REFARAT Kepada Yth, DIVISI RESPIROLOGI
PERAN ZINK PADA SALURAN PERNAFASAN
Penyaji : Richo Wijaya
Pembimbing : dr. Wisman Dalimunthe,M.Ked(Ped),Sp.A(K) Supervisor : dr. Ridwan M. Daulay,Sp.A(K)
dr. Wisman Dalimunthe,M.Ked(Ped),Sp.A(K) dr. Rini Savitri Daulay,M.Ked(Ped),Sp.A dr. Fathia Meirina,M.Ked(Ped),Sp.A Hari/Tanggal : / November 2015
Pendahuluan
Zink adalah elemen mikronutrien yang terdapat pada organ tubuh, jaringan dan cairan tubuh. Zink merupakan elemen terbesar kedua pada tubuh dan dibutuhkan pada proses metabolisme protein sepeti pembelahan sel, replikasi DNA dan imunitas tubuh. Defisiensi zink masih terjadi di negara berkembang dan sering disertai dengan adanya proses infeksi. Beberapa penelitian melaporkan bahwa kebutuhan zink yang cukup pada anak menurunkan tingkat morbiditas dan mortalitas serta mempercepat proses penyembuhan dari suatu infeksi.1,2
Infeksi saluran pernafasan akut (ISPA) terutama infeksi saluran pernafasan bagian bawah merupakan penyebab utama kematian anak usia di bawah 5 tahun. Defisiensi zink menyebabkan kematian sebesar 118.000 pada anak berusia di bawah 5 tahun.2 Penelitian di
India melaporkan bahwa anak berusia 6 sampai 35 bulan dijumpai prevalensi defisiensi zink sekitar 33,8% sampai 73,3%.3
Kejadian ISPA pada balita di Indonesia diperkirakan berkisar 3 sampai 6 kali lipat per tahunnya. Penelitian di Indonesia tahun 2010 melaporkan bahwa terdapat 62% anak ISPA berusia 12 sampai 60 bulan menderita defisiensi zink dan didapatkan hubungan yang bermakna antara defisiensi zink dan vitamin A. Penelitian di Mexico tahun 2006 juga melaporkan adanya peningkatan kejadian ISPA sekitar 23% pada anak menderita defisiensi zink dan vitamin A.4
Penelitian di Rumah Sakit Umum Pusat Prof.Dr.R.D.Kandou Manado, Indonesia tahun 2012 melaporkan bahwa pemberian zink pada anak penderita pneumoni berusia 2 sampai 5 tahun bermanfaat memperbaiki waktu demam (22,5%), sesak nafas (28,9%) dan laju nafas (65,8%).5
Penelitian di India tahun 2011, randomized control trial, melaporkan pemberian profilaksis zink pada anak selama 2 minggu menurunkan tingakt morbiditas pada kasus infeksi pernafasan akut. Penelitian meta-analisis menyebutkan bahwa perlunya pemberian
profilaksis dan terapeutik pada anak dengan ISPA dalam mengurangi durasi, tingkat keparahan dan insiden terjadinya infeksi saluran pernafasan akut.
Tujuan
Tujuan dari penulisan refarat ini adalah untuk menjelaskan peran dari zink pada saluran pernafasan.
