Adanya Pengaruh Kalsium dan Vitamin D terhadap Kontraksi Otot dan Pemulihan Tulang Apriandy Pariury102011299/F5Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida WacanaJl. Terusan Arjuna No. 6 Jakarta Barat 11510ria_pariury@rocketmail.comPendahuluanTulang merupakan salah satu dari jaringan-jaringan tubuh yang paling keras. Fungsinya adalah sebagai kerangka utama pada manusia dewasa, penunjang otot, pelindung organ-organ vital seperti otak dan rongga toraks dan merupakan tempat sumsum tulang. Tulang juga merupakan tempat penyimpanan kalsium, fosfor dan ion-ion lainnya yang dapat dilepaskan atau disimpan untuk mempertahankan kadar yang tetap ion-ion tersebut dalam cairan tubuh. Tulang adalah jaringan ikat khusus terdiri dari sel dan matriks. Sel tulang adalah osteoblas, osteosit dan osteoklas di luarnya. Matriks adalah komponen anorganik yaitu Ca fosfat, Ca karbonat, sedikit Ca fluoride, Mg fluoride dan komponen organik yaitu serat kolagen dan substansi dasar. Sehubungan dengan tulang, pada makalah ini dibahas mengenai patah tulang paha yang dialami oleh seorang anak kecil yang terjatuh dari tangga. Namun, tidak membahas kasus ini secara patologi/klinis tetapi secara makro, mikro, dan pengaruh kalsium dan vitamin D terhadap kontraksi otot dan pemulihan tulang dari proses patah tulang tersebut.Dalam penulisan makalah ini bukan saja membahas mengenai isinya tanpa memiliki tujuan yang jelas terhadap isi makalah. Sehingga tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk memberikan suatu gambaran maupun penjelasan yang lebih mendalam mengenai proses pembentukan tulang dan gangguan metabolisme tulang seperti contoh kasus fraktur femur pada skenario yang dibahas dalam makalah ini. Oleh karena itu, dengan adanya tujuan dari penulisan makalah ini penulis berharap bahwa makalah ini dapat dijadikan sebagai pedoman dan literatur dalam masa sekarang atau pun masa yang akan datang dan masyarakat dapat melakukan pencegahan dan pengobatan dini dengan cara yang tepat.

SkenarioSeorang anak kecil terjatuh dan patah tulang pahanya ketika sedang menuruni tangga. Setelah ditangani oleh dokter, anak tersebut diberikan suplemen kalsium dan vitamin D untuk mempercepat pertumbuhan tulangnya dan agar ototnya dapat berkontraksi dengan baik.Istilah Yang Tidak DiketahuiTidak ada istilah yang tidak diketahui.Rumusan Masalah1. Anak kecil terjatuh dan patah pada tulang paha2. Dokter memberikan sumplemen Ca dan vitamin DHipotesisCa dan vitamin D mempengaruhi kontraksi otot dan pertumbuhan tulang.Patah Tulang Paha (Fraktur Femur)Berdasarkan kasus/skenario yang dibahas, untuk itu saya terlebih dahulu menjelaskan tentang stuktur makro dan mikro dari tulang paha (femur). Struktur Makro (Anatomi) FemurOs. Femur merupakan tulang panjang dalam tubuh, yang dibagi atas caput, corpus, dan collum dengan distal dan proximal. Tulang ini bersendi dengan ocetabulum dalam struktur persendian panggul dan bersendi dengan tulang tibia pada sendi lutut.1Tulang paha ini termasuk tulang panjang dan terbesar pada tubuh yang merupakan seperempat panjang tubuh. Tulang ini terdiri dari 3 bagian yaitu: epiphysis, diaphysis, dan epiphysis distalis.1Epiphysis proximalis membuat bulatan dua pertiga bagian bola disebut caput femoris yang punya facies articularis untuk bersendi dengan acetabulum, di tengahnya terdapat cekungan yang disebut fovea capatis. Caput melanjutnya diri sebagai collum femoris, yang kemudian di sebelah lateral membulat yang disebut trochantor minor. Dilihat dari depan, kedua bulatan mayor dan minor ini dihubungkan oleh rigi disebut crista intertrochanterica dilihat dan belakang pula, maka disebelah tengah trochantor mayor terdapat cekungan fossa trochanterica. Diaphysis merupakan bagian yang panjang disebut corpus. Penampang melintang merupakan sepertiga dengan basis menghadap ke depan pada diaphysis mempunyai 3 dataran yaitu facies medialis, facies lateralis dan facies anterior. Batas antara facies medialis dan lateralis nampak di bagian belakang berupa garis yang disebut linea aspera, yang dimulai dari bagian proximal dengan tonjolan kasar yang disebut tuberositas glutea, kemudian linea ini terbagi menjadi dua bibir yaitu labium mediale dan labium laterale. Linea mediale sendiri merupakan lanjutan dari linea intertrohanterica. Linea aspera bagian distal membentuk segitiga yang yang disebut planum popliteum. Dari trochantor minor terdapat suatu garis disebut linea pectinea. Pada dataran belakang terdapat foramen nutricium, labium mediale atau laterale disebut linea supracondylaris medialis atau laterale.1Epiphysis distalis merupakan bulatan sepasang yang disebut condylys medialis dan condylus lateralis. Disebelah proximalis tonjolan ini terdapat masing-masing sebuah bulatan kecil disebut epicondylus medialis dan epicondylus lateralis. Epicondylus ini merupakan akhir perjalanan linea aspera yang melebar ke lateral disebut facies patellaris untuk bersendi dengan os patella, dilihat dari belakang, diantara condylus terdapat cekungan yang disebut fossa intercondyloid kemudian di bagian proximalnya terdapat garis yang