Obesitas telah menjadi perhatian global yang memiliki dampak serius terhadap kesehatan, seperti peningkatan faktor risiko penyakit kardiovaskuler, diabetes melitus tipe 2, disfungsi mitokondria, gangguan metabolism, komplikasi, komorbiditas, penyumbang penyebab kematian dini (premature death), morbiditas, dan mortalitas dalam komunitas global. Namun, pendekatan dan penanganan untuk mencegah obesitas masih berbasis pada perubahan prilaku seperti pembatasan kalori dan metode tersebut belum sepenuhnya efektif.
Pencegahan dan pengendalian obesitas yang direkomendasikan oleh beberapa penelitian sebelumnya dilakukan dengan menggunakan pendekatan, seperti perubahan prilaku makan, diet pengurangan asupan kalori, pemberian suplemen nutrisi, modifikasi gaya hidup, mengubah kondisi lingkungan, dan juga pendekatan farmakologi dengan memberikan obat. Tetapi, pendekatan tersebut dianggap masih kurang efektif, karena dapat menimbulkan faktor risiko komplikasi dan ketergantungan, serta memerlukan biaya besar. Pendekatan tersebut dianggap efektif untuk jangka pendek karena hanya akan menurunkan berat badan tanpa lemak, penurunan metabolism basal, dan meningkatkan risiko terjadinya defisiensi nutrisi. Oleh karena itu, diperlukan pendekatan yang praktis, efektif, dan efisien berbasis pada latihan fisik. Latihan fisik memiliki efek fisiologis yang berdampak luas terhadap tubuh, seperti peningkatan ekpresi gen thermogenesis, dan peningkatan aktivasi gen termogenik. Peningkatkan aktivitas gen termogenik pasca latihan fisik menjadi daya tarik dalam mengembangkan program latihan untuk mencegah obesitas.
Latihan fisik meningkatkan kontraksi otot yang merupakan contributor thermogenesis, yang diinduksi oleh aktifnya gen termogenik, seperti Uncoupling Protein-1 (UCP-1). Hal ini dikarenakan latihan fisik menyebabkan peningkatkan kebutuhan Adenosine Triphosphate (ATP) yang akan merubah rasio AMP/ATP. Perubahan rasio AMP/ATP tersebut merangsang peningkatan Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator 1alpha (PGC-1α) dan Fibronectin Type III Domain Containing 5 (FNDC-5) yang bertransformasi menjadi molekul irisin serta banyak dijumpai dalam sirkulasi darah. Peningkatan irisin mengaktifkan UCP-1, sehingga menyebabkan peningkatan aktivitas browning jaringan adiposa putih. Browning pada jaringan adiposa putih memicu peningkatan aktivitas thermogenesis, melalui melalui jalur mitogen-activated protein kinases/extracellular signal-regulated kinase (MAPK/ERK). Peningkatan lipolisis menyebabkan pemecahan trgiliserida sebagai sumber energi meningkat, menaikkan pengeluaran energi melalui fosforilasi oksidasi, mengatur homeostatis glukosa dan lipid, yang berimplikasi pada kesehatan metabolism.
Studi ini dirancang untuk mengungkap profil sirkadian ekspresi gen termogenik setelah interval akut dan latihan intensitas sedang secara terus menerus. Penelitian ini adalah true experiment, dengan rancangan penelitian a Basic Time Series Design. Subjek berjumlah 22 remaja perempuan obesitas dengan index massa tubuh 27-35 kg/m2, usia 18-22 tahun, persentase lemak tubuh ≥ 30%, tekanan darah normal, denyut jantung istirahat (60-80 bpm), glukosa darah puasa ≤ 100 mg/dL, hemoglobin normal, kategori VO2max sangat baik dan tergolong sehat berdasarkan pemeriksaan dokter. Subjek secara random dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu CG(control group), AIMIE(acute interval moderate-intensity exercise group) dan ACMIE (acute moderate-intensity exercise group). Intervensi AIMIE dilakukan dengan cara berlari di atas treadmill dengan intensitas moderat 60-70% HRmax selama selama 45 menit dengan rincian 5 menit pemanasan (50-60% HRmax), 35 menit inti (5 menit kerja (60-70% HRmax) diselingi recovery aktif di atas treadmill selama 2.5 menit (50-60% HRmax) dilakukan 5 kali pengulangan) dan 5 menit pendinginan (50-60% HRmax). Intervensi ACMIE dilakukan dengan cara berlari di atas treadmill dengan intensitas 60-70% HRmax selama 40 menit dengan rincian 5 menit pemanasan (50-60% HRmax), 30 menit inti yang dilakukan secara continuous (60-70% HRmax) dan 5 menit pendinginan (50-60% HRmax).
