BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Vitamin D
Vitamin D sering dikenal dengan vitamin matahari karena vitamin D dapat dibentuk tubuh dengan bantuan sinar matahari. Bila tubuh mendapat cukup sinar matahari, maka konsumsi vitamin D melalui makanan tidak dibutuhkan. Karena dapat disintesis di tubuh, vitamin D dapat dikatakan bukan vitamin, tapi suatu prohormon.5
Selama paparan sinar matahari dengan spektrum aktif 290-315 nm atau ultraviolet (UV)-B, 7-dehydrocholesterol (7-DHC) di kulit diubah menjadi previtamin D3. 7-dehydrocholesterol Terdapat pada semua lapisan kulit manusia. Sekitar 65% dari 7-DHC ditemukan pada epidermis, dan lebih dari 95% previtamin D3 dihasilkan di epidermis. Produksi previtamin D3 di kulit dilakukan secara regular. Hasil produksi sinar matahari diubah menjadi inaktif (tachysteroldan lumisterol) pada saat kontak yang terlalu lama terhadap radiasi UVB, sehingga dapat mencegah intoksikasi vitamin D yang diinduksi oleh sinar matahari. Produksi vitamin D3 kulit dipengaruhi oleh pigmentasi kulit, penggunaan tabir surya, waktu dalam hari, musim, lintang, ketinggian dan polusi udara.5
2.1.1 Sejarah
Penyakit riketsia sejak berabad-abad yang lalu ditemukan pada anak-anak di Negara-negara dingin, seperti di Eropa Utara dan Amerika Utara.6 Pada tahun 1890, seorang dokter Inggris bernama Palm mengamati bahwa riketsia jarang terjadi bila anak-anak terkena sinar matahari. Baru pada tahun 1919 Mellanby dapat menunjukan pada anjing percobaan bahwa penyakit ini adalah penyakit kekurangan gizi. Bila hewan percobaan ini diberi minyak ikan penyakit ini akan sembuh. Ia menduga bahwa zat yang menyebabkan penyembuhan ini adalah vitamin A. Mac Collum pada tahun 1922 menemukan bahwa disamping vitamin A, minyak ikan mengandung zat lain yang dinamakan factor antirakitik atau vitamin D yang mampu mengobati riketsia. Penelitian di klinik kemudian
menunjukan bahwa sinar matahari atau sinar ultra violet dapat mencegah dan menyembuhkan riketsia pada anak-anak. Disimpulkan bahwa riketsia dengan demikian berhubungan dengan sinar matahari dan zat-zat yang ada di dalam minyak ikan.1 Hampir lima puluh tahun yang lalu, da Luca menemukan bahwa bentuk aktif vitamin D membutukan sintesis di dalam ginjal.6
2.1.2 Definisi vitamin D
Vitamin D adalah nama generik dari dua molekul, yaitu ergokalsiferol (vitamin D2) dan kolekalsiferol (vitamin D3). Prekursor vitamin D hadir dalam fraksi sterol dalam jaringan hewan (dibawah kulit) dan tumbuh-tumbuhan berturut-turut dalam bentukan 7 dehidrokolesterol dan ergosterol. Keduanya membutuhkan radiasi sinar ultraviolet untuk mengubahnya ke dalam bentuk provitamin D3 (kolekalsiferol) dan D2 (ergokalsiferol). Kedua provitamin membutuhkan konversi menjadi bentuk aktifmya melalui penambahan dua gugus hidroksil. Terminologi vitamin D3 dan ekivalen tercantum pada Tabel 2.1.6
Tabel 2.1 Terminologi Vitamin D3 dan Ekivalen6 Terminologi
Asal hewan Asal tumbuh-tumbuhan
7-dehidrokolesterol (prekursor D3) Ergosterol (prekursor D3) Sumber: epidermis hewan Sumber: tumbuh-tumbuhan
Vitamin D3 Vitamin D2
Kolekalsiferol Ergokalsiferol
Sumber: radiasi prekursor Sumber: radiasi prekursor 25-hidroksi kolekalsiferol 25-hidroksi ergokalsiferol
Kolekalsiferol Ergokalsiferol
25(OH)D3 25(OH)D2
