BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Protein dan asam amino
Protein membentuk komponen struktural utama dari semua sel dalam tubuh dan berfungsi sebagai enzim dalam membran, alat transportasi dan hormon.Asam amino berfungsi sebagai prekursor untuk asam nukleat, hormon peptida, vitamin, substrat yang digunakan untuk glukoneogenesis di hati dan sebagai substrat energi untuk enterosit dan sel-sel imun tubuh. Sebagian besar protein dalam tubuh terdapat dalam otot rangka.
Jaringan viseral mengandung jumlah yang relatif kecil yaitu sekitar 10% dari total protein. Protein dari diet merupakan sumber energi dan memberikan asam amino esensial yang dibutuhkan untuk sintesis protein serta nitrogen yang mengandung molekul yang diperlukan untuk pemeliharaan dan pertumbuhan jaringan, sebagai respon kekebalan tubuh dan untuk pemulihan dari cedera dan penyakit.
8
6
menganggu metabolisme protein dan asam amino dan sintesisnya tidak dapat memenuhi kebutuhan metabolisme.8
Tabel 2.1. Klasifikasi asam amino
Esensial
8
Non-esensial Esensial kondisonal
Histidin Alanin Arginin (neonatus, penyakit kritis) Isoleusin Asam aspartat Glutamin (penyakit kritis)
Leusin Asparagin Sistein (prematuritas)
Lisin Asam glutamate Glisin (neonatus)
Methionin Serin Prolin (penyakit kritis)
Fenilalanin Tirosin
Threonin Triptophan Valin
Kualitas gizi protein tergantung pada komposisi asam aminonya, idealnya sebanyak mungkin mendekati komposisi asam amino dari protein manusia. Kurangnya ketersediaan bahkan satu saja asam amino esensial dapat membatasi laju sintesis protein tubuh. Protein dalam tubuh manusia tidak memiliki bentuk penyimpanan seperti glikogen dan lemak tetapi semuanya memiliki fungsi biologis. Pemecahan protein bersih karena kelaparan atau penyakit akan mengakibatkan penurunan fungsi tubuh.8,9
amino bebas disekresikan ke dalam sistem darah portal, atau dimetabolisme lagi di dalam usus seperti yang dijelaskan pada gambar 1. Asam amino selanjutnya diserap masuk ke dalam hati, sebagian kecil akan diambil dan digunakan oleh tubuh. Proses ini dinamakan metabolisme splanknik. Asam amino yang diambil dari lumen usus tidak semua mencapai sirkulasi sistemik. Seluruh sisa dari asam amino yang melewati sirkulasi sistemik akan digunakan oleh tubuh.10
Gambar 2.1. Pencernaan dan penyerapan protein9
Gambar 2.2. Metabolisme protein dan asam amino8
2.2 Metabolisme Protein dan Asam Amino Pada Keadaan Stres
dihasilkan dari proteolisis yang terjadi terutama dalam otot. Pada pasien sakit kritis, berbanding lurus dengan tingkat keparahan penyakit, peningkatan sitokin inflamasi, glukokortikoid, dan stres oksidatif memperkuat efek hormon katabolik, dan berkontribusi terhadap resistensi insulin dan pengecilan otot. Resistensi insulin sering terjadi pada pasien sakit kritis, sehingga memberikan kontribusi untuk terjadinya katabolisme protein otot dan glukoneogenesis hati.11
Pada pasien sakit kritis juga terjadi peningkatan oksidasi asam amino esensial yang dihasilkan dari pemecahan protein, khususnya asam amino rantai cabang, sementara fraksi lain dilepaskan ke dalam darah dan dengan cepat dibersihkan oleh organ-organ seperti hati.8,11 Secara umum, arus perpindahan asam amino dari otot ke hati dikendalikan oleh hormon. Kortisol mempercepat proses proteolisis otot dan pelepasan asam amino, sedangkan glukagon mempercepat penyerapan asam amino oleh hati dan digunakan dalam glukoneogenesis. Dalam hati terjadi peningkatan besar dalam penyerapan asam amino untuk glukoneogenesis dan sintesis protein, termasuk sintesis protein fase akut. Beberapa asam amino juga diambil secara selektif oleh jaringan lain untuk tujuan tertentu, misalnya glutamin diambil oleh ginjal untuk mempertahankan ammoniagenesis dan mengatasi asidosis, oleh fibroblas dan enterosit untuk penyembuhan, dan oleh sel-sel kekebalan untuk replikasi dan tindakan.11
