## PERAN LEMAK COKLAT DALAM MEKANISME PRODUKSI PANAS PADA BAYI
Siti Arifah * Kartinah **

## Abstract
Thermoregulation  system  have  two  process  heat  production,  they  are  shivering  and  non  shivering thermogenesis.  Non shivering thermogenesis more happens in newborn human especially  to adapt of low temperatures.    The  prime  role  of  this  non  shivering  thermogenesis  is  Brown  Adipose  Tissue  (brown  fat). Brown  fat  contain  many  mitochondria  that  are  able  to  use  the  fatty  acids  released  by  lipolysis  for thermogenesis. Brown fat helping to raise body temperature.  Brown fat serves to dispose of excess energy so that not all calories consumed will be stored.
Keyword : thermogenesis, brown fat, non shivering
* Siti Arifah
Dosen Jurusan Keperawatan FIK UMS, Jl. Ahmad Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura ** Kartinah Dosen Jurusan Keperawatan FIK UMS, Jl. Ahmad Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura

## PENDAHULUAN
Termoregulasi pada  neonatus adalah suatu yang  paling  penting  dan  merupakan  aspek menantang  dalam  perawatan  neonatal.    Seni mempertahankan  suhu  lingkungan  tetap  netral adalah  yang  paling  mempengaruhi  intervensi perawat  dalam  menangani  bayi  full  term  maupun pre  term.    Neonatus  full  term  mempunyai kemampuan  menggigil  dengan  terbatas  untuk menghasilkan panas, sedangkan bayi preterm tidak sama  sekali.  Selain  itu,  bayi  preterm  juga mempunyai respon vasomotor tidak stabil sehingga tidak  dapat  berkonstriksi  secara  adekuat  untuk memperlambat kahilangan panas, serta mempunyai simpanan  lemak  coklat  terbatas,  sehingga  tidak dapat menghasilkan panas dengan adekuat melalui jalur metabolik.
Ada dua tipe termogenesis dalam mekanisme  homeoterm  yaitu,  obligatori  dan fakultatif.    Termogenesis  obligatori  adalah  proses produksi  panas  melalui  metabolisme  tubuh meliputi  pengolahan,  pencernaan  dan  memproses makanan,  atau  produksi  panas  yang  dihasilkan melalui BMR (Himms-Hagen, 1989). Termogenesis fakultatif merupakan proses produksi panas tambahan dalam merespon paparan suhu  dingin  atau  diet,  yang  dapat  dengan  cepat diaktifkan  dan  ditekan  oleh  sistem  saraf  selama terpapar dingin.  Salah satu mekanisme penting
pada termogenesis fakultatif adalah jaringan lemak coklat  atau  lemak  coklat.    Jaringan  lemak  coklat termasuk dalam homeoterm nonshivering thermogenesis, dimana metabolisme panas dihasilkan tanpa tanpa adanya kontraksi cepat otot- otot yang disebut shivering (menggigil) (Argyropoulus et al, 2002).  Produksi panas secara fakultatif  lebih  efektif  untuk  pertahanan  neonatus dan  penyesuaian  diri  terhadap  dingin  dalam homeoterm  secara  umum  (Cannon,  et  al,  2004).
Selama  tahun  pertama  kehidupan,  peranan termogenesis  shivering  meningkat,  sedangkan termogenesis non-shivering menurun.

## STRUKTUR JARINGAN LEMAK COKLAT
Jaringan  lemak  coklat  mulai  teridentifikasi  pada bayi  usia  sekitar  26  minggu  gestasi (Okken,  1995, page  5). Jaringan  lemak  coklat  berbeda  dari jaringan  lemak  putih  secara  umum  dalam  banyak hal, antara lain :
1. Sel  lemak  coklat  mempunyai  banyak  vakuola lemak dan mengelilingi inti yang ada ditengah, sedangkan  sel  lemak  putih  hanya  mempunyai satu  vakuola  lemak  besar  dan  satu  inti berbentuk  perak  terletak  pada  perimeter (G ambar 1 ) ( Davis, 1980; Oya, 1997 ).
2. Sel  lemak  coklat  berisi  glikogen  dan  banyak mengandung  mitokondria  dengan  multipel cristae  untuk  menghasilkan  bahan  bakar  dan
197
energi  yang  dibutuhkan  guna  produksi  panas dengan cepat, sedangkan sel lemak putih tidak berisi  glikogen  dan  mitokondria  relatif  sedikit (Davis, 1980, Astrup, 1986 ).
Gambar.1 Perbandingan sel lemak coklat dan sel lemak putih.
3. Jaringan lemak coklat berisi simpanan trigliserida konsentrasi tinggi.
4. Jaringan  lemak  coklat  mempunyai  banyak vaskularisasi  dan  penuh  persarafan  tidak bermielin dengan ujung saraf simpatis disetiap sel  lemak  (Davis,  1980  ;  Kuroshima,  1995  ; Austgen,  2002).    Ujung  saraf  simpatis  akan mengeluarkan noradrenalin yang akan menstimulasi lipolisis dan aktivitas uncoupling protein.

