Struktur dan Mekanisme Otot dan Tulang Normal Dikaitkan dengan

Penderita Skoliosis

Kevin Lukito

102013168

Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Jln. Arjuna Utara No. 6

kevin_lukito@hotmail.com

Pendahuluan

Tulang dan otot merupakan jaringan yang paling banyak mengisi tubuh manusia. Tulang

merupakan jaringan tubuh yang berfungsi menopang tubuh dan bagian-bagiannya. Karena fungsi

untuk menopang, tulang mempunyai struktur yang kaku. Otot berfungsi menggerakkan bagian-

bagian tubuh.1

Bila terjadi suatu kelainan pada tulang dan otot, perlu untuk melihat hubungannya dengan

struktur tulang dan otot serta mekanisme kerja otot. Hal itu dapat membantu mengerti bagaimana

proses yang terjadi pada tulang dan otot secara normal. Terkait dengan hal tersebut, makalah ini

akan membahas bagian columna vertebrae. Selain itu, dalam makalah ini akan sedikit dibahas

tentang salah satu kelainan pada columna vertebrae.

Skoliosis

Skoliosis adalah kurvatura tulang belakang (spina). Skoliosis dapat terjadi akibat

deformitas structural actual kolumna vertebra yang ada pada saat lahir (congenital) atau dapat

terjadi akibat terjadi akibat penyakit neuromuskular seperti atau distrofi otot. Sebagian skoliosis

structural dapat terjadi tanpa diketahui sebabnya (idiopatik) atau karena postur yang buruk.

Skoliosis menyebabkan deformitas dan kadang-kadang nyeri. Apabila keadaan ini tidak diatasi,

fungsi pernapasan dan paru dapat terganggu.2

Struktur Tulang

Sebagai unsur pokok kerangka orang dewasa, jaringan tulang menyangga

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

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

berfungsi sebagai cadangan kalsium, fosfat, dan ion lain yang dapat dilepaskan atau disimpan

dengan cara terkendali untuk mempertahankan konsentrasi ion-ion penting ini di dalam cairan tubuh.3

Selain itu, tulang membentuk suatu sistem pengungkit yang melipatgandakan kekuatan

untuk 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 antar sel berkapur yaitu matriks tulang dan 3 jenis sel;

osteoblas, osteosit dan osteoklas.3

Sel Tulang Osteoblas3

Osteoblas bertanggung jawab atas sintesis komponen organik matriks tulang (kolagentipe

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 diantara lapisan osteoblas dan tulang yang baru

dibentuk. Proses ini disebut aposisi tulang, dituntaskan dengan pengendapan garam-garam

kalsium ke dalam matriks yang baru dibentuk.

Sel Tulang Osteosit3

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 substansi

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

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

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.

Sel Tulang Osteoklas3

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

melebar mengandung 5 sampai 50 inti (atau lebih). Osteoklas terdapat di dalam lekukan yang

terbentuk akibat kerja enzim pada matriks yang dikenal sebagai 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.

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.

Columna Vertebrae

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

gelang bahu, extremitas superior, dan dinding thorax serta melalui gelang panggul meneruskan

berat badan ke extremitas inferior. Di dalam rongganya terletak medulla spinalis, radix nervi

spinalis, dan lapisan penutup meningen yang dilindungi oleh columna vertebralis.

