Universitas Gadjah Mada 1 BAB I
ENZIMOLOGI KLINIK
A. PENDAHULUAN
Topik kuliah Enzimologi Klinik ini membahas tentang peranan enzim dalam mendukung diagnosis klinik, meliputi tentang konsep pokok enzimologi, peranan uji dalam diagnosis, klasifikasi enzim, distribusi enzim dalam jaringan, lokasi enzim intraseluler, dan penghilangan enzim dalam sirkulasi. Pokok bahasan kuliah ini secara dapat digunakan untuk membantu mahasiswa dalam memahami tentang peranan intraseluler, yang dapat digunakan untuk membantu mahasiswa dalam menentukan diagnosis suatu penyakit yang melibatkan kerusakan suatu organ maupun jaringan tubuh.
Pengertian tentang enzimologi klinik dapat digunakan untuk membantu dalam memonitor perkembangan suatu penyakit maupun melakukan evaluasi selama pengobatan.
Topik kuliah ini secara keseluruhan dapat diselesaikan dalam waktu dua kali tatap muka (2 jam). Setelah mengikuti pokok bahasan ini diharapkan mahasiswa dapat memahami peranan enzim-enzim intraseluler yang dapat digunakan untuk memantau kerusakan suatu organ tubuh.
Universitas Gadjah Mada 2 B. PENYAJIAN
Enzim
Enzim merupakan katalis protein yang merubah reaksi-reaksi biokimia dalam sel. Enzim berubah secara fisik selama memerankan fungsinya dalam suatu reaksi, dan akan kembali kewujud aslinya setelah terjadi suatu reaksi yang Iengkap. Dalam proses terutama adanya cedera sel, akan menyebabkan meningkatnya aktivitas enzim dalam plasma. Diagnostik enzimologi merupakan bagian laboratorium klinik yang untuk mempelajari dan menerapkan aktivitas enzim plasma untuk tujuan untuk memonitor aktivitas suatu penyakit, dan untuk evaluasi respon pengobatan dan suatu penyakit.
Sifat katalitik masing-masing enzim adalah spesifik dan sensitif, sifat-sifat katalitik dapat diukur. Kecepatan reaksi katalitiknya seimbang dengan jumlah enzim yang dalam reaksi, sehingga untuk mengukur kuantitas enzim dapat dilakukan dengan cara mengukur produk yang dihasilkan dan reaksi, mengukur menghilangnya yang digunakan, atau dapat juga dengan cara mengukur perubahan konsentrasi koenzim yang digunakan dalam reaksi. Hasil pengukuran aktivitas enzim tersebut dinyatakan dalarn satuan unit enzim. Satu internasional unit (IU) didefinisikan sebagai enzim yang mengkatalisis konversi 1 mikromol substrat aau koenzim per menit kondisi tertentu waktu dilakukan pengukuran (temperatur dengan pH Optimal dan konsentrasi substrat tertentu).
Universitas Gadjah Mada 3 Konsep Pokok Enzimologi
A. Sifat dasar enzim
1. Enzim adalah protein yang mengkatalisis reaksi-reaksi kimia yang esensial untuk hidup
a. Ensim berikatan secara temporal dengan substansi-substansi aksinya (substrat) untuk membentuk komplek enzim-substrat.
b. Komplek tersebut pecah untuk membentuk produk reaksi dan melepaskan enzim untuk melanjutkan fungsi katalitiknya.
c. Masing-masing enzim hanya dapat mengkatalisis tipe-tipe reaksi tertentu
d. Enzim diberi nama dan diklasifikasi menurut tipe reaksi dan spesifikasi substarnya.
(1) Transferase enzim yang mengkatalisis kelompok transfer (seperti amino, phosphat) dan satu komponen ke lain komponen. misalnya:
(a). Glutamic oxaloacetic transaminase (GOT) atau aspartat aminotransferase (AST)
(b). Glutamic pyruvic transaminase (GPT) atau alanin aminotransferase (ALT)
(c). Creatine phosphokinase (CPK)
(2) Dehydrogenase: erizim yang mengkalalisis ransftr eleklron (a) Lactic dehydrogenase (LDH)
(b). isocitric dehydrogenase (lCD)
(3) Hydrolase: enzim yang mengatalisis substrat yang larut air (a). Amylase
(b). Lipase
(c). Alkaline phosphatase (d). Acid phosphatase (e). Cholinesterase
(4) Lyase: enzim yang rnembebaskan karbon (a). Aldolase
2. Enzim diproduksi didalam sel dan semua sel hidup dan dilepaskan kedalam plasma dan cairan tubuh. dimana altivitas yang diukur adaiah kemampuannva dalam mempercepat reaksi-reaksi kimia utama yang dikatalisis.
