BAB 9 - REGULASI INTERNAL
REGULASI INTERNAL
Peraturan Internal
Apa itu hidup? Anda dapat mendefinisikan hidup dalam banyak cara tergantung pada apakah tujuan Anda medis, hukum, filosofis. atau puitis. kondisi yang diperlukan untuk kehidupan adalah serangkaian reaksi kimia yang terkoordinasi. Tidak semua reaksi kimia itu hidup, tetapi semua kehidupan memiliki reaksi kimia yang diatur dengan baik. Setiap reaksi kimia dalam tubuh makhluk hidup berlangsung dalam larutan air dengan laju yang bergantung pada identitas dan konsentrasi mol. dalam air, dan suhu larutan. Perilaku kita diatur untuk menjaga bahan kimia yang tepat dalam proporsi yang tepat dan pada suhu yang tepat.
pengaturan suhu
inilah pengamatan yang membingungkan para ahli biologi selama bertahun-tahun: Ketika seekor ular garter jantan kecil muncul dari negara hiber di awal musim semi, ia mengeluarkan feromon betina untuk satu atau dua hari pertama. Feromon menarik jantan yang lebih besar yang berkerumun di sekujur tubuhnya, mencoba untuk bersanggamaa. . Agaknya, kecenderungan untuk melepaskan feromon betina pasti telah berevolusi untuk memberikan beberapa keuntungan bagi jantan kecil. Ahli biologi berspekulasi tentang cara-cara di mana pengalaman kawin semu ini dapat membantu pejantan kecil menarik betina sejati. Kebenarannya lebih sederhana: Seekor jantan yang baru saja keluar dari hibernasi sangat dingin sehingga sulit untuk keluar dari liangnya. Jantan yang lebih besar muncul dari fibernation lebih awal dan sudah memiliki kesempatan untuk menghangatkan diri di tempat yang cerah. Ketika pejantan yang lebih besar berkerumun di seluruh pejantan yang lebih kecil, mereka menghangatkannya dan meningkatkan tingkat aktivitasnya
Berikut adalah lebih banyak contoh bahwa pengaturan suhu membantu :
Pernahkah Anda memperhatikan burung camar, bebek, atau burung besar lainnya berdiri dengan satu kaki : Mengapa mereka melakukan itu, ketika menyeimbangkan dengan dua kaki akan tampak lebih mudah? Salah satu alasannya adalah untuk menghemat pendengaran tubuh pada hari yang dingin. Dengan menggulung pada satu kaki, mereka melindungi panas di kaki lainnya
Selama bertahun -tahun, para ahli biologi bingung tentang fungsi paruh burung toucan yang besar dan kikuk Jawabannya adalah pengaturan suhu (Tattersall, Andrade, & Abe, 2009). Saat terbang di hari yang panas, toucan mengarahkan lebih banyak aliran darah ke paruh, tempat udara yang lewat mendinginkannya. Pada malam hari toucan melipat paruhnya di bawah sayap untuk mencegah kehilangan panas yang tidak semestinya
Intinya adalah bahwa suhu mempengaruhi perilaku dalam banyak hal yang dengan mudah kita abaikan. Pengaturan suhu lebih penting dari yang Anda duga.
Homeostasis dan Allostasis
Fisiolog Walter B. Cannon (1929) memperkenalkan istilah homeostasis untuk merujuk pada pengaturan suhu dan proses biologis lainnya yang menjaga variabel tubuh dalam kisaran tetap. Prosesnya menyerupai termostat di rumah dengan sistem pemanas dan pendingin. Seseorang mengatur suhu minimum dan maksimum pada termostat. Ketika suhu di rumah turun di bawah minimum, termostat memicu tungku untuk menyediakan panas. Ketika suhu naik di atas maksimum, termostat menyalakan AC.
Demikian pula, proses homeostatik pada hewan memicu aktivitas fisiologis dan perilaku yang menjaga variabel tertentu dalam rentang yang ditetapkan. Dalam banyak kasus, kisarannya sangat sempit sehingga kami menyebutnya sebagai titik setel, nilai tunggal yang harus dipertahankan oleh tubuh. Misalnya, jika kalsium kurang dalam makanan Anda dan konsentrasinya dalam darah mulai turun di bawah titik setel 0,16 g/L (gram per liter), simpanan di tulang melepaskan kalsium tambahan ke dalam darah. Jika kadar kalsium dalam darah naik di atas 0,16 g/L, Anda menyimpan sebagian kelebihannya di tulang Anda dan membuang sisanya. Mekanisme serupa mempertahankan kadar air, oksigen, glukosa, sehingga dium klorida, protein, lemak, dan keasaman darah secara konstan (Cannon, 1929). Proses yang mengurangi perbedaan dari titik setel dikenal sebagai umpan balik negatif. Sebagian besar perilaku termotivasi dapat digambarkan sebagai umpan balik negatif: Sesuatu menyebabkan gangguan, dan perilaku berlanjut sampai meredakan gangguan.
Namun, konsep homeostasis tidak sepenuhnya memuaskan, karena tubuh tidak mempertahankan keteguhan total. Benar, konsentrasi zat terlarut dalam darah hampir selalu konstan. Namun, suhu tubuh bervariasi sekitar setengah derajat Celcius antara suhu tertinggi di siang hari dan titik terendah di malam hari. Sebagian besar hewan mempertahankan berat badan yang hampir konstan dari hari ke hari, tetapi menambah lemak tubuh di musim gugur dan menguranginya di musim semi. (Lemak yang meningkat adalah cadangan yang baik dalam persiapan untuk kemungkinan kekurangan makanan selama musim dingin. Ini juga memberikan isolasi terhadap dingin.)
Kita dapat menggambarkan perubahan ini sebagai perubahan pada titik setel, tetapi bahkan perubahan pada titik setel tidak sepenuhnya menjelaskan banyak pengamatan. Misalnya, tanda bahaya memicu peningkatan tiba-tiba detak jantung, tekanan darah, dan keringat, mempersiapkan tubuh untuk aktivitas yang berat. Perhatikan bahwa tubuh berkeringat sebelum mulai kepanasan, mengantisipasi kebutuhannya di masa depan. Demikian pula, saat udara mulai menghangat, seorang pejalan kaki meningkatkan rasa haus dan menurunkan produksi urin oleh ginjal, mengantisipasi kemungkinan berkeringat dan dehidrasi. (Hewan lain melakukan hal yang sama.) Untuk menggambarkan perubahan dinamis ini, peneliti menggunakan istilah allostasis (dari akar kata Yunani yang berarti "variabel" dan "berdiri"), yang berarti cara adaptif di mana tubuh mengantisipasi kebutuhan tergantung pada situasi, menghindari kesalahan daripada hanya memperbaikinya.
Homeostasis dan allostasis tidak bekerja dengan sempurna, tentu saja Obesitas, anoreksia nervosa, tekanan darah tinggi, dan diabetes adalah contoh gangguan proses homeostatis.
Mengontrol Suhu Tubuh
Jika Anda membuat daftar motivasi terkuat Anda dalam hidup, Anda mungkin tidak berpikir untuk memasukkan pengaturan suhu, tetapi memiliki prioritas tinggi secara biologis. Rata-rata orang dewasa muda menghabiskan sekitar 2.600 kilokalori (kkal) per hari. Ke mana Anda kira semua energi itu pergi? Ini bukan untuk gerakan otot atau aktivitas mental. Sebagian besar masuk ke metabolisme basal, energi yang digunakan untuk mempertahankan suhu tubuh yang konstan saat istirahat. Mempertahankan suhu tubuh Anda membutuhkan sekitar dua kali lebih banyak energi daripada gabungan semua aktivitas lainnya (Burton, 1994). Kami menghasilkan panas sebanyak itu sebagian besar melalui metabolisme dalam sel lemak coklat, sel yang lebih mirip sel otot daripada sel lemak putih. Mereka membakar bahan bakar seperti sel otot tetapi melepaskannya secara langsung sebagai panas, bukan sebagai kontraksi otot.