disebut linea intercondyloid.Struktur Mikro (Histologi)Tulang adalah jaringan yang tersusun oleh sel dan didominasi oleh matrix kolagen ekstraselular (tipe I kolagen) yang disebut sebagai osteoid. Osteoid ini termineralisasi oleh deposit kalsium hydroxyapatite, sehingga tulang menjadi kaku dan kuat.1Sel-sel pada tulang adalah: OsteoblastOsteoblast yang mensintesis dan menjadi perantara mineralisasi osteoid. Osteoblast ditemukan dalam satu lapisan pada permukaan jaringan tulang sebagai sel berbentuk kuboid atau silindris pendek yang saling berhubungan melalui tonjolan-tonjolan pendek. Osteosit Osteosit merupakan komponen sel utama dalam jaringan tulang. Mempunyai peranan penting dalam pembentukan matriks tulang dengan cara membantu pemberian nutrisi pada tulang. OsteoklasSel fagosit yang mempunyai kemampuan mengikis tulang dan merupakan bagian yang penting. Mampu memperbaiki tulang bersama osteoblast. Osteoklas ini berasal dari deretan sel monosit makrofag. Sel osteoprogenitorSel osteoprogenitor merupakan sel mesenkimal primitif yang menghasilkan osteoblast selama pertumbuhan tulang dan osteosit pada permukaan dalam jaringan tulang.Tulang membentuk formasi endoskeleton yang kaku dan kuat dimana otot-otot skeletal menempel sehingga memungkinkan terjadinya pergerakan. Tulang juga berperan dalam penyimpanan dan homeostasis kalsium. Kebanyakan tulang memiliki lapisan luar tulang kompak yang kaku dan padat.1Tulang dan kartilago merupakan jaringan penyokong sebagai bagian dari jaringan pengikat tetapi keduanya memiliki perbedaan pokok antara lain: Tulang memiliki sistem kanalikuler yang menembus seluruh substansi tulang,tulang memiliki jaringan pembuluh darah untuk nutrisi sel-sel tulang, tulang hanya dapat tumbuh secara aposisi dan substansi interseluler tulang selalu mengalami pengapuran.1Pada potongan tulang terdapat 2 macam struktur :1. Substantia spongiosa (berongga)2. Substantia compacta (padat)Bagian diaphysis tulang panjang yang berbentuk sebagai pipa dindingnya merupakan tulang padat, sedang ujung-ujungnya sebagian besar merupakan tulang berongga yang dilapisi oleh tulang padat yang tipis. Ruangan dari tulang berongga saling berhubungan dan juga dengan rongga sumsum tulang.1

Jenis Jaringan TulangSecara histologis tulang dibedakan menjadi 2 komponen utama, yaitu: Tulang muda/tulang primer Tulang dewasa/tulang sekunderKedua jenis ini memiliki komponen yang sama, tetapi tulang primer mempunyai serabut-serabut kolagen yang tersusun secara acak, sedang tulang sekunder tersusun secara teratur.1Jaringan Tulang PrimerDalam pembentukan tulang atau juga dalam proses penyembuhan kerusakan tulang, maka tulang yang tumbuh tersebut bersifat muda atau tulang primer yang bersifat sementara karena nantinya akan diganti dengan tulang sekunder.Jaringan tulang ini berupa anyaman, sehingga disebut sebagai woven bone. Jaringan tulang primer merupakan komponen muda yang tersusun dari serat kolagen yang tidak teratur pada osteoid. Woven bone terbentuk pada saat osteoblast membentuk osteoid secara cepat seperti pada pembentukan tulang bayi dan pada dewasa ketika terjadi pembentukan susunan tulang baru akibat keadaan patologis.Selain tidak teraturnya serabut-serabut kolagen, terdapat ciri lain untuk jaringan tulang primer, yaitu sedikitnya kandungan garam mineral sehingga mudah ditembus oleh sinar-X dan lebih banyak jumlah osteosit kalau dibandingkan dengan jaringan tulang sekunder.Jaringan tulang primer akhirnya akan mengalami remodeling menjadi tulang sekunder (lamellar bone) yang secara fisik lebih kuat dan resilien. Karena itu pada tulang orang dewasa yang sehat itu hanya terdapat lamella saja.1 Jaringan Tulang SekunderJenis ini biasa terdapat pada kerangka orang dewasa. Dikenal juga sebagai lamellar bone karena jaringan tulang sekunder terdiri dari ikatan paralel kolagen yang tersusun dalam lembaran-lembaran lamella. Ciri khasnya: serabut-serabut kolagen yang tersusun dalam lamellae(lapisan) setebal 3-7m yang sejajar satu sama lain dan melingkari konsentris saluran di tengah yang dinamakan Canalis Haversi. Dalam Canalis Haversi ini berjalan pembuluh darah, serabut saraf dan diisi oleh jaringan pengikat longgar. Keseluruhan struktur konsentris ini dinamai Systema Haversi atau osteon.Sel-sel tulang yang dinamakan osteosit berada di antara lamellae atau kadang-kadang di dalam lamella. Di dalam setiap lamella, serabut-serabut kolagen berjalan sejajar secara spiral meliliti sumbu osteon, tetapi serabut-serabut kolagen yang berada dalam lamellae di dekatnya arahnya menyilang.1Di antara masing-masing osteon seringkali terdapat substansi amorf yang merupakan bahan perekat.2Susunan lamellae dalam diaphysis mempunyai pola sebagai berikut: Tersusun konsentris membentuk osteon. Lamellae yang tidak tersusun konsentris membentuk sistema interstitialis. Lamellae yang malingkari pada permukaan luar membentuk lamellae circumferentialis externa. Lamellae yang melingkari pada permukaan dalam membentuk lamellae circumferentialis interna.PeriosteumBagian luar dari jaringan tulang yang diselubungi oleh jaringan pengikat