mengakibatkan kadar asam amino menjadi tidak normal. Secara khusus, konsentrasi glutamin plasma tidak dihubungkan dengan hasil yang baik pada pasien sakit kritis.11
Pada kondisi stres terjadi berbagai perubahan dalam metabolisme protein yang tercermin oleh peningkatan pertukaran protein seluruh tubuh, peningkatan oksidasi asam amino dan kehilangan nitrogen. Karena semua protein dalam tubuh memiliki fungsi tertentu, maka tidak dapat dianggap sebagai bentuk penyimpanan asam amino, yang menyebabkan pentingnya sumber eksogen protein atau asam amino dari dukungan nutrisi.11,12
2.2.1. Metabolisme Protein Otot
Protein otot berada dalam keadaan pertukaran yang konstan dan keseimbangan antara tingkat pemecahan protein dan sintesis menentukan apakah ada kelebihan protein (anabolisme) atau kekurangan protein (katabolisme).8,12Pada keadaan luka bakar, trauma berat dengan sepsis, atau trauma kepala mengakibatkan hilangnya massa otot dikarenakan meningkatnya laju pemecahan protein. Meningkatnya pelepasan asam amino dari pemecahan protein memberikan stimulus untuk mempercepat sintesis protein otot. Sintesis protein tidak dapat mengimbangi laju pemecahan protein otot yang meningkat meskipun laju sintesis protein bervariasi pada setiap individu.11
diberikan secara enteral. Sumber-sumber asam amino ini dapat memicu sintesis protein untuk mengimbangi pemecahan protein dan oksidasi asam amino yang meningkat.11
2.2.2. Metabolisme Protein Splanknik
Organ splanknik terutama hati dan usus memainkan peran penting dalam metabolisme protein dan asam amino meskipun hanya berisi 10% dari total protein tubuh. Setelah protein dari diet dicerna, organ splanknik memecah asam amino esensial dan non esensial untuk kebutuhannya sendiri sehingga mengurangi persediaan asam amino untuk sirkulasi sistemik.Sebagian besar asam amino ini digunakan untuk sintesis mukosa dan protein sekretori, sintesis asam amino lain seperti sitrulin, arginin dan prolin tetapi asam amino juga digunakan sebagai substrat energi dengan oksidasi yang ireversibel bersamaan dengan karbondioksida (CO2
Pada keadaan penyakit kritis penyerapan hati terhadap asam amino, sintesis protein dan glukoneogenesis di hati akan meningkat. Sintesis protein hati meningkat karena adanya peningkatan sintesis protein fase akut yang disebabkan oleh sitokin proinflamasi.Protein fase akut adalah protein dengan berbagai fungsi imunologi, transportasi dan hemostatik.Peningkatan sintesis protein ini tidak sesuai dengan perubahan konsentrasi plasma.Misalnya, sintesis albumin meningkat sedangkan konsentrasi plasma menurun pada sepsis. Peningkatan sintesis hepatik fase akut sebagai penyebab utama meningkatnya seluruh sintesis protein tubuh selama sakit kritis.8
2.3 Metode Evaluasi Metabolisme Protein dan Asam Amino 2.3.1. Metode Antropometri
Pengukuran berat badan, lingkar lengan atas dan ketebalan lipatan kulit secara teoritis dapat digunakan untuk mendeteksi penurunan berat badan dan hilangnya massa otot tetapi memiliki keterbatasan dikarenakan retensi cairan dan edema yang umumnya pada anak-anak yang sakit kritis. Pengukuran akurat dari berat badan sering tidak mungkin dilakukan selama anak tidak dalam keadaan stabil. Metode ini mungkin tidak efektif dalam menilai perubahan metabolisme protein.4,8
