Peran Kalsium dan Vitamin D dalam Proses

Pertumbuhan Tulang Paha yang Patah

Avena Athalia Alim

102011031

greenochaken@yahoo.com

Pendahuluan

Latar Belakang

Ketika tulang manusia patah atau retak, maka dengan berjalannya waktu,

perlahan tapi pasti tulang tersebut mulai menyatu kembali dan akhirnya kembali

seperti semula. Proses menyatunya tulang pada tiap orang berbeda. Ada yang

prosesnya cepat, ada juga yang prosesnya lama. Hal ini tergantung pada umur dan

metabolisme setiap orang.

Proses menyatunya tulang dikarenakan adanya pertumbuhan tulang

sehingga tulang yang patah dapat menyatu kembali. Dalam proses ini tentu tulang

membutuhkan beberapa nutrisi seperti vitamin D dan kalsium. Kalsium sendiri,

selain membantu proses penyatuan tulang, juga berperan dalam kontraksi otot.

Tujuan

Untuk mengetahui dan mengerti struktur tulang paha dan peran kalsium

serta vitamin D dalam proses pertumbuhan tulang yang patah.

1

Pembahasan

Pada kasus anak kecil yang mengalami patah tulang pada paha, terdapat

dua pokok bahasan yang mendasar. Yaitu struktur tulang dan mekanisme

pertumbuhan tulang panjang.

Mind Map

Struktur Tulang

Rangka pada manusia dewasa tersusun dari sekitar 206 tulang. Rangka

digolongkan menjadi rangka aksial, rangka apendikular, dan persendiaan antara

tulang. Rangka aksial terdiri dari 80 tulang yang membentuk aksis panjang tubuh

dan melindungi organ-organ pada kepala, leher, dan torso. Rangka apendikular

2

Makroskopik tulang paha

Mikroskopis tulang panjang

Struktur tulang

Seorang anak kecil mengalami patah tulang pada

pahanya

Mekanisme pertumbuhan tulang panjang

Peranan kalsium dan vitamin D

Kalsium dan kontraksi otot

Metabolisme tulang

Tempat pusat pertumbuhan tulang

panjang

terdiri dari 126 tulang yang membentuk lengan, tungkai, dan tulang pektoral serta

tonjolan pelvis yang menjadi tempat melekatnya lengan dan tungkai pada rangka

aksial. Persendian adalah artikulasi dari dua tulang atau lebih.1

Komposisi jaringan tulang terdiri dari sel-sel osteosit, osteoblas, dan

osteoklas. Matriks tulang tersusun dari serat-serat kolagen organik yang tertanam

pada substansi dasar dan garam-garam anorganik tulang seperti fosfor dan

kalsium. Garam-garam tulang berada dalam bentuk kristal kalsium fosfat yang

disebut hidroksiapatit. Pada tulang juga terdapat dua jaringan tulang yaitu tulang

cancellus (berongga) dan tulang kompak. Tulang kompak tersusun rapat dan

terutama ditemukan sebagai lapisan di atas jaringan tulang cancellus. Sedangkan

tulang cancellus tersusun dari batang-batang tulang halus dan ireguler yang

bercabang dan saling bertumpang tindih untuk membentuk hjaringan-jaringan

spikula dengan rongga-rongga yang mengandung sumsum.1

Dalam tubuh manusia terdapat lima jenis utama tulang menurut

bentuknya. Tulang panjang, tulang pendek, tulang pipih, tulang tidak beraturan,

dan tulang sesamoid. Namun, sesuai kasus, hanya tulang panjang yang akan

dibahas.

Mikroskopis Tulang Panjang

Tulang panjang terdapat pada lengan dan kaki. Setiap tulang panjang

terdiri atas bagian batang dan dua bagian ujung. Tulang berelongasi dan berbentuk

silindris, serta terdiri dari diafisis dan epifisis. Pada tulang panjang di dalamnya

terisi sumsum tulang kuning yang mengandung banyak lemak. Fungsi tulang ini

adalah untuk menahan berat tubuh dan bersama otot berperan dalam pergerakan

karena memiliki tuas sebagai sistem pergerakannya. Antara tulang dan otot

mempunyai struktur yang saling berhubungan. Keduanya mempunyai serat

collagen yang merupakan serabut sangat kuat. Perbedaannya terletak pada sifat

jaringan yang berada di sekitar serat collagen itu. Tulang dibentuk jaringan utama

yang terdiri dari kalsium yang kaku, sedangkan pada otot diisi sel atau serabut

otot yang dapat berkontraksi.1-4

3

Yang termasuk tulang panjang adalah femur (tulang paha), humerus

(tulang lengan atas), ulna (tulang hasta), radius (tulang pengumpil), tibia (tulang

kering), dan fibula (tulang betis). Pada kali ini, hanya tulang femur yang akan

dibahas karena pada kasus, tulang femur yang patah.

