Selenium

BAB I PENDAHULUAN

Selenium merupakan salah satu trace elemen esensial bagi tubuh. Mikronutrien ini menjadi bagian yang penting dari enzim yang tergantung selenium, yang disebut selenoprotein. Terdapat 11 selenoprotein yang telah teridentifikasi, yaitu enzim glutathione peroksidase (4 jenis), iodothyronine deiodinase (3 jenis), thioredoksin reduktase, selenofosfat sintetase, selenoprotein P dan selenoprotein W. Tinjauan kepustakaan ini hanya akan membahas selenium yang berfungsi sebagai komponen dari enzim glutathione peroksidase.1-4 Selenium tubuh berasal dari makanan dan minuman. Daging dan makanan laut mempunyai kandungan selenium yang tinggi. Kandungan total selenium dalam tubuh bervariasi antara 3mg sampai 20,3 mg. Distribusi selenium pada tubuh paling banyak terdapat di hepar, ginjal, otot dan plasma. Absorbsi selenium terjadi di duodenum dengan besar penyerapan 50% sampai 100% dan diekskresikan

melalui

urine,

feses

dan

pernafasan.

Kebutuhan

selenium

(berdasarkan RDA) untuk anak sebesar 20 mcgr/hari sedangkan untuk dewasa sebesar 55 mcg/hari.5-7 Enzim glutathione peroksidase terdiri dari 4 atom selenium yang terikat sebagai selenocystein. Enzim ini terdiri dari 4 tipe, yaitu seluler glutathione peroksidase (cGPx), ekstraseluler glutathione peroksidase (eGPx), gastrointestinal glutathione peroksidase (GPx-GI) dan fosfolipid glutathione peroksidase (PhGPx). Enzim glutathione peroksidase mencegah kerusakan sel dengan cara mengkatalisa peroksida menjadi air dan oksigen. Karena kemampuannya inilah maka enzim ini disebut sebagai enzim antioksidan.1-4 Oksidan (radikal bebas) adalah molekul dimana elektron yang terletak pada lintasan paling luar tidak mempunyai pasangan. Di dalam tubuh, radikal bebas yang paling banyak terbentuk adalah superokside. Superokside dapat dirubah menjadi hydrogen peroksida. Hidrogen peroksida kemudian diubah menjadi radikal hidroksil. Radikal hidroksil inilah yang dapat menyebabkan peroksidasi lipid pada membran sel sehingga terjadi kerusakan sel.8-10

Dalam keadaan normal, oksidan yang terbentuk dapat dinetralisir oleh antioksidan. Antioksidan dalam tubuh terdiri dari antioksidan enzimatik dan non enzimatik. Glutathione peroksidase adalah antioksidan enzimatik.8-10 Sebagai komponen dari enzim yang berfungsi sebagai antioksidan, selenium telah dihubungkan dengan berbagai penyakit, seperti penyakit kardiovaskuler (aterosklerosis, miokard infark dan kardiomiopati), penyakit paru-paru (asma, kistik fibrosis), penyakit gastrointestinal (penyakit Crohn’s), penyakit virus (penyakit Keshan, influenza dan HIV), kanker, sistem imun, penyakit sendi (penyakit KashinBeck) dan infertilitas pada laki-laki. Keracunan selenium dapat terjadi akut maupun kronis. Keracunan akut dan fatal terjadi karena kecelakaan atau usaha bunuh diri dengan menelan sejumlah besar selenium. Keracunan kronis selenium terjadi dengan menelan dosis yang lebih kecil dalam waktu lama. Gejala-gejala yang umum ditemukan pada selenosis adalah rambut rontok, kuku yang rapuh, gangguan pencernaan, dermatitis, bau nafas seperti bau bawang, rasa metalik, kelemahan dan bahkan kematian.1-4 Tujuan penulisan sari pustaka ini adalah membicarakan selenium sebagai komponen enzim glutathione peroksidase yang berperan sebagai antioksidan dan merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan dokter spesialis anak.

BAB II SELENIUM

2.1 Batasan Selenium adalah trace elemen esensial dalam tubuh manusia. Mikronutrien ini merupakan bagian dari enzim yang tergantung selenium yang disebut selenoprotein. Terdapat 11 selenoprotein yang telah teridentifikasi, yaitu enzim glutathione peroksidase (4 jenis), iodothyronine deiodinase (3 jenis), thioredoksin reduktase, selenofosfat sintetase, selenoprotein P dan selenoprotein W.1-4

2.2 Sejarah Selenium ditemukan pertama kali pada tahun 1817 oleh Jons Jakob Berzelius, seorang ahli kimia yang berasal dari Swedia. Kata selenium berasal dari nama Dewi Bulan, Selene.11,12 Pada tahun 1957 Dr. Klaus Schwarz dan Fultz melaporkan bahwa selenium dapat mencegah nekrosis hepar pada tikus yang mengalami defisiensi vitamin E. Pada manusia, fungsi selenium baru ditemukan pada tahun 1973. Dr. John Rottuck dari Universitas Wisconsin menemukan bahwa selenium dapat bergabung dalam molekul suatu enzim yang disebut glutathione peroksidase (GPx).12 Sejak itu, terutama tahun 1980-an informasi mengenai selenium meningkat dengan cepat.

