BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Zinkum
Zinkum merupakan elemen kelumit (trace element) esensial yang berperan dalam fungsi lebih dari 300 enzim dan protein tubuh manusia dan berperan dalam berbagai fungsi seperti DNA, RNA, tRNA. Zinkum juga berperan dalam metabolisme vitamin A, yang dimulai dari absorpsi, transport, dan penggunaannya oleh jaringan (Herman, 2009).
Zinkum terdistribusi diseluruh tubuh, dan memiliki jumlah terbanyak setelah besi. Pada tubuh manusia, terdapat dua sampai tiga gram zinkum yang tersebar dengan jumlah terbanyak pada hati, pankreas, ginjal, tulang dan otot. Jaringan lain yang memiliki konsentrasi tinggi mencakup berbagai bagian dari organ mata, kelenjar prostat, spermatozoa, kulit, rambut, dan kuku. Zinkum pada umumnya adalah ion intraseluler. Meski zinkum berlimpah di sitosol, sebenarnya zinkum terikat dengan protein, namun tetap seimbang dengan fraksi ion kecil (Gallagber, 2008).
Zinkum pada manusia hanya diperoleh dari makanan, dengan sumber utama adalah produk hewani dan makanan laut (sea food). Zinkum tidak disimpan didalam tubuh sehingga diperlukan asupan teratur untuk menjaga kecukupan status zinkum. Kebutuhan zinkum manusia berubah berdasarkan keadaan fisiologis. Total body zinc dipengaruhi oleh kecepatan absorpsi, ekskresi dan kehilangan, serta keadaan fisiologi dan penyakit. Keseimbangan konsentrasi dari zinkum dijaga melalui mekanisme homeostatik (Pardede, 2013).
Zinkum dibutuhkan dalam jumlah sedikit namun kritis pada manusia. Zinkum satu-satunya logam yang terlibat dalam keenam kelas dari enzim, yaitu
oxido-reductase, transferase, hydrolase, lyase, isomerase, dan ligase. Pada
manusia diestimasikan bahwa ada sekitar 3.000 protein yang mengandung kelompok prostetik zinkum. Ion zinkum juga adalah neurotransmiter, dan sel pada kelenjar saliva, prostat, sistem imun dan usus menggunakan zinkum sebagai pemberi isyarat (signalling).
Pada manusia zinkum merupakan nutrien ‘Tipe 2’, yang mengartikan bahwa konsentrasinya pada darah tidak berkurang dengan tingkat proporsi defisiensi. Sebagai hasilnya, pertumbuhan fisik melambat dan ekskresi dikurangi untuk menjaga konsentrasi zinkum. Kebanyakan anak menderita defisiensi zinkum memiliki pertumbuhan linier pendek (stunted)(Sharma et al, 2012).
Nutrien tipe 2 dibutuhkan untuk fungsi umum metabolisme dan karena itu respon dari intake yang insufisien cukup berbeda. Respon pertama dari intake yang insufisien dari nutrien tipe 2 ditandai dengan penurunan kehilangan endogen (endogenous losses) dan kemungkinan sebuah adaptasi metabolik untuk mengurangi kebutuhan kebutuhan untuk fungsi dengan kebutuhan tinggi, seperti pertumbuhan dan imunitas (King, 2011).
2.1.1. Metabolisme Zinkum
Zinkum diabsorpsi dan diekskresikan dikontrol melalu mekanisme homeostatik yang kurang dipahami. Mekanisme mencakup 2 jalur yang mirip dengan jalur kalsium, yakni sebuah mekanisme saturasi carier (saturable carrier
mechanism) yang bekerja paling efisien pada intake zinkum yang rendah ketika
konsentrasi luminal zinkum juga rendah, dan sebuah mekanisme pasif mencakup pergerakan paracelular ketika intake zinkum dan konsentrasi luminal tinggi. Kelarutan dari zinkum pada lumen usus kritis, tapi ion zinkum umumnya berikatan dengan asam amino atau peptida pendek pada lumen, dan ion dilepaskan pada brush border untuk absorbsi via mekanisme karier (hZIPI Family). (Gallagber, 2008).
Transporter ZIP family memindahkan ion zinkum ke sitoplasma dari ruang ekstraseluler atau organela seluler. Total transporter ZIP yang telah diidentifkasi adalah 14. Berkebalikan dengan transporter ZIP, transporter ZnT
family memindahkan zinkum dan ion logam lainnya, seperti besi, dari sitoplasma
ke dalam lumen intraseluler organela atau keluar dari sel. Terdapat 10 total ZnT yang telah diketahui (King, 2011).
sitosol dari sel. Metallothionein membawa zinkum (melalui pergerakan transeluler) ke basolateral border untuk keluar dari sel menuju darah. Langkah untuk keluar dari sel menggunakan jalur transport aktif karena konsentrasi darah dari zinkum lebih tinggi dari konsentrasi ion zinkum sitosol (Gallagber, 2008).
