makalah skoliosis
DESCRIPTION
Makalah PBL blok 5TRANSCRIPT
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
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.