Dasar Biologi Sel dalam Peranan Glukosamin sebagai Penghilang Nyeri Sendi Lutut

Sri Handawati Wijaya

NIM:102012055

Universitas Kristen Krida Wacana

Jl. Arjuna Utara No. 6 Jakarta Barat 11470

Telephone : (021) 5694-2061

Fax : (021)- 563 1731

Program Studi Pendidikan Dokter

2012

1. Pendahuluan

Osteoarthritis (OA) atau radang sendi merupakan salah satu gangguan pada cairan sinovial

yang umumnya menyerang orang yang berusia pertengahan atau lanjut usia.1 Hal ini ditandai

dengan hilangnya fungsi dari tulang rawan artikular yang membentuk sendi, perubahan

bentuk tulang, adanya peradangan dan gangguan terhadap sintesis kondrosit. Gejala utama

osteoarthritis adalah penurunan fungsi pada sendi, rasa nyeri dan kaku pada tangan, lutut,

pinggul atau tulang belakang. Dewasa ini salah satu penanaganan pada osteoarthritis adalah

dengan pemberian glukosamin. Hal ini dikarenakan penggunaannya yang aman dan efektif.3

Glukosamin berasal dari ekstraksi kulit hewan bercangkang golongan Crustaceae seperti

udang, lobster dan kepting melalui proses deproteinasi dan dekalsiumisasi menjadi kitin

kemudian dihidrolisis menjadi glukosamin.4 Untuk itu penulis membuat makalah ini sebagai

studi kasus mengenai seorang ibu berusia 60 tahun yang mengeluh sakit pada kedua lututnya

untuk melihat kaitan dari biologi sel dalam peranan glukosamin sebagai penghilang nyeri

sendi lutut.

2. Pembahasan

2.1. Sel dan Strukturnya

2.1.1. Sel

Sel merupkan unit satuan terkecil dari makhluk hidup. Tiap-tiap sel dari mekhluk hidup

akan menyusun suatu jaringan dan tiap-tiap jaringan membentuk suatu organ dan tiap

organ akan menyusun suatu sistem organ dan terakhir sistem-sistem organ dalam tubuh

makhluk hidup akan menyusun makhluk hidup itu sendiri.

Sel dibedakan menjadi dua, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. Sel prokariotik tidak

memiliki membran inti, sehingga DNA tersebar secara sirkuler dalam sitoplasma, sel

prokariotik tidak memiliki organel yang lengkap seperti sel eukariotik. Sel eukariotik

memiliki membran ini, sehingga DNA tersusun secara linear dalam inti sel, organel-

organel sel eukariotik jauh lebih lengkap dan kompleks dibandingkan sel prokariotik.5

2.1.2. Struktur Sel

2.1.2.1.1. Membran Plasma

Membran plasma merupakan pembatas antara sel dengan

lingkungan luar sehingga membran plasma melindungi sekaligus

mengatur zat-zat apa saja yang dapat masuk dan keluar dari sel.

Struktur membran plasma adalah mosaic cair atau fluid mosaic

dimana membrane plasma tersusun atas lipid (hidrofobik) dan

diantara lipid terdapat protein (hidrofilik).

Gambar no. 1 Sel Prokariotik dan Sel Eukariotik

Gambar no. 2 Membran Plasma

2.1.2.1.2. Sitoplasma

Sitoplasma mengacu pada materi seperti jelly dengan organel di dalamnya. Didalam sitoplasma terdapat sitosol yang merupakan cairan bening berfungsi untuk mengisi sel. Dalam sitoplasma terdapat banyak organel-organel sel sehingga sitoplasma merupakan tempat terjadinya berbagai reaksi dari sel-sel.

2.1.2.1.3. Nukleus

Inti sel atau nukleus adalah pusat kendali dari sel. Nukleus adalah

organel terbesar dalam sel dan mengandung DNA

(Deoxyribonucleic Acid) dari sel. DNA terdiri dari kromosom dan

membawa informasi untuk sel hidup sehingga sel dapat

bereproduksi. Padas el eukariotik terdapat membrane inti yang

berfungsi untuk mengatur keluar masuknya zat-zat kedalam

nukleus.

