KOMPONEN ZAT BESI DALAM TUBUH

KOMPONEN ZAT BESI DALAM TUBUH

Besi merupakan unsur  vital yang sangat dibutuhkan oleh tubuh untuk transport oksigen, metabolism oksidatif, dan pertumbuhan serta proliferasi sel.

Zat besi dikonsumsi dari makanan akan diserap di duodenum dan sebagian kecil di jejenum. Sekitar 5 sampai 15% akan diserap dalam bentuk  Fe2+. Didalam usus  Fe2+ dioksidasi menjadi Fe3+, selanjutnya Fe3+  berikatan dengan apoferitin yang kemudian ditransformasi menjadi feritin dan disimpan dalam bentuk feritin. Sebagian lagi Fe2+ dibebaskan ke dalam plasma darah. Di dalam plasma Fe2+ dioksidasi menjadi Fe3+ dan berikatan dengan transferin. Transferin mengangkut Fe2+ ke dalam sumsum tulang untuk bergabung membentuk hemoglobin. Transferin mengangkut Fe2+ ke dalam tempat penyimpanan besi di hati, sumsum tulang, limpa, dan organ RES. Kemudian dioksidasi menjadi Fe3+. Fe3+ ini bergabung dengan apoferitin membentuk feritin yang kemudian disimpan, besi yang terdapat dalam plasma seimbang dengan bentuk yang disimpan.1,2

Gambar 1. Metabolisme besi dalam tubuh

Komponen besi dalam tubuh

Komponen besi dalam tubuh terdiri atas 3 bentuk senyawa , yaitu  senyawa fungsional dalam metabolik dan enzimatik berupa hemoglobin, mioglobin,enzim, besi cadangan berupa feritin dan hemosiderin, dan senyawa transpor dalam transferin.1,2

Besi dalam hemoglobin

Sebagian besar zat besi terikat dalam hemoglobin yaitu sekitar 65 – 80% yang berfungsi mengangkut oksigen untuk keperluan metabolism dalam jaringan. Hemoglobin merupakan metaloprotein yang terdiri dari globin, apoprotein, dan 4 gugus heme. Rantai globin terdiri dari 4 yang terhubung satu sama lain. Tetramer  terdiri dari dua pasang subunit polipeptida yang berbeda yaitu α, β, γ, δ. Tiap sub unit memiliki berat molekul kurang lebih 16.000 Dalton. Pada pusat molekul terdapat cincin heterosiklik yang dikenal dengan porfirin yang mengikat satu atom besi yang merupakan tempat pengikatan oksigen.  Secara keseluruhan hemoglobin memiliki kapasitas empat molekul oksigen. Hemoglobin membebaskan O2 ke jaringan dan mengangkut CO2 dan proton ke paru-paru.1,3

Gambar 2. Besi yang terikat pada hemoglobin

 

Gambar 3. Peran besi dalam pembentukan hemoglobin

Zat besi dalam mioglobin

Mioglobin merupakan suatu protein pembawa oksigen yang ditemukan dalam otot, dimana mioglobin bertindak sebagai suatu cadangan oksigen dan mempermudah difusi oksigen melalui sel. Mioglobin mempunyai 2 komponen molekuler, suatu rantai polipeptida tunggal yang mengandung 153 residu asam amino dengan berat molekul 17.600, dan suatu gugusan hem, yang mengandung zat besi. Heme dari mioglobin dikenal sebagai gugusan prostetik karena merupakan suatu molekul organik non protein yang berkaitan erat dengan polipeptida. Pengikatan dari atom besi dengan suatu heme melibatkan empat nitrogen dari cincin pirol. Zat besi yang terikat dapat membentuk dua ikatan tambahan, satu pada masing-masing sisi dari bidang heme, disebut posisi koordinasi kelima dan keenam. Pada posisi koordinasi keenam dari zat besi fero dalam mioglobin mengikat satu molekul oksigen. 3,4

