Makalah PBL Blok 5

Penyusun dan Fungsi Tulang dari Otot dan Sendi Lutut pada Manusia

Oleh:

Raymond Edwin Lubis

10.2010.142

Kelompok: C1

27 Maret 2011

Fakultas Kedokteran

Universitas Kristen Krida Wacana

Jalan Terusan Arjuna No. 6 – Jakarta Barat

e-mail: epyon6@yahoo.co.id

Pendahuluan

Sebagai unsur pokok kerangka orang dewasa, jaringan tulang menyangga struktur

berdaging, melindungi organ-organ vital seperti yang terdapat di dalam tengkorak dan rongga

dada, dan menampung sumsum tulang, tempat sel-sel darah dibentuk. Tulang juga berfungsi

sebagi cadangan fosfat, kalsium, dan ion lain, yang dapat dilepaskan atau disimpan dengan

cara terkendali untuk mempertahankan konsentrasi ion-ion penting ini di dalam cairan tubuh.

Selain itu, tulang membentuk suatu sistem pengungkit yang melipatgandakan kekuatan

yang dibangkitkan selama otot rangka berkontraksi dan mengubahnya menjadi gerakan tubuh.

Jaringan bermineral ini memberi fungsi mekanik dan metabolik kepada kerangka. Karena itu

tulang tidak bekerja sendiri, tulang kita dibantu otot rangka dan saraf. Masing-masing

memiliki fungsi yang saling mendukung agar tubuh kita dapat beraktivitas seperti biasa.

Disamping itu, sendi juga membantu tulang dan otot rangka melakukan variasi gerakan-

gerakan yang dapat dilakukan oleh manusia dalam membantu pekerjaan sehari-hari. Ketiga

hal tersebut akan dibahas dalam beberapa pokok bahasan berikut.

Tulang dan Komposisinya

Sebagai unsur pokok kerangka orang dewasa, jaringan tulang menyangga struktur

berdaging, melindungi organ-organ vital seperti yang terdapat di dalam tengkorak dan rongga

dada, dan menampung sumsum tulang, tempat sel-sel darah dibentuk. Tulang juga berfungsi

sebagai cadangan kalsium, fosfat, dan ion lain, yang dapat dielepaskan atau disimpan dengan

cara terkendali untuk mempertahankan konsentrasi ion-ion penting ini di dalam cairan tubuh.1

Selain itu, tulang membentuk suatu sistem pengungkit yang melipatgandakan kekuatan

yang dibangkitkan selama otot rangka berkontraksi dan mengubahnya menjadi gerakan tubuh.

Jaringan bermineral ini memberi fungsi mekanik dan metabolik kepada kerangka. Tulang

adalah jaringan ikat khusus yang terdiri atas materi antarsel berkapur, yaitu matriks tulang,

dan 3 jenis sel: osteosit, yang menyintesis unsur organik matriks, dan osteoklas, yang

merupakan sel raksasa multinuklear yang terlibat dalam resorpsi dan remodelling jaringan

tulang. Karena metabolit tidak dapat berdifusi melalui matriks tulang yang telah mengapur,

pertukaran zat antara osteosit dan kapiler darah bergantung pada komunikasi melalui

kanalikuli, yang merupakan celah-celah silindris halus, yang menerobos matriks. Permukaan

bagian luar dan dalam semua tulang dilapisi lapisan-lapisan jaringan yang mengandung sel-sel

osteogenik-endosteum pada permukaan dalam dan periosteum pada permukaan luar.1

2

Karena keras, tulang sukar dipotong dengan mikrotom, dan diperlukan teknik khusus

untuk mempelajarinya. Salah satu teknik umum yang memungkinkan pengamatan terhadap

sel-sel matriks organiknya didasarkan pada dekalsifikasi tulang yang diawetkan dengan bahan

fiksasi standar. Mineralnya dihilangkan dengan perendaman tulang dalam larutan yang

mengandung zat pengikat-kalsium (misalnya asam etilendiamintetraasetat [EDTA]). Jaringan

dekalsfikasi tersebut kemudian dipendam, dipotong, dan dipulas.1

Sel Tulang: Osteoblas

Osteoblas bertanggung jawab atas sintesis komponen organik matriks tulang (kolagen

tipe I, proteoglikan, dan glikoprotein). Deposisi komponen anorganik dari tulang juga

bergantung pada adanya osteoblas aktif. Osteoblas hanya terdapat pada permukaan tulang,

dan letaknya bersebelahan, mirip epitel selapis. Bila osteoblas aktif menyintesis matriks,

osteoblas memiliki bentuk kuboid sampai silindris dengan sitoplasma basofilik. Bila aktivitas

sintesisnya menurun, sel tersebut menjadi gepeng dan sifat basofilik pada sitoplasmanya akan

berkurang.1

Beberapa osteoblas secara berangsur dikelilingi oleh matriks yang baru terbentuk dan

menjadi osteosit. Selama proses ini, terbentuk rongga yang disebut lakuna. Lakuna dihuni

osteosit beserta juluran-julurannya, bersama sedikit matriks ekstrasel yang tidak mengapur.

Selama sintesis matriks berlangsung, osteoblas memiliki struktur ultra sel yang secara aktif

menyintesis protein untuk dikeluarkan. Osteoblas merupakan sel yang terpolarisasi.

