Upload
raymond-edwin-lubis
View
1.092
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
Makalah PBL Blok 5
Penyusun dan Fungsi Tulang dari Otot dan Sendi Lutut pada Manusia
Oleh:
Raymond Edwin Lubis
10.2010.142
Kelompok: C1
27 Maret 2011
Fakultas Kedokteran
Universitas Kristen Krida Wacana
Jalan Terusan Arjuna No. 6 – Jakarta Barat
e-mail: [email protected]
Pendahuluan
Sebagai unsur pokok kerangka orang dewasa, jaringan tulang menyangga struktur
berdaging, melindungi organ-organ vital seperti yang terdapat di dalam tengkorak dan rongga
dada, dan menampung sumsum tulang, tempat sel-sel darah dibentuk. Tulang juga berfungsi
sebagi cadangan fosfat, kalsium, dan ion lain, yang dapat dilepaskan atau disimpan dengan
cara terkendali untuk mempertahankan konsentrasi ion-ion penting ini di dalam cairan tubuh.
Selain itu, tulang membentuk suatu sistem pengungkit yang melipatgandakan kekuatan
yang dibangkitkan selama otot rangka berkontraksi dan mengubahnya menjadi gerakan tubuh.
Jaringan bermineral ini memberi fungsi mekanik dan metabolik kepada kerangka. Karena itu
tulang tidak bekerja sendiri, tulang kita dibantu otot rangka dan saraf. Masing-masing
memiliki fungsi yang saling mendukung agar tubuh kita dapat beraktivitas seperti biasa.
Disamping itu, sendi juga membantu tulang dan otot rangka melakukan variasi gerakan-
gerakan yang dapat dilakukan oleh manusia dalam membantu pekerjaan sehari-hari. Ketiga
hal tersebut akan dibahas dalam beberapa pokok bahasan berikut.
Tulang dan Komposisinya
Sebagai unsur pokok kerangka orang dewasa, jaringan tulang menyangga struktur
berdaging, melindungi organ-organ vital seperti yang terdapat di dalam tengkorak dan rongga
dada, dan menampung sumsum tulang, tempat sel-sel darah dibentuk. Tulang juga berfungsi
sebagai cadangan kalsium, fosfat, dan ion lain, yang dapat dielepaskan atau disimpan dengan
cara terkendali untuk mempertahankan konsentrasi ion-ion penting ini di dalam cairan tubuh.1
Selain itu, tulang membentuk suatu sistem pengungkit yang melipatgandakan kekuatan
yang 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 antarsel berkapur, yaitu matriks tulang,
dan 3 jenis sel: osteosit, yang menyintesis unsur organik matriks, dan osteoklas, yang
merupakan sel raksasa multinuklear yang terlibat dalam resorpsi dan remodelling 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. Permukaan
bagian luar dan dalam semua tulang dilapisi lapisan-lapisan jaringan yang mengandung sel-sel
osteogenik-endosteum pada permukaan dalam dan periosteum pada permukaan luar.1
2
Karena keras, tulang sukar dipotong dengan mikrotom, dan diperlukan teknik khusus
untuk mempelajarinya. Salah satu teknik umum yang memungkinkan pengamatan terhadap
sel-sel matriks organiknya didasarkan pada dekalsifikasi tulang yang diawetkan dengan bahan
fiksasi standar. Mineralnya dihilangkan dengan perendaman tulang dalam larutan yang
mengandung zat pengikat-kalsium (misalnya asam etilendiamintetraasetat [EDTA]). Jaringan
dekalsfikasi tersebut kemudian dipendam, dipotong, dan dipulas.1
Sel Tulang: 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.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, di antara lapisan osteoblas dan tulang yang baru dibentuk. Proses ini, yaitu aposisi
tulang, dituntaskan dengan pengendapan garam-garam kalsium ke dalam matriks yang baru
dibentuk.1
Sel Tulang: Osteosit
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
3
substansi ekstrasel yang terletak di antara osteosit (dengan tonjolan-tonjolannya) dan matriks
tulang. Pertukaran ini menyediakan nutrien kira-kira untuk 15 sel yang sederet.1
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.1
Sel Tulang: 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
sebgagai 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.1
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.1
Matriks Tulang
Kira-kira 50% dari berat kering matriks tulang adalah bahan anorganik. Yang teristimewa
banyak dijumpai adalah kalsium dan fosfor, namun bikarbonat sitrat, magnesium, kalium dan
natrium juga ditemukan. Studi difraksi sinar X memperlihatkan bahwa kalsium dan fosfor
membentuk kristal hidroksiapatit dengan komposisi Ca10(PO4)6(OH2). Meskipun begitu,
kristal-kristal ini menunjukkan ketidaksempurnaan dan tidak identik dengan hidroksiapatit
4
yang ditemukan dalam mineral karang. Kalsium amorf (nonkristal) juga cukup banyak
dijumpai. Pada mikrogaf elektron, kristal hidroksiapatit tulang tampak sebagai lempengan
yang terletak di samping serabut kolagen, namun dikelilingi oleh substansi dasar. Ion
permukaan hidroksiapatit berhidrasi dan selapis air dan ion terbentuk di sekitar kristal.