Terdapat 3,5% besi yang terikat pada mioglobin. Ditemukan dalam konsentrasi yang besar pada tulang dan otot jantung. Lipatan rantai globin membentuk celah yang hampir terisi gugus heme.  Fe2+ mempunyai afinitas tinggi terhadap oksigen dan dioksidasi searah membentuk Fe3+. Fe3+ tidak dapat mengikat oksigen. interaksi non kovalen antara sisi asam amino dan cincin porfirin non polar yang mengandung sisi ikat oksigen meningkatkan afinitas Fe2+ terhadap O2. Peningkatan afinitas melindungi Fe2+ dari oksidasi dan memungkinkan pengikatan O2 yang reversibel. Semua asam amino yang yang berinteraksi dengan heme nonpolar kecuali  dua histidin, berikatan langsung dengan atom besi heme dan histidin yang lain menstabilkan sisi ikat oksigen. Dalam keadaan O2 tinggi maka mioglobin mengikat banyak O2 namun dalam keadaan O2 rendah maka mioglobin melepaskan  O2 yang digunakan di mitokondria otot untuk menghasilkan ATP secara aerob.4

Gambar 4. Struktur mioglobin

Besi yang ditranspor dalam transferin

Transferin adalah B1 globulin yang merupakan glikoprotein dengan berat molekul 80.000 – 90.000 dalton, terdiri dari polipeptida rantai tunggal dengan 679 asam amino dalam dua domain homolog. N-terminal dan C-terminal masing-masing mempunyai satu tempat ikatan dengan Fe3+. satu molekul transferin mengikat 2 atom Fe3+. Transferin akan berikatan dengan reseptor transferin. Setiap reseptor transferin mengikat  2 molekul transferin.1,5

Transferin terutama disintesis oleh sel parenkim hati, sebagian kecil di otak, ovarium, dan limfosit T. Transferin mempunyai waktu paruh 8 – 11 hari.

 

Gambar 4. Fe yang terikat pada transferin

Zat besi dalam enzim sitokrom

Sitokrom merupakan protein pemindah elektron yang mengandung heme sebagai gugus prostetik. Sitokrom adalah jenis protein pembawa yang mengandung gugus heme yang atom besinya berisolasi antara Fe3+ dengan Fe2+. Strukturnya terdiri atas 3 helix, dan struktur heme sebagai tempat Fe. Berbagai sitokrom ditemukan dalam rantai respirasi antara lain sitokrom oksidase (aa3), b5, c, dan P450. Sitokrom berperan dalam transfer elektron. Rantai transport elektron  adalah tahapan terakhir dari reaksi respirasi aerob. Transpor elektron berlangsung pada Krista (membran dalam) mitokondria. Molekul yang berperan penting dalam reaksi ini adalah NADH dan FADH2 yang dihasilkan pada proses glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus Krebs. 1,6

Gambar 5. Struktur sitokrom.

Besi dalam bentuk cadangan sebagai feritin dan hemosiderin

Feritin adalah salah satu protein yang penting dalam proses metabolisme besi di dalam tubuh. Sekitar  20 – 35 % dari jumlah total zat besi dalam tubuh berada dalam bentuk cadangan zat besi (depot iron), berupa feritin dan hemosiderin. Dalam keadaan normal cadangan besi terdiri dari 65% feritin dan 35% hemosiderin. 5

Ferritin adalah kompleks protein yang berbentuk globular, mempunyai 24 subunit- subunit protein yang menyusunnya dengan berat molekul 450 kDa, terdapat di semua sel baik di sel prokayotik maupun di sel eukaryotik. Dalam keadaan normal, hanya sedikit feritin yang terdapat dalam plasma manusia. Jumlah feritin dalam plasma menggambarkan jumlah besi yang tersimpan di dalam tubuh kita. Bila dilihat dari stuktur kristalnya, satu monomer feritin mempunyai lima helix penyusun yaitu blue helix, orange helix, green helix, yellow helix dan red helix dimana ion Fe berada di tengah kelima helix tersebut. Pada manusia, subunit – subunit pembentuk feritin ada dua tipe, yaitu Tipe L (Light) Polipeptida dan Tipe H (Heavy) Polipeptida, dimana masing – masing memiliki berat molekul 19 kD dan 21 kD. Tipe L yang disimbolkan dengan FTL berlokasi di kromosom 19 sementara Tipe H yang disimbolkan dengan FTH1 berlokasi di kromosom 11. Setiap satu kompleks feritin bisa menyimpan kira – kira 3000 – 4500 ion Fe3+ di dalamnya.

