Stress Metabolik dan kebutuhan nutrien Prof dr Nur

Stress Metabolik dan kebutuhan nutrien Prof dr Nur Indrawaty Liputo, Ph. D Bagian Ilmu Gizi

Stres Metabolik � Sepsis (infeksi) � Trauma (termasuk luka bakar) � Tindakan bedah � Once the systemic response is activated, the physiologic and metabolic changes that follow are similar and may lead to septic shock.

Neurotransmiter dan hormon yang mempengaruhi pusat makan dan pusat kenyang di hipotalamus Menurunkan nafsu makan ( anoreksigenik) Meningkatkan nafsu makan ( oreksigenik ) v α - melanocyte-stimulating hormon ( v. Neuropeptida Y ( NPY) α – MSH) v. Agouti related protein (AGRP) v Leptin v. Hormon pemekat-melanin (MCH) v. Serotonin v. Oreksin A dan B v. Norepinefrin v. Endorfin v. Hormon pelepas-kortikotropin v. Galanin (GAL) v. Insulin v. Asam amino ( asam glutamat dan γv. Kolesistokinin (CCK) aminobutirat) v. Peptida mirip-glukagon (GLP) v. Kortisol v. Cocaine-and amphetamine-relguated v. Ghrelin transcrip (CART) v. Peptida YY ( PYY)

Infeksi, demam dan anoreksia � Keadaan inflamasi sitokin adalah peptida yang bersifat katabolik anoreksia � Kolesistokinin (CCK): katabolik febrigenesis yang menimbulkan anoreksia, meningkatkan metabolisme dan temperatur � Leptin akan memicu pengeluaran sitokin dan peptida katabolik lain anoreksia � MSH dan corticotropin releasing factor: memicu mekanisme adaptif katabolik

Hypermetabolic Response to Stress—Cause Algorithm content developed by John Anderson, Ph. D, and Sanford C. Garner, Ph. D, 2000.

Immediate Physiologic and Metabolic Changes after Injury or Burn ADH, Antiduretic hormone; NH 3, ammonia.

Keadaan hiperkatabolik � Keadaan hiperkatabolik: dipicu oleh karena diproduksinya berbagai mediator akibat adanya trauma, sepsis, dan sakit lanjut � Munculan: kehilangan protein yang progresif, gangguan metabolisme karbohidrat, peningkatan oksidasi lemak, peningkatan volume ekstraseluler � organ failure � tapi juga berperan dalam proses perbaikan dan menurunkan infalamasi

Respon metabolik pada Trauma dan keadaan sakit � Moore dkk menemukan terjadi peningkatan ekskresi nitrogen, kalium dan fosfor di urin setelah terjadi trauma � Zat gizi yang sama yang ada di otot � Moore dkk berkesimpulan terdapat dua fase setelah terjadi trauma: fase ebb dan fase flow

Hypermetabolic Response to Stress—Pathophysiology Algorithm content developed by John Anderson, Ph. D, and Sanford C. Garner, Ph. D, 2000.

Trauma � Setelah trauma terdapat 2 fase � Ebb Phase : respon seketika setelah trauma � Flow Phase: Fase setelah ebb phase berakhir

Ebb Phase: � Instabilitas hemodinamik, ekstremitas dingin, hipometabolik � Waktu: bervariasi, 12 -24 jam, paling lama 3 hari � Tergantung cukupnya resusitasi cairan � Cardiac output menurun � Konsumsi oksigen berkurang � Penggunaan substrat menurun � Penurunan fungsi sel

Ebb Phase � � � Immediate—hypovolemia, shock, tissue hypoxia Decreased cardiac output Decreased oxygen consumption Lowered body temperature Insulin levels drop because glucagon is elevated.

Flow Phase � Follows fluid resuscitation and O 2 transport � Increased cardiac output begins � Increased body temperature � Increased energy expenditure � Total body protein catabolism begins � Marked increase in glucose production, FFAs, circulating insulin/glucagon/cortisol

Flow Phase: � Peningkatan cardiac put � Peningkatan expenditure, � Peningkatan ekskresi nitrogen � Peningkatan hormon katekolamin, kortisol dan glukagon � Peningkatan mobilisasi asam amino dan asam lemak dari perifer � Bertujuan mempercepat perbaikan

Fase Flow � Respon metabolik yang dapat mengubah penggunaan energi dan protein � Untuk menjaga fungsi organ � Dan memperbaiki kerusakan jaringan � Peningkatan konsumsi oksigen, tingkat metabolisme

Hormonal and Cell-Mediated Response � Terjadi peningkatan signifikan produksi glukosa dan uptake sekunder glukoneogenesis, dan — — Peningkatan level hormon Peningkatan uptake asam amino hepatik Sintesa Protein Percepatan pemecahan protein otot

Skeletal Muscle Proteolysis From Simmons RL, Steed DL: Basic science review for surgeons, Philadelphia, 1992, WB Saunders.

Metabolic Response to Trauma Fatty Deposits Endocrine Response Liver & Muscle (glycogen) Muscle (amino acids) Fatty Acids Glucose Amino Acids

Metabolic Response to Trauma 28 Nitrogen Excretion (g/day) 24 20 16 12 8 4 0 10 20 Day Long CL, et al. JPEN 1979; 3: 452 -456 s 30 40

Severity of Trauma: Effects on Nitrogen Losses and Metabolic Rate Nitrogen Loss in Urine Major Cirugía mayor Surgery Quemadura Moderate to Severe moderada a grave Burn Sepsis Severe grave Infection Infecci ón Sepsis Cirug Elective ía electiva Surgery Basal Metabolic Rate Adapted from Long CL, et al. JPEN 1979; 3: 452 -456

Metabolic Changes in Starvation From Simmons RL, Steed DL: Basic science review for surgeons, Philadelphia, 1992, WB Saunders.

