11

Metabolisme Fe

FAKULTAS KEDOKTERANUNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

22

Absorpsi Fe• Besi terdapat pada binatang dan tumbuhan sebagai besi heme dan besi non-heme. Binatang mengandung kedua bentuk tersebut, tetapi tumbuhan hanya mempunyai besi non-heme.• Efisiensi absorbsi besi heme pada saluran cerna 25-35%, sedangkan besi non-heme adalah 2-20%. Hal ini menimbulkan pemikiran bahwa kandungan besi tubuh diatur terutama pada tingkat absorbsi (Wildman dan Medeiros, 2000).

33

Absorpsi Fe

• Besi diabsorbsi pada duodenum sebagai ion ferro (Fe2+) dan heme. • Bentuk ion melalui mekanisme protein transpor metal transmembran. • Transfer dari sel mukosa ke kapiler bed adalah melalui penggabungan ion ferro kepada protein transmembran ferroportin-hephaesin (Awad, 2002).

Distribusi Fe• Kandungan besi dalam tubuh manusia sebagian Kandungan besi dalam tubuh manusia sebagian

besar (duapertiga) terdapat dalam sel darah merah besar (duapertiga) terdapat dalam sel darah merah sebagai pigmen hemoglobin pengikat oksigen yang sebagai pigmen hemoglobin pengikat oksigen yang berfungsi membawa oksigen ke jaringan (Wildman berfungsi membawa oksigen ke jaringan (Wildman dan Medeiros, 2000). dan Medeiros, 2000).

• Besi sangat penting dalam transportasi dan Besi sangat penting dalam transportasi dan keterlibatan oksigen pada berbagai proses biokimia. keterlibatan oksigen pada berbagai proses biokimia. Logam ini terdapat dalam tubuh sebagai ferro Logam ini terdapat dalam tubuh sebagai ferro (Fe(Fe2+2+) atau ferri (Fe) atau ferri (Fe3+3+). Besi mempunyai afinitas ). Besi mempunyai afinitas terhadap atom-atom elektronegatif seperti oksigen, terhadap atom-atom elektronegatif seperti oksigen, nitrogen, dan sulfur. (Awad, 2002). nitrogen, dan sulfur. (Awad, 2002).

44

Distribusi FeDistribusi Fe• Pada kondisi fisiologis, besi terdapat dalam bentuk Pada kondisi fisiologis, besi terdapat dalam bentuk

hemeprotein dan nonhemeprotein. hemeprotein dan nonhemeprotein. • Tidak ada besi bebas dalam serum, kecuali jika terjadi Tidak ada besi bebas dalam serum, kecuali jika terjadi

kelebihan besi. kelebihan besi. • Yang termasuk hemeprotein antara lain ialah; Yang termasuk hemeprotein antara lain ialah;

hemoglobin, myoglobin, katalase, peroksidase, triptopan hemoglobin, myoglobin, katalase, peroksidase, triptopan pirolase, prostaglandin sintase, guanilat siklase, NO pirolase, prostaglandin sintase, guanilat siklase, NO sintase, mikrosomal dan sitokrom mitokondria.sintase, mikrosomal dan sitokrom mitokondria.

• Nonhemeprotein terdiri dari; transferin, feritin, berbagai Nonhemeprotein terdiri dari; transferin, feritin, berbagai enzim redoks dengan kandungan besi pada situs enzim redoks dengan kandungan besi pada situs aktifnya, dan protein besi-sulfur (Awad, 2002).aktifnya, dan protein besi-sulfur (Awad, 2002).

55

66

Fe PlasmaFe Plasma

• Besi diangkut di dalam darah (sebagai FeBesi diangkut di dalam darah (sebagai Fe3+3+) oleh ) oleh apotransferin yang akan membentuk komplek apotransferin yang akan membentuk komplek menjadi transferin. menjadi transferin.

• Untuk itu diperlukan ceruloplasmin (mengandung Untuk itu diperlukan ceruloplasmin (mengandung enzim ferroksidase) untuk mengoksidasi ion Feenzim ferroksidase) untuk mengoksidasi ion Fe2+2+ menjadi Femenjadi Fe3+3+ (Mark dkk., 1996). (Mark dkk., 1996).

