Peranan Ubiquinone Pada PPOK

 

Agus Dwi Susanto dan Faisal Yunus

Departemen Pulmonologi dan Ilmu Kedokteran Respirasi FKUI

RSUP Persahabatan Jakarta

 

PENDAHULUAN

 

Penyakit paru obstruktif kronik (PPOK) adalah penyakit paru yang ditandai oleh hambatan aliran udara menahun di saluran napas, bersifat progresif nonreversibel atau reversibel sebagian.1 Pada PPOK akan terjadi penurunan faal paru yang patologik dan berakibat penderita PPOK sering mengeluh sesak serta keterbatasan aktiviti.2 Keluhan sesak yang timbul terutama akibat penurunan kapasiti otot-otot pernapasan dalam kaitannya dengan peningkatan beban mekanik.3 Keterbatasan aktiviti disebabkan oleh peningkatan kerja pernapasan dan dynamic hyperinflation. Penelitian menunjukkan bahwa disfungsi otot-otot pernapasan sering berkontribusi sangat signifikan pada keterbatasan aktiviti penderita PPOK. Keterbatasan aktiviti pada penderita PPOK pada akhirnya berkontribusi terhadap kualiti hidup yang buruk.2 Dalam kaitan dengan kondisi tersebut penatalaksanaan PPOK bertujuan antara lain untuk meningkatkan toleransi latihan serta meningkatkan kualiti hidup.1

Ubiquinone atau coenzyme Q10 (CoQ10) merupakan substansi seperti vitamin yang ditemukan pada tiap sel tubuh. Ubiquinone digunakan oleh tubuh untuk mengubah makanan menjadi adenosine triphosphate (ATP), energi yang dibutuhkan untuk metabolisme tubuh.4,5 Oleh karena itu, suplementasi ubiquinone diperkirakan dapat meningkatkan kapasiti aerobik dan performans otot.5 Selain itu ubiquinone juga merupakan antioksidan potensial yang melindungi tubuh dari radikal bebas dan membantu ketersediaan vitamin E yang merupakan antioksidan utama membran sel.6 Suplementasi ubiquinone pada penderita PPOK mempunyai tempat dalam hubungannya dengan peningkatan kapasiti latihan serta sebagai antioksidan. Efektiviti ubiquinone pada PPOK masih memerlukan penelitian lebih lanjut.

 

 

DISFUNGSI OTOT SKELETAL PADA PPOK

 

Keterbatasan aktiviti merupakan salah satu keluhan utama penderita PPOK. Hal ini sangat berkontribusi terhadap buruknya kualiti hidup penderita PPOK. Keterbatasan aktiviti disebabkan oleh peningkatan kerja pernapasan dan dynamic hyperinflation sebagai akibat hambatan aliran udara yang karakteristik pada PPOK. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa disfungsi otot-otot pernapasan sering berkontribusi sangat signifikan pada keterbatasan aktiviti penderita PPOK.2 Sebagian besar penderita PPOK mengalami gangguan aktiviti sehari-hari akibat sesak dan kelelahan kaki. Faktor terpenting keterbatasan aktiviti adalah gangguan ventilasi akibat hambatan aliran udara dan peningkatan kerja pernapasan pada diafragma dan otot pernapasan yang lain.7 Konsep ini pertama kali diperkenalkan oleh Killian dkk Dikutip dari 2 yang menunjukkan bahwa banyak penderita PPOK menghentikan aktiviti karena kelelahan kaki dibanding sesak. Hal tersebut mengindikasikan bahwa pada penderita PPOK terjadi abnormaliti otot-otot skeletal. Patofisiologi disfungsi otot skeletal sampai saat ini masih belum diketahui secara pasti. Beberapa faktor mempengaruhi disfungsi otot skeletal tersebut (Tabel 1). Meskipun begitu, disfungsi otot skeletal pada PPOK mempunyai 2 karakteristik yang mungkin saling berkaitan. Yang pertama adalah kehilangan massa otot sebagai fenomena intrinsik otot. Yang kedua adalah disfungsi atau malfungsi otot itu sendiri. Malfungsi sendiri kemungkinan akibat perubahan dalam otot (abnormaliti mitokondria atau kehilangan protein kontraktil). Malfungsi juga bisa terjadi karena perubahan kondisi eksternal yang mempengaruhi kerja otot ( hipoksia, hiperkapnia atau asidosis) sebagai akibat abnormaliti gangguan pertukaran gas yang karakteristik pada PPOK.2