Sumber: perubahan di dalam hati Sumber: perubahan di dalam hati Vitamin D3 (bentuk aktif)* Vitamin D2 (bentuk aktif)* 1,25-dihidroksi kolekalsiferol 1,25-dihidroksi ergokalsiferol
Kalsitriol Erkalsitriol
1,25(OH)2D3 1,25(OH)2D2
Sumber: perubahan di dalam ginjal Sumber: perubahan di dalam ginjal
Ekivalen:
1satuan Internasional (SI) = 0,025 µg kolekalsiferol (vitamin D3) 1 µg kolekalsiferol (vitamin D3) = 40 SI vitamin S
2.1.3 Fungsi vitamin D
Fungsi utama vitamin D adalah membantu pembentukan dan pemeliharaan tulang bersama vitamin A dan vitamin C, hormon-hormon paratiroid dan kalsitonin, protein kolagen, serta mineral-mineral kalsium, fosfor, magnesium dan flour. Fungsi khusus vitamin D dalam hal ini adalah membantu pengerasan tulang dengan cara mengatur agar kalsium dan fosfor tersedia di dalam darah untuk diendapkan pada proses pengerasan tulang.6 Di dalam saluran cerna, kalsitriol meningkatkan absorpsi vitamin D dengan cara merangsang sintesis protein pengikat-kalsium dan protein pengikatfosfor pada mukosa usus halus. Di dalam tulang, kalsitriol bersama hormon paratiroid merangsang pelepasan kalsium dari permukaan tulang ke dalam darah. Di dalam ginjal, kalsitriol merangsang reabsorbsi kalsium dan fosfor .6
2.1.4 Defisiensi vitamin D
Vitamin D adalah vitamin larut lemak yang dibutuhkan untuk berbagai proses metabolisme di dalam tubuh. Dalam metabolisme kalsium dan tulang, fungsi utama 1,25(OH)2D3 ,metabolit aktif vitamin D, adalah mengontrol absorpsi kalsium dan fosfat usus agar dapat mempertahankan konsentrasi kalsium darah sehingga mineralisasi tulang tetap terpelihara. Defisiensi vitamin D akan berpengaruh pada homeostasis ini. Defisiensi vitamin D akan meningkatkan hormon paratiroid (parathyroid hormone, PTH) sehingga terjadi resorpsi tulang yang selanjutnya akan meningkatkan risiko terjadinya fraktur. Defisiensi vitamin D yang berat akan menyebabkan gangguan mineralisasi tulang sehingga terjadi penyakit Rickets pada anak-anak dan osteomalasia pada orang usia lanjut. Selain itu, defisiensi vitamin D juga akan menurunkan massa otot, dan meningkatkan miopati yang mengakibatkan terjadinya instabilitas postural dan membuat usia lanjut mudah jatuh. Belakangan ini diketahui pula bahwa vitamin (hormon) D berhubungan dengan berbagai penyakit seperti penyakit asma, diabetes melitus, hipertensi, artritis reumatoid, keganasan kolon, payudara, prostat, dan sebagainya.7 Faktor penyebab defisiensi vitamn D tercantum pada tabel 2.2.7
Dari beberapa penelitian yang ada, prevalensi defisiensi vitamin D di Indonesia pada wanita berusia 45-55 tahun adalah sekitar 50%. Sementara temuan Setiati, pada wanita berusia 60-75 tahun menemukan defisiensi vitamin D sebesar 35,1%. Penelitian di Indonesia dan Malaysia, pada 504 wanita usia subur (WUS) berusia 18-40 tahun menemukan rata-rata konsentrasi serum 25(OH)D adalah 48 nmol/L dengan prevalensi defisiensi vitamin D sebesar 63%.8 Penelitian yang dilakukan di Indonesia pada anak usia 1 sampai 12,9 tahun menunjukkan bahwa 45% anak mengalami insufisiensi vitamin D. Pada penelitian yang dilakukan di empat negara, Indonesia menduduki peringkat ke empat, dengan rerata vitamin D hanya 52,7 nmol/l).9 Berbagai studi epidemiologi mengindikasikan konsentrasi 25-(OH)D<20ng/mL meningkatkan risiko kanker kolon, prostat, dan payudara antara 30 hingga 50%. Sebanyak 33% wanita usia 60-70 tahun dan 66% usia 80 tahun keatas menderita osteoporosis. Diperkirakan 47% wanita dan 22% pria berusia 50 tahun atau lebih akan menderita osteporosis dan fraktur sepanjang sisa hidupnya.10