Komponen matriks disekresi pada permukaan sel, yang berkontak dengan matriks tulang yang

lebih “tua”, dan menghasilkan lapisan matriks baru (namun belum berkapur), yang disebut

osteoid, di antara lapisan osteoblas dan tulang yang baru dibentuk. Proses ini, yaitu aposisi

tulang, dituntaskan dengan pengendapan garam-garam kalsium ke dalam matriks yang baru

dibentuk.1

Sel Tulang: Osteosit

Osteosit, yang berasal dari osteoblas, terletak di dalam lakuna yang terletak di antara

lamela-lamela matriks. Hanya ada satu osteosit di dalam satu lakuna. Kanalikuli matriks

silindris yang tipis, mengandung tonjolan-tonjolan sitoplasma osteosit. Tonjolan dari sel-sel

yang berdekatan saling berkontak melalui taut rekah (gap junction) dan molekul-molekul

berjalan melalui struktur tempat dari osteosit dan pembuluh darah melalui sejumlah kecil

3

substansi ekstrasel yang terletak di antara osteosit (dengan tonjolan-tonjolannya) dan matriks

tulang. Pertukaran ini menyediakan nutrien kira-kira untuk 15 sel yang sederet.1

Bila dibandingkan dengan osteoblas, osteosit yang gepeng dan berbentuk-kenari tersebut

memiliki sedikit retikulum endoplasma kasar dan kompleks Golgi serta kromatin inti yang

lebih padat. Sel-sel ini secara aktif terlibat untuk mempertahankan matriks tulang, dan

kematiannya diikuti oleh resorpsi matriks tersebut.1

Sel Tulang: Osteoklas

Osteoklas adalah sel motil bercabang yang sangat besar. Bagian badan sel yang melebar

mengandung 5 sampai 50 inti (atau lebih). Pada daerah terjadinya resorpsi tulang, osteoklas

terdapat di dalam lekukan yang terbentuk akibat kerja enzim pada matriks, yang dikenal

sebgagai lakuna Howship. Osteoklas berasal dari penggabungan sel-sel sumsum tulang. Pada

osteoklas yang aktif, matriks tulang yang menghadap permukaan terlipat secara tak teratur,

seringkali berupa tonjolan yang terbagi lagi, dan membentuk batas “bergelombang”. Batas

bergelombang ini dikelilingi oleh zona sitoplasma, zona terang yang tidak mengandung

organel, namun kaya akan filamen aktin. Zona ini adalah tempat adhesi osteoklas pada

matriks tulang dan menciptakan lingkungan mikro tempat terjadinya resorpsi tulang.1

Osteoklas menyekresi kolagenase dan enzim lain dan memompa proton ke dalam kantung

subselular (lingkungan mikro yang disebut sebelumnya), yang memudahkan pencernaan

kolagen setempat dan melarutkan kristal garam kalsium. Aktivitas osteoklas dikendalikan

oleh sitokin (protein pemberi sinyal kecil yang bekerja sebagai mediator setempat) dan

hormon. Osteoklas memiliki reseptor untuk kalsitonin, yakni suatu hormon tiroid, namun

bukan untuk hormon paratiroid. Akan tetapi osteoklas memiliki reseptor untuk hormon

paratiroid dan begitu teraktivasi oleh hormon ini, osteoklas akan memproduksi suatu sitokin

yang disebut faktor perangsang osteoklas. Batas “bergelombang” berhubungan dengan

aktivitas osteoklas.1

Matriks Tulang

Kira-kira 50% dari berat kering matriks tulang adalah bahan anorganik. Yang teristimewa

banyak dijumpai adalah kalsium dan fosfor, namun bikarbonat sitrat, magnesium, kalium dan

natrium juga ditemukan. Studi difraksi sinar X memperlihatkan bahwa kalsium dan fosfor

membentuk kristal hidroksiapatit dengan komposisi Ca10(PO4)6(OH2). Meskipun begitu,

kristal-kristal ini menunjukkan ketidaksempurnaan dan tidak identik dengan hidroksiapatit

4

yang ditemukan dalam mineral karang. Kalsium amorf (nonkristal) juga cukup banyak

dijumpai. Pada mikrogaf elektron, kristal hidroksiapatit tulang tampak sebagai lempengan

yang terletak di samping serabut kolagen, namun dikelilingi oleh substansi dasar. Ion

permukaan hidroksiapatit berhidrasi dan selapis air dan ion terbentuk di sekitar kristal.

Lapisan ini, yaitu lapisan hidrasi, membantu pertukaran ion antara kristal dan cairan tubuh.1

Bahan organik dalam matriks tulang adalah kolagen tipe I dan substansi dasar, yang

mengandung agregat proteoglikan dan beberapa glikoprotein struktural spesifik. Glikoprotein

tulang mungkin bertanggung jawab atas kelancaran kalsifikasi matriks tulang. Jaringan lain

yang mengandung kolagen tipe I biasanya tidak mengapur dan tidak mengandung

glikoprotein tersebut. Karena kandungan kolagennya yang tinggi, matriks tulang yang

terdekalsifikasi terikat kuat dengan pewarna serat kolagen.1

Gabungan mineral dengan serat kolagen memberikan sifat keras dan ketahanan pada

jaringan tulang. Setelah tulang mengalami dekalsifikasi, bentuknya tetap terjaga, namun lebih

fleksibel mirip tendon. Dengan menghilangkan bagian organik dari matriks, yang terutama

berupa kolagen, bentuk tulang juga masih terjaga, namun kini menjadi rapuh, mudah patah

dan hancur bila dipegang.1

Jenis Tulang

Observasi umum potongan melintang tulang memperlihatkan daerah-daerah padat tanpa

rongga yang sesuai dengan tulang kompakta (padat) dan daerah-daerah dengan banyak rongga

yang saling berhubungan yang sesuai dengan tulang berongga (spons). Namun di bawah

mikroskop, baik tulang kompakta maupun tuberkula yang memisahkan ruang-ruang dari

tulang berongga, memiliki struktur histologik dasar yang sama.1

Pada tulang panjang, ujung yang membulat disebut sebagai epifisis. Epifisis terdiri atas

tulang berongga yang ditutupi selapis tipis tulang kompakta. Bagian silindris yaitu diafisis

hampir seluruhnya terdri atas tulang kompakta, dengan sedikit tulang spons pada permukaan

dalamnya di sekitar rongga sumsum tulang. Tulang pendek umumnya memiliki pusat yang

terdiri atas tulang berongga, dan seluruhnya dikelilingi oleh tulang kompakta. Tulang pipih

yang membentuk calvaria memiliki 2 lapis tulang kompakta yang disebut lempeng, yang

dipisahkan oleh selapis tulang yang berongga disebut diploe.1

Pemerikasaan mikroskopik tentang tulang memperlihatkan 2 variasi: tulang primer,

imatur, atau tulang anyaman, dan tulang sekunder, matur atau lamelar. Tulang primer adalah

jaringan tulang yang pertama-tama berkembang dalam embrio dan dijumpai dalam perbaikan

