Cold Exposure

Hari ini mendapat konfirmasi untuk memberikan presentasi dan teknik latihan Cold Exposure yang berhubungan dengan usia sepuh (lansia) di sebuah rumah sakit diluar Jawa. Setelah hampir 2 minggu diskusi via whatsapp kemudian by phone mengenai jurnal ini:

“Cellular Aging Contributes to Failure of Cold-Induced Beige Adipocyte Formation in Old Mice and Humans” (Sumber: https://www.cell.com/cell-metabolism/…/S1550-4131(16)30555-1)

Ada banyak sekali pertanyaan-pertanyaan dari mulai yang kompleks hingga yang mendasar. Misalnya begini, jika dikatakan bahwa metode ini dapat menaikkan pH maka akan diminta dijelaskan pH itu apa. Lalu darimana dasarnya bisa muncul pH menjadi Asam atau Basa secara teoritisnya. Kemudian apa hubungannya, misalnya dengan kenaikan Oksigen kok bisa menyebabkan pH meningkat menjadi Basa? Apa dasarnya? Apa hubungannya penurunan Oksigen dengan Glukosa dan Fatty Acid? Apa itu Siklus Krebs? Apa itu Siklus Cori? Apa itu Lactate? Bagaimana proses pembentukannya? Apa produk akhir dari Glycolysis? Apa itu Acetyl-CoA dan hubungannya Siklus Randle? Bagaimana jalur Fatty Acid masuk ke Siklus Krebs? Bagaimana jalur Cortisol terjadi? Bagaimana Lemak meluruh? Apa itu ROS (reactive oxygen species) dan bagaimana terjadinya? Bagaimana proses Glycolysis yang terjadi dari 10 tahap? Apa itu Hexokinase? Apa itu Mitokondria Uncoupling? Apa itu Mitokondria Biogenesis? Bagaimana Hypoxia Inducible Factor bisa melakukan blocking terhadap jalur pembentukan Pyruvate yang akan masuk ke Siklus Krebs namun dibelokkan ke Lactate? Dan seterusnya…

Ada beberapa lembar tulisan yang saya kirim kesana dan kami diskusikan baik lewat chating, group chating, dan puncaknya adalah by phone. Ya, saya mengerti kenapa harus by phone karena seseorang akan dilihat apakah dia mengerti yang ditulisnya. Sebab kalau lewat chat masih bisa search di Google jawabannya, namun tidak kalau via telpon. Jika via telpon maka seseorang akan langsung terlihat bagaimana isi kepalanya. Apakah bersesuaian dengan yang ditulisnya atau ngga. Akan terlihat apakah seseorang copas dan dia tidak mengerti apa yang di copasnya atau dia mengerti benar apa yang ditulisnya.

Rumit? Ribet? Bisa ya bisa tidak. Bergantung pada sudut pandang apa menilainya.

Baiklah, itu sekedar intermezzo saja. Saya lanjutkan ya.

Selama ini saya selalu katakan bahwa Cold Exposure dapat menyebabkan ini dan itu, namun ada kondisi khusus dimana pada sel lansia tidak mengalami efek ini. Dan ada jurnalnya juga. Dalam jurnal tersebut dijelaskan bahwa proses Cold Exposure yang menghasilkan Browning pada lansia telah diujicobakan pada tikus dan manusia dengan hasil Gagal pada kondisi normal. Kondisi normal yang dimaksud adalah para lansia ini membiarkan kulit terpapar oleh suhu dingin secara alamiah. Jadi, jika yang melakukan masih berusia muda maka proses Browning akan terjadi dengan baik dan normal. Namun tidak demikian pada lansia. Ada sesuatu yang menghambat sel para lansia ini. Ketika kemudian dilakukan modifikasi genetik, maka sel lansia ini kembali normal dan mampu melakukan Browning dari WAT menjadi BAT. Namun modifikasi ini tidaklah mudah dan murah. Ini menjadi kabar buruk bagi lansia mengingat Brown Adipose Tissue (BAT) atau Sel Lemak Coklat punya manfaat yang luar biasa besar yang diantaranya:

– meningkatkan sensitivitas insulin
– memproduksi sel imun
– menurunkan gula darah
– agen anti diabetes
– menurunkan inflamasi
– memperbaiki fungsi ginjal
– menurunkan trigliserida, kolesterol
– dan banyak lagi

Saya kemudian jelaskan bahwa dengan pendekatan metode ini, hal itu bisa dilakukan lagi asalkan terkondisikan pada kadar oksigen dan karbondioksida tertentu dengan membelokkan jalur Adrenergic. Saya katakan bahwa pendekatan ini belum pernah diujicobakan di lab namun pada studi kasus kelas lansia yang sudah menjalani latihan ini lebih dari 6 bulan dengan hasil yang sangat signifikan pada parameter-parameter ciri dimana Browning pada BAT kembali aktif.

