Biologi Sendi dan Sinovium

Andri Reza Rahmadi

PendahuluanSendi manusia normal merupakan struktur yang kompleks, yang berinteraksi antara komponen jaringan ikat dengan tulang. Perkembangan embriologis dari sendi sinovium berasal dari berbagai jenis sel-sel yang berbeda.

Perkembangan EmbriologiSendi dan sinovium secara embriologi dimulai dari sel blastema dan mesenkim. Mesenkim berasal dari tiga sumber yaitu :

1. Sel neural krest dari neural ektodermMesenkim berasal dari sel-sel neural crest yang bermigrasi, seperti jaringan mesenkim di daerah kepala. Migrasi sel-sel neural crest diatur oleh gen Homeobox (Hox).

2. Sklerotom3. Somatopleure dari sisi lempeng mesoderm

Perkembangan skeleton dimulai sejak minggu ke-4 kehamilan dan struktur sendi dewasa sudah mulai terbentuk antara 4-7 minggu. Selanjutnya penunjang lain seperti pembuluh darah pada minggu ke 8-12, sinovium minggu ke 10-12, bursa bulan ke 3-4, lemak periartikular bulan ke 4-5.

Sel mesenkim terdiri dari 3 jenis yaitu :1. Jenis kondrogenik (sendi)2. Jenis miogenik (otot)3. Jenis osteogenik (tulang)

Anatomi Sendi SinoviumUntuk memahami sendi dan sinovium perlu diketahui dahulu, anatomi normal sendi.

Perkembangan SendiProses perkembangan sendi sinovium terdiri dari 4 tahap :

1. Kondensasi2. Kondrifikasi3. Formasi4. Kavitasi

Kondensasi Kartilago pertama kali muncul pada embrio yang berumur lima sampai enam

minggu. Perkembangannya terjadi secara berurutan, dimulai dari kondensasi sel saat embrio panjangnya baru berukuran 11,7 mm, kemudian terbentuk beberapa area seperti tiga lapis sel mesenkim interzone pada minggu ketujuh, terbetuk vaskularisasi, dan celah sendi berupa interzone sebagai hasil dari proses sel nekrosis dari mesenkim. Dalam perkembangan selanjutnya akan terbentuk struktur intra artikular, dan periartikular.

KondrifikasiSetelah proses kondensasi, mesenkim menghasilkan pusat kondrifikasi

(condrification centre). Sel-sel mesenkim ini kemudian berproliferasi serta berdiferensiasi menjadi chondroblast.

FormasiChondroblast selanjutnya mensekresi serat-serat kolagen dan substansi dasar

matriks. Chondroblast yang dikelilingi sekretnya ini disebut dengan chondrocyte.

Chondrocyte akan terus menerus mengeluarkan matriks sehingga chondrocyte yang berdekatan akan saling mendorong. Lewat peristiwa ini, yang disebut pertumbuhan interstitial, kartilago akan bertambah panjang. Sel-sel mesenkim yang letaknya di perifer akan berdiferensiasi menjadi fibroblast. Fibroblast akan membuat suatu jaringan ikat kolagen yang padat, perikondrium. Lewat mekanisme yang mirip dengan pertumbuhan interstitial, osteoblast di perikondrium akan memperlebar diameter pertumbuhan ke arah perifer dari kartilago, yang disebut dengan pertumbuhan aposisional.

KavitasiKavitasi dimulai pada minggu kedelapan. Area noncartilaginous yang dikenal

sebagai interzone merupakan tempat yang nantinya akan berkembang menjadi struktur sendi. Proses kavitasi dimulai oleh sintesis tingkat tinggi hyaluronan oleh sel interzone dan sel sinovium yang mendorong terbentuknya rongga-rongga kecil yang main lama semakin membesar dan bersatu menjadi sebuah rongga yang besar nantinya.