Starvation vs. Stress � Respon Metabolik thd stress berbeda dg respon terhadap kelaparan. � Starvation = penurunan energi expenditure, menggunakan energi alternatif, penurunan protein wasting, penggunaan cadangan glikogen pada 24 jam pertama � Late starvation = fatty acids, ketones, and glycerol provide energy for all tissues except brain, nervous system, and RBCs

Energy Expenditure in Starvation Nitrogen Excretion (g/day) 12 Normal Range 8 Partial Starvation 4 Total Starvation 0 10 20 Days Long CL et al. JPEN 1979; 3: 452456 30 40

Energy Expenditure Metabolic Response to Trauma Ebb Phase Flow Phase Time Cutherbertson DP, et al. Adv Clin Chem 1969; 12: 1 -55

Hormonal Stress Response � � � Aldosterone—corticosteroid menyebabkan retensi sodium Antidiuretic hormone (ADH)— merangsang absorpsi air di tubular renal Mempertahankan air dan garan untuk menunjang sirkulasi volume darah

Hormonal Stress Response—cont’d � � ACTH—acts on adrenal cortex to release cortisol (mobilizes amino acids from skeletal muscles) Catecholamines—epinephrine and norepinephrine from renal medulla to stimulate hepatic glycogenolysis, fat mobilization, gluconeogenesis

Cytokines � Interleukin-1, interleukin-6, and tumor necrosis factor (TNF) � Released by phagocytes in response to tissue damage, infection, inflammation, and some drugs and chemicals

Pemakaian energi � Pada fase flow, pemakaian energi meningkat, seiring peningkatan tingkat metabolisme � Konsumsi oksigen bertambah, seiring bertambahnya oksidasi zat gizi mayor (karbohidrat, lemak dan asam amino) � Peningkatan sesuai dengan besarnya trauma: minimal hingga dua kali lipat pada luka bakar 40%

� Dasar penatalaksanaan: menjaga hemodinamik, optimalisasi strategi ventilasi, pemberian cairan, mengontrol fungsi organ, dan pemberian nutrisi

� Peningkatan tingkat metabolisme mobilisasi simpanan energi � Glikogen (cadangan karbohidrat): menurun dalam 24 jam setelah trauma � simpanan lemak dan protein menjadi sumber energi utama � glukoneogenesis

� Peningkatan ekskresi nitrogen dalam bentuk urea, sesuai besarnya trauma � Juga dalam bentuk kreatinin, ammonia, asam urat, dan asam amino � kehilangan massa otot signifikan setelah trauma

� Cadangan lemak juga termobilisasi dan teroksidasi pada keadaan hipermetabol � Peningkatan hormon glukokortikoid, katekolamin, dan glukagon

Metabolisme Protein � Protein adalah satu cadangan energi � Pada trauma, cadangan ini termobilisasi � Terjadi pengeluaran asam amino dari perifer dan peningkatan ekskresi nitrogen � Peningkatan sesuai luas dan beratnya trauma � Terjadi keseimbangan nitrogen negatif � Sesuai juga dengan peningkatan konsumsi oksigen

� Kehilangan protein jika tidak cepat dikoreksi akan menyebabkan hilangnya massa otot dan berikutnya disfungsi atau kegagalan organ � Terjadi peningkatan pemecahan protein terutama myofibrilar protein, berkurangnya sintesis protein dan pencegahan pengambilan protein � Melibatkan: glukortikoid, sitokin, Tumor Necrosis Factor (TNF), interleukin-1 (IL-1)

Metabolisme glukosa � Pada sepsis dan trauma terjadi hiperglikemia � Oleh karena adanya glukoneogenesis di hepar dan penurunan uptake glukosa oleh karena penurunan insulin � Pada fase ebb, insulin berkurang tapi meningkat setelah fase flow namun tetap relatif rendah dibanding normal

� Gangguan metabolisme glukosa mengurangi uptake glukosa oleh otot rangka dan perubahan glukosa menjadi asam lemak di jaringan adiposa � Terjadi keadaan resistensi insulin perifer � Adanya kortisol dan katekolamin gagal menghambat lajunya glukoneogenesis dan glikogenolisis � Hal ini perlu untuk menjaga ketersediaan glukosa untuk organ seperti: SSP, ginjal, jaringan luka dan sel darah yang penting untuk kelangsungan hidup

� Selama respon stress, sumber glukosa lain adalah glikolisis anaerob pada otot dan jaringan hipoksis (luka) yang memproduksi laktat � Laktat dapat diubah menjadi glukosa dengan Cory Cycle yang meningkat pada luka bakar dan trauma � Pada luka bakar: laktat adalah substrat glukoneogenik terpenting

Metabolisme lemak � Lemak adalah sumber energi utama � Pada stress dan trauma, mobilisasi dan penggunaan lemak dapat menjaga agar cadangan protein tidak cepat berkurang � Leptin, hormon yang men-stimulasi oksidasi asam lemak, berhubungan dengan sitokin adalah stress-related hormone

� Leptin dan sitokin peningkatan asam lemak bebas dan trigliserida pada darah � Pada stress dan trauma, lebih banyak terjadi oksidasi lemak sebagai sumber energi � Yang ditandai penurunan Respiratory Quotient oksidasi lemak. RQ Normal; 0, 85 � Peningkatan jumlah asam lemak dapat menjadi sumber energi untuk berbagai jaringan, kecuali darah dan otak

Hypermetabolic Response to Stress— Medical and Nutritional Management Algorithm content developed by John Anderson, Ph. D, and Sanford C. Garner, Ph. D, 2000. Updated by Maion F. Winkler and Ainsley Malone, 2002.

Selamat Ujian…