Zink
Zink merupakan elemen mikronutrien essential untuk proses metabolism yang mengkatalisasi lebih dari 100 enzim, sintesa protein dan membantu regulasi dari ekspresi gen. Zink termasuk elemen kedua terbanyak di dalam tubuh setelah besi dan dapat dijumpai pada makanan seperti daging sapi, daging unggas,beberapa makanan laut, yang berasal dari sumber hewani diserap lebih baik daripada sumber nabati yang sering diikat oleh fitat, dan biji-bjian seperti beras. Defisiensi zink meningkat pada keadaan malnutrisi, riwayat minum minuman beralkohol, gangguan saluran cerna seperti inflammatory bowel disease dan gangguan malabsorpsi.2,4,6,7
Gejala dari defisiensi zink adalah non-spesifik, misalnya diare, alopecia, glossitis, menurunnya imunitas tubuh, nail dystrophy, hypognadisme pada anak laki-laki. Di negara berkembang suplementasi zink berguna dalam pencegahan infeksi saluran pernafasan.6
Penggunaan preparat zink (Zn) perlu diperhatikan untuk mengurangi efek samping yang ditimbulkan seperti metallic taste, rasa mual, muntah dan dapat menyebabkan penenggangan dinding perut. Preparat zink juga dapat menginhibisi absorpsi dari obat-obatan seperti penicillin, tetrasiklin dan kuinolon. Selain itu, absorpsi dari preparat zink juga dapat berkurang apabila diberikan bersamaan dengan zat besi, phytate seperti jagung dan kacang-kacangan. Selain itu, preparat zink juga berbeda-beda pada tiap negara.6
Tubuh membutuhkan Zn 4–6 mg/hari, berdasarkan AKG (angka kecukupan gizi) yaitu untuk bayi 5 mg/hari, usia 1–10 tahun 10 mg/hari, dan untuk anak di atas usia 10 tahun 15 mg/hari. Di Indonesia, angka kecukupan Zn yang ditetapkan berdasarkan Widya Karya Pangan dan Gizi tahun 1998 adalah untuk bayi 3-5 mg/hari, usia 1-9 tahun 8 -10 mg/hari, dan usia 10 tahun atau lebih membutuhkan 15 mg/hari.7
Tabel 3. Preparat Zink6
Penyerapan dan metabolism Zn menyerupai penyerapan dan metabolisme besi. Penyerapan terjadi di duodenum, bila kadar di dalam darah rendah maka Zn lebih banyak diserap. Namun apabila asupan Zn tinggi dan kadar yang diserap tinggi, maka di dalam sel mukosa dinding usus halus terbentuk protein metalotionein yang akan mengikat Zn dan masuk ke aliran darah. Zink yang diserap dibawa oleh albumin dan transferin ke hati. Kelebihan Zn akan disimpan di hati dalam bentuk metalotionein, sisanya disimpan di pankreas dan jaringan tubuh lainnya seperti kulit, rambut, kuku, tulang, retina, dan organ reproduksi laki-laki. Di dalam pankreas, Zn digunakan untuk membuat enzim pencernaan, yang pada waktu makan akan disekresikan ke dalam saluran cerna. Sirkulasi di dalam tubuh dari pankreas ke saluran cerna dan kembali ke pankreas disebut sirkulasi entero-pankreatik.7
Metalotionein diduga berperan dalam mengatur kadar Zn di dalam cairan intraselular. Distribusi antara cairan ekstraselular, jaringan, dan organ dipengaruhi oleh keseimbangan hormon dan keadaan stres. Hati mempunyai peran penting dalam redistribusi Zn dan didistribusikan ke semua jaringan tubuh, namun dalam kadar yang berbeda. Tubuh manusia mengandung 2–2,5 gram Zn yang tersebar di hampir semua sel seperti hati, pankreas, ginjal, otot, dan tulang. Jaringan yang banyak mengandung Zn adalah mata, kelenjar prostat, spermatozoa, kulit, rambut, dan kuku. Porsi yang terbesar terdapat dalam tulang dan otot sekitar 65%. Konsentrasi Zn serum yang normal sekitar 80–140 ug/dl, ekskresi terutama melalui cairan pankreas, intestinal dan keluar bersama feses. Pengeluaran melalui saluran cerna lebih kurang 50% dari ekskresi Zn. Pengeluaran melalui urin sekitar 500 ug/hari,
sedangkan ekskresi melalui jaringan tubuh lain terjadi dalam kulit, sel dinding usus, cairan haid, dan sperma.7
Fungsi Zink
Fungsi zink pada tubuh adalah7:
1. Zink memegang peran esensial dalam banyak fungsi tubuh. Bagian integral dari enzim dan sebagai kofaktor enzim. Zink berperan sebagai bagian dari 70 sampai 200 enzim yang sebagian besar termasuk kelompok metalloenzymes. Sebagai contoh, karboksi-anhidrase esensial membawa karbondioksid ke paru, sebagaimana hemoglobin yang berperan membawa oksigen.