5

fraktur atau proses perbaikan lain. Tulang primer ditandai oleh susunan serat kolagen halus

secara acak, yang berbeda dengan susunan kolagen lamelar yang teratur pada tulang

sekunder.1

Jaringan tulang primer umumnya bersifat sementara dan akan diganti oleh jaringan tulang

sekunder pada orang dewasa, kecuali pada sedikit tempat di tubuh, misalnya dekat sutura

tulang pipih tengkorak, di alveolus gigi, dan pada insersi beberapa tendo. Selain berkat serat

kolagen tak teratur, ciri tulang primer lain adalah kadar mineral yang lebih rendah (tulang ini

lebih mudah ditembus sinar X) dan proporsi osteosit lebih banyak daripada osteosit jaringan

tulang sekunder.1

Jaringan tulang sekunder adalah jenis jaringan yang biasanya dijumpai pada orang

dewasa. Jaringan tersebut secara khas memperlihatkan serat-serat kolagen yang tersusun

dalam lamela (tebal 3-7 mikrometer) yang sejajar satu sama lain atau tersusun secara

konsentris mengelilingi kanal vaskular. Seluruh lamel tulang tulang konsentrik mengelilingi

suatu saluran yang mengandung pembuluh darah, saraf, dan jaringan ikat longgar, yang

disebut sistem Havers atau osteon. Lakuna dengan osteosit di dalamnya terdapat di antara dan

kadang-kadang di dalam lamela. Di setiap lamela, serat kolagen tersusun paralel. Endapan

materi amorf yang disebut substansi semen, mengelilingi setiap sistem Havers dan terdiri atas

matriks bermineral dengan sedikit serat kolagen.1

Pada tulang kompakta (misalnya diafisis tulang panjang), lamela memiliki susunan khas

yang terdiri atas sistem Havers, lamela sirkumferens luar, lamela sirkumferens dalam, dan

lamela interstisial. Lamela sirkumferens dalam berlokasi di sekitar rongga sumsum dan

lamela sirkumferens luar terdapat tepat di bawah periosteum. Terdapat lenih banyak lamela

luar daripada lamela dalam. Di antara kedua sistem sirkumferensial tersebut, terdapat banyak

sistem Havers, termasuk kelompok lamela berbentuk tak teratur, yang disebut lamela

interstisial atau intermediat. Struktur ini merupakan lamela yang tersisa dari sitem Havers

yang dihancurkan selama pertumbuhan dan remodeling tulang terjadi.1

Setiap sistem Havers merupakan suatu silinder panjang, seringkali bercabang dua, dan

sejajar terhadap sumbu panjang diafisis. Sistem ini terdiri atas sebuah saluran di pusat yang

dikelilingi 4-20 lamela konsentris. Setiap saluran yang berlapiskan endosteum mengandung

pembuluh daraf, saraf, dan jaringan ikat longgar. Kanal Havers ini berhubungan dengan

rongga sumsum, periosteum, dan saling berhubungan melalui kanal Volkmann yang

melintang atau oblik. Kanal Volkmann tak memiliki lamela konsentris; sebaliknya, kanal-

6

kanal tersebut menerobos lamela. Semua kanal vaskular di jaringan tulang akan dijumpai bila

matriks terletak di sekitar pembuluh darah yang sudah ada.1

Pemeriksaan sistem Havers dengan cahaya polarisasi memperlihatkan lapisan-lapisan

anistrop terang yang diselingi lapisan isotrop gelap. Bila diamati di bawah cahaya polarisasi

tegak lurus terhadap panjangnya, serat kolagen terlihat birefringen (anistropik). Lapisan

terang dan gelap tersebut disebabkan perubahan orientasi serat-serat kolagen dalam lamela. Di

setiap lamela, serat-serat terletak paralel satu sama lain dan jalannya berpilin. Akan tetapi,

puncak pilinan (heliks) berbeda-beda untuk berbagai lamela sehingga di sembarang titik,

serat-serat dari lamel yang bersebelahan saling menyilang kurang lebih tegak lurus. Karen

jaringan tulang selalu mengalami remodelling, terdapat variasi besar dalam diameter kanal

Havers. Setiap sistem dibentuk oleh tumpukan lamela, dari luar ke dalam sehingga sistem

yang lebih muda memiliki kanal yang lebih besar. Pada sistem Havers dewasa, lamela yang

baru terbentuk letaknya paling dekat dengan kanal sentral.1

Histogenesis Tulang

Tulang dapat dibentuk dengan 2 cara: mineralisasi langsung dari matriks yang disekresi

osteoblas (osifikasi intramembranosa) atau oleh deposisi matriks tulang pada matriks tulang

rawan yang sudah ada (osifikasi endokondral).1

Osifikasi intramembranosa, yang terjadi pada kebanyakan tulang pipih, disebut demikian

karena terjadi di dalam kondensasi jaringan mesenkim. Tulang frontal dan parietal tengkorak,

selain bagian tulang oksipital dan temporal dan mandibula serta maksila, dibentuk melalui

osifikasi intramembranosa. Proses ini juga ikut dalam pertumbuhan tulang-tulang pendek, dan

penebalan tulang panjang. Pada lapisan kondensasi mesenkim, titik awal osifikasi disebut

pusat osifikasi primer. Proses diawali saat sekelompok sel berkembang menjadi osteoblas.