• Kadar besi total normal dalam serum adalah Kadar besi total normal dalam serum adalah berkisar antara 50 - 175 μg/dl atau 9 - 31,3 μmol/L berkisar antara 50 - 175 μg/dl atau 9 - 31,3 μmol/L (Krupp dkk., 1997). (Krupp dkk., 1997).

77

Depot FeDepot Fe

• Penyimpanan besi terutama adalah dalam hepar, Penyimpanan besi terutama adalah dalam hepar, limpa, dan sumsum tulang. Dalam sel-sel ini, limpa, dan sumsum tulang. Dalam sel-sel ini, protein apoferitin akan membentuk komplek protein apoferitin akan membentuk komplek dengan besi (Fedengan besi (Fe3+3+) sehingga disebut feritin (Marks ) sehingga disebut feritin (Marks dkk., 1996). dkk., 1996).

• Meskipun feritin terutama berada dalam sel, Meskipun feritin terutama berada dalam sel, ternyata feritin juga ditemukan di dalam serum. ternyata feritin juga ditemukan di dalam serum.

• Kandungan feritin serum normal pada wanita Kandungan feritin serum normal pada wanita dewasa adalah dewasa adalah >> 1,2 μg/dl dan 1,2 μg/dl dan >> 1,5 μg/dl pada 1,5 μg/dl pada laki-laki (Wildman dan Medeiros, 2000).laki-laki (Wildman dan Medeiros, 2000).

88

Fe plasmaFe plasma

• Kapasitas total serum mengikat besi, yang terutama Kapasitas total serum mengikat besi, yang terutama disebabkan oleh kandungan transferinnya adalah disebabkan oleh kandungan transferinnya adalah lebih kurang 300 μg/dl (Marks dkk., 1996). lebih kurang 300 μg/dl (Marks dkk., 1996).

• Dalam keadaan normal feritin intraselular terdapat Dalam keadaan normal feritin intraselular terdapat sebagai nonglikosilasi yang kaya besi dan 60-80% sebagai nonglikosilasi yang kaya besi dan 60-80% ferritin serum berbentuk glikosilasi yang rendah ferritin serum berbentuk glikosilasi yang rendah besi (Finch dkk., 1986 besi (Finch dkk., 1986 cit.cit. Hubel dkk., 2004). Hubel dkk., 2004).

99

Pengaturan Penyimpanan FePengaturan Penyimpanan Fe

• Pengaturan besi tingkat molekuler dilakukan oleh Pengaturan besi tingkat molekuler dilakukan oleh protein reseptor feritin dan transferin. protein reseptor feritin dan transferin.

• Kontrol difasilitasi kemampuan besi untuk Kontrol difasilitasi kemampuan besi untuk mengubah stabilitas mRNA. Hal ini terjadi melalui mengubah stabilitas mRNA. Hal ini terjadi melalui kemampuan interaksi/non-interaksi pada protein kemampuan interaksi/non-interaksi pada protein Iron Responsive Element-binding ProteinIron Responsive Element-binding Protein (IREP) (IREP) yang mempengaruhi protein reseptor feritin dan yang mempengaruhi protein reseptor feritin dan transferin (Wildman dan Medeiros, 2000). transferin (Wildman dan Medeiros, 2000).

1010

Pengaturan Penyimpanan FePengaturan Penyimpanan Fe

• Jika kadar besi dalam sel menurun, jumlah protein Jika kadar besi dalam sel menurun, jumlah protein reseptor transferin akan meningkat dan feritin reseptor transferin akan meningkat dan feritin menurun. menurun.

• Bila IREP tidak berhubungan dengan besi, maka Bila IREP tidak berhubungan dengan besi, maka IREP tersebut akan mengikat ujung 5’ mRNA IREP tersebut akan mengikat ujung 5’ mRNA reseptor feritin untuk menghambat translasi. reseptor feritin untuk menghambat translasi.

• Pada saat yang sama, IREP tanpa besi juga Pada saat yang sama, IREP tanpa besi juga mengikat ujung 3’ mRNA reseptor transferin untuk mengikat ujung 3’ mRNA reseptor transferin untuk mencegah degradasi reseptor transferin (Wildman mencegah degradasi reseptor transferin (Wildman dan Medeiros, 2000).dan Medeiros, 2000).

