trace element - Universitas Sumatera Utara

15
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Zinkum
Zinkum merupakan elemen kelumit (trace element) esensial yang berperan
dalam fungsi lebih dari 300 enzim dan protein tubuh manusia dan berperan dalam
berbagai fungsi seperti DNA, RNA, tRNA. Zinkum juga berperan dalam
metabolisme vitamin A, yang dimulai dari absorpsi, transport, dan penggunaannya
oleh jaringan (Herman, 2009).
Zinkum terdistribusi diseluruh tubuh, dan memiliki jumlah terbanyak
setelah besi. Pada tubuh manusia, terdapat dua sampai tiga gram zinkum yang
tersebar dengan jumlah terbanyak pada hati, pankreas, ginjal, tulang dan otot.
Jaringan lain yang memiliki konsentrasi tinggi mencakup berbagai bagian dari
organ mata, kelenjar prostat, spermatozoa, kulit, rambut, dan kuku. Zinkum pada
umumnya adalah ion intraseluler. Meski zinkum berlimpah di sitosol, sebenarnya
zinkum terikat dengan protein, namun tetap seimbang dengan fraksi ion kecil
(Gallagber, 2008).
Zinkum pada manusia hanya diperoleh dari makanan, dengan sumber
utama adalah produk hewani dan makanan laut (sea food). Zinkum tidak disimpan
didalam tubuh sehingga diperlukan asupan teratur untuk menjaga kecukupan
status zinkum. Kebutuhan zinkum manusia berubah berdasarkan keadaan
fisiologis. Total body zinc dipengaruhi oleh kecepatan absorpsi, ekskresi dan
kehilangan, serta keadaan fisiologi dan penyakit. Keseimbangan konsentrasi dari
zinkum dijaga melalui mekanisme homeostatik (Pardede, 2013).
Zinkum dibutuhkan dalam jumlah sedikit namun kritis pada manusia.
Zinkum satu-satunya logam yang terlibat dalam keenam kelas dari enzim, yaitu
oxido-reductase, transferase, hydrolase, lyase, isomerase, dan ligase. Pada
manusia diestimasikan bahwa ada sekitar 3.000 protein yang mengandung
kelompok prostetik zinkum. Ion zinkum juga adalah neurotransmiter, dan sel pada
kelenjar saliva, prostat, sistem imun dan usus menggunakan zinkum sebagai
pemberi isyarat (signalling).
Universitas Sumatera Utara
16
Pada manusia zinkum merupakan nutrien ‘Tipe 2’, yang mengartikan
bahwa konsentrasinya pada darah tidak berkurang dengan tingkat proporsi
defisiensi. Sebagai hasilnya, pertumbuhan fisik melambat dan ekskresi dikurangi
untuk menjaga konsentrasi zinkum. Kebanyakan anak menderita defisiensi
zinkum memiliki pertumbuhan linier pendek (stunted)(Sharma et al, 2012).
Nutrien tipe 2 dibutuhkan untuk fungsi umum metabolisme dan karena itu
respon dari intake yang insufisien cukup berbeda. Respon pertama dari intake
yang insufisien dari nutrien tipe 2 ditandai dengan penurunan kehilangan endogen
(endogenous losses) dan kemungkinan sebuah adaptasi metabolik untuk
mengurangi kebutuhan kebutuhan untuk fungsi dengan kebutuhan tinggi, seperti
pertumbuhan dan imunitas (King, 2011).
2.1.1. Metabolisme Zinkum
Zinkum diabsorpsi dan diekskresikan dikontrol melalu mekanisme
homeostatik yang kurang dipahami. Mekanisme mencakup 2 jalur yang mirip
dengan jalur kalsium, yakni sebuah mekanisme saturasi carier (saturable carrier
mechanism) yang bekerja paling efisien pada intake zinkum yang rendah ketika
konsentrasi luminal zinkum juga rendah, dan sebuah mekanisme pasif mencakup
pergerakan paracelular ketika intake zinkum dan konsentrasi luminal tinggi.