Metallothionein adalah protein pengikat logam intraseluler yang kaya
cystein. Meski metallothionein memiliki afinitas yang tinggi pada tembaga dan
kadmium daripada zinkum, metallothionein normalnya ada pada sel dalam bentuk ikatan dengan zinkum. Lebih dari tujuh molekul zinkum dapat berikatan dengan satu molekul metallothionein. Empat bentuk isoform metallothionein yang ada, yakni : MT-1 dan MT-2 yang berada di seluruh tubuh, MT-3 yang ditemukan terutama di otak, dan MT-4 yang paling banyak pada jaringan berlapis (stratified
tissue). MT-2 adalah yang bentuk paling dominan pada jaringan manusia.
Konsentrasi paling tinggi dari metallothionein ditemukan di hati, ginjal, usus halus, dan pankreas. Konsentrasi metallothionein pankreas dan usus segera berespon pada perubahan diet zinkum, diduga metallothionein menjaga homeostasis zinkum pada jaringan ini. Sementara metallothionein hati berespon cepat pada kerusakan jaringan, infeksi atau penyakit neoplasma (King, 2011).
Di darah, karier utama zinkum adalah albumin (70%), dan jumlah zinkum yang diangkut tidak hanya bergantung pada jumlah zinkum, namun juga avaibilitas albumin terhadap zinkum. Beberapa zinkum ditransportasikan oleh transferrin dan oleh a2-makroglobulin (18%). Kebanyakan zinkum ditempatkan pada eritrosit dan leukosit. Zinkum plasma aktif secara metabolik dan berfluktuatif dalam responnya terhadap diet harian dan faktor-faktor psikologi seperti luka dan inflamasi. Zinkum plasma berkurang 50% sebagai respon pada fase akut luka, mungkin karena penyitaan zinkum oleh hati (Gallagber, 2008); (King 2011).
Meski konsentrasi zinkum plasma sensitif terhadap nutrisi zinkum, zinkum plasma bukan merupakan pengukuran spesifik terhadap nutrisi zinkum. Ini karena zinkum plasma berpindah oleh redistribusi metabolik sama baiknya saat nutrisi zinkum yang buruk (King, 2011).
Ekskresi zinkum pada manusia hampir keseluruhannya melalui feses. Namun, ekskresi zinkum melalui urin dilaporkan pada mereka yang menderita kelaparan, nephrosis, diabetes, sirosis hati, porphyria dan juga pada alkoholik (Gallagber, 2008).
Diet yang kaya akan protein membantu penyerapan zinkum dengan membentuk kelasi zinkum-asam amino yang membuat zinkum lebih mudah untuk diserap. Absorpsi zinkum juga meningkat selama masa kehamilan dan juga menyusui (Gallagber, 2008).
Absorbsi zinkum tidak hanya dipengaruhi oleh jumlah intake pada diet, namun juga oleh kehadiran substansi yang mengganggu penyerapannya, terutama fitat.Tembaga dan cadmium berkompetensi dengan zinkum karena menduduki protein karier yang sama, hal itu mengurangi absorbsi dari zinkum. Terdapat hubungan bahwa intake besi yang tinggi akan mengurangi jumlah zinkum yang akan diabsorpsi. Intake kalsium yang tinggi juga akan mengganggu penyerapan dan keseimbangan zinkum dan asam folat akan mengurangi absorpsi zinkum ketika intakenya rendah (Gallagber, 2008).
2.1.2. Fungsi Zinkum
Pada manusia, zinkum memiliki peran : 1. Sistem imun
Timulin adalah hormon yang diproduksi oleh sel epitel timus yang berperan dalam adesi, migrasi, maturasi dan peningkatan fungsi sel T. Timulin bergantung pada zinkum untuk aktivitas biologisnya yang meliputi induksi perkembangan sel T dan efek anti-inflamasi (Pardede, 2013). Gen yang mengekspresikan IL-2 dan IFN-gamma (Sitokin Th1) bergantung dengan
keberadaan zinkum. IL-2 berhubungan dengan aktivasi sel NK dan sel T sitolitik. IL-12 di aktifkan dengan stimulasi makrofag-monosit dan bergantung dengan keberadaan zinkum. IFN-gamma dan IL-12 memainkan peran utama dalam membunuh parasit, virus, bakteri melalui makrofag-monosit (Agustian et al, 2009).