2.3.2. Parameter Biokimia
prealbumin dipengaruhi oleh tingkat keparahan inflamasi dan karena itu juga tidak berguna untuk evaluasi intervensi gizi pada anak-anak yang sakit kritis.4,8
Kadar plasma dari Insulin-like Growth Factor-1 (IGF-1) menunjukkan hubungan yang kuat dengan status gizi dan juga telah digunakan untuk memantau respon terhadap dukungan nutrisi pada pasien malnutrisi.Namun dalam suatu studi pada anak-anak yang sakit kritis kecukupan makan tidak mempengaruhi normalisasi IGF-1. Nilai kadar plasma dari IGF-1 untuk memantau intervensi gizi pada anak-anak yang sakit kritis perlu penelitian lebih lanjut. Karena metabolisme protein dan asam amino pada anak sehat dan sakit kritis selama ini sangat dipengaruhi oleh konsentrasi anabolik plasma seperti insulin dan Human Growth Hormone (HGH) dan hormon katabolik seperti glukagon, katekolamin dan kortisol. Penilaian kadar hormon ini dapat memberikan informasi tentang mekanisme perubahan metabolisme. Hal ini juga berlaku untuk kadar mediator inflamasi yang telah terbukti memainkan peran dalam protein dan metabolisme asam amino (TNF-α, IL-1, IL-6).8,13
2.3.3. Kesimbangan Nitrogen
darah, air mata, air liur dll) diukur dan dinilai kandungan nitrogennya. Asupan nitrogen dapat diukur secara akurat pada pasien yang diberikan total enteral dan parenteral nutrisi, sedangkan penilaian asupan protein pada diet oral sangat sulit dilakukan pada praktek klinis. Selain itu pemberian intravena produk darah mengandung protein untuk pasien sakit kritis mengacaukan penilaian keseimbangan nitrogen. Namun demikian, pengukuran kehilangan nitrogen urin dan perhitungan keseimbangan nitrogen tetap penanda yang paling umum digunakan untuk menilai pertambahan atau kerugian protein pada pasien rawatan intensif.4,8,11
2.3.4. Metode Pelacak Isotop Stabil
Cara terbaik untuk menilai perubahan protein dan metabolisme asam amino adalah melalui penggunaan metode pelacak isotop stabil.Metode ini dapat mengevaluasi tingkat pertukaran protein, sintesis, pemecahan dan keseimbangan protein dan mengevaluasi perubahan pergerakan protein pasca intervensi nutrisi. Isotop stabil merupakan elemen alami nonradioaktif dengan massa yang lebih besar karena adanya sejumlah besar neutron dalam inti (misalnya 13C, 15N, 2H dan
18
urea atau amonia diikuti menggunakan spektrometri. Metode pelacak yang paling sering digunakan memanfaatkan [15N]glisin, L- [1-13C] leusin atau L- [2H5
Idealnya, pengukuran imbang nitrogen ini dikalkukan selama beberapa hari dengan pemberian protein diet yang konstan. Asupan nitrogen dapat diestimasi
] fenilalanin.4,8
2.4 Imbang Nitrogen
Nitrogen merupakan salah satu komponen utama tubuh yang dibutuhkan untuk sintesis protein jaringan dan produksi dari beberapa senyawa nitrogen yang terlibat dalam fungsi lain di tubuh ((hormon, mediator imun, neurotransmitter, antioxidan, dll). Sebab itu, kandungan nitrogen tubuh sebaiknya normal secara kuantitatif maupun kualitatif untuk mempertahankan fungsi tubuh yang normal.8,14
Imbang nitrogen merupakan selisih antara asupan nitrogen yang terkandung dalam diet dan eksresinya. Karena nitrogen kandingan dominannya adalah protein, istilah ini digunakan untuk kesimbangan protein dan asam amino.11,14
denganmembagi asupan protein dalam gram dengan 6,25. Eksresi nitrogenmelalui feses dan kulit dapat diperkirakan 2 gram/hari.6,15
Selisih nitrogen = (Asupan protein / 6,25) – (N Urea Urin – 2)
2.5 Kebutuhan Protein Pada Anak Sakit Kritis
