NON-PROTEIN NITROGEN (NPN)

Selain protein, tubuh manusia juga mengandung nitrogen dalam bentuk non-protein nitrogen (NPN), yaitu senyawa nitrogen yang merupakan hasil akhir metabolisme protein dan asam amino. Secara umum, nitrogen paling banyak terdapat pada struktur asam amino, karena setiap asam amino memiliki gugus amino yang mengandung unsur nitrogen sebagai ciri khasnya.

Non-Protein Nitrogen (NPN) adalah kelompok senyawa yang mengandung unsur nitrogen tetapi tidak termasuk protein sejati. Senyawa-senyawa ini tidak memenuhi kriteria sebagai protein karena tidak memiliki struktur lengkap penyusun protein, seperti rantai polipeptida asam amino. NPN terutama berasal dari proses katabolisme protein dan asam nukleat di dalam tubuh. Secara keseluruhan, NPN terdiri atas sekitar 15 jenis senyawa, namun , , dan merupakan komponen NPN yang paling umum dan paling sering diperhatikan dalam praktik klinis. Pemeriksaan NPN memiliki peranan penting dalam bidang laboratorium klinik, khususnya sebagai parameter untuk pemantauan .

Protein yang berasal dari makanan dicerna di lambung oleh enzim pepsin menjadi polipeptida, kemudian dilanjutkan di usus halus oleh enzim protease pankreas seperti tripsin dan kimotripsin hingga dihasilkan asam amino. Asam amino hasil pencernaan diserap melalui dinding usus halus ke dalam aliran darah dan selanjutnya mengalami metabolisme di dalam tubuh yang meliputi proses anabolisme dan katabolisme. Pada proses anabolisme, asam amino digunakan untuk sintesis protein tubuh, termasuk pembentukan enzim, hormon, antibodi, dan komponen struktural sel. Sementara itu, pada proses katabolisme, asam amino yang tidak digunakan akan mengalami deaminasi atau transaminasi di hati, sehingga gugus aminonya dilepaskan dan membentuk amonia. Amonia yang bersifat toksik kemudian diubah menjadi ureum melalui dan diekskresikan oleh ginjal, sedangkan rangka karbon asam amino dimanfaatkan sebagai sumber energi, diubah menjadi glukosa atau lemak, atau digunakan dalam jalur metabolisme lainnya.

Pada proses anabolisme, asam amino digunakan sebagai bahan baku untuk membentuk protein tubuh, seperti enzim, hormon, antibodi, protein struktural, serta senyawa nitrogen lain yang diperlukan sel. Pada proses katabolisme, asam amino diuraikan melalui reaksi transaminasi dan deaminasi menjadi amonia dan rangka karbon. Amonia selanjutnya diubah menjadi ureum di hati untuk diekskresikan oleh ginjal, sedangkan rangka karbon diubah menjadi energi, glukosa, badan keton, atau lemak.

Reaksi transaminasi adalah proses pemindahan gugus amino (–NH₂) dari asam amino ke asam α-keto, yang mengakibatkan terbentuknya asam amino baru dan asam α-keto baru. Dalam reaksi ini, asam amino yang bertindak sebagai donor gugus amino akan diubah menjadi asam α-keto yang bersesuaian, sedangkan asam α-keto yang menerima gugus amino akan diubah menjadi asam amino. Reaksi transaminasi berlangsung secara reversibel dan dikatalisis oleh enzim aminotransferase dengan koenzim piridoksal fosfat (vitamin B₆). Proses ini berperan penting dalam sintesis asam amino non-esensial serta sebagai tahap awal katabolisme asam amino sebelum terjadinya deaminasi dan pembentukan ureum. Sebagai contoh, pada reaksi alanin aminotransferase (ALT), alanin diubah menjadi piruvat, sedangkan α-ketoglutarat diubah menjadi glutamat.

