Fisiologis Tulang

Tulang rangka tubuh manusia terdiri tulang kortikal 70-80% dan tulang trabekular 20-30%.

Pada keadaan normal tulang rangka, sebanyak 25% volume tulang anatomi yang spesifik

sebagai jaringan tulang. Dan 75 % merupakan sumsum tulang (bone marrow) dan lemak,

tetapi ini sangat bervariasi tergantung sebagaimana besar tulang skeletonnya. Pada jaring

tulang yang spesifik, hanya 60% berupa mineral tulang dan 40% merupakan jaringan organik,

berupa kolagen. Sumsum tulang mengandung stroma, jaringan mieloid, sel lemak, pembuluh

darah, sinusoid, dn beberapa jaringan limfe. Jaringan tulang sangat kompleks, aktifitas

metabolisme aktif pada tulang pada proses mineralisasi yang terdiri dari komposisi esensial,

yaitu garam kalsium dan fosfat. Garam tersebut merupakan 2/3 bagian dari berat tulang

kering dan merupakan unsur yang paling banyak kalsium dan fosfat dari seluruh tubuh.

Integritas tulang dipertahankan oleh kompartement ekstraselular Kalsium. Tubuh

mengandung 1000 gram ( 2500 mmol) Kalsium, terdiri dari 9 gram ( 225 mmol ) berada di

jaringan lunak, 1 gram ( 25 mmol) berada di cairan ekstraseluler dan sisanya berada pada

jaringan tulang. Seperti dikemukakan dalam pendahuluan bahwa aktivitas sel sel tulang

yaitu resorpsi dan pembentukan dikendalikan oleh faktor sistemik, salah satu faktor sistemik

tersebut adalah 1,25 dihydroksivitamin D. Selain vitamin D, faktor sistemik lain adalah

hormon paratiroid (PTH ), kalsitonin, insulin, estrogen/androgen, hormon pertumbuhan dan

hormon tiroid. Semua faktor tersebut saling terkait dalam proses metabolisme tulang.1

Columna Vertebralis

Columna vertebralis merupakan pilar utama tubuh, dan berfungsi menyanggah

cranium, gelang bahu, ekstremitas superior, dan dinding thorax serta melalui gelang panggul

meneruskan berat badan ke ekstremitas inferior. Di dalam rongganya terletak medula spinalis,

radix nervi spinals, dan lapisan penutup meningen, yang dilindungi oleh columna vertebralis.2

Komposisi 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

1

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

intervertebralis membentuk kira-kira seperempat panjang columna.2

Gambar 1. Columna Vertebralis3

Ciri-Ciri Umum Vertebra

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.2

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

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

2

spinosus dan processus ransversus berfungsi sebagai pengungkit dan menjadi tempat

melekatnya otot dan ligamentum.2

Processus articularis superior terletak vertical dan terdiri atas 2 processus articularis

superior dan 2 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 sinoval.2

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

intervertebrale. Foramina ini pada kerangka yang berartikulasi berfungsi sebagai tempat

lewatnya nervi spinals dan pembuluh darah. Radix anterior dan posterior nervus spinalis

bergabung di dalam foramina ini, bersama dengan pembungkusnya membentuk saraf spinalis

segmentalis.2

Estrogen dan Osteoporosis

Selama perkembangannya tulang membutuhkan kalsium yang tinggi, dan setelah

mencapai massa pubertas kematangan hormon reproduksi estrogen pada wanita dan

testosteron pada laki-laki, karena pengaruh anabolik dan prekusor estrogen terjadilah proses

remodeling tulang. Peranan sel tulang osteoblas dalam membentuk formasi tulang dan

osteoklas meresorpsi tulang menyebabkan terjadinya remodeling tulang tampaknya

sederhana, tetapi di belakang proses remodeling ini terjadi proses yang rumit.