Pada penderita PPOK sering terjadi hipoksia (tekanan oksigen arteri PaO2 rendah) saat istirahat dan secara bertahap menurun saat aktiviti. Kondisi hipoksia ini menyebabkan transport oksigen ke otot-otot kaki, otot jantung dan otot-otot pernapasan mengalami gangguan. Terjadi gangguan irama jantung (peningkatan denyut jantung) dan gangguan fungsi jantung. Pada otot-otot pernapasan dan diafragma akan terjadi kelelahan otot. Selanjutnya hipoksemi yang diinduksi aktiviti ini mungkin menghasilkan aktiviti dengan hambatan ventilasi disertai peningkatan sensasi sesak.7

 

Tabel 1. Mekanisme Disfungsi Otot Skeletal Pada PPOK

 
Sendetarism

Abnormaliti nutrisi/kakeksia

Hipoksia jaringan

Apoptosis otot skeletal

Stres oksidatif

Regulasi nitrit oksida yang abnormal

Rokok

Faktor susceptibility individu

Perubahan hormon

Perubahan elektrolit

Obat-obatan

 


Dikutip dari (3)

 

Pada penderita PPOK ditemukan kelemahan otot perifer sehingga membatasi kapasiti fungsional penderita PPOK dan menurunkan kualiti hidup. Penelitian menunjukkan bahwa penderita kelainan paru mengalami penurunan kekuatan otot perifer dan penurunan fungsi pompa ventilasi inferior.8 Penelitian oleh Jacobson dkk menunjukkan bahwa terjadi penurunan sintesis sitrat dan peningkatan bermakna fosfofruktokinase enzim regulator untuk glikolisis. Hal ini menunjukkan perubahan penyesuaian diri otot penderita dengan keterbatasan jalan napas yang menyebabkan peningkatan glikolisis dan penurunan kapasiti aerobik. Metabolisme ATP akan terganggu yang ditandai dengan perubahan keseimbangan penggunaan ATP dan resintesis. Terjadi penurunan konsentrasi ATP dan akhirnya terjadi penurunan jumlah molekul kaya energi seperti glikogen dan fosfokreatin. Perubahan sintesis dan penggunaan ATP ditandai dengan terdapatnya inosine monophosphate (IMP) yang dihasilkan dari deaminasi adenosine monophosphate (AMP).9 Pada penderita PPOK terdapat peningkatan kadar IMP dalam otot istirahat, penurunan rasio ATP terhadap adenosine diphosphate dan penurunan rasio fosfokreatin terhadap keratin sehingga akan menyebabkan reduksi sumber energi kimia.10

Perubahan metabolik jaringan otot penderita PPOK terutama disebabkan oleh hipoksia, muscle wasting dan perubahan kapasiti glikolisis. Keseimbangan biokimia tersebut dapat diperburuk oleh nutrisi yang kurang. Peningkatan oksidatif yang disebabkan oleh penurunan kapasiti antioksidan ditemukan pada penderita penyakit paru. 11,12 Stres oksidatif menyebabkan kelelahan otot dan memfasilitasi proteolisis. Hal ini mungkin relevan bila kita lihat regulasi gluthatione (antioksidan intraseluler paling penting) abnormal pada otot skeletal penderita PPOK.2 Fungsi otot mungkin berhubungan secara langsung dengan stres oksidatif. Hal ini terlihat secara invitro dengan penurunan kontraktiliti dan ex vivo terlihat oksidan meningkatkan fragiliti otot. Stres oksidatif mungkin juga menginduksi atrofi otot.13

 

KETIDAKSEIMBANGAN OKSIDAN/ANTIOKSIDAN PADA PPOK

 