Amfibi, reptil, dan sebagian besar ikan bersifat poikilothermic, dari akar kata Yunani yang berarti "bervariasi panas.") Artinya, suhu tubuh mereka sesuai dengan suhu lingkungan mereka. Sinonimnya adalah ektotermik, artinya bergantung pada sumber eksternal untuk panas tubuh. Orang sering menyebut hewan seperti itu “berdarah dingin”, tetapi mereka hanya kedinginan
jika lingkungan dingin. Beberapa ikan besar, termasuk hiu dan tuna, merupakan pengecualian dari aturan tersebut, mempertahankan suhu inti tubuh mereka jauh di atas suhu air di sekitarnya hampir sepanjang waktu. Hewan poikilothermic tidak memiliki mekanisme fisiologis pengaturan suhu seperti menggigil dan berkeringat, tetapi mereka dapat mengatur suhu tubuh mereka secara perilaku. Kadal gurun bergerak di antara daerah yang cerah, daerah yang teduh, dan liang untuk mempertahankan suhu tubuh yang cukup stabil. Namun, metode perilaku tidak memungkinkan hewan untuk mempertahankan tingkat keteguhan yang sama seperti yang dimiliki mamalia dan
burung.
Mamalia dan burung adalah homeotermik (dari akar kata Yunani yang berarti "panas yang sama"), kecuali spesies tertentu menjadi poikilothermic selama hibernasi. Sinonimnya adalah endotermik, artinya mampu menghasilkan panas tubuh secara internal. Hewan homeotermik menggunakan mekanisme fisiologis untuk mempertahankan suhu inti yang hampir konstan meskipun ada perubahan suhu lingkungan. Homeothermy mahal, terutama untuk hewan kecil. Seekor hewan menghasilkan panas sebanding dengan massa totalnya, tetapi ia memancarkan panas sebanding dengan luas permukaannya. Mamalia atau burung kecil, seperti tikus atau burung kolibri, memiliki rasio permukaan terhadap volume yang tinggi dan karenanya memancarkan panas dengan cepat. Hewan seperti itu membutuhkan banyak bahan bakar setiap hari untuk menjaga suhu tubuhnya. Untuk mendinginkan diri saat udara lebih hangat dari suhu tubuh, kita hanya memiliki satu mekanisme fisiologis, yaitu evaporasi. Manusia berkeringat untuk mengekspos air untuk penguapan. Untuk spesies yang tidak berkeringat, alternatifnya adalah menjilati diri sendiri dan terengah-engah. Saat air menguap, itu mendinginkan tubuh.
Namun, jika udara lembap sekaligus panas, kelembapannya tidak menguap. Selain itu, Anda membahayakan kesehatan Anda jika Anda tidak dapat minum cukup untuk menggantikan air yang hilang karena berkeringat. Jika Anda berkeringat tanpa minum, Anda mulai mengalami dehidrasi (kurang air). Anda kemudian melindungi air tubuh Anda dengan mengurangi keringat Anda, meskipun ada risiko kepanasan
bertahan dalam dingin yang ekstrem
Jika suhu atmosfer turun di bawah 0°C (32°F), Anda mempertahankan suhu tubuh Anda dengan menggigil, mengalihkan aliran darah dari kulit, dan seterusnya. Namun, hewan poikilothermic, yang menurut definisi mengukur suhu lingkungannya, rentan. Jika suhu tubuhnya turun di bawah titik beku air, kristal es terbentuk. Karena air mengembang saat membeku, kristal es akan merobek pembuluh darah dan membran sel, membunuh hewan itu.
Amfibi dan reptil menghindari risiko itu dengan menggali atau menemukan lokasi terlindung lainnya. Namun, beberapa katak, ikan, dan serangga bertahan hidup selama musim dingin di Kanada bagian utara di mana bahkan suhu bawah tanah mendekati -40°C (yang juga -40°F).
Beberapa serangga dan ikan menyimpan darah mereka dengan gliserol dan bahan kimia antibeku lainnya pada awal musim dingin Katak kayu benar-benar membeku, tetapi mereka memiliki beberapa mekanisme untuk mengurangi kerusakan. Mereka mulai dengan menarik sebagian besar cairan dari organ dan pembuluh darah mereka dan menyimpannya di ruang ekstraseluler.
Oleh karena itu, kristal es memiliki ruang untuk mengembang saat terbentuk, tanpa merobek pembuluh darah atau sel. Juga, katak memiliki bahan kimia yang menyebabkan kristal es terbentuk secara bertahap, bukan dalam bongkahan. Akhirnya, mereka memiliki kapasitas pembekuan darah yang luar biasa sehingga mereka dengan cepat memperbaiki pembuluh darah yang pecah.
Keuntungan Suhu Tubuh Tinggi Konstan
kita menghabiskan sekitar dua pertiga dari total energi kita untuk mempertahankan suhu tubuh (metabolisme basal). Hewan termis poikilo, dengan tingkat metabolisme basal yang jauh lebih rendah, membutuhkan bahan bakar yang jauh lebih sedikit. Jika kita tidak mempertahankan suhu tubuh yang konstan dan tinggi, kita bisa makan lebih sedikit dan menghabiskan lebih sedikit usaha untuk mencari makanan. Mengingat biaya besar untuk mempertahankan suhu tubuh kita,
itu harus memberikan keuntungan penting, atau kita tidak akan mengembangkan mekanisme ini. Apa keuntungan itu?
Untuk jawabannya, pikirkan kembali bab tentang gerakan: Saat air menjadi lebih dingin, seekor ikan merekrut lebih banyak dan lebih banyak serat otot yang bergerak cepat untuk tetap aktif, meskipun berisiko cepat lelah. Hal yang sama berlaku untuk amfibi dan reptil. Pada hari yang sangat dingin, kadal harus mengubah strategi pertahanannya: Jika ia lari dari pemangsa, ia akan berlari lebih lambat dari biasanya atau merekrut semua ototnya yang berkedut cepat dan
cepat lelah. Jadi, alih-alih berlari, ia mencoba melawan pemangsa—suatu tindakan yang membutuhkan ledakan aktivitas yang lebih singkat, meski seringkali kalah dalam pertempuran.
Burung dan mamalia menjaga tubuh mereka tetap hangat setiap saat, terlepas dari suhu udara, dan karena itu selalu siap untuk aktivitas yang berat. Dengan kata lain, kita makan banyak untuk mendukung metabolisme kita yang tinggi sehingga meskipun cuaca dingin, kita tetap bisa berlari dengan cepat tanpa rasa lelah yang hebat. Mengapa mamalia berevolusi pada suhu tubuh 37°C (98°F) alih-alih beberapa nilai lain? Dari sudut pandang aktivitas otot, kita mendapatkan keuntungan dengan menjadi sehangat mungkin. Hewan yang lebih hangat memiliki otot yang lebihhangat dan karenanya berlari lebih cepat dengan lebih sedikit kelelahan daripada hewan yang lebih dingin.
Mekanisme Otak
Perubahan fisiologis yang mengatur suhu tubuh seperti menggigil, berkeringat, dan perubahan aliran darah ke kulit tergantung pada area di dalam dan dekat hipotalamus, terutama hipotalamus anterior dan area preoptik, yang terletak tepat di anterior hipotalamus anterior. (Disebut preoptik karena dekat dengan kiasma optikum, tempat saraf optik bersilangan). Karena hubungan yang
erat antara area preoptik dan hipotalamus anterior, peneliti sering memperlakukannya sebagai satu area, area preoptik/hipotalamus
anterior , atau POA/AH. POA/AH dan beberapa area hipotalamus lainnya mengirimkan put ke nukleus raphe otak belakang, yang mengontrol mekanisme fisiologis seperti menggigil, berkeringat, perubahan denyut jantung dan metabolisme, dan perubahan aliran darah ke kulit.
POA/AH mengintegrasikan beberapa jenis informasi (Nakamura, 2011). Ia menerima masukan dari reseptor suhu di kulit, di organ, dan di otak terutama di POA/AH itu sendiri. Jika otak atau kulitnya panas, hewan akan berkeringat atau terengah-engah dan mencari tempat yang lebih sejuk. Jika dingin, hewan itu menggigil dan mencari tempat yang lebih hangat.