2. Berperan sebagai kofaktor enzim DNA polimerase dan RNA polimerase, yang diperlukan dalam sintesis DNA, RNA, dan protein. Peran Zn dalam pertumbuhan jaringan terutama berhubungan dengan fungsi dalam pengaturan sintesis protein. Metaloenzim DNA dan RNA polimerase dan deoksitimidin kinase sangat penting dalam sintesis asam nukleat, yang dibutuhkan untuk penyimpanan timin pada DNA. Katabolisme RNA diatur oleh Zn dengan mempengaruhi kerja ribonuklease. Enzim deoksinukleotil-transferase, nukleosid-fosforilase, dan reverse-transkriptase juga membutuhkan Zn untuk kerja. Zink juga dibutuhkan dalam proses transkripsi DNA.
3. Sebagai bagian dari enzim kolagenase, zink berperan dalam sintesis dan degradasi kolagen. Dengan demikian, Zn dibutuhkan dalam pembentukan kulit, metabolisme jaringan ikat, dan penyembuhan luka.
4. Berperan dalam produksi hormon pertumbuhan (Growth Hormon/GH). Zink dibutuhkan untuk mengaktifkan dan memulai sintesis hormon pertumbuhan. Pada defisiensi Zn akan terjadi gangguan pada reseptor GH, produksi GH yang resisten, berkurangnya sintesis
Liver Insulin Growth Factor (IGF)–I dan protein yang membawanya/binding protein (BP)
yaitu IGFBP-3. Peran Zn dalam produksi hormon pertumbuhan akan menyebabkan terjadinya perubahan pada GH axis.
5. Memobilisasi vitamin A dari hati untuk menjaga konsentrasi yang normal dalam sirkulasi darah. Zink penting untuk sintesis retinol-binding protein yang mengangkut vitamin A dalam darah.
6. Berperan dalam fungsi imunitas, zinkum diperlukan untuk fungsi sel T dan pembentukan antibodi oleh sel B. Defisiensi Zn menyebabkan atropi timus, berkurangnya produksi limfokin, hormon yang diproduksi oleh timus, natural killer cell, aktifitas limfosit, dan reaksi hipersentitifitas tipe lambat. Hubungan antara Zn dengan imunitas tubuh ini telah banyak diketahui. Pada Jurnal Amj Clinical Nutrition tahun 1998 menyatakan bahwa zink berperan dalam aktifasi limfosit T, produksi Th-1, dan fungsi limfosit B. Pada defisiensi Zn yang berat seperti pada penyakit Akrodermatitis enteropatika terjadi gangguan pada imunitas seluler dan memudahkan terjadi infeksi opurtunistik yang mengancam kehidupan.
7. Peran Zn pada fungsi indera pengecapan. Defisiensi Zn juga berhubungan dengan hipogeusia atau kehilangan indera pengecapan/rasa. Hipogeusia biasanya disertai penurunan nafsu makan (anoreksia) dan hiposmia (kehilangan indera penciuman). Di Ethiopia melakukan studi terhadap anak dengan perawakan pendek dengan memberikan suplementasi Zn. Studi tersebut memperlihatkan penurunan bermakna keluhan anoreksia setelah mendapat suplementasi Zn. Namun angka morbiditas yang tinggi juga mempengaruhi terjadinya defisiensi Zn, sehingga sulit untuk menentukan apakah anoreksia yang terjadi hanya disebabkan oleh defisiensi Zn atau berhubungan dengan morbiditas. Pengaruh status Zn terhadap pertumbuhan dan nafsu makan berhubungan erat, sehingga dampak terhadap pertumbuhan dan nafsu makan dapat diperbaiki secara bersamaan dengan meningkatkan asupan Zn dalam makanan.