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

thoracicus, 5 vertebra lumbalis, 5 vertebra sacralis (yang bersatu membentuk os sacrum), dan 4

vertebra coccygis. Struktur columna tersebut fleksibel, karena columna bersegmen-segmen dan

tersusun atas vertebrae, sendi-sendi, dan bantalan fibrocartilago yang disebut discus

intervertebralis membentuk kira-kira seperempat panjang columna.4

Struktur Columna Vertebrae

Semua vertebra mempunyai pola yang sama. Vertebra tipikal, terdiri atas corpus yang

bulat di interior dan arcus vertebrae di posterior.Keduanya melingkupi sebuah ruang 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 7

processus yaitu 1 processus spinosus, 2 processus transversus, dan 4 processus articularis.4

Corpus vertebrae merupakan bagian penopang berat badan dari vertebra dan dihubungkan

dengan corpus vertebrae yang berdekatan oleh discus intervetebralis dan beberapa

ligamen.Ukuran corpus veterbra semakin besar ke arah inferior seiring bertambahnya berat yang

ditopang.Corpus vertebra memiliki ukuran yang semakin besar antara lain facies superior et

inferior diliputi oleh kartilago hialin dan batas perifer corpusnya memiliki epiphysis anularis

yang bagiannya sedikit meninggi sebagai tempat perlekatan untuk annuli fibrosimilik discus

intervetebralis.4

Arcus vertebra terletak di posterior corpus yang dibentuk oleh sepasang lamina dan

sepasang pediculus yang bersama dengan aspek posterior corpus dan membentuk foramen

vertebrale yang berisi medulla spinalis. Pediculus merupakan sepasang procesus pendek yang

menghubungkan arcus vertebrae dengan corpus vertebrae sedangkan lamina merupakan

sepasang procesus seperti lempengan yang membentuk bagian posterior arcus vertebrae yang

bertemu di posterior di garis tengah.4

Proccesus spinosus merupakan penonjolan ke arah posterior dari pertemuan kedua

lamina. Procesus transverses menonjol ke arah lateral dari pertemuan lamina dan pediculus.

Procesus spinosus dan procesus transverses berfungsi sebagai pengungkit dan menjadi tempat

melekatnya otot dan ligamentum. Terdapat penonjolan dari daerah dimana pediculus

berhubungan dengan laminae, yaitu processus articularis superior dan processus articularis

inferior, yang masing - masing bersendi dengan processus articularis inferior dan processus

articularis superior yang berdekatan. Diantara corpus vertebrae dan pangkal processus articularis,

masing-masing pediculus melekuk pada permukaan superior dan inferior. Lekukan ini adalah

insicura intervetebralis superior dan insicura intervetebralis inferior yang berperan membentuk

foramen intervetebrale.4 Gambar columna vertebrae dapat dilihat pada gambar 1.4

Gambar 1. Columna Vertebrae4

Vertebrae Cervicales

Ketujuh vertebrae cervicales ditandai dengan ukuran yang kecil dan adanya foramen pada

setiap processus transverusnya. Veterbracervicales yang khas memiliki gambaran yang khas

seperti ukurannya yang pendek, berbentuk persegi yang bila dilihat dari atas memiliki

permukaan superior yang cekung dan permukaan inferior yang cembung, setiap processus

transverses berbentuk palung dan mempunyai lubang foramen processus transversi yang bulat,

processus spinossus lebih berbentuk pendek dan bercabang dua serta foramen vertebrale

berbesntuk segitiga. Vertebra cervical pertama (atlas) dan cervical kedua (axis) dikhususkan

untuk mengakomodasi gerakan kepala.5

Atlas dan Axis

Vertebra C1 (atlas) bersendi dengan kepala dimana yang membedakan nya adalah tidak

adanya corpus vertebrae pada atlas. Faktanya pada masa perkembangan C1 melebur ke dalam

corpus C2 untuk menjadi dens C2. Sehingga, tidak ada discus intervetebralis antara C1 dan C2.

Bila dilihat dari atlas berbentuk cincin dan tersusun atas dua masa lateralis yang saling terhubung

oleh arcus anterior dan arcus posterior. Di atas setiap masa lateralis bersendi dengan condilus

occipitalis cranium dan dibawahnya dengan processus articularis superior vertebra C2 (axis).

