adanya penurunan yang sama; penurunan ini banyak terjadi pada latihan jangka waktu lebih panjang dengan intensitas lebih rendah dibandingkan singkatnya jangka waktu pendek dengan intensitas latihan yang tinggi (11) Beberapa peneliti ( Hoffman, Fiedler dan Kibittel, 1972; Pruett, 1970; Gerberger, Keibel, Langer dan Pickenhain) menunjukkan ada suatu penurunan dari konsentrasi hormon insulin plasma selama aktivitas (11). Bagaimanapun, Hellemans (1978) membuktikan suatu penyimpangan dari kadar insulin plasma selama aktivitas yang bergantung kepada subyek pelatihan . Pada individu yang terlatih ada kenaikan yang konstan dari kadar insulin plasma selama tiga menit pertama pada aktivitas sepeda ergometer , kemudian kadar insulin plasma menurun secara progresif dan pada akhir dari latihan kadar insulin lebih rendah dibandingkan kadar basal insulin. Juga, dua jam setelah latihan hormon insulin plasma masih tersisa pada taraf dasar. Berbeda pada individu tak terlatih kadar insulin plasma meningkat dengan cepat pada menit pertama aktivitas fisik, kemudian kadar insulin ini tersisa tetap tinggi dan bahkan dua jam setelah latihan selesai. Penemuan ini menyepakati penemuan sebelumnya dimana pada individu tak terlatih kadar hormon insulin plasma meningkat selama latihan. Sama pentingnya, konsentrasi dari hormon insulin plasma selama latihan jangka waktu pendek sangat bergantung kepada proses pencernaan dari makanan kaya karbohidrat sebelum latihan (Orara, Vapaatalo, Saarela dan Reinila, 1974). Pada individu yang minum air tanpa karbohidrat (placebo), hormon insulin plasma selama latihan di bawah taraf inisial; sedang pada individu yang minum karbohidrat, walau hormon insulin plasma menurun selama latihan, tetapi penurunan ini tidak sampai di bawah taraf inisial/normal. Dari sini ada anggapan dimana ada modifikasi yamg tetap dari keberhasilan stimuli bahwa yang bertanggung-jawab terhadap variasi dari pengeluaran hormon insulin selama latihan, yang didasari oleh kadar glukosa darah..
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Sekresi hormon insulin selama aktivitas fisik diatur oleh : Konsentrasi Glukosa Darah, tidak tampak suatu mekanisme pengaturan yang relevan selama latihan sejak kadar glukosa plasma sedikit. Demikian juga, ketika konsentrasi dari glukosa darah rendah, mekanisme pengatur ini mungkin menghasilkan satu rangsangan yang menghambat sekresi hormon insulin; oleh sebab itu, ini tidak boleh menjadi tidak relevan untuk latihan yang keras dan waktu yang lama. Kadar Glukagon Plasma , Glucagon adalah suatu hormon perangsang dari sekresi hormon insulin pada sel beta dan secara tak langsung meningkatkan glukosa pada darah. Lebih dari itu bahwa selama latihan kenaikan dari glucagon menghasilkan satu aktivator yang berakibat langsung pada pengeluaran dari hormon insulin. Konsentrasi Katekholamin pada Darah. Peningkatan dari noradrenaline pada darah menghambat sekresi hormon insulin (Orara, Vapaatalo, Saarela dan Reinila, 1974; Karam, Grasso, Wegienka, Frodsky dan Forsham, 1966). Sesuai dengan di atas, kenaikan sekresi catecholamines yang dihasilkan selama latihan akan berfungsi sebagai suatu mekanisme penghambatan dari sekresi hormon insulin. Kadar cAMP, meningkatnya cAMP akan merangsang sekresi hormon insulin. Sebelumnya, telah menjadi anggapan bahwa konsentrasi cAMP meningkat selama latihan. Somatostatin, kenaikan dari somatostatin menghambat pengeluaran dari hormon insulin. Selama latihan ada suatu kenaikan dari hormon pertumbuhan dan, sangat mungkin, pelepasan somatostatin dihambat.