2.1.2.1.4. Mitokondria

Mitokondria berfungsi sebagai penghasil energi (ATP). Setiap sel

dalam tubuh makhluk hidup memiliki jumlah mitokondria yang

berbeda. Mitokondria memiliki beberapa lapisan, antara lain:

Membran luar yang membungkus seluruh struktur membran dalam

yang membungkus matriks berisi cairan. Diantara membran luar

dan dalam terdapat ruang intermembran, membran dalam terdapat

lipatan-lipatan kedalam mitokondria yang disebut Krista.

2.1.2.1.5. Ribosom

Organel yang membantu dalam sintesis protein. Ribosom terdiri

dari dua bagian, yang disebut subunit masing-masing mendapatkan

nama dari ukurannya. Kedua subunit ribosom (subunit besar dan

subunit kecil) diperlukan untuk sintesis protein dalam sel. Kedua

unit ini dapat membentuk protein ketika suatu informasi genetik

(RNA) ada.

2.1.2.1.6. Retikulum Endoplasma (RE)

Merupakan jaringan dari membran di seluruh sitoplasma sel. Ada

dua jenis retikulum endoplasma, yaitu: retikulum endoplasma

kasar (karena terdapat ribosom pada RE) berfungsi untuk sintesis

protein untuk nukleus dan reticulum endoplasma halus yang

berfungsi untuk mensintesis lemak, karbohidrat serta detoksifikasi

racun dalam sel.

2.1.2.1.7. Lisososm

Berfungsi untuk mencerna baik makromolekul maupun

mikromolekul yang berlebih atau bersifat jahat pada sel. Lisosom

mencerna makromolekul dengan membentuk fagosit sedangkan

untuk mikromolekul, lisosom melakukan pinositosis.

2.1.2.1.8. Badan Golgi

Memiliki fungsi yaitu untuk menerima vesikel yang dihasilkan

oleh retikulum endoplasma dan mengeluarkan substansi tertinggal

dalam retikulum endoplasma. Merupakan organel ekskresi.

2.1.2.1.9. Mikrotubulus, Sentriol dan Sentrosom

Mikrotubulus memuliki dinding yang tersusun atas protein

globular yang disebut tubulin dan berfungsi untuk membentuk

serta meopang suatu sel. Mikrotubulus juga menjadi jalur untuk

organel yang memiliki kemampuan untuk bergerak serta terlibat

dalam pemisahan kromosom pada pembelahan sel.

Sentriol adalah organel yang berfungsi untuk pembelahan sel,

terdapat dekat di inti sel. Sentromer hanya terdapat di sel hewan

dan dijumpai sepasang sentriol. Sentromer berperan dalam proses

pembelahan sel

2.2. Sendi Lutut dan Osteoarthritis

Persendian atau artikulasio adalah suatu hubungan antara dua buah tulang atau lebih yang

dihubungkan melalui pembungkus jaringan ikat pada bagian luar dan pada bagian dalam

terdapat rongga sendi dengan permukaan tulang yang dilapisi oleh tulang rawan.6

Sendi lutut digolongkan pada sendi ektremitas bawah dan merupakan sendi terbesar

dalam tubuh manusia.7 Sendi lutut menghubungkan tungkai atas (paha) dengan tungkai

bawah.6 Fungsi dari sendi lutut adalah untuk menggerakkan kaki. Sendi lutut ditutupi

oleh tulang rawan hialin yang tipis dan memiliki sebuah kapsul fibrosa dibagian depan

yang dimasuki patela dan dilapisi membran sinovial.7 Kapsul ini berfungsi untuk

mengikat kedua tulang yang bersendi agar tulang tetap berada pada tempatnya pada

waktu terjadi gerakan.

Persendian pada sendi lutut termasuk dalam jenis sendi synovial (synovial joint), yaitu

sendi yang mempunyai cairan sinovial. Cairan sinovial adalah cairan kental yang menjadi

pelumas bagi sendi-sendi sehingga memudahkan sendi untuk bergerak. Cairan sinovial

ini merupakan campuran yang kompleks dari polisakarida protein , lemak dan sel sel

lainnya.6

Tulang rawan atau kartilago merupakan bentuk modifikasi dari jaringan ikat dimana sel-

sel kartilago atau kondrosit terletak dalam lakuna dan dikelilingi oleh matriks yang