Makroskopis Tulang Paha (Femur)

Tulang femur memiliki diafisis (batang) dan epifisis (ujung-ujung).

Diafisis tersusun dari tulang kompak silinder tebal yang membungkus medula

atau rongga sumsum sentral yang besar. Rongga sumsum berisi sumsum tulang

kuning (adiposa) atau sumsum merah. Rongga sumsum dilapisi oleh endosteum.

Jaringan ini terdiri dari jaringan ikat areolar vaskular.1

Diafisis dibungkus oleh periosteum. Periosteum adalah lembaran jaringan

ikat yang terdiri dari dua lapisan. Lapisan luar adalah jaringan ikat fibrosa rapat

sedangkan lapisan dalam bersifat osteogenik (pembentuk tulang) dan terdiri dari

satu lapisan tunggal osteoblas. Pada periosteum terdapat serat Sharpey (serat

jaringan ikat) yang mengikat periosteum ke tulang. Periosteum membungkus

semua tulang kecuali tulang sesamoid, pada permukaan artikular, sekitar insersi

tendon, dan ligamen. Fungsi periosteum selain sebagai pembungkus diafisis

adalah untuk pertumbuhan tulang dalam ukuran lebarnya, nutrisi tulang karena

periosteum sangat tervaskularisasi dan merupakan jalur masuk pembuluh darah

untuk menembus tulang, regenerasi tulang setelah terjadi fraktur, dan sarana

perlekatan untuk tendon dan ligamen.1

Epifisis adalah ujung-ujung tulang yang membesar sehingga rongga-

rongga sumsum dengan mudah bersambungan. Epifisis tersusun dari tulang

cancellus internal, yang diselubungi tulang kompak dan dibungkus kartilago

artikular (kartilago hialin). Kartilago artikular terletak pada ujung-ujung

permukaan tulang yang berartikulasi, dilumasi dengan cairan sinovial dari rongga

persendian. Kartilago ini memungkinkan terjadinya pergerakan sendi yang

lancar.1

(Lihat gambar 1)

4

Gambar 1. Diafisis dan epifisis

Sumber : Internet, web Google Images dengan kata kunci epifisis dan diafisis

Mekanisme Pertumbuhan Tulang Panjang

Osteogenesis (pertumbuhan dan perkembangan tulang) ada dua jenis, yaitu

osifikasi intramembranosa dan osifikasi endokondral (intrakartilago).

Osteogenesis tulang panjang adalah osifikasi endokondral. Osifikasi endokondral

terjadi melalui penggantian model kartilago. Berikut merupakan prosesnya.1

(Lihat gambar 2)

1. Rangka embrionik terbentuk dari tulang-tulang kartilago hialin yang

terbungkus perikondrium.

2. Pusat osifikasi primer terbentuk pada pusat diafisis model kartilago tulang

panjang.

3. Sel-sel kartilago (kondrosit) pada area pusat osifikasi jumlahnya

meningkat (berproliferasi) dan ukurannya membesar (hipertrofi).

4. Matriks kartilago di sekitarnya berkalsifikasi melalui proses pengendapan

kalsium fosfat.

5. Perikondrium yang mengelilingi diafisis di pusat osifikasi berubah

menjadi periosteum. Lapisan osteogenik bagian dalam membentuk kolar

tulang (klavikula), dan kemudian mengelilingi kartilago terkalsifikasi.

5

6. Kondrosit akan berdegenerasi dan kehilangan kemampuannya untuk

mempertahankan matriks kartilago.

7. Kuncup periosteal mengandung pembuluh darah dan osteoblas yang

masuk ke dalam spikula kartilago terkalsifikasi melalui ruang yang

dibentuk osteoklas pada kolar tulang.

8. Jika kuncup mencapai puncak, osteoblas meletakkan zat-zat tulang pada

spikula kartilago terkalsifikasi, dan memakai spikula tersebut sebagai

suatu kerangka kerja. Paertumbuhan tulang menyebar ke dua arah menuju

epifisis.

9. Setelah lahir, pusat osifikasi sekunder tumbuh dalam kartilago epifisis

pada kedua ujung tulang panjang.

