Cermin Dunia Kedokteran

HASIL PENELITIAN

Efek Pemberian Minuman

Karbohidrat Berelektrolit Selama

Latihan Sepeda Terhadap

Perubahan Metabolisme

Karbohidrat Dalam Suasana Panas

dan Lembab Tinggi

Dr. Gusbakti Rusip, MSc

Bagian Ilmu Faal Fakultas Kedokteran Universitas Islam Sumatera Utara, Medan

PENDAHULUAN

Konsumsi minuman karbohidrat berelektrolit dapat mem-

pertahankan kadar glukosa darah dan rehidrasi cairan yang ke-

luar melalui keringat berlebihan selama latihan dalam cuaca

panas dan lembab tinggi

(1,2,3)

Pengambilan glukosa oleh otot selama latihan dapat me-

ningkat 3040 kali lipat dibandingkan tanpa melakukan aktivitas

fisik/latihan. Ini tergantung pada intensitas dan lamanya latihan

yang dija1ankan

(4,5)

. Peningkatan ini dapat dicapai dengan meng-

aktifkan mekanisme membran yang terlibat dalam pengangkutan

glukosa serta enzim-enzim yang bertanggung jawab terhadap

pelepasan glukosa. Faktor-faktor yang berperan antara lain jumlah

dan aktivitas penghantaran glukosa melalui membran, sarkoplas-

mik kalsium, insulin, tahap subtrak dalam otot dan peredaran da-

rah serta cadangan glukosa

(6)

. Peningkatan pemakaian glukosa

tepi selama latihan sebanding dengan pengeluaran glukosa dari

hati. Pada tahap permulaannya terjadi proses glikogenolisis, se-

lanjutnya bila latihan ditingkatkan lagi, proses glukoneogenesis

berperan, proses ini memerlukan bahan pelopor (prekusor) glu-

kogenik yaitu asam laktat, piruvat, gliserol dan alanin

(6)

. Pada

latihan berkepanjangan secara kontinu selama beberapa jam, pe-

ngeluaran glukosa hati menurun, sehingga tidak dapat memper-

ABSTRAK

Pemberian minuman karbohidrat berelektrolit selama latihan dapat mempertahankan

kadar glukosa darah selama melakukan aktivitas fisik/latihan, di samping itu dapat

luar melalui keringat selama latihan. Tujuan

sebagai bahan pengganti dari cairan yang ke

penelitian adalah untuk melihat efek pemberian

elektrolit terhadap perubahan metabolisme k

tinggi.

suplementasi minuman karbohidrat ber

arbohidrat dalam suasana panas dan lembab

an dalam penelitian ini. Selama peneliti

suhu 31 1 ± 0.1°C dan lembab relatif 91.2 ±

beda, setiap subjek diberi salah satu jenis

, 12% (HC) atau minuman tanpa karbohidrat

an diberikan secara buta ganda.

a darah dan insulin meningkat secara

Sepuluh sukarelawan laki-laki diikut se tak

an subjek mengayuh sepeda ergometer pada

0.9%. Dijalankan dalam tiga waktu yang ber

minuman karbohidrat berelektrolit 6% (MC)

(plasebo) setiap 20 menit sampai kelelahan d

Hasil penelitian ini menunjukkan kadar lukos

bermakna berbanding dengan plasebo sedangkan kadar hormon pertumbuhan dan kor

tisol tidak didapati perbedaan terhadap ketiga jenis minuman selama latihan sampai

kelelahan.

Kata kunci: kadar glukosa darah, insulin, hormon pertumbuhan dan kortisol.

Disampaikan dalam Seminar Ilmiah Nasional X Ikatan Ahli Ilmu Faal Indonesia

(IAIFI), Semarang, Oktober 1995.