Kelarutan dari zinkum pada lumen usus kritis, tapi ion zinkum umumnya
berikatan dengan asam amino atau peptida pendek pada lumen, dan ion dilepaskan
pada brush border untuk absorbsi via mekanisme karier (hZIPI Family).
(Gallagber, 2008).
Transporter ZIP family
memindahkan ion zinkum ke sitoplasma dari
ruang ekstraseluler atau organela seluler. Total transporter ZIP yang telah
diidentifkasi adalah 14. Berkebalikan dengan transporter ZIP, transporter ZnT
family memindahkan zinkum dan ion logam lainnya, seperti besi, dari sitoplasma
ke dalam lumen intraseluler organela atau keluar dari sel. Terdapat 10 total ZnT
yang telah diketahui (King, 2011).
Setelah masuknya ion melalui absorpsi melalui brush border
diikuti
dengan ikatan ion zinkum dengan metallotlhionein dan protein lain didalam
Universitas Sumatera Utara
17
sitosol dari sel. Metallothionein membawa zinkum (melalui pergerakan
transeluler) ke basolateral border untuk keluar dari sel menuju darah. Langkah
untuk keluar dari sel menggunakan jalur transport aktif karena konsentrasi darah
dari zinkum lebih tinggi dari konsentrasi ion zinkum sitosol (Gallagber, 2008).
Metallothionein adalah protein pengikat logam intraseluler yang kaya
cystein. Meski metallothionein memiliki afinitas yang tinggi pada tembaga dan
kadmium daripada zinkum, metallothionein normalnya ada pada sel dalam bentuk
ikatan dengan zinkum. Lebih dari tujuh molekul zinkum dapat berikatan dengan
satu molekul metallothionein. Empat bentuk isoform metallothionein yang ada,
yakni : MT-1 dan MT-2 yang berada di seluruh tubuh, MT-3 yang ditemukan
terutama di otak, dan MT-4 yang paling banyak pada jaringan berlapis (stratified
tissue). MT-2 adalah yang bentuk paling dominan pada jaringan manusia.
Konsentrasi paling tinggi dari metallothionein ditemukan di hati, ginjal, usus
halus, dan pankreas. Konsentrasi metallothionein pankreas dan usus segera
berespon pada perubahan diet zinkum, diduga metallothionein menjaga
homeostasis zinkum pada jaringan ini. Sementara metallothionein hati berespon
cepat pada kerusakan jaringan, infeksi atau penyakit neoplasma (King, 2011).
Di darah, karier utama zinkum adalah albumin (70%), dan jumlah zinkum
yang diangkut tidak hanya bergantung pada jumlah zinkum, namun juga
avaibilitas albumin terhadap zinkum. Beberapa zinkum ditransportasikan oleh
transferrin dan oleh a2-makroglobulin (18%). Kebanyakan zinkum ditempatkan
pada eritrosit dan leukosit. Zinkum plasma aktif secara metabolik dan
berfluktuatif dalam responnya terhadap diet harian dan faktor-faktor psikologi
seperti luka dan inflamasi. Zinkum plasma berkurang 50% sebagai respon pada
fase akut luka, mungkin karena penyitaan zinkum oleh hati (Gallagber, 2008);
(King 2011).
Meski konsentrasi zinkum plasma sensitif terhadap nutrisi zinkum, zinkum
plasma bukan merupakan pengukuran spesifik terhadap nutrisi zinkum. Ini karena
zinkum plasma berpindah oleh redistribusi metabolik sama baiknya saat nutrisi
zinkum yang buruk (King, 2011).
Universitas Sumatera Utara
18
Ekskresi zinkum pada manusia hampir keseluruhannya melalui feses.
Namun, ekskresi zinkum melalui urin dilaporkan pada mereka yang menderita
kelaparan, nephrosis, diabetes, sirosis hati, porphyria dan juga pada alkoholik
(Gallagber, 2008).
