Homeostasis dan Regulasi Keseimbangan Energi

Homeostasis energi adalah serangkaian proses fisiologis di mana tubuh menyelaraskan asupan energi dengan pengeluaran energi dalam jangka panjang, menjaga cadangan energinya dalam rentang yang dipertahankan. Alih-alih melacak kalori secara sadar, otak menerima sinyal hormonal yang proporsional dengan cadangan lemak tubuh dan menyesuaikan nafsu makan serta pengeluaran untuk menstabilkan berat badan.

Definition

Homeostasis energi adalah pemeliharaan cadangan energi tubuh yang diatur, di mana sinyal hormonal yang proporsional dengan adipositas bekerja pada sirkuit sistem saraf pusat untuk menyesuaikan asupan makanan dan pengeluaran energi sehingga asupan dan pengeluaran seimbang dalam jangka panjang.

Scope

Topik ini menjelaskan bagaimana sinyal adipositas seperti leptin dan insulin memberi informasi kepada otak tentang cadangan energi, bagaimana sirkuit hipotalamus mengintegrasikannya dengan masukan rasa kenyang jangka pendek, dan bagaimana umpan balik ini mempertahankan berat badan. Ini adalah fisiologi referensi yang mencakup sistem regulasi, bukan saran tentang pengelolaan berat badan pada individu mana pun.

Core questions

• Bagaimana otak mengetahui berapa banyak energi yang telah disimpan tubuh?
• Hormon apa yang memberi sinyal ukuran cadangan energi tubuh?
• Bagaimana sinyal adipositas jangka panjang diintegrasikan dengan sinyal rasa kenyang jangka pendek?
• Mengapa tubuh cenderung mempertahankan rentang berat badan tertentu?

Key concepts

• Homeostasis energi
• Sinyal adipositas (leptin, insulin)
• Sirkuit nafsu makan hipotalamus
• Sinyal rasa kenyang jangka pendek
• Pertahanan umpan balik negatif cadangan energi
• Pertahanan asimetris terhadap penurunan berat badan

Key theories

Regulasi lipostatik (umpan balik adipositas) berat badan

Cadangan lemak tubuh dirasakan melalui sinyal yang bersirkulasi yang konsentrasinya melacak adipositas; sinyal-sinyal ini bekerja pada otak untuk menekan asupan dan mendukung pengeluaran ketika cadangan tinggi dan untuk meningkatkan asupan ketika cadangan menurun. Identifikasi leptin pada tahun 1994 memberikan dasar molekuler untuk lingkaran umpan balik yang telah lama dihipotesiskan ini.

Mechanisms

Leptin, yang disekresikan oleh jaringan adiposa sebanding dengan massa lemak, dan insulin, yang juga melacak adipositas, bersirkulasi ke otak di mana keduanya bekerja pada neuron hipotalamus yang mendorong atau menekan makan; kadar yang menurun menandakan cadangan yang menipis dan merangsang asupan sambil mengurangi pengeluaran (Zhang, 1994; Friedman, 1998). Sinyal adipositas jangka panjang ini diintegrasikan dengan masukan rasa kenyang jangka pendek dari usus dan dengan sinyal sensorik serta penghargaan untuk mengatur asupan makanan dan pengeluaran energi (Schwartz, 2000). Sistem ini cenderung lebih kuat mempertahankan diri terhadap penurunan berat badan daripada terhadap penambahan berat badan, sehingga cadangan energi yang berkurang memicu peningkatan kompensasi nafsu makan dan penurunan pengeluaran (Leibel, 1995).

Clinical relevance

Kerangka regulasi ini menjelaskan mengapa berat badan dipertahankan secara biologis dan mengapa perubahan berat badan yang disengaja memprovokasi respons kompensasi, yang merupakan dasar untuk memahami obesitas dan kurang gizi dalam ilmu kesehatan. Materi ini adalah konten referensi deskriptif tentang fisiologi dan bukan panduan untuk mendiagnosis atau mengobati individu mana pun.

History

Gagasan bahwa lemak tubuh diatur oleh sinyal yang bersirkulasi diusulkan pada pertengahan abad kedua puluh dari percobaan hewan, tetapi molekulnya tetap tidak diketahui sampai kloning posisional gen obesitas (leptin) pada tahun 1994 (Zhang, 1994). Pekerjaan selanjutnya memetakan bagaimana leptin dan insulin bekerja pada sirkuit hipotalamus dan bagaimana sinyal jangka panjang ini bergabung dengan masukan rasa kenyang jangka pendek, membingkai ulang berat badan sebagai keluaran dari sistem regulasi pusat daripada keseimbangan kalori pasif (Friedman, 1998; Schwartz, 2000).

Debates

Titik setel (set point) versus titik menetap (settling point)

Apakah berat badan dipertahankan di sekitar titik setel biologis yang tetap atau sebaliknya menetap pada tingkat yang ditentukan bersama oleh biologi dan lingkungan obesogenik masih diperdebatkan; perbedaan ini penting untuk seberapa kuat berat badan dianggap menolak perubahan lingkungan.

Key figures

• Jeffrey Friedman
• Michael W. Schwartz
• Rudolph Leibel
• Stephen Woods

Seminal works

• zhang-1994
• friedman-1998
• schwartz-2000

Frequently asked questions

Apa itu leptin dan apa fungsinya?

Leptin adalah hormon yang dilepaskan oleh jaringan lemak sebanding dengan jumlah lemak yang tersimpan. Hormon ini memberi sinyal kepada otak tentang cadangan energi tubuh; kadar yang tinggi menunjukkan cadangan yang melimpah dan cenderung mengurangi nafsu makan, sementara kadar yang rendah menandakan penipisan dan meningkatkan nafsu makan.

Mengapa tubuh lebih menolak penurunan berat badan daripada penambahan berat badan?

Sistem regulasi berevolusi untuk melindungi dari penipisan energi, sehingga penurunan cadangan energi memicu peningkatan kompensasi yang kuat pada nafsu makan dan pengurangan pengeluaran energi. Pertahanan terhadap penambahan berat badan relatif lebih lemah, yang berkontribusi pada kesulitan penurunan berat badan yang berkelanjutan.