Jadi, selama latihan ada berbagai mekanisme aktivator dan penghambat dari sekresi hormon insulin yang terjadi secara serempak. Fakta ini untuk menjelaskan penemuan oleh peneliti berbeda, hasil yang kontradiksi tentang modifikasi plasma dari hormon insulin selama latihan, terutama ketika mempertimbangkan variasi dari pengeluaran hormon dalam hubungannya dengan aktivitas latihan seseorang. 1) Fungsi Metabolik Selama Latihan a) Efek pada Carbohydrates. peningkatan dari hasil pengeluaran dari hormon insulin plasma : (1) Kenaikan dari serapan glukosa oleh otot dan dengan jaringan lain melalui suatu mekanismme pada membran selular: (a) Kenaikan dari serapan glukosa oleh jaringan adipose . (b) Kenaikan dari sintesa glikogen otot . (c) Pengurangan dari cAMP, dari gluconeogenesis dan dari sintese glikogen hati. (2) Akibat yang relevan bahwa hormon insulin itu dapat menghasilkan ambilan glukosa selama latihan menyisakan keraguan, paling tidak, ada dua alasan yakni pendapat yang dikemukakan oleh Company, Balagué and Barbany (17) :karena akibat fluktuasi (kenaikan atau penurunan) pada kadar insulin plasma dalam darah yang dihasilkan selama aktivitas; dan sehubungan dengan fakta yang benar bahwa ambilan dari glukosa oleh otot rangka selama latihan meningkat bahkan ketika hormon insulin tidak ada (16). 2) Efek pada lemak, peningkatan dari hasil pengeluaran insulin akan terjadi : (1) Kenaikan dari sintesa dari asam lemak di jaringan adipose. (2) Kenaikan dari sintese dari fosfat glycerol di jaringan adipose . (3) Kenaikan dari penyimpanan dari triglycerides di jaringan adipose (4) Kenaikan dari sintese dari lipids pada hati.
b. Kontrol Glukagon Selama Latihan Sebagai suatu hormon yang kerjanya berlawanan langsung dengan hormon insulin, glukagon meningkat sebagai respons dari latihan. Efek ini telah ditunjukkan oleh latihan yang makin lama makin bertambah dan latihan daya tahan yang lama. Pada studi yang dilakukan oleh Galbo (15,16), ditemukan bahwa glucagon lebih meningkat pada skenario latihan dengan waktu yang lebih panjang (peningkatan tiga kali lipat diatas nilai istirahat) dibandingkan di latihan incremental (meningkatnya 35% dari istirahat ke VO2max). Para ahli telah menunjukkan bahwa pelepasan dari glucagon meningkat selama latihan fisik (Bottger, Schlein, Faloona Knoche dan unger, 1972; Galbo, Holst dan Christensen, 1975; Marliss, Girardier, Seydoux, Wollheim, Kanazawa, Orci, renold dan Porte, 1973; Hellemans, 1978) (16). Pada latihan dengan intensitas moderat konsentrasi glukagon di darah hanya meningkat 35%, sedangkan pada latihan intensif dan waktu yang lama mungkin bertambah sebanyak 300% (10,13). Ada buktik tambahan bahwa ada respon yang berbeda dari kadar glukagon plasma selama latihan antara subyek terlatih dan tidak terlatih. Pada subjek terlatih terjadi penurunan dari glucagon plasma selama latihan dan satu kali aktivitas latihan selesai glucagon kembali meningkat ke konsentrasi normal. Sebaliknya, pada subyek tak terlatih terdapat sebuah peningkatan luar biasa dari glucagon plasma dua jam tak bergerak setelah latihan (10,13). Mekanisme kontrol sekresi glukagon selama latihan dapat digolongkan ke dalam dua kategori : 1) Glukagon Aktivator Meningkatnya penghantaran simpatis yang dihasilkan selama latihan, atas bantuan jalur β - adrenergic, merangsang sekresi dari glucagon. Untuk alasan ini, suatu beta-blocker (agen penghambat β -adrenergic) selama latihan menata meningkatnya sekresi glucagon (15,16). Beberapa peneliti (Galbo, Holst, Christensen, 1975) menemukan suatu hubungan antara kadar glucagon dan kadar dari adrenaline dan noradrenaline selama latihan yang intensif; walau korelasi ini hanya berpengaruh nyata pada adrenaline selama latihan dengan intensitas moderat. Efek Adrenergic ini mungkin