Cermin Dunia Kedokteran No. 120, 1997

tahankan pemakaian glukosa tepi dan menyebabkan hipogli-

kemia

(7)

. Pengekalan hemostasis peredaran glukosa darah

penting untuk fungsi sistem saraf pusat dan otak. Sebenarnya

60% glukosa hati dipergunakan sebagai bahan bakar untuk

metabolisme otak pada manusia

(8)

Penurunan kadar glikogen otot bergantung kepada beberapa

faktor, termasuk nutrisi sebelum latihan, intensitas dan bentuk

latihan, keadaan latihan serta suhu sekitarnya

(9)

. Subjek yang

mengambil makanan kaya dengan karbohidrat cenderung meng-

gunakan sebagian besar tenaga dan karbohidrat selama latihan

steady-state

(10)

. Mekanisme peningkatan pemecahan glikogen

otot sesudah pemberian makanan kaya dengan karbohidrat, di-

hubungkan dengan peningkatan aktivitas asetil koenzim A

yang menghambat oksidasi asam lemak bebas.

Berdasarkan beberapa penelitian terdahulu, mekanisme

pengaturan peningkatan pengambilan glukosa oleh otot selama

latihan, mempengaruhi beberapa faktor antara lain:

1. translokasi pengangkutan glukosa dari tempat simpanan

intrasel ke membran plasma

(10)

peningkatan aktivitas pengangkutan membran yang

tersedia dan sarkoplasmik kalsium yang bertanggung jawab

terhadap pe rangsangan mekanisme pengangkutan glukosa

(11)

Telah lama diketahui bahwa tahap insulin tertentu diperlu-

kan untuk pengambilan glukosa oleh otot

(12)

, ternyata bahwa ta-

hap insulin plasma akan menurun selama latihan

(13)

. Walaupun

dapat juga dinyatakan bahwa pengangkutan dan pengambilan

glukosa meningkat selama kontraksi otot tanpa adanya insu-

lin

(14)

TUJUAN

Penelitian ini dilakukan untuk meneliti pengaruh pemberian

minuman karbohidrat berelektrolit dan plasebo terhadap meta-

bolisme karbohidrat dalam suasana panas dan kelembaban tinggi.

BAHAN DAN CARA

1) Subjek

Sepuluh sukarelawan tentara laki-laki telah mengambil ba-

gian dalam penelitian ini. Dijalankan di Laboratonum Fisologi

Olahraga Pusat Pengajian Sains Perubatan Universiti Sains

Malaysia.

2) Peralatan

Sepeda ergometer (Lode NVL-77), Spektrofotometer

(Microflow, Shimazu CL-750), Gamma counter dan

temperature probe (Libra Medical ET 300).

Protokol penelitian

Puasa 10l2 jam sebelum ujian. Suhu rektal dan kulit (dada,

lengan atas, paha dan betis) diukur dengan temperature probe.

Kateter infus dimasukkan ke vena lengan bawah bagian dorsal

dan tetap dipertahankan dengan hepanin salin (10 unit/ml), darah

diambil sebelum, selama dan akhir percobaan sebanyak 10 ml

setiap 20 menit sampai kelelahan. Sebelum latihan pemanasan

subjek diberi minuman 3 ml/kgbb. Latihan pemanasan 5 menit

pada VO

2max

50%; segera sesudah pemanasan beban kerja di-

tingkatkan VO

2max

60% sampai terjadi kelelahan.

Cara penelitian

Setiap subjek dikehendaki mengayuh sepeda ergometer

dalam tiga waktu yang berbeda dengan jarak 23 minggu

dalam keadaan panas (31°C) dan lembab tinggi (91%).

Setiap subjek dibagi tiga kali percobaan, kepada masing-

masing 10 subjek diberi minuman salah satu dari karbohidrat

berelektrolit 6% (MC) dan karbohidrat berelektrolit 12% (HC),

plasebo (P) tanpa karbohidrat tetapi mengandung gula tiruan

yaitu aspartame diberikan secara double blind, sebanyak 3

ml/kgbb setiap 20 menit sampai kelelahan. Ketiga minuman

yang diberikan dalam bentuk minuman komersil, yang telah

dianalisis kandungan karbohidrat dan elektrolitnya (Tabel 1).

Tabel 1. Komposisi kandungan minuman yang diberikan.

