Biokimia Mata

Artikel ini sudah dibaca 6698 kali!

Oleh Nur Atikah

Susunan Biokimia Mata

A. Kornea

Kornea merupakan sebuah lapisan transparan yang menutupi iris. Karena bentuknya yang melengkung, kornea membantu memfokuskan cahaya ke dalam retina. Permukaan luarnya terdiri dari epitel gepeng bertingkat. Lapisan tengah kornea terdiri dari serat kolagen dan fibroblast, dan permukaan dalamnya adalah epitel selapis gepeng. Bagian tengah dari kornea menerima oksigen dari udara.1 Di dalam kornea terdapat keratin sulfat I dan dermatan sulfat. Mereka merupakan proteoglikan yang terletak di antara serat-serat kolagen dan berperan penting dalam transparansi kornea.2 Sklera yang berwarna putih adalah lapisan jaringan ikat tebal yang terbuat sebagian besar dari kolagen dan fibroblast. Sclera menutupi seluruh bola mata kecuali kornea.1

B. Aqueous Humor

Aqueous humor dibentuk oleh kapiler di badan siliaris, mengalir ke anterior melalui pupil, dan direabsorbsi oleh kanal Schlemm di pertemuan iris dan kornea. Aqueous humor mengisi rongga anterior bola mata.3 Aqueous humor normal terdiri dari:

  • Air 99,9 % dan solid 0,1% yang termasuk:
  • Protein (koloid). Karena adanya barrier darah-aqueous, kadar protein pada aqueous humor (5-16mg%) lebih sedikit dari pada kadar protein plasma (6-7 gm%). Akan tetapi, saat terjadi inflamasi uvea (iridosiklitis), barrier darah-aqueous rusak dan kadar protein aqueous meningkat (plasmoid aqueous).
  • Komponen asam amino pada aqueous humor adalah 5 mg/kg air
  • Komponen non-koloid:
    • glukosa 6 mmol/kg air
    • urea 7 mmol/kg air
    • askorbat 0,9 mmol/kg air
    • asam laktat 7,4 mmol/kg air
    • inositol 0,1 mmol/kg air
    • K+ 4,5 mmol/kg air
    • Cl 10 mmo;/kg air
    • HCO334 mmol/kg air
  • Oksigen terdapat pada aqueous dalam keadaan terlarut

Dengan demikian, komposisi aqueous sama dengan plasma kecuali:

  • Askorbat, piruvat, dan laktat yang konsentrasinya tinggi
  • Protein, urea, dan glukosa yang konsentrasinya rendah

Komposisi aqueous humor pada ruang anterior berbeda dengan aqueous humor di ruang posterior karena pertukaran metabolic. Perbedaan utamanya adalah:

  • HCO3 di ruang posterior aqueous lebih tinggi daripada di ruang anterior
  • Cl di ruang posterior lebih rendah daripada di ruang anterior
  • Konsentrasi askorbat di ruang posterior sedikit lebih tinggi daripada di ruang anterior3

C. Vitreous humor

Vitreous humor adalah struktur stabil, transparan, dan seperti jeli yang mengisi 4/5 posterior dari rongga bola mata dan bervolume sekitar 4 ml. ini merupakan gel hidrofilik yang utamanya menyediakan fungsi optik. Selain itu, secara mekanis vitreous humor menstabilkan volume bola mata dan merupaka jalur bagi nutrisi untuk mencapai lensa dan retina. Vitreous humor normal terdiri dari jaringan serat kolagen yang diselingi dengan berbagai makromolekul asam hyaluronat. Hilangnya struktur ini dengan bertambahnya usia menyebabkan konversi dari bentuk jel ke bentuk sol.3

D. Lensa

Di dalam sel-sel lensa terdapat protein kristalin yang tersusun seperti lapisan-lapisan pada bawang.1 Kristalin pada lensa merupakan struktur transparan yang memiliki peran utama dalam mekanisme fokus untuk penglihatan. Faktor yang berperan signifikan dalam menjaga kejernihan dan transparansi lensa yaitu:

  • Avaskularitas
  • Sel-sel lensa yang sangat erat
  • Kapsul lensa yang semipermeabel
  • Mekanisme pompa pada membrane serat lensa yang meregulasi keseimbangan elektrolit dan air di dalam lensa, menjaga dehidrasi relatif
  • Auto-oksidasi dan konsentrasi tinggi dari glutation reduksi dalam lensa yang menjaga protein lensa dalam keadaan reduksi dan memastikan intregitas pompa membrane sel.3

E. Retina

Di dalam retina, fungsi retinaldehid sebagai kelompok prostheric dari protein opsin yang sensitive cahaya yang membentuk rhodopsin (pada sel batang) dan iodopsin (pada sel kerucut). Satu sel kerucut hanya terdapat satu tipe opsin dan hanya sensitive terhadap 1 warna.2 Rhodopsin merupakan kombinasi dari protein scoptosin dan pigmen karotenoid retinal. Retinal adalah tipe spesifik yang disebut 11-cis retinal. Bentuk cis retinal ini penting karena hanya bentuk ini yang dapat berikatan dengan scotopsin untuk mensintesis rhodopsin.

Ketika energi cahaya diabsorbsi oleh rhodopsin, rhodopsin mulai terurai dalam sebuah fraksi yang sangat kecil dalam satu detik. Ini disebabkan oleh fotoaktivasi electron dalam bagian retinal rhodopsin yang menyebabkan perubahan instan dari bentuk cis retinal menjadi bentuk all-trans yang masih memiliki struktur kimia yang sama dengan cis tetapi memiliki struktur fisik yang berbeda. Karena orientasi 3 dimensi dari tempat reaaktif dari all-trans retinal tidak lagi tepat dengan orientasi dari tempat reaktif pada protein scotopsin, all-trans retinal mulai menjauh dari scotopsin. Produk pertengahannya adalah bathrodhopsin yang merupakan kombinasi terpisah secara parsial dari all-trans retinal dan scotopsin. Barthorhodopsin sangat tidak stabil dan terpecah dalam 30 nanodetik menjadi lumirhodopsin. Ini kemudian terpecah dalam 75 mikrodetik menjadi metarhodopsin I, lalu dalam 10 milidetik menjadi metarhodopsin II, dan akhirnya dalam hitungan detik menjadi produk yang terpisah total, yaitu scotopsin dan all-trans retinal. Metarhodopsin II yang juga disebut rhodopsin teraktivasi mengeksitasi perubahan elektrik dalam sel batang dan kemudian sel batang mentransmisikan gambar visual ke sistem saraf pusat dalam bentuk potensial aksi nervus optik.4

Rhodopsin Retinal Visual Cycle pada Sel Batang

Pada tahap pembentukan kembali rhodopsin terjadi pengkonversian kembali all-trans retinal menjadi 11-cis retinal. Proses ini memerlukan energy metabolic dan dikatalisasi oleh enzim retinal isomerase. Sekali 11-cis retinal dibentuk, secara otomatis berekombinasi dengan scotopsin untuk membentuk kembali rhodopsin yang akan tetap stabil sampai penguraiannya kembali terpicu lagi oleh absorbs energy cahaya.4

Peran Vitamin A dalam Pembentukan Rhodopsin

Di dalam gambar di atas terdapat jalur kimia kedua di mana all-trans retinal dapat dikonversi menjadi 11-cis retinal. Ini dengan konversi all-trans retinal menjadi all-trans retinol, yang merupakan salah satu bentuk vitamin A. kemudian all-trans retinol diubah menjadi 11-cis retinol di bawah pengaruh enzim isomerase. Akhirnya, 11-cis retinol dikonversi menjadi 11-cis retinal yang menyatu dengan scotopsin untuk membentuk rhodopsin baru.