Zinkum satu-satunya logam yang terlibat dalam keenam kelas dari enzim, yaitu : oxido-reductase, transferase, hydrolase, lyase, isomerase, dan ligase (Sharma et al, 2012). Zinkum berperan sebagai bagian integral dari enzim dan sebagai kofaktor enzinm. Sebagai contoh : Karboksi-anhidrase yang berperan esensial dalam membawa CO2, laktat dehidrogenase yang dibutuhkan dalam
perubahan piruvat dan asam laktat dalam proses glikolisis, alkali fosfatase yang dibutuhkan dalam metabolisme tulang, karboksi peptidase dan amino peptidase berperan dalam proses pemindahan karboksil terminal dan kelompok asam amino dalam metabolisme protein, alkohol dehidrogenase pada hati (Agustian et al, 2009).
Zinkum juga berperan sebagai kofaktor dari enzim DNA polimerase dan RNA polimerase, yang diperlukan dalam sintesis DNA, RNA, dan protein. Katabolisme pada RNA diatur oleh zinkum dengan mempengaruhi kerja ribonuklease. Zinkum juga merupakan bagian dari enzim kolagenase, zinkum berperan dalam sintesis dan degradasi kolagen, dengan begitu zinkum dibutuhkan dalam pembentukan kulit, metabolisme jaringan ikat, dan penyembuhan luka (Agustian et al, 2009).
3. Pertumbuhan
Untuk mengaktifkan dan memulai sintesis hormon pertumbuhan, dibutuhkan zinkum(Agustian et al, 2009). Pada defisiensi zinkum didapati penurunan penurunan konsentrasi IGF-1 (Prasad, 2013).
4. Sintesis Protein
Zinkum dibutuhkan dalam sintesis retinol-binding protein yang mengangkut vitamin A dalam darah (Agustian et al, 2009).
5. Antioksidan
Zinkum merupakan unsur intrinsik yang penting dari enzim superoksid dismutase (penghancur utama radikal bebas), yang terdapat pada berbagai jenis sel dan diekstraseluler (Agustian et al, 2009). Kekuatan zinkum untuk berikatan dengan kelompok thiol adalah mekanisme relevan yang berkontribusi dalam kerja antioksidan. Zinkum yang berikatan dengan thiol
dapat dilepaskan oleh NO, H2O2, oksidasi GSH, dan jenis oksidan lainnya,
dan berperan dalam respon protektif antioksidan (Oteiza, 2012).
6. Peran lainnya zinkum adalah sebagai faktor esensial dalam stabilisasi struktur membran sel, fungsi testikular, spermatogenesis, dan fungsi indra pengecapan (Agustian et al.,2009).
2.1.3. Sumber Zinkum
Zinkum pada manusia hanya diperoleh dari makanan, dengan sumber utama adalah produk hewani dan makanan laut (sea food) (Pardede, 2013). Zinkum dalam makanan sebagian besar terikat dengan protein dan asam nukleat, dengan demikian makanan yang kaya protein seperti daging merah dan kerang menjadi sumber yang baik untuk zinkum. Makanan nabati umumnya miskin zinkum, kecuali lembaga biji-bijian seperti lembaga gandum. Fitat menurunkan bioavaibilitas zinkum (Herman, 2009).
Tabel 2.1. Contoh Makanan yang Mengandung Zinkum
Makanan Ukuran Penyajian (URT) zinkum (mg) Hati, daging sapi, goreng 3 oz, 90 gr 6.943
Daging sapi ternak 3 oz, 90 gr 5.31
Tiram 3 oz, 90 gr 3.94
Nasi ½ cup, 70 gr 2.2
Lobster 3 oz, 90 gr 1.65
Kacang hijau 1 cup, 140 gr 1.21
Yogurt 8 oz, 240 gr 1.30
Kacang pikan 1 oz, 30 gr 1.28
Kacang goreng 1 oz, 30 gr 0.94
Bayam 1 cup, 140 gr 0.93
Roti gandum 1 potong 0.54
2.1.4. Kekurangan Zinkum
Prasad, 2009, melakukan percobaan untuk mengetahui efek defisiensi ringan zinkum pada manusia. Sekelompok relawan diinduksi agar menjadi defisiensi ringan zinkum dengan mengatur dietnya. Sebagai hasil dari defisiensi ringan dari zinkum adalah didapati penurunan serum testoteron, oligospermia, penurunan aktivitas litik sel NK, penurunan aktivitas IL-2 dari sel T-helper, penurunan aktivitas serum thymulin, hyperammonemia, hypogeusia, penurunan adaptasi gelap, dan menurunan masa tubuh bersih (MTB).