pada fibrosa yang mengandung sedikit sel. Pembuluh darah yang terdapat di bagian periosteum luar akan bercabang-cabang dan menembus ke bagian dalam periosteum yang selanjutnya samapai ke dalam Canalis Volkmanni. Bagian dalam periosteum ini disebut pula lapisan osteogenik karena memiliki potensi membentuk tulang. Oleh karena itu lapisan osteogenik sangat penting dalam proses penyembuhan tulang.Periosteum dapat melekat pada jaringan tulang karena:pembuluh-pembuluh darah yang masuk ke dalam tulang, terdapat serabut Sharpey (serat kolagen) yang masuk ke dalam tulang dan terdapat serabut elastis yang tidak sebanyak serabut Sharpey.1EndosteumEndosteum merupakan lapisan sel-sel berbentuk gepeng yang membatasi rongga sumsum tulang dan melanjutkan diri ke seluruh rongga-rongga dalam jaringan tulang termasuk Canalis Haversi dan Canalis Volkmanni. Sebenarnya endosteum berasal dari jaringan sumsum tulang yang berubah potensinya menjadi osteogenik.1Komponen Jaringan TulangSepertinya halnya jaringan pengikat pada umumnya, jaringan tulang juga terdiri atas unsur-unsur: sel, substansi dasar, dan komponen fibriler. Dalam jaringan tulang yang sedang tumbuh, seperti telah dijelaskan pada awal pembahasan, dibedakan atas 4 macam sel:OsteoblasSel ini bertanggung jawab atas pembentukan matriks tulang, oleh karena itu banyak ditemukan pada tulang yang sedang tumbuh. Selnya berbentuk kuboid atau silindris pendek, dengan inti terdapat pada bagian puncak sel dengan kompleks Golgi di bagian basal. Sitoplasma tampak basofil karena banyak mengandung ribonukleoprotein yang menandakan aktif mensintesis protein.1Pada pengamatan dengan M.E tampak jelas bahwa sel-sel tersebut memang aktif mensintesis protein, karena banyak terlihat RE dalam sitoplasmanya. Selain itu terlihat pula adanya lisosom.1OsteositOsteosit merupakan komponen sel utama dalam jaringan tulang. Pada sediaan gosok terlihat bahwa bentuk osteosit yang gepeng mempunyai tonjolan-tonjolan yang bercabang-cabang. Bentuk ini dapat diduga dari bentuk lacuna yang ditempati oleh osteosit bersama tonjolan-tonjolannya dalam canaliculi. Dari pengamatan dengan M.E dapat diungkapkan bahwa kompleks Golgi tidak jelas, walaupun masih terlihat adanya aktivitas sintesis protein dalam sitoplasmanya. Ujung-ujung tonjolan dari osteosit yang berdekatan saling berhubungan melalui gap junction. Hal-hal ini menunjukkan bahwa kemungkinan adanya pertukaran ion-ion di antara osteosit yang berdekatan.Osteosit yang terlepas dari lacunanya akan mempunyai kemampuan menjadi sel osteoprogenitor yang pada gilirannya tentu saja dapat berubah menjadi osteosit lagi atau osteoklas.OsteoklasOsteoklas merupakan sel multinukleat raksasa dengan ukuran berkisar antara 20 m-100m dengan inti sampai mencapai 50 buah. Sel ini ditemukan untuk pertama kali oleh Kllicker dalam tahun 1873 yang telah menduga bahwa terdapat hubungan sel osteoklas (O) dengan resorpsi tulang. Hal tersebut misalnya dihubungkan dengan keberadaan sel-sel osteoklas dalam suatu lekukan jaringan tulang yang dinamakan Lacuna Howship (H). keberadaan osteoklas ini secara khas terlihat dengan adanya microvilli halus yang membentuk batas yang berkerut-kerut (ruffled border). Gambaran ini dapat dilihat dengan mroskop electron. Ruffled border ini dapat mensekresikan beberapa asam organik yang dapat melarutkan komponen mineral pada enzim proteolitik lisosom untuk kemudian bertugas menghancurkan matriks organik. Pada proses persiapan diklasifikasi (a), osteoklas cenderung menyusut dan memisahkan diri dari permukaan tulang. Relasi yang baik dari osteoklas dan tulang terlihat pada gambar (b). resorpsi osteoklatik berperan pada proses remodeling tulang sebagai respon dari pertumbuhan atau perubahan tekanan mekanikal pada tulang. Osteoklas juga berpartisipasi pada pemeliharaan homeostasis darah jangka panjang.2Selain pendapat di atas, ada sebagian peneliti berpendapat bahwa keberadaan osteoklas merupakan akibat dari penghancuran tulang. Adanya penghancuran tulang osteosit yang terlepas akan bergabung menjadi osteoklas. Tetapi akhir-akhir ini pendapat tersebut sudah banyak ditinggalkan dan beralih pada pendapat bahwa sel-sel osteoklas-lah yang menyebabkan terjadinya penghancuran jaringan tulang.2Sel OsteoprogenitorSel tulang jenis ini bersifat osteogenik, oleh karena itu dinamakan pula sel osteogenik. Sel-sel tersebut berada pada permukaan jaringan tulang pada periosteum bagian dalam dan juga endosteum. Selama pertumbuhan tulang, sel-sel ini akan membelah diri dan mnghasilkan sel osteoblas yang kemudian akan akan membentuk tulang. Sebaliknya pada permukaan dalam dari jaringan tulang tempat terjadinya pengikisan jaringan tulang, sel-sel osteogenik menghasilkan osteoklas.2Sel-sel osteogenik selain dapat memberikan osteoblas juga berdiferensiasi menjadi kondroblas yang selanjutnya menjadi sel kartilago. Kejadian ini, misalnya, dapat diamati pada proses penyembuhan patah tulang. Menurut penelitian, diferensiasi ini dipengaruhi oleh lingkungannya, apabila terdapat pembuluh darah maka akan berdiferensiasi menjadi osteoblas, dan apabila tidak ada pembuluh darah akan menjadi kondroblas. Selain itu, terdapat pula penelitian yang menyatakan bahwa sel osteoprogenitor dapat berdiferensiasi menjadi sel osteoklas lebih-lebih pada permukaan dalam dari jaringan tulang.2

