HISTOLOGI SISTEM MUSKULOSKELETAL
HISTOLOGI TULANG
v
Berdasarkan perbandingan jumlah
matriks dan jumlah rongga (spaces),
tulang dibedakan menjadi tulang spongiosa dan tulang kompakta.
Tulang
spongiosa
terdiri dari trabekula, yaitu bentukan tulang yang langsing, tidak teratur,
bercabang, dan saling berhungan membentuk anyaman. Celah-celah diantara anyaman
ini ditempati oleh sumsum tulang.
Tulang
kompakta
jumlah dan ukuran rongga lebil kecil dari tulang spongiosa, serta jumlah bahan
padat lebih banyak.
v
Pada tulang pipa, bagian
diafisis sebagian besar terdiri dari tulang kompakta mengelilingi sumsum.
Sedangkan bagian epifisis terdiri dari tulang spongisa dibungkus selapis tulang
kompakta, rongga pada tulang spongiosa berhubungan langsung dengan sumsum
tulang.
v
Pada tulang pipih, 2 lapis
tulang kompakta melapisi selapis tulang spongiosa (diploe).
v
Pada tulang irregular, tulang
spongiosa dibungkus tulang kompakta.
v
Cirri utama tulang (osteo)
secara mikroskopik adalah susunannya yang lamellar (subtantia intersel yang
mengalamiperkapuran) atau berlais-lapis (lamel-lamel).
v
Tiap tulang kecuali bagian
sendinya dibungkus jaringan ikat khusus yang disebut periosteum. Pada
bagian dalam terdapat endosteum yang membatasi rongga dan celah sumsum.
v
Matriks tulang:
Bersifat
asidofilik, tersusun berlapis-lapis, tebalnya 5-7 mikron.
Matriks
tulang terdiri dari 35% komponen organik yaitu kolagen dan proteoglikan, serta
65% material inorganik (mineral). Kolagen pada tulang merupakan kolagen
jaringan ikat yang mirip kolagen tipe I jaringan ikat longgar berfungsi dalam
fleksibilitas tulang. Mineral yang terdapat pada tulang adalah kristal kalsium
fosfat (hidroksiapatit) [Ca10(PO4)6(OH)2].
v
Sel- sel tulang
sel osteoprogenitor →
berbentuk gelendong, inti pucat, memanjang, dan sitoplasma jarang. Sel ini merupakan
stem sel. Sel osteoprogenitor terdapat di dalam periosteum, endosteum, dan
saluran vaskular tulang kompakta. Ada 2 jenis sel osteoprogenitor yaitu preosteoblas
dengan jumlah retikulum sarkoplasma sedikit dan preosteoklas dengan
jumlah mitokondria dan ribosom banyak.
osteoblas → bentuk
sel: dari koboid hingga piramidal atau seringkali berupa lembaran utuh
menyerupai epitel; inti besar, memiliki satu nukleolu; retikulum sarkoplasma
luas; banyak ribosom; sitoplasma sangat basofilik dikarenakan adanya
nukleoprotein (untuk sintesis material organik matriks). Osteoblas ditemukan
pada permukaan tulang.
Kolagen
dan proteoglikan yang diproduksi osteoblas di eksositosis dengan vesikel badab
Golgi. Selain itu diproduksi juga vesikel yang mengakumulasikan Ca2+,
PO42- dan enzim fosfatase alkalin. Semuanya berperan
dalam kalsifikasi tulang.
Osteoblas
mempunyai tonjolan-tonjolan sitoplasma mirip jari yang menjulur ke dalam
matriks yang sedang dibentukdan berhubungan dengan tonjolan-tonjolan sitoplasma
osteoblas yang berdekatan.
Osteosit à merupakan osteoblas yang terpendam dalam
matriks; sitoplasmanya basofil ringan, intinya terpulas gelap; terdapat gap
junction atau maculae communicantes yaitu tempat bertemunya tonjolan sitoplasma
dalam kanalikuli. Tonjolan ini pada orang dewasa sebagian besar telah ditarik
kembali, tetapi kanalikuli tetap ada untuk aliran metabolit dari darah dan
osteosit. Kanalikuli tidak mengandung serat. Osteosit ini relative tidak aktif.
