Susunan dan Mekanisme Kerja OtotFakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Jl. Arjuna No.6 Kebon Jeruk Jakarta Barat(021-56942061)

Pendahuluan

Otot terdiri atas serabut-serabut otot yang tersusun oleh sel-sel otot. Sel-sel otot dibungkus oleh selaput atau membran yang disebutsarkolema. Sel-sel otot berisi suatu cairan sel yang disebutsarkoplasma. Jaringan otot terdapat pada semua anggota tubuh, baik anggota gerak maupun organ-organ dalam dan luar. Fungsi jaringan otot ini adalah sebagai alat gerak aktif. Otot memiliki kemampuan untuk berkontraksi kemudian berelaksasi sehingga dapat menggerakkan tubuh pada tempat melekatnya otot tersebut.Sel-sel otot disebut juga serabut otot. Serabut otot memiliki miofibril. Miofibril tersusun oleh protein kontraktil, aktin, dan miosin. Jika otot terlalu lama berkontraksi pasti akan terasa lelah. Namun pada kasus di temukan seorang wanita yang menderita kelemahan otot. Kelemahan otot yang di maksud adalah otot yang lebih cepat lelah pada saat digunakan atau kontraksi.Struktur Makroskopis dan Mikroskopis Otot

Otot merupakan suatu organ/alat yang memungkinkan tubuh dapat bergerak. Ini adalah suatu sifat penting bagi organisme. Gerak sel terjadi karena sitoplasma mengubah bentuk (lihat cara pergerakan amuba). Pada sel-sel, sitoplasma ini merupakan benang-benang halus yang panjang disebut miofibril. Kalau sel otot mendapat rangsangan maka miofibril akan memendek. Dengan kata lain sel otot akan memendekkan dirinya ke arah tertentu (berkontraksi). Sebagian besar otot tubuh ini melekat pada kerangka, dapat bergerak secara aktif sehingga dapat menggerakkan bagian-bagian kerangka dalam suatu letak yang tertentu. Jadi Otot kerangka merupakan sebuah alat yang menguasai gerak aktif dan memelihara sikap tubuh. Dalam keadaan istriahat, keadaannya tidak kendur sama sekali, tetapi mempunyai ketegangan sedikit yang disebut tonus. Ini pada masing-masing orang berlainan bergantung pada umur, jenis kelamin, dan keadaan tubuh.Pada umumnya otot berfungsi mempertahankan postur tubuh, sebagai alat gerak, dan juga sebagai pengatur suhu dalam tubuh. Otot mempunyai beberapa sifat, seperti: Eksitabilitas, peka dan merespon terhadap rangsang Kontraktilitas, dapat memendek bila terjadi kontraksi Ekstensibilitas, dapat meregang bila di tarik Elastisitas, kembali memanjang atau kembali pada bentuk asal setelah kontraksi1,2

Secara mikroskopis, miofibril disusun oleh protein kontraktil(miofilamen) tebal dan tipis. Miofilamen tipis (thinfilament) terdiri dari aktin, troponin dan tropomiosin sedangkan miosin merupakan miofilamen tebal (thick filament). Dalam suatu miofibril terdapat zona yang lebih gelap disebut zona pita gelap A (anisotrop band) dan zona yang lebih terang disbeut pita I (isotropik band). Sarkomer (sarcomere) merupakan daerah yang terbentang antara dua garis Z, garis di tengah-tengah pita I. Tiap sarkomer berisikan miofilamen tebal yang terletak di tengah dan miofilamen tipis yang berjangkar ke garis Z. Secara berurutan satu sarkomer yaitu: gariz Z , pita I, pita A, daerah overlap aktin aktin-miosin, zone H yang berisi miosin saja, ditengah-tengah terdapat garis M.3

Gambar 1. Struktur otot1Mekanisme Kerja Otot

Mekanisme kerja otot terbagi atas kontraksi dan relaksasi. Terdapat 2 macam kontraksi yaitu kontraksi otot yang disertai dengan pemendekan disebut dengan isotonik (bertegangan sama) dan kontraksi otot tanpa disertai pemendekan yang disebut dengan isometrik (berukuran sama). Berikut adalah tahap-tahap terjadinya kontraksi:1. Adanya impuls neuron motorik.