Pengaruh Kalsium dan Vitamin DKalsium dan vitamin D sangat berpengaruh dalam pembentukan maupun pemulihan tulang. Kalsium diperlukan untuk pembentukan tulang sedangkan vitamin D sebagai penyokong atau yang membantu kalsium dalam proses pembentukan dan pemulihan dari tulang itu sendiri.KalsiumKalsium sangat berperan dalam berbagai proses biologik seperti koagulasi darah, aktivitas enzim, kontraksi otot, eksitabilitas saraf, pembebasan hormon, permeabilitas membran, dan sebagai unsur esensial struktur tulang.3 Aktivitas tersebut di atas dapat berlangsung normal apabila kadar kalsium dalam darah berada dalam kisaran normal. Untuk mempertahankan dalam keadaan normal kalsium dipengaruhi oleh PTH, vitamin D, dan kalsitonin.4 Penyerapan kalsium sebagian besar terjadi di duodenum dan jejunum bagian proksimal karena keadaannya lebih bersifat asam daripada bagian usus yang lainnya. Penyerapan kalsium di usus halus berlangsung melalui dua mekanisme, yaitu dengan transpor aktif dan transpor pasif. Mekanisme transpor aktif diatur oleh 1,25 - Dehidroxycholecalciferol [1,25-(OH)2 D], suatu bentuk vitamin D paling aktif yang diproduksi dalam ginjal. Transpor aktif diatur dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan kalsium tubuh yang meningkat, misalnya pada periode pertumbuhan, kehamilan, laktasi, atau pada saat diet rendah kalsium. Dehidroxycholecalciferol [1,25-(OH)2D] menyebabkan terbentuknya protein pengikat kalsium di sel-sel epitel usus. Protein tersebut berfungsi untuk mengangkut kalsium ke dalam sitoplasma sel, selanjutnya kalsium bergerak melewati membran basolateral dengan cara difusi terfasilitasi.5 Protein pengikat kalsium tetap di dalam sel plasma beberapa minggu sesudah [1,25-(OH)2D] dikeluarkan dari tubuh sehingga memperpanjang waktu absorbsi kalsium. Absorbsi kalsium dalam saluran pencernaan biasanya berkisar antara 30-80 % dari total asupan kalsium. Tubuh manusia menyerap sekitar 20 % hingga 40 % kalsium dari makanan yang dikonsumsi, namun pada umumnya disesuaikan dengan kebutuhan tubuh. Penyerapan kalsium meningkat apabila terjadi penurunan kadar kalsium darah. Sebaliknya penyerapan kalsium menurun apabila kadar kalsium darah tinggi.6Kadar kalsium plasma normal berkisar antara 9,2-10,4 mg/dl (2,4 mEq/L), dari jumlah tersebut sekitar 6 % berikatan dengan sitrat, fosfat dan anion lain, sedangkan sisanya 94 % terbagi dua, yaitu bentuk yang terikat protein plasma dan bentuk terionisasi atau tidak terikat. Bentuk terikat protein plasma terutama dengan albumin (47 %) dan bentuk yang terionisasi atau yang tak terikat (47 %), dapat berdifusi melalui membran sel semipermeabel.6Kalsium dalam bentuk ion diperlukan untuk mengatur sejumlah proses fisiologik dan biokimia penting termasuk eksitabilitas neuromuskuler, koagulasi darah, proses-proses yang sifatnya sekresi, integritas membran serta pengangkutan membran plasma, reaksi enzim, pelepasan hormon serta neurotransmiter, dan kerja intrasel sejumlah hormon.5 Aktivitas biologik seperti tersebut di atas dapat berjalan normal apabila kadar kalsium berada dalam kisaran normal. Kadar kalsium ion dipertahankan oleh mekanisme homeostasis. Adanya perubahan 1-5 % dari kalsium darah menyebabkan mekanisme homeostasis mulai berperan untuk mengembalikan kadar kalsium pada kadar yang normal. Kalsium plasma berada dalam keseimbangan dengan kadar kalsium tulang yang siap melakukan pertukaran. Jumlah kalsium dalam cairan ekstrasel diatur oleh PTH, kalsitriol, dan kalsitonin yaitu dengan cara memengaruhi transpor kalsium melalui membran yang memisahkan cairan ekstrasel dengan cairan periosteum. Kalsium dibutuhkan untuk pertumbuhan normal dan perkembangan kerangka tubuh. Kalsium harus tersedia dengan cukup pada makanan untuk mempertahankan kadar normalnya dalam serum. Nutrisi rendah kalsium menyebabkan individu akan memasuki kehidupan dewasa dengan massa tulang yang kurang padat. Hal ini merupakan faktor risiko untuk terjadinya osteopenia dan osteoporosis. Mulai usia sekitar 50-an pada pria dan saat menopause pada wanita, keseimbangan tulang menjadi negatif dan terjadi kehilangan massa tulang pada seluruh bagian dari kerangka. Kehilangan kalsium ini dihubungkan dengan makin meningkatnya kejadian patah tulang, khususnya pada wanita. Apabila kekurangan kalsium pada usia awal, maka dapat mengalami patah tulang pada usia 57-58 tahun.6 Kekurangan asupan kalsium atau gangguan penyerapan kalsium dari usus memberikan pengaruh berbeda pada berbagai tingkat usia. Apabila kondisi ini terjadi pada masa anak-anak maka akan menimbulkan penyakit rhakhitis atau osteomalasia pada orang dewasa.6 Sejumlah besar kalsium difiltrasi di dalam ginjal, 98-99 % dari jumlah kalsium yang difiltrasi akan diserap kembali. Penyerapan kembali dari kalsium 65 % terjadi di tubulus proksimal, sedangkan sisanya sebagian besar diserap kembali melalui tubulus distal dan