Ketidakseimbangan oksidan dan antioksidan mempunyai peran penting pada patogenesis PPOK (Gambar 1).1 Terdapat bukti kuat bahwa terjadi stres oksidatif pada penderita PPOK.14 Penelitian menunjukkan bahwa terjadi peningkatan radikal bebas seperti radikal bebas oksigen (OFR), peroksidase lipid serta produknya (seperti malondialdehyde) dan isoprostane-F2 pada penderita PPOK dibanding orang normal. Selain itu, pada penderita PPOK yang mengalami eksaserbasi juga mengalami penurunan antioksidan vitamin C dan gluthatione dalam eritrosit. Sistem pertahanan antioksidan bertujuan untuk menetralisir radikal bebas dalam tubuh. Davies Dikutip dari 15 membagi sistem pertahanan antioksidan menjadi primer dan sekunder. Pertahanan primer meliputi kompleks antioksidan (seperti vitamin A,E,C) gluthatione, asam urat, antioksidan pembersih (scavenger) seperti SOD, katalase dan peroksidase. Pertahanan sekunder seperti enzim lipolisis, fosfolipase, enzim proteolisis, DNA repair enzyme, endonuklease, eksonuklease dan ligase.15

Pada penyakit yang berkaitan dengan stres oksidatif terjadi ketidakseimbangan oksidan/antioksidan sehingga timbul oksidan yang berlebihan. Seharusnya masuk akal apabila penyakit tersebut dapat diterapi dengan menambah jumlah antioksidan baru, untuk menetralisir oksidan yang berlebihan dan mencegah kerusakan sel.16 Berbagai penelitian dilakukan untuk meningkatkan aktiviti antioksidan paru, termasuk pemberian antioksidan seperti vitamin C dan vitamin E.14 Beberapa penelitian menunjukkan hubungan antara antioksidan, fungsi paru dan perkembangan PPOK. The National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) dan the Dutch Monitoring Project for the Risk Factors for Chronic Diseases (MORGEN) menunjukkan hubungan antara masukan diet dan hambatan aliran udara. Pada NHANES I, diet rendah vitamin C berhubungan langsung dengan nilai VEP1 yang rendah pada populasi. Data pada NHANES II menunjukkan hubungan terbalik antara baik diet vitamin C maupun vitamin C serum dengan gejala pernapasan kronik. Lebih lanjut dalam NHANES III, kadar diet vitamin C, vitamin E, selenium dan b-karoten berhubungan positif dengan fungsi paru. MORGEN studi menunjukkan bahwa masukan yang tinggi vitamin C dan b-karoten berhubungan dengan nilai VEP1 yang lebih tinggi dibandingkan diet rendah antioksidan ini. Beberapa penelitian termasuk MORGEN menunjukkan terdapat hubungan antara masukan buah-buahan dengan VEP1 yang tinggi dan penurunan gejala pada penderita PPOK. Penelitian MORGEN juga menunjukkan bahwa terdapat efek menguntungkan dari flavonoids pada VEP1.13

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Gambar 1. Ketidakseimbangan oksidan/antioksidan pada PPOK

Dikutip dari (1)

 

 

UBIQUINONE

 

Coenzyme Q10 (CoQ10) merupakan komponen alami yang ditemukan dalam tubuh manusia. Oleh karena keberadaannya ada di mana-mana secara alami dan mempunyai struktur quinone (sama dengan vitamin K), CoQ10 juga disebut sebagai ubiquinone.5 Ubiquinone merupakan substansi seperti vitamin yang ditemukan pada tiap sel tubuh dan berfungsi vital dalam produksi energi. Ubiquinone merupakan 1 dari 2 nutrien esensial terpenting selain asam askorbat. Pada manusia, ubiquinone ditemukan dalam konsentrasi relatif tinggi pada sel yang memerlukan kebutuhan energi tinggi seperti jantung, hati, otot dan pankreas.4 Penelitian menunjukkan bahwa ubiquinone berperan sebagai antioksidan dan berperan sentral dalam fosforilasi oksidatif mitokondria. Ubiquinone digunakan oleh tubuh untuk mengubah makanan menjadi adenosine triphosphate (ATP), energi yang dibutuhkan untuk metabolisme tubuh.4,6 Ubiquinone juga merupakan antioksidan potensial yang melindungi tubuh dari radikal bebas dan membantu ketersediaan vitamin E (antioksidan utama membran sel).6