Tabel 2.2 Faktor Penyebab Defisiensi Vitamin D8 Kurangnya intake
Tidak adekuatnya asupan makanan yang mengandung vitamin D Malnutrisi
Paparan sinar matahari yang terbatas Gastrointestinal
Malabsorbsi (misalnya pada short bowel syndrome, pankreatitis, inflamatory bowel disease, amyloidosis, celiac sprue, dan malabsorptive bariatric surgery procedures)
Hepatic
Beberapa pengobatan antiepilepsi (meningkatkan aktivitas 24- hydroxylase)
Penyakit hati yang berat (menurunkan aktivitas 25-hydroxylase) Renal
Penuaan (menurunkan aktivitas 1-α hydroxylase)
Renal insufficiency, glomerular filtration rate <60% (menurunkan aktivitas 1-α hydroxylase)
2.1.5 Pembentukan vitamin D
Vitamin D3, kolekalsiferol, berasal dari efek iradiasi UVB (panjang gelombang 290-315 nm) pada 7-dehidrokolesterol (kolesterol dengan ikatan rangkap pada atom karbon 7) yang merupakan pendamping tambahan kolesterol
di dalam kulit. Ada susunan ulang molekul dengan terbukanya cincin B inti steroid (Gambar 2.1). Kolekalsiferol merupakan bentuk vitamin D yang terdapat secara alami pada manusia dan hewan, seperti dalam minyak hati ikan kod, ikan yang berlemak, mentega, dan hati hewan. Vitamin D2 berasal dari ergosterol (sterol fungus) melalui iradiasi senyawa tersebut dengan cahaya UV melalui rangkaian perubahan kimia yang sama dan disebut ergokalsiferol.11
Gambar 2.1 Pembentukan vitamin D3 dalam kulit11
Di daerah tropis dan subtropis dunia terdapat cukup vitamin D yang dibuat dalam kulit untuk memenuhi kebutuhan tubuh (jika orangnya tidak terus diam di rumah atau tubuhnya tidak sepenuhnya tertutup pakaian). Karena kolekalsiferol dibentuk dalam satu organ tubuh (kulit) dan diangkut oleh darah untuk bekerja pada organ lain (tulang, usus, ginjal), kolekalsiferol dapat disebut sebagai hormon. Bagaimanapun, ketika orang tinggal di garis lintang yang tinggim tertutup pakaian, menghabiskan seluruh waktunya di dalam rumah, dan langit terkena polusi asap, maka pajanan sinar UV tidak cukup untuk membuat cukup vitamin D di dalam kulit. Asupan vitamin D dari makanan diperlukan sehingga kolekalsiferol yang berada dalam beberapa makanan dan ergokalsiferol dalam makanan yang difortifikasi mengambil peranan sebagai sumber vitamin.11
2.1.6 Metabolisme vitamin D
Di dalam tubuh, vitamin D tidak langsung dalam keadaan aktif sehingga vitamin D tersebut harus dimodifikasi secara kimia (mengalami hidroksilasi) sebanyak dua kali. Petunjuk pertama dari hal ini berupa hasil obaservasi adanya lag period 8 jam sebelum seseorang dapat melihat efek vitamin D yang diberikan pada hewan percobaan. Vitamin D dibawa dalam plasma dalam keadaan terikat
dengan α2- globulin yang spesifik, yaitu protein yang mengikat vitamin D. Dalam
mikrosom hati, ujung rantai-samping mengalami hidroksilasi untuk membentuk 25 –hidroksi-vitamin D (25(OH)D). Senyawa ini mempunyai kadar yang lebistabil dalam darah dibandingkan kadar vitamin D yang mengalami kenaikan temporer ketika jumlah vitamin tersebut diserap atau disintesis dalam kulit.11
Gambar 2.2 Aktivasi vitamin11