Sebuah penelitian histokimia pada tubuh janin manusia, memperlihatkan terdapat berbagai jenis matriks ekstraseluler yang terlibat dalam pembentukan struktur muskuloskeletal. Interaksi antar sel dan matriks ekstraselular berperan dalam proses kavitasi. Beberapa matriks yang berperan adalh CD68, β1-integrin, VCAM-1, Chondroitin-4 sulfat, Chondroitin-6 sulfat, hyaluronan, CD44, uridin dyphosphoglukose dehydrogenase (UDPGD) dan masih banyak lagi. Hyaluronan terdeteksi di interzone pada saat pada proses kavitasi. UDPGD terdeteksi pada lapisan pertama sel saat sebelum proses kavitasi.

Pengaturan Pertumbuhan sendi Beberapa gen berperan dalam mengatur pertumbuhan sendi seperti growth

diffrentiation factor (GDF)-5, Wnt-14, bone morphogenetic protein (BMP)-2, BMP-4, BMP-6, BMP7 dan GDF-BMP antagonis. Keseimbangan antara fibroblast growth factor (FGF)-2, dan FGF-4 dengan BMP menentukan kecepatan proliferasi. Wnt-14 berfungsi untuk memulai formasi sendi, dan menghambat chondrogenesis, serta merangsang pembentukan interzone dan proses kavitasi dengan memulai ekspresi gen GDF-5, Wnt-14, hyaluronan reseptor, dan CD-44. GDF-5 berfungsi untuk memulai proses awal kondensasi juga.

Klasifikasi Secara histologis :

1. Sinovial atau sendi diartrodialSendi yang bergerak dengan bebas, merupakan sendi yang terbanyak dan mengandung cairan sendi.

2. Ampiartrosis (cartilagenous)Sebagian sendi bergerak, seperti simpisis pubis, vertebra, tibiofibula, sakroiliaka.

3. Sinartrodial (berserat)

Sendi yang tidak bergerak, seperti sendi tulang tengkorak.

Perkembangan Rawan Sendi (Kartilago)Sendi mulai terbentuk pada minggu keenam dan pada akhir minggu kedelapan, sendi yang terbentuk sudah seperti sendi orang dewasa. Pada manusia, terdapat tiga jenis sendi, berdasarkan materi penyusunnya, yaitu:

1. Sendi Fibrosa2. Sendi Kartilago3. Sendi Sinovial

Sebelum proses kondensasi terjadi, sel mesenkim prekodrositik memproduksi matrix ektraselular yang kaya akan hyaluronan dan kolagen tipe I dan IIA. Inisiasi proses kondensasi ditandai dengan aktifitas hyaluronan yang meningkat. Setiap terjadi produksi jenis sel akan diikuti juga oleh proses menghilangnya jenis sel yang lain. Prosesnya sangat kompleks.

Pembentukan kaspul sendi dan sinoviumInterzone dan kapsul perikondrial mengandung sel mesenkim yang merupakan asal muasal dari komponen sendi seperti kapsul sendi, sinovial lining, meniskus, ligamentum, dan tendo. Sel mesenkim berkondensasi membentuk kapsul sendi dan sinovium. Mesenkim perifer mengandung pembuluh darah dan berdiferensiasi menjadi pseudomembran bersamaan dengan proses kavitasi. Kavitas makin lama semakin bertambah besar.

Pembentukan sendi nonartikulerSendi nonartikular tumbuh sangat lambat, karena tidak adanya blastema. Proses kavitasi tidak terjadi pada sendi ini, mesenkim sinovial tidak terbentuk.

Pembentukan rawan sendi artikulerKraniofasial kartilago dibentuk dari sel neural crest yaitu kartilago axial, dari paraxial mesoderm, artikular kartilago dari lateral mesoderm.

