Tidur Dan Irama Sirkadian

  • View
    283

  • Download
    17

Embed Size (px)

DESCRIPTION

translate

Text of Tidur Dan Irama Sirkadian

TIDUR DAN IRAMA SIRKADIAN : KOMPONEN UTAMA DALAM REGULASI ENERGI METABOLISMEAaron D. Laposkya,b,*, Joseph Bassb,c, Akira Kohsakac, Fred W. Tureka,ba Northwestern University, Department of Neurobiology and Physiology, 2205 Tech Drive, Hogan 2-160, Evanston, IL 60208-3520, United Statesb Northwestern University, Center for Sleep and Circadian Biology, 2205 Tech Drive, Hogan 2-160, Evanston, IL 60208-3520, United Statesc Evanston Northwestern Healthcare and Research Institute, Department of Medicine, United StatesReceived 15 May 2007; accepted 16 June 2007Available online 14 August 2007Edited by Peter Tontonoz and Laszlo NagyAbstrakDalam review ini, kami menampilkan beberapa bukti dari hasil penelitian pada manusia dan hewan untuk mengevaluasi hipotesa bahwa tidur dan irama sirkardian mempengaruhi metabolisme energi dalam tubuh, terutama pada penyakit seperti diabetes dan obesitas. Bagian pertama akan membahas hubungan antara kurangnya tidur seseorang dengan obesitas. Bagian kedua membahas bahwa irama sirkardian mempengaruhi metabolisme hingga ke level behavioral dan molekular.

OverviewBanyak aspek dalam kehidupan seseorang yang dipengaruhi oleh irama sirkardian. Salah satunya adalah diuresis yang dipengaruhi siklus gelap:terang. Beberapa ritme tubuh yang mudah dikenali adalah siklus tidur-bangun, aktivitas lokomotor, dan perilaku makan. Gen sirkardian pada mamalia pertama kali ditemukan pda tahun 1997 oleh peneliti di universitas Northwestern dengan menggunakan tikus sebagai hewan coba, diberi nama gen Clock (Circardian locomotor output cycles kaput). Sejak saat itu telah banyak ditemukan gen-gen lain yang berpengaruh terhadap irama sirkardian. Dua hasil penelitian utama dari tikus Clock adalah tikus homozigot dengan mutasi Clock (C57B1/6J) mengaami peningkatan pada waktu terjaga dan mengalami penurunan REM saat tertidur. Akhir-akhir ini telah ditemukan fakta baru bahwa tikus dengan mutasi pada gen Clock akan mengalami perubahan metabolisme, meliputi perubahan pola makan, aktivitas lokomotor, hiperfagi, dan obesitas disertai gejala dari sindroma metabolik : hiperleptinemia, hiperlipidemia, statosis hepatik, hiperglikemia. Fakta ini membuktikan bahwa irama sirkardian mempengaruhi metabolisme energi hingga ke tingkat molekular. Terdapat kemungkinan gen Clock ini mempengaruhi sistem fisiologi tubuh melalui jalur sentral dan perifer. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa gen irama sirkardian tidak hanya terdapat di otak, namun juga terdapat di jaringan lain yang juga berperan dalam metabolisme energi dan kardiovaskular, seperti jantung, liver, jaringan adiposa, dan pankreas. Oleh karena itu, gen Clock diduga memiliki peran fungsional lain.Dalam review ini, peneliti akan memaparkan fakta hasil penelitian yang telah dilakukan pada manusia dan hewan bahwa irama sirkardian mempengaruhi energi metabolisme dan diharapkan mampu menjelaskan fenomena merebaknya penyakit obesitas dan sindroma metabolik di US dan beberapa negara berkembang lainnya. Bagian pertama akan membahas hubungan antara kurangnya tidur seseorang dengan obesitas. Bagian kedua membahas bahwa irama sirkardian mempengaruhi metabolisme hingga ke level behavioral dan molekular.