Manifestasi dari defisiensi sedang/moderat zinkum mencakup perlambatan pertumbuhan, hypogonadisme pada remaja laki-laki, kulit kasar, nafsu makanyang buruk, letargi mental, penyembuhan luka yang lambat, disfungsi cell-mediated
immune, dan perubahan abnormal neurosensory. Manifestasi klinis ini telah
dilaporkan pada mereka yang defisiensi zinkum yang diamati di Iran dan Mesir dan pada mereka yang dengan sengaja dikondisikan dengan defisiensi zinkum (Prasad, 2013). Pada defisiensi yang berat, simptom dari deplesi zinkum yang berat muncul sangat cepat dan pulih dengan cepat dengan replesi (King, 2011).
2.1.5. Kelebihan Zinkum
Kelebihan konsumsi zinkum (100 sampai 300 mg/hari) sangat jarang, namun pada dewasa jumlah asupan maksimal adalah 40 mg/hari. Kelebihan suplementasi zinkum diketahui akan mengganggu absorpsi dari tembaga. Sebuah bentuk umum dari toksisitas dari zinkum berkembang pada pasien yang mendapatkan hemodialilis atas gagal ginjal. Kontaminasi cairan dialisa dari plastik adesif yang digunakan pada gulungan pipa atau pipa galvanisasi telah dilaporkan.Sindrom toxic pada pasien-pasien ini dicirikan sebagai anemia, demam, dan gangguan sistem saraf pusat. Zinkum sulfat dalam jumlah 2 g/hari atau lebih mungkin akan menyebabkan iritasi saluran cerna dan muntah. Menghirup asap zinkum selama mengelas mungkin berbahaya, namun paparan dari asap dapat dicegah dengan tindakan pencegahan yang tepat (Gallagber, 2008).
2.2. Asupan Harian Zinkum
Pada remaja dibutuhkan sekitar 12-15 mg/hari zinkum tergantung terhadap jenis kelamin.
Tabel 2.2. Jumlah Asupan Zinkum yang Dianjurkan
Kelompok populasi Jumlah zinkum (mg/hari) Laki-laki
11- 18 tahun 15
Perempuan
11- 18 tahun 12
*+5 mg pada remaja putri yang hamil
Sumber : Story M. Dikutip dari Tumbuh Kembang Remaja dan Permasalahannya, 2004.
Klasifikasi tingkat kecukupan zinkum menurut WNPG 2004, dikutip dari Hadrawi, 2011, adalah :
1. Baik : 80-110 % AKG 2. Kurang : <80 % AKG 3. Lebih : >110% AKG
2.3. Zinkum pada Remaja
Masa adolensi atau masa remaja (wanita 10-18 tahun, laki-laki 12-20 tahun), merupakan masa transisi dari anak ke dewasa. Pada masa ini terjadi percepatan pertumbuhan berat badan dan tinggi badan yang sangat pesat yang disebut Adolescent Growth Spurt (Tanuwijadjaya, 2002). Pada masa pacu pertumbuhan ini diperlukan dua kali lipat lebih banyak mineral kalsium, besi, zinkum, dan magnesium. Zinkum sangat dibutuhkan untuk pertumbuhan di masa ini, yang dipenuhi melalui diet (Soetjiningsih et al, 2002).
Zinkum sangat dibutuhkan pada masa remaja untuk pertumbuhan dan pematangan seksual, terutama saat pubertas kebutuhan dan retensinya meningkat
zinkum untuk meningkatkan MTB 1 kg. Pada laki-laki usia 11-17 tahun, rata-rata retensi zingkum mencapai lebih dari 400 mg/hari. Menurut RDA dibutuhkan 15 mg/hari diet zinkum untuk anak laki-laki, dan 12 mg/hari diet zinkum untuk anak perempuan (Suandi, 2004).
Hasil sementara Puslitbang Gizi dan Direktorat Gizi pada tahun 2006 di 7 provinsi, dikutip dari Indrasari et al, 2008, menunjukkan menunjukkan defisiensi (kadar zinkum serum <70μg/dl) berkisar 7,96%-44,74%. Menurut hasil penelitian Rosmalina et al. (2010) pada anak remaja SLTP kelas VII dan VIII di Bogor didapati bahwa persentase anak dengan status zinkum rendah (<70μg/dl) sebesar 41,4%, dengan konsumsi zinkum dari makanan hanya berkisar 29-30% AKG.
Defisiensi zinkum pada remaja akan menimbulkan gejala klinis seperti : gagal tumbuh, berkurangnya nafsu makan, letargi mental, pematangan seksual yang terlambat, dan perubahan kulit. Faktor yang menyebabkan sindroma defisiensi zinkum ini bisa berbagai macam seperti rendahnya bioavaibilitas zinkum oleh tingginya diet fitat ataupun asupan zinkum sendiri yang rendah (Suandi, 2004).