Secara tidak langsung, kadar estrogen yang rendah mempengaruhi asupan kalsium ke

dalam tubuh karena dihambatnya sekresi PTH dan menghambat sintesis kalsitriol. Jadi pada

osteoporosis pasca menopause primer, jelas akibat tidak adanya hormon estrogen menurunnya

fungsi osteoblas dan meningkatnya aktivitas osteoklas serta menurunnya kualitas hidup yang

meningkatkan resiko terjadinya osteoporosis sehingga menyebabkan massa tulang menurun

dengan cepat.4

Pembentukan tulang

Tulang adalah jaringan ikat yang mengalami mineralisasi. Tulang mengandung materi

organik dan anorganik. Materi organiknya sebagian besar berupa protein. Tulang adalah suatu 3

struktur dinamik yang mengalami siklus remodeling terus menerus, berupa resorpsi yang

diikuti oleh pengendapan jaringan tulang baru. Remodeling ini memungkinkan tulang

beradaptasi terhadap sinyal fisik (seperti peningkatan beban yang harus disangga) dan

hormon.5

Jenis sel utama yang berperan dalam penyerapan dan pengendapan tulang adalah

osteoklas dan osteoblas. Osteoklas berkaitan dengan resorpsi dan osteoblas dengan

pengendapan tulang. Osteosit berasal dari osteoblas; sel ini juga tampaknya ikut serta dalam

pemeliharaan matriks tulang. Osteoklas adalah sel multinukleus yang berasal dari sel tunas

hematopoietic pluripoten. Osteoklas memiliki domain membran apikal, dan memperlihatkan

tepi bergelombang yang berperan utama dalam penyerapan tulang.5

Suatu ATPase pemindah proton mengeluarkan proton melalui tepi bergelombang ke

dalam area resorpsi, yang merupakan lingkungan mikro ber-pH rendah. Hal ini menurunkan

pH local menjadi 4,0 atau kurang sehingga hidroksiapatit lebih mudah larut dan

memungkinkan terjadinya demineralisasi. Osteoblas, sel mononukleus yang berasal dari

prekursor mesenkim pluripoten yang menyintesis sebagian besar protein yang ditemukan di

tulang serta berbagai faktor pertumbuhan dan sitokin. Sel ini bertanggung jawab bagi

pengendapan matriks tulang baru (osteoid) dan mineralisasi selanjutnya. Osteoblas

mengontrol mineralisasi dengan mengatur lewatnya ion kalsium dan fosfat melalui membran

permukaannya. Fosfat tersebut mengandung fosfatase alkali, yang digunakan untuk

menghasilkan ion fosfat dari fosfat organik. Banyak faktor yang berperan dalam regulasi

metabolisme tulang. Sebagian faktor merangsang osteoblas (misalnya hormone paratiroid dan

1,25-dihidroksikolekalsiferol) dan yang lain menghambatnya (misalnya kortikosteroid).

Hormone paratiroid dan 1,25- dihidroksikolekalsiferol juga merangsang osteoklas, sementara

kalsitonin dan estrogen menghambatnya. Estrogen tampaknya berkaitan erat dengan

timbulnya osteoporosis.5

Proses terbentuknya tulang terjadi dengan 2 cara yaitu melalui osifikasi intra

membran dan osifikasi endokondral :6

1. Osifikasi intra membran

Proses pembentukan tulang dari jaringan mesenkim menjadi jaringan tulang, contohnya

pada proses pembentukan tulang pipih. Pada proses perkembangan hewan vertebrata terdapat

4

tiga lapisan lembaga yaitu ektoderm, medoderm, dan endoderm. Mesenkim merupakan bagian

dari lapisan mesoderm, yang kemudian berkembang menjadi jaringan ikat dan darah. Tulang

tengkorak berasal langsung dari sel-sel mesenkim melalui proses osifikasi intramembran.

2. Osifikasi endokondral

Proses pembentukan tulang yang terjadi dimana sel-sel mesenkim berdiferensiasi lebih dulu

menjadi kartilago (jaringan rawan) lalu berubah menjadi jaringan tulang, misal proses

pembentukan tulang panjang, ruas tulang belakang, dan pelvis. Proses osifikasi ini

bertanggung jawab pada pembentukkan sebagian besar tulang manusia. Pada proses ini sel-sel

tulang (osteoblas) aktif membelah dan muncul dibagian tengah dari tulang rawan yang disebut

center osifikasi. Osteoblas selanjutnya berubah menjadi osteosit, sel-sel tulang dewasa ini

tertanam dengan kuat pada matriks tulang.