Vitamin D dibentuk lebih sedikit dalam kulit yang berwarna gelap dibandingkan kulit yang berwarna putih karena melanin dalam kulit menyerap sinar UV. Orang tua juga membentuk lebih sedikit vitamin D setelah mereka terpajan dengan sinar UV gelombang pendek; kulit mereka mengandung materi awal 7-dehidrokolesterol yang lebih sedikit. Vitamin D yang dikonsumsi kemudian akan dicerna, diserap, dan diangkut dari usus halus bagian proksimal dalam kilomikron (Gambar 2.3). Seperti lemak lainnya, penyerapan dapat terganggu pada penyakit kronis dalam sistem empedu atau pada penyakit usus dengan malabsorbsi. Ekskresi vitamin D ke dalam getah empedu, terutama sebagai metabolit yang lebih polar.11
Gambar 2.3 Metabolisme dan fungsi vitamin D11 2.1.7 Asupan Vitamin D
Sumber utama vitamin D adalah paparan sinar matahari, asupan bahan makanan sumber, suplementasi, asupan makanan fortifikasi. Diet dengan tinggi minyak ikan dapat mencegah defisiensi vitamin D. Paparan sinar matahari berupa radiasi UVB dengan panjang gelombang 290-315 (sumber lain menyebutkan 280-320nm) dapat menjadi sumber yang sangat baik terutama di daerah tropis. Sinar matahari tersebut akan menembus kulit dan mengkonversi 7-dehydrocholesterol menjadi previtamin D3 setelah paparan 30 menit, dan secara cepat akan dikonversi menjadi vitamin D3. Banyaknya previtamin D3 atau vitamin D3 akan dipecah oleh sinar matahari, kelebihan paparan sinar matahari tidak menyebabkan intoksikasi vitamin D3.5 Bahan makanan sumber vitamin D yang berasal dari hewani diperkirakan mempunyai bioavailabilitas 60% dibandingkan suplemen vitamin. Bahan makanan sumber susu mempunyai bioavailabilitas 3-10 kali lebih baik dibandingkan bahan makanan sumber yang larut dengan minyak. Secara alami sangat sedikit makanan yang mengandung atau difortifikasi vitamin D, termasuk vitamin D2 dan D3. Vitamin D2 diproduksi melalui irradiasi sinar ultra violet ergosterol dari jamur, dan vitamin D3 melalui irradiasi 7- dehidroksikolesterol dari lanolin.5 Kedua bahan tersebut digunakan untuk membuat suplemen vitamin D. Kecukupan vitamin D tidak hanya penting untuk kesehatan tulang saja tetapi juga untuk fungsi optimal organ dan jaringan seluruh tubuh. Kebutuhan meningkat seiring pertumbuhan usia, masa remaja adalah masa yang paling tinggi kebutuhan akan vitamin D sesuai dengan Angka Kecukupan Gizi (AKG) untuk vitamin D.12
2.2.1 Vitamin D receptor, Sistem Endokrin Vitamin D dan Kulit
Kulit memiliki kapasitas untuk menghasilkan beberapa hormon dan zat dengan aktivitas seperti hormon.Zat-zat ini bekerja melalui mekanisme parakrin, autokrin, dan intrakrin untuk memenuhi efek pleiotropiknya.Kulit dapat memetabolisme hormon dan menghasilkan turunan dengan aktivitas sistemik.Vitamin D merupakan salah satu hormon yang terdapat pada kulit. Kulit adalah organ yang unik dalam sintesis vitamin D karena dapat mensintesis vitamin D setelah radiasi UV dan mampu mengaktivasi metabolisme vitamin D menjadi 25-OHD dan 1,25 (OH)2D. Metabolisme ini dapat mengekspresikan VDR dan merespon aktivasi VDR untuk induksi atau regresi multipel gen. Vitamin D receptor merupakan anggota superfamili nuklear.Pada mamalia VDR terdapat pada jaringan metabolik seperti usus, ginjal, kulit dan kelenjar tiroid.Vitamin D receptor aktif mengikat vitamin D respon elements (VDREs) yang terletak di