1. Obesitas dan sleep loss : epidemik yang saling berhubungan ?Tren kesehatan yang sedang berkembang saat ini adalah meningkatnya angka kejadian oebsitas dan sindroma metabolik, serta berkurangnya waktu tidur seseorang yang berujung pada sleep loss. Data dari CDC pada tahun 1980 menunjukkan bahwa jumlah penduduk US yang mengakami overweight dan obesitas tekah meningkat hingga dua kalinya pada orang dewasa, bahkan meningkat hingga tiga kalinya pada anak-anak dan remaja, terjadi pada lebih dari 60% populasi pada beberapa negara bagian. Obesitas akan menyebabkan beberapa komplikasi, seperti resistensi insulin, hiperglikemi, dislipidemi, hipertensi, inflamasi, gangguan koagulasi. Obesitas dan sindroma metabolik juga merupakan faktor risiko dari serangan jantungm stroke, diabetes, kanker, OSAS, arthritid, dll.Pada orang-orang yang mengalami obesitas ditemukan bahwa mereka mengalami pengurangan waktu tidur 1-2 jam. Pada tahun 2006, telah terdapat 35 studi epidemiologis yang meneliti tetntang hubungan sleep loss dengan obesitas, diabetes, sindroma metabolik, dan penyakit kardiovaskuler. Pertanyaan berikutnya adalah apakah faktor tersebut saling berpengaruh atau hanya berkorelasi tanpa mempengaruhi satu dengan yang lain.

1.1 Human laboratory studiesVan Cauter dkk membuktikan bahwa telah terjadi perubahan regulasi glukosa dan nafsu makan jika seseorang mengalami pengurangan waktu tidur. Sebagai contoh, jika seseorang dibatasi hanya tidur 4 jam sehari selama 6 hari berturut-turut akan mengalami peningkatan kadar glukosa dan berkurangnya respon insulin dalam tubuh. Hal ini membuktikan jika sleep loss terjadi dalam rentang waktu yang cukup lama merupakan faktor risiko terjadinya gangguan homeostasis glukosa dan diabetes. Sleep loss juga terbuki menurunkan sekresi hormon anorektik, leptin, dan meningkatkan sekresi hormon orixigenik, ghrelin, dan peningkatan nafsu makan. Jumlah kalori yang diserap tubuh akan meningkat 350-500 l/cal per hari, diduga hal ini yang menyebabkan obesitas. Fungsi fisiologis lain yang juga mengalami perubahan adalan peningkatan simpatovagal, hiperkortisolemia, peningkatan fungsi hormon tiroid,peningkatan kadar CRP, dan peningkatan mediator inflamasi sitokin.

1.2 Animal laboratory studiesPenelitian pada tikus dengan metode disk-over water (DOW) menunjukkan bahwa sleep loss pada tikus selama 2 minggu mengakibatkan hiperfagi, peningkatan BMR, hipotermia, peningkatan simpatis (peningkatan kadar norepinefrin dan hipertrofi adrenal). Perubahan neuroendokrin laiinya adalah penurunan satiety hormon, leptin, penurunan IGF-1, growth hormon, dan prolaktin. Namun jika pembatasan waktu tidur dihilangkan, fungsiofunsi tersebut akan kembali normal. Sleep loss juga dapat menyebabkan penuruna sekresi insulin dan gangguan metaboksime glukosa. Penelitian-penelitian yang telah dilakukan pada manusia dan hewan ini menunjukkan bahwa sleep loss dapat mengebabkan meningkatnya jumalah asupan makan dan nafsu makan seseorang, penurunan kadar leptin dan peningkatan kadar ghrelin, peningkatan aktivitas simpati susunan saraf pusat, peningkatan kadar kortikosteron, dan meningkatnya risiko terjadinya penyakit kardiovaskular. Perbedaanya adalah sleep loss pada manusia akan mengakibatkan obesitas, sedangkan pada hewan akan mengakibatkan penurunan berat badan. Hal ini disebabkan oleh perbedaan metodologi penelitian.. Kesimpulannya, efek sleep loss pada manusia dan hewan hampir sama dalam aspek perubahan neuroendokrin, sehingga penelitian dengan menggunakan hewan coba diharapkan mempunyai hasil yang cukup valid