8. Sebagai antioksidan. Infeksi pada anak menyebabkan angka morbiditas meningkat. Infeksi akan menghasilkan radikal bebas yang merupakan molekul reaksi cepat, yang dapat menyebabkan kerusakan jaringan tubuh. Sebagai antioksidan yang berguna untuk menghancurkan radikal bebas, Zn merupakan unsur intrinsik yang sangat penting dari enzim superoksid dismutase (penghancur utama radikal bebas), yang terdapat pada berbagai jenis sel dan di ekstraselular. Superoksid dismutase akan mengubah super oksigen radikal bebas (O2-) menjadi hidrogen peroksida, yang kemudian akan diubah oleh katalase menjadi air dan oksigen. Sangat penting adanya keseimbangan antara produksi dan pengurangan radikal bebas dalam tubuh. Pada anak dengan gizi kurang yang mengalami kekurangan mikronutrien termasuk Zn, akan terjadi gangguan keseimbangan ini.
9. Faktor esensial dalam stabilisasi struktur membran sel, fungsi testikular dan spermatogenesis.
Mekanisme Kerja Zink Pada Saluran Pernafasan
Epitel saluran pernafasan merupakan suatu pertahanan pada saluran pernafasan manusia yang terbentuk secara kompleks dan memisahkan saluran pernafasan dengan lingkungan eksternal di mana saluran pernafasan ini sering terpapar bahan eksogen misalnya, alergen, polutan dan virus yang menyebabkan reaksi inflamasi. Walaupun epitel saluran pernafasan merupakan suatu pertahanan pada saluran pernafasan, salah satu fungsinya merupakan memproduksi sitokin, growth factor, nitric oxide, matrix metalloproteinase dan bahan pro dan anti-inflamsi. Adanya inflamasi epitel saluran nafas dan paparan alergen eksternal bekesinambungan menyebabkan meningkatnya proses stress oksidasi pada jaringan saluran pernafasan.8,9
Gambar 1. Zink Pada Epitel Saluran Pernafasan8
Adanya paparan di saluran pernafasan meningkatkan proses stress oksidasi di epitel saluran pernafasan. Zink bersifat sebagai antioksidan dengan melindungi dan menstabilkan protein slfhydryl yang berperan mencegah proses stress oksidasi. Zink secara tidak langsung meniginduksi terbentuknya metallothionein. Pada keadaan stress oksidasi yang berat, metallothionein dapat melepaskan ion zink sebagai sistem pertahanan saluran pernafasaan sehingga meningkatkan aktivitas enzime Cu-Zn superoxide dismutase (Cu-Zn SOD), yang terdapat pada sitoplasma saluran pernafasan dan sel epitel alveolar, untuk mempertahankan fungsi epitel saluran pernafasan melalui pelepasan anion superoxide. Zink mencegah proses degradasi protein dan asam nukleat (menstabilkan membrane sel dan mikrotubular) sehingga bersifat sebagai cytoprotection pada saluran pernafasan dengan mempertahankan integritas dan fungsi silia pada sel epitel saluran pernafasan.8,9,10
Selain bersifat sebagai antioksidan, zink juga bersifat sebagai anti apoptosis sel dengan menghambat aktifitas capcase-3 dan capcase-6. Selain itu, melalui penghambatan aktifitas Ca/Mg-dependent maka degradasi atau fragmentasi DNA menjadi terhambat
sehingga mencegah apoptosis sel saluran pernafasan. Meningkatnya rasio B-cell lymphoma-2 (Bcl-2)/Bax oleh zink juga mensupresi tingkat apoptosis pada saluran pernafasan.8
Gambar 2. Peran Zink Pada Apoptosis Sel8
Selain itu, proses stress oksidatif menyebakan rusaknya jaringan saluran pernafasan. Oleh zink melalui ikatan dengan metalloprotein dapat mempercepat proses re-epitelisasi saluran pernafasan sehingga dapat mencegah kerusakan membrane basal dari sel epitel.8