Universitas Gadjah Mada 4 Penggunaan serum untuk uji enzim iebih baik danipada plasma karena penggunaan anlikoagulan dalam plasma akan mempengaruhi aktivitas enzim atau menimbuikan peruhahan warna yang dapat mempengaruhi hasil pemeriksaan.
B. Mekanissme pelepasan enzim ke dalam sirkulasi 1. Perubahan permeabilitas sel membrane
a) Reaksi radang b) Degenerasi sel
c) Peningkatan aktivitas sel d) Metamorfose lemak
2. Nekrosis sel menyebabkan pelepasan enzim dan sel ke pembuluh darah 3. Ketidak imbangan clearerice enzirn dan serum
4. Ketidak imbangan sintesis oleh jaringan menyebabkan penurunan konsentrasi ensim serum
5. Produksi enzim ditingkatkan akibat aktivitas ekstraseluler
C. Metode untuk mengukur enzim
1. Enzim diukur sebagai aktivitasnya bukan konscnlrasinya, karena konsentrasi enzim dalam serum hanya terdapat dalam beberapa menit dan dapat dikelirukan dengan cairan biologis lain yang secara kemis sarna.
2. Tiga cara utama untuk mengukur enzim:
a. Pengukuran menghilangnya substrat atau perubahan konsentrasi substrat (1). Amylase
b. Pengukuran produk akhir yang dihasilkan (1). Alkalin phosphatase
c. Pengukuran perubahan jumlah koensim atau kofaktor pada waktu-waktu tertentu, kecepatan perubahan yang di ukur sebagai aktivitas enzim.
(1). Isocitric dehydrogenas
D. Cara untuk menentukan unit aktivilas enzim
1. International Uni: satu unit (U) cnzim adaiah jumlah yang rnengkataiisis perubahan 1 mikromol (.imoi) substrat per menit dihawab kondisi yang ditentukan:
a. temperatur reaksi yang ditetapkan 30°C
b. aktivitas enzim dalarn cairan tubuh atau terutama dalam serum ditentukan dalam 1 ml, sehingga hasi pengukuran enzim ditentukan dalam miliunit/ml (mU/ml). Jika
Universitas Gadjah Mada 5 volume pengukuran yang digunakan 1 L, maka aktivitas enzim ditemukan dalam U/l
c. Satuan LU digunakan jika metode pengukuran sang digunakan sama
Faktor – faktor yang mempengaruhi uji enzirn dalarn diagnosis A. Distribusi enzim dalam jaringan
B. Lokasi intraseluler
C. Pelepasan enzim dan jaringan yang rusak
D. Perubahan - perubahan permeabilitas membrane E. Klearens enzim dan serum
F. Lama menghilangnva aktivitas ensim dalam serum G. Pola sen enzim serum
H. Korelasi hasil uji enzim dengan uji lain
Klasifikasi enzim
A. Enzim plasma spesifik adalah enzim yang khusus disintesis dalam hati yang kemudian diekskresikan ke dalam darah.
Contoh: faktor-faktor koagulasi dan cholinesterase merupakan contoh dan kelompok mi. Aktifltas enzim-enzim dalam plasma menurun pada hati yang mengalami kerusakan, karena kelangsungan sintesa dan eksresi tidak lama.
B. Enzim plasma non spesifik
Fungsi biologis ensim ini dalam darah belum diketahui, level normal ensim ini ditentukan berdasar pelepasannya dari sel dan eliminasi dan serum.
1. Enzim ekresi
Enzim yang diekresikan dan sel sel parenkim ke ekstra seluler dan ke ruang eksfra vaskuier. Contoh: pankreatik amilase, parotik alfa-amilase, lipase. alkalin fosfatase, acid fosfatase. Kenaikan aktivitas ensim dalam serum lebih sering terjadi pada keadaan obstruksi dibanding pada keadaan gangguan seluler akut.
