Hormon Insulin dan Glukagon pada Proses Metabolisme Latihan Fisik

2017-02-04

Hormon Insulin dan Glukagon pada Proses Metabolisme Latihan Fisik

Hormon Insulin dan Glukagon pada Proses Metabolisme. 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 kecepatan-angka 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, difusi-terfasilitasi glukosa bergantung pada hormon insulin.

Ketika latihan fisik atau olahraga 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 pada proses metabolisme yang nantinya akan berdampak pada proses latihan.

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.

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.

Hormon Glukagon dan Insulin

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).

Hormon 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. 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).

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.

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 di bawah ini:
peranan hormon insulin
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).

Insulin meningkatkan mekanisme difusi terfasilitasi (dengan perantara pembawa) glukosa ke dalam sel-sel tergantung insulin tersebut melalui fenomena transporter recruitment. 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. Proses ini seperti ditunjukkan oleh gambar di bawah ini:
sekresi hormon insulin
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.

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. 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:
hormon insulin

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. Glukagon mempengaruhi banyak proses metabolisme yang juga dipengaruhi oleh insulin dan berlawanan dengan efek insulin. 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.
  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 di bawah ini :
glukagon
Seperti sekresi insulin, faktor utama yang mengatur sekresi glukagon adalah efek langsung konsentrasi glukosa darah pada pankreas endokrin. 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 berikut:
pemulihan glukosa glukagon
Itulah penjelasan mengenai hormon insulin dan glukagon pada saat proses metabolisme. Semoga pengetahuan tentang hormon insulin dan glukagon ini bisa bermanfaat terlebih lagi pada saat proses latihan yang diberikan kepada atlet. Menyambung postingan ini silahkan baca hormon insulin dan glukagon selama latihan. Terima Kasih.
Artikel Terkait