Efek anti-inflamasi zink berhubungan dengan hormon timulin. Timulin adalah hormon yang diproduksi oleh sel epitel timus yang berperan dalam adhesi, migrasi, maturasi dan peningkatan fungsi sel T. Timulin bergantung pada zink untuk aktivitas biologisnya yang meliputi induksi perkembangan sel T dan efek anti-inflamasi. Timulin diperlukan dalam proses maturasi dari sel T dan bersamaan dengan zink, timulin akan meningkatakan maturasi sel-T dan Th1 dalam memproduksi IL-2 dan INF-g. IL-2 akan memacu aktivitas dari NK-sel
dan sel T sitolitik. Makrofag dan monosit akan memproduksi IL-12 (sitokin zinc-dependent) yang bersamaan dengan INF-g membunuh parasite, virus atau bakteri dalam saluran pernafasan. Efek antioksidan dan anti-inflamasi zink berpotensi memegang peran penting
dalam patogenesis infeksi saluran napas. Seperti diketahui, zink dapat menurunkan akumulasi spesies oksigen reaktif sehingga dapat menghambat apoptosis. Pada lapisan sel kelenjar submandibular manusia, zink menginduksi ekspresi gen anti-apoptosis Bcl-2 dan melawan apoptosis. Jika defisiensi zink menginduksi apoptosis sel T pada manusia, hal ini dapat berdampak negatif bagi imunitas sel T manusia.8,9,10
Gambar 4. Zink Sebagai Antioksidan dan Antiifalamsi10
Kesimpulan
Zink merupakan elemen mikronutrien terbesar kedua dalam tubuh. Adapun peran zink dalam tubuh adalah sebagai antioksidan, antiapoptosis, kofaktor sintesa DNA, wound healing dan efek antiinflamasi. Defisiensi zink dapat menyebabkan berkuranganya fungsi zink tersebut dan hal ini masih banyak ditemukan di negara berkembang.
Akumulasi zink pada sel saluran pernafasan dapat memperbaiki fungsi saluran nafas itu sendiri. Pada kasus infeksi saluran pernafasan, zink merupakan salah satu kofaktor yang berperan dalam mempertahankan imunisatas saluran pernafasan melalui reaksi imunologi, yaitu antiinflamasi dan antioksidan. Selain itu, zink juga mencegah apoptosis sel pada saluran pernafasan.
Asupan zink yang cukup perlu diperhatikan pada anak. Pada beberapa penelitian melaporkan bahwa zink dapat menurunkan morbiditas dan mortalitas pada penyakit saluran pernafasan namun hal ini memerlukan penelitian lebih lanjut. Kebutuhan zink per hari bagi tubuh adalah sekitar 4-6 mg/hari dan berdasarkan AKG, kebutuhan zink adalah bebeda-beda menurut usia anak.
DAFTAR PUSTAKA
1. Cuevas LE, Konayagi A. Zinc in infection: a review. Annals of tropical paediatrics. 2005;25:149-160
2. Malik A, Taneja DK. Zinc supplementation for prevention of acute respiratory infections in infants: a randomized control trial. Indian Pediatrics, volume 51. 2014;780-4
3. Taneja DK, Malik A. Zinc: an effective but neglected child survival intervention. Indian J Community Med. 2014;39(4):191-3
4. Ferdiansyah, Nazir HM, Theodorus, Husin S. Hubungan kadar seng dan vitamin A dengan kejadian ISPA dan diare pada anak. Sari Pediatri, 2010;4(12):241-6
5. Wahani A M I. Efektivitas suplemen zink pada pneumonia anak. Sari Pediatri, 2012;13(5):357-61
6. Saper R B, Rash R. Zinc: An essesntial micronutrient. American Family Physician. 2009;9(79):769-72
7. Agustian L, Sembiring T, Ariani A. Peran zinkum terhadap pertumbuhan anak. Sari Pediatri, 2009;11(4):244-9
8. Tran AQT, Carter J, Ruffin R, Zalewski P. New insight into the role of zinc in the respiratory epithelium. Immunology and Cell Biology. 2001;79:170-7
9. Pardede D K B. Peran zink dalam tata laksana pneumoni. CDK-205. 2013;40(6)
10.Prasad A S. Zinc: role in immunity, oxidative stress and chronic inflammation. Lippincott Williams & Wilkins. 2009:647-52