Deaminasi oksidatif merupakan proses pelepasan gugus amino (–NH₂) dari asam amino, terutama glutamat, yang disertai dengan reaksi oksidasi sehingga menghasilkan amonia dan asam α-keto. Proses ini berlangsung terutama di hati dan ginjal, serta dikatalisis oleh enzim glutamat dehidrogenase dengan bantuan koenzim NAD⁺ atau NADP⁺. Amonia yang dihasilkan bersifat toksik sehingga segera diubah menjadi ureum melalui siklus urea untuk kemudian diekskresikan oleh ginjal, sedangkan asam α-keto yang terbentuk dapat masuk ke jalur metabolisme energi, seperti siklus asam sitrat. Dalam metabolisme asam amino, deaminasi oksidatif umumnya terjadi setelah reaksi transaminasi, di mana berbagai asam amino terlebih dahulu memindahkan gugus aminonya ke α-ketoglutarat membentuk glutamat, yang kemudian mengalami deaminasi oksidatif. Dengan demikian, kedua proses ini berperan penting dalam katabolisme asam amino dan dalam pembentukan senyawa non-protein nitrogen, khususnya ureum.

Transport amonia merupakan mekanisme tubuh untuk mengangkut nitrogen dalam bentuk yang tidak toksik dari jaringan perifer menuju hati dan ginjal. Amonia yang dihasilkan dari metabolisme asam amino bersifat sangat toksik, sehingga tidak diangkut secara bebas dalam darah. Di jaringan perifer, amonia terlebih dahulu diikat menjadi glutamin melalui reaksi antara glutamat dan amonia yang dikatalisis oleh enzim glutamin sintetase. Glutamin kemudian dibawa melalui aliran darah ke hati dan ginjal, di mana glutamin akan diuraikan kembali oleh enzim glutaminase untuk melepaskan amonia. Selain dalam bentuk glutamin, nitrogen juga diangkut dari otot ke hati dalam bentuk alanin melalui siklus alanin, di mana alanin terbentuk dari transaminasi piruvat dan kemudian diubah kembali menjadi piruvat di hati sambil melepaskan nitrogen. Amonia yang dilepaskan di hati selanjutnya masuk ke siklus urea untuk dibentuk menjadi ureum dan diekskresikan oleh ginjal.

Siklus urea merupakan rangkaian reaksi biokimia yang berlangsung terutama di hati dan berfungsi untuk mengubah amonia yang bersifat toksik menjadi ureum yang tidak toksik sehingga dapat diekskresikan melalui ginjal. Amonia yang masuk ke siklus urea berasal dari proses deaminasi oksidatif dan pemecahan glutamin. Siklus ini dimulai di mitokondria dengan pembentukan karbamoil fosfat dari amonia dan karbon dioksida oleh enzim karbamoil fosfat sintetase I, kemudian dilanjutkan di sitosol melalui serangkaian reaksi yang melibatkan ornithin, sitrulin, argininosuksinat, dan arginin. Pada tahap akhir, arginin dihidrolisis oleh enzim arginase menghasilkan ureum dan ornithin, di mana ornithin akan kembali masuk ke siklus untuk memulai putaran berikutnya. Ureum yang terbentuk kemudian dilepaskan ke dalam darah, disaring oleh ginjal, dan dikeluarkan melalui urin sebagai produk akhir metabolisme nitrogen.

Ureum

Urea dan ureum merupakan senyawa yang sama, dan perbedaannya hanya terletak pada penggunaan istilah, di mana urea merupakan istilah internasional, sedangkan ureum adalah istilah yang dibakukan dalam Bahasa Indonesia dan umum digunakan dalam bidang kedokteran serta laboratorium klinik. Urea merupakan senyawa yang mengandung nitrogen dan menjadi komponen non-protein nitrogen (NPN) dengan kadar paling tinggi dalam darah, karena sebagian besar hasil akhir metabolisme protein di dalam tubuh diubah menjadi urea. Senyawa ini terutama dikeluarkan melalui urine, sekitar 90%, sementara sebagian kecil lainnya mengalami reabsorpsi di tubulus ginjal. Oleh karena itu, kadar urea memiliki nilai klinis penting dan digunakan sebagai bagian dari pemeriksaan untuk menilai fungsi ginjal, status hidrasi tubuh, serta kecukupan proses dialisis.

