PERAN NEUROTRANSMITTER PADA

KOMPONEN LENGKUNG REFLEKS

I. TUJUAN

Memahami peran neurotransmitter pada penghantaran impuls dari

saraf ke otak.

II. PRINSIP KERJA

a. Mengobservasi hasil perangsangan tak langsung (pada saraf) pada

sediaan otot-saraf katak.

b. Mengobservasi dan menganalisis efek kurare sebagai inhibitor

kompetitif pada asetilkolin, terhadap hasil perangsangan tak

langsung sediaan otot-saraf katak.

c. Mengobservasi dan menganalisis peran kalsium dalam penglepasan

neurotransmitter asetilkolin.

III. DASAR TEORI

Neurotransmiter

Ujung presinaptik suatu neuron menjalankan fungsi mengubah

sinyal listrik menjadi sinyal kimiawi. Fungsi ini dijalankan oleh suatu

zat yang disebut neurotransmitter. Transmitter yang dilepaskan ini

kemudian bekerja pada membran sel postsinaptik dan dengan cepat

dipindahkan dari celah sinaptik melalui difusi, metabolisme, dan pada

beberapa keadaan dikembalikan ke neuron postsinaptik. Seluruh proses

ini disertai oleh berbagai faktor fisiologik dan secara teori dapat diatur

oleh obat-obatan.

Neurotransmitter dikelompokkan berdasarkan struktur kimianya:

Asetilkolin

Amina: dopamin, norefinefrin, epinefrin, serotonin, histamin

Asam amino

o Eksitasi: glutamat, aspartat

1

o Inhibisi: glisin, gama-aminobutirat (GABA)

Polipeptida: vasopresin, oksitosin, CRH, TRH, GRH, somatostatin

Purin: adenosin, ATP

Gas: NO, CO

Lipid: asam arakodonik dan derivatnya.

Pada praktikum ini, yang diujikan hanya saraf tepi motorik.

Neurotransmitter pada saraf tepi motorik hanya asetilkolin. Karena itu,

bahasan neurotransmiter terfokus pada asetilkolin.

Asetilkolin adalah sebuah ester sederhana yang terdapat pada

vesikel-vesikel kecil di ujung presinaptik neuron kolinergik (neuron

yang melepaskan asetilkolin)

Asetilkolin disintesis melalui reaksi kolin dengan asetat. Kolin

secara aktif disintesis di dalam neuron dan diambil dari cairan ekstrasel

(CES) ke dalam neuron. Asetat diaktifkan melalui penggabungan

gugus asetat dengan koenzim A reduksi. Reaksi antara kolin dan asetat

teraktivasi dikatalisis oleh enzim kolin asetiltransferase yang terdapat

di sitoplasma ujung akson saraf kolinergik dalam konsentrasi tinggi.

Reseptor asetilkolin dibagi menjadi dua subtipe, muskarinik dan

nikotinik. Reseptor muskarinik dapat diaktivasi oleh derivat nikotin

sedangkan reseptor kolinergik dapat diaktivasi oleh muskarin, racun

pada jamur muscar.

Reseptor nikotinik terdapat pada sel postganglionik sistem

autonomik. Reseptor ini memberi respon terhadap asetilkolin yang

dilepaskan baik dari saraf preganglionik simpatis maupun

parasimpatis. Setelah astilkolin berikatan dengan reseptor ini, kanal-

kanal kation Na+ dan K+ pada sel postganglionik terbuka sehingga

memungkinkan lewatnya ion-ion tersebut. Oleh karena gradien

elektrokimia Na+ lebih besar dari K+, maka lebih banyak Na+ yang

masuk dari K+ yang keluar. Hal ini memungkinkan terjadinya

depolarisasi pada sel postganglionik.

Reseptor muskarinik ditemukan pada membran sel efektor,

misalnya otot polos, otot jantung, dan kelenjar. Reseptor ini berikatan

2

dengan asetilkolin yang dilepaskan dari saraf postganglionik

parasimpatis. Ada 5 subtipe reseptor muskarinik. Semuanya adalah

GPCR (G-protein coupled receptor).