terbentuk dari serat-serat.8 Serat-serat yang membentuk matriks umumnya merupakan

protein. Terdapat tiga serat penyusun matriks, antara lain: serat kolagen, serat elastin, dan

serat retikulin.9 Matriks berwujud kaku atau keras dan terdiri atas peptidoglikans yang

mengandung kondroitin sulfat untuk tulang rawan. Tulang rawan dicirikan oleh matriks

ekstraseluler yang terdiri dari glikosaminoglikan dan proteoglikan. Dalam kartilago juga

terdapat perikondrium, yaitu jaringan pengikat yang membungkus kartilago terdiri atas

sel fibrosit dan terdapat serat kolagen.10 Kondrosit terletak dalam lakuna dan

menghasilkan komponen matriks ekstraseluler dan mengatur metabolisme tulang rawan

yang sama dengan sel-sel dalam jaringan ikat lainnya.1

Pada sendi lutut, tulang rawan hialin memiliki komposisi terbanyak. Tulang rawan hialin

merupakan jaringan tulang rawan yang paling umum, berwarna biru keputihan seperti

kaca, terdapat pada permukaan tulang sendi, cincin tulang rawan pada batang tenggorok

dan cabang batang tenggorok, ujung tulang rusuk yang melekat pada tulang dada dan

pada ujung tulang panjang.8,9

Osteoarthritis

Berasal dari bahasa latin “osteo” yang berarti tulang, “arthro” yang berarti sendi dan

“itis” yang berarti radang. Osteoarthritis merupakan suatu kondisi kronis berkurangnya

cairan sendi dalam suatu waktu yang menyebabkan penipisan dari tulang rawan.11 Rasa

nyeri yang muncul ketika melakukan suatu aktivitas tertentu dikarenakan dari adanya

kontak antara dua tulang sebab kekurangan tulang rawan yang menjadi bahan dasar

sendi. Sendi yang mengalami radang umumnya adalah sendi-sendi yang berfungsi

Gambar no. 4 Sendi Lutut

Gambar no. 3 Kartilago

sebagai penopang tubuh, contohnya lutut, pinggang, dan punggung meskipun demikian

osteoarthritis dapat terjadi pada sendi-sendi tangan.

Faktor resiko pada osteoarthritis dibedakan menjadi 3, yaitu:12,13

Faktor genetik, dapat menurun dengan kisaran 45%-65%

Faktor konstitusional, seperti penuaan, jenis kelamin, obesitas dan kepadatan tulang

Faktor biomekanikal, seperti cedera pada sendi, aktivitas tubuh yang terlalu berat,

berkurangnya kekuatan otot.

Dalam kasus, penderita osteoarthritis adalah seorang ibu berusia 60 tahun. Dilihat dari

ketiga faktor diatas, ibu tersebut memenuhi faktor resiko konstitusional. Wanita yang

lanjut usia memiliki faktor resiko dua kali lebih tinggi terpapar osteoarthritis

dibandingkan dengan pria. Pria dibawah 45 tahun dapat saja memiliki gelaja yang lebih

sering dibandingkan dengan wanita pada usia yang sama, namun ketika wanita berusia 55

tahun keatas, wanita memiliki faktor resiko yang lebih tinggi. Hal ini dikarenakan wanita

diatas 55 tahun telah mengalami menopause dimana hormon-hormon seks akan

berkurang salah satunya estrogen yang kadarnya akan menjadi lebih rendah dari normal.

Sedangkan pria, tidak mengalami menopause. Hormon-hormon seks pada pria masih

akan terus diproduksi meskipun telah berusia lanjut, salah satunya testosterone synovial.

Seperti yang kita ketahui bahwa estrogen pada wanita masa subur atau wanita yang

memasuki pubertas ikut berperan dalam pertumbuhan wanita. Estrogen ini dapat

mempengaruhi fungsi kondrosit pada beberapa tingkat dengan berinteraksi dengan faktor

Gambar no. 5 Osteoarthritis

pertumbuhan sel, molekul adhesi, dan sitokin.14 Dalam sistem endokrin estrogen,

estrogen reseptor α (ERα) merupakan mediator penting dalam jalur transduksi sinyal.