daerah promoter gen target, sehingga mengendalikan transkripsi gen. Kulit merupakan satu-satunya jaringan yang mampu mensintesis dan mengaktivasi vitamin D serta aktivasi autokrin atau parakrin oleh hormon vitamin D. Seperti kalsium, 1,25-(OH)2D merangsang diferensiasi keratinosit epidermis. Analisis in vitro dan in vivo menunjukkan bahwa dua jalur ini bertindak secara sinergis. Studi pada kultur keratinosit menunjukkan bahwa peningkatan kalsium dan terapi dengan 1,25-(OH)2D menurunkan proliferasi keratinosit dan merangsang diferensiasi keratinosit. Analisis in vivo pada tikus tanpa VDR signifikan menunjukkan kelainan pada diferensiasi keratinosit epidermis setelah 2 minggu kehidupan.Namun pencegahan hipokalsemia pada tikus tanpa VDR mencegah fenotip ini, menunjukkan bahwa normalisasi kalsium dapat mengkompensasi adanya VDR. Selain pada keratinosit epidermis, VDR juga terdapat pada outer root sheath, folikel rambut, serta kelenjar sebaceous.13
2.2.2 Faktor Penyebab Perbedaan Warna Kulit dan Manfaat Warna kulit Warna kulit setiap ras manusia berbeda. Dapat kita lihat seperti warna kulit orang eropa dan melayu. Warna kulit orang eropa adalah putih sedangkan warna kulit orang melayu berwarna kuning langsat. Kulit terdiri dari beberapa lapisan yaitu epidermis, dermis, dan hipodermis. Yang menentukan warna kulit seseorang adalah pada lapisan epidermis dimana pada lapisan ini terdiri dari dua bagian yaitu lapisan tanduk dan lapisan malphgi. Pada lapisan malphigi terdapat pigmen melanin yang memberi warna pada kulit. Semakin banyak jumlah pigmen maka semakin gelap warna kulit.14
Menurut Thomas B. Fitzpatrick pigmen kulit terbagi 5 yaitu :
1. Melanin : Ini berwarna coklat dan hadir dalam zona germinative dari epidermis.
2. Melanoid : Ini menyerupai melanin namun hadir difus di seluruh epidermis. 3. Keratin : Pigmen ini berwarna kuning sampai oranye. ini ada dalam stratum
korneum sel-sel lemak dermis dan fasia superfisialis.
4. Hemoglobin (juga dieja Hb) : Hal ini ditemukan dalam darah dan bukan merupakan pigmen kulit tetapi mengembangkan warna ungu.
5. Oksihemoglobin : Hal ini juga ditemukan dalam darah dan bukan merupakan pigmen kulit. Ini mengembangkan warna merah.
Selain itu juga warna kulit manusia ditentukan oleh berbagai faktor, yang terpenting adalah jumlah pigmen melanin kulit, peredaran darah, tebal tipisnya lapisan tanduk dan adanya zat-zat warna lain yang bukan melanin yaitu darah dan kalogen.13
Gambar 2.4 Penampang Kulit 2.2.3 Proses Sintesis Vitamin D
Sinar matahari memang baik untuk tubuh. Terutama untuk mengubah provitamin D menjadi vitamin D. Sinar matahari membawa berbagai macam sinar dan radiasi. Hanya saja warna putih cerah yang mampu ditangkap oleh mata. Jika dibiaskan melalui prisma saja bisa menjadi warna-warna pelangi. Oleh karena itu sinar matahari juga ada berjenis ultraviolet B. Ultraviolet B inilah yang akan di serap oleh kulit yang mengandung kolesterol. Kemudian kolesterol itulah yang mengandung provitamin D dan akan di ubah menjadi menjadi vitamin D . dengan cara memparkan tubuh terkena sinar matahari selama 5 sampai 15 menit. Tentu ada resiko jika terpapara sinar matahari terlalu lama. Dan ada baiknya terpapar sinar matahari mengandung UV B ini sebelum jam 9 pagi khusus untuk pembentukan vitamin D pada tubuh.