Osteoblas menghasilkan matriks tulang dan diikuti kalsifikasi, berakibat sebgaian osteoblas

dibungkus simpai, yang kemudian menjadi osteosit. Pulau-pulau pembentukan tulang ini

membentuk dinding yang membatasi rongga-rongga panjang yang berisi kapiler, sel sumsum

7

tulang, dan sel-sel prakembang. Beberapa kelompok demikian hampir serentak muncul di

pusat osifikasi sehingga penyatuan dinding menghasilkan struktur mirip spons pada tulang.

Jaringan ikat yang tertinggal di antara dinding tulang disusupi pembuluh darah dan sel

mesenkim tambahan, yang akan membentuk sel-sel sumsum tulang.1

Pusat-pusat osifikasi tulang tumbuh secara radial dan akhirnya menyatu, yang akan

menggantikan jaringan ikat asal. Ubun-ubun bayi yang baru lahir, misalny, merupakan daerah

lunak pada tengkorak yang sesuai dengan bagian jaringan ikat yang belum mendapat osifikasi.

Pada tulang pipih tengkorak terdapat lebih banyak pembentukan tulang daripada resorpsi

tulang pada permukaan dalam maupun luar. Jadi, 2 lapisan tulang kompakta (lempeng dalam

dan luar) terbentuk, sedangkan bagian pusat (diploe) tetap mempertahankan ciri sponsnya.

Bagian lapisan jaringan ikat yang tidak mengalami osifikasi menghasilkan endosteum

dan periosteum di tulang intramembranosa.1

Osifikasi endokondral terjadi dia dalam sepotong tulang rawan hialin yang bentuknya

mirip miniatur tulang yang akan dibentuk. Jenis osifikasi ini pada dasarnya bertanggung

jawab atas pembentukan tulang panjang dan pendek.1

8

Gambar 1: Osifikasi Intramembranosa6

Osifikasi endokondral tulang panjang meliputi urutan kejadian berikut. Mula-mula,

jaringan tulang pertama tampak berupa tabung tulang berongga yang mengelilingi bagian

tengah model tulang rawan. Struktur ini, yaitu leher tulang, dihasilkan melalui osifikasi

intramembranosa di dalam perikondrium setempat. Pada tahap berikut, tulang rawan setempat

mengalami proses degeneratif kematian sel, dengan pembesaran sel (hipertrofi) dan kalsifikasi

matriks, yang menghasilkan struktur 3 dimensi yang terdiri atas sisa-sisa matriks tulang rawan

yang mengapur. Proses ini dimulai di bagian pusat model tulang rawam (diafisis), tempat

masuknya pembuluh darah melalui leher tulang yang sebelumnya telah dilubangi oleh

osteoklas, yang membawa masuk sel-sel osteoprogenitor ke daerah tersebut. Berikutnya,

osteoblas melekat pada matriks tulang yang telah mengapur dan menghasilkan lapisan-lapisan

tulang primer yang mengelilingi sisa matriks tulang rawan. Pada tahap ini, tulang rawan

berkapur tampak basofilik, dan tulang primer terlihat esonifilik. Dengan cara ini terbentuk

pusat osifikasi primer. Kemudian muncul pusat osifikasi sekunder di bagian ujung yang

memebesar di model tulang rawan (epifisis). Selama perluasan dan remodelling berlangsung,

pusat osifikasi primer dan sekunder membentuk rongga yang secara berangsur diisi dan

dipenuhi oleh sumsum tulang.1

Di pusat osifikasi sekunder, tulang rawan tetap ada pada 2 daerah: tulang rawan sendi,

yang tetap ada seumur hidup dan tidak ikut dalam pertumbuhan memanjang tulang, dan

tulang rawan epifisis, yang juga disebut lempeng epifisis, yang menghubungkan epifisis

dengan diafisis. Tulang-tulang epifisis bertanggung jawab atas pertumbuhan memanjang

tulang, dan tidak terdapat lagi pada orang dewasa, yang menjadi sebab terhentinya

pertumbuhan tulang pada saat dewasa.1

Penutupan epifisis mengikuti urutan kronologis sesuai tulang yang bersangkutan dan

akan tuntas saat berumur 20 tahun. Pemeriksaan kerangka yang sedang tumbuh dengan sinar

X memungkinkan orang menetapkan “usia tulang” seseorang, dengan memperlihatkan mana

epifisis yang terbuka dan yang sudah tertutup. Begitu epifisis sudah menutup, pertumbuhan

memanjang tulang tidak dimungkinkan lagi meskipun pelebaran tulang masih mungkin

terjadi.1

Osifikasi Tulang

Tulang rawan epifisi dibagi dalam 5 zona, yang dimulai dari sisi epifisis tulang: (1) Zona

istirahat, terdiri atas tulang rawan hialin tanpa perubahan morfologi dalam sel, (2) Dalam zona

proliferasi, kondrosit cepat membelah dan tersusun dalam kolom-kolom sel secara paralel

9

terhadap sumbu panjang tulang. (3) Zona hipertrofi tulang rawan mengandung kondrosit besar

yang sitoplasmanya telah menimbun glikogen. Matriks yang telah diresorpsi hanya tersisa

berupa septa tipis di antara kondrosit. (4) Zona kalsifikasi tulang rawan, kondrosit mati, septa

tipis matriks tulang rawan mengalami pengapuran (kalsifikasi) dengan mengendapnya

hidroksi apatit. (5) Di zona osifikasi, muncul jaringan tulang endokondral. Kapiler darah dan

sel-sel osteoprogenitor yang dibentuk melalui mitosis sel, berasal dari invasi periosteum ke

rongga yang ditinggalkan kondrosit. Sel osteoprogenitor membentuk osteoblas, yang tersebar

membentuk lapisan tidak utuh di atas septa matriks tulang rawan berkapur. Akhirnya,

osteoblas meletakkan matriks tulang di atas matriks tulang rawan 3 dimensi yang berkapur.1