Facies articularis superior berbentuk seperti kacang dan cekung, dan facies articularis inferior

hampir bulat dan datar. Sendi atlanto-occipitalis memungkinkan kepala mengangguk ke atas dan

ke bawah pada columna vertebralis. Permukaan posterior arcus anterior memiliki facies untuk

bersendi dengan dens yang menonjol dari corpus vertebrae C2 ke arah superior. Dens

dipertahankan oleh ligamentum transversumatlantis yang kuat di posteriornya dan membentang

di sepanjang jarak facies ovalis yang menjadi perlekatannya pada permukaan medial dari masa

lateralis atlas. Dens bertindak sebagai poros yang memungkinkan atlas beserta kepala yang

melekat padanya berputar pada axis dari sisi ke sisi. Processus transversus atlas besar dan

menonjol jauh ke lateral dibanding processus transversus vertebrae cervicales lainnya. Processus

transverus ini bertindak sebagai tuas untuk gerakan musculus, khususnya musculi yang

menggerakan kepala pada sendi atlanto-axialis. Axis ditandai dengan dens yang besar seperti

gigi yang memanjang kearah superior dari corpus vertebrae. Permukaan anterior dens memiliki

facies ovalis untuk bersendi dengan arcus atlas. Dua permukaan supero lateral dens memiliki

impresio sirkularis yang berperan sebagai tempat ligament taalaria yang kuat,

jumlahnyasatupadatiapsisi, yang menghubungkan dens denganpermukaan medial dari condilus

occipitalis. Ligamen talalaria ini menjaga rotasi yang berlebihan dari kepala dan atlas relative

terhadap poros tubuh.5

Vertebrae Thoracicae

Duabelas vertebrae thoracicae ditandai oleh adanya persendiaan dengan costae. Memiliki

dua facies parsial, yang pada tiap sisi corpus vertebrae bersendi dengan caput costae padanya dan

caput costae di bawahnya. Facies costalis superior lebih besar daripada facies costalis inferior.

Setiap processus transverses juga memiliki facies untuk bersendi dengan tuberculum costae

dimana corpus vertebrae ini berbentuk seperti jantung bila dilihat dari atas dengan foramen

vertebrale yang bulat.5

Vertebrae Lumbalis

Dapat dibedakan dengan vertebra di daerah lain oleh ukurannya yang besar dan tidak

memiliki facies costalis. Biasanya processus transversus tipis dan panjang dengan pengecualian

pada vertebra LV yang sangat besar dan agak berbentuk kerucut, sebagai tempat perlekatan bagi

ligamentum illio lumbale yang menghubungkan processus transverses dengan pelvis.5

Sacrum

Sacrum merupakan tulang tunggal yang memiliki lima vertebrae sacralis yang menyatu

berbentuk segitiga dengan apex mengarahke inferior dan melekuk sehingga memiliki permukaan

anterior yang cekung dan permukaan posterior yang cembung. Sacrum bersendi di atasnya

dengan vertebra LV dan di bawahnya coccyx. Sacrum memiliki dua facies berbentuk huruf L

dimana satu pada tiap sisi lateralnya untuk bersendi dengan tulang pelvis. Permukaan posterior

sacrum memiliki empat pasang foramina sacralia posteora dan di permukaan anteriornya

memiliki empat pasang foramina sacralia anterior untuk lewatnya secara berturut-turut, rami

posteriourus dan anteriorus nervispinales S1-S4.5

Coccyx

Merupakan tulang segitiga kecil yang bersendi dengan ujung inferior sacrum dan

mewakili tiga atau empat vertebrae coccygeae yang menyatu dan ditandai dengan ukurannya

yang kecil dan tidak adanya arcus vertebrae serta canalis vertebralis.5

Foramen Invertebrale

Terbentuk pada tiap sisi di antara dua bagian vertebrae yang bersebelahan dan

dihubungkan discus invertebralis. Foramen tersebut memungkinkan lewatnya struktur-struktur,

seperti nervi spinales dan pembuluh-pembuluh darah. Untuk masuk dan keluar dari canalis