Asetilkolin harus segera dihilangkan dari sinaps untuk dapat

terjadinya repolarisasi. Pembersihan berlangsung melalui hidrolisis

asetilkolin menjadi kolin dan asetat oleh enzim asetilkolinesterase.

Asetil dan kolin yang dihasilkan masuk kembali ke dalam sitoplasma

presinaps untuk digunakan kembali dalam sintesis asetilkolin.

Lengkung Refleks

Lengkung refleks adalah jaras neural yang terlibat dalam aktivitas

refleks, terdiri dari 5 komponen dasar, yaitu reseptor, jaras aferen,

pusat integrasi, jaras eferen, dan efektor. Reseptor berespon terhadap

stimulus menghasilkan potensial aksi yang diteruskan melalui jaras

aferen ke pusat integrasi untuk pemrosesan informasi. Pusat integrasi

biasanya adalah sistem saraf pusat, yaitu medula spinalis atau otak.

Setelah pusat integrasi memutuskan respon yang dibutuhkan, respon

tersebut disampaikan melalui jaras eferen ke organ efektor.

Pada praktikum ini, refleks yang digunakan untuk mengetahui

kerusakan saraf pusat adalah withdrawal reflex yang memiliki pusat

integrasi di medula spinalis dan refleks kornea yang memiliki pusat

integrasi di otak.

Larutan tubo-kurarin

Curare adalah sejenis racun berasal dari ekstrak tumbuhan

tertentu. Dalam racun ini, terdapat curarine yang sangat beracun.

Curare larut dalam air dingin dan rasanya pahit. Curarine (C18H35N)

adalah suatu alkaloid. Zat ini tidak berwarna, rasanya sedikit pahit,

dapat larut dalam air dan alkohol, sedikit larut dalam kloroform, dan

tidak larut dalam eter murni, benzol, minyak, dan karbon disulfida. Zat

ini mempunyai reaksi alkaline dan berikatan dengan asam untuk

membentuk garam kristal.

3

Curare hanya bereaksi bila disuntikkan atau dihirup ke dalam

sirkulasi. Bila tersentuh kulit, kulit akan teriritasi. Saat bereaksi di

dalam tubuh, curare akan melumpuhkan otot sadar maupun tidak

sadar, sehingga terjadi kematian yang disebabkan kelumpuhan sistem

pernapasan. Biasanya tidak beracun pada lambung. Kematian terjadi

bila dosis curare yang diberikan cukup tinggi.

Kelumpuhan otot sadar maupun tidak sadar terjadi karena tidak

tertransmisinya impuls saraf ke saraf pusat. Larutan tubo-kurarin (yang

mengandung curarine) merupakan inhibitor kompetitif bagi asetilkolin,

neurotransmitter yang berperan untuk transmisi impuls saraf pada

sinaps. Pada proses sinaps, neurotransmitter asetikolin membawa

sinyal listrik untuk diteruskan dari saraf pre-sinaps ke saraf post-

sinaps. Pada membran post-sinaps terdapat reseptor untuk asetilkolin.

Saat menempel pada reseptor tersebut, sinyal akan diteruskan ke saraf

post-sinaps. Keberadaan larutan tubo-kurarin menginhibisi kerja

asetilkolin. Tubo-kurarin menempati reseptor asetilkolin sehingga

asetilkolin tidak dapat menduduki reseptor dan saraf tidak

terhantarkan. Hal ini menyebabkan kelumpuhan pada otot.