Hewan itu bereaksi paling kuat jika otak dan kulit keduanya panas atau keduanya dingin. POA/AH juga menerima masukan dari sistem kekebalan tubuh, yang bereaksi terhadap infeksi melalui langkahlangkah yang mengirimkan prostaglandin dan histamin ke POA/AH.
Pengiriman bahan kimia itulah yang menyebabkan menggigil, peningkatan metabolisme, dan proses lain yang menghasilkan demam. Orang yangtidak memiliki reseptor yang sesuai untuk bahan kimia tersebut gagal mengembangkan demam, bahkan ketika mereka menderita pneumonia atau penyakit serupa (Hanada, et al., 2009). Gambar di bawah merangkum peran POA/AH.
POA/AH bukan satu-satunya area otak yang mendeteksi suhu, tetapi merupakan area utama untuk mengontrol mekanisme fisiologis pengaturan suhu seperti berkeringat atau menggigil. Setelah kerusakan pada POA/AH, mamalia masih dapat mengatur suhu tubuh, tetapi hanya dengan mekanisme perilaku yang sama yang mungkin digunakan kadal, seperti mencari lokasi yang lebih hangat atau lebih dingin
Haus
air merupakan sekitar 70 persen dari tubuh mamalia. Karena konsentrasi bahan kimia di warer menentukan langka dari semua reaksi kimia dalam tubuh, air harus diatur dalam batas yang sempit. Tubuh juga membutuhkan cairan yang cukup dalam sistem peredaran darah untuk menjaga tekanan darah tetap normal. Orang terkadang bertahan hidup selama berminggu-minggu tanpa makanan, tetapi tidak lama tanpa air.
Mekanisme Pengaturan air
Spesies berbeda dalam strategi mereka untuk mempertahankan air. Berang - berang dan spesies lain yang hidup di sungai atau danau minum banyak air, makan makanan lembab, dan mengeluarkan air seni encer. Sebaliknya, kebanyakan gerbil dan hewan gurun lainnya menjalani hidup tanpa minum sama sekali. Mereka mendapatkan air dari makanan mereka dan mereka memiliki banyak adaptasi untuk menghindari kehilangan air, termasuk kemampuan untuk mengeluarkan kotoran kering dan urin pekat. Tidak dapat berkeringat, mereka menghindari panasnya hari dengan bersembunyi di bawah tanah. Saluran hidung mereka yang sangat berbelitbelit meminimalkan kehilangan air saat mereka menghembuskan napas.
ita manusia memvariasikan strategi kita tergantung pada keadaan. Jika Anda tidak dapat menemukan cukup air untuk diminum atau jika airnya terasa tidak enak, Anda menghemat air dengan mengeluarkan urin yang lebih pekat dan mengurangi keringat Anda, agak seperti gerbil, meskipun tidak sampai ekstrem yang sama. Hipofisis posterior Anda melepaskan hormon vasopresin yang meningkatkan tekanan darah dengan menyempitkan pembuluh darah. (Istilah vasopresin berasal dari tekanan vaskular.) Peningkatan tekanan membantu mengkompensasi penurunan volume darah. Vasopresin juga dikenal sebagai hormon antidiuretik (ADH) karena memungkinkan ginjal untuk menyerap kembali air dari urin dan karena itu membuat urin lebih pekat. (Diuresis berarti "buang air kecil.") Anda juga meningkatkan sekresi vasopresin saat tidur untuk menjaga air tubuh pada saat Anda tidak bisa minum. (Vasopresin membantu Anda melewati malam tanpa pergi ke toilet.)
Dalam kebanyakan kasus, strategi kami lebih mirip dengan berang-berang: Kami minum lebih banyak dari yang kami butuhkan dan membuang kelebihannya. (Namun, jika Anda minum banyak tanpa makan, seperti yang dilakukan banyak pecandu alkohol, Anda mungkin mengeluarkan cukup garam tubuh untuk membahayakan diri Anda sendiri.) Sebagian besar minum kita adalah dengan makan atau dalam situasi sosial, dan kebanyakan orang jarang mengalami rasa haus yang intens.
Haus osmotic
Rasa haus di bedakan menjadi dua jenis rasa haus. Makanan asin menyebabkan rasa osmotik, dan kehilangan cairan melalui pendarahan atau keringat menyebabkan rasa haus hipovolemik.
Konsentrasi gabungan dari semua zat terlarut (molekul dalam larutan) dalam cairan tubuh mamalia tetap pada tingkat yang hampir konstan 0,15 M (molar). (Molaritas adalah ukuran jumlah partikel per unit larutan, terlepas dari ukuran setiap partikel. Larutan gula 1,0 M dan larutan natrium klorida 1,0 M memiliki jumlah molekul per liter yang sama.)
Tekanan osmotik adalah kecenderungan air untuk mengalir melintasi membran semipermeabel dari daerah konsentrasi zat terlarut rendah ke daerah
konsentrasi yang lebih tinggi. Membran semipermeabel adalah membran yang dapat dilalui air tetapi zat terlarut tidak. Membran yang mengelilingi sel hamper merupakan membran semipermeabel karena air mengalir melewatinya dengan bebas dan berbagai zat terlarut mengalir baik secara perlahan atau tidak sama sekali antara cairan intraseluler di dalam sel dan cairan ekstraseluler di luarnya. Tekanan osmotik terjadi ketika zat terlarut lebih terkonsentrasi di satu sisi membran daripada di sisi lain.
Jika Anda makan sesuatu yang asin, ion natrium menyebar melalui darah dan cairan ekstraseluler tetapi tidak melewati membran ke dalam sel. Hasilnya adalah konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi (termasuk natrium) di luar sel daripada di dalam. Tekanan osmotik yang dihasilkan menarik air dari sel ke dalam cairan ekstraseluler. Neuron tertentu mendeteksi kehilangan air mereka sendiri dan kemudian memicu rasa haus osmotik, dorongan untuk air yang membantu memulihkan keadaan normal (lihat Gambar di bawah ini).
Ginja juga mengeluarkan urin yang lebih pekat untuk membersihkan tubuh dari kelebihan natrium dan mempertahankan air sebanyak mungkin. Efek tambahan yang mengejutkan terjadi setidaknya pada tikus: Tikus dengan rasa haus osmotik yang kuat menunjukkan penurunan kecemasan, penurunan respons terhadap stres, dan peningkatan upaya interaksi sosial dengan tikus yang tidak dikenal.
Haus Hipovolemik dan
Kelaparan Spesifik Natrium
Misalkan Anda kehilangan sejumlah besar cairan tubuh dengan pendarahan, diare, atau berkeringat. Meskipun tekanan osmotik tubuh Anda tetap sama, Anda membutuhkan cairan. Jantung Anda mengalami kesulitan memompa darah ke kepala, dan nutrisi tidak mengalir semudah biasanya ke dalam sel Anda. Tubuh Anda akan bereaksi dengan hormon yang menyempitkan pembuluh darah—vasopresin dan angiotensin II. Ketika volume darah turun, ginjal melepaskan enzim renin, yang membagi sebagian dari angiotensinogen, protein besar dalam darah, untuk membentuk angiotensin I, yang diubah oleh enzim lain menjadi angiotensin II. Seperti vasopresin, angiotensin II menyempitkan pembuluh darah, mengkompensasi penurunan tekanan darah (lihat Gambar ).
Angiotensin II juga membantu memicu rasa haus, bersama dengan reseptor yang mendeteksi tekanan darah di pembuluh darah besar. Namun, rasa haus ini berbeda dengan rasa haus osmotik, karena Anda perlu mengembalikan garam yang hilang dan bukan hanya air. Rasa haus
semacam ini dikenal sebagai haus hipovolemik, yang berarti haus berdasarkan volume yang rendah. Ketika angiotensin II mencapai otak, ia merangsang neuron di daerah yang berdampingan dengan ventrikel ketiga. Neuron-neuron tersebut mengirimkan aksis ke hipotalamus, di mana mereka melepaskan angiotensin II sebagai neurotransmitter mereka. Artinya, neuron yang mengelilingi ventrikel ketiga merespons angiotensin II dan melepaskannya. Seperti dalam banyak kasus lain, hubungan antara neurotransmitter dan fungsinya tidak sembarangan. Otak menggunakan bahan kimia yang sudah melakukan fungsi terkait di tempat lain di tubuh.