vertebralis. Sebuah foramen invertebrale dibentuk oleh incisura vertebralis inferior pada

pediculus vertebra di atasnya dan oleh incisura vertebralis superior pada pediculus vertebra di

bawahnya. Foramen tersebut dibatasi di sebelah posterior oleh sendi zygapophysialis yang

menghubungkan antara processus articularis kedua vertebrae dan di sebelah anterior oleh discus

inverterbralis dan corpus vertebrae di dekatnya. Setiap foramen intervertebrale merupakan ruang

yang terlingkupi oleh tulang, ligament, dan sendi. Kelainan apapun pada struktur-struktur

tersebut, juga pada musculus di sekitarnya, dapat mempergaruhi struktur-struktur di dalam

foramen.5

Curvatura pada Columna Vertebralis

Terdapat empat curvatura pada columna vertebralis yaitu curvatura lordosis cervicalis,

kurvatura lordosis lumbalis, curvatura kyhphosis thoracalis dan curvatura kyhphosis sacralis.

Curvatura kyhphosis thoracalis dan curvatura kyhphosis sacralis merupakan cekung dibagian

anterior (khyphosis) dimana curvatura ini sudah ada saat lahir. Curvatura lordosis cervicalis dan

curvatura lordosis lumbalis merupakan cekung di bagian posterior(lordosis) dan merupakan

Curvatura sekunder. Lordosis cervicalis timbul saat bayi mulai mengangkat kepala, lordosis

lumbalis saat bayi mulai berjalan. Curvatura-curvatura ini memiliki peran dalam memberikan

fleksibilitas pada columna vertebralis.5

Sendi-sendi Antar Dua Corpus Vertebrae

Permukaan atas dan bawah corpus vertebrae yang berdekatan dilapisi oleh lempeng

tulang rawan hialin yang tipis.Di antara lempeng tulang rawan tersebut, terdapat discus

intervertebralis yang tersusun dari jaringan fibrocartilago. Discus intervertebralis, paling tebal di

daerah cervikal dan lumbal, tempat di mana paling banyak terjadi gerakan columna vertebralis.

Discus ini berperan sebagai peredam benturan bila beban pada columna vertebralis mendadak

bertambah. Sayangnya daya pegas ini berangsur-angsur menghilang dengan bertambahnya usia.

Setiap discus terdiri dari bagian pinggir, anulus fibrosus, dan bagian tengah yaitu nucleus

pulposus.5

Annulus fibrosus terdiri atas jaringan fibrocartilago, yang melekat dengan erat pada

corpus vertebrae dan ligamentum longitudinale anterius dan posterius columna vertebralis.

Nucleus pulposus pada anak-anak dan remaja merupakan massa lonjong dari zat gelatin.

Biasanya berada dalam tekanan dan terletak sedikit ke pinggir posterior daripada pinggir anterior

discus. Permukaan atas dan bawah corpus vertebrae yang berdekatan yang menempel pada

discus diliputi oleh cartilago hialin yang tipis. Sifat setengah cair nukleus pulposus

memungkinannya berubah bentuk dan vertebra dapat menjungkit ke depan atau ke belakang di

atas yang lain. Peningkatan beban kompresi yang mendadak pada columna vertebralis

menyebabkan nucleus pulposus yang semi cair ini menjadi gepeng dan keadaan ini diakomodasi

oleh daya pegas di sekeliling annulus fibrosus. Kadang-kadang, dorongan keluar ini terlalu kuat

bagi annulus, sehingga annulus menjadi robek dan nukleus pulposus keluar dan menonjol ke

dalam canalis vertebralis, di mana nucleus ini dapat menekan radix nervi spinalis, nervus

spinalis, atau bahkan medulla spinalis.5

Dengan bertambahnya umur, kandungan air di dalam nucleus pulposus berkurang dan

digantikan oleh fibrocartilago. Serabut-serabut collagen annulus berdegenerasi, dan sebagai

akibatnya annulus tidak selalu dapat menahan tekanan pada nucleus pulposus. Pada usia lanjut,

diskus ini tipis dan kurang lentur, dan tidak dapat lagis dibedakan antara nucleus dan annulus.5