Meskipun ubiquinone dapat disintesis secara in vivo, kondisi yang mungkin meningkatkan kapasiti sintesis tubuh tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan ubiquinone. Kemungkinan defisiensi ubiquinone terlihat lebih banyak pada sel yang aktif dalam metabolisme, dengan asumsi bahwa sel tersebut membutuhkan ubiquinone dalam jumlah yang sangat besar.5 Faktor lain yang dapat meningkatkan defisiensi ubiquinone termasuk diet yang tidak adekuat, stres lingkungan, latihan berlebihan dan obat-obatan tertentu. Defisiensi juga dilaporkan terjadi pada berbagai penyakit seperti gagal jantung kongestif (CHF), kardiomiopati, PPOK, AIDS, kanker, hipertensi dan penyakit gigi.4-6

 

Mekanisme kerja

 

Peran utama ubiquinone (CoQ10) adalah sebagai transduksi energi biologi. Ubiquinone adalah pembawa untuk transfer 2 elektron (elektron dan proton) dalam fase lipid membran mitokondria.17 Ubiquinone merupakan rantai transport elektron produksi ATP. Ubiquinone ditemukan dalam membran di dalam mitokondria, merupakan kofaktor untuk setidaknya 3 enzim mitokondria (kompleks I, II dan III) yang berperan vital dalam fosforilasi oksidatif (Gambar 2). Fungsinya hanya sebagai komponen nonprotein dari rantai transport elektron (ETC) merupakan komponen tambahan yang tidak terikat dengan protein itu sendiri. Karakteristik yang unik ini memungkinkan ubiquinone untuk bergerak dan transfer elektron antara flavoproteins dan cytochromes. Setiap perbaikan elektron yang diproses melalui ETC pasti berinteraksi pertama kali dengan ubiquinone, sehingga dipertimbangkan sebagai komponen sentral rantai pernapasan mitokondria. Oleh karena itu, ubiquinone berperan esensial adenosine triphosphate (ATP) atau produksi energi biologi.4

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Gambar 2. Peran ubiquinone (CoQ10) pada fosforilasi oksidatif

Dikutip dari (6)

 


Ubiquinone sebagai antioksidan

 

Ubiquinone mempunyai fungsi sebagai antioksidan selain sebagai pembawa elektron dan proton pada rantai pernapasan mitokondria. Ubiquinone (CoQ10) bekerja menghambat peroksidase lipid dan protein serta membersihkan radikal bebas.4 Ubiquinone berperan primer dengan mencegah terbentuknya radikal peroksidase lipid (LOO-). Peran tersebut dilakukan dengan mengurangi perferryl radical awal dengan membentuk ubisemiquione dan H2O2 (Gambar 3).18 Ubiquinone (CoQ10) secara konstan berperan pada oxidation-reduction recycling. Bentuk tereduksi siap memberikan elektron untuk menetralisasi oksidan dan hal ini menunjukkan aktiviti antioksidan yang kuat.4 Hubungan antara CoQ10 dan kerusakan membran akibat produksi radikal bebas dapat dilihat pada 3 aspek. Aspek pertama adalah ubiquinone pada membran dapat berfungsi sebagai agen pembersih untuk membersihkan radikal bebas atau peroksidase.17 Fungsi proteksi yang kedua adalah kemampuan ubiquinone secara enzimatik mengurangi bentuk oksidasi tokoferol yang dihasilkan aksi radikal bebas (tocopheroxyl radical). Ubiquinone secara efisien menjaga efek vitamin E suatu antioksidan yang poten dengan meregenerasi tocopheroxyl radical menjadi tokoferol.17,18 Aspek ketiga adalah potensi semiquinone bebas untuk mengurangi oksigen membentuk superoksida sebagai prekursor radikal bebas yang lebih berbahaya.17

Beberapa peneliti menunjukkan bahwa ubiquinone mencegah peroksidase lipid hampir sama dengan vitamin E. Penelitian lain menemukan ubiquinone lebih efisien untuk mencegah oksidasi LDL daripada vitamin E, lycopene atau -karoten. Sebagai tambahan ubiquinone dapat bekerja sinergi dengan vitamin E, membentuk metabolit aktif tokoferol, sama dengan mekanisme sinergi vitamin C. Ubiquinone merupakan satu-satunya antioksidan alami yang larut dalam lemak (lipid-soluble) yang dapat membentuk metabolit aktif dalam tubuh.4

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Gambar 3. Kemungkinan tempat kerja ubiquinol (UQH2), vitamin E

(Vit E-OH) dan askorbat (Asc) pada peroksidase lipid.