Diet yang kaya akan protein membantu penyerapan zinkum dengan
membentuk kelasi zinkum-asam amino yang membuat zinkum lebih mudah untuk
diserap. Absorpsi zinkum juga meningkat selama masa kehamilan dan juga
menyusui (Gallagber, 2008).
Absorbsi zinkum tidak hanya dipengaruhi oleh jumlah intake pada diet,
namun juga oleh kehadiran substansi yang mengganggu penyerapannya, terutama
fitat.Tembaga dan cadmium berkompetensi dengan zinkum karena menduduki
protein karier yang sama, hal itu mengurangi absorbsi dari zinkum. Terdapat
hubungan bahwa intake besi yang tinggi akan mengurangi jumlah zinkum yang
akan diabsorpsi. Intake kalsium yang tinggi juga akan mengganggu penyerapan
dan keseimbangan zinkum dan asam folat akan mengurangi absorpsi zinkum
ketika intakenya rendah (Gallagber, 2008).
2.1.2. Fungsi Zinkum
Pada manusia, zinkum memiliki peran :
1. Sistem imun
Timulin adalah hormon yang diproduksi oleh sel epitel timus yang berperan
dalam adesi, migrasi, maturasi dan peningkatan fungsi sel T. Timulin
bergantung pada zinkum untuk aktivitas biologisnya yang meliputi induksi
perkembangan sel T dan efek anti-inflamasi (Pardede, 2013). Gen yang
mengekspresikan IL-2 dan IFN-gamma (Sitokin Th1) bergantung dengan
keberadaan zinkum. IL-2 berhubungan dengan aktivasi sel NK dan sel T
sitolitik. IL-12 di aktifkan dengan stimulasi makrofag-monosit dan
bergantung dengan keberadaan zinkum. IFN-gamma dan IL-12 memainkan
peran utama dalam membunuh parasit, virus, bakteri melalui makrofagmonosit (Agustian et al, 2009).
2. Bagian dari Enzim
Universitas Sumatera Utara
19
Zinkum satu-satunya logam yang terlibat dalam keenam kelas dari enzim,
yaitu : oxido-reductase, transferase, hydrolase, lyase, isomerase, dan ligase
(Sharma et al, 2012). Zinkum berperan sebagai bagian integral dari enzim dan
sebagai kofaktor enzinm. Sebagai contoh : Karboksi-anhidrase yang berperan
esensial dalam membawa CO2, laktat dehidrogenase yang dibutuhkan dalam
perubahan piruvat dan asam laktat dalam proses glikolisis, alkali fosfatase
yang dibutuhkan dalam metabolisme tulang, karboksi peptidase dan amino
peptidase berperan dalam proses pemindahan karboksil terminal dan
kelompok asam amino dalam metabolisme protein, alkohol dehidrogenase
pada hati (Agustian et al, 2009).
Zinkum juga berperan sebagai kofaktor dari enzim DNA polimerase dan
RNA polimerase, yang diperlukan dalam sintesis DNA, RNA, dan protein.
Katabolisme pada RNA diatur oleh zinkum dengan mempengaruhi kerja
ribonuklease. Zinkum juga merupakan bagian dari enzim kolagenase, zinkum
berperan dalam sintesis dan degradasi kolagen, dengan begitu zinkum
dibutuhkan dalam pembentukan kulit, metabolisme jaringan ikat, dan
penyembuhan luka (Agustian et al, 2009).
3. Pertumbuhan
Untuk mengaktifkan dan memulai sintesis hormon pertumbuhan, dibutuhkan
zinkum(Agustian et al, 2009). Pada defisiensi zinkum didapati penurunan
penurunan konsentrasi IGF-1 (Prasad, 2013).
4. Sintesis Protein
Zinkum dibutuhkan dalam sintesis retinol-binding protein yang mengangkut
vitamin A dalam darah (Agustian et al, 2009).