Tempat (suatu ruang) dimana osteosit berada disebut lacuna.
Osteoklas à berfungsi untuk resorpsi.
Sel
raksasa, inti banyak, sitoplasmanya mengandung vakuol-vakuol, terdapat dekat
permukaan tulang, seringkali dalam lekukan dangkal yang dikenal sebagai lacuna howship . osteoklas berasal dari
sel-sel mononuklir (monosit) sumsum tulang hemapoietik.
Osteoklas
mengeluarkan kolagenase dan enzim proteolitik lain yang menyebabkan matriks
tulang melepaskan substansi dasar yang mengapur.
v
Arsitektur tulang
Tulang
spongiosa terdiri atas trabekula yang
terdiri atas lamel-lamel dan padanya terdapat lacuna dan sistem kanalikuli tang
saling berhubungan. Pada prenatal dan penyembuhan fraktur serat kolagen
teranyam tidak teratur (woven bone).
Tulang
kompakta lamelnya tersusun teratur. Terdapat saluran Havers yang saling bebas berhubungan melalui saluran serong
atau melintang. Dari periosteum dan endosteum masuk saluran Volkmann (saluran nutrisi) secara tegak lurus ke dalam
tulang dan berhubungan dengan saluran Havers.
Setiap
saluran Havers dikelilingi 5 – 20 lamel konsentris. Lamel, sel-sel, dan saluran
pusatnya membentuk sistem Havers atau
osteon. Kanalikuli sistem havers akan
berhubungan langsung dengan saluran Havers. Celah diantara sistem HAvers diisi
oleh lamel interstitial . pada
permukaan tepi luar dan dalam tulang, dipandang dari rongga sumsum, terdapat lamel-lamel
yang berjalan sejajar dengan permukaan dan melingkar terhadap sumbu panjang
tulang, dikenal sebagai lamel general luar
dan dalam.
Selain
serat kolagen pada lamel, terdapat pula berkas kolagen kasar, serat Sharpey, pada lapisan luar tulang,
berjalan dari periosteum ke lamel general luar dan lamel interstitial (tidak
terdapat pada sistem Havers dan lamel general dalam). Fungsi serat ini untuk
menahan periosteum secara erat pada tulang dan banyak terdapat pada insersi
ligament dan tendo.
Histologi Sendi
Sendi ialah tempat bertemu 2 atau 3 unsur rangka, baik
tulang/tulang rawan
Jenis :
1. Sendi Temporer : terdapat selama masa pertumbuhan,
menghilang bila petumbuhan berhenti dan epifisis menyatu dengan bagian batang
2. Sendi Permanen
Jenis
sendi berdasarkan susunannya :
1. Sendi fibrosa (disatukan oleh jaringan ikat padat
fibrosa)
Macam-macamnya :
-
Sutura : Bila penyatuannya
sangat kuat, hanya terdapat di tengkorak. Sendi ini tidak permanen, karena
dapat diganti dengan tulang di kemudian hari
-
Sindesmosis : Bila
disatukan oleh jaringan ikat fibrosa yang lebih banyak dari sutura
Ex :sendi radioulnar, sendi
tibiofibular
-
Gomfosis : Bila jaringan
fibrosa penyatu membentuk membran periodontal
Ex : pada gigi dalam
maksila dan mandibula
2. Sendi tulang rawan / sendi kartilaginosa sekunder
Permukaan tulang yang berhadapan dilapisi lembar-lembar
tulang rawan hialin yang dipersatukan oleh lempeng fibrokartilago
Ex : simfisis, diskus
3. Sendi Sinovia
-
Tulang-tulang ditahan
menjadi 1 oleh simpai sendi dan permukaan yang berhadapan dilapisi tulang rawan
sendi (C. Hialin atau C. Fibrosa hanya pada fosa glenoid dan acetabulum)
-
Simpai sendi, lapisan
luarnya ialah jaringan ikat padat kolagen yang menyatu dengan periosteum yang
membungkus tulang dan di beberapa tempat menebal membentuk ligamen sendi.
-
Lapis dalam simpai (membran
sinovia), membatasi rongga sendi, mengandung kapiler lebar.