dimediasi oleh konsentrasi siklik cAMP. Ini kemungkinan untuk menjelaskan bahwa peningkatan konsentrasi dari cAMP masuk ke dalam pankreas yang terisolasi meningkatkan sekresi dari glucagon (Weir, Knowton dan Martin, 1975). Di samping itu,sekali ditegaskan bahwa terjadi kenaikan dari konsentrasi cAMP selama aktivitas (10,12,15,16). Penurunan dari konsentrasi dari glukosa darah merupakan suatu mekanisme kuat dari sekresi glukagon. Bagaimanapun, pengurangan dari konsentrasi glukosa darah hanya terjadi setelah latihan yang intensif dan keras (10,15,). konsekuensinya adalah suatu penurunan konsentrasi glukosa darah mempunyai pengaruh nyata sebagai satu rangsangan untuk sekresi glukagon dalam kondisi ini (latihan yang keras). 2. Glukagon Inhibitor Kenaikan dari kadar asam lemak bebas di darah secara umum merupakan suatu mekanisme penghambat untuk sekresi glukagon.Hasilnya adalah suatu kontrol negatif oleh asam lemak bebas harus diberikan bergantung kepada latihan untuk individu itu sendiri. Kenaikan dari konsentrasi glukagon selama latihan mengindikasikan bahwa glukagon aktivator lebih berperan dominan daripada efek glukagon inhibitor. Fungsi Metabolik Selama Latihan
a) Efek pada karbohidrat, yakni merangsang glikogenolisis dan glukoneogenesis. Dalam proses glikogenoisis, glukagon merangsang adenincyclase dari sel hati. Proses ini menuju aktivasi phosphorylase, oleh sebab itu pemecahan glikogen menjadi meningkat. Glucagon tidak menyempurnakan glikogenolisis pada otot. Glikoneogenesis pada hati meningkat banyak sebagai satu fungsi dari tersedianya asam amino. b) Akibat pada Lipids, lemak intraseluler dalam jaringan adiposa yang ditransformasi ke trigliserida menjadi asam lemak bebas dan gliserol, juga peka terhadap peranan glukagon. Mekanisme ini seperti tergambar dalam skema di bawah ini:
Dengan demikian, proses lipolisis ini dapat dipastikan diakibatkan ada peranan dari glukagon yang juga berpartisipasi dalam meningkatnya asam lemak bebas yang dihasilkan selama latihan. Oleh karena itu, ada hubungan yang parallel antara tingkat latihan dengan kadar glukagon darah dan asam lemak bebas.
4. Simpulan Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan beberapa hal terkait dengan kontrol hormone insulin dan glukagon dalam perubahan metabolisme selama latihan : (1) Pada berbagai kondisi insulin dan glukagon secara normal merupakan hormon pengatur yang paling dominan mengubah jalur metabolik. Insulin memiliki efek penting pada metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein. Hormon ini menurunkan kadar glukosa, asam lemak, dan asam amino dalam darah serta mendorong penyimpanan zat-zat gizi tersebut (glikogenesis). Perangsangan glukagon bila kadar gula darah rendah, dan asam amino darah meningkat. Efek glukagon ini juga sama dengan efek kortisol, GH dan epinefrin.Dalam meningkatkan kadar gula darah, glukagon merangsang glikogenolisis (pemecahan glikogen menjadi glukosa) dan meningkatkan transportasi asam amino dari otot serta meningkatkan glukoneogenesis (pemecahan glukosa dari yang bukan karbohidrat). (2) Selama latihan, glukosa dan asam lemak bersamaan dibutuhkan sebagai bahan bakar metabolisme, maka glukagon meningkat sedangkan insulin menurun. Sekresi hormon insulin selama aktivitas fisik diatur oleh konsentrasi glukosa darah,kadar glukagon plasma , konsentrasi katekholamin pada darah, kadar camp, somatostatin. Mekanisme kontrol sekresi glukagon selama latihan dapat digolongkan ke dalam dua kategori yaitu glukagon aktivator dan glukagon inhibitor. (3) Kerja kedua hormon walaupun berlawanan namun membutuhkan kesinambungan dan kesinergisan peran diantara keduanya baik dalam kondisi normal maupun dalam dalam kondisi latihan. terutama pada latihan yang intense dan prolonge atau waktu yang sangat lama.