2. Pelepasan neurotransmitter, yaitu Asetilkolin ke end-plate motorik.

3. Pengikatan Asetilkolin oleh reseptor Asetilkolin nikotinik.

4. Peningkatan konduktans Na+ dan K+di membran end-plate.

5. Terbentuknya potensial end-plate.

6. Tercetusnya potensial aksi di serat-serat otot.

7. Penyebaran depolarisasi ke dalam tubulus T.

8. Pelepasan Ca2+ dari retikulum sarkoplasmik dan difusi Ca2+ ke filamen tebal dan filamen tipis.

9. Pengikatan Ca2+ oleh troponin C membuka tempat pengikatan miosin di molekul aktin.

10. Pembentukan ikatan-silang (cross linkage)antara aktin dan miosin dan pergeseran filamen tipis pada filamen tebal, sehingga menghasilkan pemendekkan.

Setelah kontraksi, diikuti oleh relaksasi, dimana tahap-tahap relaksasi adalah sebagai berikut:

1. Ca2+ dipompakan kembali ke dalam retikulum sarkoplasmik.

2. Lepasnya Ca2+dari troponin.

3. Terhentinya interaksi antara aktin dan miosin.4

Gambar 2. Mekanisme Kontraksi dan Relaksasi Otot5Glikolisis Aerob dan Anaerob

Glikolisis merupakan salah satu bentuk metabolisme energi yang dapat berjalan secara anaerobik tanpa kehadiran oksigen. Proses metabolisme energi ini mengunakan simpanan glukosa yang sebagian besar akan diperoleh dari glikogen otot atau juga dari glukosa yang terdapat di dalam aliran darah untuk menghasilkan ATP. Inti dari proses glikolisis yang terjadi di dalam sitoplasma sel akan mengubah molekul glukosa menjadi asam piruvat dimana proses ini juga akan disertai dengan pembentukan ATP. Jumlah ATP yang dapat dihasilkan oleh proses glikolisis ini akan berbeda bergantung berdasarkan asal molekul glukosa. Jika molekul glukosa berasal dari dalam darah maka 2 buah ATP akan dihasilkan namun jika molekul glukosa berasal dari glikogen otot maka sebanyak 3 buah ATP akan dapat dihasilkan. Molekul asam piruvat yang terbentuk dari proses glikolisis ini dapat mengalami proses metabolisme lanjut baik secara aerobik maupun secara anaerobik bergantung terhadap ketersediaan oksigen di dalam tubuh. Pada saat berolahraga dengan intensitas rendah dimana ketersediaan oksigen di dalam tubuh cukup besar, molekul asam piruvat yang terbentuk ini dapat diubah menjadi CO2 dan H2O di dalam mitokondria sel. Jika ketersediaan oksigen terbatas di dalam tubuh atau saat pembentukan asam piruvat terjadi secara cepat seperti saat melakukan sprint, maka asam piruvat tersebut akan terkonversi menjadi asam laktat.

Inti dari semua proses metabolisme energi di dalam tubuh adalah untuk meresintesis molekul ATP dimana prosesnya dapat berjalan secara aerobik maupun anearobik. Proses hidrolisis ATP yang akan menghasilkan energi ini dapat dituliskan melalui persamaan reaksi kimia sederhana sebagai berikut:

Di dalam jaringan otot, hidrolisis 1 mol ATP akan menghasilkan energi sebesar 31 kJ (7.3 kkal) serta akan menghasilkan produk lain berupa ADP (adenosine diphospate) dan Pi (inorganik fosfat). Pada saat berolahraga, terdapat 3 jalur metabolisme energi yang dapat digunakan oleh tubuh untuk menghasilkan ATP yaitu hidrolisis phosphocreatine (PCr), glikolisis anaerobik glukosa serta pembakaran simpanan karbohidrat, lemak dan juga protein. Pada kegiatan olahraga dengan aktivitas aerobik yang dominan, metabolisme energi akan berjalan melalui pembakaran simpanan karbohidrat, lemak dan sebagian kecil (5%) dari pemecahan simpanan protein yang terdapat di dalam tubuh untuk menghasilkan ATP (adenosine triphospate). Proses metabolisme ketiga sumber energi ini akan berjalan dengan kehadiran oksigen (O2) yang diperoleh melalui proses pernafasan. Sedangkan pada aktivitas yang bersifat anaerobik, energi yang akan digunakan oleh tubuh untuk melakukan aktivitas yang membutuhkan energi secara cepat ini akan diperoleh melalui glikolisis glukosa secara anaerobik. Proses metabolisme energi secara anaerobik ini dapat berjalan tanpa kehadiran oksigen (O2). Proses metabolisme energi secara anaerobik dapat menghasilkan ATP dengan laju yang lebih cepat jika dibandingkan dengan metabolisme energi secara aerobik. Sehingga untuk gerakan-gerakan dalam olahraga yang membutuhkan tenaga yang besar dalam waktu yang singkat, proses metabolisme energi secara anaerobik dapat menyediakan ATP dengan cepat namun hanya untuk waktu yang terbatas. Walaupun prosesnya dapat berjalan secara cepat, namun metabolisme energi secara anaerobik hanya menghasilkan molekul ATP yang lebih sedikit jika dibandingkan dengan metabolisme energi secara aerobik (2 ATP vs 36 ATP per 1 molekul glukosa). Proses metabolisme energi secara aerobik juga dikatakan merupakan proses yang bersih karena selain akan menghasilkan energi, proses tersebut hanya akan menghasilkan produk samping berupa karbondioksida (CO2) dan air (H2O). Hal ini berbeda dengan proses metabolisme secara anaerobik yang juga akan menghasilkan produk samping berupa asam laktat yang apabila terakumulasi dapat menghambat kontraksi otot dan menyebabkan rasa nyeri pada otot (lelah). Hal inilah yang menyebabkan mengapa gerakan-gerakan bertenaga saat berolahraga tidak dapat dilakukan secara kontinu dalam waktu yang panjang dan harus diselingi dengan interval istirahat.

Ketika melakukan latihan fisik, otot-otot tubuh, sistem jantung, dan sirkulasi darah serta pernapasan diaktifkan. Pada awal latihan olahraga aerobik sumber utama yang dipergunakan 2 jam awal exercise adalah glukosa yang berasal dari glikogen di otot-otot. Apabila latihan terus dilanjutkan maka sumber tenaga dari glikogen otot berkurang, selanjutnya akan terjadi pemakaian glukosa darah dan asam lemak bebas. Makin ditingkatkan porsi latihan maka akan meningkat pemakaian glukosa yang berasal dari cadangan glikogen hepar. Bila latihan dilanjutkan lagi maka sumber tenaga terutama berasal dari asam lemak bebas hasil lipolisis jaringan lemak. Protein relatif sedikit berkontribusi dalam menghasilkan ATP. Pemakaian glikogen otot meningkat tajam seiring dengan meningkatnya latihan.1,3Faktor- Faktor Penyebab Kelelahan Otot

Kelelahan otot adalah suatu keadaan yang terjadi setelah kontraksi otot yang kuat dan lama , di mana otot tidak mampu lagi berkontraksi dalam jangka waktu tertentu. Kelelahan otot menunjuk pada suatu proses yang mendekati definisi fisiologik yang sebenarnya yaitu berkurangnya respons terhadap stimulasi yang sama. Faktor penyebab kelelahan otot dapat di klasifikasikan sebagai berikut:1. Penumpukan asam laktat