sebagian kecil melalui bagian asendens jerat Henle. Penyerapan kembali di tubulus distal merupakan proses transpor aktif yang diatur oleh hormon paratiroid.6 Sebagian besar kalsium diekskresikan lewat tinja dan hanya sebagian kecil lewat urin. Ekskresi kalsium lewat urin maupun tinja menurun apabila terjadi hipokalsemia.6Vitamin DVitamin D merupakan vitamin yang larut dalam lemak dan merupakan turunan dari senyawa sterol serta mempunyai beberapa bentuk senyawa dengan fungsi yang sama. Sebagian besar vitamin D terdapat dalam bentuk vitamin D2 (ergokalsiferol) dan vitamin D3 (kolekalsiferol). Kedua vitamin tersebut mempunyai aktivitas biologik dan aktivitas nutrisional yang sama. Vitamin ini secara umum merupakan senyawa organik yang selalu dibutuhkan tubuh untuk kelangsungan proses metabolisme sel normal, pertumbuhan dan pemeliharaan jaringan tubuh. Vitamin D merupakan salah satu vitamin yang terkait dengan pembentukan jaringan tulang. Fungsi utama dari vitamin D adalah mempertahankan konsentrasi kalsium dan fosfor serum dalam kisaran normal dengan meningkatkan efisiensi usus halus untuk menyerap mineral dari makanan.6Vitamin D2 dibentuk melalui irradiasi sinar ultraviolet dari suatu sterol atau ergosterol yang disintesis di dalam tanaman. Vitamin D3 dibentuk di dalam kelenjar sebaseus kulit 7-dehidrokolesterol yang diubah oleh sinar ultraviolet menjadi previtamin D3.8 Vitamin D3 yang disintesis dalam kulit diangkut oleh -1-globulin atau -2-globulin yang terkandung di dalam serum untuk selanjutnya dibawa ke hati, demikian halnya dengan vitamin D2 atau vitamin D3 suplemen yang berasal dari makanan, setelah diserap di dalam usus (jejenum dan ileum) selanjutnya dibawa ke hati.6 Vitamin tersebut dapat berfungsi setelah diaktifkan melalui beberapa tahapan. Pengaktifan tahap pertama melalui hidroksilasi kolekalsiferol pada posisi C-25 dilakukan oleh enzim 25-hidroksilase, sehingga terbentuk 25-hidroksikolekalsiferol (25-HCC). Proses ini terjadi di dalam sitoplasma sel hati.6 Perubahan vitamin D3 menjadi 25- HCC diperlukan ion magnesium, NADPH, oksigen molekuler, protein sitoplasmik, dan sitokrom P450 untuk mengaktivasi enzim 25- hidroksilase.6 Aktivitas enzim 25-hidroksilase untuk mengubah kolekalsiferol menjadi 25-HCC juga diatur oleh suatu mekanisme umpan balik, oleh karena itu jumlah 25-HCC yang dihasilkan relatif tetap meskipun diberikan vitamin D3 dosis tinggi.7 Kolekalsiferol yang tidak mengalami hidroksilasi disimpan di dalam hati sebagai cadangan dengan demikian toksisitas akibat tingginya vitamin D3 dapat dicegah.Setelah terjadi proses hidroksilasi, senyawa 25-HCC berikatan dengan protein pembawa yang terdapat di dalam plasma secara cepat meninggalkan hati menuju ginjal. Pengaktifan tahap ke dua, proses metabolik mengalami hidroksilasi di dalam mitokondria sel tubulus proksimal ginjal menjadi metabolik aktif yaitu 1,25-dehidrokolekalsiferol (1,25-DHCC) yang bertanggung jawab terhadap fungsi biologis utama vitamin D untuk mempertahankan serum kalsium dalam kondisi fisiologis normal melalui perannya pada usus, ginjal, dan tulang. Reaksi pembentukan senyawa 1,25-DHCC di dalam ginjal dirangsang oleh rendahnya kadar kalsitriol dalam plasma, kalsium, fosfor dan hormon paratiroid. Penurunan konsentrasi kalsium darah akan merangsang kelenjar hipofise untuk meningkatkan sintesis dan sekresi PTH.5 Metabolisme kalsium tulang tidak lepas dari peran vitamin D3 (kalsitriol) pada saluran pencernaan dan sintesis vitamin D3 endogen. Apabila terjadi kekurangan vitamin D, absorbsi kalsium dan fosfor berkurang sehingga menyebabkan hipokalsemi.5 Kondisi ini menstimulasi kelenjar paratiroid untuk mensekresi PTH dalam jumlah tinggi, yakni dengan menstimulasi secara tidak langsung aktivitas osteoklas untuk meningkatkan proses resorbsi tulang sehingga kalsium dan fosfor masuk ke dalam darah. Hormon paratiroid juga merangsang ginjal untuk mengabsorbsi kalsium pada tubuli dan meningkatkan ekskresi fosfat, serta mengubah 25-hidroksikolekalsiferol (25-OHD) menjadi 1,25-dihidroksikolekalsiferol [1,25-(OH)2D3] yang merupakan metabolit aktif vitamin D, yaitu vitamin D3. Selanjutnya vitamin D3 ini menstimuli usus halus untuk menyerap lebih banyak kalsium dan fosfor.Vitamin D berpengaruh pada kemampuan osteoblas dalam memelihara kesehatan tulang. Pengaruh ini ditentukan oleh kemampuan vitamin D mempertahankan kadar kalsium dan fosfat ekstraseluler yang cukup, agar dapat dideposisi ke dalam matriks tulang. Matriks tulang merupakan hasil sintesis osteoblas dan vitamin D memengaruhi osteoblas melalui lintasan genomik maupun nongenomik. Lintasan genomik memengaruhi osteoblas melalui stimulasi biosintesis matriks yaitu meningkatkan produksi osteopontin (OPN) dan osteoklasin (OCN).6 Vitamin D memengaruhi metabolisme kalsium dan fosfor pada organ target, yaitu usus halus, tulang, dan ginjal. Metabolit aktif vitamin D3 (kalsitriol) mempermudah penyerapan kalsium secara aktif di dalam usus halus dengan merangsang sintesis kalsium yang terikat dengan protein. Vitamin D3 mempermudah masuknya kalsium ke dalam sel melalui protein