2.2.4 Paparan Sinar Ultraviolet Dan Vitamin D
Ada hubungan yang erat antara sinar UV dan pembentukan vitamin D. Jenis vitamin ini sangat penting untuk penyerapan kalsium dan fosfor, dua unsur yang berperan besar dalam pembentukan tulang. Tanpa vitamin D, tulang akan semakin tipis dan rapuh. Vitamin D sebenarnya merupakan salah satu turunan dari kolesterol, yang disebut dengan kalsiferol. Ketika kulit terpapar sinar matahari yang mengandung UVB, maka prekursor 7dihidrokelosterol akan dirubah menjadi kolekalsiferol. Proses selanjutnya akan mengubah kolekalsiferol menjadi kalsitrol. Inilah bentuk vitamin D aktif, yang dapat menjaga tulang tetap kuat. Dalam proses ini, sinar UVB hanya sebagai pemicu perubahan 7-dihidrokolesterol menjadi kolekalsiferol, dan bukan sebagai sumber vitamin D.15
2.2.5 Vitamin D Datang Dari Kulit
Vitamin D yang cukup. Tubuh memproduksinya sendiri. Caranya adalah mengekspos beberapa bagian dari kulit Anda dengan sinar matahari langsung selama 15 sampai 30 menit beberapa hari seminggu. Tapi sinar UV yang merangsang produksi vitamin D juga dapat menyebabkan kanker kulit. Jadi kebanyakan ahli tidak menyarankan Anda mendapatkan vitamin D dari paparan sinar matahari secara berlebihan.15
2.2.6 Kekurangan Vitamin D
Kekurangan vitamin D merupakan sebuah masalah umum. Kebanyakan orang mendapatkan sebagian besar vitamin D dari keterpaparan terhadap sinar matahari dan hanya sedikit yang didapatkan dari asupan makanan. Vitamin D pada makanan hanya terdapat pada ikan berminyak dan minyak ikan. Sedikit vitamin D ditemukan pada makanan-makanan olahan yang diperkaya seperti sereal, yogurt, jus jeruk, dan susu.16
2.2.7 Menurut Thomas B. Fitzpatrick Warna Kulit berdasarkan Pigmen Melanin
A.Very Fair (skor 0-6)
Jenis warna kulit very fair memiliki tingkat intensitas warna putih yang sangat terang cenderung terkesan pucat. Namun, jenis warna kulit very fair tidak akan bisa menggelap atau kecoklatan meski terbakar oleh sinar matahari seharian.
B. Fair (skor 7-13)
Sementara, fair adalah jenis warna kulit yang warnanya cenderung lebih pink dan banyak muncul di jenis kulit bangsa Jepang dan Cina. Warna kulit fair selalu bisa terbakar, namun terkadang saja menggelap.
C. Medium (skor 14-20)
Sedangkan, warna kulit medium adalah warna kulit orang keturunan Indian Meksiko dan Indonesia pada umumnya. Jenis warna medium bila terpapar sinar matahari akan cukup mudah berubah menjadi cokelat.
D. Olive (skor 21-2)
Selanjutnya, warna kulit olive walaupun jarang terpapar sinar matahari, warnanya akan tetap cokelat.
E. Brown or Black (skor 35-36)
Lalu yang terakhir adalah jenis warna kulit brown atau black yang banyak didapatikan pada bangsa Afrika dan India. Kulit brown atau black mungkin tidak akan pernah terkena sinar matahari langsung, tapi akan selalu menggelap atau hitam.
Gambar 2.6 Tipe Kulit Fitzpatrick14