Daftar Rujukan
1. Cooper, C.E., Vollaard, N.B., Choueiri, T. & Wilson, M.T. 2002. Exercise, Free Radicals and Oxidative Stress. Biochem. Soc. Tras, 30: 280-285 2. Fox El, Bowers R.W & Foss ML. 1998. The Pysiological Basis of Physical Education and Athletics (4th Ed.). Philadelphia: Saunders College. 3. Harjanto & Santoso, Kuncoro, Puguh. 2001. ―Penelitian Pendahuluan Tentang Pengaruh Intensitas dan Durasi Latihan Renang pada Tikus terhadap Derajat Stres Oksidatif‖. Majalah Ilmu Faal Indonesia, 01(1): 13-21. 4. Harsono. 1997. Prinsip-Prinsip Latihan dan Kondisi Fisik. Jakarta: PIO KONI Pusat. 5. McArdle, William D, Katch, Frank I. & Katch, Victor L. 2001. Exercise Physiology: 6. Energy, Nutrition, and Human Performance. Philadelphia etc: Lippincott 7. Sugiharto. 2000. ―Pembentukan Radikal Bebas Oksigen dalam Aktivitas Fisik‖. Lab Jurnal Ilmu Keolahragaan dan Pendidikan Jasmani, 10(1): 22-32. 8. Supriadi. 2000. Pengaruh Latihan Aerobik dan Anaerobik terhadap Luas Penampang 9. Guyton & Hall. 1997. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran (Texbook of Medical Physiology) (9th Ed.). Terjemahan oleh Setiawati Irawan, Tengadi, LMA Ken Ariata Santoso dan Alex. Jakarta: EGC. 10. Balagué, A., Company, X., Barbany, J.R. (1979). Endocrine Kontrol of Carbohydrat and Lipid Metabolic Change during Exercise, Apuntes de Medicina Deportiva, 16(61), 9-17. © 2003 humanmovement.com 11. Chavez B. Insulin: The Science Stuff, www.EvilGenius.SP.com, February 08 12. F. Gyntelberg, M. J. Rennie, R. C. Hickson and J. O. Holloszy. Effect of training on the response of plasma glucagon to exercise. Journal of Applied Physiology, Vol 43, Issue 2 302-305, Copyright © 1977 by American Physiological Society. 13. Victoria Matas Bonjorn, Martin G. Latour, Patrice Bélanger, and Jean-Marc Lavoie. Influence of prior exercise and liver glycogen content on the sensitivity of the liver to glucagons. Journal of Applied Physiolog 92(1):188-194 8750-7587/02 $5.00 Copyright © 2002 the American Physiological Society. 14. James Norman, M.D., F.A.C.S., The Importance of Insulin and Glucagon . Diabetes and Hypoglicemia, Endocrine Web. 2008. 15. Brooks GA, Fahey TD, 1984. Exercise Physiology Human Bioenergetics and Its Aplications. New York : Macmillan Publishing Company, pp 701 – 715. Kedokteran EGC, hlm 275. 16. Ganong WF, 1996. Fisiologi Kedokteran (terjemahan). Ed 20, Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran EGC. 17. Sherwood L., Fisiolofi Manusia: dari Sel ke Sistem, Alih Bahasa: dr. Brahm U.P. SP.KK. edisi 2: Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran EGC.