Protein ERα diungkapkan dalam berbagai jenis sel, termasuk kondrosit artikular manusia

dan sel-sel tulang.15

2.3. Karbohidrat

Karbohidrat secara umum merupakan senyawa organik yang mengandung atom karbon,

hidrogen dan oksigen, dapat menghasilkan H2O.16 Karbohidrat merupakan sumber energi

utama dalam tubuh manusia dan banyak ditemukan dalam produk nabati seperti beras,

kentang, jagung, gandum, sayur dan buah.4 Karbohidrat terbagi menjadi tiga kelompok,

yaitu:

1) Monosakarida

Merupakan jenis karbohidrat yang paling sederhana karena tidak dapat

dihidrolisa.16 Monosakarida memiliki 1 buah cincin yang terdiri dari 3-6 atom C.

Contohnya: glukosa, fruktosa, galaktosa.4

2) Oligosakarida

Merupakan jenis karbohidrat yang banyak terbentuk dari beberapa monosakrida.

Dibedakan menjadi disakarida, trisakarida dan tetrasakarida. Disakarida

merupakan jenis karbohidrat yang paling banyak dikonsumsi oleh manusia di

dalam kehidupan sehari-hari. Setiap molekul disakarida akan terbentuk dari

gabungan 2 molekul monosakarida. Contohnya: sukrosa, laktosa, maltosa.

3) Polisakarida

Merupakan jenis karbohidrat yang terdiri dari banyak monosakarida. Pada

umumnya polisakarida mempunyai molekul besar dan lebih kompleks daripada

monosakarida dan oligosakarida. Polisakarida dapat dihidrolisis menjadi banyak

molekul monosakarida. Contohnya adalah amilum, selulosa, glikogen, dekstrin

dan heparin.17

Glukosamin (C6H14NO5)

Glukosamin pertama kali diidentifikasi oleh Dr. Georg Ledderhose pada tahun 1876,

tapi struktur stereokimia tidak sepenuhnya diketahui sampai ditemukan oleh Walter

Haworth pada tahun 1939.18 Glukosamin merupakan salah satu bentuk monosakarida

amino yang dihasilkan oleh sel eukariotik dalam konstitusi glukosaminoglikan, kelas

utama polisakarida kompleks ekstraseluler.1,17 Dikenal sebagai 2-amino-2-deoksi

glukosa, 2-amino-2-deoksi-beta-D-glukopiranosa dan chitosamine.4 Glukosamin

memiliki gugus amina (NH2) yang menggantikan gugus hidroksi (OH) pada rantai

karbon kedua. D-Glukosamin dibuat secara alami dalam bentuk glukosamin-6-fosfat

yang disintesis dari fructose-6-phosphate and glutamine.19

Dalam menjalankan fungsinya sebagai perangsang pertumbuhan tulang rawan,

glukosamin bekerja bersama dengan kondroitin sulfat yang berguna untuk

memperbaiki tulang rawan dibagian matriks tulang rawan. Menurut penelitian,

osteoarthritis yang disebabkan ketidakmampuan kondrosit merombak matriks

sehingga pada cairan sinovial pada jaringan sinovial berkurang komposisinya.1

2.4. Transportasi Sel

Satu satunya cara agar glukosamin dapat diserap oleh tubuh adalah melalui proses difusi

dari pembuluh kapiler yang berdekatan dengan perikondrium atau melalui cairan

sinovial, hal ini disebabkan pada kartilago tidak adanya pembuluh darah.

Difusi merupakan pergerakan molekul dari tempat dengan konsentrasi tinggi ke tempat

dengan konsentrasi rendah.19 Difusi dibedakan menjadi dua, yaitu: difusi dan difusi

terfasilitasi. Pada difusi, molekul-molekul yang dari suatu larutan dapat dengan bebas

Gambar no. 4 Struktur Glukosamin

keluar masuk, umumnya molekul-molekul ini adalah molekul-molekul non polar (seperti

O2) dan molekul polar kecil yang tidak bermuatan (seperti CO2 dan H2O). Sedangkan

pada difusi terfasilitasi terdapat dua macam cara. Pertama dengan menggunakan protein

transmembran autau protein channel, dimana diperlukan stimulus berupa protein untuk

masuk kedalam sel. Kedua dengan menggunakan protein pembawa, dimana molekul

yang akan masuk kedalam sel terlebih dahulu dilekati oleh protein. Pada difusi

terfasilitasi umumnya molekul yang lewat adalah makromolekul seperti glukosa, lemak,

asam nukleat atau protein. Pada difusi tidak memerlukan energy atau ATP sehingga

difusi termasuk kepada transport pasif.

