Metabolisme Besi dan Pembentukan Hemoglobin

Transkripsi

1 Metabolisme Besi dan Pembentukan Hemoglobin a. Metabolisme besi Zat besi normal dikonsumsi mg per hari. Sekitar 5-10% akan diserap dalam bentuk Fe 2+ di duodenum dan sebagian kecil di jejunum. Pada kondisi asam, zat besi lebih banyak diserap. Fe akan disimpan dalam bentuk ferritin. Absorpsi zat besi dipengaruhi oleh protein HFE. HFE akan menempel pada reseptor transferring (protein pengangkut Fe). Fe akan memasuki aliran darah dan bergabung dengan protoporphyrin membentuk heme. Kemudian heme akan berikatan dengan rantai globin untuk membentuk hemoglobin. Pada sel darah merah yang tua dan telah dipecah oleh makrofag, Fe akan kembali ke aliran darah dan siap digunakan kembali. Besi terdapat dalam berbagai jaringan dalam tubuh berupa: Senyawa besi fungsional Hemoglobin, mioglobin, enzim-enzim Besi cadangan Besi Transfort Feritin, Hemosiderin Transferin Besi diabsorbsi dalam tubuh melalui 3 fase yaitu: 1. Fase luminal: besi dalam makanan diolah dalam lambung kemudian siap diserap di duodenum 2. Fase Mukosal: proses penyerapan dalam mukosa usus yang merupakan suatu proses aktif 3. Fase Korporeal: meliputi proses transfortasi besi dalam sirkulasi, utilisasi besi oleh sel sel yang memerlukan dan penyimpanan besi oleh tubuh

2 1. Fase luminal Besi dalam makanan Diolah dalam lambung hemosideri n 3. Fase korporeal Plasma darah Fe berikatan dengan apotransferin transfer in penuh Meat factor dan Vit C Masuk sel RES melalui proses pinositosis feritin Besi berikatan dengan apoferitin 2. Fase mukosal Masuk lumen usus Pada brush border sel absorbtif(di puncak villi usus) besi feri dikonversi jadi fero Besi diserap di distal duodenum dan proximal jejunum Diikat oleh reseptor transferin pada permukaan sel Kompleks Fe 2+ - Tf-Tfr Di sitoplasma besi dilepaskan Bentuk zat besi dalam tubuh terdapat empat bentuk zat besi dalam tubuh yaitu: a. Zat besi dalam hemoglobin. b. Zat besi dalam depot (cadangan) terutama sebagai feritin dan hemosiderin. c. Zat besi yang ditranspor dalam transferin. d. Zat besi parenkhim atau zat besi dalam jaringan seperti mioglobin dan beberapa enzim antara lain sitokrom, katalase, dan peroksidase.

3 Kompartemen zat besi dalam tubuh. Dari tabel ini kelihatan bahwa sebagian besar zat besi terikat dalam hemoglobin yang berfungsi khusus, yaitu mengangkut oksigen untuk keperluan metabolisme dalam jaringan-jaringan. Sebagian lain dari zat besi terikat dalam sistem retikuloendotelial (Reticulo Endothelial System = RES) hepar dan sumsum tulang sebagai depot besi untuk cadangan. Sebagian kecil dari zat besi dijumpai dalam transporting iron binding protein (transferin), sedangkan sebagian kecil sekali didapati dalam enzim-enzim yang berfungsi sebagai katalisator pada proses metabolisme dalam tubuh. Proses metabolisme zat besi digunakan untuk biosintesa hemoglobin, dimana zat besi digunakan secara terus- menerus. Sebagian besar zat besi yang bebas dalam tubuh akan dimanfaatkan kembali (reutilization), dan hanya sebagian kecil sekali yang diekresikan melalui air kemih, feses dan keringat. b. Absorbsi besi Zat besi diserap di dalam duodenum dan jejunum bagian atas melalui proses yang kompleks. Proses ini meliputi tahap tahap utama sebagai berikut : 1. Besi yang terdapat di dalam bahan pangan, baik dalam bentuk Fe 3+ atau Fe 2+ mula mula mengalami proses pencernaan 2. Di dalam lambung Fe 3+ larut dalam asam lambung, kemudian diikat oleh gastroferin dan direduksi menjadi Fe Di dalam usus Fe 2+ dioksidasi menjadi FE 3+. Fe 3+ selanjutnya berikatan dengan apoferitin yang kemudian ditransformasi menjadi feritin dan disimpan dalam bentuk feritin. Sebagian lagi, Fe 2+ dibebaskan ke dalam plasma darah. (Dikenal adanya mucosal block, suatu fenomena dimana setelah beberapa hari dari suatu bolus besi dalam diet, maka enterosit resisten terhadap absorpsi besi berikutnya. Hambatan ini mungkin timbul karena akumulasi besi dalam enterosit sehingga menyebabkan set point diatur seolah-olah kebutuhan besi sudah berlebihan).