Struktur Otot

Secara mikroskopis, otot memiliki jaringan yang dibedakan menjadi beberapa jenis. Tiga

jenis jaringan otot dapat dibedakan berdasarkan bentuk dan fungsi masing-masing. Otot rangka

terbentuk dari sekumpulan sel yang panjang, silinder, dan multinukleus yang terlihat adanya

seran lintang. Kontraksinya cepat, bertenaga, dan biasanya dibawah kesadaran. Hal ini

disebabkan dari interaksi filamen tipis aktin dan filamen tebal miosin dimana konfigurasi

molekulnya membiarkan mereka menyelip satu sama lain. Kekuatan menyelip itu dihasilkan dari

interaksi yang lemah di dalam jembatan antara aktin dan miosin. Otot jantung juga memiliki

seran lintang dan berbentuk memanjang, bercabang dan terbentang paralel satu sama lain. Di

batas antar serat disebut diskus interkalaris, struktur ini ditemukan hanya di otot jantung.

Kontraksi dari otot jantung tidak disadari, kuat, dan berirama. Otot jantung terdiri dari sel

fusiform yang tidak menunjukkan garis melintang. Proses kontraksinya lambat dan tidak

disadari.6

Gambar 11. Otot rangka potongan memanjang.6

Gambar 12. Otot jantung potongan memanjang.6

Gambar 13. Otot polos potongan memanjang.6

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

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

menyamai panjang keseluruhan otot, mengandung berkas banyak miofibril yang tersusun sejajar

yang terbenam dalam cairan intraseluler dan disebut sarkoplasma.7

Jika miofibril diperiksa dibawah mikroskop elektron, dapat diamati pita gelap dan terang

yang berselingan. Oleh karena itu, masing-masing pita disebut sebagai pita A dan I. Bagian

tengah pita A (pita H) tampak kurang padat dibandingkan bagian pita lainnya. Pita I terbagi dua

oleh sebuah garis Z yang sangat padat dan sempit. Sarkomer didefinisikan sebagai regio antara

dua garis Z dan berulang di sepanjang aksis sebuah fibril dengan jarak 1500 – 2300 nm yang

bergantung pada keadaan kontraksi.7

Miofibril terdiri dari dua jenis filamen longitudinal. Salah satu tipe, filamen tebal terbatas

di pita A, mengandung terutama protein miosin. Filamen tipis terletak di pita I dan memanjang

ke dalam pita A, tetapi tidak sampai ke dalam zona H-nya. Filamen tipis mengandung protein

aktin, tropomiosin, dan troponin. Filamen tebal dan tipis berinteraksi melalui jembatan silang

(cross-bridges) yang muncul setiap 14 nm di sepanjang filamen tebal.7

Mekanisme Kerja Otot

Pada serat otot yang melemas, kontraksi tidak terjadi; aktin tidak dapat berikatan dengan

jembatan silang karena posisi dua tipe protein lain – tropomiosin dan troponin – di dalam

filamen tipis. Posisi tropomiosin menutupi bagian aktin yang berikatan dengan jembatan silang,

menghambat interaksi yang menghasilkan kontraksi otot. Troponin berikatan dengan

tropomiosin, satu berikatan dengan aktin, dan dapat berikatan dengan Ca2+.8

Gambar 14. Komponen struktur utama dari filamen tipis dengan dua untai

molekul aktin yang terpilin.9

Ketika troponin tidak berikatan dengan Ca2+, protein ini menstabilkan tropomiosin dalam

posisinya menutupi tempat pengikatan jembatan silang di aktin. Ketika Ca2+ berikatan dengan

