Metabolisme Mineral Mikro Besi (Fe) Oleh: Siti Rofiatus S / 4411412043 Ahmad Solikin / 4411412050 Muhammad Abduh / 4411412064

Besi adalah sebuah nutrien esensial yang diperlukan oleh setiap sel manusia besi dapat berperan sebagai pembawa oksigen dan elektron serta sebagai katalisator untuk oksigenisasi, hidroksilasi dan proses metabolik lainnya Besi ditransportasi dan disimpan bukan sebagai kation bebas tapi dalam bentuk Fe yang terikat Besi (Fe)

Besi dalam tubuh manusia terbagi menjadi 3 Metabolisme Besi (Fe) Besi fungsional Besi cadangan Besi transport

besi yang membentuk senyawa yang berfungsi dalam tubuh terdiri dari hemoglobin, mioglobin dan berbagai jenis enzim. Besi fungsional

besi transportasi yaitu transferin, besi yang berikatan dengan protein tertentu untuk mengangkut besi dari satu bagian ke bagian lainya. Besi transport

besi cadangan yaitu feritin dan hemosiderin, senyawa besi ini dipersiapkan bila masukan besi diet berkurang Besi cadangan

Untuk dapat berfungsi bagi tubuh manusia, besi membutuhkan protein transferin, reseptor transferin dan feritin yang berperan sebagai penyedia dan penyimpan besi dalam tubuh dan iron regulatory proteins (IRPs) untuk mengatur suplai besi. Metabolisme besi (Fe)

Transferin merupakan protein pembawa yang mengangkut besi plasma dan cairan ekstraseluler untuk memenuhi kebutuhan tubuh Reseptor transferin adalah suatu glycoprotein yang terletak pada membran sel, berperan mengikat transferin-besi komplek dan selanjutnya diinternalisasi ke dalam vesikel untuk melepaskan besi ke intraseluler Kompleks transferin-reseptor transferin selanjutnya kembali ke dinding sel, dan apotransferin dibebaskan ke dalam plasma. Feritin sebagai protein penyimpan besi yang bersifat nontoksik akan dimobilisasi saat dibutuhkan. Metabolisme besi (Fe)

Struktur protein transport (Beutler at al, 2000)

Penjelasan gambar Bagian A adalah struktur apotransferin. Secara skematik struktur apotransferin terdiri atas cincin polipeptida yang terbagi dalam dua lobus, masing-masing berbentuk elip dan mengandung single iron- binding site yang ditampilkan dengan sebuah tanda titik. Setiap lobus disusun dengan dua domain yang berbeda, diberi label I dan II. Selain itu dikenal juga adanya dua lobus yaitu lobus N-terminal dan C- terminal. Bagian B adalah reseptor transferin. Skema di atas menampilkan reseptor transferin di atas permukaan sel. Transferin reseptor merupakan dimer glikoprotein transmembran terdiri atas dua subunit yang identik dihubungkan dengan ikatan disulfide. Transferin reseptor bersifat ampipatik dengan ekor sitoplasmik hidrofilik yang kecil dan domain ekstraseluler hidropilik yang luas. Reseptor dapat mengikat dua molekul transferin (Beutler at al, 2000).

Mekanisme Molekuler dari Ambilan Besi Seluler Ambilan besi sel melalui transferrin- transferrin reseptor terjadi melalui proses endositosis alur utama peran transferin, reseptor transferin dan feritin dalam penyimpanan dan penyediaan besi seluler Mekanisme Molekuler dari Ambilan Besi Seluler

Suplai besi seluler dan penyimpanan (Beutler at al, 2000)

Gambar tersebut menunjukkan distribusi besi ke sel secara skematik yang dimulai dengan terikatnya satu atau dua molekul transferin mono atau diferik pada reseptor transferin dan proses ini tergantung energi dan suhu serta selesai dalam waktu 2-3 menit. Pada pH plasma netral, kompleks transferin-besi jauh lebih stabil dengan mengikatkan transferin pada reseptor transferin baik untuk transferin monoferik maupun diferik. Efisiensi dari distribusi besi ke sel tergantung pada jumlah transferin plasma mono dan diferik yang ada. Pada keadaan erytropoesis normal dan saturasi transferin normal yaitu sekitar 33%, afinitas tertinggi dari reseptor untuk transferin diferik menghasilkan aliran besi yang banyak ke sel, dengan dilengkapi empat atom besi pada tiap siklusnya. Saat saturasi tranferin sekitar 19%, besi dalam jumlah sama dihantarkan melalui transferin mono atau diferik, sementara pada saturasi yang rendah, kebanyakan besi dihantarkan dari bentuk monoferik (Beutler at al, 2000). Penjelasan gambar