Komposisi

minuman

Unit HC MC P

Osmolalitas (mOsm.l

-1

)

684.0 ± 1.4

325.0 ± 1.4

38.0 ± 1.3

Glukosa (g.1

71.6± 2.2

20.5 ± 1.4

0.0

Sukrosa

(g.P)

45.7 ± 1.2

39.1 ± 0.9

0.0

Natrium (mmol.l

21.1 ± 0.2

21.1 ± 0.0

3.4 ± 0.1

Kalium (mmol.l

3.4 ± 0.0

3.5 ± 0.1

0.0

Klorida (mg.l

-1

)

390.0 ± 1.9

391.0 ± 1.9

0.0

Kalsium (mg.l

-1

)

28.1 ± 0.4

28.2 ± 0.3

23.2 ± 0.6

3.7 ± 0.0

2.9 ± 0.0

Sewaktu percobaan dijalankan, subjek mengayuh sepeda

ergometer pada beban kerja VO

2max

60% dengan kecepatan di-

pertahankan pada 60 rpm sampai kelelahan (yaitu apabila subjek

tidak dapat mempertahankan kecepatan antara 3060 rpm).

Setiap subjek yang mengambil bagian dalam penelitian ini

dinasihatkan tidak melakukan olahraga berat selama tiga hari

sebelum percobaan dilakukan.

Untuk memastikan tahap fitness yang sama semasa

percobaan, subjek dianjurkan untuk mempertahankan latihan

antara waktu 23 minggu sebelum percobaan berikutnya.

Analisis biokimia darah

Setiap sampel darah vena (10 ml) yang diambil dipisahkan

dua bagian. Lima mililiter dimasukkan ke dalam tabung yang

berisi antikoagulan litium hepanin sedangkan sisanya dimasuk-

kan ke dalam tabung yang benisi antikoagulan natium fluorid,

sampel ini disentrifuge selama 5 menit pada 6000 rpm dan suhu

4°C, plasma yang diperoleh disimpan pada suhu 20°C untuk

analisis insulin, hormon pertumbuhan dan kortisol; sedangkan

tabung yang berisi natrium fluorida untuk analisis glukosa plasma

memakai kit komersil (Bohringer Mannheim Gmbh, Perido-

chrom Glucose) dan absorbannya diukur dengan spektrofoto-

meter (Microflow, Shimadzu CL-750). Hormon insulin dan

kortisol dianalisis dengan kit komersil radioimunoasai dengan

metode Cout-A-Count (Diagnostic Product Corporation), se-

dangkan honmon pertumbuhan dengan metode Double

antibody (Diagnostic Product Corporation). Kesemuanya

diukur dengan menggunakan gamma counter.

Analisis statistik

Perubahan metabolisme karbohidrat selama latihan berse-

peda terhadap ketiga jenis minuman, dianalisis dengan analysis

of variance (ANOVA) dan Test-t (Student's t-test). Uji statistik

Cermin Dunia Kedokteran No. 120, 1997

dijalankan dengan menggunakan program komputer Statistical

Package for Social Sciences (SPSS). Pada tahap probabiliti ku-

rang dari 0.05 (p <0,05) dianggap mempunyai perbedaan yang

signifikan secara statistik. Data yang diperoleh dalam bentuk

rata-rata ± SE.