Jenis sel
sinovia :
-
Sel A/M : paling banyak, mirip makrofag (fagositosis
aktif), sitoplasmanya banyak mengandung mitokondria, vesikel mikropinositik, lisosom,
aparat Golgi
-
Sel B/F : kurang berkembang, menyerupai fibroblas, RE
granular sangat luas
-
Membran sinovial sering
menjulur ke dalam rongga sendi berupa lipatan kasar/vili sinovia, dan dapat
menonjol keluar menembus lapis luar simpai di antara tendo dan otot membentuk
saku yang disebut bursa.
-
Juga menghasilkan cairan
sinovia : hasil dialisis plasma darah dan limf, mengandung musin (asam
hialuronat terikat protein). Fungsi :
pelumas dan nutritif untuk sel tulang rawan sendi
-
Rongga sendi terbagi
sebagian / seluruhnya (terkadang) oleh diskus intra-artikular.
Histologi Otot
Otot Skeletal
î Tiap otot terbungkus selapis jaringan ikat agak
padat yang disebut epimisium.
î Di dalamnya terdapat serat-serat otot yang tersusun
di dalam berkas atau fasikulus.
î Masing-masing berkas diselubungi jaringan ikat tipis, yaitu perimisium.
î Panjang serat otot + 1 – 40 mm, dan
berdiameter + 10-100 mikron.
î Dalam suatu serat terdapat banyak inti, sekitar 35
inti tiap mm panjang serat otot.
î Terdapat Sarkolema
yang merupakan membran tipis tanpa struktur yang membungkus serat.
î Sarkolema berisi filamen silindris yaitu Miofibril.
î Sarkolema pada bagian dekat inti juga banyak
mengandung sarkosom-sarkosom, aparat golgi, sejumlah butir lipid, dan glikogen.
|
|
|
|
|
Foto
Mikrograf Otot Skeletal
|
|
|
Fotomikrograf
Serat-serat Otot Lurik - Potongan Melintang
|
|
|
|
|
|
|
|
Fotomikrograf
Serat-serat Otot Lurik - Potongan Memanjang
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Otot Jantung
î Otot jantung bersifat involunter, berkontraksi
secara ritmis dan automatis.
î Hanya terdapat pada lapisan miokard dan dinding
pembuluh darah besar yang secara langsung berhubungan dengan jantung.
î Terdapat suatu satuan linear yang terdiri atas
sejumlah sel otot jantung yang terikat ‘end-to-end’ yaitu Diskus Interkalaris.
î Di antara serat-serat otot terdapat jaringa ikat
halus yaitu Endomisisum.
î Terbungskus suatu sarkolem tipis, serupa pada otot
skeletal.
î Terdapat sarkoplasma dengan banyak mitokondria.
Struktur Halus:
Miofilamen – mengandung aktin dan miosin yang sama dengan
yang terdapat pada otot skeletal dan memeperlihatkan struktur yang sama, namun
pengelompokan miofilamin menjadi miofibril tidak sesempurna otot skeletal.
Tubul T – Merupakan invaginasi dari sarkolema, dan
merupakan perpanjangan dari ruang ekstraseluler.
Diskus Interkalaris – Merupakan batas suatu kelompok sel yang khusus.
Melintasi serat-serat otot dalam bentuk
‘tangga’ yang mempunyai bagian transversal dan longitudinal. Terdapat pula
banyak ‘Intermediate Junction’ atau fascia adherens, dan ‘Gap Junction’ atau neksus pada bagian yang memanjang.
|
|
Potongan
Melintang Serat-serat Otot Jantung
|
|
|
|
Mikrograf
Elektron OtotJantung
|
|
Otot Polos
î Merupakan jenis otot involunter.
î Terutama tedapat pada bagian visceral, membentuk
bagian kontraktil.
î Otot-otot ini terdapat pada sistem pernapasan,
sistem urinaria, dan sistem reproduksi.
Struktur
Halus
î Pada sarkoplasma sekitar inti, terdapat
mitokondria, sejumlah elemen dar retikulum
granular dan ribosom-ribosom bebas, suatu aparat golgi kecil, glikogen dan sedikit
titik-titik lipid.
î
Serat-seerat retikuler dan elastin mengisi
celah-celah interseluler sempit.