Lapisan ini, yaitu lapisan hidrasi, membantu pertukaran ion antara kristal dan cairan tubuh.1
Bahan organik dalam matriks tulang adalah kolagen tipe I dan substansi dasar, yang
mengandung agregat proteoglikan dan beberapa glikoprotein struktural spesifik. Glikoprotein
tulang mungkin 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 yang tinggi, matriks tulang yang
terdekalsifikasi terikat kuat dengan pewarna serat kolagen.1
Gabungan mineral dengan serat kolagen memberikan sifat keras dan ketahanan pada
jaringan tulang. Setelah tulang mengalami dekalsifikasi, bentuknya tetap terjaga, namun lebih
fleksibel mirip tendon. Dengan menghilangkan bagian organik dari matriks, yang terutama
berupa kolagen, bentuk tulang juga masih terjaga, namun kini menjadi rapuh, mudah patah
dan hancur bila dipegang.1
Jenis Tulang
Observasi umum potongan melintang tulang memperlihatkan daerah-daerah padat tanpa
rongga yang sesuai dengan tulang kompakta (padat) dan daerah-daerah dengan banyak rongga
yang saling berhubungan yang sesuai dengan tulang berongga (spons). Namun di bawah
mikroskop, baik tulang kompakta maupun tuberkula yang memisahkan ruang-ruang dari
tulang berongga, memiliki struktur histologik dasar yang sama.1
Pada tulang panjang, ujung yang membulat disebut sebagai epifisis. Epifisis terdiri atas
tulang berongga yang ditutupi selapis tipis tulang kompakta. Bagian silindris yaitu diafisis
hampir seluruhnya terdri atas tulang kompakta, dengan sedikit tulang spons pada permukaan
dalamnya di sekitar rongga sumsum tulang. Tulang pendek umumnya memiliki pusat yang
terdiri atas tulang berongga, dan seluruhnya dikelilingi oleh tulang kompakta. Tulang pipih
yang membentuk calvaria memiliki 2 lapis tulang kompakta yang disebut lempeng, yang
dipisahkan oleh selapis tulang yang berongga disebut diploe.1
Pemerikasaan mikroskopik tentang tulang memperlihatkan 2 variasi: tulang primer,
imatur, atau tulang anyaman, dan tulang sekunder, matur atau lamelar. Tulang primer adalah
jaringan tulang yang pertama-tama berkembang dalam embrio dan dijumpai dalam perbaikan
5
fraktur atau proses perbaikan lain. Tulang primer ditandai oleh susunan serat kolagen halus
secara acak, yang berbeda dengan susunan kolagen lamelar yang teratur pada tulang
sekunder.1
Jaringan tulang primer umumnya bersifat sementara dan akan diganti oleh jaringan tulang
sekunder pada orang dewasa, kecuali pada sedikit tempat di tubuh, misalnya dekat sutura
tulang pipih tengkorak, di alveolus gigi, dan pada insersi beberapa tendo. Selain berkat serat
kolagen tak teratur, ciri tulang primer lain adalah kadar mineral yang lebih rendah (tulang ini
lebih mudah ditembus sinar X) dan proporsi osteosit lebih banyak daripada osteosit jaringan
tulang sekunder.1
Jaringan tulang sekunder adalah jenis jaringan yang biasanya dijumpai pada orang
dewasa. Jaringan tersebut secara khas memperlihatkan serat-serat kolagen yang tersusun
dalam lamela (tebal 3-7 mikrometer) yang sejajar satu sama lain atau tersusun secara
konsentris mengelilingi kanal vaskular. Seluruh lamel tulang tulang konsentrik mengelilingi
suatu saluran yang mengandung pembuluh darah, saraf, dan jaringan ikat longgar, yang
disebut sistem Havers atau osteon. Lakuna dengan osteosit di dalamnya terdapat di antara dan
kadang-kadang di dalam lamela. Di setiap lamela, serat kolagen tersusun paralel. Endapan
materi amorf yang disebut substansi semen, mengelilingi setiap sistem Havers dan terdiri atas
matriks bermineral dengan sedikit serat kolagen.1
Pada tulang kompakta (misalnya diafisis tulang panjang), lamela memiliki susunan khas
yang terdiri atas sistem Havers, lamela sirkumferens luar, lamela sirkumferens dalam, dan
lamela interstisial. Lamela sirkumferens dalam berlokasi di sekitar rongga sumsum dan
lamela sirkumferens luar terdapat tepat di bawah periosteum. Terdapat lenih banyak lamela
