LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI HEWAN (2014)
Hormon Insulin dan Glukagon L. Dianingtyas, F.R Fadilah Jurusan Biologi, Fakultas MIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail:
[email protected] Abstrak— Insulin merupakan hormone utama yang bertanggung jawab untuk regulasi metabolisme glukosa dan regulasi sinyal penyimpanan dan penggunaan banyak nutrien dasar. Insulin bekerja sebagai suatu hormone anabolik, mengaktifkan sistem transtor dan enzim yang terlibat dalam penggunaan dan penyimpanan glukosa, asam amino, dan asam lemak intraseluler. Sedangkan hormon 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. Penelitian yang dilakukan ini bertujuan untuk mengetahui fungsi hormon-hormon endokrin, untuk mengetahui respon fisiologis manusia terhadap hormone endokrin, dan melakukan uji kadar glokasa darah menggunakan glucometer. Hasil yang diperoleh yaitu terjadi peningkatan kadar gula darah pada saat setelah beraktivitas dan berdasarkan asupan yang dimakan. Kata Kunci— hormon insulin, hormon glukagon, kadar gula darah
I. PENDAHULUAN Insulin merupakan hormon peptide yang disekresikan oleh sel β dari Langerhans pancreas. Fungsi insulin adalah untuk mengatur kadar normal glukosa darah. Insulin bekerja melalui memperantarai uptake glukosa seluler, regulasi metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein, serta mendorong pemisahan dan pertumbuhan sel melalui efek motigenik pada insulin [1] Insulin mengandung dua rantai asam amino yang dihubungkan oleh jembatan disulfide. Hormon ini disintesa di dalam retikulum endoplasma kasar sel B pankreas, kemudian ditranspor ke apparatus golgi untuk dipaket dalam bentuk granul-granul, yang bergerak ke membrane sel dan akhirnya kandungan granul dilepaskan dengan cara eksositosis. Insulin kemudian melewati laminal basal sel B dan kapiler dan fenestrata endotel kapiler untuk mencapai aliran darah. [2] Aktivitas utama insulin dapat dikelompokkan menjadi aktivitas cepat, sedang, atau lambat. Dalam waktu beberapa detik, insulin meningkatkan transport glukosa, asam amino dan K+ ke dalam sel yang sensitif insulin. Efek jangka sedang terjadi dalam beberapa menit dimana terjadi stimulasi sintesa protein, inhibisi degradasi protein, aktivitasi enzim glikolitik, dan glikogen sintase, serta inhibisi fosforilase dan enzim glukoneogenik. Efek jangka lama (dalam beberapa jam) adalah meningkatkan mRNA untuk enzim lipogenik dan enzim lain. Glukosa memasuki sel melalui facilitated diffusion atau pada usus dan ginjal melalui transport aktif Na sekunder. Pada jaringan otot, lemak dan beberapa lainnya insulin memfasilitasi masuknya
glukosa ke dalam sel dengan meningkatkan jumlah glucose transporter pada membran sel yang bertanggung jawab untuk facilitated diffusion glukosa. [2] Antara hormon insulin dan glukagon memiliki fungsi yang saling bertolak belakang. 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). [3] Glukagon bekerja sebagai faktor hiperglikemik artinya sebagai faktor yang menyebabkan meningkatnya kadar glukosa darah, karena glukagon berperan merangsang proses glikogenolisis dan glukoneogenesis. Glukagon bersifat lebih poten daripada epinefrin (adrenalin). Penurunan kadar glukosa darah dikenali oleh sel β pankreas berperan menghasilkan hormon glukagon. Hormon glukagon berperan merangsang pembebasan glukosa dari glikogen (terutama di sel hati) sehingga kadar gula darah kembali normal. [4] II. METODOLOGI A. Alat, Bahan, Waktu dan Lokasi Studi Alat-alat yang digunakan yaitu Glukometer Blood lancet, kapas, dan strip glukotest accu check sebanyak 6 strip. Sedangkan bahan yang diperlukan adalah alcohol 70%, darah probandus puasa sebanyak 1 orang dan darah probandus setelah makan sebanyak 2 orang. . Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Zoologi Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Jurusan Biologi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Sukolilo Surabaya ITS pada tanggal 12 Maret 2014. B. Cara Kerja I. Pengukuran kadar glukosa awal Tiga probandus disiapkan dengan jenis kelamin sama dan berat badan hampr sama (selisih kurang lebih 3kg). Probandus pertama melakukan puasa minimal 8 jam sebelum pengambilan darah, probandus kedua dan ketiga makan dalam jumlah cukup kurang lebih 2 jam sebelum pengukuran kadar gula darah. Glukometer disiapkan dan
LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI HEWAN (2014) strip glukotest. Ujung jari dibersihkan dengan kapas beralkohol dan dibiarkan mengering. Ujung jari kemudian menggunakan lancet steril dan 1-2 tetes darah pertama dibuang. Strip glukotest dimasukkan pada glukometer dan ditunggu hingga terlihat gambar tetesan darah. Darah diteteskan pada tempat reagen di strip glukotest, ditunggu hinga nilai kadar glukosa darah tertera pada glukometer. II. Pengukuran kadar glukosa setelah beraktivitas Probandus pertama dan kedua melakukan olahraga berat (olahraga selama 10 menit). Pengukuran kadar glukosa darah dilakukan pada ketiga probandus seperti langkah kerja sebelumnya. Kadar glukosa darah awal dibandingkan dengan setelah beraktivitas. III. HASIL DAN PEMBAHASAN Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui fungsi hormon hormon endokrin, untuk mengetahui respon fisiologis.` manusia terhadap hormon endokrin, dan melakukan uji kadar glukosa darah menggunakan glukometer. Probandus disiapkan dengan pembeda melakukan puasa, dan makan hal ini bertujuan untuk melihat perbandingan kadar gula darah. Ujung jari dibersihkan dengan alkohol bertujuan agar tidak terjadi infeksi. Probandus Probandus 1 (puasa) Probandus 2 (makan) Probandus 3 (makan-tidak melakukan aktivitas)
Sebelum aktivitas 90 mg/dL 94 mg/dL 94 mg/dL
Setelah aktivitas 106 mg/dL 90 mg/dL 87 mg/dL
Tabel 1. Hasil perbandingan kadar gula darah probandus
Berdasarkan data yang diperoleh setelah melakukan aktivitas yaitu dengan berolahraga selama 10 menit probandus pertama yang melakukan puasa mengalami peningkatan kadar gula darah. Hal ini dikarenakan selama aktivitas fisik , tubuh probandus berusaha mengembangkan suatu mekanisme kompleks dari mobilisasi hormon yang mengatur dan menyesuaikan jalur metabolisme ke suatu kondisi yang spesifik. Ketika melakukan aktivitas, 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. Sedangkan pada probandus kedua dan kedua mengalami penurunan. Hal ini mungkin disebabkan karena pada probandus 3, masih memiliki cadangan glukosa di dalam
tubuhnya sehingga hormone insulin mengalami kesusahan dalam memproduksi glukosa yang baru. Dengan turunnya kadar glukosa plasma maka tubuh berusaha untuk mengembalikan kadar glukosa plasma yakni dengan mensekresi hormon glukagon. Hormon ini mempunyai peran yang berlawanan dengan fungsi dari hormon insulin. [5] Dari hasil yang telah didapat dapat diketahui bahwa 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) [3] Sedangkan menurut [6] hormon glukagon mempengaruhi sekresi insulin melaluli peningkatan konsentrasi gula darah. Efek glukagon dan insulin berlawanan. Hal ini untuk mempertahankan kadar gula darah normal selama puasa atau makan. Sekresi glucagon dikendalikan oleh kadar gula darah dimana kadar gula darah yang rendah menstimulasi sel-sel alfa untuk memproduksi glucagon. Glukagon menyebabkan pelepasan glukosa dari hati, sehingga glukosa darah meningkat. Peningkatan kadar glukosa darah menghambat pelepasan glukagon melalui mekanisme umpan balik negatif. Disini kemudian mekanisme homeostatik bekerja, dimana mekanisme homeostatic berperan untuk memasukan glukosa ke dalam sel dan penggunaanya ke dalam tubuh. Bila kadar gula tubuh menurun, mekanisme pelepasan gula simpanan glikogen dalam sel (atau dari glukoneogenesis) terbuka, sehingga kadar normal tetap terpelihara. Menurut [7] nilai kadar gula darah normal adalah 60-100 mg/dL dan glukosa serum 70-110 mg/dL. Ketika kadar glukosa darah lebih besar dari 180 mg/dL, dapat terjadi glukosuria (gula dalam urin). Peningkatan kadar gula darah bertindak sebagai diuretic osmotik, menyebabkan poliuria. Bila gula darah tetap meninggi (>200 mg/dL) terjadi diabetes mellitus. Berdasarkan teori, maka kadar gula darah yang dimiliki pada ketiga probandus dinyatakan normal. Karena