1111

Pengaturan Penyimpanan FePengaturan Penyimpanan Fe

• Sebaliknya, jika besi intraselular tinggi, besi akan Sebaliknya, jika besi intraselular tinggi, besi akan mengikat IREP agar tidak berikatan pada mRNA mengikat IREP agar tidak berikatan pada mRNA kedua protein (Wildman dan Medeiros, 2000).kedua protein (Wildman dan Medeiros, 2000).

• Normalnya ekskresi besi hanya melalui peristiwa Normalnya ekskresi besi hanya melalui peristiwa pengelupasan jaringan jika tidak digunakan lagi, pengelupasan jaringan jika tidak digunakan lagi, yaitu; sel-sel mukosa epidermis dan gastrointestinal yaitu; sel-sel mukosa epidermis dan gastrointestinal (Awad, 2002).(Awad, 2002).

1212

Besi Tidak Terikat (FeBesi Tidak Terikat (Fe++++))• Besi tidak terikat/besi bebas (FeBesi tidak terikat/besi bebas (Fe++++) atau ) atau Non Protein Non Protein

Bound IronBound Iron (NPBI) atau (NPBI) atau Non Transferin Bound IronNon Transferin Bound Iron (NTBI). (NTBI).

• Dalam keadaan normal, NPBI hanya berada selama Dalam keadaan normal, NPBI hanya berada selama satu menit di dalam sel dan tidak terdapat dalam satu menit di dalam sel dan tidak terdapat dalam plasma. NPBI dalam sel diredam oleh feritin yang plasma. NPBI dalam sel diredam oleh feritin yang mampu mengoksidasi Femampu mengoksidasi Fe++++ menjadi Fe menjadi Fe++++++

• Sedangkan NPBI plasma dicegah keberadaannya Sedangkan NPBI plasma dicegah keberadaannya oleh ceruloplasmin yang juga mengoksidasi besi oleh ceruloplasmin yang juga mengoksidasi besi agar dapat berikatan dengan transferin (Gutteridge agar dapat berikatan dengan transferin (Gutteridge dan Halliwell, 1989 dan Halliwell, 1989 cit. cit. Berger dkk., 1999).Berger dkk., 1999).

1313

Besi Tidak Terikat (FeBesi Tidak Terikat (Fe++++))• Oleh sebab itu, ceruloplasmin-transferin disebut Oleh sebab itu, ceruloplasmin-transferin disebut

sebagai antioksidan pencegah terbentuknya radikal sebagai antioksidan pencegah terbentuknya radikal hidroksil (Gutteridge dan Halliwell, 1989 hidroksil (Gutteridge dan Halliwell, 1989 cit. cit. Berger Berger dkk., 1999).dkk., 1999).

• Peningkatan NTBI terdeteksi dalam plasma dan darah Peningkatan NTBI terdeteksi dalam plasma dan darah tali pusar setelah pemberian supplemen besi (Breuer tali pusar setelah pemberian supplemen besi (Breuer dkk., 2000 dkk., 2000 cit.cit. Casanueva dan Viteri, 2003). Casanueva dan Viteri, 2003).

• NTBI dipercaya berperan penting mengkatalisir NTBI dipercaya berperan penting mengkatalisir pembentukkan radikal bebas pada orang dengan pembentukkan radikal bebas pada orang dengan kelebihan besi seperti thalasemia. Pada kondisi kelebihan besi seperti thalasemia. Pada kondisi normal, keberadaan NTBI dicegah oleh; transferin, normal, keberadaan NTBI dicegah oleh; transferin, vitamin E, glutation, bilirubin, dan urat (Esposito vitamin E, glutation, bilirubin, dan urat (Esposito dkk., 2003).dkk., 2003).

1414

KEPUSTAKAANKEPUSTAKAAN• Awad, WM. 2002. Iron and heme metabolism. Dalam Awad, WM. 2002. Iron and heme metabolism. Dalam

Biochemistry with Clinical Correlations.Biochemistry with Clinical Correlations. 5 5thth ed. Eds.T.M. ed. Eds.T.M. Devlin. Wiley-Liss, New York: 1054- 5, 1057- 8.Devlin. Wiley-Liss, New York: 1054- 5, 1057- 8.