Pengukuran urea dapat dilakukan dengan berbagai metode, antara lain metode enzimatis menggunakan urease, metode elektroda, serta spektrofotometri massa, di mana pemilihan metode bergantung pada jenis kit pemeriksaan yang digunakan. Spesimen yang dapat digunakan untuk pemeriksaan urea meliputi plasma, serum, atau urine, namun jenis spesimen yang paling tepat harus disesuaikan dengan petunjuk pada manual kit insert dari kit yang digunakan. Pemeriksaan urea tidak mengharuskan subjek dalam keadaan puasa, tetapi apabila dilakukan bersamaan dengan pemeriksaan metabolik lainnya, subjek yang berpuasa tetap dapat diperiksa tanpa memengaruhi hasil. Apabila menggunakan spesimen plasma, perlu dihindari penggunaan antikoagulan yang mengandung ion amonium, sitrat, sitrat fluorida, dan natrium fluorida karena dapat mengganggu hasil pemeriksaan. Selain itu, kontaminasi spesimen dapat menyebabkan kerusakan atau dekomposisi urea, sehingga spesimen harus segera diperiksa atau disimpan dalam kondisi beku untuk menjaga stabilitasnya.

Dalam konteks patofisiologi dari urea, azotemia merupakan kondisi yang ditandai dengan peningkatan kadar urea dalam darah. Apabila peningkatan urea dalam plasma terjadi secara ekstrem dan disertai manifestasi klinis, kondisi tersebut disebut uremia, yang umumnya berhubungan erat dengan gangguan fungsi ginjal hingga gagal ginjal. Berdasarkan penyebabnya, azotemia dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis. Azotemia prerenal terjadi akibat faktor di luar ginjal, seperti dehidrasi, penurunan aliran darah ke ginjal, perdarahan, serta peningkatan asupan protein. Azotemia renal disebabkan oleh gangguan fungsi ginjal itu sendiri atau kerusakan jaringan ginjal yang mengakibatkan penurunan kemampuan ekskresi urea. Sementara itu, azotemia postrenal terjadi akibat adanya hambatan pada aliran urine, yang menyebabkan akumulasi urea dalam darah.

Di Amerika Serikat dan beberapa negara lainnya, konsentrasi urea dalam plasma atau serum dinyatakan sebagai Blood Urea Nitrogen (BUN), yaitu berdasarkan jumlah nitrogen yang terkandung dalam molekul urea, dengan satuan mg/dL. Sementara itu, di sebagian besar negara lain, kadar urea dinyatakan sebagai molekul urea secara utuh, bukan hanya kandungan nitrogennya, dan dilaporkan dalam satuan SI (mmol/L). Karena BUN hanya mencerminkan kandungan nitrogen dari urea dengan berat molekul sekitar 28, sedangkan pemeriksaan urea mengukur keseluruhan molekul urea dengan berat molekul sekitar 60, maka nilai urea secara numerik kira-kira dua kali lebih besar dibandingkan nilai BUN, dengan perbandingan sekitar 60/28 atau 2,14.

Secara klinis, pengukuran kadar ureum dalam plasma sering dilakukan bersamaan dengan pemeriksaan kreatinin. Nilai ureum tersebut umumnya dinyatakan sebagai Blood Urea Nitrogen (BUN) dan kemudian dibandingkan dengan kadar kreatinin, baik secara terpisah maupun dalam bentuk rasio BUN terhadap kreatinin (BUN:kreatinin). Perbandingan ini memiliki nilai diagnostik penting karena digunakan untuk membantu membedakan adanya gangguan fungsi ginjal yang bersifat prerenal maupun postrenal.