10. Ada dua area kartilago yang tidak diganti tulang keras,

10.1 Ujung tulang tetap kartilago artikular

10.2 Lempeng epifisis pada kartilago terletak antara epifisis dan diafisis.

Gambar 2. Proses osteogenesis endokondral

Sumber : Internet, web Google Images dengan kata kunci pertumbuhan tulang endokondral

6

Metabolisme Tulang

Tulang adalah jaringan hidup dengan matriks protein kolagen yang telah

diresapi oleh garam-garam mineral, khususnya fosfat dan kalsium. Selama hidup,

mineral dalam rangka secara aktif diadakan pertukaran, dan tulang secara konstan

diresorpsi dan dibentuk kembali. Turnover kalsium dalam tulang kecepatannya

100% per tahun pada bayi dan 18% per tahun pada orang dewasa.5

Ada tiga sel utama dalam tulang. Osteoblas adalah sel pembentuk tulang

yang mengsekresi kolagen, membentuk matriks sekitar mereka sendiri dan

kemudian mengalami kalsifikasi. Osteosit adalah sel-sel tulang yang dikelilingi

oleh matriks yang telah mengalami kalsifikasi. Osteosit mampu mengadakan

resorpsi tulang dalam jumlah banyak. Sedangkan osteoklas adalah sel

multinuklear yang mengerosi dan mengresorpsi tulang yang sebelumnya

terbentuk.5

Tempat Pusat Pertumbuhan Tulang Panjang

Pertumbuhan tulang atau elongasi tulang secara memanjang terjadi pada

epifisis dan pada lempeng epifisis. Pada epifisis, terjadi pembelahan kondrosit

gepeng pada zona proliferasi yang terletak di ujung-ujung epifisis. Sedangkan

elongasi yang terjadi pada lempeng epifisis terjadi melalui dua proses. Proses

pertama karena adanya pembelahan sel-sel kartilago (melalui pertumbuhan

interstitial) dalam lempeng epifisis kartilago. Kedua, terjadi kalsifikasi, lalu sel-sel

kartilago mati, kemudian terjadi penempatan sel-sel kartilago kembali oleh tulang

melalui proses osifikasi endokondral.1,6

Pertumbuhan tulang dalam hal ketebalan terjadi akibat pertumbuhan

aposisional dari periosteum, bersamaan dengan proses reorganisasi osteoklastik

dari dalam. Saat pertumbuhan penuh seseorang telah tercapai, seluruh kartilago

dalam lempeng epifisis diganti dengan tulang. Pertumbuhan tulang selanjutnya

tidak mungkin terjadi dan berhenti.1

Tulang dapat mengalami remodeling. Dalam hal ini, yang dimaksud

dengan remodeling tulang adalah proses ketika tulang bertumbuh dan mengubah

7

bentuknya melalui resorpsi dan pengubahan formasi yang berbeda dengan

sebelumnya. Bentuk eksternal tulang tetap sama meskipun mengalami

remodeling. Hal ini dapat terjadi akibat proses reorganisasi konstan, disertai

proses pengerasan tulang (oleh osteoblas) dan proses resorpsi (oleh osteoklas)

yang terjadi di dalam tulang.1,7

Peranan Vitamin D dan Kalsium

Tubuh manusia mengandung banyak kalsium. Sebagian besar kalsium

berada dalam tulang rangka. Kalsium sebagian terikat pada protein dan sebagian

dapat berdifusi. Matriks tulang tersusun dari sekitar 62% garam anorganik,

terutama kalsium fosfat dan kalsium karbonat. Rangka mengandung 99% kalsium

tubuh. Kalsium dan fosfat disimpan dalam tulang agar bisa ditarik kembali dan

dipakai untuk fungsi-fungsi tubuh. Zat tersebut kemudian diganti melalui nutrisi

yang diterima. Tulang juga manusia selalu mengalami regenerasi atau peremajaan.

Proses ini membantu mempertahankan kadar kalsium pada tulang. Karena pada

tulang yang mengalami regenerasi memiliki osteon-osteon baru dan kalsium

paling labil terdapat dalam osteon yang baru dibentuk.1,8

Vitamin D sangat penting bagi pemeliharaan kadar kalsium dan fosfor

yang normal. Vitamin D juga berperan dalam kalsifikasi (penulangan). Di

samping mempertahankan pembentukan tulang yang normal, pengaturan kadar

kalsium oleh vitamin D akan mencegah berbagai penyakit dan membantu proses

penyembuhan tulang yang patah. Vitamin D bersama hormon paratiroid

memobilisasi kalsium dari tulang.9

Kalsium dan Kontraksi Otot

Asetilkolin dikeluarkan dari ujung terminal neuron motorik mengawali

potensial aksi di sel otot yang merambat ke seluruh permukaan membran.

