Biology: Otot sebagai Organ

Apa Itu

Otot rangka menggerakkan kerangka tubuh, dan otot ini juga merupakan organ metabolik dan endokrin terbesar tubuh. Dengan sekitar 40% dari berat badan, otot adalah jaringan tunggal terbesar, dan setelah waktu makan, sebagian besar gula dalam darah ditarik masuk ke dalamnya. Seberapa banyak otot yang dimiliki seseorang, dan seberapa baik ototnya merespons insulin, menentukan bagaimana seluruh tubuh menangani makanan.

Cara Kerjanya

What muscle does beyond movement

1It is the largest glucose sink

When insulin clears sugar from the blood after a meal, insulin-clamp studies show about 80% of it goes into skeletal muscle. Fat takes a small single-digit share and other tissues take very little. Muscle is a large fraction of body mass, so its insulin sensitivity sets how the whole body handles a meal. Impaired glucose uptake into muscle is the earliest measurable defect in type 2 diabetes.

2It secretes myokines when it contracts

A contracting muscle releases proteins into the blood that act on other tissue. These are called myokines, and their discovery in the early 2000s established muscle as a secretory organ. Working fibers release the best-studied one, interleukin-6 (IL-6), without any damage. During a long bout of exercise IL-6 can climb up to a hundredfold, promoting glucose uptake and fat oxidation as a metabolic messenger. When IL-6 instead stays high at rest for a long time, the same molecule turns pro-inflammatory.

3It signals to fat, bone, liver and brain

Myokines reach distant organs, which is what makes muscle an endocrine tissue. The clearest example runs from muscle to brain. In mice, running raises a muscle protein called cathepsin B. Cathepsin B crosses into the brain, lifts the growth factor BDNF, increases new hippocampal neurons, and improves memory. A small 2016 human sample pointed the same way, but the pathway is still preliminary and rests mostly on animal work.

Ketiga tugas ini berbeda dalam seberapa kokoh masing-masing telah terbukti. Peran sebagai penyerap glukosa sudah pasti. Peran endokrinnya kokoh untuk IL-6 dan masih dalam proses penyelesaian untuk miokin lainnya. Irisin, yang diumumkan pada tahun 2012, adalah yang paling belum pasti dari semuanya.

Irisin dipromosikan sebagai hormon olahraga yang mengubah lemak putih menjadi lemak mirip-cokelat yang membakar kalori, dan klaim ini menyebar cepat sebelum menarik skeptisisme dari laboratorium lain. Beberapa antibodi yang digunakan untuk mengukurnya justru mengikat protein yang salah, dan beberapa peneliti meragukan bahwa irisin pada manusia benar-benar ada. Penelitian spektrometri massa yang lebih baru menunjukkan bahwa irisin memang bersirkulasi pada manusia, pada tingkat rendah sekitar 3.6 ng/ml yang naik menjadi sekitar 4.3 ng/ml dengan latihan. Apakah kenaikan itu berarti sesuatu masih belum dapat dipastikan, dan sebagian besar klaim populer masih bersandar pada data tikus dan tes-tes awal yang tidak berhasil direplikasi.

Apa yang Dilakukannya

Kekuatan genggaman memprediksi seberapa lama seseorang hidup. Dalam studi PURE, Leong 2015 mengikuti 139,691 orang dewasa di 17 negara. Setiap penurunan 11 lb (5 kg) pada genggaman memprediksi risiko kematian 16% lebih tinggi selama empat tahun berikutnya. Kaitan ini bersifat observasional: genggaman menandai otot seluruh tubuh, dan tangan yang lemah sering menandakan sebuah penyakit yang sudah berlangsung. Pembacaan dinamometer murah untuk dilakukan dan sulit digelembungkan dengan sengaja. Lihat kekuatan genggaman untuk cara pengukurannya.

The Research & Studies

Everything here is based on the research we have collected and checked, sorted into groups and ordered with the strongest evidence first. Click any claim to open the studies behind it.

How it works

Otot menyerap sekitar 80% glukosa yang dibersihkan oleh insulinStrong

In plain terms

Setelah makan, sebagian besar gula yang meninggalkan darah Anda ditarik ke dalam otot. Otot rangka menyerap sekitar 80% glukosa yang dipindahkan oleh insulin, yang menjadikannya penampung gula utama tubuh.