Kreatinin

Kreatinin merupakan senyawa yang tidak berasal langsung dari bahan makanan, melainkan dibentuk secara spontan di dalam tubuh (endogen). Otot rangka merupakan sumber utama kreatinin, sehingga pembentukannya sangat bergantung pada massa otot seseorang. Kreatinin dihasilkan dari proses degradasi kreatin dan fosfokreatin yang terdapat di otot rangka. Sintesis kreatin sendiri berlangsung terutama di hati dan ginjal, dan hanya sebagian kecil kreatinin yang berasal dari asupan makanan. Kreatinin kemudian dilepaskan ke dalam plasma dan kadarnya memiliki hubungan yang erat dengan laju filtrasi glomerulus (LFG), sehingga digunakan sebagai indikator penting dalam penilaian fungsi ginjal.

Pembentukan kreatinin di dalam tubuh berlangsung melalui beberapa tahapan yang saling berkesinambungan. Proses ini diawali dengan reaksi antara arginin dan glisin di ginjal yang menghasilkan guanidinoasetat. Selanjutnya, guanidinoasetat ditranspor ke hati dan mengalami metilasi dengan bantuan metionin sehingga terbentuk kreatin. Kreatin yang dihasilkan kemudian dialirkan melalui aliran darah, dan sekitar 95% kreatin tubuh disimpan di otot rangka. Di dalam otot, kreatin bereaksi dengan ATP membentuk fosfokreatin melalui reaksi yang dikatalisis oleh enzim kreatin kinase (CK), di mana fosfokreatin berfungsi sebagai cadangan energi untuk kontraksi otot. Kreatin dan fosfokreatin selanjutnya mengalami proses siklisasi spontan yang bersifat non-enzimatik dan berlangsung terus-menerus, sehingga diubah menjadi kreatinin. Kreatinin yang terbentuk kemudian dilepaskan ke dalam darah dan diekskresikan oleh ginjal terutama melalui proses filtrasi glomerulus.

Secara klinis, pemeriksaan kreatinin memiliki berbagai manfaat, antara lain untuk menilai kecukupan atau adekuasi fungsi ginjal, menentukan tingkat keparahan kerusakan ginjal, serta memantau perjalanan penyakit pada kondisi gangguan fungsi ginjal. Selain itu, kreatinin digunakan dalam perhitungan creatinine clearance untuk mengukur kemampuan ginjal dalam mengeluarkan kreatinin dari darah. Nilai kreatinin juga menjadi dasar dalam penentuan glomerular filtration rate (GFR) atau laju filtrasi glomerulus (LFG), yang mencerminkan volume plasma yang dapat disaring oleh glomerulus dalam satuan waktu. Lebih lanjut, kadar kreatinin digunakan dalam rumus Modification of Diet in Renal Disease (MDRD) untuk mengestimasi laju filtrasi glomerulus (eGFR) secara lebih akurat dengan mempertimbangkan faktor usia, serta penyesuaian terhadap jenis kelamin dan etnis. Meskipun demikian, dalam praktik klinis terkini, perhitungan eGFR semakin banyak menggunakan rumus CKD-EPI karena dinilai lebih akurat, terutama pada individu dengan fungsi ginjal normal hingga tinggi.

Reaksi Jaffe merupakan metode klasik dalam pemeriksaan kreatinin yang bersifat memakan waktu dan pada awalnya belum mendukung otomasi. Pada metode ini, kreatinin bereaksi dengan asam pikrat dalam suasana alkalis sehingga membentuk kromogen berwarna merah–oranye yang dapat diukur secara fotometrik. Perkembangan selanjutnya menghasilkan metode Jaffe kinetik, yang meskipun relatif lebih mahal, memiliki keunggulan karena lebih cepat dan mudah dilakukan. Pada metode ini, serum dicampurkan dengan pikrat alkalis dan perubahan absorbansi diukur menggunakan spektrofotometer dalam interval waktu tertentu. Selain metode Jaffe, tersedia pula metode enzimatik berpasangan (coupled enzymatic methods) yang memiliki spesifisitas lebih tinggi terhadap kreatinin. Sementara itu, Isotope Dilution Mass Spectrophotometry (IDMS) digunakan sebagai metode rujukan (reference method) karena akurasi dan ketelitiannya yang sangat tinggi dalam pengukuran kreatinin.