MEKANISME KONTRAKSI OTOT RANGKA
A.
Secara Umum:
1.
Potensial aksi pada saraf
motorik sampai ke ujung neuromuscular.
2.
Di ujung saraf, asetilkolin
disekresikan dalam jumlah sedikit.
3.
Asetilkolin bekerja di area
setempat pada membrane serat otot untuk membuka banyak saluran bergerbang
asetilkolin.
4.
Saluran asetilkolin yang
terbuka memungkikan ion Na mengalir ke dalam membrane serat otot pada titik
terminal saraf sehingga akan timbul potensial aksi dalam serat otot.
5.
Potensial aksi kemudian
menjalar di sepanjang serat otot.
6.
Potensial aksi kemudian
menimbulkan sepolarisasi membrane yang kemudian menyebabkan reticulum
sarkoplasma mengeluarkan ion Ca ke myofibril.
7.
Ion Ca dalam myofibril
menimbulkan pergerakan filament aktin dan myosin yang menyebabkan kontraksi
otot.
8.
Kurang dari satu detik
kemudian, ion Ca dilepas dan dikembalikan ke reticulum sarkoplasma sampai ada
potensial aksi selanjutnya.
B.
Filamen Kontraktil
1. Aktin:
·
Tersusun atas:
§ Molekul
globular G aktin:
o Memiliki
1 molekul ADP yang digunakan untuk berinteraksi dengan jembatan silang myosin.
§ Memiliki
sisi aktif tenpat berikatan dengan kepala miosin
§ 2
rantai fibrous actin (F aktin)
o Membentukuntai
ganda double helix yang setiap
perputarannya terdiri atas 13 G aktin.
o Terdiri
atas 200 G aktin
§ Tropomyosin
o Tropomiosin
menutup sisi aktif di 7 G aktin pada setiap pilin double helix sehingga sisi
aktifnya tidak dapat berikatan dengan myosin dan terjadi relaksasi otot.
§ Troponin
o Troponin
I: berafinitas tinggi terhadap aktin
o Troponin
T: berafinitas tinggi terhadap tropomiosin.
o Troponin
C: berafinitas tinggi terhadap ion Ca
·
Bagian dasar filament aktin
disisipkan dengan kuat ke lempeng Z, sedangkan ujung lainnya menonjol ke dalam
sarkomer yang berdekatan dan berada di ruang antar molekul.
2.
Miosin
·
Memiliki 2 rantai berat yang
saling berpilin dengan kepala menonjol di setiap ujungnya.
·
Memiliki 2 rantai ringan pada
setiap kepala
·
Bagian penting:
§ Bagian
kepala dapat berikatan dengan sisi aktif aktin membentuk cross bridges.
§ Bagian
kepala menempel pada bagian berpilin oleh lengan.
§ Bagian
kepala memiliki aktivitas ATPase untuk menghasilkan energy untuk membengkokkan
lengan saat kontraksi sehingga filament aktin bergerak.
·
Dibentuk oleh 200 atau lebih
filament miosin tunggal.
C.
Mekanisme Kontraksi dan
relaksasi Otot Secara Molekular
1.
Sebuah potensial aksi
diproduksi di neuromuscular junction
yang berjalan sepanjang sarkolema otot lurik, menyebabkan depolarisasi menyebar
di sepanjang membrane tubulus T.
2.
Depolarisasi pada tubulus T
menyebabkan terbukanya voltage-gated Ca
channels dan meningkatkan permeabilitas RS terhadap Ca, sehingga Ca keluar
ke sarkoplasma.
3.
Ca dalam sarkoplasma kemudian
berikatan dengan protein troponin menyebabkan tropomiosin bergeser sehingga
sisi aktif G aktin terbuka.
4.
Kepala myosin kemudian
berikatan dengan sisi aktif aktin membentuk cross-bridges
dan kepala myosin melepas 1 molekul fosfat.
5.
Energi di kepala myosin
digunakan untuk menggerakkan kepala myosin menyebabkan aktin bergerak, dan ADP
dilepaskan dari kepala myosin.
6.
Kedua Z disk pada sarkomer
saling mendekat, sehingga mempersempit H zone.
7.