luar daripada lamela dalam. Di antara kedua sistem sirkumferensial tersebut, terdapat banyak
sistem Havers, termasuk kelompok lamela berbentuk tak teratur, yang disebut lamela
interstisial atau intermediat. Struktur ini merupakan lamela yang tersisa dari sitem Havers
yang dihancurkan selama pertumbuhan dan remodeling tulang terjadi.1
Setiap sistem Havers merupakan suatu silinder panjang, seringkali bercabang dua, dan
sejajar terhadap sumbu panjang diafisis. Sistem ini terdiri atas sebuah saluran di pusat yang
dikelilingi 4-20 lamela konsentris. Setiap saluran yang berlapiskan endosteum mengandung
pembuluh daraf, saraf, dan jaringan ikat longgar. Kanal Havers ini berhubungan dengan
rongga sumsum, periosteum, dan saling berhubungan melalui kanal Volkmann yang
melintang atau oblik. Kanal Volkmann tak memiliki lamela konsentris; sebaliknya, kanal-
6
kanal tersebut menerobos lamela. Semua kanal vaskular di jaringan tulang akan dijumpai bila
matriks terletak di sekitar pembuluh darah yang sudah ada.1
Pemeriksaan sistem Havers dengan cahaya polarisasi memperlihatkan lapisan-lapisan
anistrop terang yang diselingi lapisan isotrop gelap. Bila diamati di bawah cahaya polarisasi
tegak lurus terhadap panjangnya, serat kolagen terlihat birefringen (anistropik). Lapisan
terang dan gelap tersebut disebabkan perubahan orientasi serat-serat kolagen dalam lamela. Di
setiap lamela, serat-serat terletak paralel satu sama lain dan jalannya berpilin. Akan tetapi,
puncak pilinan (heliks) berbeda-beda untuk berbagai lamela sehingga di sembarang titik,
serat-serat dari lamel yang bersebelahan saling menyilang kurang lebih tegak lurus. Karen
jaringan tulang selalu mengalami remodelling, terdapat variasi besar dalam diameter kanal
Havers. Setiap sistem dibentuk oleh tumpukan lamela, dari luar ke dalam sehingga sistem
yang lebih muda memiliki kanal yang lebih besar. Pada sistem Havers dewasa, lamela yang
baru terbentuk letaknya paling dekat dengan kanal sentral.1
Histogenesis Tulang
Tulang dapat dibentuk dengan 2 cara: mineralisasi langsung dari matriks yang disekresi
osteoblas (osifikasi intramembranosa) atau oleh deposisi matriks tulang pada matriks tulang
rawan yang sudah ada (osifikasi endokondral).1
Osifikasi intramembranosa, yang terjadi pada kebanyakan tulang pipih, disebut demikian
karena terjadi di dalam kondensasi jaringan mesenkim. Tulang frontal dan parietal tengkorak,
selain bagian tulang oksipital dan temporal dan mandibula serta maksila, dibentuk melalui
osifikasi intramembranosa. Proses ini juga ikut dalam pertumbuhan tulang-tulang pendek, dan
penebalan tulang panjang. Pada lapisan kondensasi mesenkim, titik awal osifikasi disebut
pusat osifikasi primer. Proses diawali saat sekelompok sel berkembang menjadi osteoblas.
Osteoblas menghasilkan matriks tulang dan diikuti kalsifikasi, berakibat sebgaian osteoblas
dibungkus simpai, yang kemudian menjadi osteosit. Pulau-pulau pembentukan tulang ini
membentuk dinding yang membatasi rongga-rongga panjang yang berisi kapiler, sel sumsum
7
tulang, dan sel-sel prakembang. Beberapa kelompok demikian hampir serentak muncul di
pusat osifikasi sehingga penyatuan dinding menghasilkan struktur mirip spons pada tulang.
Jaringan ikat yang tertinggal di antara dinding tulang disusupi pembuluh darah dan sel
mesenkim tambahan, yang akan membentuk sel-sel sumsum tulang.1
Pusat-pusat osifikasi tulang tumbuh secara radial dan akhirnya menyatu, yang akan
menggantikan jaringan ikat asal. Ubun-ubun bayi yang baru lahir, misalny, merupakan daerah
lunak pada tengkorak yang sesuai dengan bagian jaringan ikat yang belum mendapat osifikasi.
Pada tulang pipih tengkorak terdapat lebih banyak pembentukan tulang daripada resorpsi
tulang pada permukaan dalam maupun luar. Jadi, 2 lapisan tulang kompakta (lempeng dalam
dan luar) terbentuk, sedangkan bagian pusat (diploe) tetap mempertahankan ciri sponsnya.
