Otak Adalah Organ Paling Banyak Konsumsi Energi, kok Bisa?

Otak adalah organ yang mengendalikan dan mengatur segala aktivitas tubuh. Ini termasuk gerakan, ingatan, emosi, pikiran, suhu tubuh, pernapasan, penglihatan, pendengaran, sentuhan, rasa lapar dan kenyang, hingga membentuk sistem saraf pusat bersama sumsum tulang belakang. Meski ukurannya kecil, otak adalah organ yang memiliki peranan sangat kompleks di dalam tubuh kita.

Dilansir laman Hopkins Medicine, otak terdiri dari 60 persen lemak dan 40 persen sisanya merupakan kombinasi air, protein, karbohidrat, dan garam. Selain itu, otak juga mengandung miliaran neuron (sel saraf dan sel glial) serta pembuluh darah yang bercabang ke mana-mana di seluruh tubuh. Sel saraf dan pembuluh darah inilah yang membantu otak menjalankan fungsinya sebagai pusat kendali dan komunikasi sel-sel dalam tubuh.

Di dalam otak, sel saraf berfungsi untuk menerima dan meneruskan segala pesan (kimiawi dan listrik) dari tubuh dan ke seluruh tubuh. Sementara itu, sel glial berfungsi untuk membantu proses pemeliharaan otak dan mendukung kesehatan otak. Adapun pembuluh darah, berfungsi untuk menyuplai darah kaya oksigen dan nutrisi (glukosa) ke otak yang digunakan sebagai sumber energinya.

Meskipun ukurannya hanya sebagian kecil dari total massa tubuh, otak merupakan sumber konsumsi energi paling besar di antara organ lain (jika dibandingkan dengan beratnya), yaitu sebesar 20 persen. Bahkan, jumlah kebutuhan ini diukur saat otak dalam waktu istirahat. Artinya, dalam waktu bekerja, ini mungkin lebih tinggi lagi.

Dilansir Science Direct, berikut jumlah konsumsi energi dari setiap organ di dalam tubuh:

Jadi, kenapa otak mengonsumsi banyak energi? Mulanya, penggunaan energi yang tinggi di otak diperkirakan karena konsumsi neuron yang tinggi untuk memfasilitasi proses komunikasi antar sel di otak. Selain itu, juga digunakan untuk proses pemeliharaan neuron tersebut.

Dilansir jurnal Frontiers in Molecular Neuroscience tahun 2018, dari 20 persen total konsumsi energi oleh otak, diperkirakan bahwa neuron mengonsumsi 75-80 persen energi yang dihasilkan di otak. Energi ini terutama digunakan di sinapsis, yaitu pertemuan antar sel saraf dengan sel saraf lainnya atau pertemuan antar sel saraf dengan sel-sel otot dan kelenjar yang digunakan untuk komunikasi antar sel. Di mana, sebagian besar energi tersebut dihabiskan untuk proses pemulihan neuron itu sendiri.

Akan tetapi, menurut studi yang lebih baru yang dimuat dalam jurnal Science Advances tahun 2021, pengurasan energi oleh otak ini terjadi karena adanya kebocoran vesikel neurotransmiter dalam otak. Vesikel neurotransmiter adalah kantung-kantung kecil yang berisi ribuan pesan kimia (neurotransmiter) yang akan diterjemahkan oleh otak. Di mana kebocoran ini kemudian mengakibatkan pengurasan energi yang tinggi meski saat otak istirahat.

Lantas, apa yang memicu kebocoran membran vesikel dalam otak? Kebocoran membran vesikel ini dipicu karena adanya proses transportasi dalam membran, yaitu keluarnya proton dari vesikel yang dibawa oleh protein transporter. Proses inilah yang menyebabkan adanya “celah” pada membran vesikel sehingga menyebabkan penggunaan energi yang terus-menerus. Meskipun kebocoran ini sangat kecil, namun ada ratusan triliun vesikel sinaptik di otak sehingga bisa menguras energi yang besar. Inilah yang menyebabkan konsumsi energi pada otak sangat tinggi.

Pasokan energi yang efisien sangat penting bagi otak untuk tetap bekerja secara normal dan optimal. Glukosa dari makanan adalah sumber energi utama untuk sel tubuh, termasuk otak, yang akan diubah menjadi energi seluler yang disebut ATP (Adenosin trifosfat). Jika tidak tersedia cukup energi di otak, maka akan menyebabkan berbagai gangguan kesehatan, termasuk gangguan metabolik dan neurologis.

Mengutip laman Harvard Medical School, kekurangan energi di otak bisa menyebabkan neurotransmiter, sang pembawa pesan di otak, tidak diproduksi. Hal ini dapat mengakibatkan komunikasi antar neuron terganggu, yang secara langsung dapat memengaruhi fungsi tubuh kita. Misalnya, kita tidak bisa berbicara, tidak bisa bergerak, gerakan tidak sinkron, tidak bisa mengingat, kurang fokus, dan lain-lain. Selain itu, kekurangan energi pada otak juga dapat menyebabkan masalah depresi yang memengaruhi mental kita.

Tak hanya itu, kekurangan energi di otak juga bisa menyebabkan beberapa masalah metabolik, seperti hipoglikemia, yaitu kondisi di mana kadar glukosa darah yang rendah. Akibatnya ini bisa menyebabkan kegagalan fungsi otak. Laman European Research Council juga menambahkan, kegagalan pasokan energi ke jaringan sistem saraf pusat juga bisa berkontribusi menyebabkan stroke dan cedera sumsum tulang belakang

Otak adalah organ yang paling banyak mengonsumsi energi di dalam tubuh. Hal ini karena kinerja sel-sel saraf di otak yang dituntut selalu aktif setiap saat untuk menerjemahkan banyak pesan kimia dan kelistrikan dalam tubuh. Jadi tidak mengherankan, jika kita kekurangan glukosa, yang merupakan sumber energi utama otak, ini bisa menyebabkan gangguan-gangguan yang tidak menyenangkan. Otak sangat sensitif terhadap kekurangan pasokan glukosa.

Referensi