2.3 Sifat Fisik dan Kimia Selenium adalah elemen kimia non metalik pada group VI A, pada tabel periodik

dengan symbol Se, nomor atom 34, berat atom 78,96 A. Titik beku 217,0

0

C, titik didih 684,9 0C. Ada 4 tingkat oksidasi, yaitu elemental Se (0), selenate (+6),

selenite (+4) dan selenide (-2). Selenium memiliki 3 bentuk, yaitu kristal berwarna merah, bubuk berwarna merah dan kristal heksagonal warna abu-abu. Di alam, terdapat berbagai senyawa yang mengandung selenium, yaitu elemental

selenium,

garam

inorganik

(selenite

dan

selenate),

organik

(selemomethionine, selenocystein dan selenocystine), gas (hydrogen selenide) dan cair (selenium oksiklorid, selenium dioksid dan asam selenius).11,13

Dalam kehidupan sehari-hari, kita mendapat asupan selenium dari makanan dalam bentuk organik dan dari minuman dalam bentuk garam inorganik.

3,4,12,13

Rumus kimia selenomethioine dan selenocystein dapat dilihat pada gambar 1.4 H

H

H2 N--C--COOH

H2N---C---COOH

CH2 SeH

CH2 CH2 Se

Selenocystein CH3 Selenomethionine Gambar.1. Rumus kimia selenomethionine dan selenocystein. Gambar didapat dari Burk RF, Levander OA. Selenium. In: Modern Nutrition in Health and Disease; edisi ke-7. Philadelphia, 1988;265-74. Selenomethionine adalah selenium murni yang berikatan dengan asam amino methionine. Selenomethionine terdapat secara alami pada makanan. Selenomethionine mempunyai 2 bentuk, yaitu selenomethionine dengan isomer L dan isomer D. Bentuk yang digunakan tubuh adalah selenomethionine dengan isomer L.12

2.4 Fisiologi 2.4.1 Distribusi selenium dalam tubuh Kandungan selenium dalam tubuh manusia bervariasi antara 3 mg sampai 20,3 mg, tergantung dari kandungan selenium pada tanah di daerah tersebut. Tanah dengan kandungan selenium rendah menyebabkan kandungan selenium pada tanaman juga rendah sehingga ambilan selenium juga rendah, begitu pula sebaliknya. Di Amerika Serikat kadar selenium pada orang dewasa berkisar antara 13 mg sampai 20,3 mg tetapi di German berkisar 6,6 mg, di Polandia 5,2 mg dan 3 mg sampai 6,1 mg di New Zealand.6 Sedangkan konsentrasi selenium pada air susu berkisar antara 15 sampai 20 mcg/L.

Dengan diet yang normal, konsentrasi selenium terbanyak terdapat di hepar dan otot masing-masing sebesar 30%. Selain itu dapat juga ditemukan di ginjal (15%), plasma (10%), lien, pankreas, jantung, otak, paru-paru, tulang, rambut dan kuku.5,7 Konsentrasi serum selenium pada orang dewasa >4x dibandingkan pada fetus dan neonatus, tetapi sebaliknya konsentrasi selenium pada serebrum fetus dan neonatus lebih besar dibandingkan pada orang dewasa. Tetapi penyebab fenomena ini belum diketahui. Distribusi selenium di dalam tubuh dapat berubah sesuai dengan kebutuhan organ vital, sebagai contoh, pada penelitian yang dilakukan oleh Behne,dkk tahun 2000,6 dilakukan pengurangan selenium dalam jangka panjang, terjadi penurunan secara drastis kadar selenium di hepar, otot dan darah sampai 19 tahun

55

55

Kehamilan

-

60

Menyusui

-

70

Dikutip dari Whanger,PD, Dept.of Environmental and Molecular Toxicology, The Linus Pauling Institute, 20021 2.7 Fungsi Selenium Selenium berfungsi sebagai komponen dari sejumlah enzim. Enzim yang mengandung selenium disebut selenoprotein. Terdapat 11 selenoprotein yang telah diidentifikasi,

yaitu

kelompok

glutathione

peroksidase

(4

jenis),

kelompok

iodothyronine deiodinase (3 jenis), thioredoksin reduktase, selenophosphate synthetase, selenoprotein P dan selenoprotein W.1-4

2.7.1 Iodothyronine deiodinase Kelenjar tiroid melepaskan sejumlah kecil triiodo thyronine (T3) dan sejumlah besar thyroxine (T4) ke dalam sirkulasi. Sebagian besar T3 yang terdapat di dalam sirkulasi dan sel dibentuk dari T4 dengan membuang satu atom iodine. Reaksi ini dikatalisa oleh enzim iodothyronine deiodinase, yaitu enzim yang mengandung selenium. 1,4,19,20