Nilai rujukan kadar kreatinin bervariasi berdasarkan kelompok usia dan jenis kelamin. Pada pria dewasa, kadar kreatinin normal umumnya berkisar antara 0,6–1,2 mg/dL atau 0,7–1,3 mg/dL, sedangkan pada wanita dewasa berkisar antara 0,5–1,1 mg/dL atau 0,6–1,1 mg/dL. Pada anak-anak, nilai normal kreatinin berada pada kisaran 0,2–1,0 mg/dL. Namun demikian, nilai rujukan tersebut dapat berbeda-beda tergantung pada metode analitik dan kit pemeriksaan yang digunakan di masing-masing laboratorium.

Asam Urat

Asam urat merupakan produk akhir katabolisme purin, yang merupakan komponen utama penyusun asam nukleat. Di ginjal, sebagian besar asam urat yang tersaring akan mengalami reabsorpsi di tubulus proksimal. Asam urat memiliki kelarutan yang terbatas dalam plasma, sehingga apabila konsentrasinya meningkat secara berlebihan, senyawa ini dapat mengendap dan menumpuk di sendi serta jaringan, yang pada akhirnya dapat menimbulkan reaksi inflamasi.

Asam urat berasal dari pemecahan asam nukleat yang bersumber dari dua hal utama, yaitu asam nukleat yang berasal dari makanan (ingested nucleic acid) dan kerusakan jaringan tubuh (tissue destruction). Asam nukleat tersebut mengalami proses pemecahan (breakdown) menjadi basa purin. Di dalam hati, purin selanjutnya diuraikan menjadi adenosin dan guanin, yang kemudian dikonversi melalui serangkaian reaksi metabolik menjadi asam urat.

Asam urat yang terbentuk dilepaskan ke dalam plasma darah dan bersirkulasi dalam tubuh. Dalam bentuk ini, asam urat relatif lebih mudah larut di plasma, cairan sinovial, dan urine. Selanjutnya, asam urat akan dieliminasi dari tubuh melalui dua jalur utama. Jalur utama adalah melalui ginjal, di mana asam urat disaring dan diekskresikan dalam urine. Selain itu, sebagian kecil asam urat juga diekskresikan melalui saluran cerna (GIT), di mana asam urat akan diuraikan lebih lanjut oleh enzim bakteri usus.

Secara keseluruhan, gambar ini menggambarkan keseimbangan antara pembentukan, transport, dan ekskresi asam urat, yang sangat penting untuk menjaga kadar asam urat tetap normal. Gangguan pada salah satu tahap tersebut dapat menyebabkan peningkatan kadar asam urat dalam darah (hiperurisemia) dan berhubungan dengan kondisi klinis seperti gout atau gangguan fungsi ginjal.

Pemeriksaan asam urat memiliki berbagai kegunaan klinis, antara lain untuk membantu diagnosis penyakit yang berkaitan dengan gangguan metabolisme purin yang bersifat keturunan, serta untuk konfirmasi dan pemantauan terapi pada penyakit gout. Selain itu, pemeriksaan ini berperan dalam diagnosis batu ginjal (renal calculi), pencegahan nefropati akibat kemoterapi, serta deteksi gangguan fungsi ginjal.

Pengukuran kadar asam urat dapat dilakukan dengan beberapa metode pemeriksaan. Metode Caraway memanfaatkan prinsip oksidasi asam urat, sedangkan metode uricase merupakan metode utama yang paling banyak digunakan, di mana enzim uricase mengubah asam urat menjadi allantoin dan hasil reaksinya diukur berdasarkan absorbansi. Selain itu, tersedia pula metode enzimatik berpasangan (coupled enzyme methods) serta spektrofotometri massa, yang digunakan untuk pengukuran asam urat dengan tingkat akurasi dan spesifisitas yang lebih tinggi.