Aktivitas listrik di permukaan dibawa ke bagian tengah (sentral) serat otot oleh

tubulus T. Penyebaran potensial aksi ke tubulus T mencetuskan pelepasan

simpanan Ca++ dari kantung-kantung lateral retikulum sarkoplasma. Di dekat

tubulus. Ca++ yang dilepaskan berikatan dengan troponin dan mengubah

8

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 + P i _ energi oleh

ATPase miosin di jembatan silang. Pengikatan miosin dan aktin di jembatan

silang menyababkan jembatan silang menekuk, menghasilkan suatu gerakan

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

dalam dari semua filamen tipis yang mengelilingi filamen tebal memperpendek

sarkomer. Terkadilah kontraksi otot.10

Selama gerakan mengayun yang kuat tersebut, ADP dan Pi dibebaskan dari

jembatan silang. Perlekatan sebuah molekul ATP baru memungkinkan terlepasnya

jembatan silang, yang mengembalikan bentuknya ke konformasi semula.

Penguraian molekul ATP yang baru oleh ATPase miosin kembali memberikan

energi bagi jembatan silang. Apabila Ca++ masih ada sehingga kompleks troponin-

tropomiosin tetap tergeser ke samping, jembatan silang kembali menjalani siklus

pengikatan dan penekukan, menarik filamen tipis selanjutnya. Apabila tidak lagi

terdapat potensial aksi lokal dan Ca++ secara aktif telah kembali ke tempat

penyimpanannya di kantung lateral retikulum sarkoplasma, kompleks troponin-

tropomiosin bergeser kembali ke posisinya menutupi tempat pengikatan jembatan

silang aktin, sehingga aktin dan miosin tidak lagi berikatan di jembatan silang,

dan filamen tipis bergeser kembali ke posisi istirahat seiring dengan terjadinya

proses relaksasi.10

9

Penutup

Kesimpulan

Ketika tulang paha mengalami patah tulang, sebenarnya secara alami

terjadi proses penyatuan kembali secara perlahan. Untuk mempercepat proses

penyatuan, maka diberikanlah suplemen kalsium dan vitamin D. Hampir 99%

tulang tersusun dari kalsium. Kalsium yang tersimpan di tulang ini akan

dikeluarkan ketika terjadi patah tulang. Sehingga kalsium yang dikeluarkan oleh

tulang dapat digantikan dengan suplemen kalsium yang diberikan. Sedangkan

vitamin D penting dalam pemeliharaan kadar kalsium dan membantu

mempertahankan pembentukan tulang yang normal. Vitamin D juga membantu

proses kalsifikasi agar tulang dapat menjadi keras seperti keadaan awalnya. Dapat

dikatakan vitamin D dan kalsium saling berkaitan dalam pemulihan tulang yang

patah.

Selain karena adanya kalsium dan vitamin D, pada anak kecil, pemulihan

patah tulang dapat terjadi secara cepat karena pertukaran mineral dalam rangka,

resorpsi dan pembentukan kembali tulang kecepatannya hampir 100% per tahun.

Jadi, kalsium dan vitamin D berperan dalam pertumbuhan dan penyatuan tulang

yang patah.

10

Daftar Pustaka

1. Sloane E. Anatomi dan fisiologi. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC;

2001.h.92-7.

2. Wibowo DS. Anatomi tubuh manusia. Jakarta: Grasindo; 2008.h.31-2.

3. Pearce EC. Anatomi dan fisiologi untuk paramedis. Jakarta: Gramedia

Pustaka Utama; 2006.p.43.

4. Davies K. Buku pintar nyeri tulang dan otot . Jakarta: Erlangga; 2007.h.9.

5. Ganong WF. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi 22. Jakarta: Penerbit

Buku Kedokteran EGC; 2005.h.364-6.

6. Salter RB. Textbook of disorders and injuries of the muculoskeletal

system. 3rd ed. USA: Lippincott Williams & Wilkins; 2002.p.9-10.

7. Bilerikian JP, Bremner WJ, Hung W, Kahn CR, Loriaux DL, Nylen ES, et

al. Principles and practice of endocrinology and metabolism. 3rd ed. USA:

Lippincott Williams & Wilkins; 2002.h.489.

8. Rosenthal MS. Revolusi terapi hormon: pendekatan alami. Yogyakarta:

Penerbit B-first; 2009.h.187.

9. Mitchell RN, et al. Buku saku dasar patologis penyakit Robbins & Cotran.

Edisi 7. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2006.h.269.

10. Sherwood L. Fisiologi manusia; dari sel ke sistem. Edisi 6. Jakarta:

Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2012.h.221.

11