pengikat kalsium kalmodulin.5 Kontaksi OtotDi sebagian besar otot, serat berjalan di seluruh panjang otot. Masing serat disarafi oleh satu ujung saraf.Miofibril terdiri dari filamen aktin dan miosin. Setiap serat mengandung ratusan sampai ribuan miofibril; dan, setiap miofibril sendiri terdiri dari sekitar 1500 filamen miosin dan 3000 filamen aktin yang terletak berdampingan satu sama lain. Filamen-filamen ini adalah moekur polimer protein besar yang menentukan kontraksi otot.5 Di gambar, filamen tebal adalah miosin, dan filament tipis adalah aktin; perhatikan gambaran berikut. Pita gelap dan terang. Filamen aktin dan miosin secara parsial saling menjalin sehingga miofibril tampak memiliki pita terang dan gelap bergantian. Pita terang hanya mengandung filamen aktin dan disebut pita I. Pita gelap mengandung filamen miosin serta ujung filamen aktin. Bagian filamen aktin yang bertumpuk (overlap) dengan miosin dinamai pita A.7 Jembatan silang. Tonjolan-tonjolan kecil dari samping filamen miosin adalah jembatan silang (cross bridge). Jembatan ini menonjol dari permukaan filamen miosin di seluruh panjangnya kecuali di bagian tengah. Interaksi antara jembatan-jembatan silang ini dan filamen aktin menyebabkan kontraksi.7

Lempeng Z (Z discs). Ujung-ujung filament aktin melekat ke lempeng Z. Lempeng Z berjalan melewati miofibril dari satu ke yang lain, melekatkan miofibril-miofibril tersebut. Karena itu, serat otot keseluruhan memiliki pita-pita terang dan gelap, menyebabkan otot rangka dan jantung tampak lurik (berseran-lintang).7 Sarkomer. Bagian miofibril yang terletak antara dua lempeng Z yang berurutan disebut sarkomer. Sewaktu istirahat, filamen aktin bertumpang-tindih dengan filamen miosin dan sedikit bertumpang-tindih satu sama lain.7

Mekanisme Umum Kontraksi OtotInisiasi dan eksekusi kontraksi otot berlangsung dalam tahap-tahap berurutan berikut1. Potensial aksi menjalar di sepanjang suatu saraf motorik hingga keujungnya di serat otot; dan saraf tersebut mengeluarkan sejumlah kecil bahan neurotransmitter asetilkolin.72. Asetilkolin bekerja pada suatu daerah di membran otot untuk membuka saluran bergerbang-asetilkolin, yang memungkinkan ion natrium mengalir ke dalam serat otot.3. Potensial aksi berjalan di sepanjang membran serat otot, menyebabkan retikulum sarkoplasma membebaskan ion kalsium yang telah tersimpan di retikulum ke dalam miofibril.4. Ion kalsium memicu gaya-gaya tarik antara filamen aktin dan miosin menyebabkan keduanya saling bergeser (sliding); ini adalah proses kontraksi.5. Setelah sepersekian detik, ion kalsium dipompa kembali ke dalam retikulum sarkoplasma, tempat ion-ion ini disimpan sampai datang potensial aksi otot; pengeluaran ion kalsium dari miofibril ini menyebabkan kontraksi otot berhenti.7Mekanisme Molekular Kontraksi OtotKontraksi otot terjadi melalui mekanisme pergeseran filamen. Gaya-gaya mekanis yang timbul oleh interaksi jembatan silang miosin dengan filamen aktin menyebabkan filamen aktin bergeser ke dalam di antara filamen miosin. Pada keadaan istirahat, gaya-gaya ini terhambat; tetapi jika terdapat potensial aksi merambat di membran serat otot, retikulum sarkoplasma akan membebaskan sejumlah besar ion kalsium, yang mengaktifkan gaya-gaya antara filament miosin dan aktin yang kemudian memulai kontraksi.7Filamen miosin terdiri dari banyak molekul miosin. Ekor molekul miosin berkumpul untuk membentuk badan filamen, sementara kepala miosin dan sebagian dari setiap molekul miosin menggantung keluar ke arah samping bagian badan, membentuk lengan yang menjulurkan kepala keluar dari badan. Kepala dan lengan yang menonjol bersama-sama dinamai jembatan silang. Gambaran penting kepala miosin adalah bahwa struktur ini berfungsi sebagai enzim adenosine tripfosfatase (ATPase), yang memungkinkannya memecah adenosine tripfosfat (ATP) sehingga proses kontraksi dapat berjalan.7Filamen aktin terdiri dari aktin, tropomiosin, dan troponin. Masing-masing filamen aktin memiliki panjang sekitar I mikrometer. Pangkal filamen aktin melekat secara kuat ke lempeng Z, sementara ujung-ujung lainnya menonjol dalam dua arah ke sarkometer terdekat dan berada di antara molekul-molekul miosin.7 Pemulihan TulangTulang merupakan suatu organ yang mengalami metabolisme aktif berupa proses penyerapan dan pembentukan tulang. Proses ini berlangsung secara simultan dan menyangkut semua perubahan yaitu modeling dan remodeling.Modeling adalah perubahan struktur atau bentuk pada jaringan tulang akibat formasi dan resorbsi matriks tulang dalam proses pertumbuhan (contoh: perubahan bentuk tulang kepala dari bayi sampai tua). Pada manusia, memasuki usia 20 sampai 30 tahun (Gambar 6) terjadi peningkatan pembentukan massa tulang dengan tercapainya massa tulang puncak.8 Proses modeling terjadi pada bagian growth plate (lempengan tulang rawan yang aktif berproliferasi atau disebut juga sasaran epifise) atau pada lokasi perubahan tulang rawan menjadi tulang termineralisasi. Selama proses pertumbuhan terjadi pemisahan badan tulang (corpus) dengan area ujung tulang (epifisis) oleh sasaran epifisis.