4 4. Di dalam plasma, Fe 2+ dioksidasi menjadi Fe 3+ dan berikatan dengan transferin. Transferin mengangkut Fe 2+ ke dalam sumsum tulang untuk bergabung membentuk hemoglobin. Besi dalam plasma ada dalam keseimbangan. 5. Transferrin mengangkut Fe 2+ ke dalam tempat penyimpanan besi di dalam tubuh (hati, sumsum tulang, limpa, sistem retikuloendotelial), kemudian dioksidasi menjadi Fe 3+. Fe 3+ ini bergabung dengan apoferritin membentuk ferritin yang kemudian disimpan, besi yang terdapat pada plasma seimbang dengan bentuk yang disimpan. Absorbsi zat besi dipengaruhi oleh banyak faktor yaitu : Kebutuhan tubuh akan besi, tubuh akan menyerap sebanyak yang dibutuhkan. Bila besi simpanan berkurang, maka penyerapan besi akan meningkat. Rendahnya asam klorida pada lambung (kondisi basa) dapat menurunkan penyerapan Asam klorida akan mereduksi Fe 3+ menjadi Fe 2+ yang lebih mudah diserap oleh mukosa usus.

5 Adanya vitamin C gugus SH (sulfidril) dan asam amino sulfur dapat meningkatkan bsorbsi karena dapat mereduksi besi dalam bentuk ferri menjadi ferro. Vitamin C dapat meningkatkan absorbsi besi dari makanan melalui pembentukan kompleks ferro askorbat. Kombinasi 200 mg asam askorbat dengan garam besi dapat meningkatkan penyerapan besi sebesar persen. Kelebihan fosfat di dalam usus dapat menyebabkan terbentukny kompleks besi fosfat yang tidak dapat diserap. Adanya fitat juga akan menurunkan ketersediaan Fe Protein hewani dapat meningkatkan penyerapan Fe Fungsi usus yang terganggu, misalnya diare dapat menurunkan penyerapan Fe. Penyakit infeksi juga dapat menurunkan penyerapan Fe c. Transport zat besi Lebih kurang 4 gram zat besi ada dalam tubuh, hanya 2,5-3 mg yang berada dalam transferin menuju ketempat penyimpanan Fe (depot iron), atau ketempat sintesis hemoglobin (Fe hemoglobin) dan untuk sebagian kecil sekali Fe dipakai dalam proses enzimatous dimana diperlukan ion rerum. Ada 2 jalan yang ditempuh untuk mengangkut zat besi : 1. Dengan transferin yang terdapat dalam plasma. Transferin merupakan zat putih telur betaglobulin dengan berat molekul Transferin yang jenuh dengan zat besi melekat pada dinding retikulosit. Setelah transferin melekat pada membran retikulosit tersebut, zat besi akan ditinggalkan pada permukaan, sedangkan transferin akan bebas kembali. Proses pelepasan Fe ini berlangsung dengan bantuan ATP dan asam askorbik sebagai katalisator. Selanjutnya zat besi yang ada pada membran tersebut akan menuju ke mitrokondria dan seterusnya bereaksi dengan protoforfirin untuk membentuk heme. Bila kejenuhan besi dalam transferin kurang dari 20 % maka Fe akan sukar dilepaskan. Fisiologis kejenuhan Fe antara %. Bilamana kejenuhan zat besi melebihi dari 35 % maka Fe akan dilepaskan dalam tempattempat penyimpanan besi (hati, limpa, dan sumsum tulang) serta dijaringanjaringan tubuh yang lainnya. 2. Dengan proses pinositosis oleh sel RES. Menurut Bessis dijumpai suatu " nurse cell " yaitu sel raksasa RES yang berfungsi sebagai perawat eritroblas. Eritroblas eritroblas ini ditangkap oleh "nurse cell " tersebut yang dalam protoplasmanya sudah dijenuhkan dengan feritin, selanjutnya terjadi proses pinositosis. Dowdle mengemukakan bahwa besi masuk kedalam mukosa usus dalam bentuk ion atau terikat bukan dengan protein yang