Memahami jalur (pathways) pada Cold Exposure, Beta Adrenergic, Norepinephrine, TCA cycle, dll cukup rumit untuk dipelajari bagi orang umum. Namun saya akan coba jelaskan dengan bahasa yang semoga mudah dimengerti. 😀

Jadi begini, di dalam tubuh kita ada 2 tipe sel lemak yakni White Adipose Tissue (WAT) dan Brown Adipose Tissue (BAT). Saya singkat saya penyebutannya dengan Lemak Putih dan Lemak Coklat. Secara umum keduanya berada pada lokasi Visceral dan Subkutan (lihat gambar). Lemak Visceral merupakan lembaran lemak yang mengelilingi organ internal tubuh manusia yang ditunjukkan dalam ukuran ketebalannya. Sedangkan lemak Subkutan merupakan lemak yang berada dibawah kulit. Keduanya memiliki karakteristik yang berbeda dengan fungsi yang berbeda. Untuk menjadi energi yang dihasilkan dari sel lemak, maka Lemak Putih harus diubah dulu menjadi Lemak Coklat melalui proses yang disebut dengan Browning atau Beiging. Makin berumur, proses Browning ini makin melemah pada tubuh.

Pertanyaannya adalah, apa yang membuat sel lansia kok jadi sulit mengalami proses Browning dibanding sel yang masih muda? Hal ini disebabkan karena terjadi penuaan sel (senescense). Ada banyak faktor yang menyebabkan terjadinya penuaan diantaranya:

– Mutasi onkogenik
– Oksidatif stres
– Pemendekan Telomere
– Degeneratif
– Kerusakan DNA
– Metabolik stress
– Keracunan genetik misal via obat-obatan

Dan salah satu faktor pemicu di level terkecil adalah aktifnya jalur IL-6 (Interleukin-6). Saya pernah menulis bagaimana kemunculan protein IL-6 merupakan penanda sebuah kondisi mengenai infeksi, inflamasi, dan penuaan (lihat gambar). Menariknya, bahwa IL-6 dapat dikendalikan dan dikontrol via pernapasan dan atau meditasi. Asal mengerti caranya.

Pada penelitian, usia 23-35 tahun umumnya memiliki Lemak Coklat aktif yang cukup banyak dan mudah terkonversi menjadi energi. Namun pada usia 38-65 tahun umumnya menurun drastis. Apalagi diatas 75 tahun. Keberadaan Lemak Coklat yang diinduksi oleh suhu dingin dari 24 orang lansia hanya terdeteksi pada 2 orang saja. Menariknya, pada 2 orang lansia tersebut ternyata memiliki postur tubuh yang ramping dengan BMI 22.2 dan 20.6.

Proses Browning dipengaruhi oleh 2 faktor sebagai berikut:

1. Stimulasi suhu yang kronis (panas maupun dingin)
2. Stimulasi pada jalur Beta Adrenergic

Ketika Browning terjadi maka akan menyebabkan jumlah Mitokondria meningkat dan protein UCP1 meningkat. Efeknya, pelepasan energi dalam bentuk panas meningkat. Peningkatan pelepasan energi panas ini disebut dengan istilah Thermogenesis. Jumlah sel lemak yang mengalami Browning (beige) ini berbanding terbalik dengan Body Mass Index (BMI). Oleh karena itu, identifikasi faktor-faktor yang mempengaruhi induksi Browning dari Lemak Putih menjadi Lemak Coklat dapat menjadi strategi untuk mengatur dan memperbaiki masalah metabolisme tubuh termasuk diantaranya Obesitas dan Diabetes Tipe 2. Hal ini dikarenakan akvitasi jalur Beta Adrenergic menyebabkan Lipolisis (pemecahan lemak) dan mendegradasi Fatty Acid (asam lemak) via UCP1 tadi.