2. Enzim seluler
a. Enzim organ spesifik
Terdapat pada suatu organ atau terdapat dalam konsentrasi yang lebih tinggi hanya pada suatu janngan. Hal ini menunjukkan bahwa ensim ini sangat akurat untuk diagnosa gangguan organ spesifik. Sebagai contoh adalah glutamic pyruvic transaminase. arginase, sorbitol dehvdrogenyse glutamic dehydrogenase dapat digunakan untuk diagnosa gangguan fungsi hati dan lipase untuk diagnosa gangguan fungsi pankreas.
Universitas Gadjah Mada 6 b. Enzim organ nonspesifik
Semua enzim yang terlibat dalam siklus metabolik utama dan rangkaiannya, enzim ini terdapat pada hampir scmua sel sel dalam tubuh. Peningkalan aktivitas salah salu enzim tersebut dapat ditunjukkan melalui studi isoensim, sehingga dapat ditentukan jaringan asal (surnbemya). Contoh: Lactic dehydrogenase, alkalin phosphatase.
Distribusi Enzim dalam Jaringan
Tabel 1. Distribusi enzim dalam jaringan
Enzim Sumber Utama
Enzim dengan spesifitas tinggi
Glutamic pyruvic transaminase (GPT/ALT) Arginase
Sorbitol dehydrogenase Aldolase
Ornithin carbonyltransferase Lipase
Enzim dengan spesifitas sedang
Glutamic oxaloacetic transaminase (GOT/AST)
Creatine phosphokinase Isocitric dehydrogenase Enzim dengan spesifitas rendah
Lactic dehidrogenase Alkaline phosphatase
hati (hewan kecil) hati
hati (kuda), ginjal otot
hati
pankreas, mukosa usus
hati, jantung, otot skelet
otot skelet, jantung, otak hati, jantung
semua jaringan
hati, tulang, mukosa usus, plasenta, ginjal
Enzim Intraseluler
1. Enzim yang terdapat dalam sitoplasma Iebih sering dilepaskan kedalam sirkulasi akibat adanya peningkatan permeabilitas membran dibanding ensim yang terdapat dalam mitokondria. Enzim sitoplasma bersifat reversibel dengan proses keradangan.
Universitas Gadjah Mada 7 RENCANA KEGIATAN PEMBELAJARAN MINGGUAN
Pertemuan : Minggu ke-2 Waktu : 50 menit
Pokok bahasan : 2. Enzimoogi Klinik (lanjutan)
Subpokok bahasan :
1. Lokasi enzim intraseluler
2. Penghilangan enzim dalam sirkulasi 3. Distribusi Enzim dalam Jaringan 4. Enzim Intraseluler
5. Lokasi Enzim dalam Struktur Intraseluler 6. PenghilanganEnzim dalam Sirkulasi 7. Isoenzim
Tujuan khusus :
1. Mahasiswa dapat memahami tentang peranan enzim intraseluler. 2. Mahasiswa dapat menentukan diagnosis suatu penyakit yang
melibatkan kerusakan suatu organ maupun jaringan tubuh. Metode : Kuliah dan diskusi
Universitas Gadjah Mada 8 2. Pada kondisi dcslruksi nekrotik yang melibatkan sejumlah besar sel-sel, enzim akan
dilepaskan dan milikondeia, mikrosomal dan nukleus.
Lokasi Enzim dalam Struktur Intraseluler
1. Enzim yang terdapat dalam supernatan atau sitoplasma a. Glutamic pyruvic transaminase
b. Lactic dehydrogenase c. Aldolase
2. Enzim yang terdapat dalam mitokondria
a. Glutamic oxaloacetic transaminase (bisa ada dalam sitoplasma dan mitokondria dalam bentuk yang berbeda)
b. Glutamic dehydrogenase c. Ornithine carbamvi transferase d. Arginase
e. Acid phosphatase
3. Enzim dalam mikrosome a. Choitnesterase b. Alkalin fosfatase
Penghilangan Enzim dari Sirkulasi
1. Mempunyai kepentingan urnuk diagnosa, waktu menghilangnya enzim dari sirkulasi diperhitungkan untuk mengetahui proses penyakit.