Sebuah molekul ATP berikatan
dengan kepala myosin menyebabkan myosin melepaskan ikatan dengan sisi aktif
aktin.
8.
ATP dipecah menjadi ADP dan
fosfat, namun masih berikatan dengan kepala myosin.
9.
Bila Ca masih melekat pada
troponin, maka cross-bridges akan
terbentuk kembali, namun bila Ca sudah tidak melekat, terjadi fase relaksasi.
EKSITASI – KONTRAKSI OTOT RANGKA
HUBUNGAN
NEUROMUSCULAR
Serat otot rangka disarafi oleh
serat saraf besar dari motoneuron dari medula spinalis => serat-serat saraf
bercabang beberapa kali => merangsang beberapa ratus serat otot rangka => ujung-ujungnya
membuat sambungan neuromuscular => ketika serat otot mendekati pertengahan
serat => potensial aksi serat menjalar dalanm 2 arah menuju ujung-ujung
serat otot.
Neuromuscular => serat saraf yang
bercabang => kompleks terminal cabang saraf => invaginasi ke dalam serat otot
(diluar membran) => terminal akson memiliki banyak mitokondria yang
menyediakan energi untuk sintesis transmiter perangsang (asetilkolin)
Asetilkolinesterase =>
merusak asetilkolin
Impuls saraf => sambungan
neuromuscular => potensial aksi (depolarisasi) menyebar ke seluruh terminal
=> saluran kalsium bergerbang voltase terbuka => difusi ion kalsium ke
bagian dalam terminal => ion Ca menarik vesikel asetilkolin ke membran saraf
=> asetilkolin keluar ke celah saraf dengan eksositosis.
l Kompleks
reseptor => 5 protein subunit : 2 protein alfa dan masing-masing 1 protein
beta, delta. Dan gamma.
l Saluran
akan terbuka jika 2 molekul asetilkolin melekat secara berurutan pada dua
protein subunit alfa.
l Asetilkolin
=> diameter besar => memungkinkan ion (+) masuk : Na, K, dan Ca.
Lebih
banyak ion Na yang mengalir melalui saluran asetilkolin karena :
v Hanya
ada 2 ion utama yang cukup besar memberi pengruh muatan kuat (Na di cairan
ekstraseluler; K di intraseluler)
v Nilai
potensial (-) pada bagian dalam membran otot menarik ion-ion Na ke dalam serat
Kesemuanya
menimbulkan perubahan potensial setempat pada membran serat-serat otot
(potensial kempeng akhir) => potensial aksi => kontraksi otot
PEMBUANGAN
ASETILKOLIN
Asetikolin
dibuang dengan 2 cara :
- Dihancurkan oleh enzim
asetilkolinesterase
- Difusi keluar dari
ruang sinaptik dan tidak lagi tersedia untuk bekerja pada serat otot
Kesemuanya
mencegah perangsangan otot kembali dan dipulihkan dari potensial aksi.
POTENSIAL
AKSI
Untuk menimbulkan kontraksi => arus listrik harus menembus
ke semua miofibril yang terpisah => dicapai melalui penyebarab di sepanjang
tubulus transversus (tubulus T) => yang berjalan dari satu sisi ke sisi yang
lain => retikulum sarkoplasmik segera melepas ion-ion Ca ke semua miofibril
=> kontraksi (mekanisme eksitasi-kontraksi)
RETIKULUM
SARKOPLASMA
Tubulus vesikuler => mempunyai
ion-ion Ca dalam konsentrasi tinggi dilepas jika potensial aksi terjadi di
tubulus T yang berdekatab => ion Ca yang dilepaskan berdifusi ke myofibril
yang berdekatan, tempat ion Ca berikatan kuat dengan Troponin C sehingga akan
kontraksi.
Kontraksi otot berlangsung =>
selama konsentrasi ion-ion Ca myofibril tetap tinggi => jika potensial aksi
berhenti => pompa Ca yang ada di dinding retikulum sarkoplasma (yang terus -
menerus aktif) => akan memompa ion-ion Ca keluar dari myofibril kembali ke
tubulus sarkoplasma.
Retikulum sarkoplasma => memiliki
protein bernama calsequestrin yang berguna mengikat Ca 40x lebih banyak
dari ikatan ionik sehingga mengikat ion Ca lebih banyak.
