Penulis : Dr. Arief Pambudi, S.Si., M.Si., Ketua Program Studi Biologi Universitas Al-Azhar Indonesia
Dalam perspektif islam, puasa adalah proses pengendalian diri dengan menahan makan, minum, dan hal-hal lain yang membatalkan puasa mulai dari terbit fajar hingga terbenam matahari. Targetnya setelah melalui pelatihan selama satu bulan berpuasa, manusia akan menjadi manusia yang bertakwa dan menang melawan hawa nafsunya sehingga kembali fitri. Namun, di balik praktik syariat puasa, terdapat proses kompleks di dalam tubuh yang menjadi ayat kauniyah yang dapat teramati dari sudut pandang biologis. Puasa menjadi adaptasi metabolisme, yang kemudian memicu pengaturan kembali tubuh dan reset ke settingan fitrah penciptaan.
Tubuh Mengganti Sumber Energi
Ketika seseorang makan, bahan makanan yang tersusun atas karbohidrat, protein, dan lemak akan dipecah dan diolah dalam sistem pencernaan. Bahan yang paling mudah dikonversi menjadi energi adalah kelompok karbohidrat, sehingga kelompok ini yang pertama kali akan diolah. Ketika karbohidrat dipecah menjadi bentuk paling sederhana yang dimanfaatkan tubuh—glukosa, glukosa akan diserap oleh usus dan akan masuk dalam pembuluh darah. Hal ini membuat glukosa dalam darah meningkat dan kondisi ini merangsang pelepasan hormon insulin dari pankreas. Insulin membantu sel-sel tubuh menyerap glukosa untuk digunakan sebagai energi dalam sel untuk melakukan aktivitas, atau jika berlebih akan disimpan sebagai cadangan glikogen yang disimpan di dalam hati dan otot atau dikonversi sebagai lemak simpanan di adiposa—jaringan penyimpanan lemak.
Ketika seseorang mulai berpuasa, kadar glukosa darah secara bertahap menurun. Tubuh kemudian merespons dengan menurunkan kadar insulin dan meningkatkan hormon lain seperti glukagon. Hormon ini memberi sinyal kepada hati untuk memecah cadangan energi yang sempat tersimpan. Cadangan pertama yang digunakan adalah glikogen, yaitu bentuk penyimpanan glukosa di hati dan otot. Proses pemecahan glikogen menjadi glukosa disebut glikogenolisis. Mekanisme ini membantu menjaga kadar gula darah tetap stabil dan cukup untuk metabolisme sel meskipun tidak ada makanan yang masuk.
Jika puasa berlangsung lebih lama dan cadangan glikogen mulai berkurang, tubuh kemudian mengaktifkan proses selanjutnya yang disebut glukoneogenesis, yaitu pembentukan glukosa baru dari berbagai bahan seperti asam amino, asam laktat, maupun lemak yang disimpan dalam jaringan penyimpanan.
Metabolic Switching: Peralihan Sumber Energi
Perubahan penting yang terjadi saat puasa adalah penggunaan dan perubahan metabolisme energi. Dalam ilmu biokimia, proses ini dikenal sebagai metabolic switching. Pada kondisi tidak berpuasa, setelah makan tubuh mencerna dan menggunakan glukosa sebagai sumber energi utama. Namun ketika asupan makanan berhenti dan cadangan glikogen menurun, tubuh mulai beralih menggunakan lemak sebagai sumber energi.
Lemak yang tersimpan di jaringan adiposa kemudian dipecah melalui proses lipolisis menjadi asam lemak dan gliserol. Asam lemak ini kemudian dimetabolisme dan dapat digunakan oleh berbagai jaringan tubuh sebagai bahan bakar. Sebagian asam lemak juga diubah di organ hati menjadi badan keton, yaitu molekul yang dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif. Kemampuan tubuh untuk beralih dari penggunaan glukosa ke lemak inilah yang memungkinkan manusia tetap memiliki energi selama periode puasa.