Peranan Reseptor Tranferin dalam Melepaskan Besi dari Transferin di dalam Endosome Reseptor transferin memainkan peran penting dalam pelepasan besi dari kedua transferrin pada saat endosom berada dalam pH asam (Beutler at al, 2000). Pada saat pH 5,6, besi akan terlepas dari sisi N-terminal transferin. Hal ini berbeda dengan yang terjadi pada sel eritroid, dimana besi telepas dari kedua sisi transferin dalam waktu 2-3 menit. Tampaknya interaksi antara reseptor transferin dengan transferin mempengaruhi pelepasan besi. Pada pH 5,6, besi dilepaskan dari transferrin monoferik dan bentuk N-terminal (FeNTf) 3 kali lebih cepat daripada C-terminal (FeCTf). Ikatan dengan reseptor transferin sedikit mempengaruhi pelepasan FeN Tf namun terjadi peningkatan pada sisi C-terminal. Ikatan reseptor transferin pada pH 5,6 mengubah kedua sisi transferin yang mengikat besi dimana besi pada lobus N-terminal bersifat stabil, tidak pada sisi C-terminal. Reseptor transferin yang terikat transferin dalam endosomal mempengaruhi jumlah besi yang dilepaskan dari transferin dalam sel eritroid, selain itu juga meminimalkan perbedaan antara sisi C-terminal dan N-terminal (Beutler at al, 2000). Penjelasan gambar

Transport Besi Melewati Membran Endosom melalui Nramp2 Setelah dilepaskan, besi harus ditransportasikan melewati membran endosomal. Pergerakan besi keluar endosom dan absorsinya di usus, diperantarai oleh Nramp2 (Natural resistance- assosiated macrophage protein 2) yaitu protein pengangkut besi transmembran (Beutler at al, 2000; Hoffman, 2000). Transport Besi Melewati Membran Endosom melalui Nramp2

Keasaman dalam endosom meningkatkan afinitas apotransferrin terhadap reseptor transferin sehingga menghasilkan kompleks apotransferin- reseptor transferin dan selanjutnya di hantarkan ke permukaan sel endosom Paparan dengan pH plasma menyebabkan apotransferin kehilangan afinitasnya terhadap reseptor transferin sehingga terlepas dari membran endosom Hal ini memungkinkan apotransferin dan reseptor transferin bisa digunakan kembalI Mekanisme Kembalinya Komplek Reseptor transferin-Transferin ke Permukaan Sel.

Pengaturan, Penyimpanan dan Ambilan Besi Seluler Penurunan besi intraseluler menyebabkan peningkatan proporsi tingginya afinitas IRP. Peningkatan IRP-IRE meningkatkan produksi reseptor transferin tapi menurunkan feritin. Meningkatnya besi intrasel menyebabkan terangkainya 4Fe-4S dengan kehilangan aktivitas binding IRP-1 dan untuk IRP-2 akan menyebabkan proteolisis yang spesifik. Sedikit IRP yang terikat IRE akan menurunkan produksi reseptor transferin dan meningkatkan produksi ferritin. Keseimbangan dan efek berlawanan ini mengubah ambilan besi dan penyimpanannya oleh IRP dalam rangka mempertahankan homeostasis besi intraseluler tetap konstan Pengaturan, Penyimpanan dan Ambilan Besi Seluler