- Misal pada gangguan hati; Arginase akan rnenghilang dari serum secara lebih cepat dibanding transaminase. Jika konsentrasi arginase dan transaminase masih tetap tinggi, berarti masib terjadi nekrosis hati. Jika terjadi perbaikan kondisi selhati (proses kesembuhan) maka akan terjadi penurunan konsentarsi arginase secara cepat baru diikuti penurunan aktivitas transaminase.
2. Kematian Enzim.
- Kematian enzim dapat terjadi dengan cara inaktivasi ensim intra vaskuler melalui hambatan-molekul-molekul kecil, protein darah tidak mudah diinaktifkan. Jaringan mempunyai mekanisme untuk penghancuran protein.
- Sistem retikuloendotelial berpartisipasi dalam penghilangan enzim.
- Ensim dalam serum dapat dikeluarkan melalui urin tapi hanya dalam jumlah kecil, kecuali pada kondisi adanya gangguan ginjal. Amilase juga merupakan perkecualian karena enzim ini mudah difiltrasi oleh ginjal karena mempunyai BM relatif rendah.
Universitas Gadjah Mada 9 Isoenzim
A. Isoenzim adalah beberapa enzim / fraksi enzim yang menunjukkan spesifitas substrat yang sama tapi berbeda dalam sifat fisik dan kimianya.
B. Pemisahan dapat dilakukan dengan menggunakan elektroforesis, pemisahan isoensim ini mempunyai manfaat untuk diagriosa kiinik (memerlukan lokasi kerusakan jaringan). C. Penentuan isoenzim digunakan untuk mengetahui asal jaringan, dapat disertai dengan
menentukan aktivitas total enzim dalarn serum. Untuk tujuan klinik pemisahan isoensim biasanya dilakukan untuk:
1. Lactic dehydrogenase 2. Alkaline phosphatase 3. Creatine phosphokinase D. Sumber fraksi enzim (isoenzirn)
1. Lactic dehydrogenase biasa ditemukan pada kebanyakan spesies hewan: a. LDH-l, LDH-2 : jantung, entrosit, ginjal, otak
b. LDH-3 : paru-paru. pankreas, adrenal, limpa. timus. nodus limfatikus, leukosit c. LDH-4, LDH-5 : otot skelet, hati
2. Alkaline phosphatase : hati, tulang, usus, steroid 3. Creatinc phosphokinase : miokardium, otot skelet, otak
Table 2. Stabilitas enzim dalam serum hewan pada beberapa suhu penyimpanan
Enzim Suhu kamar Refrigerator 4oC Freezer -20oC
SGOT Sapi Domba Babi Naik Naik Naik Stabil 5 hari Turun Turun Stabil 38 hari Turun Stabil SGPT Sapi Domba Babi Naik Stabil Naik Naik Stabil Turun Naik Stabil Turun LDH Sapi Domba Babi Stabil Turun Turun Turun Turun Turun Stabil 6 bulan Turun Stabil 2 bulan
Universitas Gadjah Mada 10 C. PENUTUP
Topik mata kuliah ini secara keseluruhan dapat difahami intisarinya dengan cara mahasiswa mengerjakan soal-soal berikut ini:
1. Sebutkan tujuan mempelajarai enzimologi klinik
2. Apa yang dimaksud dengan enzim, mengapa dalam pemeriksaan yang diukur bukan jumlahnya melainkan aktifitasnya.
3. Jelaskan factor-faktor yang terlibat dalam aktiitas enzim dalam serum. 4. Bagaimana mekanisme terjadina peningkatan aktivitas enzim dalam serum. 5. Jelaskan cara mengukur aktiitas enzim dalam serum
6. Sebutkan enzim-enzim yang mempunyai spesifitas tinggi, sedang dan rendah dan mengapa enzim-enzim tersebut menpunyai spesifitas tertentu.
7. Bagaimana caranya menentukan berbagai fraksi enzim dalam suatu jaringan
Agar mahasiswa dapat menilai kemampuan diri dalam memahami setiap materi ang diberikan dalam setiap topik mata kuliah (BAB), maka mahasiswa harus dapat menyelesaikan soal-soal latihan tersebut. Seandainya ada kesulitan dapat didiskusikan kuliah dan dapat melihat kunci cara penvelesaian soal latihan, yaitu dengan mengikuti petunjuk halaman yang digunakan untuk penyelesaian soal.
Kunci penyelesaian soal latihan (lihat halaman): 1,(2),2,(3),3,(3),4,(4),5,(5),6, (7),7,(9)