Penyediaan karbohidrat dari diet saja tidak efektif dalam mengurangi produksi glukosa endogen melalui glukoneogenesis dalam keadaan stres metabolik. Oleh karena itu, tanpa eliminasi pemicu katabolisme ini, dapat terjadi kerusakan progresif massa otot dari organ penting seperti diafragma dan otot interkostal yang dapat menyebabkan gangguan pernapasan, dan juga otot jantung. Jumlah protein yang dibutuhkan pada anak sakit kritis lebih tinggi dibandingkan dengan anak sehat. Bayi menunjukkan degradasi protein 25% lebih tinggi setelah operasi, 100% pada keadaan yang memerlukan alat bantu nafas, dan peningkatan 100% dalam ekskresi nitrogen urin pada sepsis bakterial.16 Studi di Indonesia melaporkan terjadi underfeeding protein pada 86,7% pada pasien di unit rawatan intensif anak di RSCM dimana pemberian protein kurang dari 90% kebutuhan. 17
tinggi 4 hingga 6 gram /kilogram berat badan / hari dikaitkan dengan efek samping seperti azotemia, asidosis metabolik, dan kelainan perkembangan neurologis. Perkiraan kebutuhan protein untuk anak sakit kritis dari berbagai kelompok umur adalah sebagai berikut: 0 sampai 2 tahun dengan 2 hingga 3 gram /kilogram berat badan/hari; usia 2-13 tahun membutuhkan 1.5 hingga 2 gram /kilogram berat badan/hari; dan usia 13 sampai 18 tahun membutuhkan 1.5 gram /kilogram berat badan/ hari.18 Jumlah masukan protein yang dibutuhkan untuk menjaga keseimbangan nitrogen pada pasien kritis bervariasi tergantung pada keadaan stres, tingkat respon inflamasi, dan status fungsi organ.19
Studi di Yunani yang memberikan diet enteral dengan protein tinggi (2.1-3.5 gram /kilogram berat badan/ hari) pada 71 sampel dengan rerata usia 71 bulan, dilaporkan menghasilkan keseimbangan nitrogen positif pada hari ke 5 pada 44 pasien dan lebih banyak pada anak dengan luka bakar dibandingkan dengan sepsis.6 Keseimbangan nitrogen positif berhubungan dengan luaran perawatan intensif yang lebih baik. Setiap kenaikan keseimbangan nitrogen1gram/hari probabilitas kelangsungan hidup akan meningkat sampai 21%.20
hemodialisis atau peritoneal dialisis antara 1.2 sampai 1.5 gram /kilogram berat badan/ hari, pasien dengan gagal ginjal akut dengan katabolisme ringan yaitu 0.6 sampai 1.0 gram /kilogram berat badan/ hari. Pasien yang mendapat terapi dialisis dengan katabolisme sedang membutuhkan 1.0 sampai 1.5 gram /kilogram berat badan/ hari, dan maksimal 1.7 gram /kilogram berat badan/ hari pada pasien dengan terapi pengganti ginjal berkelanjutan dengan katabolisme berat.22
Pemberian asam amino spesifik juga perlu dipikirkan pada anak sakit kritis, karena terdapat perbedaan komposisi protein otot dan protein fase akut, maka memungkinkan jika pemberian asam amino yang komposisinya mirip dengan protein fase akut akan mengurangi kebutuhan asam amino endogen.23 Sebuah studi di Amerika melaporkan bahwa asam amino yang diperlukan untuk memelihara sistem imun pada kondisi optimal adalah glutamin, arginin, aspartat untuk proliferasi dan fungsi limfosit, dan sistein, glutamin dan glisin untuk sintesis glutatione.24
Glutamin merupakan asam amino yang banyak terdapat dalam plasma, tetapi kadarnya menurun selama penyakit kritis.Pemberian glutamin pada keadaan kritis dapat menberikan manfaat terhadap saluran pencernaan, fungsi metabolik, daya tahan antioksidan, dan sistem imun.25 Pemberian glutamine memberikan hasil yang baik pada pasien dewasa.26 Pada anak, hasil studi bervariasi. Suplementasi glutamin tidak memberikan hasil yang baik pada bayi berat lahir sangat rendah, dan pada anak yang menjalani operasi saluran cerna.