Pembentukan tulang rawan terjadi segera setelah terbentuk tulang rawan (kartilago).

Mula-mula pembuluh darah menembus perichondrium di bagian tengah batang tulang rawan,

merangsang sel-sel perichondrium berubah menjadi osteoblas. Osteoblas ini akan membentuk

suatu lapisan tulang kompakta, perichondrium berubah menjadi periosteum. Bersamaan

dengan proses ini pada bagian dalam tulang rawan di daerah diafisis yang disebut juga pusat

osifikasi primer, sel-sel tulang rawan membesar kemudian pecah sehingga terjadi kenaikan

pH (menjadi basa) akibatnya zat kapur didepositkan, dengan demikian terganggulah nutrisi

semua sel-sel tulang rawan dan menyebabkan kematian pada sel-sel tulang rawan ini.6

Kemudian akan terjadi degenerasi (kemunduran bentuk dan fungsi) dan pelarutan dari

zat-zat interseluler (termasuk zat kapur) bersamaan dengan masuknya pembuluh darah ke

daerah ini, sehingga terbentuklah rongga untuk sumsum tulang. Pada tahap selanjutnya

pembuluh darah akan memasuki daerah epiphise sehingga terjadi pusat osifikasi sekunder,

terbentuklah tulang spongiosa. Dengan demikian masih tersisa tulang rawan dikedua ujung

epifise yang berperan penting dalam pergerakan sendi dan satu tulang rawan di antara epifise

dan diafise yang disebut dengan cakram epifise.6

Selama pertumbuhan, sel-sel tulang rawan pada cakram epifise terus- menerus membelah

kemudian hancur dan tulang rawan diganti dengan tulang di daerah diafise, dengan demikian

5

tebal cakram epifise tetap sedangkan tulang akan tumbuh memanjang. Pada pertumbuhan

diameter (lebar) tulang, tulang didaerah rongga sumsum dihancurkan oleh osteoklas sehingga

rongga sumsum membesar, dan pada saat yang bersamaan osteoblas di periosteum

membentuk lapisan-lapisan tulang baru di daerah permukaan.6

Tulang Secara Mikro

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

matriks tulang, dan 3 jenis sel seperti: osteosit, yang terdapat di rongga-rongga di dalam

matriks; osteoblas, yang mensintesis unsure organic matriks, dan osteoklas yang merupakan

sel raksasa multinuklear yang terlibat dalam resorpsi dan remodeling 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.7

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. 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.7

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

aktif mensintesis protein untuk dikeluarkan. Osteoblas merupkan sel yang terpolarisasi.

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

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

diantara lapisan osteoblas dan tulang yang baru dibentuk. Proses ini, yaitu aposisi tulang,

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

terbentuk.7

6

Osteosit

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

matriks. Hanya ada satu osteosit dalam satu lakuna. 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.7

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 sebagai lakuna Howship. Osteoklas berasal dari penggabungan sel-sel sumsung

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 filament aktin. Zona ini adalah tempat adhesi

osteoklas pada matriks tulang dan menciptakan lingkungan mikro tempat terjadinya resorpsi

tulang.7

Gambar 2. Komponen Tulang8

7

Matriks Tulang

Berat kering matriks tulang 50% terdiri dari bahan anorganik. Bahan-bahan yang

ditemukan pada matriks tulang adalah berupa kalsium, fosfor, bikarbonat, sitrat, magnesium,

kalium, dan natrium.

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

mengandung agregat proteoglikan dan beberapa glikoprotein structural spesifik. Glikoprotein

tulang 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 tinggi, matriks tulang yang terdekalsifikasi terikat

kuat dengan pewarna serat kolagen. Gabungan mineral dengan serat kolagen memberikan

sifat keras dan ketahanan pada jaringan tulang. Setelah tulang mengalami dekalsifikasi,

bentuknya tetap terjaga, namun menjadi fleksibel mirip tendon.7

Jenis–Jenis Penyakit Tulang

Ada beberapa macam gangguan atau kerusakan yang menyebabkan terjadinya penyakit pada

tulang, seperti :9

1. Osteolisis

Hancurnya tulang yang mungkin disebabkan oleh trauma atau kecelakaan berat dan

juga mungkin disebabkan adanya kanker yang mengenai tulang.