Pemindahan Ca ke dalam retikulum
=> pengosongan total ion-ion Ca dalam cairan myofibril => konsentrasi ion
Ca dalam derajat rendah (kecuali sesaat setelah potensial aksi).
Perangsangan penuh sistem tubulus
T-retikulum sarkoplasma => akan banyak ion Ca yang dilepas => untuk
meningkatkan konsenrrasinya dalam myofibril sampai sekian molar konsentrasi
=> lalu ion akan dikosongkan lagi. Pulsasi Ca dalam serat otot rangka
berbeda-beda, tergantung komposisi dan sifat serat ototnya, tapi pada umumnya terjadi 1/20 detik.
METABOLISME
OTOT
A.
OTOT MELAKSANAKAN TRANSDUKSI
ENERGI KIMIA MENJADI ENERGI MEKANIS
Otot
merupakan transduser (mesin) biokimiawi utama yang mengubah energi potensial
(kimia) menjadi energi kinetic (mekanis). Otot, yaitu jaringan tunggal yang
terbesar di dalam tubuh manusia ,membentuk kurang dari 25% massa tubuh pada
waktu lahir , lebih dari 40% pada usia dewasa muda dan kurang dari 30% pada
orang dewasa yang lebih tua.
Sebuah
transduser kimia-mekanisyang efektif harus memenuhi bebrapa persyaratan
1.
Harus ada pasokan energi kimia
yang konstan. Dalam otot vetebrata, ATP dan kreatin fosfat memasok energi kimia
2.
Harus ada sarana untuk mengatur
aktivitas mekanis-yaitu kecepatan, lama dan kekuatan konstraksinya pada otot.
3.
Mesisn tersebut harus dihubungkan
dengan operator , suatu persyaratan yang dalam system biologic dipenuhi oleh
system saraf
4.
Harus ada cara untuk
mengembalikan mesisn tersebut kepada keadaan semula.
B.
SARKOPLASMA SEL OTOT MENGANDUNG
ATP, FOSFOKREATIN DAN ENZIM GLIKOLISIS
Otot
lurik (skeletal muscle) tersusun dari sel serabut otot multinukleus yang
dikelilingi oleh membran plasma yang bisa dirangsang oleh arus listrik, yaitu
sarkolema.sebuah sel serabut otot , yang dapat memanjang mengikuti seluruh
panjang otot, mengandung berkas sejumlah myofibril yang tersusun pararel dan
terbenam di dalam cairan intrasel yang dinamakan sarkoplasma. Di dalam cairan
ini terdapat glikogen, senyawa ATP berenergi tinggi serta serta fosfokreatin
dan sejumlah enzim yang diperlukan untuk glikolisis.
C.
PEMEBENTUKAN ENERGI
ATP
yang diperlukan sebagai sumber energi konstan untuk siklus kontraksi-relaksasi
otot yang dapat dihasilkan
a)
Melalui glikolisis dengan
menggunakan glukosa darah atau glikogen otot
b)
Melalui fosforilasi oksidatif
c)
Dari kreatin fosfat
d)
Dari 2 molekul ADP dalam sebuah
reaksi yang dikatalisis oleh enzim adenilil kinase
Jumlah
ATP dalam otot skeletal hanya cukup untuk menghasilkan energi untuk kontarksi
selama 1-2 detik sehingga ATP harus selalu diperbaharui dari satu atau lebih
sumber diatas menurut keadaan metaboliknya. Karena itu terdapat dua tipe
serabut yang berbeda dalam otot skeletal, yaitu tipe yang satu aktif dalam
kondisi aerob dan tipe lainnya dalam keaadaan anaerob, dan penggunaan setiap
sumber energi dalam taraf yang berlainan
Sarkoplasma
otot skeletal mengandung simpanan glikogen yang besar dan terletak dalam granul
di dekat pita I. pelepasan glukosa dari glikogen bergantung pada enzim glikogen
fosforilase otot yang spesifik, yang diaktifkan oleh ion kalsium, epinefrin dan
AMP. Untuk menghasilkan glukosa 6-fosfat bagi keperluan glikolisis dalam otot
skeletal, enzim glikogen fosforilase b harus diaktifkan dahulu menjadi
fosforilase a lewat reaksi fosforilasi oleh enzim fosforilase b kinase. Ion
kalsium akan meningkatkan aktivasi enzim fosforilase b kinase yang juga melalui
reaksi fosforilasi. Jadi, ion kalsium akan meningkatkan konstraksi otot maupun
mengaktifkan sebuah lintasan untuk menghasilkan energi yang dibutuhkan. Hormon
epinefrin juga mengaktifkan glikogenolisis di dalam otot. AMP yang diproduksi
melalui pemecahan ADP selama terjadi latihan otot dapat pula mengaktifkan enzim
fosforilase b tanpa menimbulkan reaksi fosforilasi.
