TINJAUAN PUSTAKA
2.2 Radikal Bebas
2.2.5 Stres Oksidatif
1. Melawan atau membunuh organisme patogen yang dihasilkan
oleh granulosit, makrofag dan monosit
2. Sebagai substrat untuk enzim, misalnya H2O2 sebagai substrat dari enzim hemeperoksidase yang penting dalam iodinisasi hormon tiroid
3. Sebagai sinyal pada metabolisme zat tertentu, misalnya
insulin. H2O2 memiliki peran dalam mekanisme inaktivasi reversible
dari beberapa protein tirosin fosfatase, yang kemudian dalam waktu yang sama mengaktivasi protein tirosin kinase melalui reseptor insulin
2.2.5Stres Oksidatif
Stres oksidatif adalah suatu kondisi dimana proses produksi ROS lebih tinggi daripada eliminasinya, yang mengakibatkan kerusakan oksidatif molekulmolekul biologi. Jika hal ini terjadi dalam waktu terus-menerus, maka akan terjadi akumulasi hasil kerusakan oksidatif di dalam sel dan jaringan sehingga menyebabkan jaringan tersebut kehilangan fungsinya (Bagiada, 2001). Stres oksidatif dapat terjadi secara lokal, seperti pada penyakit artritis dan aterosklerosis, maupun secara sistemik, seperti pada
systemic lupus erythematosus dan diabetes (Baynes dan Dominiczak, 2014). Macam-macam penyakit yang diinduksi oleh stres oksidatif digambarkan pada gambar 2.4 (Pham-Huy et al., 2008).
Gambar 2.3
Ketidakseimbangan pro-oksidan dengan antioksidan pada keadaan stres oksidatif. AGE, advanced glycation end product; CAT, catalase; GPx, glutathione peroxidase; MPO, myeloperoxidase; SOD, superoxide
dismutase (Baynes dan Dominiczak, 2014)
Gambar 2.4
Penyakit yang diinduksi oleh stres oksidatif pada manusia (Pham-Huy et al., 2008)
2.3 Sindrom Pelatihan Fisik Berlebih / Overtraining Syndrome
Sindrom pelatihan fisik berlebih atau overtraining syndrome adalah sebuah gangguan medis kompleks yang terjadi pada atlet, namun belum banyak penelitian mengenai hal ini. Menurut dr. D. C. Parmenter, pelatihan fisik berlebih atau overtrain merupakan kondisi yang sulit untuk dideteksi dan dideskripsikan, evaluasi harus fokus pada muatan latihan, nutrisi, tidur dan istirahat, stres kompetisi dan status psikologi (Lewis et al., 2010).
Overtrain merupakan stimulus dan overtraining syndrome adalah konsekuensi dari overtrain (Bott, 2003).
Secara terminologi, overtraining syndrome adalah sebuah respon maladaptif dari sebuah pelatihan fisik dengan beban berlebih dalam periode yang panjang (biasanya 2 minggu), yang merupakan hasil dari overreaching / overwork yang berkepanjangan. Sementara overreaching / overwork adalah fase akut yang terjadi saat beban pelatihan fisik (intensitas dan volume) meningkat secara signifikan (Lewis et al., 2010).
Telah diketahui sebelumnya, untuk mendapatkan hasil maksimal dan risiko minimal pada pelatihan, diperlukan kondisi lingkungan yang memadai dan takaran pelatihan yang tepat untuk setiap individu meliputi FITT, yaitu
Frequency, Intencity, Type, Time. Frekuensi pelatihan yang dianjurkan tiga sampai empat kali per minggu dengan waktu istirahat tidak lebih dari dua hari, dengan intensitas kurang lebih 72% - 87% dari denyut jantung maksimal: 220 – umur (dalam tahun). Lama latihan sekitar 30 sampai 60 menit. Latihan didahului pemanasan selama 15 menit, dilanjutkan latihan inti 35 menit, diakhiri pendinginan 10 menit (Pangkahila, 2011).
Gambar 2.5
Ilustrasi proses overtraining (Lewis et al., 2010) Pelatihan berlebih seringkali akibat dari (Hatfield, 2001):
1) Volume pelatihan yang terlalu banyak
2) Intensitas pelatihan yang terlalu banyak
3) Durasi pelatihan terlalu panjang
4) Frekuensi pelatihan yang terlalu sering
Insidensi dan prevalensi mengenai sindrom pelatihan fisik berlebih atau
overtraining syndrome pada literatur tidak disebutkan secara jelas. Estimasi angka kejadian overtraining syndrome adalah 7% hingga 20% dari jumlah atlet yang melakukan pelatihan. Lebih dari dua per tiga atlet lari pernah mengalami gejala dan tanda-tanda overtraining syndrome¸ dimana angka resiko tertinggi terdapat pada atlet lari, balap sepeda, dan renang.