Siklus Besi dalam Tubuh Besi diet yang diserap usus kemudian diikat oleh transferin plasma menjadi hemoglobin di dalam erithrosit disirkulasi yang nantinya akan dikatabollisme oleh makrofag dalam sumsum tulang, limpa dan hati. Besi kemudian dilepaskan dari hemoglobin dan kembali ke transferin plasma. Beberapa dari besi dalam erythroid sumsum tulang sekitar 7 mg Fe/ hari dikatabolisme langsung oleh makrofag karena fagositosis pada prekursor erythroid yang terganggu atau perpindahan dari feritin erytrosit menyebabkan makrofag mengembalikan besi ke transferin plasma ± 22 mg Fe/hari. Hb yang masuk ke plasma melalui enukleasi normoblas atau hemolisis intravaskuler. Selanjutnya akan terikat dengan haptoglobin/ hemopexin dan dihantarkan ke hepatosit Siklus Besi dalam Tubuh

Keseimbangan Besi dalam Tubuh Keseimbangan besi ditentukan oleh perbedaan antara asupan besi dan keluaran besi dari tubuh Besi yang diserap usus atau dikeluarkan setiap hari berkisar antara 1-2 mg. Absorpsi dipengaruhi oleh keseimbangan antara inhibitor seperti phytate, tanat, fosfat dan ditingkatkan oleh asam amino dan asam askorbat. Absorpsi besi diatur oleh sel mukosa usus kecil bagian proksimal. Keseimbangan Besi dalam Tubuh

Regulasi mokusal dari absorpsi besi dilakukan melalui langkah berikut ini yaitu: mukosa mengambil besi yang melewati vili dan membran, retensi besi dalam mukosa, pemindahan besi dari sel mukosa ke plasma.

Absorbsi Besi fase luminal, fase mukosal Proses absorbsi besi dalam usus terdiri atas 3 fase yaitu : fase luminal, fase mukosal fase sistemik atau korporeal Absorbsi Besi

Absorbsi Besi FASE LUMINAL Pada fase luminal ikatan besi dari bahan makanan dilepaskan atau dirubah menjadi bentuk terlarut dan terionisasi. Kemudian besi dalam bentuk feri (Fe3+) direduksi menjadi bentuk fero (Fe2+) sehingga siap diserap usus. Absorbsi Besi FASE LUMINAL

Absorbsi Besi FASE MUKOSAL Pada fase mukosal besi diserap secara aktif melalui reseptor. Jika dosis terlalu besar besi akan masuk secara difusi pasif. Dalam sel enterosit besi akan diikat oleh suatu karier protein spesifik dan ditransfer melalui sel ke kapiler atau disimpan dalam bentuk feritin dalam enterosit kemudian dibuang bersamaan dengan deskuamasi epitel usus. Susunan karier protein ini belum diketahui dengan pasti. Ada yang menduga sebagai suatu transferin like protein Absorbsi Besi FASE MUKOSAL

Absorbsi Besi FASE SISTEMIK ATAU KORPOREAL besi yang masuk ke plasma diikat oleh apotransferin menjadi transferin dan diedarkan ke seluruh tubuh terutama ke sel eritroblast dalam sumsum tulang Semua sel mempunyai reseptor transferin pada permukaannya. Transferin ditangkap oleh reseptor ini dan kemudian melalui proses pinositosis (endositosis) masuk dalam vesikel (endosome) dalam sel. Akibat penurunan pH, besi, transferin dan reseptor akan terlepas dari ikatannya. . Besi akan dipakai oleh sel sedangkan reseptor dan transferin dikeluarkan dan dipakai ulang. Susunan karier protein ini belum diketahui dengan pasti. Ada yang menduga sebagai suatu transferin like protein Absorbsi Besi FASE SISTEMIK ATAU KORPOREAL

Gangguan Metabolisme Besi Anemia defisiensi besi merupakan tahap defisiensi besi yang paling parah, yang ditandai oleh  penurunan cadangan besi, konsentrasi besi serum, dan saturasi transferin yang rendah, dan konsentrasi hemoglobin atau nilai hematokrit yang menurun Patogenesis anemia defisiensi besi diawali dengan adanya perdarahan menahun. Apabila kekurangan besi berlanjut terus maka penyediaan besi untuk eritropoesis berkurang sehingga menimbulkan gangguan pada bentuk eritrosit (iron deficient erythropoiesis) Selanjutnya muncul anemia hipokromik mikrositer yang disebut iron deficiency anemia Gangguan Metabolisme Besi

TERIMAKASIH   