Gambar 6. Perubahan massa tulang berdasarkan umur pada manusia Pertumbuhan memanjang terjadi karena sasaran epifise tersebut terisi oleh tulang baru pada ujung badan tulang. Lebar sasaran epifise sebanding dengan kecepatan pertumbuhan tubuh dan dipengaruhi oleh sejumlah hormon terutama hormon pertumbuhan yang dihasilkan oleh hipofisa dan insulin growth factor-1 (IGF-1). Sementara itu menyatakan bahwa modeling dimulai sejak di dalam kandungan sampai mencapai puncak massa tulang yang dipengaruh oleh faktor-faktor fisiologis dan mekanis. Pembentukan tulang terjadi melalui mekanisme pengerasan tulang endokondrial. Hal itu termasuk perubahan dari garis turunan sel mesenkim menjadi kondroblas selanjutnya menjadi kondrosit dengan mensintesis proteoglikan sebagai dasar dari matriks ekstraseluler. Ketika terjadi kalsifikasi matriks ekstraseluler, berlangsung juga invasi pembuluh darah termasuk prekursor osteoklas (yang menurunkan kalsifikasi tulang rawan) dan prekursor osteoblas. Proses kalsifikasi tulang rawan menghasilkan the primary spongiosum, sedangkan tulang yang terbentuk di antara jaringan disebut the secondary spongiosum yang nantinya dikenal sebagai tulang woven.8Remodeling adalah proses yang berlangsung terus-menerus secara aktif dengan membangun dan memperbaiki pembentukan tulang yang dilakukan oleh osteoklas (resorbsi tulang) dan osteoblas (formasi tulang). Proses remodeling pada kondisi normal adalah massa tulang yang diresorbsi seimbang dengan jumlah massa tulang yang diformasi, terutama pada individu berusia sekitar 30- 40 tahun.8 Remodeling juga berfungsi untuk mempertahankan keseimbangan biokimia tulang, memelihara dan memperbaiki kerusakan tulang. Keseimbangan ini mulai terganggu melewati usia 40 tahun. Pada usia tersebut proses remodeling tulang mulai tidak seimbang yaitu, kecepatan formasi tulang tidak sama dengan resorbsi tulang dan lebih cenderung ke arah penyerapan tulang ketika wanita mencapai menopause. Pada saat ini terjadi proses uncoupling, yaitu awal proses penuaan.8 Tahapan proses remodeling tulang normal meliputi enam tahap, yaitu quiescence (istirahat), aktivasi, resorbsi, proses balik (reversal), formasi, dan berakhir pada tahap istirahat. Proses remodeling diatur oleh sel osteoblas dan osteoklas.yang tersusun dalam struktur yang disebutbone remodeling unit(BRU). BRU merupakan suatu struktur temporer yang unik aktif saat modeling dan remodeling. Struktur dari BRU terdiri dari osteoklas di depan diikuti oleh osteoblas, di belakang dan di tengah-tengah terdapat kapiler, jaringan syaraf dan jaringan ikat.8Panjang BRU 1-2 mm dengan lebar 0,24 mm bekerja memahat tulang, meresorpsi tulang dan membentuk tulang baru. Pada orang dewasa sehat diperkirakan 1 juta BRU aktif bekerja sedangkan 2-3 juta BRU dalam keadaan non aktif. BRU bekerja pada tulang kortikal maupun trabekular.8

Pada tulang trabekula, BRU bergerak melewati permukaan memahat dan menggali oleh osteoklas dan menutup bekas galian tadi mengganti sel sel yang rusak dan membentuk tulang baru oleh osteoblas. Proses penyerapan tulang terjadidalam tiga minggu sedangkan proses pembentukan tulang membutuhkan waktu sekitar tiga bulan. Masa hidup BRU enam sampai sembilan bulan, lebih lama darimasa hidup osteoblas yaitu tiga bulan dan masa hidup osteoklas dua minggu sehingga diperlukan persediaan banyak sel osteoblas yang dibentuk oleh selmesenkim dan osteoklas.8Menurut Frost, BRU terjadi pada permukaan tulang trabekular dan kortikal sebagai ilacuna howsip ireguler berlangsung selama 2 minggu. Proses aktifitas remodeling tulang dimulai dengan aktifitas prekusor hemopoetik menjadi osteoklas yang secara normal akan berinteraksi dengan linning cell osteoblas. Dalam fase reversal osteoklas menghilang, digantikan oleh sel monosit yang bekerja menempelkan bahan yang akan menjadi lapisan cement, kemudian pada fase formasi tulang oleh pengaruh sinyal tertentu osteoblas menempel di permukaan lubang lacuna howsip dan mensintesis kolagen, protein non-kolagen dan mensekresinya membentuk osteoid yang pada akhirnya termineralisasi ekstrasel menjadi tulang. Densitas tulang akan terus meningkat sampai pada dekade keempat atau kelima dengan kecepatan paling tinggi pada massa pertumbuhan akil balik atau adolescent . Tulang trabekular mengalami remodeling atau bone turnover sekitar 20-30% pertahun sedangkan tulang korteks 3% - 10% pertahunnya.Tahapan siklus remodeling tulang sebagai berikut1. QuiescenceQuiescence yaitu fase tenang, permukaan tulang sebelum terjadi resorpsi.2. AktivationDimulai saat osteoklas teraktivasi dan taksis (pergerakan dan arah perpindahan dipengaruhi oleh arah datangnya rangsangan) ke permukaan tulang.3. ResorptionDimana osteoklas berada pada permukaan tulang. Osteoklas akan mengikis permukaan tulang, melarutkan mineral, matriks tulang, membuat lubang (resorption pit) dan selanjutnya tertarik dalam resorption pit.4. Bone formationDimana osteoblas akan membentuk tulang baru dengan memproduksi matriks tulang osteoid.5. MineralizationDimana permukaan tulang telah ditutupi dengan sel-sel pelapis oleh proses modeling dan remodeling.