Bagian lapisan jaringan ikat yang tidak mengalami osifikasi menghasilkan endosteum
dan periosteum di tulang intramembranosa.1
Osifikasi endokondral terjadi dia dalam sepotong tulang rawan hialin yang bentuknya
mirip miniatur tulang yang akan dibentuk. Jenis osifikasi ini pada dasarnya bertanggung
jawab atas pembentukan tulang panjang dan pendek.1
8
Gambar 1: Osifikasi Intramembranosa6
Osifikasi endokondral tulang panjang meliputi urutan kejadian berikut. Mula-mula,
jaringan tulang pertama tampak berupa tabung tulang berongga yang mengelilingi bagian
tengah model tulang rawan. Struktur ini, yaitu leher tulang, dihasilkan melalui osifikasi
intramembranosa di dalam perikondrium setempat. Pada tahap berikut, tulang rawan setempat
mengalami proses degeneratif kematian sel, dengan pembesaran sel (hipertrofi) dan kalsifikasi
matriks, yang menghasilkan struktur 3 dimensi yang terdiri atas sisa-sisa matriks tulang rawan
yang mengapur. Proses ini dimulai di bagian pusat model tulang rawam (diafisis), tempat
masuknya pembuluh darah melalui leher tulang yang sebelumnya telah dilubangi oleh
osteoklas, yang membawa masuk sel-sel osteoprogenitor ke daerah tersebut. Berikutnya,
osteoblas melekat pada matriks tulang yang telah mengapur dan menghasilkan lapisan-lapisan
tulang primer yang mengelilingi sisa matriks tulang rawan. Pada tahap ini, tulang rawan
berkapur tampak basofilik, dan tulang primer terlihat esonifilik. Dengan cara ini terbentuk
pusat osifikasi primer. Kemudian muncul pusat osifikasi sekunder di bagian ujung yang
memebesar di model tulang rawan (epifisis). Selama perluasan dan remodelling berlangsung,
pusat osifikasi primer dan sekunder membentuk rongga yang secara berangsur diisi dan
dipenuhi oleh sumsum tulang.1
Di pusat osifikasi sekunder, tulang rawan tetap ada pada 2 daerah: tulang rawan sendi,
yang tetap ada seumur hidup dan tidak ikut dalam pertumbuhan memanjang tulang, dan
tulang rawan epifisis, yang juga disebut lempeng epifisis, yang menghubungkan epifisis
dengan diafisis. Tulang-tulang epifisis bertanggung jawab atas pertumbuhan memanjang
tulang, dan tidak terdapat lagi pada orang dewasa, yang menjadi sebab terhentinya
pertumbuhan tulang pada saat dewasa.1
Penutupan epifisis mengikuti urutan kronologis sesuai tulang yang bersangkutan dan
akan tuntas saat berumur 20 tahun. Pemeriksaan kerangka yang sedang tumbuh dengan sinar
X memungkinkan orang menetapkan “usia tulang” seseorang, dengan memperlihatkan mana
epifisis yang terbuka dan yang sudah tertutup. Begitu epifisis sudah menutup, pertumbuhan
memanjang tulang tidak dimungkinkan lagi meskipun pelebaran tulang masih mungkin
terjadi.1
Osifikasi Tulang
Tulang rawan epifisi dibagi dalam 5 zona, yang dimulai dari sisi epifisis tulang: (1) Zona
istirahat, terdiri atas tulang rawan hialin tanpa perubahan morfologi dalam sel, (2) Dalam zona
proliferasi, kondrosit cepat membelah dan tersusun dalam kolom-kolom sel secara paralel
9
terhadap sumbu panjang tulang. (3) Zona hipertrofi tulang rawan mengandung kondrosit besar
yang sitoplasmanya telah menimbun glikogen. Matriks yang telah diresorpsi hanya tersisa
berupa septa tipis di antara kondrosit. (4) Zona kalsifikasi tulang rawan, kondrosit mati, septa
tipis matriks tulang rawan mengalami pengapuran (kalsifikasi) dengan mengendapnya
hidroksi apatit. (5) Di zona osifikasi, muncul jaringan tulang endokondral. Kapiler darah dan
sel-sel osteoprogenitor yang dibentuk melalui mitosis sel, berasal dari invasi periosteum ke
rongga yang ditinggalkan kondrosit. Sel osteoprogenitor membentuk osteoblas, yang tersebar
membentuk lapisan tidak utuh di atas septa matriks tulang rawan berkapur. Akhirnya,
osteoblas meletakkan matriks tulang di atas matriks tulang rawan 3 dimensi yang berkapur.1
Sebagai kesimpulan, pertumbuhan memanjang tulang-tulang panjang terjadi melalui
proliferasi kondrosit dalam lemperng epifisis di dekat epifisis. Pada waktu yang sama,
kondrosit sisi diafisis dari lempeng mengalami hipertrofi; matriksnya mengalami perkapuran,
dan sel-selnya mati. Osteoblas meletakkan selapis tulang primer pada matriks yang berkapur
itu. Karena kecepatan kedua kejadian yang berlawanan ini (proliferasi dan destruksi) kurang
lebih sama, tebal lempeng epifisis tidak banyak berubah. Bahkan, lempeng epifisis didesak
menjauhi bagian diafisis sehingga tulang tersebut bertambah panjang.1
Fisiologi Anatomi Otot Rangka
10
Gambar 3: Osifikasi Tulang6
Otot lurik terdiri dari sel-sel serabut otot multinukleus yang dikelilingi oleh membran
plasma yang dapat tereksitasi oleh listrik, yaitu sarkolema. Sel sarabut otot individual yang
panjangnya dapat menyamai panjang keseluruhan otot, mengandung berkas banyak miofibril
yang tersusun sejajar yang terbenam dalam cairan intrasel dan disebut sarkoplasma. Di dalam
cairan ini terdapat glikogen, senyawa berenergi-tinggi ATP dan fosfokreatin, serta enzim-
enzim glikolisis.2
Sarkolema adalah membran sel dari serabut otot. Sarkolema terdiri dari membran sel
yang sebenarnya, yang disebut membran plasma, dan sebuah lapisan luar yang terdiri dari satu
lapisan tipis materi polisakarida yang mengandung sejumlah fibril kolagen tipis. Di setiap
ujung serabut otot, lapisan permukaan sarkolema ini bersatu dengan serabut tendon, dan
serabut-serabut tendon kemudian berkumpul menjadi berkas untuk membentuk tendon otot
dan kemudian menyisip ke dalam tulang.2
Retikulum sarkoplasma. Di dalam sarkoplasma juga terdapat banyak retikulum yang
mengelilingi miofibril setiap serabut otot disebut retikulum sarkoplasma. Retikulum ini
mempunyai susunan khusus yang sangat penting pada pengaturan kontraksi otot. Semakin
cepat kontraksi suatu serabut otot, maka serabut tersebut mempunyai banyak retikulum
sarkoplasma.2
Miofibril: Filamen Aktin dan Miosin. Setiap serabut otot mengandung beberapa ratus
sampai beberapa ribu miofibril berupa bulatan-bulatan kecil pada potongan melintang. Setiap
miofibril tersusun oleh sekitar 1500 filamen miosin yang berdekatan dan 3000 filamen aktin,
yang merupakan molekul protein polimer besar yang bertanggung jawab untuk kontraksi otot
sesungguhnya. Filamen-filamen ini dapat dilihat pada pandangan longitudinal dengan
mikograf elektron. Hubungan bersebelahan antara filamen miosin dan aktin sulit
dipertahankan. Hal ini dipertahankan oleh molekul protein berfilamen yang disebut titin.