6 mempunyai berat molekul kecil dan diabsorbsi oleh usus. Proses absorbsi ini tidak memerlukan energi. Selanjutnya didalam sel mukosa usus persenyawaan besi itu akan berdifusi melalui membran sel pembuluh darah, masuk kedalam plasma. Untuk proses ini dibutuhkan energi yang diperoleh dari, oksidasi. Zat besi yang tidak cepat melintas kedalam plasma akan tertimbun di sel mukosa usus dan bersenyawa dengan apoferitin menjadi feritin. Zat besi diangkut dalam plasma secara terikat dengan protein yang disebut transferin atau siderofilin, protein tersebut dibentuk dihati dan dalam plasma kadarnya kurang lebih 2.5 gr/l, yang mengandung 2,5-3 mg Fe. Kemampuan daya ikat besi (Total Iron Binding Capacity = TIBC) meningkat pada anemia defisiensi besi, kehamilan dan hipoksia. TIBC akan menurun bila ada infeksi dan pada keadaan kekurangan protein yang berat. Untuk memobilisasi zat besi bentuk feritin yang ada ditempat penyimpanannya seperti di hati, persenyawaan ferri (Fe+++) direduksi menjadi persenyawaan ferro (Fe++). Persenyawaan ferro dalam sel tempat cadangan besi ini dapat melintasi dinding pembuluh kapiler masuk kedalam plasma. d. Ekskresi zat besi Berbeda dengan keadaannya pada mineral-mineral lainnya maka tubuh manusia tidak sanggup untuk mengatur keseimbangan zat besi melalui ekskresi. Jumlah zat besi yang dikeluarkan tubuh setiap hari hanya sangat kecil saja berkisar antara 0,5-1 mg / hari. Ekskresi ini relatif konstan dan tidak dipengaruhi oleh jumlah besi didalam tubuh atau absorbsinya. Besi keluar melalui rambut, kuku, keringat, empedu, air kemih, dan yang paling besar melalui deskuamasi sel epitel saluran pencernaan. Pada wanita selama mensturasi dapat kehilangan besi antara 0,5-1 mg /hari. Wanita habis melahirkan dengan perdarahan normal dapat kehilangan besi mg / hari. e. Kebutuhan zat besi Kebutuhan zat besi dalam makanan setiap harinya sangat berbeda, hal ini tergantung pada umur, sex, berat badan dan keadaan individu masing- masing. Kebutuhan zat besi yang terbesar ialah dalam 2 tahun kehidupan pertama. selanjutnya selama periode pertumbuhan cepat dan kenaikan berat badan pada usia remaja dan sepanjang masa produksi wanita.

7 Laki-laki normal dewasa memerlukan zat besi 1-2 mg / hari, Pada masa pertumbuhan diperlukan tambahan sekitar 0,5-1 mg / hari, sedangkan wanita pada masa mensturasi memerlukan tambahan zat besi antara 0,5-1 mg / hari. Pada wanita hamil kebutuhan zat besi sekitar 3-5 mg / hari dan tergantung pada tuanya kehamilan. Pada seorang laki laki normal dewasa kebutuhan besi telah cukup bila dala makanannya terdapat mg zat besi setiap harinya. f. Cadangan zat besi Sekitar 25 % dari jumlah total zat besi dalam tubuh berada dalam bentuk cadangan zat besi (depot iron), berupa feritin dan hemosiderin yang merupakan zat putih telur yang dapat mengikat besi. Feritin dan hemosiderin tersebut sebagian besar terdapat dalam limpa, hati, dan sumsum tulang. Dalam keadaan normal cadangan zat besi terdiri dari 65 % feritin dan 35 % hemosiderin. 1. Ferritin Dapat larut dalam air dan merupakan suatu persenyawaan zat besi dan protein dengan berat molekul yang terdiri dari apoferritin dan suatu koloid ferriphosphat hidroksida. Zat besi yang dikandungnya bervariasi jumlahnya, pada umumnya % dari berat molekulnya, atau 5000 atom Fe permolekul. Dengan pemeriksaan elektroforesis maka dapat diketahui bahwa ferritin yang berasal dari limpa, hati, dan retikulosit ternyata mempunyai mobilitas yang berbeda-beda. Perbedaan ini tidak berdasarkan atas banyaknya zat besi yang dikandungnya, akan tetapi didasari atas muatan listrik pada permukaannya, yang dapat mengadakan reaksi dengan anti ferritin antibodi. Dalam sumsum tulang dijumpai 2 jenis ferritin: 1. Ferritin anabolik Ferritin sumsum tulang dengan mobilitas yang sama seperti ferritin yang terdapat dalam gel retikulosit (SDM yang sedang tubuh). 2. Ferritin katabolik Ferritin sumsum tulang dengan mobilitas yang sama seperti ferritin di dalam limpa dan jaringan RES lainnya. 2. Hemosiderin

