Metabolisme Jaringan Adiposa

Sebagian besar asam lemak yang disimpan dalam jaringan adipose berasal dari lipoprotein kaya trigliserida yang berada dalam sirkulasi. VLDL dan chylomicron  dihidrolisis oleh lipoprotein lipase (LPL) yang terletak di endothelium kapiler pada jaringan lemak dan hati menghasilkan asam lemak, dan sebagian besarnya akan ditransportasikan menuju jaringan adipose.  Jaringan adipose juga mampu membentuk asam lemak dari asetat.  Insulin, yang menginduksi kerja LPL juga memfasilitasi glucose untuk dikirimkan ke jaringan adipose dimana glucose akan dirubah menjadi alfa gliceryl fosfat yang mrupakan salah satu bahan utama untuk esterifikasi asam lemak menjadi trigliserida. Glukosa juga berkontribusi dalam sintesis asam lemak dalam kondisi tertentu.

Dengan dimediasi oleh hormone intraseluler yang sensitif terhadap sistem lipase, asam lemak bebas dan gliserol dimobilisasi menuju plasma dengan cara menghidrolisis trigliserida yang tersimpan. Hormon yang menstimulasi hidrolisis trigliserida adalah epinephrine, norepinephrin, ACTH, glucagon,dan hormone pertumbuhan.

Epinephrine dan norepinephrine bekerja sebagai akibat perangsangan secara simpatis. Kedua hormone ini bekerja. Stres juga bisa menyebabkan sejumlah kortikotropin dilepaskan oleh hipofisis anterior., mengakibatkan korteks adrenal mensekresi glukokortikoid ekstra. Kedua hormone tersebut bekerja bersama dengan efek ketogenik.  Hormon pertumbuhan mempunyai kerja yang sama namun lebih lemah pengaruhnya dibandingkan kedua hormone tersebut. Hormon tiroid, bekerja secara tidak langsung mellaui metabolism yang diatur oleh hormone ini.

Jaringan adipose dipersarafi oleh sistem saraf autonom, yang memperlihatkan control sistem saraf pusat terhadap mobilisasi asam lemak. Kebanyakan dari stimulus meningkatkan aktivitas dari adenilate siklase yang berakibat meningkatnya aktvitas cAMP. Aktivitas cAMP mengaktifkan protein kinase  yang menrubah trigliserida menjadi bentuk aktifnya.  Fosforilasi ini bersifat reversible selama ada kerja enzim fosfatase, sehingga memungkinkan terjadinya control terhadap irama lipolisis. Fosfodiesterase bisa menghambat pengiriman sinyal cAMP dengan menghidrolisis nuleotida siklik. Penghambatan fosfodiesterase oleh kafein dan theophylline mendukung adanya stimulasi hormonal terhadap lipolisis. Stimulasi hormonal dan neuronal ini dioposisi oleh kerja insulin.

Proliferasi Adiposa

Pada bulan pertama kehidupan adipose akan menambah kapasiatsa penyimpanannya dengan hipertrofi. Pada anak yang tidak obesitas, ukuran sel lemak akan berkurang hingga usia 1 tahun, sedangkan hipertrofi akan terus berlanjut pada anak yang obesitas. Penambahan jumlah sel adipose terjadi dari usia 1 tahun hingga preadolescence, akan terjadi lebih agresif pada anak yang obesitas.

Jaringan adipose merupakan 10% komposisi tubuh bayi ketika lahir. Ketika dewasa, laki-laki akan mempunyai bobot jaringan adipose 10-15 % dengan persebaran terbanyak dibagian truncal sedangkan pada wanita mempunyai bobot 15-20% komposisi tubuh dengan persebaran terpusat di alat gerak dan wilayah gluteal.

Pusat Saraf yang Mengatur Asupan Makanan

Sensai lapar disebabkan oleh keinginan akan makanan dan beberapa pengaruh fisiologis lainnya, seperti kontraksi ritmis lambung dan kegelisahan yang menyebabkan seseorang mencari suplai makanan yang adekuat.

Beberapa pusat saraf di hypothalamus ikut serta dalam pengaturan asupan makanan.

  1. Nukleus lateral hypothalamus berfungsi sebagai pusat makan. Perangsangan akan mengakibatkan hewan  makan dengan rakus(hiperfagia), dan destruksi mengakibatkan hewan hilangnya nafsu makan dan pengurusan serta pelemahan tubuh (inanisi), suatu keadaan yang ditandai dengan penurunan berat badan, kelemahan otot, dan penurunan metabolism. Bekerja dengan membangkitkan dorongan motorik untuk mencari makanan.
  2. Nukleus Ventromedial hypothalamus berfungsi sebagai pusat kenyang.  Perangsangan bagian ini mengakibatkan kenyang yang penuh hingga afagia, dan destruksi mengakibatkan hiperfagia bahkan 4 kali normal
  3. Nukleus Paraventrikular, jika lesi menimbulkan hiperfagia dan nucleus dorsomedial yang jika lesi menimbulkan afagia.
  4. Nucleus arkuata, tempat berbagai hormone yang dilepaskan saluran pencernaan, dan jaringan adipose berkumpul untuk mengatur asupan makanan dan keluaran energy.