Sementara hewan yang haus osmotik membutuhkan air, hewan yang haus hipovolemik tidak dapat minum banyak air murni. Air murni akan mengencerkan cairan tubuhnya dan menurunkan konsentrasi zat terlarut dalam darah. Oleh karena itu, hewan itu meningkatkan Misalkan Anda kehilangan sejumlah besar cairan tubuh dengan pendarahan, diare, atau berkeringat. Meskipun tekanan osmotik tubuh Anda tetap sama, Anda membutuhkan cairan. Jantung Anda mengalami kesulitan memompa darah ke kepala, dan nutrisi tidak mengalir semudah biasanya ke dalam sel Anda. Tubuh Anda akan bereaksi dengan hormon yang menyempitkan pembuluh darah—vasopresin dan angiotensin II. Ketika volume darah turun, ginjal melepaskan enzim renin, yang membagi sebagian dari angiotensinogen, protein besar dalam darah, untuk membentuk angiotensin I, yang diubah oleh enzim lain menjadi angiotensin II. Seperti vasopresin, angiotensin II menyempitkan pembuluh darah, mengkompensasi penurunan tekanan darah (lihat Gambar diatas). preferensi untuk air asin.
Hewan yang kekurangan natrium menunjukkan preferensi yang kuat untuk rasa asin, yang dikenal sebagai rasa lapar spesifik natrium (Richter, 1936), bahkan untuk larutan garam yang sangat pekat yang biasanya dianggap menjijikkan (Robinson & Berridge, 2013). Neuron di beberapa area otak tiba-tiba bereaksi jauh lebih kuat dari biasanya terhadap rasa asin (Tandon, Simon, & Nicolelis, 2012). Sebaliknya, rasa lapar spesifik untuk vitamin dan mineral lainnya harus dipelajari dengan coba-coba (Rozin & Kalat, 1971). Anda mungkin telah memperhatikan fenomena ini sendiri.
Kelaparan
spesies berbeda dalam strategi makannya. Seekor ular atau krekodi mungkin melahap makanan besar dan kemudian tidak makan apa-apa lagi selama berbulan-bulan (lihat Gambar di bawah). Predator pada umumnya memiliki sistem pencernaan yang besar yang mampu menangani makanan yang jarang tetapi besar. Beruang makan sebanyak yang mereka bisa kapan pun mereka bisa. Ini adalah strategi yang masuk akal karena beruang makanan utama-buah-buahan dan kacang-kacangan tersedia dalam jumlah besar hanya untuk waktu yang singkat. Pesta beruang yang kadang-kadang dilakukan untuk membantu mereka melewati masa-masa kelaparan. Anda mungkin berpikir tentang bertahan hidup dari yang paling gemuk.
Seekor burung kecil, di sisi lain, hanya makan apa yang dibutuhkannya, saat ini. Keuntungan menahan diri adalah bobotnya yang rendah membantunya terbang menjauh dari pemangsa dan bahkan beberapa miligram tambahan tersedia sepanjang tahun. mungkin membuat perbedaan (lihat Gambar 9.12). Namun, di beberapa iklim, burung perlu menyimpan sejumlah besar makanan untuk melewati malam. Chickadees kecil berhasil bertahan hidup melalui musim dingin Alaska. Setiap malam, chickadee menemukan pohon berlubang atau tempat bersarang lain yang memberikan isolasi sebanyak mungkin, dan menurunkan suhu tubuhnya menjadi tatapan yang hampir seperti hibernasi, Tetap saja, ia harus menggigil sepanjang malam untuk mencegah tubuhnya membeku, dan semua getaran itu membutuhkan energi.
pencernaan dan pemilihan makanan
Periksa sistem pencernaan, seperti yang digambarkan pada Gambar 9.13. Fungsinya untuk memecah makanan menjadi molekul yang lebih kecil yang digunakan setiap cell.Pencernaan dimulai di mulut, di mana enzim dalam air liur memecah karbohidrat. Makanan yang tertelan berjalan ke kerongkongan ke perut, di mana ia bercampur dengan asam klorida dan enzim yang mencerna protein. Perut menyimpan makanan untuk sementara waktu, dan kemudian otot sfingter bundar terbuka di ujung lambung untuk melepaskan makanan ke usus kecil.
Usus halus memiliki enzim yang mencerna protein, lemak, dan karbohidrat. Ini juga merupakan situs untuk menyerap bahan yang dicerna ke dalam aliran darah. Darah membawa bahan kimia tersebut ke sel-sel tubuh yang menggunakannya atau menyimpannya untuk digunakan nanti. Usus besar menyerap air dan mineral dan melumasi bahan yang tersisa untuk dikeluarkan sebagai feses
.
Konsumsi produk susu
Mamalia yang baru lahir bertahan hidup pada awalnya dengan air susu ibu. Seiring bertambahnya usia, mereka berhenti menyusui karena beberapa alasan: Pasokan susu menurun, ibu mendorong mereka, dan mereka mulai makan makanan lain. Kebanyakan mamalia pada sekitar usia penyapihan kehilangan enzim lactase usus, yang diperlukan untuk memetabolisme laktosa, gula dalam susu. Mamalia dewasa dapat minum sedikit susu, seperti yang mungkin Anda perhatikan dengan anjing peliharaan atau kucing. Namun, mengonsumsi terlalu banyak menyebabkan kram perut, gas, dandiare (Ingram, Mulcare, Itan, Thomas, & Swallow, 2009; Rozin & Pelchat, 1988). Penurunan tingkat laktase mungkin merupakan mekanisme yang berkembang untuk mendorong penyapihan pada waktu yang tepat.
Manusia adalah pengecualian parsial untuk aturan ini. Banyak orang dewasa memiliki kadar laktase yang cukup untuk mengonsumsi susu dan produk susu lainnya sepanjang hidup. Namun, prevalensi gen yang diperlukan bervariasi. Hampir semua orang dewasa di Cina dan negara-negara sekitarnya tidak dapat memetabolisme laktosa, seperti halnya berbagai jumlah orang di bagian lain dunia (Curry, 2013; Flatz, 1987; Rozin & Pelchat, 1988). Orang yang tidak toleran laktosa dapat mengonsumsi sedikit susu, dan keju dan yogurt dalam jumlah besar, yang lebih mudah dicerna, tetapi mereka umumnya belajar membatasi asupannya.
Kemampuan genetik untuk memetabolisme laktosa di masa dewasa adalah umum di masyarakat dengan sejarah panjang ternak peliharaan. Di Afrika, distribusi kemampuan mencerna laktosa sangat bervariasi dari satu tempat ke tempat lain. Sedangkan orang Eropa yang dapat mencerna laktosa di masa dewasa semuanya memiliki varian gen yang sama, orang di berbagai belahan Afrika memiliki gen yang berbeda satu sama lain dan dari orang Eropa, menunjukkan bahwa gen untukpencernaan laktosa dewasa berevolusi secara independen kali ketika berbagai kelompok mulai menjinakkan sapi. Ketika susu sapi tersedia, tekanan selektif kuat mendukung gen yang memungkinkan orang untuk mencernanya. Gambar di bawah menunjukkan distribusi toleransi laktosa di belahan bumi Timur. Sekitar 25 persen penduduk asli Amerika dapat mencerna laktosa di masa dewasa. Untuk penduduk Amerika lainnya, kemungkinan mencerna laktosa tergantung pada asal usul nenek moyang mereka.
