Biokimia dan Fungsi Mikronutrien

Biokimia mikronutrien mempelajari vitamin serta mineral esensial dan elemen jejak yang dibutuhkan tubuh dalam jumlah kecil, serta peran biokimia yang dimainkannya sebagai kofaktor enzim, prekursor hormon, antioksidan, dan komponen struktural. Meskipun hanya dibutuhkan dalam jumlah miligram atau mikrogram, mikronutrien sangat diperlukan untuk metabolisme, dan baik defisiensi maupun kelebihannya memiliki konsekuensi biokimia dan klinis.

Definition

Mikronutrien adalah vitamin diet serta mineral esensial dan elemen jejak yang dibutuhkan dalam jumlah kecil untuk pertumbuhan normal, metabolisme, dan fungsi fisiologis; biokimia mikronutrien adalah studi tentang struktur, peran metabolik, regulasi homeostatis, dan konsekuensi ketidakseimbangan mereka.

Scope

Area ini mengarahkan pembaca pada kimia, fungsi metabolik, kebutuhan asupan, dan regulasi mikronutrien. Bidang ini mengelompokkan mikronutrien menjadi vitamin larut lemak dan larut air, metabolisme mineral dan elemen jejak, fisiologi penyerapan dan transportasi mikronutrien yang sama, serta gangguan yang timbul dari defisiensi atau toksisitas. Mikronutrien diperlakukan sebagai topik dalam biokimia nutrisi daripada sebagai panduan manajemen klinis.

Sub-topics

• Fat-Soluble Vitamins
• Micronutrient Absorption and Transport
• Micronutrient Deficiency and Toxicity
• Mineral and Trace Element Metabolism
• Water-Soluble Vitamins

Core questions

• Fungsi biokimia apa yang dilakukan oleh masing-masing vitamin dan elemen jejak dalam metabolisme manusia?
• Bagaimana penyerapan, distribusi, dan penyimpanan mikronutrien diatur untuk menjaga homeostasis?
• Bagaimana defisiensi dan toksisitas muncul, dan bagaimana keduanya tercermin secara biokimia?
• Bagaimana kebutuhan diet dan asupan referensi untuk mikronutrien diturunkan?

Key concepts

• Vitamin sebagai kofaktor enzim dan prekursor koenzim
• Kelas kelarutan larut lemak versus larut air
• Mineral esensial dan elemen jejak
• Regulasi homeostatis penyerapan dan penyimpanan
• Bioavailabilitas dan interaksi nutrisi
• Kondisi defisiensi dan toksisitas (kelebihan)
• Asupan referensi diet dan biomarker status

Mechanisms

Mikronutrien bekerja melalui sejumlah kecil strategi biokimia yang berulang. Banyak vitamin B diubah menjadi koenzim yang berpartisipasi dalam metabolisme karbohidrat, asam amino, dan energi; logam jejak seperti besi, seng, tembaga, dan selenium terikat pada situs aktif enzim di mana mereka memungkinkan katalisis, reaksi redoks, atau transportasi oksigen; vitamin larut lemak berfungsi sebagai molekul pensinyalan mirip hormon (vitamin D), antioksidan (vitamin E), atau kofaktor dalam modifikasi pasca-translasi (vitamin K). Karena kelebihan beberapa mikronutrien berbahaya, tubuh mengaturnya secara homeostatis, yang paling mencolok untuk besi, di mana keseimbangan sistemik diatur oleh aksis hepcidin-ferroportin daripada oleh ekskresi (Hentze, 2010).

Clinical relevance

Status mikronutrien mendasari sebagian besar masalah kesehatan terkait gizi di seluruh dunia, dan pemahaman biokimia membantu menjelaskan mengapa defisiensi menghasilkan sindrom karakteristik dan mengapa beberapa mikronutrien bersifat toksik jika berlebihan (Black, 2008). Area ini menjelaskan dasar biokimia dari kondisi-kondisi ini untuk referensi dan edukasi; ini bukan sumber dosis, suplementasi, atau saran klinis individual.

Epidemiology

Defisiensi besi, vitamin A, yodium, dan seng termasuk di antara bentuk malnutrisi yang paling umum secara global dan berkontribusi secara substansial terhadap morbiditas dan mortalitas, terutama di kalangan wanita dan anak kecil di negara berpenghasilan rendah dan menengah (Black, 2008). Distribusi rinci defisiensi spesifik dibahas dalam topik defisiensi dan toksisitas.

Evidence & guidelines

Asupan referensi untuk mikronutrien ditetapkan oleh badan ahli seperti Institute of Medicine melalui kerangka Dietary Reference Intake, yang mendefinisikan kebutuhan dan tingkat asupan atas yang dapat ditoleransi (IOM, 2006). Pembahasan komprehensif biokimia mikronutrien ditemukan dalam buku teks nutrisi standar (Ross et al., 2014).

History

Konsep mikronutrien muncul pada awal abad kedua puluh sebagai pengakuan bahwa penyakit seperti skorbut, beri-beri, rakitis, dan pellagra disebabkan bukan oleh toksin atau infeksi tetapi oleh tidak adanya faktor diet spesifik, yang mengarah pada isolasi dan penamaan vitamin. Pekerjaan paralel menetapkan esensialitas elemen jejak seperti besi, yodium, dan kemudian seng dan selenium, mengonsolidasikan mikronutrien sebagai bidang yang berbeda dalam biokimia nutrisi.

Seminal works

• black-2008
• hentze-2010
• iom-dri-2006

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara makronutrien dan mikronutrien?

Makronutrien (karbohidrat, lemak, protein) menyediakan energi dan dibutuhkan dalam jumlah gram, sedangkan mikronutrien (vitamin, mineral, dan elemen jejak) hanya dibutuhkan dalam jumlah miligram atau mikrogram dan bertindak terutama sebagai kofaktor, regulator, dan elemen struktural daripada sebagai bahan bakar.

Mengapa mikronutrien bisa berbahaya jika berlebihan?

Beberapa mikronutrien memiliki rentang aman yang terbatas; karena tubuh memiliki sarana terbatas untuk mengekskresikan beberapa di antaranya, asupan yang jauh di atas kebutuhan dapat menyebabkan toksisitas, itulah sebabnya kerangka referensi mendefinisikan baik asupan yang memadai maupun batas atas yang dapat ditoleransi.