Lima Tahap Homeostasis Glukosa

Homeostatis adalah mekanisme yang berlangsung untuk menjaga keseimbangan dalam tubuh.  Homeostatis glukosa merupakan proses atau mekanisme tubuh untuk mempertahankan kadar glukosa dalam darah agar konstan, yaitu sekitar 80-100 mg/dl bagi dewasa dan 80-90 mg/dl bagi anak-anak.

Hipoglikemia atau kadar glukosa darah yang rendah dapat dicegah dengan mengubah glikogen di hati menjadi glukosa melalui jalur glikogenolisis dan sintesis glukosa dari laktat, gliserol, dan asam amino di hati melalui jalur glukoneogenesis dan melalui pelepasan asam lemak dari simpanan jaringan adiposa apabila kebutuhan glukosa tidak mencukupi. Sedangkan kadar glukosa darah yang tinggi (hiperglikemia) dapat dicegah oleh perubahan glukosa menjadi glikogen dan perubahan glukosa menjadi triasilgliserol di jaringan adiposa. Keseimbangan antarjaringan dalam menggunakan dan menyimpan glukosa selama puasa dan makan dilakukan melalui kerja hormon homeostasis metabolik yaitu insulin dan glukagon.

Tabel di atas menunjukkan tahap homeostatis glukosa pada penderita diabetes yang tidak makan dalam jangka waktu yang lama untuk menurunkan berat badan.

Tahap I

Tahap I adalah kondisi saat asupan makanan mencukupi, dimana glukosa diperoleh dari makanan yang mengandung karbohidrat. Di dalam hati, glukosa dioksidasi untuk menghasilkan ATP untuk memenuhi kebutuhan energi bagi semua jaringan tubuh dan sisanya diubah menjadi glikogen dan triasilgliserol. Simpanan glikogen maksimum dalam hati bisa mencapai sekitar 200-300 g setelah makan makanan yang mengandung karbohidrat. Saat simpanan glikogen mulai penuh, glukosa akan diubah oleh hati menjadi triasilgliserol. Pada tahap I ini, sumber energi utama bagi otak berasal dari glukosa. Otak dan jaringan saraf sangat bergantung pada glukosa untuk memenuhi kebutuhan energi. Jaringan saraf mengoksidasi glukosa menjadi karbon dioksida dan air sehingga menghasilkan ATP. Pada keadaan normal, otak dan susunan saraf memerlukan sekitar 150 g glukosa setiap hari. Dari grafik penggunaan glukosa vs waktu dapat dilihat bahwa pada tahap I ini, terjadi penurunan jumlah glukosa yang diperoleh dari makanan karena glukosa ini diubah menjadi energi, glikogen dan triasilgriserol (lemak) lebih kurang selama 4 jam setelah makan.

Tahap II

Setelah pasokan glukosa dari makanan habis, maka tubuh melakukan pemecahan glikogen di hati menjadi glukosa melalui glikogenolisis untuk mempertahankan kadar glukosa darah. Jika glukosa yang dihasilkan dari glikogenolisis belum mencukupi, maka tubuh harus mensintesis glukosa dari laktat, gliserol, dan alanin melalui proses glukoneogenesis hepatik. Pada tahap ini glukosa digunakan oleh semua jaringan tubuh kecuali hati, otot dan jaringan adiposa namun laju penggunakan glukosa lebih lambat dibandingkan tahap I. Glukosa masih menjadi sumber energi utama bagi otak. Pada grafik dapat kita lihat bahwa pada tahap ini simpanan glikogen mulai berkurang (menurun) karena glikogen ini diubah menjadi glukosa melalui glikogenolisis. Sedangkan grafik glukoneogenesis mulai meningkat karena proses glukoneogenesis mulai terjadi untuk mencukupi kebutuhan energi dari glukosa. Proses yang terjadi pada tahap II ini belangsung 4 jam setelah makan sampai 12 jam kemudian.

Tahap III

Pada tahap III, glukosa yang diperoleh dari hasil glukoneogenesis menjadi sumber utama glukosa darah. Meskipun glikogenolisis masih terus terjadi, namun hanya menghasilkan sedikit glukosa karena persediaan glikogen yang semakin berkurang. Hal ini dapat dilihat pada grafik glikogen yang semakin menurun dan grafik glukoneogenesis yang semakin meningkat. Perubahan ini terjadi dalam 20 jam atau lebih berpuasa, tergantung pada asupan makanan individu sebelum puasa, seberapa banyak glikogen yang tersimpan di hati, dan jenis aktivitas fisik yang dilakukan selama puasa. Pada tahap ini glukosa digunakan oleh semua jaringan tubuh kecuali hati, otot dan jaringan adiposa dimana laju penggunaan glukosa antara tahap II dan tahap IV. Sumber energi utama untuk otak berasal dari glukosa.

Tahap IV

Beberapa hari puasa lanjut  ke tahap IV, dimana pada tahap ini ketergantungan pada glukoneogenesis menurun. Selama puasa kadar insulin darah menurun, hal ini merangsang terjadinya lipolisis (pemecahan lemak) di jaringan adiposa. Lemak dipecah menjadi asam lemak dan gliserol. Oksidasi asam lemak akan menghasilkan keton body di mitokondria hati. Keton body yang telah terkumpul dengan konsentrasi yang cukup tinggi  masuk ke otak dan berperan sebagai energi alternatif untuk memenuhi kebutuhan energi otak meskipun keton body ini tidak dapat menggantikan peran glukosa seutuhnya. Pada tahap ini, korteks ginjal juga dapat membentuk glukosa melalui glukoneogenesis renal yang akan digunakan oleh medula ginjal dan sebagian glukosa akan masuk ke dalam aliran darah. Jaringan yang menggunakan glukosa pada tahap ini adalah otak, RBCs, medulla renalis dan sebagian kecil glukosa digunakan oleh jaringan otot.

Tahap V

Tahap V terjadi setelah kelaparan dalam waktu yang sangat lama pada individu yang sangat gemuk (obesitas) dan ditandai dengan berkurangnya ketergantungan pada glukoneogenesis. Kebutuhan energi setiap jaringan hampir terpenuhi sampai batas tertentu oleh oksidasi asam lemak atau keton body.

Selama konsentrasi keton body tinggi, proteolisis akan dibatasi. Keadaan ini terus berlangsung sampai hampir semua lemak habis sebagai akibat dari kelaparan. Setelah semua lemak habis, tubuh harus menggunakan protein otot untuk memenuhi kebutuhan energi jaringan tubuh.