Sebagai kesimpulan, pertumbuhan memanjang tulang-tulang panjang terjadi melalui

proliferasi kondrosit dalam lemperng epifisis di dekat epifisis. Pada waktu yang sama,

kondrosit sisi diafisis dari lempeng mengalami hipertrofi; matriksnya mengalami perkapuran,

dan sel-selnya mati. Osteoblas meletakkan selapis tulang primer pada matriks yang berkapur

itu. Karena kecepatan kedua kejadian yang berlawanan ini (proliferasi dan destruksi) kurang

lebih sama, tebal lempeng epifisis tidak banyak berubah. Bahkan, lempeng epifisis didesak

menjauhi bagian diafisis sehingga tulang tersebut bertambah panjang.1

Fisiologi Anatomi Otot Rangka

10

Gambar 3: Osifikasi Tulang6

Otot lurik terdiri dari sel-sel serabut otot multinukleus yang dikelilingi oleh membran

plasma yang dapat tereksitasi oleh listrik, yaitu sarkolema. Sel sarabut otot individual yang

panjangnya dapat menyamai panjang keseluruhan otot, mengandung berkas banyak miofibril

yang tersusun sejajar yang terbenam dalam cairan intrasel dan disebut sarkoplasma. Di dalam

cairan ini terdapat glikogen, senyawa berenergi-tinggi ATP dan fosfokreatin, serta enzim-

enzim glikolisis.2

Sarkolema adalah membran sel dari serabut otot. Sarkolema terdiri dari membran sel

yang sebenarnya, yang disebut membran plasma, dan sebuah lapisan luar yang terdiri dari satu

lapisan tipis materi polisakarida yang mengandung sejumlah fibril kolagen tipis. Di setiap

ujung serabut otot, lapisan permukaan sarkolema ini bersatu dengan serabut tendon, dan

serabut-serabut tendon kemudian berkumpul menjadi berkas untuk membentuk tendon otot

dan kemudian menyisip ke dalam tulang.2

Retikulum sarkoplasma. Di dalam sarkoplasma juga terdapat banyak retikulum yang

mengelilingi miofibril setiap serabut otot disebut retikulum sarkoplasma. Retikulum ini

mempunyai susunan khusus yang sangat penting pada pengaturan kontraksi otot. Semakin

cepat kontraksi suatu serabut otot, maka serabut tersebut mempunyai banyak retikulum

sarkoplasma.2

Miofibril: Filamen Aktin dan Miosin. Setiap serabut otot mengandung beberapa ratus

sampai beberapa ribu miofibril berupa bulatan-bulatan kecil pada potongan melintang. Setiap

miofibril tersusun oleh sekitar 1500 filamen miosin yang berdekatan dan 3000 filamen aktin,

yang merupakan molekul protein polimer besar yang bertanggung jawab untuk kontraksi otot

sesungguhnya. Filamen-filamen ini dapat dilihat pada pandangan longitudinal dengan

mikograf elektron. Hubungan bersebelahan antara filamen miosin dan aktin sulit

dipertahankan. Hal ini dipertahankan oleh molekul protein berfilamen yang disebut titin.

Setiap molekul titin mempunyai berat molekul sekitar 3 juta, yang menjadikannya protein

molekul terbesar dalam tubuh. Karena berfilamen, titin juga sangat elastis. Molekul titin yang

elastis ini berfungsi sebagai kerangka kerja yang menahan filamen miosin dan aktin agar tetap

berada di tempat sehingga perangkat kontraksi sarkomer akan bekerja. Ada alasan untuk

memercayai bahwa molekul titin sendiri berfungsi sebagai pola untuk bagian susunan awal

filamen kontraktil sarkomer, terutama filamen miosin.2

Mekanisme Umum Kontraksi Otot

Timbul dan berakhirnya kontraksi otot terjadi dalam urutan tahap-tahap berikut:2

11

1. Suatu potensial aksi berjalan di sepanjang sebuah saraf sampai ke ujungnya pada

serabut otot.

2. Di setiap ujung, saraf menyekresi substansi neurotransmiter, yaitu asetilkolin, dalam

jumlah sedikit.

3. Asetilkolin bekerja pada area setempat pada membran serabut otot untuk membuka

banyak kanal “bergerbang asetilkolin” melalui molekul-molekul protein yang

terapung pada membran.

4. Terbukanya kanal bergerbang asetilkolin memungkinkan sejumlah besar ion natrium

untuk berdifusi ke bagian dalam membran serabut otot. Peristiwa ini akan

menimbulkan suatu potensial aksi pada membran.

5. Potensial aksi akan berjalan di sepanjang membran serabut otot dengan cara yang

sama seperti potensial aksi berjalan di sepanjang mebran serabut saraf.

6. Potensial aksi akan menimbulkan depolarisasi membran otot, dan banyak aliran listrik

potensial aksi mengalir melalui pusat serabut otot. Di sini, potensial aksi

menyebabkan retikulum sarkoplasma melepaskan sejumlah besar ion kalsium, yang

telah tersimpan di dalam retikulum ini.

7. Ion-ion kalsium menimbulkan kekuatan menarik antara filamen aktin dan miosin,

yang menyebabkan kedua filamen tersebut bergeser satu sama lain, dan menghasilkan

proses kontraksi.

8. Setelah kurang dari satu detik, ion kalsium dipompa kembali ke dalam retikulum

sarkoplasma oleh pompa membran Ca++, dan ion-ion ini tetap disimpan dalam

retikulum sampai potensial aksi otot yang baru datang lagi; pengeluaram ion kalsium

dari otot miofibril akan menyebabkan kontraksi otot terhenti.