Peran Otak dalam Mengatur Energi
Pengaturan metabolisme selama puasa tidak hanya terjadi di organ-organ metabolik seperti hati dan jaringan lemak. Otak juga memainkan peran penting, terutama melalui bagian yang disebut hipotalamus. Hipotalamus berfungsi sebagai pusat pengatur keseimbangan energi tubuh. Bagian otak ini menerima berbagai sinyal dari tubuh, termasuk hormon yang berkaitan dengan rasa lapar dan kenyang.
Salah satunya adalah hormon ghrelin yang diproduksi oleh lambung dan berperan meningkatkan rasa lapar. Sebaliknya, jaringan lemak menghasilkan hormon leptin yang memberi sinyal kepada otak bahwa tubuh memiliki cadangan energi yang cukup dan kondisi tubuh dalam keadaan kenyang. Interaksi antara berbagai hormon ini membantu tubuh mengatur rasa lapar, penggunaan energi, serta keseimbangan metabolisme secara keseluruhan.
Selain pengaturan hormonal dari hipotalamus, otak sebagai pusat kontrol juga sangat mempengaruhi kesadaran penuh orang yang berpuasa melalui niat. Kondisi berniat puasa ini yang membuat otak memberi kabar pada setiap sel bahwa tubuh sedang dalam kondisi berpuasa. Sehingga setiap sel kemudian menjadi peduli kondisi ini dan membuat mereka lebih efisien dalam pengaturan energi.
Autofagi: Efisiensi dan Daur Ulang Seluler
Selain perubahan metabolisme energi, puasa juga berkaitan dengan proses yang disebut autofagi. Autofagi merupakan mekanisme alami sel untuk membersihkan dan mendaur ulang komponen sel yang tidak prima, rusak, atau tidak lagi diperlukan. Proses ini penting untuk menjaga kualitas dan fungsi sel. Dalam kondisi seperti kekurangan nutrisi, energi menipis, sel dapat meningkatkan aktivitas autofagi sebagai cara untuk mempertahankan kelangsungan hidup.
Penelitian mengenai autofagi ini membuat ilmuwan Jepang, Yoshinori Ohsumi dari Tokyo Institute of Technology bahkan dianugerahi Nobel dalam bidang fisiologi dan kedokteran pada tahun 2016 atas penelitiannya yang mengungkap mekanisme dasar autofagi ini. Penemuan tersebut membuka pemahaman baru tentang bagaimana sel merespons stres nutrisi dan menjaga keseimbangan internalnya. Pemahaman ini kemudian dapat diterapkan dalam proses terapi penyakit-penyakit degeneratif hingga kanker.
Puasa sebagai Adaptasi Biologis
Secara keseluruhan, tubuh manusia sebenarnya memiliki kemampuan adaptasi metabolik yang luar biasa. Saat makanan tersedia, tubuh menyimpan energi untuk digunakan di masa depan. Sebaliknya, ketika asupan makanan berhenti sementara, tubuh dapat memanfaatkan cadangan energi tersebut secara efisien. Proses-proses seperti glikogenolisis, glukoneogenesis, lipolisis, dan metabolic switching menunjukkan bagaimana sistem metabolisme bekerja secara terkoordinasi untuk mempertahankan keseimbangan energi.
Dalam konteks puasa, kemampuan adaptasi ini memungkinkan tubuh tetap berfungsi dengan baik meskipun terjadi perubahan pola makan. Adaptasi ini bahkan sekaligus menjadi tombol reset kondisi tubuh untuk kembali pada “settingan pabrik” yang dianugerahkan dalam penciptaan. Melalui pemahaman biologi, kita mampu melihat keajaiban penciptaan, bahwa kewajiban puasa setahun sekali memang diharapkan membentuk manusia yang bertakwa, manusia yang lebih baik secara fisik serta mental untuk menghadapi 11 bulan selanjutnya. Biologi menghadirkan banyak kesempatan untuk menjelajahi rahasia kehidupan yang sering kali tersembunyi di balik proses yang tampaknya sederhana.