Kondisi Metabolisme Saat Defisit Kalori

sumber: iStock

Defisit Kalori

Defisit kalori merupakan kondisi ketika asupan kalori yang dikonsumsi lebih rendah daripada jumlah kalori yang dibutuhkan oleh tubuh untuk melakukan aktivitas sehari-hari. Dalam kondisi ini, tubuh akan menggunakan cadangan kalori yang tersimpan, terutama lipid untuk memenuhi kebutuhan kalorinya sehingga terjadi penurunan berat badan. Defisit kalori yang direkomendasikan sebesar 300-500 kalori per hari di bawah kebutuhan kalori harian untuk mencapai penurunan berat badan yang sehat dan berkelanjutan (Banerjee dan Pal 2023).

Rumus Kebutuhan Kalori

sumber: iStock

Rumus Harris-Benedict merupakan salah satu dari beberapa rumus yang dapat digunakan dalam menghitung Resting Metabolic Rate (RMR) atau jumlah kalori yang dibutuhkan untuk melakukan fungsi tubuh saat istirahat maupun terjaga (Pavlidou et al. 2022).

Pada laki-laki:

RMR = (13.7×berat badan (kg)) + (5.003×tinggi badan (cm)) − (6.755×usia (tahun)) + 66.47

Pada wanita:

RMR = (9.563×berat badan (kg)) + (1.850×tinggi badan (cm)) − (4.676×usia (tahun)) + 655.1

Jenis Nutrisi yang Dikonsumsi

sumber: iStock

Setelah mengetahui kebutuhan kalori, maka untuk mencapai defisit kalori dapat dikurangi sebesar 300−500 kalori sesuai rekomendasi. Berbagai jenis diet yang mengklaim dapat menurunkan berat badan dengan melakukan defisit kalori, diantaranya low-carbohydrate diet dan low-fat diet. Asupan lemak ataupun karbohidrat yang tinggi akan disimpan dalam tubuh sebagai cadangan energi dan sebabkan penambahan berat badan. Akan tetapi, asupan protein harus tetap terpenuhi untuk berperan dalam berbagai fungsi tubuh (Sherman 2020).

Pentingnya Kebutuhan Protein

sumber: iStock

Masalah utama program penurunan berat badan adalah berkurangnya massa tubuh bebas lemak atau Lean Body Mass (LBM). LBM merupakan selisih antara massa tubuh dengan massa lemak. Komponen LBM meliputi massa organ, kulit, tulang, dan otot (Buckinx et al. 2018). Penurunan LBM yang tidak proporsional dapat menekan RMR yang memicu kenaikan berat badan kembali. Penurunan RMR menyebabkan kalori yang dibutuhkan selama istirahat menjadi lebih sedikit, sehingga kalori yang dikonsumsi bisa melebihi yang dibutuhkan. Hal inilah yang memicu kenaikan berat badan kembali (Knuth et al. 2014).

Komponen LBM yang banyak berkurang selama penurunan berat badan adalah massa otot. Otot merupakan reservoir asam amino yang disimpan sebagai protein. Ketika asupan makanan berkurang dan metabolisme meningkat melalui olahraga, protein di otot akan didegradasi yang menyebabkan berkurangnya massa otot (Argilés et al. 2016). Laju sintesis dan degradasi protein otot yang tidak seimbang menyebabkan kehilangan massa otot. Hal ini dapat meningkatkan risiko cedera bahkan berbagai penyakit metabolisme (Cava et al. 2017). Asupan protein harus dijaga karena peranannya dalam berbagai fungsi tubuh diantaranya adalah membangun dan memelihara jaringan tubuh, membentuk enzim, persinyalan di dalam tubuh, membentuk antibodi, dan menjaga keseimbangan asam basa dan cairan tubuh (Hamm et al. 2015; Roskoski 2015; Argilés et al. 2016; Zeke et al. 2016; Chiu et al. 2019). Konsumsi protein yang disarankan untuk orang dewasa menurut Leidy et al. (2015) adalah 1.2–1.6 g protein/kg berat badan per hari.