5. Antioksidan
Zinkum merupakan unsur intrinsik yang penting dari enzim superoksid
dismutase (penghancur utama radikal bebas), yang terdapat pada berbagai
jenis sel dan diekstraseluler (Agustian et al, 2009). Kekuatan zinkum untuk
berikatan dengan kelompok thiol adalah mekanisme relevan yang
berkontribusi dalam kerja antioksidan. Zinkum yang berikatan dengan thiol
Universitas Sumatera Utara
20
dapat dilepaskan oleh NO, H2O2, oksidasi GSH, dan jenis oksidan lainnya,
dan berperan dalam respon protektif antioksidan (Oteiza, 2012).
6. Peran lainnya zinkum adalah sebagai faktor esensial dalam stabilisasi struktur
membran sel, fungsi testikular, spermatogenesis, dan fungsi indra pengecapan
(Agustian et al.,2009).
2.1.3. Sumber Zinkum
Zinkum pada manusia hanya diperoleh dari makanan, dengan sumber
utama adalah produk hewani dan makanan laut (sea food) (Pardede, 2013).
Zinkum dalam makanan sebagian besar terikat dengan protein dan asam nukleat,
dengan demikian makanan yang kaya protein seperti daging merah dan kerang
menjadi sumber yang baik untuk zinkum. Makanan nabati umumnya miskin
zinkum, kecuali lembaga biji-bijian seperti lembaga gandum. Fitat menurunkan
bioavaibilitas zinkum (Herman, 2009).
Tabel 2.1. Contoh Makanan yang Mengandung Zinkum
Makanan
Ukuran Penyajian (URT)
zinkum (mg)
Hati, daging sapi, goreng
3 oz, 90 gr
6.943
Daging sapi ternak
3 oz, 90 gr
5.31
Tiram
3 oz, 90 gr
3.94
Nasi
½ cup, 70 gr
2.2
Lobster
3 oz, 90 gr
1.65
Kacang hijau
1 cup, 140 gr
1.21
Yogurt
8 oz, 240 gr
1.30
Kacang pikan
1 oz, 30 gr
1.28
Kacang goreng
1 oz, 30 gr
0.94
Bayam
1 cup, 140 gr
0.93
Roti gandum
1 potong
0.54
Sumber : Krause Food’s and Nutrition Therapy, 2008. Saunders Elsevier.
Universitas Sumatera Utara
21
2.1.4. Kekurangan Zinkum
Prasad, 2009, melakukan percobaan untuk mengetahui efek defisiensi
ringan zinkum pada manusia. Sekelompok relawan diinduksi agar menjadi
defisiensi ringan zinkum dengan mengatur dietnya. Sebagai hasil dari defisiensi
ringan dari zinkum adalah didapati penurunan serum testoteron, oligospermia,
penurunan aktivitas litik sel NK, penurunan aktivitas IL-2 dari sel T-helper,
penurunan aktivitas serum thymulin, hyperammonemia, hypogeusia, penurunan
adaptasi gelap, dan menurunan masa tubuh bersih (MTB).
Manifestasi dari defisiensi sedang/moderat zinkum mencakup perlambatan
pertumbuhan, hypogonadisme pada remaja laki-laki, kulit kasar, nafsu makanyang
buruk, letargi mental, penyembuhan luka yang lambat, disfungsi cell-mediated
immune, dan perubahan abnormal neurosensory. Manifestasi klinis ini telah
dilaporkan pada mereka yang defisiensi zinkum yang diamati di Iran dan Mesir
dan pada mereka yang dengan sengaja dikondisikan dengan defisiensi zinkum
(Prasad, 2013). Pada defisiensi yang berat, simptom dari deplesi zinkum yang
berat muncul sangat cepat dan pulih dengan cepat dengan replesi (King, 2011).
2.1.5. Kelebihan Zinkum
Kelebihan konsumsi zinkum (100 sampai 300 mg/hari) sangat jarang,
namun pada dewasa jumlah asupan maksimal adalah 40 mg/hari. Kelebihan
suplementasi zinkum diketahui akan mengganggu absorpsi dari tembaga. Sebuah
bentuk umum dari toksisitas dari zinkum berkembang pada pasien yang
mendapatkan hemodialilis atas gagal ginjal. Kontaminasi cairan dialisa dari
plastik adesif yang digunakan pada gulungan pipa atau pipa galvanisasi telah
dilaporkan.Sindrom toxic pada pasien-pasien ini dicirikan sebagai anemia,
demam, dan gangguan sistem saraf pusat. Zinkum sulfat dalam jumlah 2 g/hari
atau lebih mungkin akan menyebabkan iritasi saluran cerna dan muntah.