dan kontrol isonitrogen, tidak memperbaiki pertambahan protein dalam 48 jam.30 Dosis optimal glutamin intravena dan enteral adalah 0.3 sampai 0.5 gram/kilogram berat badan/hari.25
Arginin adalah asam amino lain yang sangat diperlukan selama keadaan stres serta memainkan peran penting dalam regulasi aliran darah, fungsi kekebalan tubuh, sintesis protein dan perbaikan jaringan.31 Kadar arginin plasma pada pasien anak yang sakit kritis berbanding terbalik dengan respon inflamasi yang diukur dengan C-Reaktif Protein.32 Anak sakit kritis dengan luka bakar berat dan sepsis menunjukkan degradasi dan oksidasi arginin tanpa peningkatan sistesis arginin.33,34 Suatu studi uji coba terkontrol secara acak di Chili meneliti efek pemberian arginin enteral pada 28 anak dengan luka bakar. Arginin meningkatkan limfoproliferatif tetapi tidak mengubah konsentrasi arginin plasma, sitokin inflamasi, transpor protein, atau glukosa. Penelitian yang lebih besar diperlukan untuk menentukan apakah suplementasi arginin mempengaruhi hasil klinis pada anak sakit kritis. 35
2.5 Kerangka konseptual
Keterangan
: variabel yang diteliti : variabel yang tidak diteliti
Gambar 2.3 Kerangka konseptual
Sakit kritis Respon Stress Aktivitas
Jenis kelamin
Usia
Status Gizi Metode
Pemberian
Nutrisi
Oral
Enteral
Parenteral
Asupan protein dan kalori
Metabolisme Protein
Nitrogen Urea Urin
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1. Desain Penelitian
Penelitian ini bersifat cross sectional untuk mencari korelasi jumlah asupan kalori dan protein dengan imbang nitrogen pada anak sakit kritis.
3.2. Tempat dan Waktu
Penelitian ini dilakukan di Unit Perawatan Intensif Anak RSUP H. Adam Malik Medan. Waktu penelitian dilaksanakan selama 2 bulan mulai April sampai Mei 2016.
3.3. Populasi dan Sampel
Populasi target pada penelitian ini adalah anak yang mengalami sakit kritis. Populasi terjangkau penelitian ini adalah anak yang dirawat di Unit Perawatan Intensif Anak RSUP H. Adam Malik Medan pada bulan April sampai Mei 2016. Sampel pada penelitian ini adalah bagian dari populasi terjangkau yang memenuhi kriteria inklusi dan eksklusi yang dipilih secara consecutive sampling.
3.4. Perkiraan Besar Sampel
Zα+ Zß
1- r
n = 0,5 ln 1+ r + 3
n = besar sampel
Zα = Nilai deviat baku normal pada α 5 % = 1.96
Zß
Dengan menggunakan rumus di atas maka didapat sampel sebanyak 32 orang, diambil secara konsekutif.
3.6. Kriteria Inklusi dan Eksklusi 3.6.1. Kriteria Inklusi
= Nilai deviat baku normal pada ß 20% = 1.282
r = 0,38.6
a. Anak berusia 1 bulan sampai 18 tahun
b. Menerima asupan nutrisi parenteral dan/atau enteral dalam bentuk susu formula
3.6.2. Kriteria Eksklusi
a. Mengalami gangguan fungsi hati b. Mengalami gangguan fungsi ginjal c. Menolak berpartisipasi dalam penelitian
d. Mendapatkan asupan enteral selain susu formula
3.7. Persetujuan Setelah Penjelasan (Informed consent)
Semua sampel penelitian diminta persetujuan dari orang tua atau perwakilan orang tua setelah dilakukan penjelasan terlebih dahulu dan naskah penjelasan kepada orang tua terlampir dalam usulan penelitian ini.