In detail

Studi clamp euglikemik-hiperinsulinemik menetapkan otot rangka sebagai lokasi utama pembuangan glukosa yang dimediasi insulin, menyerap sekitar 80% di bawah stimulasi insulin, dan mengidentifikasi gangguan penyerapan glukosa otot sebagai defek paling awal dan utama pada diabetes tipe 2. Karena otot merupakan bagian yang begitu besar dari massa tubuh, sensitivitas insulinnya mendominasi penanganan glukosa seluruh tubuh.

The study · 1

DeFronzo & Tripathy, skeletal muscle insulin resistance is the primary defect in type 2 diabetes · Diabetes Care 2009;32 Suppl 2:S157-63

Otot yang beristirahat membakar sekitar 13 kkal per kg per hariStrong · mixed

In plain terms

Saat istirahat, satu kilogram otot hanya membakar sekitar 13 kalori per hari, beberapa kali lebih banyak dibandingkan lemak tetapi jauh lebih sedikit dibandingkan hati atau otak. Menambah beberapa kilogram otot meningkatkan pembakaran kalori saat istirahat dalam jumlah yang sederhana, bukan angka besar yang sering dikutip.

In detail

Tingkat metabolisme organ klasik dari Elia menempatkan otot rangka pada sekitar 13 kkal/kg/hari. Wang dan koleganya memvalidasi nilai-nilai tersebut sepanjang masa dewasa menggunakan pengeluaran energi istirahat seluruh tubuh melalui kalorimetri tidak langsung dengan massa organ dan jaringan yang diukur menggunakan pencitraan resonansi magnetik pada 131 orang dewasa sehat yang tidak obesitas, dengan nilai otot yang disesuaikan usia mendekati 12.6 kkal/kg/hari pada mereka yang berusia di atas 50 tahun. Karena otot merupakan bagian besar dari massa tubuh, ia tetap menyumbang porsi yang cukup besar dari total pengeluaran energi istirahat, namun tingkat per kilogramnya rendah, sehingga klaim bahwa penambahan massa otot secara signifikan meningkatkan metabolisme melebih-lebihkan efek tersebut.

Who this may not transfer to:Modelled in non-obese healthy adults; the per-kilogram rate is a tissue property expected to hold broadly, though a person's total contribution scales with how much muscle they carry.

The study · 1

Wang et al., specific metabolic rates of major organs and tissues across adulthood, evaluation by mechanistic model of resting energy expenditure · Am J Clin Nutr 2010;92(6):1369-77

Otot yang berkontraksi melepaskan IL-6, meningkat hingga sekitar 100 kali lipatModerate

In plain terms

Ketika otot berkontraksi, otot melepaskan protein mirip hormon ke dalam aliran darah. Contoh yang paling jelas adalah IL-6, yang dapat naik hingga seratus kali lipat selama sesi olahraga yang panjang dan mengirim sinyal ke organ lain, bertindak sebagai pembawa pesan, bukan tanda cedera.

In detail

Karya Pedersen dan Febbraio membingkai ulang otot sebagai organ sekretori (endokrin). IL-6 diproduksi oleh serat yang berkontraksi terlepas dari kerusakan otot; pelepasannya berskala dengan intensitas olahraga, durasi, dan glikogen otot yang rendah, dan dalam konteks olahraga ia mendorong penyerapan glukosa dan oksidasi lemak serta memicu kaskade anti-inflamasi, berlawanan dengan peran pro-inflamasi dari IL-6 istirahat yang meningkat secara kronis. Daftar kandidat myokine lain yang terus bertambah sejak itu telah dikatalogkan.

The studies · 2

Pedersen & Febbraio, muscle as an endocrine organ, focus on muscle-derived interleukin-6 · Physiol Rev 2008;88(4):1379-406

Pedersen & Febbraio, muscles, exercise and obesity, skeletal muscle as a secretory organ · Nat Rev Endocrinol 2012;8(8):457-65

Membangun otot yang lebih tua memerlukan 0.40 g protein per kg per kali makan, dibandingkan 0.24 pada yang mudaModerate · mixed

In plain terms

Otot yang lebih tua merespons protein dengan kurang siap. Untuk sepenuhnya mengaktifkan pembangunan otot, pria lanjut usia dalam studi-studi ini memerlukan sekitar 0.40 g protein per kg berat badan dalam satu kali makan, dibandingkan sekitar 0.24 g/kg untuk pria muda, sehingga tubuh yang lebih tua memerlukan dosis protein yang lebih besar untuk sinyal yang sama.