Pilihan dan Perilaku Makanan
Apakah pilihan makanan Anda mengubah perilaku Anda? Banyak orang memiliki keyakinan yang tidak berdasar dalam hal ini. Misalnya, banyak orang percaya bahwa makan gula membuat anak hiperaktif. Cara terbaik untuk menguji klaim ini adalah dengan meminta anak-anak makan makanan ringan dengan gula pada hari-hari tertentu, yang dipilih secara acak, dan makanan ringan yang diberi pemanis buatan pada hari-hari lain, sehingga baik mereka maupun orang tua dan guru mereka tidak tahu kapan anak tersebut makan gula. Manusia adalah pengecualian parsial untuk aturan ini. Banyak orang dewasa memiliki kadar laktase yang cukup untuk mengonsumsi susu dan produk susu lainnya sepanjang hidup. Namun, prevalensi gen yang diperlukan bervariasi. Hampir semua orang dewasa di Cina dan negara-negara sekitarnya tidak dapat memetabolisme laktosa, seperti halnya berbagai jumlah orang di bagian lain dunia (Curry, 2013; Flatz, 1987; Rozin & Pelchat, 1988). Orang yang tidak toleran laktosa dapat mengonsumsi sedikit susu, dan keju dan yogurt dalam jumlah besar, yang lebih mudah dicerna, tetapi mereka umumnya belajar membatasi asupannya. Studi jenis ini tidak menemukan pengaruh signifikan gula pada tingkat aktivitas anak, perilaku bermain, atau kinerja sekolah. Agaknya keyakinan bahwa gula menyebabkan hiperaktif adalah ilusi berdasarkan kecenderungan orang untuk mengingat pengamatan yang sesuai dengan harapan mereka dan mengabaikan yang lain.
Kesalahpahaman umum lainnya adalah bahwa makan kalkun meningkatkan pasokan triptofan tubuh, yang memungkinkan otak membuat bahan kimia yang membuat Anda mengantuk. Ide itu mungkin berasal dari pengamatan bahwa banyak orang di Amerika Serikat merasa mengantuk setelah makan malam kalkun pada hari Thanksgiving. Kantuk berasal dari makan berlebihan, bukan dari kalkun itu sendiri, yang hanya memiliki jumlah triptofan rata-rata. Namun, sisa gagasan itu benar: Meningkatkan triptofan memang membantu otak memproduksi melatonin, yang menyebabkan kantuk. Selain mengonsumsi pil triptofan, cara paling andal untuk meningkatkan triptofan di otak adalah dengan mengonsumsi makanan tinggi karbohidrat. Berikut penjelasannya: Triptofan masuk ke otak melalui protein transport aktif yang sama dengan fenilalanin dan asam amino besar lainnya. Saat Anda makan karbohidrat, tubuh Anda bereaksi dengan meningkatkan sekresi insulin, yang memindahkan gula ke penyimpanan, dan juga memindahkan fenilalanin ke penyimpanan (dalam sel hati dan di tempat lain). Dengan mengurangi kompetisi dari fenilalanin, proses ini memudahkan triptofan mencapai otak, menyebabkan kantuk. Singkatnya, terutama makanan penutup saat makan besar Anda yang menyebabkan kantuk.
Di sisi lain, satu kepercayaan lama, yang telah lama diabaikan sebagai omong kosong, mungkin sebagian menjadi benar. Keyakinan itu adalah bahwa ikan adalah makanan otak. Banyak ikan, terutama salmon, mengandung minyak yang membantu fungsi otak, dan beberapa penelitian menemukan bahwa makan lebih banyak ikan membantu beberapa orang meningkatkan daya ingat dan kemampuan penalaran mereka.
Peraturan Pemberian Makan jangka pendek
dan jangka panjang
Makan terlalu penting untuk dipercayakan pada satu mekanisme saja. Otak Anda mendapat pesan dari mulut, perut, usus, sel-sel lemak, dan tempat lain untuk mengatur makan Anda.
Faktor lisan
Anda orang yang sibuk, bukan? Jika Anda bisa mendapatkan semua nutrisi yang Anda butuhkan dengan menelan pil, apakah Anda akan melakukannya? Sesekali mungkin, tapi tidak sering. Orang suka makan. Faktanya, orang suka mencicipi dan mengunyah bahkan ketika mereka tidak lapar. Gambar dibawah menunjukkan sepotong permen karet berusia 6500 tahun yang terbuat dari tar kulit kayu birch. Bekas gigi kecil menunjukkan bahwa seorang anak atau remaja mengunyahnya. Para antropolog tidak tahu bagaimana orang-orang zaman dahulu membuang getah untuk membuat permen karet, dan mereka tidak yakin mengapa ada orang yang mengunyah sesuatu yang rasanya seburuk mungkin permen karet ini.
Bisakah Anda menjadi kenyang tanpa mencicipi makanan Anda? Dalam satu percobaan, mahasiswa mengkonsumsi makan siang lima hari seminggu dengan menelan salah satu ujung tabung karet dan kemudian menekan tombol untuk memompa makanan cair ke dalam perut. (Mereka dibayar untuk berpartisipasi.) Setelah beberapa hari berlatih, setiap orang membentuk pola pemompaan yang konsisten dalam volume cairan yang konstan setiap hari dan mempertahankan berat badan yang konstan. Sebagian besar menemukan makanan yang belum dicicipi tidak memuaskan, bagaimanapun, dan melaporkan keinginan untuk mencicipi atau mengunyah sesuatu
Bisakah Anda puas dari rasa saja? Dalam memberi makan palsu percobaan, segala sesuatu yang ditelan hewan bocor keluar dari tabung yang terhubung ke kerongkongan atau perut. Hewan pemakan palsu makan dan menelan hampir terus menerus tanpa merasa kenyang. Singkatnya, rasa berkontribusi pada rasa kenyang, tetapi itu tidak cukup.
Perut dan Usus
Biasanya, kita mengakhiri makan sebelum makanan mencapai darah, apalagi otot, otak, atau organ lainnya. Sinyal utama untuk mengakhiri makan adalah distensi lambung. Itu selalu merupakan hipotesis yang mungkin, tetapi tidak mudah untuk ditunjukkan. Dalam percobaan yang menentukan, para peneliti memasangkan manset karet pada sambungan antara lambung dan usus kecil. Ketika mereka menggembungkan manset, makanan tidak bisa lewat dari lambung ke duodenum.
Mereka dengan hati-hati memastikan bahwa manset tidak menyebabkan trauma pada hewan dan tidak mengganggu pemberian makan. Hasil kuncinya adalah, dengan manset yang digembungkan, seekor hewan memakan makanan dalam ukuran normal dan kemudian berhenti. Ternyata, perut kembung sudah cukup untuk menghasilkan rasa kenyang. Perut menyampaikan pesan kenyang ke otak melalui saraf vagus dan saraf splanknikus. Saraf vagus (saraf kranial X) menyampaikan informasi tentang peregangan dinding perut, memberikan dasar utama untuk kenyang. Saraf splanknikus (SPLANK-nik) menyampaikan informasi tentang kandungan nutrisi lambung.
Namun, orang yang perutnya telah diangkat melalui pembedahan (karena kanker perut atau penyakit lain) masih melaporkan rasa kenyang, sehingga mekanisme selain distensi perut mampu menghasilkan rasa kenyang. Peneliti selanjutnya menemukan bahwa makan berakhir setelah distensi lambung atau duodenum. Duodenum adalah bagian dari usus kecil yang berdampingan dengan lambung. Ini adalah situs pencernaan pertama yang menyerap sejumlah besar nutrisi. Lemak di duodenum melepaskan hormon yang disebut oleoyle thanolamide (OEA), yang merangsang saraf vagus, mengirim pesan ke hipotalamus untuk menunda makan berikutnya (Gaetani et al., 2010). Setiap jenis makanan di duodenum juga melepaskan hormon cholecystokinin (ko-leh-SIS-teh KI-nehn) (CCK), yang membatasi ukuran makanan dalam dua cara (Gibbs, Young, & Smith, 1973). Pertama, CCK mengkonstriksi otot sfingter antara lambung dan duodenum, menyebabkan lambung menahan isinya dan mengisi lebih cepat dari biasanya (McHugh & Moran, 1985; GP Smith & Gibbs, 1998). Dengan cara itu memfasilitasi distensi perut, sinyal utama untuk mengakhiri makan. Kedua, CCK merangsang saraf vagus untuk mengirim sinyal ke hipotalamus, menyebabkan sel-sel di sana melepaskan neurotransmitter yang merupakan versi lebih pendek dari molekul CCK itu sendiri (Kobelt et al., 2006; GJ Schwartz, 2000). Prosesnya seperti mengirim faks: CCK di dalam testis tidak dapat melewati sawar darah-otak, tetapi merangsang sel untuk melepaskan sesuatu yang hampir serupa. Seperti dalam kasus giotensin dan rasa haus, tubuh menggunakan bahan kimia yang sama di perifer dan di otak untuk fungsi yang terkait erat.