Setiap molekul titin mempunyai berat molekul sekitar 3 juta, yang menjadikannya protein
molekul terbesar dalam tubuh. Karena berfilamen, titin juga sangat elastis. Molekul titin yang
elastis ini berfungsi sebagai kerangka kerja yang menahan filamen miosin dan aktin agar tetap
berada di tempat sehingga perangkat kontraksi sarkomer akan bekerja. Ada alasan untuk
memercayai bahwa molekul titin sendiri berfungsi sebagai pola untuk bagian susunan awal
filamen kontraktil sarkomer, terutama filamen miosin.2
Mekanisme Umum Kontraksi Otot
Timbul dan berakhirnya kontraksi otot terjadi dalam urutan tahap-tahap berikut:2
11
1. Suatu potensial aksi berjalan di sepanjang sebuah saraf sampai ke ujungnya pada
serabut otot.
2. Di setiap ujung, saraf menyekresi substansi neurotransmiter, yaitu asetilkolin, dalam
jumlah sedikit.
3. Asetilkolin bekerja pada area setempat pada membran serabut otot untuk membuka
banyak kanal “bergerbang asetilkolin” melalui molekul-molekul protein yang
terapung pada membran.
4. Terbukanya kanal bergerbang asetilkolin memungkinkan sejumlah besar ion natrium
untuk berdifusi ke bagian dalam membran serabut otot. Peristiwa ini akan
menimbulkan suatu potensial aksi pada membran.
5. Potensial aksi akan berjalan di sepanjang membran serabut otot dengan cara yang
sama seperti potensial aksi berjalan di sepanjang mebran serabut saraf.
6. Potensial aksi akan menimbulkan depolarisasi membran otot, dan banyak aliran listrik
potensial aksi mengalir melalui pusat serabut otot. Di sini, potensial aksi
menyebabkan retikulum sarkoplasma melepaskan sejumlah besar ion kalsium, yang
telah tersimpan di dalam retikulum ini.
7. Ion-ion kalsium menimbulkan kekuatan menarik antara filamen aktin dan miosin,
yang menyebabkan kedua filamen tersebut bergeser satu sama lain, dan menghasilkan
proses kontraksi.
8. Setelah kurang dari satu detik, ion kalsium dipompa kembali ke dalam retikulum
sarkoplasma oleh pompa membran Ca++, dan ion-ion ini tetap disimpan dalam
retikulum sampai potensial aksi otot yang baru datang lagi; pengeluaram ion kalsium
dari otot miofibril akan menyebabkan kontraksi otot terhenti.
Mekanisme Molekular pada Kontraksi Otot
Pada keadaan relaksasi, ujung-ujung filamen aktin yang memanjang dari dua lempeng Z
yang berurutan sedikit saling tumpang tindih satu sama lain. Sebaliknya, pada keadaan
kontraksi, filamen aktin ini telah tertarik ke dalam di antara filamen miosin, sehingga
ujung0ujungnya sekarang saling tumpang tindih satu sama lain dengan pemanjangan yang
maksimal. Lempeng Z juga telah ditarik oleh fialemen aktin sampai ke ujung filamen miosin.