Peran Kalsium

Dalam transmisi impuls saraf pada sinaps, aksi potensial yang tiba

di ujung akan membuka kanal ion kalsium, dan ion kalsium tersebut

kemudian akan masuk ke dalam ujung akson. Disamping itu, ion

natrium dan senyawaan kolin serta senyawaan asetat juga akan masuk

ke dalam akson lewar pompa natrium. Senyawa asetat akan di aktivasi

menjadi koenzim A di dalam mitokondria. Kolin bersama asetil

koenzim A dan enzim kolin asetil transferase akan membentuk asetil

kolin. Asetilkolin kemudian akan dibungkus oleh vesikel sinaps yang

diinternalisasi kembali lewat proses endositosis membentuk vesikel

sinaps. Ke dalam vesikel ini juga dimasukkan ATP sebagai sumber

energi. Vesikel sinaps lalu bergerak ke membran akson terminal,

menyatu dengan membran akson dan proses ini distimulus oleh ion

4

kalsium. Asetilkolin ini akhirnya dikeluarkan ke dalam celah sinaps

lewat proses eksositosis.

Pada serat otot rangka, serat otot rangka dipersarafi oleh serat

saraf besar dan bermielin yang berasal dari motorneuron besar pada

kornu anterior medula spinalis. Ujung-ujung saraf mrmbuat suatu

sambungan disebut sambungan neuromuskular, ketika serat otot

mendekati pertengahan serat, dan potensial akdi di dalam serat

menjalar dua arah menuju ujung-ujung serat otot.

Serat saraf akan bercabang pada ujungnya untuk membentuk

suatu kompleks terminal cabang saraf, yang berinvaginasi ke dalam

serat otot tetapi terletak di luar membran plasma serat otot. Seluruh

struktur ini disebut motor end plate ( lempeng akhir motorik).

Penggabungan eksitasi-konstraksi mengacu pada serangkaian

kejadian yang mengkaitkan eksitasi ( adanya potensial aksi di serat

otot) ke kontraksi otot (aktivitas jembatan silang yang menyebabkan

filamen-filamen tipis bergeser mendekat satu sama lain untuk

memperpendek sarkomer)

Otot rangka dirangsang untuk berkontraksi oleh pelepasan

asetilkolin (Ach) dengan motor end plate serat otot menyebabkan

perubahan permeabilitas di serat otot yang akhirnya menimbulkan

potensial aksi yang dihantarkan ke seluruh permukaan membran sel

otot.

Asetilkolin yang dikeluarkan dari ujung terminal neuron motorik

mengawali potensial aksi di sel otot yang merambat ke seluruh

permukaan membran. Aktivitas listrik ini dibawa ke bagian tengah

(sentral) serat otot oleh tubulus transversus. Adanya potensial aksi

lokal di tubulus transversus menginduksi perubahan permeabilitas di

suatu jarignan membranosa terpisah di serat otot, yaitu retikulum

sarkoplasma. Di dalam tubulus vesikular dalam retikulum endoplasma

ini terdapat banyak ion-ion kalsium. Penyebaran potensial aksi ke

tubulus T mencetuskan pelepasan simpanan kalsium dari kantung-

kantung lateral retikulum sarkoplasma di dekat tubulus. Kalsium yang

5

dilepaskan berikatan dengan troponin dan mengubah bentuknya,

sehingga kompleks troponin-tropomiosin secara fisik tergeser ke

samping, membuka tempat pengikatan jembatan silang aktin. Bagian

aktin yang telah terpajan tersebut berikatan dengan jembatan silang

miosin, yang sebelumnya telah mendapat energi dari penguraian ATP

menjadi ADP + Pi + energi oleh ATPase miosin di jembatan silang.

Pengikatan aktin dan miosin di jembatan silang menyebabkan

jembatan silang menekuk, menghasilkan suatu gerakan mengeyun kuat

yang menarik filamen tipis ke arah dalam. Pergeseran ke arah dalam

dari semua filamen tipis yang mengelilingi filamen tebal

memperpendek sarkomer sehingga terjadilah kontraksi otot.

Jadi, ion kalsium dibutuhkan untuk pelepasan neurotransmitter ke

celah sinaps (eksositosis) dan kontraksi otot.