Terjadinya kelelahan otot yang disebabkan oleh penumpukan asam laktat telah lama dicurigai. Penumpukan asam laktat pada intramuscular dengan menurunnya puncak tegangan ukuran dari kelelahanapabila rasio asam laktat pada otot merah dan otot putih meningkat, puncak tegangan otot menurun. Jadi bisa diartikan bahwa besarnya kelelahan pada serabut-serabut otot putih berhubungan dengan besarnya kemampuan mereka untuk membentuk asam laktat. Pendapat bahwa penumpukan asam laktat menyertai didalam proses kelelahan selanjutnya diperkuat oleh fakta dimana dua mekanisme secara fisiologi yang karenanya asam laktat menghalang-halangi fungsi otot. Kedua mekanisme tersebut tergantung kepada efek asam laktat pada pH intra selular atau konsentrasi ion hydrogen (H).Dengan meningkatnya asam laktat, konsentrasi H meningkat, dan pH menurun. Di pihak lain, peningkatan konsentrasi ion H menghalangiproses rangkaian eksitasi, oleh menurunnya sejumlah Ca yang dikeluarkan dari reticulum sarkoplasma dan gangguan kapasitas mengikat troponin. Peningkatan konsentrasi ion H juga menghambat kegiatan fosfofruktokinase, enzim kunci yang terlibat di dalam anaerobic glikolisis. Demikian lambatnya hambatan glikolisis, mengurangi penyediaan ATP untuk energi.2. Pengosongan penyimpanan ATP dan PC

Karena ATP merupakan sumber energi secara langsung untuk kontraksi otot, dan PC dipergunakan untuk Resintesa ATP secepatnya,pengosongan Fosfagen intraseluler mengakibatkan kelelahan. Bahwa kelelahan tidak berasal dari rendahnya fosfagen didalam otot . Penelitian terhadap otot katak yang dipotong pada otrot sartoriusnya. Sebagai contoh, telah diingatkan bahwa selama kegiatan kontraksi, konsentrasi ATP didaerah miofibril mungkin lebih berkurang daripadadalam otot keseluruhan. Oleh karena itu, ATP menjadi terbatas didalam mekanisme kontraktil, walaupun hanya terjadi penurunan yang moderat dari jumlah total ATP didalam otot. Kemungkinan yang lain adalah bahwa hasil energi didalam pemecahan ATP lebih sedikit dari jumlah ATP yang tersedia didalam batas-batas untuk kontreaksi otot. Alasan dari penurunan ini mungkin dihubungkan dengan peningkatan konsentrasi ion H dalam jumlah kecil sampai besar didalamintraseluler, dan merupakan penyebab utama dari penumpukan asam laktat.3. Pengosongan Simpanan Glikogen Otot

Seperti halnya dengan asam laktat dan kelelahan , hubungan sebab akibat antara pengosongan glikogen ototdan kelelahan otot tidak dapat ditentukan dengan tegas . Faktor-faktor lain yang berhubungan dengan kelelahan selama periode latihan yang lama . Rendahnya tingkatan/level glukosa darah, menyebabkan pengosongan cadangan glikogen hati. Kelelahan otot lokal disebabkan karena pengosongan cadangan glikogen otot.5KesimpulanOtot merupakan alat gerak yang memerlukan ATP untuk bergerak. Otot berperan dalam kontraksi dan relaksasi, kelelahan pada otot dapat di sebabkan oleh penumpukan asam laktat karena kerja berat yang menggunakan glikolisis anaerob dalam proses perombakan glikogennyaDAFTAR PUSTAKA1. Sherwood L. Human Pysiology. Froom cell to system. Edisi 5. Belmonth: Thomson Brooks;2004. h 256 301.

2. Guyton AC, Hall JE. Textbook of medical physiology. Edisi 10. Philadelpia: W.B. Saunders Company; 2000. h 67 79 dan 80 6.3. Rhoades R, Pflanzer R. Human Pysiology. Edisi 3. Orlando: Saunders CollegePublishing; 2006. h 466 507.4. Ganong W F. Buku ajar fisiologi kedokteran. Jakarta: EGC; 2008.

5. Sherwood L. Human physiology: from cells to system. 7th ed. Stamford: Brooks/Cole Cengage Learning;2010.h.266.1