In detail

Moore dan rekan-rekannya secara retrospektif menggabungkan data sintesis protein miofibril yang diukur melalui infus L-[13C6]phenylalanine konstan yang diprimekan setelah bolus 0-40 g protein berkualitas tinggi. Sintesis basal tidak berbeda menurut usia, tetapi analisis titik patah bifasik menunjukkan bahwa protein per kali makan yang diperlukan untuk mencapai titik jenuh sintesis lebih tinggi pada pria lanjut usia (0.40 vs 0.24 g/kg massa tubuh; 0.60 vs 0.25 g/kg massa tubuh tanpa lemak). Resistansi anabolik ini merupakan alasan utama mengapa otot lebih sulit dipertahankan di usia lanjut.

Who this may not transfer to:Measured in men only; the per-meal protein threshold for maximal muscle protein synthesis in women has not been established the same way, so the exact figures should not be assumed identical.

The study · 1

Moore et al., protein ingestion to stimulate myofibrillar protein synthesis requires greater relative protein intakes in older versus younger men · J Gerontol A Biol Sci Med Sci 2015;70(1):57-62

Irisin bersirkulasi pada manusia, perannya dalam mencokelatkan lemak belum pastiEmerging · mixed

In plain terms

Irisin adalah 'hormon olahraga' yang sangat dihebohkan yang disebut mengubah lemak biasa menjadi lemak pembakar kalori. Gambarannya belum pasti: uji antibodi awal tidak dapat diandalkan dan beberapa peneliti meragukan keberadaannya pada manusia, meskipun penelitian spektrometri massa yang cermat kemudian menunjukkan bahwa irisin memang bersirkulasi, pada kadar rendah yang sedikit meningkat dengan olahraga.

In detail

Makalah penemuan tahun 2012 menggambarkan irisin sebagai myokine yang bergantung pada PGC1-alpha yang mendorong perkembangan mirip lemak cokelat pada jaringan adiposa putih pada tikus. Klaim ini mendapat pengawasan ketat: sebuah analisis tahun 2015 berpendapat bahwa antibodi ELISA komersial tidak spesifik dan mempertanyakan apakah irisin pada manusia itu nyata, sementara sebuah studi spektrometri massa tandem tahun 2015 mendeteksi dan mengukur irisin manusia yang bersirkulasi dan menemukan bahwa irisin meningkat dengan olahraga. Signifikansi metabolik dari kadar sirkulasi yang rendah tersebut pada manusia belum ditetapkan.

The studies · 3

Bostrom et al., a PGC1-alpha-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat (irisin discovery) · Nature 2012;481(7382):463-8

Albrecht et al., irisin, a myth rather than an exercise-inducible myokine · Sci Rep 2015;5:8889

Jedrychowski et al., detection and quantitation of circulating human irisin by tandem mass spectrometry · Cell Metab 2015;22(4):734-40

Pada tikus, cathepsin B yang dibuat otot meningkatkan BDNF otak dan memoriPreliminary

In plain terms

Otot yang berolahraga mungkin 'berbicara' dengan otak. Pada tikus, berlari meningkatkan protein otot bernama cathepsin B yang meningkatkan faktor pertumbuhan (BDNF) dan neuron hipokampus baru, memperbaiki memori. Sebuah studi kecil pada manusia menemukan bahwa protein yang sama meningkat seiring kebugaran dan berkaitan dengan memori, yang merupakan petunjuk awal.

In detail

Moon dan rekan-rekannya menunjukkan bahwa berlari meningkatkan cathepsin B pada otot dan plasma tikus; cathepsin B rekombinan meningkatkan BDNF dan doublecortin pada progenitor hipokampus dewasa, dan tikus knockout cathepsin B gagal memperoleh neurogenesis dan memori spasial dari berlari. Dalam kohort kecil orang dewasa sehat, perubahan cathepsin B yang terkait dengan treadmill berkorelasi dengan kebugaran dan memori. Ini adalah salah satu untai dari literatur crosstalk otot-organ yang lebih luas yang ditinjau seiring berkembangnya bidang myokine.