UQ- = ubisemiquinone

Dikutip dari (18)

PERANAN UBIQUINONE PADA PPOK

 

Pembentuk energi

 

Suplementasi ubiquinone telah diteliti untuk memperbaiki ketahanan fisis karena efeknya pada produksi energi.5 Sedikit data tentang kadar ubiquinone dan suplementasinya pada PPOK. Pada satu penelitian, Fujimoto dkk. melaporkan efek pemberian ubiquinone (CoQ10) terhadap fungsi paru dan performans latihan penderita penyakit paru kronik. Hasilnya menunjukkan bahwa kadar CoQ10 pada penderita PPOK (21 penderita) menurun dibanding orang normal. Pada penderita PPOK, kadar CoQ10 berhubungan erat dengan berat badan, tetapi tidak ada korelasi antara kadar CoQ10 dan fungsi ventilasi, PaO2, VO2/kg saat istirahat atau VO2 maksimal. Fujimoto dkk. meneliti efek pemberian oral CoQ10 dosis 90 mg/hari selama 8 minggu terhadap fungsi paru dan performans latihan pada 8 penderita PPOK. Kadar CoQ10 serum secara signifikan meningkat berhubungan dengan perbaikan hipoksemi saat istirahat, tetapi fungsi paru tidak berubah. Konsumsi oksigen selama latihan tidak berubah, terdapat perbaikan nilai PaO2 yang signifikan dan denyut jantung berkurang secara signifikan dibanding nilai dasar. Produksi laktat menurun selama stadium latihan anaerobik setelah pemberian CoQ10. Performans latihan mempunyai kecenderungan meningkat yang terlihat dari waktu treadmill yang meningkat. Data tersebut menunjukkan bahwa CoQ10 (ubiquinone) mempunyai efek yang menggembirakan pada metabolisme energi otot penderita penyakit paru kronik yang mengalami hipoksemi saat istirahat dan atau saat aktiviti (Gambar 4).7

 

Antioksidan

 

Beberapa penelitian dan laporan kasus menunjukkan data yang mendukung penggunaan ubiquinone dalam pencegahan dan pengobatan berbagai penyakit yang berhubungan dengan stres oksidatif. Ubiquinone digunakan sebagai terapi tambahan untuk penyakit kardiovaskuler dan non-kardiovaskuler termasuk kanker, penyakit gigi, gangguan sistem imun, PPOK dan muscular dystrophy.4 Seperti telah dikatakan sebelumnya, terdapat bukti kuat bahwa terjadi stres oksidatif pada penderita PPOK.14 Sistem pertahanan antioksidan bertujuan untuk menetralisir radikal bebas dalam tubuh yang timbul akibat stress oksidatif.15 Berbagai penelitian dilakukan untuk meningkatkan aktiviti antioksidan paru, termasuk pemberian antioksidan seperti vitamin C dan vitamin E.14 Ubiquinone berfungsi sebagai antioksidan dengan menghambat peroksidase lipid dan protein serta membersihkan radikal bebas.4 Secara teori, ubiquinone mempunyai potensi sebagai antioksidan pada penderita PPOK. Penggunaan ubiquinone sebagai antioksidan pada penderita PPOK masih minimal, belum banyak data pendukungnya.6 Peranan ubiquinone pada penderita PPOK dalam fungsinya sebagai antioksidan masih memerlukan penelitian lebih lanjut.