Metabolisme Tubuh yang Berperan

sumber: iStock

Defisit kalori menyebabkan pemanfaatan cadangan energi tubuh meningkat. Tubuh akan mengalami penurunan kadar glukosa darah yang menyebabkan penurunan sekresi insulin (Lutfi et al. 2019). Penurunan sekresi insulin menyebabkan peningkatan sekresi hormon glukagon agar tubuh berada pada kondisi homeostasis atau keseimbangan kondisi tubuh. Hormon glukagon mempengaruhi metabolisme lipid, glukosa, dan protein yang mengarah ke pembentukan energi dan penurunan cadangan makanan berupa lipid. Kondisi tersebut mendorong terjadinya penurunan berat badan dan lipid dalam tubuh (Scott dan Bloom 2018).

Metabolisme Lipid dan Glukosa

sumber: iStock

Pemecahan Lipid

Penurunan sekresi insulin akibat defisit kalori akan meningkatkan pemecahan lipid (lipolisis). Tingginya lipolisis di jaringan adiposa meningkatkan hidrolisis trigliserida dalam tubuh menjadi asam lemak dan gliserol (Lutfi et al. 2019).

Pemanfaatan Gliserol

Gliserol yang dihasilkan dari lipolisis pada jaringan adiposa akan diubah menjadi glukosa melalui glukoneogenesis pada hati sehingga dapat menjaga kebutuhan glukosa di dalam tubuh (Yang et al. 2022). Apabila kebutuhan glukosa tubuh sudah tercukupi dan tubuh membutuhkan asupan energi, gliserol tersebut dapat diubah menjadi energi dalam bentuk ATP melalui glikolisis, siklus krebs, dan transfer elektron.

Pemanfaatan Asam Lemak

Asam lemak yang dihasilkan dari lipolisis diubah menjadi acetyl-CoA melalui tahapan β-oksidasi di otot dan hati (Yang et al. 2022). Acetyl-CoA akan mengalami ketogenesis sehingga dapat diubah menjadi badan keton seperti acetoacetate, D-β-hydroxybutyrate, dan acetone. Selanjutnya, badan keton akan berdifusi ke darah. Aseton dikeluarkan oleh paru-paru, sedangkan asetoasetat dan D-β-hydroxybutyrate dimanfaatkan oleh jantung, otot gerak, ginjal, dan otak sebagai sumber energi (Nelson dan Cox 2008). Selain itu, acetyl-CoA juga dapat diubah menjadi energi dalam bentuk ATP di hati dan otot melalui siklus Krebs dan transfer elektron untuk kebutuhan energi (Nelson dan Cox 2008; Maurer et al. 2021).

Pemecahan Glikogen

Kondisi rendahnya gula darah akibat defisit kalori dapat meningkatkan pelepasan hormon glukagon dan epinephrine yang menyebabkan pemecahan glikogen di otot dan di hati. Pemecahan glikogen menjadi glukosa di dalam hati dapat meningkatkan glukosa darah agar berada di jumlah yang seimbang melalui difusi glucose-6-phosphate dari hati ke darah. Berbeda dengan pemecahan glikogen di dalam hati, glikogen di otot akan diubah menjadi glucose-6-phosphate dan selanjutnya akan mengalami glikolisis menghasilkan piruvat. Piruvat akan diubah menjadi ATP melalui siklus krebs dan transfer elektron. ATP di otot akan dimanfaatkan sebagai energi untuk kontraksi otot (Nelson dan Cox 2008).

Metabolisme Protein

sumber: iStock

Selain untuk biosintesis enzim maupun biosinyal tubuh lainnya, asam amino dari protein dapat dimanfaatkan oleh tubuh menjadi energi melalui glukoneogenesis. Asam amino akan mengalami transaminasi dan deaminasi sehingga terbentuk amonia dan α-ketoglutarat. Amonia yang bersifat toksik bagi tubuh akan masuk ke dalam siklus urea sehingga akan terbentuk urea yang siap dikeluarkan oleh tubuh melalui urin. Sedangkan α-ketoglutarat akan masuk ke dalam siklus krebs sehingga berubah menjadi oksaloasetat. Oksaloasetat akan mengalami glukoneogenesis sehingga dapat menjadi glukosa yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi bagi organ lain seperti otak melalui darah (Nelson dan Cox 2008).

DAFTAR PUSTAKA

Argilés JM, Campos N, Lopez-Pedrosa JM, Rueda R, Rodriguez-Mañas L. 2016. Skeletal Muscle Regulates Metabolism via Interorgan Crosstalk: Roles in Health and Disease. Journal of the American Medical Directors Association. 17(9):789–796.