## LETAK JARINGAN LEMAK COKLAT
Jaringan  lemak  coklat  ditemukan  pada  bayi baru  lahir,  mamalia  kecil  dan  mekanisme homeoterm  untuk  menyesuaikan  diri  terhadap lingkungan  dingin.    Termogenesis  nonshivering lebih  efisien  dalam  menyesuaikan  diri  ketika terpapar dingin dalam waktu lama, karena jaringan lemak coklat berkembang (Astrup, 1986).  Jaringan lemak  coklat  berkembang  dan  mengalami  regresi sesuai dengan tingkat stimulasi.
Saat  lahir,  seorang  bayi  keluar  dari  suatu hangat,  menuju  lingkungan  dunia  yang  dingin, sehingga  perlu  untuk  bayi  beradaptasi  terhadap pendinginan, peningkatan oksigenasi dan pemisahan  dari  plasenta  dalam  suatu  pakaian efisien secara ekstrem (Gunn et al, 1995).  Struktur dan  fungsi  jaringan  lemak  coklat  dalam  neonatus, lebih  jauh  mejelaskan  kebutuhan  suhu  yang  unik pada  bayi  baru  lahir.    Bayi  baru  lahir  mempunyai area  permukaan  besar  terhadap  masa  dibanding orang  dewasa  (0,066m2/  kg  untuk  3  kg  bayi dibanding 0,025 m2/kg untuk 70 kg dewasa), yang menyebabkan  bayi  baru  lahir  kehilangan  panas lebih  cepat  (  Davis,  1980  ).    Bayi  baru  lahir  juga mempunyai sedikit lemak untuk melindungi, (16% berat badan dalam 3,5 kg bayi baru lahir dibanding
20-30%  pada  orang  dewasa).    Seorang  bayi premature,  lahir  tanpa  simpanan  penuh  jaringan lemak  coklat  yang  menghambat  produksi  panas dalam  lingkungan  dingin,  menyebabkan  bayi beresiko  (Davis,  1980).    Secara  khusus,  jaringan lemak  coklat  berjumlah  sekitar  2-5%  berat  badan neonatus (Astrup, 1986).
Jaringan  lemak  coklat  terutama  terdistribusi pada  bayi  baru  lahir  untuk  menghasilkan  produksi panas  yang  paling  efisien  untuk  kebutuhan  bayi. Pada  bayi,  lemak  coklat  diyakini  banyak  terdapat pada  bagian  midskapula,  leher  posterior,  disekitar otot  leher  dan  memanjang  dibawah  clavikula sampai  aksila  dan  sekitar  trakea,  esofagus, interskapula  dan  arteri  mamaria,  aorta  abdominal, ginjal dan kelenjar adrenal (Davis, 1980).
Analisis  termografik  menyimpulkan  bahwa bahwa  area interscapular,  aksila dan tengkuk pada leher  mempunyai  suhu  kulit  lebih  tinggi  dari bagian lain dalam tubuh, sehingga mengindikasikan
adanya termogenesis nonshivering  dalam  area  ini  (Oya,  et  al,  1997). Metabolisme  produksi  panas  ini  pada  neonatus dimulai pada saat lahir dan puncaknya sekitar satu jam  setelah  itu  (Oya  eta  l,  1997).    Jaringan  lemak coklat  mengelilingi  organ  vital  berfungsi  untuk menghasilkan  kebutuhan  panas,  yang  bekerja secara  optimal  (suhu  lebih  rendah  dari  optimal menghasilkan  kecepatan  reaksi  lebih  rendah  dan akumulasi produk sampah metabolik) dan mengelilingi arteri yang berfungsi untuk kehangatan  darah  sebelum  disirkulasi  melalui tubuh (Davis, 1980).