UCP1 adalah satu-satunya protein yang mampu memediasi thermogenesis (pembentukan panas) pada tubuh saat tubuh terpapar suhu yang kronis. Ia juga terkait dengan penurunan efisiensi metabolik. Untuk lebih memahaminya maka saya akan jelaskan apa yang terjadi pada saat seseorang kedinginan. Pada kondisi kedinginan, otot akan menggigil. Proses menggigil ini menyebabkan terjadinya kontraksi otot bukan? Nah, kontraksi otot itulah yang akan menyebabkan peningkatan metabolisme dalam bentuk sintesis ATP dan pemecahan energi. Saat otot berkontraksi, ia butuh Proton (H+) yang menjadi bahan untuk sintesis ATP (lihat gambar). Oleh UCP1, si proton ini diambil paksa sehingga tidak menyebabkan terjadinya menggigil (lihat gambar). Kok bisa? Khan otot butuh proton untuk kontraksi, nah kalau si proton ini diambil sama UCP1 maka proses menggigil tidak terjadi khan? Makanya protein UCP1 ini dikenal dengan istilah “non-shivering thermogenesis” atau kalau diterjemahkan dalam Bahasa Indonesia sebagai “proses pembentukan panas tanpa ada menggigil”, maksudnya adalah tanpa kontraksi otot.

Nah, kalau otot terus menerus berkontraksi maka artinya ia akan terus mengambil proton (H+) dari plasma untuk dimasukkan ke jalur sintesa ATP. Pengambilan terus menerus ini menyebabkan penurunan jumlah proton. Efeknya jelas… Asam. Oleh karena Asam, maka tubuh mulai mengkondisikan untuk melakukan adaptasi mengembalikan menjadi Basa. Bagaimana caranya? Disinilah peran Buffer (penyangga) pada tubuh. Ada 3 jenis buffer dalam tubuh yang akan menyangga homeostatis tubuh yakni Chemical Buffer, Respiratory Buffer, dan Renal Buffer. Kapan waktu saya bahas terpisah mengenai Buffer ini. Jika Chemical Buffer gagal menyeimbangkan asam basa maka dilanjut ke respiratory buffer atau via pernapasan. Maka orang itu akan dipaksa melakukan hiperventilasi (bernapas cepat, ngos-ngosan). Tujuan dari hiperventilasi adalah untuk meningkatkan kadar oksigen. Sebagaimana hukum keseimbangan, jika Oksigen meningkat maka Karbondioksida menurun.

Sesuai dengan rumus pH berdasarkan persamaan Henderson-Hasselbalch (H-H) dapat dilihat bahwa Karbondioksida dan bikarbonat adalah penanda utama kenaikan atau penurunan pH. Oleh karena pada rumus H-H posisi Karbondioksida ada pada “penyebut” maka pH berbanding terbalik dengan kadar Karbondioksida. Artinya, jika Karbondioksida menurun maka pH akan naik. Demikian jugas sebaliknya. Jadi, Hiperventilasi yang terjadi ketika seseorang mengkondisikan ototnya berada pada kontraksi terus menerus adalah upaya Buffer level dua (setelah Chemical Buffer). Kalau pH sudah kembali Basa, maka hiperventilasi (napas cepat) ini akan terhenti dengan sendirinya.

Kembali mengenai penjelasan mengenai UCP, saat awal mula terpapar dengan dingin yang akut maka tejadilah menggigil. Seiring waktu kondisi menggigil yang mulai menghilang, maka akan digantikan oleh UCP1 untuk tetap meningkakan metabolisme tanpa menggigil. Pada sebuah percobaan, jika protein UCP1 ini dihilangkan maka ia akan terus menggigil dalam kondisi dingin yang akut maupun kronis. Dari percobaan tersebut terlihat bahwa hanya UCP1 yang satu-satunya penanda “non-shivering thermogenesis” (lihat gambar). Dan unit terkecil yang mampu melakukan gambaran proses diatas adalah sel lemak.

Tarik napas dulu. 🙂

Jalur Beta Adrenergic juga biasa disebut dengan jalur syaraf simpatik. Jalur ini dimediasi oleh hormon Norepinephrine dan Epinephrine yang akan memediasi Beta Adrenergic Receptor untuk masuk ke CAMP melalui jalur Adenylyl Cyclase. Jalur ini akan memicu enzim Lipase untuk melepas droplet Trigliserida menjadi Asam Lemak Bebas untuk kemudian menjadi Acetyl-CoA (lihat gambar). Artinya, proses ini akan menurunkan Trigliserida dalam darah Anda! Halah! Ini pelajaran biokimia semua! 😀 😀 😀

Saat Cold Exposure dilakukan, ia akan membuat terjadinya peningkatan terhadap 2DG (2-deoxy-D-glucose) dimana 2DG ini akan mencegah proses Hexokinase sehingga menyebabkan terjadinya blocking pada tahap awal proses Glycolysis pada kondisi Normoxia (oksigen normal). Hexokinase adalah enzim yang akan memicu step pertama dari reaksi Glycolysis. Struktur molekul Glucose dan 2-deoxy-D-glucose sangat mirip dan keduanya masuk ke dalam sel melalui receptor GLUT (Glucose Transporter). Bedanya, jika Glucose yang masuk maka ia akan masuk ke jalur Glycolysis via Hexokinase sedangkan jika 2DG yang masuk ia justru akan mencegah proses Hexokinase (lihat gambar).