HASIL PENELITIAN

1) Subjek

Nilai rata-rata (± SE) untuk umur, berat badan, tinggi badan

bagi subjek masing-masing adalah 24.6±0.3 tahun, 60.7±2.3 kg

dan 166.3±0.5cm sedangkan VO

2max

44.6+0.5 ml.kg

-1

.men

-1

2) Perubahan kepekatan plasma glukosa

Kepekatan plasma glukosa sebelum pemberian MC, HC dan

P masing-masing adalah 4.4 ± 0.1 mmol.l

-1

, 4.5 ± 0.2 mmo1.l

-1

4.5 ± 0.2 mmol.l

-1

dan tidak mempunyai perbedaan secara

signifikan (Gambar 1). Berbanding dengan P, kepekatan plasma

gluko terhadap kedua jenis minuman MC dan HG meningkat

secara signifikan pada menit ke-20 paras glukosa bagi MC me-

ningkat pada 5.2 ± 0.2 mmol.l

-1

vs 4.3 ± 0.1 mmol.l

-1

p <0.05,

sedangkan untuk minuman HC 5.5 ± 0.3 mmol.l

-1

vs 4.3 ± 0.1

mmol.l

-1

, p >0.01). Sesudah itu kedua-duanya bertahan hingga

akhir percobaan. Pada minuman MC dan HC terdapat peningkat-

an kepekatan plasma glukosa mengikuti waktu yang signifikan

(ANOVA, p <0.001), tetapi bagi minuman P. kepekatan plasma

glukosa menurun secara signifikan selama latihan (ANOVA,

p < 0.01) dan mencapai nilai 4.1 ± 0.2 mmol.1

-1

pada waktu

kelelahan.

Gambar 1. Kepekatan plasma glukosa (mmol.l selama latihan rata-rata

± SE.

3) Perubahan Kepekatan plasma insulin

Perubahan kepekatan plasma insulin untuk ketiga-tiga per-

cobaan dapat diperlihatkan pada Gambar 2. Sebelum pemberi-

an minuman, kepekatan plasma insulin untuk MC, HC dan P

masing-masing adalah 9.1 ± 0.4 µU.ml

-1

, 11.4 ± 0.7 µU.ml

-1

dan

9.7 ± 0.4 µU.ml

-1

. Ketiga nilai ini tidak mempunyai perbedaan

yang signifikan. Dibandingkan dengan minuman P kepekatan

plasma insulin meningkat secara signifikan pada menit ke-20

untuk MC (9.9 ± 1.1 µU.ml

-1

vs 7.0 ± 0.7 µU.ml

-1

p <0.05) dan

HC (15.77 ± 2.1 µU.ml

-1

vs 7.0 ± 0.7 µU.ml

-1

, p < 0.0l). Sesudah

itu kepekatan plasma insulin menurun pada menit ke-40 tetapi

masih signifikan lebih tinggi untuk MC (8.4 ± 0.9 µU.ml

-1

6.2± 0.9 µU.m1

-1

, p < 0.05) dan HC (12.4 ± 1.2 µU.ml

-1

vs 6.2±

0.9 µU.m1

-1

, p <0.01). Pada waktu kelelahan kepekatan plasma

insulin mencapai tahap 8.4 ± 0.8 µU.m1

-1

untuk MC dan 11.7 ±

1.0 µU.ml

-1

untuk HG. Peningkatan kepekatan plasma insulin

selama latihan adalah signifikan bagi MC (ANOVA, p <0,05)

dan HC (ANOVA, p <0.001), sedangkan untuk minuman P

kepekatan plasma insulin menurun secara signifikan sehingga

akhir latihan (ANOVA, p <0.05).

Gambar 2. Kepekatan plasm Insulin (µU.ml

-1

) selama latihan rata-rata ±

SE.

4) Perubahan kepekatan hormon pertumbuhan dan kortisol

Perubahan respon hormon pertumbuhan terhadap ketiga-

tiga minuman ditunjukkan pada Tabel 2. Apabila dibandingkan

dengan nilai sebelum latihan kepekatan hormon pertumbuhan

terhadap ketiga jenis minuman meningkat pada akhir latihan

(MC, p<0.01; HC, p<0.001; P, p<0.01). Walau bagaimanapun

tidak ada perbedaan bermakna terhadap hormon pertumbuhan di

antara ketiga-tiga minuman.

Kepekatan hormon kortisol plasma juga lebih tinggi (p <

0.001) terhadap ketiga minuman pada akhir percobaan diban-

dingkan dengan sebelum latihan dijalankan. Walau bagaimana

pun tidak ada perbedaan bermakna terhadap ketiga minuman.

Cermin Dunia Kedokteran No. 120, 1997

Tabel 2. Kepekatan plasma hormon pertumbuhan dan kortisol selama

latihan

(nilai

purata

piawai).