Iodothyronine deiodinase terdiri dari 3 tipe yaitu tipe 1 (D1), tipe 2 (D2) dan tipe 3 (D3). D1 dapat ditemukan terutama di hepar, ginjal dan thyroid. D2 dapat ditemukan di otak, kelenjar pituitary dan jaringan lemak coklat. D3 ditemukan di kortek serebri dan kulit, dan kandungan tertinggi ditemui pada plasenta dan uterus wanita hamil.19 Ketiga

enzim

deiodinase

ini

mengandung

selenium

dalam

bentuk

selenocystein. Adanya defisiensi selenium akan mengakibatkan perubahan aktivitas deiodinase secara bermakna. Pada tikus dengan kadar selenium yang turun hampir 80% (0,01-1,1 ppm) jaringan masih dapat mempertahankan kadar aktivitas deiodinase. Tetapi jika kadar selenium turun >80% terlihat penurunan aktivitas deiodinase pada hepar, kulit dan non pregnant uterus. Sedangkan pada otak, kelenjar pituitary, thyroid, ovarium, testis dan pada jaringan lemak coklat tidak terjadi penurunan aktivitas deiodinase. Namun, anehnya walaupun terjadi penurunan aktivitas deiodinase kadar plasma T3 masih dapat dipertahankan. Bagaimana mekanisme ini terjadi masih belum diketahui.19

2.7.2 Thioredoksin reduktase Thioredoksin reduktase adalah suatu flavoenzim yang menggunakan NADPH untuk mereduksi thioredoksin. Thioredoksin adalah protein dengan berat molekul 12 kD yang mengandung 5 molekul cysteine. Thioredoksin dan thioredoksin reduktase berperan sebagai antioksidan yang mengubah peroksida menjadi air.21,22

2.7.3 Selenoprotein P Selenoprotein P adalah glikoprotein ekstra seluler yang ditemukan di dalam plasma. Enzim ini berhubungan dengan sel endothelial dinding bagian dalam pembuluh darah.1,4 Fungsi selenoprotein ini belum diketahui tetapi diperkirakan sebagai transport protein. Juga diperkirakan sebagai antioksidan yang melindungi sel-sel endothelial dari kerusakan oleh peroxynitrite.1

2.7.4 Selenoprotein W Selenoprotein W ditemukan pada otot. Fungsi selenoprotein ini belum jelas tetapi diperkirakan berfungsi dalam metabolisme otot.1,4

2.7.5 Selenophosphate synthetase Enzim ini dibutuhkan dalam penggabungan selenocystein dengan protein. Selenophosphate synthetase juga berfungsi mengkatalisa sintesa monoselenium phosphate, yang merupakan prekusor dari selenocystein.1,4

2.7.6 Glutathione peroksidase Glutathione peroksidase adalah enzim yang berfungsi mengkatabolisme hydroperoksidase (H2O2). Terdisi dari 4 jenis enzim yang mengandung selenium, yaitu

cellular

peroksidase

glutathioneperoksidase

(GPx-2),

ekstra

selular

(GPx-1), glutathione

gastrointestinal peroksidase

glutathione (GPx-3)

dan

phospholipid hydroperoxide (GPx-4). Lebih jauh lagi mengenai glutathione ini akan dibahas pada bab berikutnya.1,3,4,16

2.8 Penilaian Status Selenium Penilaian status selenium dapat dilakukan dengan dua cara: (1) Menghitung komposisi makanan yang masuk dan (2) Biokimia.23 Pemeriksaan laboratorium untuk menilai status selenium dapat dilakukan pada plasma, serum, darah, urin, rambut dan kuku. Pengukuran kadar selenium dalam urin tidak dapat memberikan hasil yang tepat karena dipengaruhi oleh pengenceran dan kadar selenium pada makanan yang dimakan sebelumnya. Pengukuran kadar selenium pada rambut telah digunakan di Cina, tetapi cara ini tidak dapat digunakan di negara-negara Barat, karena di daerah tersebut banyak menggunakan shampoo yang mengandung selenium. Pengukuran kadar selenium pada kuku telah banyak digunakan sebagai metode noninvasif. Di Amerika Serikat pada Survey Kesehatan dan Nutrisi Ketiga tahun 1988-1994 dilakukan pengukuran kadar selenium plasma, serum atau darah

dengan menggunakan metode

23

spektometri.

Penilaian status selenium dengan mengkalkulasi asupan makanan dilakukan dengan melihat tabel komposisi makanan. Tetapi metode ini sangat riskan, karena kandungan selenium pada makanan mempunyai variasi yang luas.23

Tabel 3.

Nilai konsentrasi selenium dalam jaringan/cairan tubuh pada manusia dewasa

Jaringan/cairan tubuh

Konsentrasi selenium (μg/kg)

Hepar

250-400

Darah

90-130

Plasma

75-120

Urine

25-50

ASI

10-25

Rambut

500-1000

Dikutip dari: WHO. Selenium.In:Trace Elements in Human Nutrition and Health Geneva.1996 2.9 Defisiensi Selenium 2.9.1 Etiologi Defisiensi selenium dapat disebabkan karena: 1. Intake selenium yang tidak adekuat Defisiensi selenium yang disebabkan intake yang tidak adekuat biasanya terdapat

di daerah dimana kandungan selenium pada tanah sangat rendah,

contohnya di Cina dimana intake selenium