Informasi tambahan mengenai 2DG. Pada studi terapi menggunakan 2DG sebanyak 500 mg/kg/hari selama 5 minggu menyebabkan perbaikan pada ginjal yang mengalami Polycystic Kidney Disease (PKD) dengan hasil Creatinine, BUN, Asam Urat, Albuminuria yang membaik. Artinya, fungsi renal (ginjal) dapat diperbaiki melalui jalur 2DG ini. Kalau sebelumnya pernah membaca saya pernah posting bagaimana cara menurunkan Creatinine pada salah satu peserta Kebugaran Lansia Purnawirawan maka itulah yang saya lakukan. Dan bisa. Kapan waktu nanti saya bahas mengenai ini lebih lanjut karena pendekatan ini punya kemungkinan untuk melakukan perbaikan pada ginjal. Sesuatu yang mungkin dirasa hampir mustahil melakukan pembalikan proses degeneratif pada ginjal.

Balik lagi ke pembahasan.

Nah, oleh karena Proses Browning ini diinisiasi oleh jalur Beta Adrenergic itu artinya peningkatan pada jalur ini akan ikut meningkatkan proses Browning. Browning juga lebih mudah terjadi pada lemak Visceral dibandingkan lemak Subkutan. Maka jika bisa dilakukan pengkondisian tubuh untuk melakukan 3 hal ini:

1. Merangsang lemak Visceral
2. Meningkatkan jalur Norepinephrine
3. Memutus jalur 2DG dengan mengembalikan ke jalur Glycolysis step pertama

Maka proses Browning dapat ditingkatkan dan pada sel lansia punya potensi untuk melakukan Browning. Dan ini sudah kami lakukan di kelas kebugaran lansia purnawirawan TNI AL dengan hasil sangat baik via uji lab.

Menariknya, terpapar pada suhu dingin dan suhu panas meskipun sama-sama memicu protein UCP1 namun menghasilkan jalur biokimia yang berbeda. Nah, dari penjelasan diatas saya jadi mengerti kenapa dalam khasanah MP keilmuan panas seperti Pasir Besi dan keilmuan dingin memiliki karakteristik energi yang sama sekali berbeda. Karena memang jalur biokomianya juga berbeda! Maka lahirnya tenaga dari sana menjadi unik dan khas. Dan memang pendekatan saya terinspirasi darisana. Saya ingin tahu, apa sih yang terjadi pada tubuh ini ketika terpapar oleh Pasir Besi yang membara? Oleh air terjun yang dingin di pagi hari? Dan banyak lagi. Itulah yang kemudian membuka sekat-sekat pengetahuan saya.

Namun menduplikasi latihan Pasir Besi di zaman sekarang hanya untuk mendapatkan manfaat kesehatan tidaklah mungkin bisa dilakukan. Peserta begitu lihat tungku membara dan pasir besi membara sudah pada lari semua. 🙂 Maka, semestinya ada pendekatan lain yang lebih sederhana yang bisa dilakukan untuk mendapatkan manfaat yang mendekati. Prinsip dasar yang digunakan tetaplah sama karena inspirasinya sama.

Setelah saya jelaskan demikian, pertanyaan yang muncul biasanya adalah “Apakah Anda pernah belajar kedokteran?”. Saya jawab lagi dengan jelas dan tegas, “Saya bukan dokter, bukan pula mengaku dokter, belum pernah mengenyam bangku kuliah kedokteran. Saya hanya suka membaca, lalu melakukan analisa, hingga lahir teori dan hipotesa. Jika ini dirasa menarik, mari kita diskusikan dan buktikan. Jika tidak, tidak apa-apa…”.

Reaksinya biasanya begini, “ah, orang ini dokter bukan, tenaga kesehatan bukan, ngapain didengerin?”. Percayalah, ucapan seperti itu banyak sekali saya terima khususnya dari senior-senior. Tapi bagi yang open minded, pendekatan ini punya banyak harapan untuk melakukan perbaikan pada lansia. Bicara lansia, itu bisa saja orang tua kita yang masih ada atau diri kita di masa yang akan datang. Kalau panjang umur.

Dan sekali lagi, sebagian dari metode ini bisa diterima oleh rumah sakit. Setelah sebelumnya dipakai oleh salah satu klinik di Jawa untuk melakukan percepatan pemulihan luka sayat pada ibu-ibu yang baru melahirkan. Mempelajari pendekatan ini membuat seseorang menjadi lebih cerdas dan memahami tubuhnya dengan baik sehingga menumbuhkan kesadaran untuk menjadi lebih baik lagi.