3. Kesimpulan

Wanita yang telah menopause lebih rentan terhadap osteoarthritis.Glukosamin bekerja sama

dengan kondroitin sulfat merupakan salah satu penghilang nyeri pada osteoarthritis dengan

membentuk kartilago dan memperbaiki kartilago terutama pada bagian matriks. Glukosamin

masuk melalui proses difusi dari pembuluh kapiler ke perikondrium. Glukosamin merupakan

gula amino yaitu monosakarida yang memiliki gugus amin (NH2) pada rantai C kedua yang

menggantikan gugus hidroksil (OH).

Daftar Pustaka

1. Šimanek V, Křenb V, Ulrichovaa J, Galloc J. The efficacy of glucosamine and chondroitin

sulfate in the Treatment of osteoarthritis: are these saccharides drugs or nutraceuticals.

Biomed. Papers 2005 June 2; 149(1), 51–6.

2. Goldring MB, Berenbaum F. The regulation of chondrocyte function by proinflammatory

mediators: prostaglandins and nitric oxide. Clin Orthop Relat Res 2004; 427 Suppl, S37–46.

3. McAlindon TE, LaValley MP, Gulin JP, Felson DT. Glucosamine and chondroithin for

treatment for osteoarthritis. JAMA 2000 Mar 15; 283(11): p.1469.

4. Rijadi A. Karbohidrat. Dalam: Modul Dasar Biologi Sel 1. Jakarta: UKRIDA; 2012.

5. Sel. Diunduh dari: http://www.worldofteaching.com/21 Desember 2012.

6. Lumongga F. Sendi lutut. Sumatera Utara: Fakultas Kedokteran Sumatera Utara; 2004.

7. Watson R. Anatomi dan fisiologi untuk perawat. Ed. 10. Jakarta: ECG; 2002, p. 189-190.

8. Anderson PD. Anatomi fisiologi tubuh manusia. Jakarta: ECG;1996.

9. Yulianto E. Jaringan ikat dan jaringan tulang. 26 Agustus 2012. Diunduh dari:

http://konsepbiologi.wordpress.com/2012/08/26/jaringan-ikat-dan-jaringan-tulang/19

Desember 2012.

10. Priastini R, Hartono B, Hudyono J. Atlas biologi dasar. Jakarta: UKRIDA. 2012.

11. Arden E, Arden N, Hunter D. Osteoarthritis. New York: Oxford University Press. 2008.

12. National Collaborating Centre for Chronic Conditions. Osteoarthritis: National Clinical

Guideline for Care and Management in Adults. London: Royal College of Physicians; 2008.

13. Lane NE, Wallace DJ. Osteoarthritis: For Arthritis Patients and Their Family. New York:

Oxford University Press. 2008.

14. Gokhale JA, Frenkel SR, Dicesare PE. Estrogen and osteoarthritis. American Journal of

Orthropedics 2004;33(2):71-80.

15. Bergink AP, Van Meurs JB, Loughlin J, Arp PP, Yue Fang, Hofman A, et al. Estrogen

receptor α gene haplotype is associated with radiographic osteoarthritis of the knee in elderly

men and women 2003 July;48(7):1913-22

16. Hutagalung H. Karbohidrat. Sumatera Utara: Fakultas Kedokteran Sumatera Utara; 2004.

17. Yuniarba AF, Septiana M, Fajar J, Alviana FW, Nabila AR, Umayya L. Karbohidrat.

Malang: Fakultas Pertanian; 2012.

18. Horton D. The carbohydrates. Vol IB. New York: Academic Press. 1980, p. 727-728.

19. Ghosh S, Blumenthal HJ, Davidson E, Roseman S. Glucosamine metabolism: V. Enzymatic

synthesis of glucosamine 6-phosphate, J Biol Chem 1960 May;235:1265-37.

20. Priastini R. Membran plasma dan transportasi sel. Dalam: Modul Dasar Biologi Sel 1.

Jakarta: UKRIDA; 2012.