Jadi, kontraksi otot terjadi tersebut mekanisme pergeseran filamen.2,5
Filamen aktin tergeser ke dalam di antara filamen miosin karena interaksi jembatan silang
dari filamen miosin dengan filamen aktin. Pada keadaan istirahat, kekuatan ini tidak aktif,
12
tetapi bila sebuah potensial aksi berjalan di sepanjang membran serabut otot, hal ini akan
menyebabkan retikulum sarkolasma melepaskan ion kalsium dalam jumlah besar, yang
dengan cepat mengelilingi miofibril. Ion-ion kalsium ini kemudian mengaktifkan kekuatan di
antara filamen aktin dan miosin, dan mulai terjadi kontraksi. Tetapi energi juga diperlukan
untuk berlangsungnya proses kontraksi. Energi ini berasal dari ikatan berenergi tinggi pada
molekul ATP, yang diuraikan menjadi adenesin difosfat (ADP) untuk membebaskan energi.2,5
Hubungan antara Kecepatan Kontraksi dan Beban
Sebuah otot rangka akan berkontraksi sangat cepat bila ia berkontraksi tanpa melawan
beban, mencapai keadaan kontraksi penuh kira-kira dalam 0,1 detik untuk otot rata-rata. Bila
beban diberikan, kecepatan kontraksi akan menurun secara prograsif seiring dengan
penambahan beban. Jadi, bila beban telah ditingkatkan sampai sama dengan kekuatan
maksimum yang dapat dilakukan otot tersebut, kecepatan kontraksi menjadi nol dan tidak
terjadi kontraksi sama sekali, walaupun terjadi aktivasi serabut otot.2
Penurunan kecepatan kontraksi dengan beban ini disebabkan oleh kenyataan bahwa
beban pada otot adalah kekuatan berlawanan arah yang melawan kekuatan kontraksi akibat
kontraksi otot. Oleh karena itu, kekuatan netto yang tersedia untuk menimbulkan kecepatan
pemendekan akan berkurang secara sesuai.2
Bila suatu otot berkontraksi melawan suatu beban, otot ini akan melakukan kerja. Hal ini
berarti bahwa ada energi yang dipindahkan dari otot ke beban eksternal, sebagai contoh, untuk
mengangkat suatu objek ke tempat yang lebih tinggi atau untuk mengimbangi tahanan pada
waktu melakukan gerak.2
Sendi Lutut pada Manusia
Persendian atau artikulasio adalah hubungan antara dua buah tulang atau lebih yang
dihubungkan melalui pembungkus jaringan ikat pada bagian luar dan pada bagian dalam
terdapat rongga sendi dengan permukaan tulang yang dilapisi oleh tulang rawan. Fungsi dari
sendi secara umum adalah untuk melakukan gerakan pada tubuh. Sendi lutut merupakan
bagian dari extremitas inferior yang menghubungkan tungkai atas (paha) dengan tungkai
bawah. Fungsi dari sendi lutut ini adalah untuk mengatur pergerakan dari kaki. Dan untuk
mengerakkan kaki ini juga diperlukan antara lain:3
- Otot-otot yang membantu menggerakkan sendi
13
- Capsul sendi yang berfungsi untuk melindungi bagian tulang yang bersendi supaya
jangan lepas bila bergerak
- Adanya permukaan tulang yang dengan bentuk tertentu yang mengatur luasnya
gerakan.
- Adanya cairan dalam rongga sendi yang berfungsi untuk mengurangi gesekan antara
tulang pada permukaan sendi.
- Ligamentum-ligamentum yang ada di sekitar sendi lutut yang merupakan penghubung
kedua buah tulang yang bersendi sehingga tulang menjadi kuat untuk melakukan
gerakan-gerakan tubuh.
Sendi lutut ini termasuk dalam jenis sendi engsel (articulatio ginglymus), yaitu
pergerakan dua condylus femoris diatas condylus tibiae. Gerakan yang dapat dilakukan oleh
sendi ini yaitu gerakan fleksi, ekstensi dan sedikit rotasi. Jika terjadi gerakan yang melebihi
kapasitas sendi maka akan dapat menimbulkan cedera yang antara lain terjadi robekan pada
kapsul dan ligamentum di sekitar sendi.Gerakan fleksi dilaksanakan oleh m.biceps femoris,
semimembranosus, dan semitendinosus, serta dibantu oleh m.gracilis, m. Sartorius dan m.
Popliteus. Fleksi sendi lutut dibatasi olhe bertemunya tungkai bawah bagian belakang dengan
paha. Ekstensi dilaksanakan oleh m. quadriceps femoris dan dibatasi mula-mula oleh
ligamentum cruciatum anterior yang menjadi tegang. Ekstensi sendi lutut lebih lanjut disertai
rotasi medial dari femur dan tibia serta ligamentum collaterale mediale dan lateral serta
ligamentum popliteum obliquum menjadi tegang , serat-serat posterior ligamentum cruciatum
posterior juga di eratkan. Sehingga sewaktu sendi lutut mengalami ekstensi penuh ataupun
sedikit hiper-ekstensi , rotasi medial dari femur mengakibatkan pemutaran dan pengetatan
semua ligamentum utama dari sendi, dan lutut berubah menjadi struktur yang secara mekanis
kaku. Rotasi femur sebenarnya mengembalikan femur pada tibia , dan cartilago semilunaris
14
dipadatkan mirip bantal karet diantara condylus femoris dan condylus tibialis. Lutut berada
dalam keadaan hiper-ekstensi dikatakan dalam keadaan terkunci.3
Selama tahap awal ekstensi , condylus femoris yang bulat menggelinding ke depan mirip
roda di atas tanah, pada permukaan cartilago semilunaris dan condylus lateralis. Bila sendi
lutut di gerakkan ke depan , femur ditahan oleh ligamentum cruciatum posterior, gerak
menggelinding condylus femoris diubah menjadi gerak memutar. Sewaktu ekstensi berlanjut ,
bagian yang lebih rata pada condylus femoris bergerak kebawah dan cartilago semilunaris
harus menyesuaikan bentuknya pada garis bentuk condylus femoris yang berubah. Selama
tahap akhir ekstensi , bila femur mengalami rotasi medial, condylus lateralis femoris bergerak
ke depan, memaksa cartilago semilunaris lateralis ikut bergerak ke depan. Sebelum fleksi
sendi lutut dapat berlangsung , ligamentum-ligamentum utama harus mengurai kembali dan
mengendur untuk memungkinkan terjadinya gerakan diantara permukaan sendi. Peristiwa
mengurai dan terlepas dari keadaan terkunci ini dilaksanakan oleh m. popliteus, yang
memutar femur ke lateral pada tibia. Sewaktu condylus lateralis femoris bergerak mundur ,
perlekatan m. popliteus pada cartilago semilunaris lateralis akibatnya tertarik kebelakang.