Banerjee S and Pal SR. 2023. Estimation of Calorie Deficit (CD) by Assessing the Energy Parameters and Physical Activity Level (PAL) in Overweight Indian Women. FoodSci: Indian Journal of Research in Food Science and Nutrition. 10(2):37–42.

Buckinx F, Landi F, Cesari M, Fielding RA, Visser M, Engelke K, Maggi S, Dennison E, Al‐Daghri NM, Allepaerts S, et al. 2018. Pitfalls in the measurement of muscle mass: a need for a reference standard. Journal of Cachexia Sarcopenia Muscle. 9(2):269–278.

Cava E, Yeat NC, Mittendorfer B. 2017. Preserving Healthy Muscle during Weight Loss. Advances in Nutrition. 8(3):511–519.

Chiu ML, Goulet DR, Teplyakov A, Gilliland GL. 2019. Antibody Structure and Function: The Basis for Engineering Therapeutics. Antibodies. 8(4):55.

Hamm LL, Nakhoul N, Hering-Smith KS. 2015. Acid-Base Homeostasis. Clinical Journal of the American Society of Nephrology. 10(12):2232–2242.

Knuth ND, Johannsen DL, Tamboli RA, Marks-Shulman PA, Huizenga R, Chen KY, Abumrad NN, Ravussin E, Hall KD. 2014. Metabolic adaptation following massive weight loss is related to the degree of energy imbalance and changes in circulating leptin: Metabolic Adaptation with Massive Weight Loss. Obesity. 22(11):2563–2569.

Leidy HJ, Clifton PM, Astrup A, Wycherley TP, Westerterp-Plantenga MS, Luscombe-Marsh ND, Woods SC, Mattes RD. 2015. The role of protein in weight loss and maintenance. The American Journal of Clinical Nutrition. 101(6):1320–1329.

Lutfi AR, Herawati L, Widjiati, Sari GM. 2021. Calorie restriction and moderate-intensity continuous exercise decrease free fatty acid levels and visceral fat weight on high calorie diet female mice. Indian Journal of Forensic Medicine & Toxicology. 15(2): 3665–3677.

Maurer J, Hoene M, Weigert C. 2021. Signals from the circle: Tricarboxylic acid cycle intermediates as myometabokines. Metabolites. 11(8): 1–15.

Nelson DL, Cox MM. 2008. Lehninger The Principles of Biochemistry. Ed ke-6. New York (US): W.H. Freeman.

Pavlidou E, Papadopoulou SK, Seroglou K, Giaginis C. 2023. Revised Harris–Benedict Equation: New Human Resting Metabolic Rate Equation. Metabolites. 13(189): 1–12.

Possik E, Al-Mass A, Peyot ML, Ahmad R, Al-Mulla F, Madiraju SRM, Prentki M. 2021. New mammalian glycerol-3-phosphate phosphatase: role in β-cell, liver and adipocyte metabolism. Frontiers in Endocrinology. 12: 1–9.

Roskoski R. 2015. A historical overview of protein kinases and their targeted small molecule inhibitors. Pharmacological Research. 100:1–23.

Scott RV, Bloom SR. 2018. Problem or solution: The strange story of glucagon. Peptides. 100: 36–41.

Sherman J. 2020. The effect of a calorie deficit on body composition. Di dalam: Zeccardi J, editor. The Undergraduate Spectrum. California: Center for Writing Across the Curriculum and Collegiate Seminar Program. 28–31.

Townsend LK, Knuth CM, Wright DC. 2017. Cycling our way to fit fat. Physiological Reports. 5(7): 1–10.

Yang XD, Ge XC, Jiang SY, Yang YY. 2022. Potential lipolytic regulators derived from natural products as effective approaches to treat obesity. Frontiers in Endocrinology. 13: 1–14.

Zeke A, Misheva M, Reményi A, Bogoyevitch MA. 2016. JNK Signaling: Regulation and Functions Based on Complex Protein-Protein Partnerships. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 80(3):793–835.

Penulis:

Nanda Marizky (Mahasiswa Magister Ilmu Pangan IPB University)

Shindy Ambarwati (Mahasiswa Magister Ilmu Pangan IPB University)

Baiq Nuzulina (Mahasiswa Magister Ilmu Pangan IPB University)