1.3 Effects of altered metabolism on sleep-wake patternsTelah diketahui bahwa tidur berperan penting dalam metabolisme energi, telah ditemukan beberapa interaksi jalur metabolisme dengan regulasi sleep-wake. Salah satunya adalah nafsu makan diregulasi oleh neuropeptida, oresin-1 dan orexin-2 yang juga termasuk dalam regulasi sleep-wake. Kerusakan pada orexin-2 akan menyebabkan gangguan tidur pada manusia, yang disebut narkolepsi. Pada pasien dengan narkolepsi biasanya juga disertai dengan obesitas. Sehinggan orexin sistem berperan dalam koordinasi waktu tidur, konsumsi makanan, dan penyimpanan energi.Hormon metabolik lain juga mempengaruhi pola tidur-bangun, seperti histamin dan serotonin. Penambahan sejumlah leptin akan menurunkan waktu tidur REM pada tikus dan meningkatkan fase NREM. Sitokin, TNF alfa, dan interleukin yang dibentuk di jaringan adiposa juga meningkat pda orang dengan obesitas dan juga berefek saat tidur. Sehingga dapat disimpulkan bahwa regulasi neuropeptidan dan neurotransmiter yang berperan dalam homeostasis energi dalam tubuh dipengaruhi oleh kondisi tubuh saat terjaga dan juga tidur.

1.4 A novel model of chronic partial sleep loss : allostasisSalah satu faktor yang berperan dalam regulasi tidur-bangun adalah sleep homeostasis. Jika waktu tidur seseorang dibatasi, maka tubuh akan mengkompensasi dengan meningkatkan intensitas tidurnya, ditandai dengan meningkatnya gelombang delta (1-4Hz) NREM EEG dan juga NERM dan REM waktu tidur. Pada penelitian yang dilakukan dengan tikus, sleep loss yang berlangsung lama akan menyebabkan tikus kehilangan kemampuan homeostatis sleep, yang mengakibatkan terjadinya allostasis. Kondisi allostasis ini yang akan mengakibtakan perubahan sistem tubuh lainnya dalam upaya mengkompensasi keadaan tubuh yang kurang tidur.

2. Irama sirkardian dan metabolisme energiPenemuan beberapa gen yang berpengaruh terhadap irama sirkardian dan juga telah baanyak penelitian yang dilakukan baik pada manusia dan hewan telah menjelaskan bahwa irama sirkardian berpengaruh terhadap berbagai fungsi fisiologis tubuh, tidak hanya berperan sebagai time keeper saja. Salah satu penemuan penting adalah gen Clock terdapat tidak hanya pada otak, namun juga terdapat di berbagai jaringan tubuh. Sehingga gangguan pada gen Clock ini juag dapat dijadikan etiologi dari berbagai macam penyakit seperti obesitas dan sindroma metabolik. Selanjutnya akan dibahas komponen anatomis dan molekuler dari sistem Clock dan membahas peran irama sirkardian dan gen Clock dalam metabolisme energi.

2.1 The circardian clock : external and internal synchronizationPeran utama dari irama sirkardian adalah meregulasi organisme sesuai dengan kondisi lingkungan, seperti siklus gelap-terang (sinkronisaso eksternal). Fungsi ini juga memungkinkan organisme memprediksi perubahan yang terjadi di lingkungan luar, seperti senja dan fajar, suhu, cuaca, ketersediaan pangan, dsb. Peranan penting lain dari sistem irama sirkardian adalah mempertahankan beberapa faktor internal seperti sistem fisiologis dan memastikan bahwa masing-masing proses, mulai dari siklus tidur-bangun, ritme sekresi hormon traskripsi gen, telah berjalan selaras. Irama sirkardian mempu