Overtraining syndrome sering terjadi pada individu yang memiliki motivasi tinggi dan goal-oriented, juga pada atlet yang merancang pelatihan fisiknya sendiri tanpa berkonsultasi dengan ahlinya.
Resiko dari overtraining syndrome antara lain performa buruk berkepanjangan, trauma, penyakit, dan pensiun dini. Volume dan intensitas
latihan serta kurangnya waktu istirahat merupakan penyebab tersering dari sindrom pelatihan fisik berlebih atau overtraining syndrome (Lewis et al.,
2010).
Adapun penyebab dari overtraining syndrome antara lain (Safran et al.,
2012):
1. Intensitas pelatihan fisik yang tinggi
2. Volume pelatihan fisik yang ekstrim
3. Tidur terganggu
4. Travelling
5. Penggunaan obat-obatan
6. Konsumsi alkohol
Faktor resiko dari overtraining syndrome antara lain (Safran et al.,
2012):
1. Kesehatan umum kurang baik
2. Nutrisi tidak adekuat
3. Status mood dan kepribadian
4. Usia lanjut
5. Laki-laki
Gejala overtraining syndrome (Bott, 2003; Safran et al. ,2012; Lewis et al., 2010):
1. Psikologi: kelelahan, anhedonia (nafsu makan dan libido
menurun), gangguan emosi (iritabilitas, anxietas, hingga depresi), gangguan tidur (insomnia atau hipersomnolen), indera persepsi abnormal (keluhan pada organ tanpa disertai penyakit pada organ tersebut)
2. Kardiovaskular: reduksi VO2 maksimum, menurunnya stroke
volume, kontraksi otot jantung, dan volume plasma
3. Muskuloskeletal: kekakuan otot, penurunan performa, overuse
injury
4. Imunitas: peningkatan frekuensi infeksi saluran nafas atas dan infeksi bakteri lain, penurunan sekresi IgA dan IgA serum, penurunan fungsi sel natural killer
5. Perubahan biokomia darah: negative nitrogen balance,
penurunan glikogen otot, deplesi mineral (zinc, cobalt, alumunium,
selenium, copper), peningkatan kortisol, penurunan testosteron 6. Lain-lain: gangguan menstruasi
Gambar 2.6
Tanda dan gejala kelelahan kronis(Lewis et al., 2010) 2.3.1Patofisiologi Sindrom Pelatihan Fisik Berlebih / Overtraining
Syndrome
Patofisiologi dari sindrom pelatihan fisik berlebih / overtraining syndrome belum diketahui secara jelas. Terdapat beberapa model atau hipotesis yang menjelaskan tanda dan gejala dari penyakit ini, salah satu diantaranya adalah hipotesis sistem saraf otonom, hipotesis neuroendokrin, hipotesis glikogen / glutamin / asam amino bercabang (branch chained amino acids / BCAA), dan hipotesis sitokin (Lewis et al., 2010).
A. Hipotesis sistem saraf otonom
Disfungsi otonom yang berhubungan dengan pelatihan fisik berlebih atau overtraining diklasifikasikan menjadi dua bentuk, yaitu simpatis (gejala
Basedowian) dan parasimpatis (gejala Addisonoid). Bentuk simpatis (gejala Basedowian) berhubungan dengan hipertiroid dan ditandai dengan adanya gejala dari peningkatan stimulus adrenergik dan non-adrenergik, yaitu agitasi, peningkatan tekanan darah dan denyut nadi, penurunan berat badan, dan insomnia. Bentuk parasimpatis (gejala Addisonoid) ditandai dengan adanya insufisiensi adrenal berupa depresi, kelelahan, peningkatan libido, hipersomnolen, dan mialgia (Lewis et al., 2010).