8 Mempunyai sifat tidak larut dalam air, merupakan persenyawaan zat besi dengan protein yang berpartikel besar, dan merupakan kompleks koloidal Fe(OH)2 dengan fosfat, sebagai suatu derivat dari ferritin. Ada 3 cara mengevaluasi kadar zat besi cadangan (depot iron): 1. Dengan flebotomi. Cara ini ketepatannya untuk menghitung kadar ferritin baik sekali, akan tetapi sulit dilaksanakan secara praktis, karena darah yang diambil dari penderita harus cukup banyaknya. 2. Dengan pewarnaan Prussian Blue ( iron staining) sediaan sumsum tulang. Hemosiderin akan berwarna biru coklat seperti karat besi oleh Prussian Blue ini. Cara ini ketepatannya kurang baik, karena pembacaannya sangat subjektif, tergantung pada ketelitian yang memeriksa. 3. Dengan Radio Immuno Assay (RIA). Cara ini merupakan cara yang paling baik, WHO menganjurkan pemeriksaan ferritin secara RIA untuk menilai jumlah cadangan besi secara sempurna dan tepat. g. Keseimbangan negatif dari zat besi Bila seseorang anak / bayi sedang tumbuh membutuhkan zat besi yang lebih banyak dari pada cadangan zat besi yang ada, maka anak atau bayi tersebut akan mengalami keseimbangan zat besi yang negatif. Bila keadaan ini menetap, maka usaha yang pertama dari tubuh adalah cadangan zat besi akan dipakai, bila cadangan zat besi habis, maka bagian zat besi yang berfungsi akan dengan cepat pula berkurang. Terdapat 3 tingkat kekurangan zat besi ini : 1. Tingkat I " Iron depletion" yang ditandai dengan berkurangnya atau tidak adanya cadangan besi, sehingga ferritin plasma akan menurun dan absorbsi zat besi akan meningkat. Pada orang dewasa keadaan ini mudah dibedakan dengan keadaan normal, tetapi pada anak yang sedang tumbuh agak sulit ditentukan, karena pada anak-anak yang sedang tumbuh dalam keadaan normalpun bisa didapati kadar hemosiderin dalam sumsum tulang yang sangat rendah.

9 2. Tingkat II Bilamana keseimbangan zat besi yang negatif menjadi lebih progresif, maka terjadilah keadaan yang dinamakan "Iron deficiency erythropoesis" dengan tandatanda penurunan cadangan zat besi (depot iron) dalam tubuh, penurunan kadar besi dalam serum, dan penurunan kadar jenuh transferin sampai kurang dari 16 %, tapi belum ada tanda-tanda anemia yang jelas. 3. Tingkat III. Dinamakan " Iron deficiency anemia " Pada tingkat ini keseimbangan zat besi yang negatif ditandai dengan adanya anemia yang nyata, disertai dengan kelainan-kelainan seperti pada tingkat II. h. Siklus besi dalam tubuh Besi yang diserap usus setiap hari berkisar antara 1-2 mg, ekskresi besi terjadi dalam jumlah yang sama melalui eksfoliasi epitel. Besi dari usus dalam bentuk transferin akan bergabung dengan besi yang dimobilisasi dari makrofag dalam sumsum tulang sebesar 22mg untuk dapat memenuhi kebutuhan eritropoiesis sebanyak 24 mg perhari. Eritrosit yang terbentuk secara efektif yang akan beredar melalui sirkulasi memerlukan besi 17 mg, sedangkan besi sebesar 7 mg akan dikembalikan ke makrofag karena terjadinya eritrpoiesis inefektif (hemolisis intramedular). Besi yang terdapat pada eritrosit yang beredar, setelah mengalami proses penuaan juga akan dikembalikan ke dalam makrofag sumsum tulang sebesar 17 mg. Sehingga dapat dilihat sebagai suatu lingkaran tertutup.

10

11 Peran besi dalam pembentukan Hb