Struktur Sendi DewasaSinoviumSinovium adalah jaringan ikat yang mengandung pembuluh darah yang berperan dalam proses transfer cairan dan nutrisi sendi. Sel sinovium sendiri memproduksi hyaluronan sebagai zat tambahan plasma dalam membentuk cairan sendi. Cairan ini berwarna kuning pucat, jernih, dan kental. Jumlah cairan sangat sedikit sekitar 1-4 ml pada sendi besar. Sinovium merupakan bagian penting dari sendi diartrodial dan secara fisiologis berfungsi untuk memelihara, mendukung, dan mengganti substansi yang diperlukan

dalam kerja sendi. Salah satu sel yang memiliki peran utama pada sinovium adalah sinoviosit, disamping sel-sel lain seperti fibroblast, makrofag, sel mast, sel vaskuler dan sel linfatik. Sinoviosit dibagi dua tipe yaitu :

1. Sinoviosit tipe A (sinovial makrofag) komposisi 1/32. Sinoviosit tipe B (sinovial fibroblast) komposisi 2/3

Sinoviosit A memiliki nukleus yang kaya akan khromatin, memiliki banyak vakuola sitoplasmik, aparatus golgi dan sedikit retikulum endoplasmik. Fungsinya meyingkirkan debris dari ruang sendi dengan adanya aktivitas fagositik. Sedangkan sinoviosit B menyerupai bentuk fibroblast (bipolar shape) memiliki banyak retikulum endoplasmik dan aparatus golgi, nukleusnya terlihat lebih pucat dengan beberapa nukleoli. Fungsi utama sinoviosit yang membentuk membran sinovium adalah menyediakan berbagai molekul lubrikan seperti glikosaminoglikan disamping oksigen dan protein plasma sebagai nutrien bagi ruang sendi dan rawan sendi, serta kondrosit. Fungsinya mensintesa hyaluronan dan kolagen. Kedua sinoviosit ini saling berinteraksi melalui sinyal yang diperantarai oleh sitokin, growth faktor dan kemokin lain.

Sinovial liningSinovial lining harus mampu mengadaptasi lingkup gerak sendi yang luas yang diakibatkan oleh tendon, ligamentum, dan kapsul sendi. Ia mampu mengkerut pada satu sisi dan ekspansi pada sisi lainnya. Kemampuan ini ditunjang oleh adanya lubrikan hyaluronan. Adanya pertambahan volume sinovium, infiltrasi sel, hiperplasia dan edema pada sinovitis akan mengakibatkan keterbatasan gerak sendi.

Lapisan Subintima Sinovium

Terdapat tiga jenis lapisan sub intima yaitu :1. Tipe areolar2. Tipe fibrous3. Tipe fatty/adipose

Tipe areolar banyak dijumpai pada sendi besar yang bebas bergerak. Lapisan ini banyak pembuluh darah tetapi miskin jaringan ikat. Tipe fibrous, mengandung banyak fibrin tetapi miskin pembuluh darah. Tipe fatty/adipose banyak mengandung lemak. Lapisan sub intima banyak mengandung kolagen tipe I, III, V dan VI, serta gikosaminoglikan, proteoglikan, matrix ekstraselular seperti tenascin dan laminin.

Perdarahan di subintima sinovium, diberi oleh pembuluh-pembuluh darah kecil yang berada pada jaringan perisinovial dan periosteum. Pada saat aktivitas aliran darah sangat banyak, dan memperkaya molekul cairan sendi, sedangkan bila imobilisasi, maka aliran darah akan berkurang dan berakibat kurangnya nutrisi pada kartilago.

Sistem limfatik banyak terdapat pada lapisan areolar dan adipose, tetapi tidak pada lapisan fibrosa. Sinovium sangat kaya persarafan, baik sensoris dan simpatis. Saraf sensoris merespon nyeri proprioseptif, dan neuropati. Jadi dengan adanya struktur tadi maka sinovium mempunyai fungsi proteksi dan sintesis.