Menghirup asap zinkum selama mengelas mungkin berbahaya, namun paparan
dari asap dapat dicegah dengan tindakan pencegahan yang tepat (Gallagber,
2008).
Universitas Sumatera Utara
22
2.2.
Asupan Harian Zinkum
Pada remaja dibutuhkan sekitar 12-15 mg/hari zinkum tergantung terhadap
jenis kelamin.
Tabel 2.2. Jumlah Asupan Zinkum yang Dianjurkan
Kelompok populasi
Jumlah zinkum (mg/hari)
Laki-laki
11- 18 tahun
15
Perempuan
11- 18 tahun
12
*+5 mg pada remaja putri yang hamil
Sumber : Story M. Dikutip dari Tumbuh Kembang Remaja dan Permasalahannya,
2004.
Klasifikasi tingkat kecukupan zinkum menurut WNPG 2004, dikutip dari
Hadrawi, 2011, adalah :
1. Baik
:
80-110 % AKG
2. Kurang
:
<80 % AKG
3. Lebih
:
>110% AKG
2.3.
Zinkum pada Remaja
Masa adolensi atau masa remaja (wanita 10-18 tahun, laki-laki 12-20
tahun), merupakan masa transisi dari anak ke dewasa. Pada masa ini terjadi
percepatan pertumbuhan berat badan dan tinggi badan yang sangat pesat yang
disebut Adolescent Growth Spurt (Tanuwijadjaya, 2002). Pada masa pacu
pertumbuhan ini diperlukan dua kali lipat lebih banyak mineral kalsium, besi,
zinkum, dan magnesium. Zinkum sangat dibutuhkan untuk pertumbuhan di masa
ini, yang dipenuhi melalui diet (Soetjiningsih et al, 2002).
Zinkum sangat dibutuhkan pada masa remaja untuk pertumbuhan dan
pematangan seksual, terutama saat pubertas kebutuhan dan retensinya meningkat
sebanding dengan peningkatan MTB (masa tubuh bersih). Dibutuhkan 20 mg
Universitas Sumatera Utara
23
zinkum untuk meningkatkan MTB 1 kg. Pada laki-laki usia 11-17 tahun, rata-rata
retensi zingkum mencapai lebih dari 400 mg/hari. Menurut RDA dibutuhkan 15
mg/hari diet zinkum untuk anak laki-laki, dan 12 mg/hari diet zinkum untuk anak
perempuan (Suandi, 2004).
Hasil sementara Puslitbang Gizi dan Direktorat Gizi pada tahun 2006 di 7
provinsi, dikutip dari Indrasari et al, 2008, menunjukkan menunjukkan defisiensi
(kadar zinkum serum <70μg/dl) berkisar 7,96%-44,74%. Menurut hasil penelitian
Rosmalina et al. (2010) pada anak remaja SLTP kelas VII dan VIII di Bogor
didapati bahwa persentase anak dengan status zinkum rendah (<70μg/dl) sebesar
41,4%, dengan konsumsi zinkum dari makanan hanya berkisar 29-30% AKG.
Defisiensi zinkum pada remaja akan menimbulkan gejala klinis seperti :
gagal tumbuh, berkurangnya nafsu makan, letargi mental, pematangan seksual
yang terlambat, dan perubahan kulit. Faktor yang menyebabkan sindroma
defisiensi zinkum ini bisa berbagai macam seperti rendahnya bioavaibilitas
zinkum oleh tingginya diet fitat ataupun asupan zinkum sendiri yang rendah
(Suandi, 2004).
Universitas Sumatera Utara