Temuan utama dalam penelitian ini adalah peningkatan ekspresi PGC-1α, FNDC-5, dan UCP-1 antara setelah latihan dengan sebelum latihan. Terdapat perbedaan signifikan ekspresi PGC-1α, FNDC-5, dan UCP-1 antara CG dengan AIMIE dan ACMIE (p<0.05). Namun, tidak ada perbedaan yang signifikan ekspresi PGC-1α, FNDC-5, dan UCP-1 setelah latihan fisik antara AIMIE dengan ACMIE (p>0.05).
Berdasarkan hasil analisis menunjukkan bahwa latihan intensitas moderat secara interval maupun latihan kontinu meningkatkan perubahan siklus sirkadian gen thermogenic, seperti PGC-1alpha, FNDC5, dan UCP-1 pada 10 menit, 6 jam dan 24 jam pasca intervensi dibanding dengan kontrol. Peningkatan ini merupakan efek dari peningkatan ekspresi PGC-1α yang disebabkan oleh kontraksi otot selama latihan fisik yang kemudian meningkatkan pelepasan irisin yang diinduksi oleh FNDC5. Peningkatan pelepasan irisin akan meningkatkan aktifnya gen UCP-1, sehingga menyebabkan peningkatan aktivitas browning yang berimplikasi pada peningkatan aktivitas thermogenesis. Peningkatan aktivitas thermogenesis akan berdampak terhadap peningkatan pengeluaran energi melalui oksidasi lemak, sehingga menyebabkan terjadinya penurunan simpanan lemak tubuh.
Aktivitas gen-gen thermogenik sangat penting sebagai regulator metabolism energi, untuk meningkatkan biogenesis di mitokondria, dan peningkatan fosforilasi oksidatif. Hal ini diduga dapat mencegah perkembangan obesitas. Oleh karena itu, rekomendasi dari penelitian ini adalah latihan harus dilakukan secara berulang-ulang, terus menerus, dan berkesinambungan dengan intensitas moderat. Hal ini dapat meningkatkan adaptasi fungsi gen thermogenic, seperti PGC-1α, FNDC5 dan UCP-1. Efek peningkatan gen thermogenik pasca latihan fisik dapat menjaga keseimbangan glukosa dan lemak dengan mempengaruhi ekspresi gen, seperti glucose transporter type 4 (GLUT4), hexokinase 2, dan peroxisome proliferator-activated receptor-alpha (PPARA) yang berperan dalam pengaturan glikogenolisis (PCK1) dan glukoneogenesis (PYGM).
Penulis: Adi Pranoto, S.Or, MKes dan Dr. Purwo Sri Rejeki, dr., M.Kes
Informasi detail bisa didapatkan pada hasil riset kami di link:
https://mjfas.utm.my/index.php/mjfas/article/view/2271
Citation: Sugiharto, S., Merawati, D., Pranoto, A., Rejeki, P.S., Lupita, M.N., Adji, B.S., Susanto, H., & Taufiq, A. (2021). Acute Interval and Continuous Moderate-Intensity Exercise Enhanced Circadian Thermogenic Activity through Browning-related Genes in Obese Adolescent Female. Malaysian Journal of Fundamental and Applied Sciences, 17(5): 566-581. https://doi.org/10.11113/mjfas.v17n5.2271.