Vitamin A terdapat dalam sitoplasma sel batang dan dalam lapisan pigmen retina. Dengan demikian, vitamin A normalnya selalu tersedia untuk membentuk retinal ketika dibutuhkan. Akan tetapi, ketika terdapat retinal berlebih dalam retina, itu akan dikonversi kembali menjadi vitamin A, sehingga mengurangi jumlah pigmen sensitive cahaya dalam retina. Tanpa vitamin A, jumlah retinal dan rhodopsin yang dapat dibentuk sangat berkurang. Hal ini menyebabkan kebutaan malam hari karena jumlah cahaya yang tersedia pada malam hari sangat sedikit untuk dapat menimbulkan penglihatan yang adekuat.4

Metabolisme Mata

Mata terdiri dari sel-sel yang mentransmisikan atau memfokuskan cahaya dan sel-sel ini tidak bias diisi dengan struktur yang tebal, seperti mitokondria atau pembuluh kapiler yang tebal. Epitel kornea membuat sebagian besar dari ATPnya secara aerobik dari mitokondrianya yang sedikit tetapi masih memetabolisme beberapa glukosa secara anaerobik. Oksigen diambil dengan difusi dari udara. Lensa mata terdiri dari serat-serat yang harus tetap refraksi ganda untuk mentransmisikan dan memfokuskan cahaya, jadi mitokondria hampir tidak ada. Sejumlah kecil ATP yang dibutuhkan (untuk keseimbangan ion) dapat dibuat dari glikolisis anaerobik walaupun produksi energy rendah. Lensa dapat mengambil glukosa dan melepaskan laktat ke dalam badan vitreus dan aqueous humor. Itu tidak memerlukan oksigen dan pembuluh darah.5

A. Kornea

Lapisan kornea yang paling aktif metabolismenya adalah epitel dan endotel. Seperti jaringan lainnya, epitel dapat memetabolisme glukosa baik secara aerobik maupun dan anaerobik menjadi karbon dioksida, air, dan asam laktat. Dengan demikian, dalam kondisi anaerobik, asam laktat berakumulasi di kornea.3

B. Lensa

Lensa membutuhkan pasokan energy (ATP) terus-menerus untuk transport aktif ion-ion dan asam-asam amino, menjaga dehidrasi lensa, dan untuk sintesis protein dan glutation terus-menerus. Sebagian besar produksi energy digunakan di epitel yang merupakan tempat utama dari semua proses transport aktif. Hanya 10-20% ATP yang dihasilkan digunakan untuk sintesis protein. Lensa kristalin sebagai struktur yang avaskular dependen untuk metabolismenya dalam pertukaran zat kimia dengan aqueous humor.

Komposisi Lensa dan Aqueous Humor serta Pertukaran Kimianya

Glukosa sangat penting untuk kegiatan normal lensa. Aktivitas metabolic lensa sebagian besar terbatas pada epitel dan korteks. Di dalam lensa, 80% glukosa dimetabolisme secara anaerobik oleh jalur glikolisis, 15% oleh jalur pentose heksosa monofosfat (HMP) shunt dan sebagian kecil melalui siklus asam sitran Kreb’s oksidatif. Jalur sorbitol relative tidak signifikan dalam lensa normal, tetapi ini sangat penting dalam produksi katarak pada pasien diabetes dan galaktosemia.3

DAFTAR PUSTAKA

  1. Tortora GJ, Derrickson BH: Principles of anatomy and physiology. 12th ed. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.; 2009.
  2. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Harper’s illustrated biochemistry. 27th New York: The McGraw-Hill Companies; 2006.
  3. Khurana AK. Comprehensive ophthalmology. 4th New Delhi: New Age International (P) Limitedm Publishers; 2007.
  4. Guyton AC, Hall JE. Textbook of medical physiology. 10th Philadelphia: W. B. Saunders Company; 2000.
  5. Smith C, Marks AD, Lieberman M. Marks’ basic medical biochemistry. 2nd Washington: Lippincott Williams & Wilkins;

Medicinesia

Sebuah website yang didedikasikan untuk mahasiswa kedokteran maupun ilmu kesehatannya lainnya di Indonesia.