TendonTendon secara anatomi merupakan jembatan antara tulang dan otot. Tendo terbentuk dari kolagen, elastin, mengandung pembuluh darah dan sistem limfatik serta fibroblast. LigamentumLigamentum merupakan jembatan yang berfungsi menstabilkan posisi tulang ketika sedang melakukan gerakan. Secara struktur tidak berbeda jauh dengan tendo, tetapi mengandung elastin, dengan rasio 1:4 dari tendi yang 1:50. Strukturnya merupakan kolagen dan diantaranya dijumpai fibrosit. Pembuluh darah dan saraf dapat ditemukan di sela-sela kolagen. Air adalah komponen utama (70%) dari ligamentum, selain itu terdapat juga elastin dan proteoglikan.

BursaBursa merupakan kantung tertutup yang berasal dari sel mesenkim jenis sinovial. Bursa mempunyai pembuluh darah tetapi tidak sebanyak sinovium.

Kapsula SendiPada dasarnya komposisi ligamentum dan kapsula sendi adalah sama, baik secara histologis, komposisi kimia dan susunan jaringannya. Secara umum strukturnya merupakan kolagen dan diantaranya dijumpai fibrosit. Pembuluh darah dan saraf dapat ditemukan di sela-sela kolagen. Air adalah komponen utama (70%) dari ligamentum dan kapsula sendi, selain itu terdapat juga elastin dan proteoglikan. Perlekatan kapsul sendi dan ligamentum ke tulang terutama pada stroma firokartilaginosa adalah kolagenyang

mengalami kalsifikasi saat posisinya mendekati tulang dan selanjutnya menembus jaringan tulang kortikal.

MeniskusMeniskus atau lempeng fibrokartilago, dijumpai pada sendi tertentu seperti sendi lutut, sternoklavikular, radioulnar distal, dan akromioklavikular. Meniskus tidak mengandung serabut saraf atau pembuluh limfatik, sebagian besar avaskuler, namun pada bagian dekat tulang tampak susunan pembuluh darah yang membentuk arkade. Kandungannya sebagian besar (70-80%) adalah air, kolagen tipe I, elastin, dan proteoglikan. Berbeda dengan rawan sendi, meniskus dapat melakukan perbaikan apabila mengalami kerusakan. Sendi yang memiliki meniskus biasanya jenis sendi yang tidak hanya mengalami tekanan sumbu namun juga rotasi. Meniskus diperlukan untuk menutupi celah yang terbentuk atara dua tulang. Selain menahan beban tekanan, meniskus juga bertindak sebagai peredam kejut. Pada sendi lutut terdapat tiga jenis populasi sel secara molekular :

1. Fibrokondrosit2. Fibroblast like sel3. Supervisial zone sel

Cairan dan Nutrisi Sendi SinoviumUntuk mempertahankan kehidupan sendi dan sinovium juga perlu cairan dan nutrisi yang berasal dari luar sendi. Sedangkan ekskresinya melalui sistem limfatik.

NutrisiSendi kartilago orang dewasa normal tidak mengandung pembuluh darah, tetapi sebenarnya vaskularisasi kartilago bergantung kepada sistem mekanik, zat-zat yang terkandung dalam darah akan dapat mencapai kartilago apabila terdapat gerakan pada sendi sehingga secara mekanis mendorong cairan dan nutrisi sampai ke kondrosit dalam kartilago. Cairan dan nutisi sendi kartilago berasal dari sinovium yang relatif banyak pembuluh darah. Terdapat dua sumber nutrisi yaitu cairan sinovium dan pembuluh darah subkondral. Proses difusi, merupakan proses memasukan cairan dan nutrisi ke dalam sendi dengan proses mekanik pada siklus kontraksi dan relaksasi. Kondrosit memproduksi inhibitor angiogenesis spesifik yang menjaga kartilago tanpa pembuluh darah. Dalam keadaan normal kondrosit berada dalam keadaan hipoksia dan lingkungan asam. Ph antara 7,1-7,2. Produksi energi berasal dari glikolisis anaerob yang menghasilkan asam laktat, karena tidak adanya cukup oksigen akibat pembuluh darah yang tidak ada. Lubrikasi Peran lubrikasi pada sendi memungkinkan gesekan yang sangat minim. Terdapat dua sistem lubrikasi yaitu sistem hidrostatik, yang berperan pada tekanan besar dan sistem boundary, sistem yang berperan pada tekanan rendah. Pada sistem hidrostatik hyaluronan berperan besar, sedangkan pada sistem boundary gikoprotein lubrisin yang berperan. Pada tekanan tertentu air akan dirembeskan keluar masuk ke dalam ruang