Nukleus-nukleus tersebut memfalisitasi terjadinya reaksi kimiawi dalam pengaturan asupan makanan dan persepsi kenyang dan mempengaruhi sekresi-sekresi hormone yang terlibat dalam  pengaturan keseimbangan energy dan metabolism, meliputi sekresi yang berasal dari kelenjar tiroid dan adrenal, serta sel-sel pulau pancreas.

Dalam mengatur asupan makanan hypothalamus menerima sinyal saraf dari:

  1. Saluran pencernaan yang memberikan informasi sensorik mengenai isi lambung
  2. Sinyal kimia dari zat nutrisi dalam darah (glukosa, asam lemak, dan asam amino) yang menandakan rasa kenyang (teori
  3. Sinyal dari hormone gastrointestinal
  4. Sinyal dari hormone yang dilepaskan oleh jaringan lemak
  5. Sinyal dari korteks serebri (penglihatan, penciuman, dan pengecapan)

Pusat makan dan kenyang mempunyai kepadatan reseptor yang tinggi akan hormone-hormon tersebut. Sebagian zat mampu memengaruhi nafsu makan dan rasa lapar, yang dibagi menjadi 2 kelompok: 1) zat oreksigenik, yang menstimuli rasa lapar dan 2) zat anoreksigenik  yang menghambat rasa lapar.

Menurunkan Nafsu Makan Meningkatkan Nafsu Makan
Alfa MSH Neuropeptida Y (NPY)
Leptin AGRP
Serotonin Hormon pemekat melanin (MCH)
Norepinephrin Oreksin A dan B
Corticotropin-releasing hormone ENdorfin
Insulin Galanin (GAL)
Kolesistikinin Asam amino (Asam glutamate dan GABA)
Peptida Mirip Glukagon Kortisol
CART Ghrelin
PYY

Neuron dan Neurotransmitter di Hipothalamus yang merangsang atau menghambat perilaku makan

Nukleus arkuatus merupakan sasaran bagi hormone-hormon yang mengatur nafsu makan seperti leptin, insulin, kolesistokinin (CCK), dan ghrelin. Nukelus arkuatus mempunyai 2  jenis neuron yang yang berperan penting dalam mekanisme nanfsu makan dan pengeluaran energi:

  1. Neuron proopiomelanokortin (POMC) yang memproduksi alfa melanosit stimulating homon (alfa MSH),  bersama dengan cocaine, dan amphetamine related transcript (CART). Aktivasi neuron ini akan mengurangi asupan makanan dan meningkatkan pengeluaran energy.

Neuron POMC melepaskan alfa MSH  yang akan bekerja pada reseptor melanokortin pada nukelus paraventrikuler. Walaupun ada setidaknya 5 subtipe reseptor melanokortin (MCR), MCR 3 dan MCR 4 merupakan tipe paling utama untuk mekanisme ini. Aktivasi reseptor-reseptor tersebut akan mengurangi asupan makanan dan pada saat yang bersamaan akan meningkatkan pengeluaran energy. Inhibisi pada kedua reseptor, akan menunjukkan efek yang berkebalikkan. Pengaruh aktivasi reseptor ini sebagian atau sepenuhnya diperantai oleh aktivasi jaras saraf yang berjalan dari nuklues paraventrikuler ke nucleus traktus solitaries dan menstimulasi sistem saraf simpatis dan pemakaian energi.

Sistem melanokortin sangat berperan dalam pengaturan penyimpanan energy. Dan defek pada penghantaran sinyal di jaras melanokortin terlihat pada obesitas yang sangat ekstrem. Mutasi MCR-4 merupakan penyebab monogenic yang umumnya dijumpai pada penderita obesitas. Dan Mutasi MCR-4 menyebabkan 5-6 % kasus obesitas parah dengan onset dini sejak masa anak-anak. Sebaliknya, aktivasi yang berlebihan berakibat pada anoreksia yang terkait dengan infeksi berat dan kanker.

  1. Neuron yang memproduksi zat oreksigenik neuropeptida Y (NPY) dan agouti-related protein (AGRP). Aktivasi neuron ini akan mengakibatkan kebalikan neuron POMC.

AGRP merupakan antagonis ilmiah terhadap MCR-3 dan MCR-4 dan kemungkinan akan meningkatkan perilaku makan dengan menghambat alfa MSH menstimulasi reseptor melanokortin. Pembentukan AGRP yang berlebihan akibat mutasi gen menimbulkan perilaku makan yang berlebihan dan obesitas.

Bila simpanan energi dalam tubuh rendah, maka neuron akan mengeluarkan NPY yang merangsang nafsu makan. Pada saat yang sama POMC dikurangi.