## FUNGSI JARINGAN LEMAK COKLAT
Struktur  jaringan  lemak  coklat  secara  khusus disesuaikan  dengan  fungsinya.    Banyaknya vakuola  lemak  meningkatkan  “rongga  sitoplasma terhadap  lemak“,  membuat  penggunaan  lemak lebih  banyak  efisien  (Davis,  1980).    Seperti  yang tersebut  diatas,  glikogen  dalam  sel  lemak  coklat menghasilkan glukosa untuk sejumlah mitokondria,  yang  digunakan  untuk  menghasilkan energi  terutama  untuk  produksi  panas  (Davis, 1980).    Jaringan  lemak  coklat  kaya  vaskularisasi, sehingga memberikan dua manfaat :
1. Membawa  nutrient  seluler  dan  sampah metabolik ke tempat semestinya.
2. Menyebarkan  panas  yang  dihasilkan  dalam jaringan  lemak  coklat  untuk  istirahat  tubuh (Davis,  1980).    Suplai  saraf  tidak  bermielin menghasilkan  jalur  untuk  stimulasi  jaringan lemak coklat (Davis, 1980).
Sel lemak coklat Sel lemak Putih
Nukleus
Vakuola lipid/LV
Mitokondria
LV
Fungsi lemak coklat antara lain :
1. Aktivasi sistem : Termogenesis  nonshivering  dalam  jaringan lemak  coklat  diaktivasi  melalui  sistem  saraf simpatis  melalui  salah  satu  dari  dua  jalan  : melalui  dingin  atau  melalui  makanan  (Astrup, 1986).    Ketika  otak  terangsang  dingin,  saraf- saraf simpatis diaktifkan, sehingga ujung saraf yang  mengelilingi  jaringan  lemak  coklat melepaskan  norepinefrin,  yang  mengikat  ke dan  mengaktivasi  reseptor  beta  adrenergik pada  membran  sel  lemak  coklat  (Sell,  2004). Pengikatan norepinefrin oleh reseptor menyebabkan  timbulnya  sinyal  transduksi cascade, yang menyebabkan cAMP mengaktifkan  protein  kinase  A,  dan  akhirnya menstimulasi  lipolisis  dan  aktivitas  UCP-1 dalam  membran  dalam  mitokondria  (Sell, 2004).
2. Uncoupling  Protein  1  (UCP  1/  thermogenin) dan perannya dalam termogenesis nonshivering. Secara  umum,  pernafasan  seluler,  “oksidasi substrat-substrat bahan bakar pada mitokondria menghasilkan
produksi ATP melalui phosphorilasi  oksidatif”  (Argyropolous  2002). Sebaliknya,  tujuan  pernafasan  dalam  jaringan lemak coklat adalah tidak menghasilkan energi dalam  bentuk  ATP,  tetapi  lebih  dalam  bentuk panas.    Dengan  demikian,  sel  lemak  coklat membutuhkan jalur alternatif pada phosporilasi oksidatif.  Dalam phosphorilasi oksidatif khas, proton  menurunkan  gradien  elektrokimia  dan masuk  matrik  mitokondria  melalui  ATP synthase, sampai gradient habis.  Pada jaringan lemak coklat, UCP 1 menyediakan bypass bagi ATP  synthase  (kecepatan  enzim  dalam produksi  panas  terbatas),    dan  dengan demikian  energi  pada  gradient  elektrokimia tidak  digunakan  untuk  sintesis  ATP,  tetapi oksidasi  lemak  lebih  banyak  dilepaskan sebagai  panas  (gambar  2)  (Argiropoulos  et  al, 2002).    Mitokondria  dalam  jaringan  lemak coklat  dapat  menghabiskan  “  hampir  90% energi  respirasi  sebagai  termogenesis  dengan cara  ini”  (Ricquier,  2002).    Tanpa  UCP  1, termogenesis  nonshivering  tidak  dapat  terjadi dengan baik.
Gambar. 2 Jalur termogenesis nonshivering