3.8. Etika Penelitian
Penelitian ini telah disetujui oleh Komite Etik Penelitian Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara dan Rumah Sakit Haji Adam malik Medan.
3.9. Cara Kerja
1. Subjek penelitian yang memenuhi kriteria inklusi dimintai persetujuan dari orang tua untuk mengikuti penelitian setelah diberikan penjelasan dan menandatangani lembar PSP.
2. Data sekunder diambil dari rekam medis pasien meliputi nama, usia dan jenis kelamin dan status nutrisi.
3. Pengambilan data asupan kalori dan protein, melalui oral, enteral dan parenteral diperoleh dari rekam medis pasien.
4. Data laboratorium yaitu pemeriksaan nitrogen urea urin (NUU), prosedurnya dapat dilihat pada Lampiran 6. Urin pasien ditampung selama 24 jam menggunakan selang kateter dan kantong urin yang telah terpasang. Pemeriksaan laorarorium dilakukan di Laboratorium Prodia,
3.10. Alur Penelitian
Gambar 3.1 Alur penelitian
3.11. Identifikasi Variabel
Variabel Bebas Skala
Asupan protein numerik
Asupan kalori numerik
Variabel Tergantung Skala
Imbang nitrogen numerik
Pasien Unit Perawatan Intensif Anak RSHAM
Pencatatan data sekunder
Penghitungan jumlah asupan protein selama 24 jam
Pengumpulan urin selama 24 jam
Pemeriksaan nitrogen urea urin
Penghitungan imbang nitrogen
3.12. Definisi Operasional
a. Anak sakit kritis : seluruh pasien unit perawatan intensif anak yang membutuhkan dukungan terhadap kegagalan fungsi organ vital yang dapat menyebabkan kematian, dapat berupa bantuan mekanis (ventilasi mekanik, hemodialisa, filtrasi atau alat bantu pompa jantung) dan atau bantuan farmakologis (inotropik atau vasoaktif-inotropik).
b. Jumlah asupan protein : asupan protein yang diterima pasien baik melalui oral, enteral maupun parenteral dalam 24 jam rawatan dalam gram.
c. Jumlah asupan kalori : persen jumlah kalori yang diberikan dibandingkan kalori yang dibutuhkan pasien yang dihitung berdasarkan rumus Schofield. Tabel 3.1. Perhitungan Kebutuhan BMR Berdasarkan Schofield
Jenis Kelamin Perkiraan REE per hari
(Kkal/hari)
c. Nitrogen urea urin (NUU) : ekskresi nitrogen urea sunyek pebelitian dalan urin tamping 24 jam awal rawatan dalam gram.
d. Imbang nitrogen : selisih asupan dan ekskresi dalam 24 jam awal rawatan. e. Gangguan fungsi ginjal : jika jumlah urin < 0,5 ml/kg berat badan/jam dalam
f. Gangguan fungsi hati : iskemik hepatitis dengan indikator kadar serum glutamat oksaloasetat transaminase (SGOT) > 1000 IU/L dan serum glutamate piruvat trasnaminase (SGPT) > 1000 IU/L.39
g. Status gizi : status gizi diukur menurut BB/PB atau TB dengan grafik WHO pada anak dengan umur ≤ 5 tahun dan menggunakan CDC 2000 pada anak
berumur > 5 sampai 18 tahun.
Tabel 3.2 Penentuan status gizi menurut kriteria WHO
Skor Z BB terhadap PB/TB
Tabel 3.3 Penentuan status gizi menurut CDC 2000
BB/TB BB terhadap PB/TB
> 120 %
3.13. Pengolahan dan Analisis Data