sendi dan akan kembali setelah tekanan tersebut hilang. Proses ini mirip dengan efek spons dalam menyerap air.

Hyaluronan(asam hyaluronic atau hyaluronate) glukosaminoglikan yang merupakan polisakarida dengan berat molekul yang tinggi, ditemukan dalam sairan sendi yang berfungsi untuk memberikan bantalan dari kekuatan tekanan yang timbul antar sendi. Zat ini diproduksi oleh sinoviosit fibrobalst like sel. Sintesa hyloronan diinduksi oleh sitokin proinflamasi seperti IL-1β dan TGFβ. Zat ini memiliki karateristik thixotropic, yaitu akan semakin mengental apabila flownya semakin lambat. Waktu sirkulasi hyaluronan 13 jam. Tekanan intraartikular sendi normal adalah subatmosfir antara 0 sampai (-5) mmHg saat istirahat, sedangkan saat aktivitas tekanannya menurun lagi. Pada sendi yang mengalami peradangan, tekanannya akan meningkat.

Fungsi hyaluronan adalah untuk pertumbuhan sel, migrasi sel, dan adhesi. Fungsi tersebut diatur oleh hylunonan binding protein dan reseptor, seperti CD44. Pada tahap embriogenesis hyaluronan berfungsi pada tingkat kavitasi, sedangkan pada orang dewasa untuk morfogenesis dan proses pertumbuhan jaringan.

LubrisinLubrisin adalah musin like proteoglikan dengan berat molekul 280kD yang produksinya diinduksi oleh gen proteoglikan 4 (PGR4). Lubrisin diproduksi di sinovium fibroblast dan lapisan superfisial kondrosit. Lubrisin berfungsi untuk pelumasan sendi diartrodial dan mencegah pertumbuhan sel sinovium secara berlebihan. Sistem NeuromuskularProses pergerakan sendi dan stabilisasi sendi diatur oleh sistem neuromuskular. Otot membantu mengontrol pergerakan sendi dan atas pengaruh gerakan involunter akan dicegah pergerakan sendi yang berlebihan, dicegah pula kerusakan ligamentum.

Sistem Pembuluh DarahPengaturan pembuluh darah pada sinovium diatur oleh faktor intrinsik (autokrin dan parakrin) serta faktor ekstrinsik (neural dan humoral). Angotensin II, endotelin I, norepinefrin, neuropeptid merupakan faktor yang banyak berperan dalam menentukan aliran darah.

Sistem LimfatikSistem limfatik pada sendi berfungsi untuk sistem ekskresi, membuang protein-protein dan cairan sinovium yang berlebih. Cariran sinovium dijaga konsentrasinya dan jumlah cairan di dalamnya, sehingga mempunyai tekanan, dan konsentrasi yang konstan untuk mendukung fungsi sendi dalam melakukan gerakan. Terganggunya sistem limfatik akan

mengakibatkan penimbunan cairan peningkatan tekanan di dalam rongga sendi yang mengakibatkan fungsi sendi menjadi tidak normal.

Biologi Sendi dan Sinovium

Andri Reza Rahmadi

Divisi ReumatologiDepartemen Ilmu Penyakit Dalam

FK Unpad / RSHS