Mengingat CCK membantu mengakhiri makan, dapatkah kita menggunakannya untuk membantu orang yang mencoba menurunkan berat badan? Sayangnya tidak ada. CCK hanya menghasilkan efek jangka pendek. Ini membatasi ukuran makanan, tetapi hewan yang makan lebih kecil dari biasanya mengkompensasi dengan makan berlebihan pada makanan berikutnya.
Glukosa, Insulin, dan Glukagon
Pencernaan mengubah sebagian besar makanan menjadi glukosa, sumber energy penting di seluruh tubuh dan hampir satu-satunya bahan bakar otak. Dua hormone pankreas, insulin dan glukagon, mengatur aliran glukosa ke dalam sel. Sesaat sebelumnya, selama, dan setelah makan, pankreas meningkatkan pelepasan insulin, yang memungkinkan glukosa masuk ke dalam sel, kecuali sel-sel otak, di mana glukosa tidak memerlukan insulin untuk masuk. Beberapa kelebihan glukosa yang dihasilkan oleh makanan memasuki hati, yang mengubahnya menjadi glikogen dan menyimpannya. Beberapa juga memasuki sel lemak, yang mengubahnya menjadi lemak dan menyimpannya. Efek bersihnya mencegah kadar glukosa darah naik terlalu tajam.
Seiring berjalannya waktu setelah makan, kadar glukosa darah turun, kadar insulin turun, glukosa memasuki sel lebih lambat, dan rasa lapar meningkat (Pardal & López-Barneo, 2002) (lihat Gambar 9.16). Pankreas meningkatkan pelepasan glukagon, merangsang hati untuk mengubah beberapa glikogen yang disimpan kembali menjadi glukosa.
Jika kadar insulin tetap tinggi secara konstan, tubuh terus memindahkan glukosa darah ke dalam sel, termasuk sel hati dan sel lemak, lama setelah makan. Sebelum terlalu lama, glukosa darah turun, karena glukosa meninggalkan darah tanpa glukosa baru masuk. Hasilnya adalah peningkatan rasa lapar. Di musim gugur, hewan yang bersiap untuk hibernasi memiliki kadar insulin yang tinggi secara konstan. Mereka dengan cepat menyetor banyak setiap makanan sebagai lemak dan glikogen, menjadi lapar lagi, dan terus menambah berat badan (lihat Gambar 9.17). Penambahan berat badan itu adalah persiapan yang berharga untuk musim ketika hewan harus bertahan hidup dari cadangan lemaknya. Kebanyakan manusia juga makan lebih banyak di musim gugur daripada di musim lainnya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9.18.
Di Amerika Serikat, kita cenderung menyalahkan kenaikan berat badan musim gugu rkita pada liburan Halloween dan Thanksgiving, tetapi alasan sebenarnya mungkin adalah dorongan yang berkembang untuk meningkatkan cadangan kita dalam persiapan untuk musim dingin. (Nenek moyang kita tidak memiliki makanan yang baik sepanjang tahun, seperti yang kita lakukan.) Jika tingkat insulin tetap rendah secara konstan, seperti pada orang dengan diabetes tipe 1, kadar glukosa darah mungkin tiga kali atau lebih dari tingkat normal, tetapi sedikit yang masuk ke dalam sel.
(lihat Gambar 9.19). Orang dan hewan dengan diabetes makan lebih banyak dari biasanya karena sel-sel mereka kelaparan (Lindberg, Coburn, & Stricker, 1984), tetapi mereka mengeluarkan sebagian besar glukosa mereka, dan mereka kehilangan berat badan. Perhatikan bahwa baik tingkat insulin tinggi atau rendah berkepanjangan meningkatkan makan, tetapi untuk alasan yang berbeda dan dengan efek yang berbeda pada berat badan.
Leptin
Rasa, distensi lambung, distensi duodenum, dan insulin membantu mengatur onset dan offset makan. Namun, kami tidak dapat mengharapkan mekanisme tersebut sepenuhnya akurat. Jika Anda secara konsisten makan sedikit lebih banyak atau lebih sedikit dari yang dibutuhkan, akhirnya, Anda akan menjadi terlalu berat atau terlalu kurus. Tubuh membutuhkan mekanisme jangka panjang untuk mengkompensasi kesalahan sehari-hari.
Ia melakukannya dengan memantau pasokan lemak. Para peneliti telah lama mencurigai semacam pemantauan lemak, tetapi mereka menemukan mekanisme sebenarnya secara tidak sengaja. Mereka menemukan bahwa tikus dari strain genetik tertentu secara konsisten menjadi gemuk, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9.20 (Y. Zhang et al., 1994). Setelah peneliti mengidentifikasi gen yang bertanggung jawab, mereka menemukan peptide yang dibuatnya, zat yang sebelumnya tidak dikenal yang mereka beri nama leptin, dari kata Yunani leptos, yang berarti "ramping" (Halaas et al., 1995).
Tidak seperti insulin, yang sangat evolusioner kuno sehingga kita menemukannya di seluruh kerajaan hewan, leptin terbatas pada vertebrata (Morton, Cummings, Baskin, Barsh, & Schwartz, 2006). Pada tikus yang secara genetik normal, serta manusia dan spesies lain, sel-sel lemak tubuh
memproduksi leptin: Semakin banyak sel lemak, semakin banyak leptin. Tikus dengan gen obesitas gagal menghasilkan leptin. Leptin memberi sinyal pada otak Anda tentang cadangan lemak Anda, memberikan indikator jangka panjang apakah Anda telah makan berlebihan atau kurang makan. Setiap makan juga melepaskan leptin, sehingga jumlah leptin yang bersirkulasi menunjukkan sesuatu tentang nutrisi jangka pendek juga. Penelitian pada hewan menunjukkan bahwa ketika kadar leptin tinggi, Anda bertindak seolah-olah Anda memiliki banyak nutrisi. Anda makan lebih sedikit (Campfield, Smith, Guisez, Devos, & Burn, 1995), menjadi lebih aktif (Elias et al., 1998), dan meningkatkan aktivitas sistem kekebalan Anda (Lord et al., 1998). (Jika Anda memiliki persediaan lemak yang cukup, Anda dapat mencurahkan energi untuk sistem kekebalan Anda. Jika Anda tidak memiliki lemak, Anda kelaparan dan Anda harus menghemat energi di mana pun Anda bisa.) Pada masa remaja, tingkat leptin tertentu memicu timbulnya pubertas. Jika suplai lemak Anda terlalu rendah untuk memenuhi kebutuhan Anda sendiri, Anda tidak memiliki cukup energi untuk memenuhi kebutuhan bayi. Rata-rata, orang yang lebih kurus memasuki masa pubertas lebih lambat. Leptin juga mengaktifkan sistem saraf simpatis dan meningkatkan tekanan darah (Mark, 2013).
Karena tikus dengan gen obesitas tidak membuat leptin, otaknya bereaksi seolah-olah tubuhnya tidak memiliki simpanan lemak dan pasti kelaparan. Tikus makan sebanyak mungkin, menghemat energinya dengan tidak banyak bergerak, dan gagal memasuki masa pubertas. Suntikan leptin membalikkan gejala ini: Tikus kemudian makan lebih sedikit, menjadi lebih aktif, dan memasuki masa pubertas.