Mekanisme Molekular pada Kontraksi Otot

Pada keadaan relaksasi, ujung-ujung filamen aktin yang memanjang dari dua lempeng Z

yang berurutan sedikit saling tumpang tindih satu sama lain. Sebaliknya, pada keadaan

kontraksi, filamen aktin ini telah tertarik ke dalam di antara filamen miosin, sehingga

ujung0ujungnya sekarang saling tumpang tindih satu sama lain dengan pemanjangan yang

maksimal. Lempeng Z juga telah ditarik oleh fialemen aktin sampai ke ujung filamen miosin.

Jadi, kontraksi otot terjadi tersebut mekanisme pergeseran filamen.2,5

Filamen aktin tergeser ke dalam di antara filamen miosin karena interaksi jembatan silang

dari filamen miosin dengan filamen aktin. Pada keadaan istirahat, kekuatan ini tidak aktif,

12

tetapi bila sebuah potensial aksi berjalan di sepanjang membran serabut otot, hal ini akan

menyebabkan retikulum sarkolasma melepaskan ion kalsium dalam jumlah besar, yang

dengan cepat mengelilingi miofibril. Ion-ion kalsium ini kemudian mengaktifkan kekuatan di

antara filamen aktin dan miosin, dan mulai terjadi kontraksi. Tetapi energi juga diperlukan

untuk berlangsungnya proses kontraksi. Energi ini berasal dari ikatan berenergi tinggi pada

molekul ATP, yang diuraikan menjadi adenesin difosfat (ADP) untuk membebaskan energi.2,5

Hubungan antara Kecepatan Kontraksi dan Beban

Sebuah otot rangka akan berkontraksi sangat cepat bila ia berkontraksi tanpa melawan

beban, mencapai keadaan kontraksi penuh kira-kira dalam 0,1 detik untuk otot rata-rata. Bila

beban diberikan, kecepatan kontraksi akan menurun secara prograsif seiring dengan

penambahan beban. Jadi, bila beban telah ditingkatkan sampai sama dengan kekuatan

maksimum yang dapat dilakukan otot tersebut, kecepatan kontraksi menjadi nol dan tidak

terjadi kontraksi sama sekali, walaupun terjadi aktivasi serabut otot.2

Penurunan kecepatan kontraksi dengan beban ini disebabkan oleh kenyataan bahwa

beban pada otot adalah kekuatan berlawanan arah yang melawan kekuatan kontraksi akibat

kontraksi otot. Oleh karena itu, kekuatan netto yang tersedia untuk menimbulkan kecepatan

pemendekan akan berkurang secara sesuai.2

Bila suatu otot berkontraksi melawan suatu beban, otot ini akan melakukan kerja. Hal ini

berarti bahwa ada energi yang dipindahkan dari otot ke beban eksternal, sebagai contoh, untuk

mengangkat suatu objek ke tempat yang lebih tinggi atau untuk mengimbangi tahanan pada

waktu melakukan gerak.2

Sendi Lutut pada Manusia

Persendian atau artikulasio adalah 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. Fungsi dari

sendi secara umum adalah untuk melakukan gerakan pada tubuh. Sendi lutut merupakan

bagian dari extremitas inferior yang menghubungkan tungkai atas (paha) dengan tungkai

bawah. Fungsi dari sendi lutut ini adalah untuk mengatur pergerakan dari kaki. Dan untuk

mengerakkan kaki ini juga diperlukan antara lain:3

- Otot-otot yang membantu menggerakkan sendi

13

- Capsul sendi yang berfungsi untuk melindungi bagian tulang yang bersendi supaya

jangan lepas bila bergerak

- Adanya permukaan tulang yang dengan bentuk tertentu yang mengatur luasnya

gerakan.

- Adanya cairan dalam rongga sendi yang berfungsi untuk mengurangi gesekan antara

tulang pada permukaan sendi.

- Ligamentum-ligamentum yang ada di sekitar sendi lutut yang merupakan penghubung

kedua buah tulang yang bersendi sehingga tulang menjadi kuat untuk melakukan

gerakan-gerakan tubuh.

Sendi lutut ini termasuk dalam jenis sendi engsel (articulatio ginglymus), yaitu

pergerakan dua condylus femoris diatas condylus tibiae. Gerakan yang dapat dilakukan oleh

sendi ini yaitu gerakan fleksi, ekstensi dan sedikit rotasi. Jika terjadi gerakan yang melebihi

kapasitas sendi maka akan dapat menimbulkan cedera yang antara lain terjadi robekan pada

kapsul dan ligamentum di sekitar sendi.Gerakan fleksi dilaksanakan oleh m.biceps femoris,

semimembranosus, dan semitendinosus, serta dibantu oleh m.gracilis, m. Sartorius dan m.

Popliteus. Fleksi sendi lutut dibatasi olhe bertemunya tungkai bawah bagian belakang dengan

paha. Ekstensi dilaksanakan oleh m. quadriceps femoris dan dibatasi mula-mula oleh

ligamentum cruciatum anterior yang menjadi tegang. Ekstensi sendi lutut lebih lanjut disertai

rotasi medial dari femur dan tibia serta ligamentum collaterale mediale dan lateral serta

ligamentum popliteum obliquum menjadi tegang , serat-serat posterior ligamentum cruciatum

posterior juga di eratkan. Sehingga sewaktu sendi lutut mengalami ekstensi penuh ataupun

sedikit hiper-ekstensi , rotasi medial dari femur mengakibatkan pemutaran dan pengetatan

semua ligamentum utama dari sendi, dan lutut berubah menjadi struktur yang secara mekanis

kaku. Rotasi femur sebenarnya mengembalikan femur pada tibia , dan cartilago semilunaris