Plasma hormon

Jenis

minuman

Sebelum latihan

Akhir latihan

Hormon pertumbuhan

8.0 ± 2.4

30.2 ± 7.2**

(mU.I

-1

) HC

6.3±

1.9

29.6±4.7***

4.6± 1.4

35.1 ±6.9**

Hormon kortisol

306.2 ± 29.2

507.7 ± 46.4***

(nmol.1

-1

) HC

303.6±32.1

518.8±47.5***

309.5±29.8

495.0±39.6***

Keterangan:

** p < 0.01 : p < 0.001 berbanding dengan sebelum lutihan.

PEMBAHASAN

Dalam kajian ini pemberian minuman karbohidrat berelek-

trolit dan plasebo pada setiap subjek sebanyak 3 ml kg/bb

setiap 20 menit. Jumlah volume minuman lebih penting karena

kadar pengosongan saluran pencernaan juga dipengaruhi oleh

volume dan kepekatan minuman

(16)

Dalam penelitian ini yang berlangsung dalam suasana panas

dan lembab tinggi kepekatan glukosa adalah lebih tinggi pada

HC berbanding dengan MC (Gambar 1). Sewaktu latihan terjadi

penurunan glukosa karena meningkatkan penggunaan glukosa

oleh otot dan kemungkinan kadar pengosongan lambung yang

lambat. Pengaturan kadar glukosa dalam darah dipengaruhi oleh

kepekatan insulin, hormon kortisol, hormon pertumbuhan dan

adrenalin. Dalam kajian ini insulin plasma semasa senaman

adalah rendah (Gambar 2), ini kemungkinan dipengaruhi oleh

peningkatan kortisol dan noradrenalin di dalam darah yang

mengakibatkan pelepasan insulin dihambat

(15)

. Kepekatan insu-

lin yang rendah semasa senaman juga membantu meningkatkan

lipolisis jaringan adipos secara tidak langsung dan mungkin

menggantikan penggunaan glukosa oleh jaringan. Dengan kata

lain, penggunaan lemak sebagai bahan pengganti karbohidrat

dan terjadi penghematan glukosa yang banyak, sehingga kadar.

glukosa dapat dipertahankan melalui proses ini selama aktivitas

fisik/latihan. Dengan minuman plasebo, kepekatan glukosa da-

rah menurun berbanding dengan sebelum latihan, tetapi masih di

atas kadar hipoglisemi (yaitu > 2.5 mmol.l

-1

) Dalam penelitian

ini nilai glukosa pada akhir latihan dengan minuman plasebo

adalah 4.1 ±0.2 mmol.l

-1

Walaupun ketiga-tiga percobaan ini dijalankan dalam suasana

panas, hal ini tidak meningkatkan kadar glikogenolisis otot oleh

karena cadangan karbohidrat endogen mungkin lebih banyak.

Keadaan ini telah diuraikan oleh Yaspelkis, dkk (1993) dengan

mengukur kepekatan glikogen otot

(17)

. Hasil yang sama juga di-

dapati oleh Young, dkk (l985)

(18)

dan Nielsen, dkk (l990)

(19)

Pemberian minuman berkarbohidrat selama latihan mungkin

mengakibatkan berkurangnya glikogenolisis dan glukogenesis

hati

(20)

, hal ini memungkinkan terjadi penghematan glikogen

hati sehingga dapat mempertahankan kadar glukosa.

Dalam penelitian ini, hormon kortisol dan pertumbuhan di-

tentukan pada akhir latihan. Hasil yang diperoleh dan ketiga

minuman yang diberikan menunjukkan peningkatan lebih ku-

rang sama baik hormon kortisol maupun pertumbuhan (Tabel 2).