Mekanisme Otak
Bagaimana otak Anda memutuskan kapan Anda harus makan dan berapa banyak? Rasa lapar tergantung pada isi perut dan usus, ketersediaan glukosa ke sel, dan suplai lemak tubuh, serta kesehatan dan suhu tubuh. Nafsu makan Anda juga tergantung pada lebih dari kebutuhan Anda akan makanan. Jika seseorang menawarkan makanan lezat, Anda mungkin memakannya bahkan jika Anda tidak lapar. Hanya melihat gambar makanan yang sangat menarik meningkatkan nafsu makan Anda.
Orang makan lebih banyak di akhir pekan daripada hari-hari lainnya, dan lebih banyak makan bersama teman atau keluarga daripada makan sendiri (de Castro, 2000). Entah bagaimana, otak menggabungkan semua jenis informasi ini. Area otak utama mencakup beberapa inti hipotalamus.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar dibawah, banyak jenis informasi menimpa dua jenis sel di nukleus arkuata hipotalamus, yang dianggap sebagai area utama untuk mengendalikan nafsu makan (Mendieta-Zéron, López, & Diéguez, 2008). Akson memanjang dari nukleus arkuata ke area lain di hipotalamus. Meskipun angka ini meninggalkan beberapa neurotransmiter dan kompleksitas lainnya, itu mungkin menakutkan. Mari kita pergi melalui mekanisme kunci langkah demi langkah.
Nukleus Arkuata dan
Hipotalamus paraventricular
Nukleus arkuata hipotalamus memiliki satu set neuron yang sensitivt erhadap sinyal lapar dan set kedua yang sensitif terhadap sinyal kenyang. Kerusakan pada satu set atau yang lain dapat menyebabkan kelaparan atau makan berlebihan. Pada Gambar 9.21
jalur rangsang ditandai dengan warna hijau, dan jalur penghambatan diberi warna merah. Sel yang peka terhadap rasa lapar menerima masukan rangsang dari jalur rasa dan dari akson yang melepaskan neurotransmitter ghrelin. Kata yang tampak aneh ini
mengambil namanya dari fakta bahwa ia mengikat reseptor yang sama dengan hormon pelepas hormon pertumbuhan (GHRH). Perut melepaskan ghrelin selama periode kekurangan makanan, di mana ia memicu kontraksi perut.
Ghrelin juga bekerja pada hipotalamus untuk meningkatkan nafsu makan Orang yang memproduksi ghrelin dalam jumlah lebih besar dari rata-rata merespons lebih kuat daripada rata-rata saat melihat makanan, dan mereka hampir dua kali lebih mungkin menjadi gemuk dibandingkan orang lain.
Nikotin juga merangsang neuron kenyang di nukleus arkuata (Mineur et al., 2011). Hasilnya adalah merokok mengurangi nafsu makan, dan berhenti merokok meningkatkan nafsu makan, yang menyebabkan kenaikan berat badan.
Sinyal kenyang jangka pendek dan jangka panjang memberikan masukan ke sel-sel sensitif rasa kenyang dari nukleus arkuata Distensi usus memicu neuron untuk melepaskan neurotransmitter CCK, sinyal jangka pendek. Glukosa darah (sinyal jangka pendek) merangsang sel-sel kenyang di nukleus arkuata dan menyebabkan peningkatan sekresi insulin, yang juga merangsang sel-sel kenyang. Lemak tubuh (sinyal jangka panjang) melepaskan leptin, yang merangsang neuron rasa kenyang dan menghambat neuron rasa lapar.
Sebagian besar keluaran dari nukleus arkuata mengalir ke nucleus paraventrikular hipotalamus. Nukleus trikular paraven (PVN) menghambat hipotalamus lateral, area yang penting untuk makan. Pada Gambar 9.21, perhatikan bagaimana sel-sel lapar di nukleus arkuata menghambat nukleus paraventrikularis dan nukleus paraventrikular menghambat hipotalamus lateral. Pemancar penghambat di sini adalah kombinasi dari GABA (Tong, Jones, Elmquist, & Lowell, 2008), neuropeptida Y (NPY) (Stephens et al., 1995), dan agouti-related peptide (AgRP) (Kas et al., 2004). Menghambat suatu inhibitor menghasilkan eksitasi bersih, dan begitulah rangsangan untuk rasa lapar meningkatkan makan dan gairah. Jika penghambatan nukleus paraventrikular cukup kuat, tikus makan dalam jumlah besar, seperti yang diilustrasikan tanpa rasa pada Gambar 9.22
Akson dari sel sensitif rasa kenyang dari nukleus arkuata menyampaikan pesan rangsang ke nukleus paraventrikular, melepaskan melanokortin Reseptor melanokortin di nukleus paraventrikular penting untuk membatasi asupan makanan, dan segala sesuatu yang merusak reseptor ini menyebabkan makan berlebihan (Asai et al., 2013; Huszar et al., 1997). Para peneliti telah berusaha untuk menemukan obat yang aman yang akan merangsang reseptor melanokortin sebagai pengobatan pengurangan berat badan. Sejauh ini, tidak ada pengobatan yang dapat diterima telah muncul. Amigdala dan area terkait mengirimkan dua jenis input ke hipotalamus lateral. Satu jalur menghambat makan selama sakit dan menengahi keengganan untuk makanan yang sebelumnya terkait dengan penyakit. Jalur lain merangsang makan sebagai respons terhadap makanan yang sangat lezat. Jika Anda tidak bisa menahan diri untuk tidak makan fudge sundae panas yang lezat itu meskipun Anda tidak lapar sama sekali, Anda bisa menyalahkan akson ini.
Hipotalamus lateral
Keluaran dari nukleus paraventrikular bekerja pada hipotalamus lateral (lihat Gambar 9.23), yang mencakup begitu banyak kluster neuron dan akson yang lewat sehingga dibandingkan dengan stasiun kereta yang ramai (Leibowitz & Hoebel, 1998). Hipotalamus lateral mengontrol sekresi insulin, mengubah respon rasa, dan memfasilitasi makan dengan cara lain. Seekor hewan dengan kerusakan di area ini menolak makanan dan air, memalingkan kepalanya seolah-olah makanan itu tidak enak. Hewan itu mungkin mati kelaparan kecuali dicekok paksa makan, tetapi jika dibiarkan hidup, ia secara bertahap memulihkan sebagian besar kemampuannya untuk makan (lihat Gambar 9.24).
Banyak akson yang mengandung dopamin melewati hipotalamus lateral, sehingga kerusakan pada hipotalamus lateral mengganggu serat-serat ini. Untukmemisahkan peran sel hipotalamus dari serat yang lewat, peneliti menggunakan bahan kimia yang hanya merusak badan sel, atau menyebabkan lesi pada tikus yang sangat muda, sebelum akson dopamin mencapai hipotalamus lateral. Dalam kedua kasus,merusak badan sel tanpa merusak akson dopamin yang lewat menghasilkan hilangnya makan tanpa kehilangan gairah dan aktivitas Hipotalamus lateral memberikan kontribusi untuk makan dalam beberapa cara, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9.25
Area Medial Hipotalamus
Keluaran dari hipotalamus ventromedial (VMH) menghambat makan dan oleh karena itu kerusakan pada nukleus ini menyebabkan makan berlebihan dan penambahan berat badan.
Tikus-tikus dengan kerusakan yang sama terkadang memiliki berat dua atau tiga kali lipat (lihat Gambar 9.26). Akhirnya, berat badan turun pada titik setel yang stabil tetapi tinggi, dan total asupan makanan menurun ke tingkat yang hampir normal. Meskipun gejala-gejala ini telahdikenal sebagai sindrom hipotalamus ventromedial, kerusakan terbatas hanya pada hipotalamus ventromedial tidak secara konsisten meningkatkan makan atau berat badan. Untuk menghasilkan efek yang besar, lesi harus meluas ke luar nukleus ventromedial untuk menyerang akson di dekatnya.