Sekali lagi cartilago semilunaris harus menyesuaikan bentuknya pada garis bentuk condylus
yang berubah. Bila sendi lutut dalam keadaan fleksi 90 derajat , maka kemungkinan rotasi
sangat luas. Rotasi medial dilakukan m. sartorius, m. gracilis dan m. semitendinosus. Rotasi
lateral dilakukan oleh m. biceps femoris.3
Pada posisi fleksi, dalam batas tertentu tibia secara pasif dapat di gerakkan ke depan dan
belakang terhadap femur , hal ini dimungkinkan karena ligamentum utama , terutama
ligamentum cruciatum sedang dalam keadaan kendur. Jadi disini tampak bahwa stabilitas
15
Gambar 4: Anatomi Sendi Lutut pada Manusia dari Sisi Anterior3
sendi lutut tergantung pada kekuatan tonus otot yang bekerja terhadap sendi dan juga oleh
kekuatan kigamentum. Dari faktor-faktor ini , tonus otot berperan sangat penting, dan menjadi
tugas ahli fisioterapi untuk mengembalikan kekuatan otot ini , terutama m. quadriceps
femoris, setelah terjadi cedera pada sendi lutut.3
Komposisi Columna Vertebralis
Punggung, yang terbentang dari cranium sampai ke ujung os coccygis dapat disebut
sebagai permukaan posterior truncus. Scapula dan otot-otot yang menghubungkan scapula ke
truncus menutupi bagian atas permukaan posterior thorax.4
Columna vertebralis merupakan pilar utama tubuh, dan berfungsi menyanggah cranium,
gelang bahum ekstremitas superior, dan dinding thorax serta melalui gelang panggul
meneruskan berat badan ke ekstremitas inferior.4
16
Gambar 5 : Columna Vertebralis
Di dalam rongganya terletak medulla spinalis, radix nervi spinales, dan lapisan penutup
meningen, yang dilindungi oleh columna vertebralis.4
Columna vertebralis terdiri atas 33 vertebrae, yaitu 7 vertebra cervicalis, 12 vertebra
thoracicus, 5 vertebra lumbalis, 5 vertebra sacralis (yang bersatu membentuk os sacrum), dan
4 vertebra coccygis (tiga yang dibawah umumnya bersatu). Struktur columna ini fleksibel,
karena columna ini bersegmen-segmen dan tersusun atas vertebrae, sendi-sendi, dan bantalan
fibrocartilago yang disebut discus invertebralis. Discus invertebralis membentui kira-kira
seperempat panjang columna.4
Ciri-ciri Umum Vertebra
Walaupun memperlihatkan berbagai regional, semua vertebra mempunyai pola yang
sama. Vertebra tipikal terdiri atas corpus yang bulat di anterior dan arcus vertebrae di
posterior. Keduanya melingkupi sebuah tuang 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 tujuh processus yaitu satu
processus spinosus, dua processus transversus, dan empat processus articularis. Processus
spinosus atau spina, menonjol ke posterior dari pertemuan kedua laminae. Processus
transversus menonjol ke lateral dari pertemuan lamina dan pediculus. Processus spinosus dan
processus transverus berfungsi sebagai pengungkit dan menjadi tempat melekatnya otot dan
ligamentum. Processus articularis superior tereletak vertikal dan terdiri atas dua processus
articularis superior dan dua 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
sinovial.4
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
invertebrale. Vertebra cervikalis yang khas mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:4
1. Processus transversus mempunyai foramen transversum untuk tempat lewatnya a.
Vertebralis dan v. Vertebralis
2. Spina kecil dan bifida
17
3. Corpus kecil dan lebar dari sisi ke sisi
4. Foramen vertebrale besar dan berbentuk segitiga.
5. Processus articularis superior mempunyai facies yang menghadap ke belakang dan
atas; processus articularis inferior mempunyai facies yang menghadap ke bawah dan
depan.