troponin, bentuk protein ini berubah sedemikian sehingga tropomiosin terlepas dari posisinya

yang menghambat. Dengan tropomiosin tersingkir, aktin dan miosin dapat berikatan dan

berinteraksi di jembatan silang, menyebabkan kontraksi otot.8

Interaksi jembatan silang antara aktin dan miosin menyebabkan kontraksi otot melalui

mekanisme pergeseran filamen. Sewaktu kontraksi, filamen tipis di kedua sisi sarkomer bergeser

ke arah dalam terhadap filamen tebal yang diam menuju ke pusat pita A. Sewaktu bergeser ke

dalam, filamen tipis menarik garis-garis Z tempat filamen tersebut melekat saling mendekat

sehingga sarkomer memendek. Karena semua sarkomer di keseluruhan panjang otot memendek

bersamaan maka seluruh serat otot memendek. Ini adalah mekanisme pergeseran filamen pada

kontraksi otot. Zona H, di bagian tengah pita A yang tidak dicapai oleh filamen tipis, menjadi

lebih kecil karena filamen-filamen tipis saling mendekati ketika mereka bergeser semakin ke

arah dalam. Pita I, yang terdiri dari bagian filamen tipis yang tidak bertumpang tindih dengan

filamen tebal, menyempit ketika filamen-filamen tipis semakin bertumpang tindih dengan

filamen tebal sewaktu pergeseran tersebut. Filamen tipis itu sendiri tidak mengalami perubahan

panjang sewaktu serat otot memendek. Lebar pita A tidak berubah selama kontraksi, karena

lebarnya ditentukan oleh panjang filamen tebal, dan filamen tebal tidak mengalami perubahan

panjang selama proses pemendekan otot. Perhatikan bahwa panjang filamen tebal atau tipis tidak

berkurang untuk memperpendek sarkomer. Kontraksi dicapai oleh pergeseran saling mendekat

filamen-filamen tipis di sisi sarkomer yang berlawanan di antara filamen-filamen tebal.8

Gambar 15. Perubahan pola otot lurik sewaktu proses pemendekan.8

Aktivitas jembatan silang menarik masuk filamen tipis relatif terhadap filamen tebal yang

diam. Sewaktu kontraksi, dengan tropomiosin dan troponin digeser oleh Ca2+, jembatan silang

miosin dari filamen tebal dapat berikatan dengan molekul aktin di filamen tipis sekitar. Bila

melihat satu interaksi jembatan silang, dua kepala miosin di masing-masing molekul miosin

bekerja secara independen, dengan satu kepala melekat ke aktin. Ketika miosin dan aktin

berkontak di jembatan silang, jembatan mengalami perubahan bentuk, menekuk ke dalam

seolah-olah memiliki engsel, “mengayuh” ke arah bagian tengah sarkomer, seperti mendayung

perahu. Inilah yang disebut sebagai kayuhan bertenaga, jembatan silang ini menarik masuk

filamen-filamen tipis yang melekat ke jembatan silang tersebut. Satu kayuhan bertenaga menarik

filamen tipis hanya sepersekian dari jarak pemendekan total. Siklus pengikatan dan penekukan

berulang jembatan silang menuntaskan pemendekan.8

Gambar 16. Siklus pengikatan dan penekukan berulang jembatan silang.9

Pada akhir satu siklus jembatan silang, ikatan antara jembatan silang miosin dan molekul

aktin terputus. Jembatan silang kembali ke bentuk semula dan berikatan dengan molekul aktin

berikutnya di belakang mitra aktin pertama. Jembatan silang mengulangi siklus.8

Karena cara molekul-molekul miosin berorientasi di dalam filamen tebal maka semua

jembatan silang mendayung ke arah bagian tengah sarkomer sehingga keenam filamen tipis

sekitar di masing-masing ujung sarkomer tertarik ke arah dalam secara bersamaan. Akan tetapi

jembatan silang yang berikatan dengan suatu filamen tipis tidak mendayung dalam satu kesatuan.