The studies · 2

Moon et al., running-induced systemic cathepsin B secretion is associated with memory function · Cell Metab 2016;24(2):332-40

Severinsen & Pedersen, muscle-organ crosstalk, the emerging roles of myokines · Endocr Rev 2020;41(4):594-609

Blood Sugar

Setiap 10% lebih banyak massa otot relatif, resistansi insulin 11% lebih rendahModerate

In plain terms

Orang yang memiliki lebih banyak otot untuk ukuran tubuhnya cenderung menangani gula darah lebih baik. Dalam sebuah survei besar di AS, setiap 10% lebih banyak massa otot relatif disertai dengan resistansi insulin sekitar 11% lebih rendah dan prediabetes 12% lebih sedikit.

In detail

Srikanthan dan Karlamangla menganalisis NHANES III (n=13,644), memperkirakan indeks otot rangka melalui impedansi bioelektrik sebagai massa otot relatif terhadap berat badan. Di seluruh rentang, massa otot relatif yang lebih tinggi berhubungan dengan HOMA-IR yang lebih rendah (penurunan relatif 11% per 10% indeks yang lebih tinggi, 95% CI 6-15%) dan prevalensi prediabetes yang lebih rendah (penurunan relatif 12%, 95% CI 1-21%), dengan asosiasi yang lebih kuat pada non-diabetes, setelah penyesuaian usia, etnisitas, jenis kelamin, serta obesitas umum dan sentral.

The study · 1

Srikanthan & Karlamangla, relative muscle mass is inversely associated with insulin resistance and prediabetes (NHANES III) · J Clin Endocrinol Metab 2011;96(9):2898-903

Progress Markers

Setiap 5 kg (11 lb) genggaman yang lebih lemah, risiko kematian 16% lebih tinggiModerate

In plain terms

Seberapa kuat Anda dapat menggenggam adalah penanda kesehatan yang mengejutkan kuatnya. Dalam sebuah studi terhadap hampir 140,000 orang, setiap 5 kg (11 lb) kekuatan genggaman yang lebih rendah disertai dengan risiko kematian 16% lebih tinggi dalam beberapa tahun berikutnya, prediktor kematian yang lebih baik dibandingkan tekanan darah.

In detail

Kohort Prospective Urban Rural Epidemiology (PURE) mengukur genggaman dengan dinamometer Jamar. Selama median 4.0 tahun, setiap pengurangan 5 kg (11 lb) kekuatan genggaman berhubungan dengan kematian akibat semua sebab HR 1.16 (95% CI 1.13-1.20), kematian kardiovaskular 1.17, infark miokard 1.07, dan stroke 1.09. Kekuatan genggaman merupakan prediktor kematian akibat semua sebab dan kardiovaskular yang lebih kuat dibandingkan tekanan darah sistolik.

The study · 1

Leong et al., prognostic value of grip strength, findings from the PURE study · Lancet 2015;386(9990):266-73

Measurement And Diagnosis

Konsensus sarkopenia tahun 2019 menempatkan kekuatan rendah di depan massa rendahModerate · mixed

In plain terms

Selama bertahun-tahun, sarkopenia didefinisikan terutama berdasarkan seberapa banyak otot yang Anda miliki. Konsensus ahli yang diperbarui menempatkan kekuatan di urutan pertama, karena seberapa kuat seseorang memprediksi jatuh, disabilitas, dan kematian lebih baik dibandingkan ukuran otot.

In detail

European Working Group on Sarcopenia in Older People (EWGSOP2, 2019) memindahkan kekuatan otot yang rendah ke depan definisi, dengan kuantitas atau kualitas otot yang rendah mengonfirmasinya dan kinerja fisik yang buruk menandai keparahannya. Perubahan ini mencerminkan akumulasi bukti bahwa kekuatan lebih erat kaitannya dengan hasil yang merugikan dibandingkan massa, dan menetapkan titik potong operasional untuk kekuatan genggaman dan tes chair-rise.

The study · 1

Cruz-Jentoft et al., sarcopenia, revised European consensus on definition and diagnosis (EWGSOP2) · Age Ageing 2019;48(1):16-31

Lebih banyak otot relatif berkaitan dengan gula darah yang lebih stabil. Dalam sebuah survei terhadap 13,644 orang dewasa AS, setiap kenaikan 10% massa otot relatif berkaitan dengan resistensi insulin yang sekitar 11% lebih rendah dan prediabetes yang sekitar 12% lebih sedikit. Ini adalah satu potret tunggal, dan sebab-akibatnya berjalan dua arah: resistensi insulin itu sendiri menghabiskan otot, sehingga kaitan insulin dan glukosa ini berjalan dalam dua arah. Sebagian besar diabetes tipe 2 bukanlah sesuatu yang tak terelakkan. Dalam Nurses' Health Study, sekitar 90% kasus berkaitan dengan pola makan, berat badan, dan aktivitas yang bisa diubah seseorang, yang sebagian besarnya dibangun di atas makanan ultra-olahan. Mempertahankan otot adalah salah satu dari sedikit faktor risiko diabetes tipe 2 yang bisa diubah seseorang secara langsung.