Vertebra cervikalis yang tidak khas (I atau atlas, II, dan VII) mempunyai ciri-ciri sebagai
berikut:4
1. Tidak mempunyai corpus
2. Tidak mempunyai processus spinosus
3. Mempunyai arcus anterior dan arcus posterior
4. Mempunyai massa lateralis pada masing-masing sisi dengan facies articularis pada
permukaan atasnya untuk bersendi dengan condylus occipitalis (articulatio atlanto-
occipitalis) dan facies articularis pada permukaan bawahnya untuk bersendi dengan
axis (articulasio atlanto-axialis)
Vertebra cervicalis II atau axis mempunyai dens yang mirip pasak, yang menonjol ke
atas dari permukaan superior corpus (mewakili corpus atlas yang telah bersatu dengan corpus
axis). Vertebra cervicalis VII atau vertebra prominens, diberi nama demikian karena
mempunyai processus spinosus yang paling panjang dan processus itu tidak bifida. Processus
transversus besar. Tetapi foramen transversarium kecil dan dilalui oleh v. Vertebralis.4
Sebuah vertebra thoracica (thoracalis) yang khas mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:4
1. Corpus berukuran sedang dan berbentuk jantung
2. Foramen vertebrale kecil dan bulat
3. Processus spinosus panjang dan miring ke bawah
4. Fovea costalis terdapat pada sisi-sisi corpus untuk bersendi dengan capitulum costae.
5. Fovea costalis terdapat pada processus transversus untuk bersendi dengan tuberculum
costae.
6. Processus articularis superior mempunyai facies yang menghadap ke belakang dan
lateral, sedangkan facies pada articularis inferior menghadap ke depan dan medial.
Processus articularis inferior vertebra.
Vertebra lumbalis yang khas mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:4
1. Corpus besar dan berbentuk ginjal
2. Pediculus kuat dan mengarah ke belakang
3. Lamina tebal
18
4. Foramin vertebrale berbentuk segitiga
5. Processus transversus panjang dan langsing
6. Processus spinosus pendek, rata, dan berbentuk segiempat dan mengarah ke belakang
7. Facies articularis processus articularis superior menghadap ke medial dan facies
articularis inferior menghadap ke lateral. Vertebra lumbalis tidak mempunyai facies
articularis untuk bersendi dengan costae dan tidak ada foramina pada processus
transversus.
19
Gambar 6 : Axis7 Gambar 7: Atlas8
8Axis\A
Os Sacrum dan Os Coccygis
Os sacrum terdiri atas lima vertebra rudimenter yang bergabung menjadi satu membentuk
sebuah tulang berbentuk baji yang cekung di anterior. Pinggir atas atau basis tulang bersendi
dengan vertebra lumbalis V. Pinggir bawah yang sempit bersendi dengan os coccygis. Di
lateral, os sacrum bersendi dengan dua os coxae untuk membentuk articulatio sacroiliaca.
Pinggir anterior dan atas vertebra menonjol ke depan sebagai margo posterior apertura pelvis
superior dan dikenal sebagai promontorium sacralis. Promontorium sacralis pada perempuan
penting untuk obstetri, dan digunakan pada waktu menentukan ukuran pelvis.4
Terdapat foramina vertebralis dan membentuk canalis sacralis. Lamina vertebra sacralis
kelima dan kadang-kadang juga vertebra sacralis keempat tidak mencapai garis tengah dan
membentuk hiatus sacralis. Os coccygis terdiri atas empat vertebra yang berfusi membentuk
sebuah tulang segitiga kecil, yang basisnya bersendi dengan ujung bawah sacrum. Vertebra
coccygis pertama biasanya tidak berfusi, atau berfusi tidak lengkap dengan vertebra
coccygeus kedua.4
Kesimpulan
Berdasarkan sumber yang di dapat, kerja tulang dipengaruhi oleh mekanisme kontraksi
dan beban yang digunakan saat melakukan kerja untuk manusia yang pertumbuhan dan
komposisi tulang dalam keadaan normal. Ada hubungan erat antara kerja tulang dan
mekanisme kontraksi. Yaitu terjadinya kontraksi saat kita melakukan kerja mengangkat suatu
beban.
Daftar Referensi
1. Junqueira LC, Carneiro J. Histologi dasar: teks dan atlas. Ed 10. Jakarta: EGC;
2007.h.134-44
2. Guyton AC, Hall JE. Buku ajar fisiologi kedokteran. Ed 11. Jakarta: EGC; 2008.h.74-
81
20
Gambar 8 : Lumbales
3. Lumongga F. Sendi lutut. Diunduh dari:
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/3476/1/anatomi-fitriani.pdf, 24 Maret
2011
4. Snell RS. Anatomi klinik untuk mahasiswa kedokteran. Ed 6. Jakarta: EGC;
2006.h.881-6
5. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Biokimia harper. Ed 27. Jakarta: EGC;
2009.h.582
6. Gilbert SF. Developmental biology. Ed 6. Diunduh dari:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10056/, 24 Maret 2011
7. Singh AP. Human spine-anatomy of second cervical vertebra or axis. Diunduh dari:
http://boneandspine.com/musculoskeletal-anatomy/human-spine-anatomy-of-second-
cervical-vertebra-or-axis/, 24 Maret 2011
8. Bjorkegren ME. Handbook of anatomy for student of massage. Diunduh dari:
http://chestofbooks.com/health/body/massage/Handbook-Of-Anatomy-For-Students-
Of-Massage/Atlas.html, 24 Maret 2011
21