Mudah-mudahan bermanfaat lebih luas lagi.

Salam hangat,
MG

Referensi:
[1]. Mapping of human brown adipose tissue in lean and obese young men. Brooks P. Leitnera, Shan Huanga, Robert J. Brychtaa, Courtney J., Duckwortha, Alison S. Baskina, Suzanne McGeheea, Ilan Talc, William Dieckmannd, Garima Guptae, Gerald M. Kolodnyc, Karel Pacake, Peter Herscovitchd, Aaron M. Cypessa, and Kong Y. Chen. (http://www.pnas.org/…/…/early/2017/07/19/1705287114.full.pdf)

[2]. Brown adipose tissue and thermogenesis. Anna Fenzl / Florian W. Kiefer. (https://www.degruyter.com/…/hmbci-2014-…/hmbci-2014-0022.xml)

[3]. BAT and WHITE imaging (https://www.diapedia.org/metabolism-…/…/brown-adipose-tissue)

[4]. High Incidence of Metabolically Active Brown Adipose Tissue in Healthy Adult Humans
Effects of Cold Exposure and Adiposity. Masayuki Saito, Yuko Okamatsu-Ogura, Mami Matsushita, Kumiko Watanabe, Takeshi Yoneshiro, Junko Nio-Kobayashi, Toshihiko Iwanaga, Masao Miyagawa, Toshimitsu Kameya, Kunihiro Nakada, Yuko Kawai and Masayuki Tsujisaki. (http://diabetes.diabetesjournals.org/content/58/7/1526)

[5]. Under normoxia, 2-deoxy-d-glucose elicits cell death in select tumor types not by inhibition of glycolysis but by interfering with N-linked glycosylation. Metin Kurtoglu, Ningguo Gao, Jie Shang, Johnathan C. Maher, Mark A. Lehrman, Medhi Wangpaichitr, Niramol Savaraj, Andrew N. Lane and Theodore J. Lampidis. (http://mct.aacrjournals.org/content/6/11/3049)

[6]. Emerging Metabolic Targets in the Therapy of Hematological Malignancies. Zaira Leni, Geetha Parakkal, and Alexandre Arcaro. (https://www.hindawi.com/journals/bmri/2013/946206/)

[7]. 2-Deoxyglucose Reverses the Promoting Effect of Insulin on Colorectal Cancer Cells In Vitro. Dongsheng Zhang, Qiang Fei, Juan Li, Yueming Sun. (https://www.researchgate.net/…/297597748_2-Deoxyglucose_Rev…)

[8]. Inhibition of Aerobic Glycolysis Attenuates Disease Progression in Polycystic Kidney Disease. Meliana Riwanto, Sarika Kapoor, Daniel Rodriguez, Ilka Edenhofer, Stephan Segerer, Rudolf P. Wüthrich. (http://journals.plos.org/plosone/article…)

[9]. Browning of Subcutaneous White Adipose Tissue in Humans after Severe Adrenergic Stress. Sidossis LS, Porter C, Saraf MK, Børsheim E, Radhakrishnan RS, Chao T, Ali A, Chondronikola M, Mlcak R, Finnerty CC, Hawkins HK, Toliver-Kinsky T, Herndon DN. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4541608/)

[10]. Humans and Mice Display Opposing Patterns of “Browning” Gene Expression in Visceral and Subcutaneous White Adipose Tissue Depots. Maria A. Zuriaga, Jose J. Fuster, Noyan Gokce and Kenneth Walsh. (https://www.frontiersin.org/ar…/10.3389/fcvm.2017.00027/full)

[11]. UCP1: the only protein able to mediate adaptive non-shivering thermogenesis and metabolic inefficiency. Jan Nedergaard, Valeria Golozoubova, Anita Matthias, Abolfazl Asadi, Anders Jacobsson, BarbaraCannon. (https://www.sciencedirect.com/…/artic…/pii/S0005272800002474)

[12]. Section 16.2The Glycolytic Pathway Is Tightly Controlled. Biochemistry. 5th edition. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. New York: W H Freeman; 2002. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22395/)

[13]. IL-6-STAT3 signaling and premature senescence. Hirotada Kojima, Toshiaki Inoue, Hiroyuki Kunimoto and Koichi Nakajima. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3876432/)

About MG

He is martial artist in Pencak Silat Merpati Putih. He develops health and wealth program in pencak silat based on breathing exercises. Individuals who are not scientists or engineers, but believe in the importance of science.

View all posts by MG →