Pada setiap saat sewaktu kontraksi, sebagian jembatan silang melekat ke filamen tipis dan sedang

mengayuh, sementara yang lain sedang kembali ke konformasinya semula dalam persiapan untuk

mengikat molekul aktin lain. Karena itu sebagian jembatan silang sedang “menahan” filamen

aktin sementara yang lain “melepaskan” filamen aktin untuk mengikat filamen aktin lainnya.8

Eksitasi otot mengaktifkan siklus jembatan silang. Istilah penggabungan eksitasi-

kontraksi merujuk kepada serangkaian proses yang mengaitkan eksitasi otot (adanya potensial

aksi di serat otot) dengan kontraksi otot (aktivitas jembatan silang yang menyebabkan filamen-

filamen tipis bergeser bersama untuk memperpendek sarkomer).8

Dua struktur membranosa di dalam serat otot berperan penting dalam menghubungkan

eksitasi ke kontraksi ini – tubulus transversus dan retikulum sarkoplasma. Di setiap pertemuan

antara pita A dan pita I, membran permukaan masuk ke dalam serat otot untuk membentuk

tubulus transversus (tubulus T), yang berjalan tegak lurus dari permukaan membran sel otot ke

dalam bagian tengah serat otot. Karena membran tubulus T bersambungan dengan membran

permukaan, maka potensial aksi di membran permukaan juga menyebar turun menelusuri tubulus

T, dengan cepat menyalurkan aktivitas listrik permukaan ke bagian tengah serat. Adanya

potensial aksi lokal di tubulus T memicu perubahan permeabilitas di anyaman membranosa

tersendiri di dalam serat otot, retikulum sarkoplasma. Kantung lateral retikulum sarkoplasma ini

mengandung Ca2+. Penyebaran potensial aksi menuruni tubulus T memicu pelepasan Ca2+ dari

retikulum sarkoplasma.8

Gambar 17. Pelepasan kalsium dalam penggabungan eksitasi-kontraksi.9

Siklus jembatan silang sendiri dijalankan oleh ATP. Jembatan silang miosin memiliki dua

tempat khusus, tempat untuk mengikat aktin dan tempat ATPase. Tempat ATPase ini adalah

tempat enzim yang dapat mengikat pembawa energi adenosin trifosfat (ATP) dan memecahnya

menjadi adenosin difosfat (ADP) dan fosfat inorganik (Pi), yang dalam prosesnya menghasilkan

energi. Penguraian ATP terjadi di jembatan silang miosin sebelum jembatan berikatan dengan

molekul aktin. ADP dan Pi tetap terikat erat ke miosin, dan energi yang dihasilkan disimpan di

dalam jembatan silang untuk menghasilkan miosin berenergi tinggi. Analoginya, jembatan silang

“dikokang” seperti senjata, siap diletuskan jika pelatuk ditarik. Ketika serat otot mengalami

eksitasi, Ca2+ menarik kompleks troponin-tropomiosin menjauhi posisinya yang menyumbat

sehingga jembatan silang miosin yang telah berenergi (terkokang) dapat berikatan dengan

molekul aktin. Kontak antara miosin aktin ini menyebabkan “pelatuk tertarik”, menekuk

jembatan silang sehingga dihasilkan kayuhan bertenaga. Selama kayuhan bertenaga, terjadi

pembebasan Pi dari jembatan silang. Setelah kayuhan bertenaga selesai, ADP dibebaskan.8

Ketika Pi dan ADP dibebaskan dari miosin setelah kontak dengan aktin dan terjadi

kayuhan bertenaga, tempat ATPase miosin bebas untuk mengikat molekul ATP lain. Aktin dan

miosin tetap berikatan di jembatan silang sampai molekul ATP baru melekat ke miosin pada

akhir kayuhan bertenaga. Pelekatan molekul ATP baru memungkinkan jembatan silang terlepas,

yang mengembalikannya ke bentuk semula (tidak menekuk), siap untuk melakukan siklus baru.