Apa Artinya bagi Anda

Bangun otot, lalu pertahankan. Otot menjalankan pekerjaan metabolik dan endokrinnya sebanding dengan seberapa banyak otot yang ada dan seberapa baik otot itu berfungsi.

Dua praktik mengerjakan sebagian besar pekerjaan ini, dan keduanya gratis. Latihan beban membangun dan mempertahankan jaringan; protein yang cukup memasok bahan mentahnya, dan protein menjadi lebih penting seiring bertambahnya usia. Otot yang lebih tua membutuhkan dosis protein yang lebih besar untuk merespons sinyal pembangunan yang sama, sebuah kondisi yang disebut resistensi anabolik. Dalam studi isotop stabil, untuk sepenuhnya menyalakan sintesis protein otot dibutuhkan sekitar 0.40 g protein per kg per waktu makan pada pria yang lebih tua, dibandingkan 0.24 g/kg pada pria muda. Sintesis protein masih bekerja pada otot yang lebih tua; hanya saja dibutuhkan lebih banyak protein per waktu makan untuk mencapai respons yang sama.

Latihlah kekuatan mendahului ukuran. Revisi tahun 2019 pada definisi sarkopenia memimpin dengan kekuatan yang rendah, karena kekuatan memprediksi jatuh, disabilitas, dan hilangnya kemandirian lebih baik daripada besarnya massa otot. Mulailah dengan dosis efektif minimum dari latihan beban, beralihlah ke protein dan otot untuk mengetahui jumlahnya, dan ketahuilah bahwa bahkan jalan kaki pun membantu mempertahankan apa yang sudah Anda miliki. Lakukan hal yang gratis dan nyata terlebih dahulu: menurunkan berat badan dan mengangkat beban mendahului pengobatan. Obat GLP-1 adalah cadangan untuk saat hal yang nyata benar-benar tidak terjangkau.

Selami Lebih Dalam

Praktik dan halaman yang bekerja pada jaringan ini, atau menggunakannya:

• Latihan beban menumbuhkan otot dan mencegahnya menyusut, dan dosis efektif minimumnya adalah latihan paling sedikit yang masih bisa mempertahankannya.
• Protein dan otot memasok bahan mentahnya, dan ini menjadi lebih penting seiring bertambahnya usia.
• Jalan kaki dan insulin dan glukosa menggunakan peran pembersihan glukosa secara langsung, dan diabetes tipe 2 adalah tempat semuanya bertemu.
• Kekuatan genggaman, pembacaan murah tentang ketangguhan seluruh tubuh dan sebuah penandanya.

Pertanyaan Umum

Apakah genggaman yang kuat menjaga orang tetap sehat, atau hanya tanda dari kesehatan itu?

Sebagian besar sebuah tanda, tetapi tanda yang bisa Anda tindaklanjuti. Kaitan Leong 2015 antara genggaman dan kelangsungan hidup bersifat observasional, sehingga genggaman menandakan kesehatan tanpa membuktikan bahwa ia menyebabkannya. Namun, kekuatan yang dicerminkan oleh sebuah tes genggaman merespons latihan beban. Kekuatan seluruh tubuh itulah yang berkaitan dengan tetap mandiri hingga usia tua, sehingga berlatih menuju genggaman yang lebih kuat sepadan dengan usahanya.

Apakah membangun otot mempercepat metabolisme saya?

Hampir tidak. Satu kilogram otot yang sedang beristirahat membakar sekitar 13 kalori sehari, beberapa kali lebih banyak daripada 4.5 kalori lemak. Menambah beberapa kilogram otot hanya meningkatkan pembakaran saat istirahat sedikit saja; manfaat metabolik sesungguhnya dari otot datang dari pembuangan glukosa dan persinyalan miokin. Ons demi ons, otot yang sedang beristirahat membakar jauh lebih sedikit dibandingkan hati, yang sekitar 200 kalori sehari, atau otak, yang sekitar 240.