Penemuan objektif yang mendukung hipotesis ini antara lain adanya penurunan adrenocorticotropic hormone (ACTH), penurunan kadar kortisol, peningkatan dini katekolamin sebelum latihan fisik dan setelah latihan fisik, penurunan eksreksi katekolamin urin basal, dan penurunan denstitas reseptor beta pada overtraining syndrome. Penurunan sensitivitas tubuh terhadap jalur simpatis dapat dilihat sebagai mekanisme umpan balik negatif setelah paparan berulang dari pelatihan fisik yang menginduksi pelepasan katekolamin. Overtraining parasimpatis kemudian menampakkan hasil dari umpan balik negatif tersebut sebagai respon dari stimulus berlebih dan berulang tanpa disertai waktu istirahat yang adekuat. Hipotesis ini juga menjelaskan mengapa atlet dengan non-exerciserelatefd life stressor
cenderung lebih mudah mengalami sindrom pelatihan fisik berlebih atau
overtraining syndrome (Lewis et al., 2010).
B. Hipotesis neuroendokrin
Sindrom pelatihan fisik berlebih atau overtraining syndrome menekan aksis hipotalamus-hipofisis-adrenal, ditandai dengan adanya penurunan hormon hipofisis anterior, atau hormon di bawahnya. Adapun gangguan
hormonal yang ditemukan antara lain supresi aksis hipotalamus-hipofisis-adrenal (penurunan ACTH dan kortisol), penurunan growth hormone,
penurunan sekresi thyroid stimulating hormone (TSH), penurunan sekresi
luteinizing hormone (LH), penurunan rasio testosteron bebas terhadap kortisol, penurunan sekresi prolaktin, dan peningkatan kadar norepinefrin dan epinefrin (Lewis et al., 2010).
Belum ada penjelasan yang lengkap mengenai hubungan antara
overtraining dengan ketidaknormalan sistem endokrin tersebut, dan kejadiannya bervariasi selama rangkaian sindrom pelatihan fisik berlebih atau
overtraining syndrome. Hipotesis neuroendokrin dan perubahan hormonal yang terjadi akibat overtraining berhubungan dengan hipotesis otonom dan sitokin, pada beberapa kasus juga merupakan respon sekunder dari perubahan otonom dan inflamasi (Lewis et al., 2010).
C. Hipotesis glutamin / asam amino bercabang / glikogen
Glutamin adalah asam amino dengan jumlah terbesar yang terdapat pada otot dan plasma, disintesis di otot, paru, hepar, otak, dan jaringan lemak. Glutamin adalah sumber nutrien yang penting untuk monosit, limfosit, dan sel
natural killer. Pada atlet yang diberi pelatihan fisik berlebih, dengan intensitas pelatihan yang tinggi dan istirahat yang tidak adekuat, kadar glutamin menurun plasma, dan menyebabkan tubuh lebih beresiko mengalami penyakit infeksi. Telah terbukti sekresi IgA dan konsentrasi IgA serum menurun pada atlet yang diberikan pelatihan fisik berlebih. Selain itu sitotoksisitas sel natural killer juga menurun. Lebih spesifik lagi, beberapa
studi telah membuktikan adanya peningkatan angka kejadian infeksi saluran nafas atas pada atlet yang diberi pelatihan fisik berlebih (Lewis et al., 2010).
Hipotesis asam amino bercabang / branched chain amino acid (BCAA) mengungkapkan bahwa pada overtraining syndrome terjadi peningkatan 5hydroxytryptamine (5-HT), atau serotonin, yang kemudian menimbulkan
central fatigue. Menurut hipotesis ini, pelatihan fisik intensif menyebabkan deplesi glikogen, sehingga mengharuskan tubuh menggunakan sumber energi alternatif yang didapat dari susunan otot. BCAA (leucine, isoleucine, valine) kemudian dioksidasi menjadi glukosa bersamaan dengan peningkatan kadar asam lemak. Asam lemak berkompetisi dengan triptofan dalam menempati
albumin binding sites. Setelah melewati blood brain barrier triptofan dikonversi menjadi 5-HT, atau serotonin (Lewis et al., 2010).
Glikogen adalah sumber energi utama pada pelatihan fisik intensif hingga moderate. Menurut hipotesis glikogen, deplesi glikogen dapat menyebabkan overtraining syndrome melalui tiga mekanisme, yaitu: secara langsung (peningkatan kadar glikogen otot menyebabkan kelelahan otot dan menurunkan performa), melalui peningkatan BCAA yang kemudian menyebabkan central fatigue, dan melalui reaksi katabolik (Lewis et al.,
2010).