ATP yang baru melekat kemudian diuraikan oleh ATPase miosin dan kembali menggerakan

jembatan silang miosin. Pada pengikatan dengan molekul aktin lain, jembatan yang baru

mendapat energi tersebut kembali menekuk, demikian seterusnya, secara suksesif menarik masuk

filamen tipis untuk menuntaskan kontraksi.8

Gambar 18. Siklus jembatan silang.9

Selain perlu melakukan kontraksi, otot juga perlu melakukan relaksasi. Seperti halnya

potensial aksi di serat otot mengaktifkan proses kontraksi dengan memicu pelepasan Ca2+ dari

kantung lateral ke dalam sitosol, proses kontraksi dihentikan ketika Ca2+ dikembalikan ke

kantung lateral saat aktivitas listrik lokal berhenti. Retikulum sarkoplasma memiliki molekul

pembawa, pompa Ca2+ - ATPase, yang memerlukan energi dan secara aktif mengangkut Ca2+ dari

sitosol untuk memekatkannya di dalam kantung lateral. Ketika potensial aksi lokal tidak lagi

terdapat di tubulus T untuk memicu pelepasan Ca2+, aktivitas pompa Ca2+ retikulum sarkoplasma

mengembalikan Ca2+ yang dilepaskan ke kantung lateral. Hilangnya Ca2+ dari sitosol

memungkinkan kompleks troponin-tropomiosin bergeser kembali ke posisinya yang

menghambat, sehingga aktin dan miosin tidak lagi berikatan di jembatan silang. Filamen tipis,

setelah dibebaskan dari siklus perlekatan dan penarikan jembatan silang, kembali secara pasif ke

posisi istirahatnya. Serat otot kembali melemas.8

Penutup

Dengan melihat keseluruhan struktur tulang dan otot normal secara makroskopis dan

mikroskopis serta mekanisme kerja otot, kita dapat membandingkannya dengan penderita

osteoporosis. Penderita osteoporosis memiliki struktur tulang yang terganggu sehingga dengan

mengetahui struktur normalnya, penderita osteoporosis dapat diketahui. Selain itu, bila melihat

penderita memiliki rasa sakit saat berjalan, hal ini dibandingkan dengan mekanisme gerak otot.

Gerakan kontraksi dan relaksasi dari otot normal tidak akan ada rasa nyeri. Tentu selain struktur

dan tulang, ada faktor-faktor lain yang mempengaruhinya.

Daftar Pustaka

1. Wibowo DS. Anatomi tubuh manusia. Jakarta: Grasindo; 2008.h.31.

2. Corwin EJ. Handbook of pathophysiology. 3rd ed. United States: Lippincot Williams &

Wilkins; 2008.h.350.

3. Junqueira LC, Carneiro J. Histologi dasar: teks dan atlas. Ed 10. Jakarta: EGC;2007.h.134-

44.Bloom, Fawcett. Buku ajar histologi. Edisi ke- 12. Jakarta: EGC; 2002.

4. Faiz O, Moffat D. At a glance anatomi. Jakarta: Penerbit Erlangga; 2004.

5. Snell R S. Anatomi klinik untuk mahasiswa kedokteran. Ed 6. Jakarta: EGC;2006.

6. Mescher AL. Junqueira’s basic histology. Twelfth Edition. United States: McGraw-Hill

Companies; 2010.

7. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Biokimia harper. Edisi ke-27. Jakarta: EGC;

2009.h.586-7.

8. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Edisi ke-6. Jakarta: EGC; 2011. 282-9.

9. Sherwood L. Human physiology from cell to system. Seventh Editon. Belmont:

Brooks/Cole; 2010.