14

dipadatkan mirip bantal karet diantara condylus femoris dan condylus tibialis. Lutut berada

dalam keadaan hiper-ekstensi dikatakan dalam keadaan terkunci.3

Selama tahap awal ekstensi , condylus femoris yang bulat menggelinding ke depan mirip

roda di atas tanah, pada permukaan cartilago semilunaris dan condylus lateralis. Bila sendi

lutut di gerakkan ke depan , femur ditahan oleh ligamentum cruciatum posterior, gerak

menggelinding condylus femoris diubah menjadi gerak memutar. Sewaktu ekstensi berlanjut ,

bagian yang lebih rata pada condylus femoris bergerak kebawah dan cartilago semilunaris

harus menyesuaikan bentuknya pada garis bentuk condylus femoris yang berubah. Selama

tahap akhir ekstensi , bila femur mengalami rotasi medial, condylus lateralis femoris bergerak

ke depan, memaksa cartilago semilunaris lateralis ikut bergerak ke depan. Sebelum fleksi

sendi lutut dapat berlangsung , ligamentum-ligamentum utama harus mengurai kembali dan

mengendur untuk memungkinkan terjadinya gerakan diantara permukaan sendi. Peristiwa

mengurai dan terlepas dari keadaan terkunci ini dilaksanakan oleh m. popliteus, yang

memutar femur ke lateral pada tibia. Sewaktu condylus lateralis femoris bergerak mundur ,

perlekatan m. popliteus pada cartilago semilunaris lateralis akibatnya tertarik kebelakang.

Sekali lagi cartilago semilunaris harus menyesuaikan bentuknya pada garis bentuk condylus

yang berubah. Bila sendi lutut dalam keadaan fleksi 90 derajat , maka kemungkinan rotasi

sangat luas. Rotasi medial dilakukan m. sartorius, m. gracilis dan m. semitendinosus. Rotasi

lateral dilakukan oleh m. biceps femoris.3

Pada posisi fleksi, dalam batas tertentu tibia secara pasif dapat di gerakkan ke depan dan

belakang terhadap femur , hal ini dimungkinkan karena ligamentum utama , terutama

ligamentum cruciatum sedang dalam keadaan kendur. Jadi disini tampak bahwa stabilitas

15

Gambar 4: Anatomi Sendi Lutut pada Manusia dari Sisi Anterior3

sendi lutut tergantung pada kekuatan tonus otot yang bekerja terhadap sendi dan juga oleh

kekuatan kigamentum. Dari faktor-faktor ini , tonus otot berperan sangat penting, dan menjadi

tugas ahli fisioterapi untuk mengembalikan kekuatan otot ini , terutama m. quadriceps

femoris, setelah terjadi cedera pada sendi lutut.3

Komposisi Columna Vertebralis

Punggung, yang terbentang dari cranium sampai ke ujung os coccygis dapat disebut

sebagai permukaan posterior truncus. Scapula dan otot-otot yang menghubungkan scapula ke

truncus menutupi bagian atas permukaan posterior thorax.4

Columna vertebralis merupakan pilar utama tubuh, dan berfungsi menyanggah cranium,

gelang bahum ekstremitas superior, dan dinding thorax serta melalui gelang panggul

meneruskan berat badan ke ekstremitas inferior.4

16

Gambar 5 : Columna Vertebralis

Di dalam rongganya terletak medulla spinalis, radix nervi spinales, dan lapisan penutup

meningen, yang dilindungi oleh columna vertebralis.4

Columna vertebralis terdiri atas 33 vertebrae, yaitu 7 vertebra cervicalis, 12 vertebra

thoracicus, 5 vertebra lumbalis, 5 vertebra sacralis (yang bersatu membentuk os sacrum), dan

4 vertebra coccygis (tiga yang dibawah umumnya bersatu). Struktur columna ini fleksibel,

karena columna ini bersegmen-segmen dan tersusun atas vertebrae, sendi-sendi, dan bantalan

fibrocartilago yang disebut discus invertebralis. Discus invertebralis membentui kira-kira

seperempat panjang columna.4

Ciri-ciri Umum Vertebra

Walaupun memperlihatkan berbagai regional, semua vertebra mempunyai pola yang

sama. Vertebra tipikal terdiri atas corpus yang bulat di anterior dan arcus vertebrae di

posterior. Keduanya melingkupi sebuah tuang disebut foramen vertebralis, yang dilalui oleh

medulla spinalis dan bungkus-bungkusnya. Arcus vertebrae terdiri atas sepasang pediculus

yang berbentuk silinder, yang membentuk sisi-sisi arcus, dan sepasang lamina gepeng yang

melengkapi arcus dari posterior. Arcus vertebrae mempunyai tujuh processus yaitu satu

processus spinosus, dua processus transversus, dan empat processus articularis. Processus

spinosus atau spina, menonjol ke posterior dari pertemuan kedua laminae. Processus

transversus menonjol ke lateral dari pertemuan lamina dan pediculus. Processus spinosus dan

processus transverus berfungsi sebagai pengungkit dan menjadi tempat melekatnya otot dan

ligamentum. Processus articularis superior tereletak vertikal dan terdiri atas dua processus

articularis superior dan dua processus articularis inferior. Processus ini menonjol dari

pertemuan antara lamina dan pediculus, dan facies articularisnya diliputi oleh cartilago

hyaline. Kedua processus articularis superior dari sebuah arcus vertebrae bersendi dengan

kedua processus articularis, inferior dari arcus yang ada di atasnya, membentuk sendi

sinovial.4

Pediculus mempunyai lekuk pada pinggir atas dan bawahnya, membentuk incisura

vertebralis superior dan inferior. Pada masing-masing sisi, incisura vertebralis superior sebuah

vertebra dan incisura vertebralis inferior dari vertebra di atasnya membentuk foramen

invertebrale. Vertebra cervikalis yang khas mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:4

1. Processus transversus mempunyai foramen transversum untuk tempat lewatnya a.

Vertebralis dan v. Vertebralis

2. Spina kecil dan bifida

17

3. Corpus kecil dan lebar dari sisi ke sisi

4. Foramen vertebrale besar dan berbentuk segitiga.

5. Processus articularis superior mempunyai facies yang menghadap ke belakang dan

atas; processus articularis inferior mempunyai facies yang menghadap ke bawah dan

depan.