D. Hipotesis sitokin
Hipotesis sitokin menjelaskan bahwa pada cedera jaringan kronik yang terjadi tanpa penyembuhan regeneratif, terdapat inflamasi sistemik dan respon imun. Hal ini terjadi akibat aktivasi NADPH oxidase yang terdapat di dalam neutrofil. NADPH oxidase bertanggungjawab atas peningkatan
regulasi faktorfaktor imunitas dan terbentuknya radikal bebas terutama ROS (Lewis et al., 2010; Dong et al, 2011).
Faktor imunitas yang mengalami peningkatan antara lain interleukin, interferon, TNF, sitokin dan faktor pro-inflamasi lainnya. Peningkatan faktor
imunitas ini memiliki andil dalam terjadinya exercise-induced
immunosuppression, yang kemudian menimbulkan gejala seperti central fatigue, anoreksia, depresi, status katabolik, dan perubahan aksis hipotalamus-hipofisisadrenal dan hipotalamus-hipofisis-gonad (Lewis et al.,
2010; Dong et al, 2011).
Peningkatan produksi ROS di dalam tubuh dapat menyebabkan peroksidasi lipid membran sel dan mencetuskan terjadinya kerusakan oksidatif pada molekul biologi tubuh, contohnya DNA (Dong et al, 2011).
Gambar 2.7
2.3.2Preventif Sindrom Pelatihan Fisik Berlebih / Overtraining Syndrome
Langkah preventif overtraining syndrome dapat dilakukan dengan cara memberikan periode latihan sesuai dengan beban latihan yang baik. Dengan memberikan periode pelatihan fisik, disertai waktu yang cukup untuk pemulihan, maka pelatihan fisik akan optimal. Rencana jangka panjang berupa pelatihan fisik selama 52 minggu per tahun yang terbagi dalam beberapa fase dan intensitas sangatlah penting (Safran et al., 2012).
Langkah preventif sangatlah penting, namun apabila overtraining syndrome sudah terjadi maka terapi paling tepat adalah beristirahat selama kurang lebih 2 minggu. Setelah periode istirahat ini, pelatihan fisik ringan harus dilakukan dengan metode, aktivitas, dan intensitas yang berbeda dari pelatihan sebelumnya yang telah mencetuskan overtraining syndrome.
Peningkatan intensitas harus dilakukan secara bertahap dan memperhatikan ada tidaknya tanda-tanda overtraining syndrome. Kemungkinan adanya gangguang kesehatan seperti malnutrisi, depresi, penyakit tiroid, dan anemia harus disingkirkan sebelum memulai terapi (Safran et al., 2012).
2.4 F2-Isoprostan
Stres oksidatif dipercaya sebagai kunci dari beberapa penyakit akut maupun kronis, namun untuk melakukan evaluasi terhadap kadar radikal bebas adalah hal yang sulit karena radikal bebas sangat reaktif, cepat hilang, dan memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Hal yang lebih mudah dilakukan adalah dengan melakukan evaluasi terhadap hasil reaksi radikal bebas di dalam tubuh, salah satunya dengan melihat kadar F2-isoprostan. Isoprostan merupakan senyawa menyerupai prostaglandin yang disintesis terutama oleh esterifikasi asam arakhidonat akibat reaksi katalisasi radikal
bebas nonenzimatik in vivo. Kadar F2isoprostan menggambarkan peroksidasi lipid yang terjadi pada keadaan stres oksidatif. Peroksidasi lipid in vivo dan in vitro dengan menggunakan analisa kuantitatif F2-isoprostan diketahui lebih unggul dibandingkan dengan metode lain seperti TBARS (thiobarbituric acid–reactive substances), MDA, lipid hidroperoksida, dan exhaled alkanes
(ethane maupun pentane)(Basu, 2008).
Pada keadaan normal kadar F2-isoprostan adalah kurang dari 2 ng/ml kreatinin, namun dapat meningkat pada keadaan stres oksidatif. Hal ini yang menyebabkan kadar F2-isoprostan tidak boleh melebihi normal, karena peningkatan kadar F2-isoprostan menggambarkan peroksidasi lipid yang terjadi pada keadaan stres oksidatif. Apabila stres oksidatif tidak diminimalisir maka dapat menyebabkan kerusakan oksidatif. Akumulasi kerusakan oksidatif ini selanjutnya dapat menyebabkan kerusakan molekul tubuh, jaringan, penurunan fungsi organ, penuaan, dan berbagai penyakit lainnya.