IV. ALAT DAN BAHAN

a. Gelas arloji 3 buah

b. Stimulator dengan elektroda perangsang (dengan rangsang tunggal

tutup)

c. Peralatan bedah minor, yang terdiri dari :

Gunting lancip – tumpul 1 buah

Skalpel 1 buah

Klem arteri mosquito bengkok 1 buah

Pinset bedah 1 buah

d. Benang secukupnya

e. Kapas secukupnya

f. Penusuk katak 1 buah

g. Papan parafin 1 buah

h. Jarum pentul 4 buah

i. Sediaan otot – saraf kodok air (Rana) 1 buah

j. Larutan Ringer secukupnya

k. Larutan Ringer tanpa kalsium secukupnya

l. Larutan tubo kurarin 2 % 0,5 cc

6

V. CARA KERJA

A. Mematikan kodok

1. Pelajari dengan seksama letak foramen occipitale magnum

pada sebuah rangka yang disediakan;

2. Setelah itu, kodok digenggam dalam tangan kiri, sehingga

bagian antara kepala dan punggung kodok terletak di antara ibu

jari dan jari telunjuk;

3. Antefleksikan kepala kodok kemudian dengan penusuk katak,

tusuk di garis median, di antara tulang belakang kepala dan

atlas ke dalam medulla oblongata melalui foramen occipitale

magnum dengan menembus kulit dan lapisan – lapisan jaringan

lainnya;

4. Tusuk terus sehingga masuk ke dalam ruang kepala kemudian

korek-korek otak ke kiri dan ke kanan sampai rusak;

5. Tarik penusuk dari otak dan tusuk ke dalam canalis vertebralis

sampai kurang lebih setengah panjang kanalis tersebut;

6. Dengan demikian otak dan sumsum tulang belakang telah

dirusak;

Untuk membuktikan otak telah rusak, beri rangsang ke

kedua kornea mata dengan benang / kapas. Bila otak telah

rusak, mata tidak berkedip, yang berarti refleks kornea

negatif;

Untuk membuktikan sumsum tulang belakang telah rusak,

gerakkan keempat ekstremitas secara pasif. pada kerusakan

sumsum tulang belakang, ekstremitas lemas karena tonus

otot rangka hilang. Selain itu, beri rangsang nosiseptif

dengan cara mencubit jari keempat ekstremitas dengan

pinset. Pada kerusakan sumsum tulang belakang, tidak

timbul fleksi (withdrawal reflex negatif).

7. Bila langkah 6 telah tercapai sempurna, pembuatan sediaan otot

– saraf dapat dimulai.

7

B. Membuat Sediaan Otot – Saraf

1. Sematkan dengan jarum pentul keempat kaki kodok yang baru

dimatikan di papan fiksasi dengan punggungnya menghadap ke

atas;

2. Angkatlah kulit beserta tonjolan os coccygis dengan pinset

bedah kemudian guntinglah kulit di bawah os coccygis sampai

sakrum bebas.

3. Kemudian, guntinglah sekaligus os coccygis dan sakrum yang

kini telah terangkat sampai terlihat pangkal n. ischiadicus yang

berasal dari pleksus lumbosakralis sebagai serat putih yang

mengkilat;

8

4. Ikat salah satu n. ischiadicus dengan sepotong benang sedekat-

dekatnya dengan tulang belakang;

5. Gunting pangkal n. ischiadicus tersebut di antara ikatan benang

dan tulang belakang;

6. Gunakan benang tersebut sebagai pemegang saraf pada waktu

membebaskan n. ischiadicus dari jaringan sekitarnya;

7. Jika yang dibebaskan n.ischiadicus kanan, maka kulit di

seluruh tungkai kanan dilepaskan dengan gunting dan pinset

sehingga semua otot-otot terbuka, termasuk juga

m.gastrocnemius;

8. Singkaplah ke tepi otot-otot berikut ini :

Di atas lekuk lutut : m. biseps dan m. semimembranosus

Lebih ke atas : m. biseps dan m. piriformis

9. Bebaskan n. ischiadicus secara tumpul (lihat langkah 6) dari

jaringan sekitarnya sampai ke m. gastrocnemius. Pada waktu

dibebaskan, n. ischiadicus sama sekali tidak boleh terjepit,

tertarik atau tergunting. Jika hal ini terjadi, sudah pasti

percobaan akan gagal. Cabang-cabang saraf ke otot-otot

tungkai kanan atas harus dipotong tetapi jangan sampai

merusak n. ischiadicus;