Spesimen yang dapat digunakan untuk pemeriksaan asam urat meliputi plasma, serum, atau urine, tergantung pada tujuan pemeriksaan dan metode yang digunakan. Untuk menjaga akurasi hasil, serum harus segera dipisahkan dari sel darah guna meminimalkan kebocoran komponen intraseluler ke dalam cairan serum. Pemeriksaan asam urat tidak mengharuskan subjek dalam keadaan puasa, namun kualitas sampel harus tetap dijaga dengan baik. Beberapa kondisi dapat memengaruhi hasil pemeriksaan, di antaranya hiperbilirubinemia dan hemolisis yang dapat menyebabkan hasil rendah palsu, serta penggunaan obat-obatan tertentu seperti salisilat dan diuretik tiazida yang dapat memengaruhi kadar asam urat.

Nilai rujukan kadar asam urat pada orang dewasa dalam spesimen plasma atau serum berkisar antara 3,5–7,2 mg/dL pada pria dan 2,6–6,0 mg/dL pada wanita. Pada pemeriksaan asam urat urine 24 jam pada orang dewasa, nilai rujukan berada pada kisaran 250–750 mg per hari. Sementara itu, pada anak-anak, kadar asam urat normal dalam plasma atau serum berkisar antara 2,0–5,5 mg/dL.

Asam urat terutama diekskresikan melalui ginjal, sedangkan sebagian kecil dikeluarkan melalui saluran cerna. Ketidakseimbangan antara produksi dan ekskresi asam urat akan menyebabkan gangguan kadar asam urat dalam darah. Hiperurisemia adalah keadaan meningkatnya kadar asam urat dalam darah. Kondisi ini dapat terjadi akibat peningkatan produksi asam urat atau penurunan ekskresi asam urat oleh ginjal. Peningkatan produksi asam urat umumnya berhubungan dengan gangguan metabolisme purin, baik yang bersifat genetik maupun didapat. Pada penyakit metabolik purin (misalnya defisiensi enzim tertentu), terjadi peningkatan pembentukan asam urat. Selain itu, peningkatan katabolisme asam nukleat atau nukleus sel, seperti pada hemolisis, anemia megaloblastik, keganasan, atau setelah kemoterapi, menyebabkan pemecahan sel yang masif sehingga menghasilkan purin dalam jumlah besar dan berujung pada peningkatan asam urat. Penurunan ekskresi asam urat sering ditemukan pada gangguan fungsi ginjal. Pada gagal ginjal, kemampuan filtrasi dan sekresi asam urat menurun, sehingga asam urat menumpuk di dalam darah. Hiperurisemia yang berlangsung lama dapat menyebabkan pengendapan kristal monosodium urat pada sendi dan jaringan lunak, yang secara klinis dikenal sebagai gout.

Hipourisemia adalah keadaan rendahnya kadar asam urat dalam darah. Kondisi ini lebih jarang terjadi dan umumnya disebabkan oleh penurunan produksi asam urat atau peningkatan ekskresi asam urat. Penurunan produksi asam urat dapat terjadi pada penyakit hati (liver), karena hati berperan penting dalam metabolisme purin. Gangguan fungsi hati akan menurunkan pembentukan asam urat. Selain itu, gangguan reabsorpsi asam urat di tubulus ginjal menyebabkan peningkatan ekskresi asam urat ke urin, sehingga kadar asam urat dalam darah menjadi rendah. Hipourisemia juga dapat ditemukan pada pasien yang menjalani kemoterapi tertentu atau penggunaan obat-obatan yang bersifat urikosurik, yang meningkatkan pembuangan asam urat melalui ginjal.

Bahan Baca