2. Osteomalacia

Gangguan pembentukan tulang sehingga tulang lembek dan melunak. Orang yang

terkena biasanya mempunyai cirri-ciri kaki bengkok, tulang punggung memendek dan

tulang pinggul pipih. Gangguan ini disebabkan oleh kurangnya asupan kalsium dan

vit.D3 serta kurangnya berjemur di sinar matahari.

3. Osteoarthritis

Gangguan yang ditandai dengan menipisnya tulang rawan yang ada di persendian,

sehingga menggangu gerak persendian.

4. Rhematoid Arthritis

Penyakit rematik yang juga bisa menyerang tulang dan persendian.

8

5. Osteopenia

Suatu keadaan dimana terjadi penurunan massa tulang, suatu keadaan atau gezala awal

terjadinya osteoporosis.

6. Osteoporosis

Suatu penyakit kelainan pada tulang yang ditandai dengan menurunnya massa tulang,

kerusakan tubuh atau arsitektur tulang sehingga tulang mudah patah.

Kesimpulan

Osteoporosis merupakan penyakit tulang yang paling sering dijumpai, dan sering menyerang

tulang belakang (columna vertebralis). Columna vertebralis merupakan pilar utama tubuh, dan

berfungsi menyanggah cranium, gelang bahu, ekstremitas superior, dan dinding thorax serta

melalui gelang panggul meneruskan berat badan ke ekstremitas inferior. Osteoporosis ada

hubungannya dengan estrogen dalam pembentukan matriks. Secara tidak langsung, kadar

estrogen yang rendah mempengaruhi asupan kalsium ke dalam tubuh karena dihambatnya

sekresi PTH dan menghambat sintesis kalsitriol. Jadi pada osteoporosis pasca menopause

primer, jelas akibat tidak adanya hormon estrogen menurunnya fungsi osteoblas dan

meningkatnya aktivitas osteoklas serta menurunnya kualitas hidup yang meningkatkan resiko

terjadinya osteoporosis sehingga menyebabkan massa tulang menurun dengan cepat. Tulang

juga akan menjadi rapuh dan mudah patah.

9

Daftar Pustaka

1. Unpad. Patofisiologi primary osteoporosis. Post at 2006. Diunduh dari

http://pustaka.unpad.ac.id/wp-content/uploads/2009/09/patofisiologi_primary_osteoporo

sis_metabolisme_vitamin_d.pdf, 25 Maret 2011.

2. Snell Richard S. Anatomi klinik untuk mahasiswa kedokteran. Edisi ke-6. Jakarta: EGC;

2006.h.881-4.

3. Srapper. Columna vertebralis. Post at 2008. Diunduh dari

http://kr.blog.yahoo.com/sysrapper /yblog.html, 25 Maret 2011.

4. Suherman Suharti K, Tobing Dohar A.L. Osteoporosis. Edisi ke-1. Jakarta: Perosi;

2006.h.3-6.

5. Murray Robert K, Granner Daryl K, Rodwell Victor W. Biokimia harper. Edisi ke-27.

Jakarta: EGC; 2009.h.575-7.

6. Universitas Jember. Mekanisme pembentukan tulang. Post at 2010. Diunduh dari

http://www.scribd.com/doc/29426430/MEKANISME-PEMBENTUKAN-TULANG, 25

Maret 2011.

7. Tambayong Jan. Histologi dasar: teks dan atlas. Edisi ke-10. Jakarta: EGC; 2007.h.134-

7.

8. Vanderbilt. Komposisi tulang. Post at 2008. Diunduh dari http://mc.vanderbilt.edu, 25

Maret 2011.

9. Alovell. Struktur dan penyakit tulang. Post at 2009. Diunduh dari

http://medicastore.com/alovell/isi.php?isi=tulang, 25 Maret 2011.

10

11