 

Gambar 4. Efek pemberian CoQ10 pada konsumsi oksigen (a), denyut

jantung (b) PaO2 (c) dan kadar laktat darah

Dikutip dari (7)

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


KESIMPULAN

 

1.    Disfungsi otot-otot skeletal berkontribusi pada keterbatasan aktiviti penderita PPOK.

2.    Ketidakseimbangan oksidan dan antioksidan mempunyai peran penting pada patogenesis PPOK.

3.    Ubiquinone berfungsi sebagai transduksi energi biologi dan antioksidan.

4.    Kadar CoQ10 serum menurun pada penderita PPOK.

5.    Pemberian CoQ10 (ubiquinone) mempunyai efek yang menggembirakan pada metabolisme energi otot penderita penyakit paru kronik yang mengalami hipoksemi saat istirahat dan atau saat aktiviti.

 

 

DAFTAR PUSTAKA

 

1.     NHLBI/WHO workshop report. Global initiatif for chronic obstructive lung disease. Geneva: World Health Organization; 2001

2.     Agusti AGN, Noguera A, Sauleda J, Sala E, Pons J, Busquets X. Systemic effects of chronic obstructive pulmonary disease. Eur Respir J 2003; 21:347-60.

3.     Laghi F, Tobin JM. Disorders of the respiratory muscles. State of the art. Am J Respir Crit Care Med 2003; 168:10-48.

4.     Fuke C, Krikorian SA, Couris RR, Coenzyme Q10: A review of essential functions and clinical trials. Available at : http://www.healingedge.net/store/page243.html Accessed on June 3rd , 2005.

5.     Gaby RA. The role of coenzyme Q10 in clinical medicine: part I. Alt Med Rev 1996; 1:11-7.

6.     Coenzyme Q10 Available at : http://www.deliciouslivingmag.com healthnotes.cfm?org = nh & lang = EN & Content ID = 2831009. Accessed on June 3rd , 2005.

7.     Fujimoto S, Kurihara N, Hirata K, Takeda T. Effects of the coenzyme Q10 administration on pulmonary function and exercise performance in patients with chronic lung diseases. Clin Investig 1993; 71:S162-6.

8.     Hamilton AL, Killian KJ, Summers E, Jones NK. Muscle strength, symptom intensity and exercise capacity in patients with cardio respiratory disorders. Am J Respir Crit Care Med 1995; 152:2021-31.

9.     Jacobson P, Jorfeldt, Brundin A. Sceletal muscle metabolites and fibertypes in patients with advance chronic obstructive pulmonary disease (COPD) with and without respiratory failure. Eur Repir J 1990; 3:192-6.

10.  Pouw EM, Schols Am, Vusse V, Wuters EFM. Elevated inosine monophosphate levels in resting muscle of patients with stable chronic obstructive pulmonary disease. Am J Repir Crit Care Med 1998; 157:453-7.

11.  Rahman J, Morrison D, Donaldson K, Macnew W. Systemic oxidative stress in COPD and smokers. Am J Respir Crit Care Med 1996; 154:1055-60.

12.  Wouters EFM. Muscle weakness in chronic obstructive pulmonary disease. Eur Respir Rev 2000; 1074:349-53.

13.  MacNee W. Pulmonary and systemic oxidant/antioxidant imbalance in chronic obstructive pulmonary disease. Proc Am Thorac Soc 2005; 2:50-60.

14.  BTS Statements. Chronic obstructive pulmonary disease: National clinical guideline on management of chronic obstructive pulmonary disease in adults in primary and secondary care. Thorax 2004; 59 (supll 1):1-232.

15.  Junior DRA, Rodrigo BS, Santos SA, Andrade DR. Oxygen free radicals and pulmonary disease. J Bras Pneumol 2005; 31:60-8.

16.  Boag S. Potential treatment for COPD, an oxidative stress related lung desease. Available at : http://www.portfolio.mvm.ed.ac.uk/studentwebs/ session2/ group31/ potentia.htm Acessed on June 24th , 2005.

17.  Crane FL. Sun LL, Sun EE. The essensial functions of coenzyme Q. Clin Investig 1993; 71:S55-9.

18.  Forsmark-Andree P. Ernster L. Ubiquinol:an endogenous antioxidant in aerobic organisms. Clin Investig 1993; 71:S60-5.

 

 

WHW