Remodeling tulang dipengaruhi oleh beberapa hormon seperti hormon paratiroid (PTH), kalsitonin, sitokin, kalsitriol dan faktor-faktor lokal nutrisi, faktor pertumbuhan, TGF, fibroblast growth factor (FGF), IL, prostaglandin, dan aktivitas individu. Beberapa tahun setelah puncak massa tulang terjadi, proses remodeling tulang masih berjalan normal dengan jumlah massa tulang yang masih stabil. Memasuki usia 40 tahun atau tepatnya memasuki usia menopause, proses remodeling mulai berjalan tidak seimbang.8Secara fisiologis, pada wanita pascamenopause karena kadar estrogen yang mulai menurun akan mengakibatkan gangguan keseimbangan antara sel osteoklas dan osteoblas. Kekurangan estrogen akan menyebabkan menurunnya kadar kalsium darah sehingga akan memacu kelenjar paratiroid untuk meningkatkan sekresi PTH dan memengaruhi osteoblas untuk merangsang pembentukan sitokin (IL-1, IL-6, dan TNF). Sitokin mengaktivasi osteoklas untuk merangsang resorbsi tulang.8Secara mikroskopis, proses remodeling tulang dimulai dengan sekresi kolagen, glikoprotein, dan proteoglikan oleh osteoblas. Kolagen mengalami polimerisasi membentuk serabut kolagen atau semacam tulang rawan yang belum mengalami proses mineralisasi yang disebut osteoid. Osteoblas yang terperangkap di dalam osteoid akan menjadi osteosit dan berperan dalam regulasi mineral tulang. Penumpukan mineral terjadi beberapa hari setelah terbentuknya osteoid dengan susunan berselang seling dengan serabut kolagen menjadi kristal hidroksiapatit. Pada remodeling proses pembentukan mineral diikuti juga oleh proses penyerapan mineral dan berlangsung dalam keseimbangan yang dinamis di dalam tulang.8KesimpulanDengan adanya pemberian suplemen kalsium dan vitamin D untuk penderita fraktur femur secara cepat, membuat pertumbuhan tulang semakin cepat dan kontraksi otot dapat pulih kembali atau berfungsi dengan baik lagi. Karena pada dasarnya kalsium memiliki peran dalam berbagai proses biologik seperti koagulasi darah, aktivitas enzim, kontraksi otot, eksitabilitas saraf, pembebasan hormon, permeabilitas membran, dan sebagai unsur esensial struktur tulang. Sedangkan vitamin D berfungsi untuk mempertahankan konsentrasi kalsium tetap normal dan stabil serta berperan untu membantu kemampuan osteoblas dalam memelihara kesehatan tulang. Oleh karena itu, hipotesis yang dibuat dalam makalah ini dapat diterima karena sudah ada penjelasan mengenai pengaruh kalsium dan vitamin D terhadap kontraksi otot dan pemulihan tulang.Daftar Pustaka1. Putz R, Pabst R. Atlas anatomi manusia sobbota: batang badan, panggul, extremitas bawah. Edisi ke-22. Jakarta: EGC; 2006.h.275-277.2. Fawcett DW. Buku ajar histologi. Edisi ke-12. Jakarta: EGC; 2002.h.95-99.3. Nieves JW. Calcium, vitamin D, and nutrition in elderly adults. Clin Geriatr Med 2003; 19: 321-35. 4. Zhang YH, Huang BL, Jialal I, Northrup H, McCabe ER, Diple KM. Asymptomatic isolated human glycerol kinase deficiency associated with splice-site and nonsence-mediated decay of mutant RNA. Pediatric Res 2006; 59(4 Pt 1): 590-2.5. Sherwood, L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Edisi ke-6. Jakarta: EGC; 2011.6. Ganong WF. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi ke-22. Jakarta: EGC.2008. 7. Hall JE. Buku saku fisiologi kedokteran Guyton dan Hall. Dalam: Adair TH. Kontraksi otot rangka. Edisi ke-11. Jakarta: EGC; 2009.h.44-7.8. Helmi ZN. Buku ajar gangguan muskuloskeletal. Edisi ke-3. Jakarta: Salemba Medika; 2011.

1