## RESPON VASKULER DAN METABOLIK PADA JARINGAN LEMAK COKLAT
Stimulasi  saraf  simpatis  yang  mensuplai  BAT mengakibatkan vasodilatasi tanpa respon vasokonstriksi  seperti  pada  lemak  putih  (Dalziel, 1989).    Vasodilatasi  ini  dimediasi  oleh  beta- adrenoreseptor.    Vasodilatasi  dalam  BAT,  juga dipromosi  oleh  substansi  lain  seperti  glukagon, suatu  respon  yang  tidak  dipengaruhi  oleh  blokade beta-reseptor.    Stimulasi  simpatis  pada  lemak coklat, menyebabkan peningkatan lipolisis dimana hampir  semua  asam  lemak  secara  langsung dioksidasi  dalam  mitokondria  untuk  menghasilkan sejumlah  besar  panas  akibat  adanya  uncoupling protein (gambar3 ) .
Gambar.  3 Efek  vaskuler  dan  metabolik  akibat stimulasi  reseptor  simpatis  pada  jaringan  lemak coklat.
Saraf Simpatis
Norepineprin Reseptor β -adrenergik Sel lemak coklat Mitokondria Proton dipompa ke dalam melalui UCP-1 Energi dari gradient elektrokimia dalam mitokondria dihabiskan sebagai panas Panas Food/Cold
Stimulasi simpatis menyebabkan peningkatan  pelepasan  hormon thyroksin oleh kelenjar  tiroid , yang  juga  menginduksi termogenesis.    Hormon  tiroid  menimbulkan efek berupa peningkatan metabolisme diseluruh  tubuh  termasuk  dalam  lipolisis lemak coklat.  Insulin dan glukokortikoid juga dilaporkan meningkatkan  respon  termogenesis BAT.    Triiodotiroksin  (T3)  juga  memfasilitasi kerja  norepinefrin  dan  menstimulasi  ekspresi beta-adrenergik  reseptor.    Norepinefrin  akan menstimulasi  aktivitas  enzim  yang  berperan dalam reseptor beta-adrenergik, untuk menstimulasi respon uncoupling protein 1.

## KESIMPULAN
Neonatus  baru  lahir  sangat  rentan  terhadap stress  dingin,  karena  perpindahan  dari  lingkungan rahim  yang  hangat  ke  dunia  yang  dingin.    Stress dingin  pada  neonatus  direspon  dengan  cara  yang berbeda  dari  orang  dewasa,  yaitu  dengan termogenesis fakultatif non-shivering.
Termogenesis  non-shivering  pada  bayi  diperankan
oleh  adanya  jaringan  lemak  coklat  dalam  tubuh bayi.  Lemak coklat terdiri atas sel-sel lemak yang mengandung banyak vakuola lemak dan mitokondria, serta mengandung banyak serat  saraf simpatis.
Dingin  merupakan  salah  satu  stressor  yang memicu  aktivitas  saraf  simpatis.    Saraf  simpatis yang  terangsang  akan  menyebabkan  pelepasan norepinephrin  pada  ujung  sarafnya  dipermukaan sel  lemak  coklat.    Norepinephrin  akan  ditangkap oleh  beta-adrenergik  reseptor  dipermukaan  sel lemak  coklat  sehingga  terjadi  aktivasi  protein kinase  dan  menstimulasi  aktivitas  uncoupling protein 1 (zat termogenin) di membran mitokondria sel lemak coklat.  Uncoupling protein 1  menyebabkan  asam  lemak  dalam  sel  lemak dioksidasi menjadi panas yang kemudian dialirkan keseluruh tubuh melalui pembuluh darah, sehingga tubuh  bayi  menjadi  hangat.    Stimulasi  simpatis pada  pembuluh  darah  lemak  coklat  menyebabkan vasodilatasi  pembuluh  darah  sehingga  panas  lebih cepat  dihantarkan  keseluruh  tubuh.    Sel  lemak coklat  hanya  ada  pada  bayi  dan  jumlahnya menurun sesuai perkembangan usia.

## Daftar Pustaka
Argyropoulos, G., and M. Harper. 2002. Molecular Biology of Thermoregulation: Uncoupling proteins and thermoregulation . J. Appl. Physiol. 92: 2187-2198
Astrup,  A.  1986. Thermogenesis  in  human  brown  adipose  tissue  and  skeletal  muscle  induced  by sympathomimetic stimulation . Acta Endocrinologica 112(278): 1-32.
Cannon B., and J. Nedergaard. 2004 . Brown adipose tissue: function and physiological significance . Physiol. Rev. 84(1): 277-359.
Dalziel, K. 1989. The nervous system and adipose tissue. Clinic in Dermatology . October-December 1989, Volume 7, Number 4,pages 62-77
Davis, V. 1980. The structure and function of brown adipose tissue in the neonate . JOGN Nurs. 9(6): 368- 72.
Gunn, T.R. 1995. Perinatal thermogenesis . Early Human Development 42(3): 169-183.
Himms-Hagen, J. 1984. Nonshivering thermogenesis . Brain Res. Bull . 12(2): 151-60.