Kedua hormon ini memberi pengaruh yang lebih besar terhadap

stres fisologi dan psikologi, dimana hormon ini akan terangsang

oleh respon latihan yang berterusan. Secara faali, kedua hormon

ini mengatur penghasilan glukosa hati selama latihan. Dalam

kajian ini, pemberian minuman berkarbohidrat tidak mem

pengaruhi peningkatan plasma kortisol maupun pertumbuhan,

hal ini hampir sama dengan penelitian terdahulu dengan latihan

larian pada tredmil selama dua jam

(21)

. Ini juga didukung oleh

penelitian yang dijalankan oleh Francesconi, dkk (1985) dan

Tsintzas, dkk (1993)

(22,23)

KESIMPULAN

Pemberian minuman karbohidrat berelektrolit selama latih-

an sepeda dalam suasana panas dan lembab tinggi nampaknya

banyak membantu mempertahankan kadar glukosa darah;

glukosa darah ini merupakan sumber energi yang. diperlukan

untuk kontraksi otot, di samping itu juga mengekalkan

hemostasis peredaran glukosa darah adalah penting untuk

fungsi sistem saraf pusat dan otak.

KEPUSTAKAAN

1. Costill DL, Miller JM. Nutrition for endurance sport: carbohydrate and

fluid balance. Int. J. Sport.s Med. 1980; 1: 214.

2. Coyle EF. Coggan AR. Effectiveness of carbohydrate feeding in delaying

fatigue during prolonged exercise. Sports Med. 1984;I: 44658.

3. Nielsen B. Dehydration, rehydration and thermoregulation. Med Sport Sci.

1984; 17: 8196.

4. Katz A, Boberg S. Sahlin K, Wahren J. Leg glucose uptake during maximal

dynamic exercise in humans. Am. J. Physiol. 1986; 25 1(1): E65E70.

5. Wahren J, Ahlborg G, Felig P. Jorfeldt L. Glucose metabolism during

exercise in man. In: Muscle metabolism during exercise (Pernow, B &

Sakin. B.. Eds). London: Plenum Press, 1971; pp 189204.

6. Holloszy JO. Costable SH. Young DA. Activation of glucose transport in

muscle by exercise. Diabetes Metabolism Rev. 1986; 1(4): 40923.

7. Felig O, Cherif A. MinigawaA. Wahren J. Hypoglycemiaduring prolonged

exercise in normal men. N. Engl. J. Med. 1982; 306(15): 895900.

8. Astrad PO, Rodahl K. Textbook of work physiology. Physiological bases

of exercise. In: Nutrition and Physical Performance 3rd ed. New York:

McGraw-Hill Inc. 1986; pp 54950.

9. Costill DL. Carbohydrate for exercise: Dietary demands for optimal

performance. Int. J. Sport. Med. 1988; 9(1): 118.

10. Christensen EH. Hansen O. Arbeitsfahigkeit undernahrung. Scand. Arch.

Physiol. 1939: 81: 16071.

11. Plough 1, Galbo H, Vinten J, Jorgensen M, Richter EA. Kinetics of

glucose transport in rat muscle: Effects of insulin and contractions. Am. J.

Physiol. 1987; 253(6): E12E20.

12. Hargreaves M. Skeletal muscle carbohydrate metabolism during exercise.

Austr. J. Sc. Med. Sports 1990; 22(2): 14.

13. Berger M; Hagg S. Ruderman NB. Glucose metabolism in perfused

skeletal muscle. Interaction of insulin and exercise on glucose uptake.

Biochem. J. 1975; 146(1): 23138.

14. Pruett ED. Glucose and insulin during prolonged work stress in men living

on different diets. J. Appl. Physiol. 1970; 28(2): 199208.

15. Plough T, Galbo H, Richter Increased muscle glucose uptake during

contraction: no need for insulin. Am. J. Physiol. 1984; 247(6): E72673 I.

16. Coyle EF. Coggan AR, Hemmert MK. Ivy JL. Muscle glycogen utilization

during prolonged sternuous exercise when fed carbohydrate. J. Appl.

Physiol. 1986; 61(1): 16572.

17. Hagendall J, Hartley LH, Saltin B. Arterial noradrenaline concentration

during exercise in relation to the relative work levels. Scand. J. Clin. Lab.

Invest. 1970: 26(4): 33742.

18. Young AJ, Sawka MN. Levine L, Cadarette BS, Pandolf KB. Skeletal

muscle metabolism during exercise is influenced by heat acclimation. J.

Appl. Physiol. 1985; 59(6): 192935.

Cermin Dunia Kedokteran No. 120, 1997 11