rata-rata kadar gula darah probandus berada diantara kisaran 70-110 mg/dL. Hal ini juga didukung oleh pernyataan [8] bahwa kadar gula darah sepanjang hari bervariasi dimana akan meningkat setelah makan dan kembali normal dalam waktu 2 jam. Kadar gula darah yang normal pada pagi hari setelah malam sebelumnya berpuasa adalah 70-110 mg/dL. Kadar guladarah biasanya kurang dari 120-140 mg/dL pada 2 jam setelah makan atau minum cairan yang mengandung gula maupun karbohidrat lainnya. Peningkatan maupun penurun kadar gula darah seseorang juga dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor tesebut dibagi menjadi faktor internal dan eksternal. Faktor internal meliputi penyakit dan stress, asupan makan, jumlah latihan fisik, serta perawatan tubuh. Sedangkan faktor eksternal
LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI HEWAN (2014) antara lain yaitu pendidikan, pengetahuan, dan kedekatan terhadap sumber informasi. Seeorang yang menderita penyakit karena virus atau bakteri tertentu, merangsang produksi hormone tertentu yang secara tidak langsung berpengaruh pada kadar gula darah. [9] Sedangkan obesitas, menyebabkan reseptor insulin pada target sel di seluruh tubuh kurang sensitif dan jumlahnya berkurang sehingga insulin dalam darah tidak dapat dimanfaatkan. [10] Kadar gula darah sebagian tercantum pada apa yang dimakan dan oleh karenanyasewaktu makan diperlukan adanya keseimbanagan diet. Mempertahankan kadar gula darah agar mendekati nilai normal dapat dilakukan dengan
IV. KESIMPULAN Mengacu pada hasil studi dapat diambil kesimpulan bahwa fungsi hormon endokrin yaitu, menstimulasi urutan perkembangan, mengatur hormon dalam aliran darah serta memelihara lingkungan internal optimal. Sedangkan kontrol naik dan turunnya gula darah ditentukan oleh hormone insulindan glukagon. Faktor-faktor yang mempengaruhi kadar gula darah antara lain aktivitas, asupan makanan, dan jenis kelamin. DAFTAR PUSTAKA [1] G. Wilcox. “Insulin and Insulin Resistance.” Clin Biochem. (2005) [2] W.F. Ganong. Review of Medical Physiology. 22th ed. New York: Lange Medical Book/ Mc Graw-Hill. (2005) [3] E. Fox, R.W Bowers and M.L. Foss. The Pysiological Basis of Physical Education and Athletics (4th Ed.). Philadelphia: Saunders College. (1998) [4] V. Scanlon. Buku Ajar Anatomi dan Fisiologi Edisi 3. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC. (2007) [5] Guyton and Hall. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran (Texbook of Medical Physiology) (9th Ed.). Terjemahan oleh Setiawati Irawan, Tengadi, LMA Ken Ariata Santoso dan Alex. Jakarta: EGC. (1997) [6] S. Ethel. Anatomi dan Fisologi Untuk Pemula. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC. (2004) [7] J.L. Kee dan E.R Hayes. Farmakologi Pendekatan Proses Keperawatan. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC. (1996) [8] C.A. Villee. Zoologi Umum Edisi Keenam. Jakarta: Erlangga. (1999) [9] R.D.G Leslie. Buku Pintar Kesehatan Diabetes. Jakarta: Arcan (1991) [10] E.I Ilyas Manfaat Latihan Jasmina Bagi Penyandang Diabetes, dalam S. Soegondo. Penatalaksanaan Daibetes MelitusTerpadu. Jakarta: FKUI (2007) [11] K. Sukardji. Penatalaksanaan Gizi Pada Diabetes Melitus. Dalam Penatalaksaan Diabetes Melitus Terpadu. PUSAT Diabetes dan Lipid RSUPN Dr. Cipto Mangunkusuma. Jakarta: FKIK (2002) [12] L.. Sustrani, S. Alam dan L. Hadibroto. Diabetes. PT Gramedia Pustaka Utama: Jakarta. (2004)
asupan makanan yang seimbang dengan kebutuhan. Sedangkan latihan fisik dapat meningkatkan sensivitas jaringan terhadap insulin. [11] Faktor lain yang dapat menyebabkan kenaikan kadar glukosa darah antara lain menurut [12] yaitu hormon, kelainan genetik dan pola makan yang salah. Tingkat gula darah tergantung pada kegiatan hormon yang dikeluarkan oleh kelenjar adrenal, yaitu adrenalin d a n kortikosteroid. Adrenalin akan memacu kenaikan kebutuhan gula darah, dan kor-tikosteroid akan menurunkannya kembali. Adrenalin yang dipacu terus-menerus akan mengakibatkan insulin kewalahan mengatur kadar gula darah yang ideal, dan kadar gula darah jadinya naik secara drastis.