Vertebra cervikalis yang tidak khas (I atau atlas, II, dan VII) mempunyai ciri-ciri sebagai

berikut:4

1. Tidak mempunyai corpus

2. Tidak mempunyai processus spinosus

3. Mempunyai arcus anterior dan arcus posterior

4. Mempunyai massa lateralis pada masing-masing sisi dengan facies articularis pada

permukaan atasnya untuk bersendi dengan condylus occipitalis (articulatio atlanto-

occipitalis) dan facies articularis pada permukaan bawahnya untuk bersendi dengan

axis (articulasio atlanto-axialis)

Vertebra cervicalis II atau axis mempunyai dens yang mirip pasak, yang menonjol ke

atas dari permukaan superior corpus (mewakili corpus atlas yang telah bersatu dengan corpus

axis). Vertebra cervicalis VII atau vertebra prominens, diberi nama demikian karena

mempunyai processus spinosus yang paling panjang dan processus itu tidak bifida. Processus

transversus besar. Tetapi foramen transversarium kecil dan dilalui oleh v. Vertebralis.4

Sebuah vertebra thoracica (thoracalis) yang khas mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:4

1. Corpus berukuran sedang dan berbentuk jantung

2. Foramen vertebrale kecil dan bulat

3. Processus spinosus panjang dan miring ke bawah

4. Fovea costalis terdapat pada sisi-sisi corpus untuk bersendi dengan capitulum costae.

5. Fovea costalis terdapat pada processus transversus untuk bersendi dengan tuberculum

costae.

6. Processus articularis superior mempunyai facies yang menghadap ke belakang dan

lateral, sedangkan facies pada articularis inferior menghadap ke depan dan medial.

Processus articularis inferior vertebra.

Vertebra lumbalis yang khas mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:4

1. Corpus besar dan berbentuk ginjal

2. Pediculus kuat dan mengarah ke belakang

3. Lamina tebal

18

4. Foramin vertebrale berbentuk segitiga

5. Processus transversus panjang dan langsing

6. Processus spinosus pendek, rata, dan berbentuk segiempat dan mengarah ke belakang

7. Facies articularis processus articularis superior menghadap ke medial dan facies

articularis inferior menghadap ke lateral. Vertebra lumbalis tidak mempunyai facies

articularis untuk bersendi dengan costae dan tidak ada foramina pada processus

transversus.

19

Gambar 6 : Axis7 Gambar 7: Atlas8

8Axis\A

Os Sacrum dan Os Coccygis

Os sacrum terdiri atas lima vertebra rudimenter yang bergabung menjadi satu membentuk

sebuah tulang berbentuk baji yang cekung di anterior. Pinggir atas atau basis tulang bersendi

dengan vertebra lumbalis V. Pinggir bawah yang sempit bersendi dengan os coccygis. Di

lateral, os sacrum bersendi dengan dua os coxae untuk membentuk articulatio sacroiliaca.

Pinggir anterior dan atas vertebra menonjol ke depan sebagai margo posterior apertura pelvis

superior dan dikenal sebagai promontorium sacralis. Promontorium sacralis pada perempuan

penting untuk obstetri, dan digunakan pada waktu menentukan ukuran pelvis.4

Terdapat foramina vertebralis dan membentuk canalis sacralis. Lamina vertebra sacralis

kelima dan kadang-kadang juga vertebra sacralis keempat tidak mencapai garis tengah dan

membentuk hiatus sacralis. Os coccygis terdiri atas empat vertebra yang berfusi membentuk

sebuah tulang segitiga kecil, yang basisnya bersendi dengan ujung bawah sacrum. Vertebra

coccygis pertama biasanya tidak berfusi, atau berfusi tidak lengkap dengan vertebra

coccygeus kedua.4

Kesimpulan

Berdasarkan sumber yang di dapat, kerja tulang dipengaruhi oleh mekanisme kontraksi

dan beban yang digunakan saat melakukan kerja untuk manusia yang pertumbuhan dan

komposisi tulang dalam keadaan normal. Ada hubungan erat antara kerja tulang dan

mekanisme kontraksi. Yaitu terjadinya kontraksi saat kita melakukan kerja mengangkat suatu

beban.

Daftar Referensi

1. Junqueira LC, Carneiro J. Histologi dasar: teks dan atlas. Ed 10. Jakarta: EGC;

2007.h.134-44

2. Guyton AC, Hall JE. Buku ajar fisiologi kedokteran. Ed 11. Jakarta: EGC; 2008.h.74-

81

20

Gambar 8 : Lumbales

3. Lumongga F. Sendi lutut. Diunduh dari:

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/3476/1/anatomi-fitriani.pdf, 24 Maret

2011

4. Snell RS. Anatomi klinik untuk mahasiswa kedokteran. Ed 6. Jakarta: EGC;

2006.h.881-6

5. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Biokimia harper. Ed 27. Jakarta: EGC;

2009.h.582

6. Gilbert SF. Developmental biology. Ed 6. Diunduh dari:

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10056/, 24 Maret 2011

7. Singh AP. Human spine-anatomy of second cervical vertebra or axis. Diunduh dari:

http://boneandspine.com/musculoskeletal-anatomy/human-spine-anatomy-of-second-

cervical-vertebra-or-axis/, 24 Maret 2011

8. Bjorkegren ME. Handbook of anatomy for student of massage. Diunduh dari:

http://chestofbooks.com/health/body/massage/Handbook-Of-Anatomy-For-Students-

Of-Massage/Atlas.html, 24 Maret 2011

21