Strategi Pemulihan Browning pada Sel Lemak Putih menjadi Sel Lemak Coklat

STRATEGI PEMULIHAN BROWNING PADA SEL LEMAK PUTIH MENJADI SEL LEMAK COKLAT PADA LANSIA

Oleh: Mas Gunggung


LATAR BELAKANG

Adanya proses induksi Cold Exposure yang menghasilkan Browning pada lansia yang tidak menyebabkan terjadinya Browning dari White Adipose Tissue menjadi Brown Adipose Tissue. Sel lemak pada lansia gagal menyebabkan perubahan tersebut meski dilakukan induksi dengan suhu yang akut atau kronis. Setelah dilakukan modifikasi genetik sel lemak lansia baru bisa menghasilkan proses browning seperti biasa.

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

Penelitian tersebut mengatakan bahwa setelah dilakukan modifikasi genetik, maka sel lemak lansia ini kembali normal dan mampu melakukan Browning dari White Adipose Tissue menjadi Brown Adipose Tissue. Namun modifikasi ini tidaklah mudah dan murah. Ini menjadi kabar buruk bagi lansia mengingat Brown Adipose Tissue 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
  • meningkatkan energy expenditure

Ada sesuatu yang menghambat sel para lansia ini. Penghambat itu adalah kondisi sel yang menua (senescense).

Tulisan ini akan menjelasan bagaimana strategi yang dilakukan untuk membuat sel lemak lansia kembali memiliki fungsi normal melakukan Browning melalui pendekatan olah napas.

PEMAHAMAN TEORI

Tubuh memiliki 2 (dua) tipe sel lemak yakni White Adipose Tissue (WAT) dan Brown Adipose Tissue (BAT). Selanjutnya akan disingkat dengan istilah “Lemak Putih” dan “Lemak Coklat”. 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.

Secara umum, Lemak Putih dan Lemak Coklat berada pada lokasi Visceral dan Subkutan. 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.

Seiring perjalanan usia, kondisi sel akan menua secara alamiah. Namun selain penuaan alamiah, sel juga dapat menua tidak alamiah yakni ketika sel mengalami hal-hal berikut ini:

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

Berdasarkan jalur biokimia yang ada, didapati kondisi dimana salah satu faktor pemicu pemicu di level terkecil adalah aktifnya jalur IL-6 (Interleukin-6). Kemunculan protein IL-6 merupakan penanda sebuah kondisi mengenai infeksi, inflamasi, dan penuaan. Dan bahwa IL-6 dapat dikendalikan dan dikontrol via pernapasan.

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 menurun drastis. 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? Kontraksi otot akan menyebabkan peningkatan metabolisme dalam bentuk sintesis ATP dan pemecahan energi. Saat otot berkontraksi, ia butuh Proton (H+) yang menjadi bahan untuk sintesis ATP. Oleh UCP1, proton ini diambil paksa sehingga otot tidak jadi berkontraksi. Kok bisa otot tidak jadi berkontraksi? Seperti dijelaskan sebelumnya bahwa otot butuh proton untuk kontraksi, apabila proton ini diambil sama UCP1 maka proses kontraksi tidak akan terjadi. Artinya, proses menggigil itu menjadi tidak terjadi. 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.

Apabila 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. Asam adalah kondisi donasi proton, sedangkan Basa adalah kondisi yang disebut dengan penerimaan proton. Efeknya akan menjadikan penurunan pH menjadi 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. Jika Chemical Buffer gagal menyeimbangkan asam basa maka akan langsung dilanjutka ke Respiratory Buffer atau penyeimbangan asam basa melalui pernapasan. Penyeimbangan asam basa melalui pernapasan akan menyebabkan seseorang dipaksa untuk melakukan hiperventilasi (bernapas cepat atau ngos-ngosan). Jadi, “ngos-ngosan” itu mekanisme Respiratory Buffer yang bertujuan untuk menyeimbangkan kondisi dari Asam menuju Basa dengan cara meningkatkan jumlah Oksigen. Kalau pH sudah kembali Basa, maka hiperventilasi (napas cepat) ini akan terhenti dengan sendirinya.

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.

Kembali mengenai penjelasan mengenai UCP1, saat awal mula terpapar dengan dingin yang akut maka tejadilah menggigil. Apabila kondisi terpapar oleh dingin yang akut ini terus dipertahankan dalam waktu lebih lama maka kondisi menggigil akan mulai menghilang. Normalnya, jika otot sudah tidak menggigil maka energi akan menurun sebab korelasinya adalah setiap kontraksi otot membutuhkan Proton (H+) untuk disintesa menjadi ATP dan energi. Apabila kondisi terpapar oleh hawa dingin ini tetap dilakukan maka tubuh akan mulai membentuk jalur baru untuk pelepasan energi dengan cara mengaktifkan UCP1 agar metabolisme tetap aktif. UCP1 ini menangkap Proton (H+) tanpa melalui jalur sintesa ATP pada otot yang langsung diubah menjadi ATP dan sejumlah panas. Hasilnya, metabolisme tetap tinggi, energi tetap naik namun tanpa menggigil.

Pada sebuah percobaan, jika protein UCP1 ini dihilangkan maka otot akan terus menggigil dalam kondisi dingin yang akut maupun kronis. Dari percobaan tersebut terlihat bahwa hanya protein UCP1 satu-satunya penanda “non-shivering thermogenesis”. Dan unit terkecil yang mampu melakukan gambaran proses diatas adalah sel lemak.

Jalur Beta Adrenergic, biasa disebut dengan jalur syaraf simpatik. Jalur ini dimediasi oleh hormon Norepinephrine dan Epinephrine (adrenalin) 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. Artinya, proses tubuh terkena hawa dingin yang akut atau kronis ini akan menurunkan Trigliserida dalam darah.

Saat tubuh mengalami Cold Exposure, ia akan membuat terjadinya peningkatan terhadap jalur 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. 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.

Bicara lansia, itu bisa saja orang tua kita yang masih ada atau diri kita di masa yang akan datang. Kalau panjang umur. 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/content/pnas/early/2017/07/19/1705287114.full.pdf)

[2]. Brown adipose tissue and thermogenesis. Anna Fenzl / Florian W. Kiefer. (https://www.degruyter.com/view/j/hmbci.2014.19.issue-1/hmbci-2014-0022/hmbci-2014-0022.xml)

[3]. BAT and WHITE imaging (https://www.diapedia.org/metabolism-insulin-and-other-hormones/5105576819/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/publication/297597748_2-Deoxyglucose_Reverses_the_Promoting_Effect_of_Insulin_on_Colorectal_Cancer_Cells_In_Vitro)

[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?id=10.1371/journal.pone.0146654)

[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/articles/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/science/article/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/)

Avatar

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 →