Tikus dengan kerusakan di dalam dan sekitar hipotalamus ventromedial menunjukkan peningkatan nafsu makan dibandingkan dengan tikus yang tidak rusak dengan berat yang sama. Ingatlah bahwa tikus dengan kerusakan nukleus paraventrikular makan dalam jumlah besar. Sebaliknya, mereka yang mengalami kerusakan di area ventromedial makan makanan berukuran normal, tetapi mereka makan lebih sering Salah satu alasannya adalah bahwa mereka telah meningkatkan motilitas dan sekresi lambung, dan perut mereka kosong lebih cepat dari biasanya. Semakin cepat perut kosong, semakin cepat hewan itu siap untuk makan berikutnya. Alasan lain mengapa mereka sering makan adalah bahwa kerusakan meningkatkan produksi insulin (BM King, Smith, & Frohman, 1984), dan oleh karena itu, banyak dari setiap makanan disimpan sebagai lemak. Jika hewan dengan kerusakan seperti ini dicegah untuk makan berlebihan, mereka tetap akan bertambah gemuk! Menurut Mark Friedman dan Edward Stricker (1976), masalahnya bukanlah tikus menjadi gemuk karena makan berlebihan. Sebaliknya, tikus makan berlebihan karena menyimpan begitu banyak lemak. Tingkat insulin yang tinggi terus memindahkan glukosa darah ke penyimpanan, bahkan ketika kadar glukosa darah rendah. Meskipun berat badan bertambah, sebagian besar sel tubuh kekurangan nutrisi.
Gangguan Makan
Obesitas telah menjadi masalah serius di lebih banyak negara. Secara bersamaan, orang lain menderita anoreksia, di mana mereka menolak untuk makan cukup untuk bertahan hidup, atau bulimia, di yang mereka bergantian antara makan terlalu banyak dan makan terlalu sedikit. Terbukti, mekanisme homeostatis atau allostatik kita tidak sepenuhnya melakukan tugasnya. yang mereka bergantian antara makan terlalu banyak dan makan terlalu sedikit. Terbukti, mekanisme homeostatis atau allostatik kita tidak sepenuhnya melakukan tugasnya.
Namun, dalam jangka panjang, suasana hati hanya memiliki hubungan yang lemah dengan penambahan berat badan. Satu studi menemukan obesitas pada 19 persen orang dengan riwayat depresi dan pada 15 persen dari mereka yang tidak pernah menderita depresi.
Faktor lain yang mungkin adalah lingkungan prenatal. Sebuah studi pada tikus menemukan bahwa jika seorang ibu mengkonsumsi makanan tinggi lemak selama kehamilan, bayinya mengembangkan hipotalamus lateral yang lebih besar dari ratarata dan menghasilkan lebih dari jumlah rata-rata orexin dan pemancar lain yang memfasilitasi peningkatan makan.
Perubahan ini berlangsung sepanjang hidup. Singkatnya, paparan diet tinggi lemak sebelum kelahiran mempengaruhi keturunan untuk meningkatkan nafsu makan dan berat badan. Contoh ini menggambarkan efek epigenetik, seperti yang dijelaskan dalam Bab 4: Pengalaman dapat mengubah ekspresi gen.
Genetika dan Berat Badan
Anda mungkin telah memperhatikan bahwa kebanyakan orang tua kurus memiliki anak yang kurus, dan kebanyakan orang tua yang berat memiliki anak yang berat. Sebuah penelitian di Denmark menemukan bahwa bobot 540 anak angkat berkorelasi lebih kuat dengan bobot kerabat biologis mereka dibandingkan dengan bobot kerabat angkat mereka (Stunkard et al., 1986). Hasil itu umumnya dianggap sebagai bukti pengaruh genetik, meskipun itu juga bisa menjadi bukti pengaruh lingkungan pranatal.
Dalam beberapa kasus, obesitas dapat ditelusuri ke efek dari gen tunggal. Yang paling umum adalah gen yang bermutasi untuk reseptor melanocortin, suatu neuropeptida yang penting untuk rasa kenyang. Orang dengan mutasi pada gen tersebut makan berlebihan dan menjadi gemuk sejak masa kanak-kanak dan seterusnya (Mergen, Mergen, Ozata, Oner, & Oner, 2001). Orang dengan bentuk varian dari satu gen yang disebut FTO memiliki berat 3 kg (6 hingga 7 lb) lebih banyak daripada orang lain, rata-rata, dan memiliki kemungkinan dua pertiga lebih besar untuk menjadi gemuk.
Obesitas sindrom adalah obesitas yang diakibatkan oleh kondisi medis. Misalnya, sindrom Prader-Willi adalah kondisi genetik yang ditandai dengan keterbelakangan mental, perawakan pendek, dan obesitas. Orang dengan sindrom ini memiliki kadar darah. ghrelin empat sampai lima kali lebih tinggi dari rata-rata (Cummings et al., 2002). Ghrelin, Anda akan ingat, adalah peptida yang terkait dengan kekurangan makanan. Fakta bahwa orang dengan sindrom Prader-Willi makan berlebihan dan masih menghasilkan kadar ghrelin tinggi menunjukkan bahwa masalah mereka berkaitan dengan ketidakmampuan untuk mematikan pelepasan ghrelin.
penurunan berat badan
Di Amerika Serikat, obesitas dianggap sebagai penyakit, dan apalagi fakta bahwa kami tidak memiliki definisi yang jelas tentang apa yang kami maksud dengan penyakit. Salah satu konsekuensi positif dari menyebutnya penyakit adalah bahwa orang dibebaskan dari menganggap diri mereka bersalah secara moral karena kelebihan berat badan. Konsekuensi negatif yang mungkin adalah bahwa beberapa orang mungkin memutuskan bahwa mereka tidak memiliki kendali dan mungkin juga berhenti mencoba menurunkan berat badan.
Konsekuensi lain adalah bahwa perusahaan asuransi sekarang akan membayar penyedia perawatan untuk membantu pasien obesitas. Diet dengan sendirinya tidak terlalu efektif, terutama karena kebanyakan orang tidak mempertahankan diet mereka dalam waktu lama.
Jika diet dan olahraga gagal membantu seseorang menurunkan berat badan, pilihan lain adalah obat penurun berat badan. Sayangnya, sebagian besar obat yang membantu orang menurunkan berat badan menghasilkan efek samping yang tidak menyenangkan. Obat baru, lorcaserin, yang merangsang satu jenis reseptor serotonin, memiliki efek samping yang relatif sedikit, tetapi hanya sedikitmmembantu dalam mendorong penurunan berat badan. Obat lain masih dalamm tahap percobaan.
Jika seseorang dengan obesitas ekstrim gagal untuk menanggapi pengobatan lain, pilihan adalah operasi bypass lambung, di mana bagian dari perut diangkat atau dijahit sehingga makanan tidak bisa masuk.
Bulimia nervosa
Rata-rata, penderita bulimia menunjukkan berbagai kelainan biokimia, termasuk peningkatan produksi ghrelin, hormon yang berhubungan dengan peningkatan nafsu makan.
Biokimia mungkin merupakan hasil dari pesta makan dan pembersihan, bukan penyebab. Setelah terapi yang mengurangi gejala bulimia, ghrelin dan bahan kimia tubuh lainnya kembali ke tingkat normal.
Dalam hal penting, bulimia menyerupai kecanduan narkoba (Hoebel, Rada, Mark, & Pothos, 1999). Makan makanan lezat mengaktifkan area otak yang sama dengan obat adiktif, seperti nukleus accumbens. Pecandu narkoba yang tidak bisa mendapatkan narkoba terkadang malah makan berlebihan, dan orang atau hewan yang kekurangan makanan menjadi lebih mungkin menggunakan narkoba daripada yang lain.
Ini juga meningkatkan tingkat reseptor dopamin tipe 3 di otak—sekali lagi, tren yang mirip dengan tikus yang menerima morfin (Spangler et al., 2004). Jika mereka kemudian kehilangan cairan manis ini, mereka menunjukkan gejala penarikan, termasuk kepala gemetar, gigi gemeletuk, dan gemetar. Suntikan morfin meredakan gejala-gejala ini. Singkatnya, tikus menunjukkan indikasi yang jelas dari kecanduan gula dosis besar (Avena, Rada, & Hoebel, 2008). Demikian pula, kita dapat menganggap siklus bulimia dari diet dan pesta makan sebagai kecanduan.
Comments
Post a Comment