Pusat Saraf yang Mempengaruhi Proses Mekanik Makan

Mekanika proses makanan sepeti mengeluarkan liur, menjilat bibirnya, mengunyah makanan dan menelan, sesungguhnya siatur oleh pusat saraf di  batang otak. Pusat makanan yang lain mengatur jumlah asupan makanan dan membangkitkan pusat-pusat makan tersebut agar  kerja mekanik proses makan dapat dilakukan. Pusat saraf lain diatas hipotalamus seperti amigdala dan korteks prefontral yang berdekatan dengan hipotalamus berperan dalam pengaturan nafsu makan.  Sebagian Amigdala merupakan bagian nervus olfaktoruius, lesi destruktif menunjukkan bahwa sebagian amigdala memicu perilaku makan, sedangkan sebagian lagi menghambat. Beberapa area juga bisa membangkitkan kerja mekanik proses makan. Pengaruh penting dari destruksi amigdala adalah kebutaan psikis dalam pemilihan makanan yang menentukan jenis dan kualitas makanan yang dimakan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi asupan makanan:

  1. Jangka Pendek

Perubahan pendek diperlukan untuk menghntikan proses makan apabila seseorang telah makan dalam jumlah yang cukup. Perubahan pada penyimpanan energy dan absorbi zat gizi  membutuhkan waktu lama untuk melakukan inhibisi pada proses makan. Namun seseorang tidak boleh makan berlebihan, untuk itu harus ada mekanisme yang mengontrolnya, yaitu:

  1. Pengisian saluran cerna. Bila saluran cerna menjadi teregang, terutama lambung dan duodenum, sinyal inhibisi akan dihantarkan melalui nervus vagus untuk menekan pusat makan.
  2. Faktor hormonal.

Kolesistokinin (CCK) dilepaskan sebagai respon terhadap lemak yang masuk ke duodenum dan memiliki efek langsung ke pusat  makan untuk mengurangi  perilaku makan terutama dengan mengaktivasi jaras melanokortin.

Peptida YY (PYY) disekresikan dari seluruh saluran cerna, terutama ileum dan kolon. Asupan makanan akan merangsang pelepasan PYY, dan kadarnya dalam darah akan mencapai puncak setalah 1-2 jam setelah makan. Kadar puncak PYY dipengaruhi oleh jumlah kalori yang masuk dan komposisi makanan, dengan kadar lebih tinggi jika banyak lemak.

Peptida mirip glucagon juga disekresikan usus, yang akan meningkatkan produksi insulin. Peptide-peptida ini cenderung menekan nafsu makan.

Ghrelin, merupakan hormone yang terutama dihasilkan oleh sel oksintik lambung dan usus. Kadar hormone ini meningkat saat berpuasa, meingkat sesaat sebelum makan dan menurun setelah makan, mengisyaratkan mungkin hormone ini berperan dalam nafsu makan.

  1. Reseptor Mulut Mengukur Jumlah Asupan Makanan

Hewan dengan fistula esophagus, tetap akan mengalami pengurangan rasa lapar ketika sejumlah makanan melewati mulutnya. Hal ini memunculkan dugaan faktor mulut juga berpengaruh terhadap nafsu makan, namun inhibisi pada proses ini hanya berlangsung singkat.

  1. Jangka Panjang
    1. Kadar Glukosa, Asam Lemak, dan Asam amino. Peningkatan ketiga zat tersebut dalam darah ikut menekan nafsu makan dan apabila kekurangan salah satu dari tiga zat tersebut akan menimbulkan nafsu makan. Hal ini terkait akan teori glukostatik, lipostatik, dan aminostatik. Penelitian juga menemukan bahwa: 1) Peningkatan kadar gula darah  akan meningkatkan kecepatan bangkitan neuron glukoreseptor dipusat kenyang di nucleus ventromedial dan paraventrikular. 2) peningkatan kadar gu;a juga menurunkan bangkitan neuron glukosensitif di pusat lateral.
    2. Pengaturan Suhu

Interaksi pengatur suhu dan pengatur makanan di hipotalamus menyebabkan saat dingin orang akan cenderung lebih lapar dibandingkan ketika terpapar udara panas. Hal ini penting karena peningkatan asupan makanan pada hewan kedinginan dibutuhkan untuk meningkatkan kecepatan metabolism tubuh dan menyediakan banyak lemak, untuk mengurangi rasa dingin.

  1. Sinyal Umpan Balik dari Jaringan Adiposa

Leptin merupakan hormone peptide yang dilepaskan sel adiposity. Semakin banyak sel adiposity maka akan semakin banya dihasilkan leptin yang kemudian bersirkulasi menembus swar darah otak melalui difusi terfasilitasi  dan menempati reseptor leptin pada berbagai tempat di hypothalamus terutama neuron POMC dan neuron di paraventrikular. Efeknya adalah:

1)      Penurunan NPY ndan AGRP

2)      Aktivasi POMC dan pelepasan alfa MSH

3)      Peningkatan corticotrophin-releasing hormone

4)      Peningkatan saraf simpatis

5)      Penurunan sekresi insulin

Leptin berusaha menyampaikan ke otak bahwa energy telah tersimpan dalam jumlah yang cukup. Defek pada reseptor leptin mengakibat seseorang atau hewan hiperfagia berat dan obesitas. Namun, pada orang obesitas, tidak ditemukan defisiensi leptin, sehingga resistensi leptin menjadi faktor yang paling mungkin.