• Berger, HM., Moison, RMW., Van Zoeren-Grobben, D., Berger, HM., Moison, RMW., Van Zoeren-Grobben, D., Conneman, N., Geerdink, J. 1999. Pro-oxidant effects of Conneman, N., Geerdink, J. 1999. Pro-oxidant effects of iron in the newborn period. iron in the newborn period. Nestle Nutrition Workshop Nestle Nutrition Workshop Series, Paediatric ProgrammesSeries, Paediatric Programmes. 43. . 43.

• Casanueva, E., Viteri, FE. 2003. Iron and oxidative stress in Casanueva, E., Viteri, FE. 2003. Iron and oxidative stress in pregnancy. pregnancy. J. Nutr;J. Nutr;133: 1700S- 8S.133: 1700S- 8S.

• CDC (CDC (Centers for Disease Control and PreventionCenters for Disease Control and Prevention). 1998. ). 1998. Recommendations to prevent and control iron deficiency in Recommendations to prevent and control iron deficiency in the united states. the united states. MMWRMMWR; 47 (RR-3):2-3.; 47 (RR-3):2-3.

1515

KEPUSTAKAANKEPUSTAKAAN• Esposito, BP., Breuer, W., Sirankapracha, P., Pootrakul, P., Esposito, BP., Breuer, W., Sirankapracha, P., Pootrakul, P.,

Hershko, C., Cabantchik, ZI. 2003. Labile plasma iron in Hershko, C., Cabantchik, ZI. 2003. Labile plasma iron in iron overload: redox activity and susceptibility to chelation. iron overload: redox activity and susceptibility to chelation. Blood;Blood; 102 (7): 2670. 102 (7): 2670.

• Hubel, CA., Bodnar LM., Many, A., Harger, G., Ness, RB., Hubel, CA., Bodnar LM., Many, A., Harger, G., Ness, RB., Roberts, JM. 2004. Nonglycosylated ferritin predominates in Roberts, JM. 2004. Nonglycosylated ferritin predominates in the circulation of women with preeclampsia but not the circulation of women with preeclampsia but not intrauterine growth restriction. intrauterine growth restriction. Clin chem;Clin chem; 50 (5): 949-50. 50 (5): 949-50.

• Krupp, MA., Schroeder, SA., Tierney, LM. 1997. Krupp, MA., Schroeder, SA., Tierney, LM. 1997. Current Current medical diagnosis & treatmentmedical diagnosis & treatment. Dalam: Andry Hartono, . Dalam: Andry Hartono, penerjemah. Biokimia Harper. Edisi 24. Eds. RK. Murray, penerjemah. Biokimia Harper. Edisi 24. Eds. RK. Murray, DK Granner, PA. Mayes, VW. Rodwell. Jakarta: EGC, 1997: DK Granner, PA. Mayes, VW. Rodwell. Jakarta: EGC, 1997: 854- 5.854- 5.

1616

KEPUSTAKAANKEPUSTAKAAN• Marks, DB., Marks, AD., Smith CM. 1996. Marks, DB., Marks, AD., Smith CM. 1996. Basic medical Basic medical

biochemistry: a clinical approachbiochemistry: a clinical approach. Dalam: B.U. Pendit, . Dalam: B.U. Pendit, penerjemah. Biokimia Kedokteran dasar: Sebuah penerjemah. Biokimia Kedokteran dasar: Sebuah Pendekatan Klinis. Eds. J. Suyono., V. Sadikin., L.I. Mandera. Pendekatan Klinis. Eds. J. Suyono., V. Sadikin., L.I. Mandera. Jakarta: EGC, 2000.Jakarta: EGC, 2000.

• Murray, RK. 2003. Plasma proteins & immunoglobulins. Murray, RK. 2003. Plasma proteins & immunoglobulins. Dalam Dalam Harper’s Illustrated Biochemistry.Harper’s Illustrated Biochemistry. 26 26thth ed. Eds. R.K. ed. Eds. R.K. Murray, D.K. Granner, P.A. Mayes, V.W. Rodwell. McGraw-Hill Murray, D.K. Granner, P.A. Mayes, V.W. Rodwell. McGraw-Hill Companies, New York: 585- 6.Companies, New York: 585- 6.

• Wildman, REC., Medeiros, DM. 2000. Wildman, REC., Medeiros, DM. 2000. Advanced human Advanced human nutrition.nutrition. CRC. Boca Raton, London, New York, Washington CRC. Boca Raton, London, New York, Washington D.C.D.C.

1717

1818