9

10. Setelah n. ischiadicus tersebut bebas dari jaringan sekitarnya,

letakkan untuk sementara saraf tersebut di atas m.

gastrocnemius supaya tidak menjadi kering;

11. Bebaskan m. gastrocnemius secara tumpul dari jaringan

sekitarnya. Potong tendo Achilles sejauh-jauhnya dari perut m.

gastrocnemius, supaya pada otot masih terdapat tendo Achilles

yang cukup panjang;

12. Potong tibia tepat di bawah sendi lutut;

13. Bebaskan femur dari otot sekitarnya, kecuali origo m.

gastrocnemius;

14. Potong femur dekat sendi lutut. Sekarang kita peroleh sediaan

otot saraf yang terdiri dari sendi lutut, m. gastrocnemius, tendo

Achilles dan n. ischiadicus;

15. Selama mengerjakan pembuatan sediaan otot – saraf, jagalah

agar jaringan yang terbuka jangan menjadi kering dengan

setiap kali membasahinya dengan larutan Ringer.

C. Melakukan Rangsangan terhadap Sediaan Otot – Saraf

1. Siapkan gelas arloji berisi larutan Ringer;

2. Siapkan gelas arloji lain berisi 0,5 cc tubo – kurarin 2 %;

10

3. Siapkan gelas arloji kosong untuk meletakkan sediaan otot –

saraf saat perangsangan;

4. Letakkan sediaan otot pada gelas arloji yang kosong dan

carilah ambang rangsang tak langsung dengan mengobservasi

adanya kontraksi otot akibat perangsangan tersebut. Carilah

besar ambang rangsang tak langsung;

5. Rendam otot dari sediaan otot – saraf tersebut di atas dalam

larutan Ringer selama ± 3 menit;

6. Pindahkan sediaan otot – saraf tersebut dalam larutan Ringer

tanpa kalsium selama ± 10 menit;

7. Pindahkan sediaan otot – saraf tersebut pada gelas arloji

kosong dan beri rangsang tak langsung dengan intensitas

rangsang 0,5 V lebih besar daripada ambang batas rangsang

yang didapat pada langkah 1;

11

8. Rendamlah kembali otot dari sediaan otot – saraf tersebut

dalam larutan Ringer selama ± 10 menit;

9. Pindahkan / rendam otot dari sediaan otot – saraf tersebut ke

dalam larutan tubo – kurarin 2 % selama ± 10 menit;

10. Pindahkan sediaan otot – saraf tersebut pada gelas arloji

kosong dan rangsang kembali secara tak langsung dan langsung

dengan intensitas rangsang 0,5 V lebih besar daripada ambang

rangsang yang didapat pada langkah 1.

D. Syarat dalam Proses Kerja

1. Selang waktu antar perangsangan ± 10 detik;

2. Pada waktu melakukan perangsangan, sediaan otot tidak dalam

keadaan terendam oleh larutan apapun (diletakan pada gelas

arloji tanpa larutan apapun);

3. Secara periodik sediaan otot – saraf dibasahi dengan larutan

Ringer;

4. Perangsangan selalu menggunakan rangsang tunggal tutup.

VIII. HASIL

1. Ambang batas rangsangan pada sediaan otot-saraf katak yang

dilakukan pada saraf ischiadicus adalah 0,5V

2. Setelah dibiarkan selama 10 menit di dalam larutan Ringer tanpa

Ca2+, sediaan diberi rangsangan sebesar 1V pada saraf ischiadicus,

hasilnya otot berkontraksi sama seperti pada hasil 1 namun perlu

rangsangan 0,5V lebih besar

3. Setelah dibiarkan selama 10 menit dalam larutan tubo-kurarin,

sediaan diberi rangsangan sebesar 1V pada saraf ischiadicus dan

pada otot gastrocnemius.