Feritin dan hemosiderin sebagian besar terdapat dalam limpa, hati, dan sumsum tulang. Feritin adalah protein intrasel yang larut didalam air, yang merupakan protein fase akut. Hemosiderin merupakan cadangan besi tubuh berasal dari feritin yang mengalami degradasi sebagian, terdapat terutama di sumsum tulang, bersifat tidak larut di dalam air.  Pada kondisi normal, feritin menyimpan besi di dalam intraseluler yang nantinya dapat di lepaskan kembali untuk digunakan sesuai dengan kebutuhan. Serum feritin adalah suatu parameter yang terpercaya dan sensitif untuk menentukan cadangan besi pada orang sehat.1,2,7

Besi bebas bersifat toxic untuk sel, karena besi bebas merupakan katalisis pembentukan radikal bebas dari Reactive Oxygen Species (ROS) melalui reaksi Fenton. Untuk itu, sel membentuk suatu mekanisme perlindungan diri yaitu dengan cara membuat ikatan besi dengan feritin.2,7

Gambar 7. Feritin dan hemosiderin dalam metabolism Fe

Keseimbangan zat besi dalam tubuh

Keseimbangan zat besi dalam tubuh harus dipertahankan agar tidak terjadi anemia. Setiap hari turn over zat besi berjumlah 35 mg, tetapi tidak semuanya harus didapatkan dari makanan. Sebagian besar yaitu sebanyak 80 – 90% didapat dari pemecahan eritrosit yang sudah tua, yang mengalami recycling untuk dapat dipergunakan lagi oleh sumsum tulang membentuk sel darah merah. Faktor yang mempengaruhi keseimbangan besi dalam tubuh yaitu makanan yang dikonsumsi, jumlah eritrosit dalam tubuh, jumlah oksigen dalam tubuh, dan pengaruh obat-obatan. Feritin merupakan salah satu kunci yang mengatur hemostasis besi. Fe3+ yang disimpan dalam feritin akan dilepaskan kembali jika tubuh membutuhkan.1

Kesimpulan

Besi sangat dibutuhkan oleh tubuh untuk transport oksigen, metabolism oksidatif, dan pertumbuhan serta proliferasi sel. Besi dalam tubuh terdiri atas senyawa fungsional dalam metabolik dan enzimatik, besi transport dan bentuk cadangan. Senyawa fungsional yaitu yang terikat pada hemoglobin, mioglobin, dan sitokrom. Sedangkan komponen cadangan terdiri dari feritin dan hemosiderin yang merupakan degradasi dari feritin. Komponen   terbanyak  adalah  yang  terikat pada hemoglobin yang berfungsi  mengangkut O2, sedangkan mioglobin merupakan protein yang menyimpan cadangan  O2. Sedangkan komponen cadangan lebih banyak berupa feritin dibanding hemosiderin. Transportasi besi dilakukan oleh transferin yang jumlahnya paling sedikit.

Daftar Pustaka

  1. Nadadur SS. Iron transport and homeostasis mechanisms. Medical India Journal. 2008. 533-39
  2. Knutson M. Iron metabolism in the reticuloendothelial system. Biochemical biologi moleculer. 2003.61-88.
  3. Patil NN. Hemoglobin: Structure, function, and degradation. 2011
  4. Arkhipov A. Case study: myoglobin theoretical biophisics group. 2008. diakses dari http//www.ks.uiuc.edu.
  5. Thorstensen K, Romslo I. The role of transferin in the mechanism of cellular iron uptake. Biochemical Journal. 1990. 1-10.
  6. The electron transport chain. available from https://www.tamu.edu.2003.
  7. Storage iron metabolism. Diakses dari http//www.omicsonline.org. 2012.

OLEH :

dr.Mahirina Marjani, SpA, Dr.dr.Nadirah Rasyid Ridha,M.Kes,Sp.A(K), Prof.Dr.dr.H.Dasril Daud,Sp.A(K)

PROGRAM PENDIDIKAN DOKTER SPESIALIS

DEPARTEMEN ILMU KESEHATAN ANAK

FAKULTAS KEDOKTERAN

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You cannot copy content of this page