a. Pada saraf: tidak terjadi kontraksi

b. Pada otot: terjadi kontraksi, namun butuh 0,5V lebih besar dari

ambang batas pada hasil 1

12

IX. KESIMPULAN

1. Kalsium diperlukan dalam transmisi neurotransmitter

2. Kalsium diperlukan dalam kontraksi otot

3. Neurotransmiter diperlukan agar otot dapat memberikan respon

pada rangsangan terhadap saraf

4. Tubo kurarin berperan sebagai inhibitor kompetitif asetilkolin

sehingga diperlukan voltase yang jauh lebih tinggi agar asetilkolin

yang dihasilkan jauh lebih banyak untuk mendapatkan tingkat

kekuatan kontraksi otot yang sama

X. DISKUSI

Setelah otot direndam dengan larutan Ringer tanpa kalsium, yang

diharapkan terjadi pada perangsangan tidak langsung adalah kontraksi

otot yang terjadi lebih lemah dibandingkan dengan yang sebelumnya

pada voltase yang sama. Untuk dapat mencapai kekuatan kontraksi

yang sama diperlukan voltase yang lebih besar.

Setelah direndam dalam larutan tubo kurarin, perangsangan tidak

langsung tidak dapat menyebabkan kontraksi otot pada voltase yang

sama. Ini dikarenakan tubo kurarin menjadi inhibitor pada motor end

plate sehingga neurotransmitter asetilkolin tidak dapat berfungsi

karena tidak ada reseptor bebas untuk berikatan. Namun pada

rangsangan langsung, kontraksi otot masih dapat terjadi karena

potensial aksi yang dihasilkan dari rangsangan menyebar langsung di

otot dan menginduksi influx kalsium tanpa perlu sinyal dari asetilkolin

yang ditransmisikan oleh sel saraf.

Kalsium diperlukan dalam transportasi neurotransmitter pada

saraf, karena mengikat dan mengaktifkan protein yang

menghubungkan vesikel ke membrane sel sehingga dapat terjadi fusi

untuk membebaskan neurotransmitter.

Asetilkolin yang dilepaskan menyebabkan perubahan

permeabilitas di serat otot dan menimbulkan potensial aksi yang

dihantarkan ke seluruh permukaan membrane sel otot. Di setiap taut

13

antara pita A dan I, membran permukaan menyelam masuk ke dalam

serat otot membentuk tubulus transverses yang tegak lurus dari

permukaan membran ke bagian tengah serat otot. Potensial aksi

menyebar dari permukaan membrane ke tubulus T dan menginduksi

perubahan permeabilitas di jaringan reticulum sarkoplasma dalam serat

otot. Segmen reticulum sarkoplasma membungkus pita A dan I dengan

ujung akhir tiap segmen membentuk kantung lateral yang menyimpan

kalsium. Potensial aksi ke tubulus T mencetuskan pengeluaran kalsium

dari reticulum sarcoplasma ke sitosol.

Kalsium menyebabkan tempat pengikatan di molekul aktin

terpajan sehingga dapat berikatan dengan jembatan silang myosin di

tempat pengikatan komplementernya. Pengikatan aktin dan myosin di

jembatan silang menyebabkan jembatan silang menekuk,

menghasilkan suatu gerakan mengayun kuat yang menarik filament

tipis ke arah dalam. Pergeseran ke arah dalam dari semua filamen tipis

yang mengelilingi filament tebal memperpendek sarkomer sehingga

menyebabkan kontraksi otot.

XI. DAFTAR PUSTAKA

Sherwood, Lauralee.Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem.. Jakarta:

EGC, 2002, 219-21.

Guyton & Hall.Fisiologi Kedokteran. Edisi 9. Jakarta: EGC, 1997,115.

Felter, Harvey Wickes and John Uri Lloyd. Curare.-Woorari.

http://www.henriettesherbal.com/eclectic/kings/curare.html (24

Jun 2007).

14