Dalam
keadaan aerob ,otot mengasilkan ATP terutama lewat fosforilasi oksidatif.
Sintesis ATP lewat fosforilasi oksidatif memerlukan pasokan oksigen. Otot yang
sangat membutuhkan oksigen sebagai akibat dari kontarksi yang terus-menerus
akan menyimpan oksigen dalam bentuk moietas heme dari myoglobin. Karena moietas
heme , otot yang mengandung myoglobin akan berwarna merah sementara otot yang
kurang atau tidak mengandung myoglobin berwarna putih. Glukosa yang berasal
dari glukosa darahatau dari glikogen endogen, dan asam lemak yang berasal dari
triasilgliserol pada jaringan adiposa, merupakan substrat utama yang digunakan
bagi metabolisme aerob dalam otot.
Kreatin
fosfat merupakan simpanan energi yang utama di otot. Kreatin fosfat mencegah
deplesi ATP yang cepat dengan menyediakan fosfat energi tinggi yang siap
digunakan untuk menghasilkan kembali ATP dari ADP. Kreatin fosfat terbentuk
dari ATP dan kreatin pada saat otot berada dalam keadaan relaksasi dan
kebutuhan akan ATP tidak begitu besar. Enzim yang mengkatalis fosforilasi
kreati adalah kretain kinase(CK), yaitu enzim spesifik otot yang dalam klinik
digunakan untuk mendeteksi penyakit otot yanga kut atau kronis.
Adenilil
kinase melakukan interkonversi adenosin mono-,di- dan trifosfat. Adenilil
kinase megkatalisis pembentukan satu molekul ATP dan satu molekul AMP dari dua
molekul ATP. Reaksi ini dirangkaikan dengan hidrolisis ATP oleh miosin ATPase
pada saat kontraksi otot. AMP yang dihasilkan di atas dapat mengalami deaminase
oleh enzim AMP deaminase dengan membentuk IMP dan ammonia
AMP
+ H2O→IMP
+NH3
Jadi,
otot merupakan sumber ammonia yang akan dikeluarkan lewat siklus urea dalam
hepar. Enzim 5’-nukleotidase dapat juga bekerja pada AMP , sehingga menyebabkan
hidrolisis fosfat dan menghasilkan adenosin
AMP
+ H2O→Adenosin
+ Pi
Adenosin
bekerja sebagai vasodilator yang meningkatkan aliran darah dan pasokan nutrient
pada otot. Selanjutnya, adenosin merupakan substrat bagi enzim adenosin
deminase yang menghasilkan inosin dan ammonia
Adenosin
+ H2O→Inosin
+ NH3
AMP,
Pi, dan NH3 yang terbentuk selama berbagai reaksi di atas berlangsung akan
mengaktifkan enzim fozfofruktokinase-1 (PFK-1) sehingga meningkatkan laju
glikolisis dalam otot yang sedang melakukan gerakan cepat seperti pada saat
lari cepat.
Secara
umum metabolisme otot dapat digambarkan sebagai berikut
·
Otot rangka berfungsi dalam
keadaan aerob(istirahat) dan anaerob(missal,lari,sprint), sehingga glikolisis
aerob maupun anaerob, keduanya bekerja menurut keadaan.
·
Otot rangka mengandung
myoglobin sebagai tempat simpanan oksigen
·
Otot rangka mengandung berbagai
tipe serabut yang terutama disesuaikan dengan keadaan anaerob (serabut kedut
cepat) dan aerob (serabut kedut lambat)
·
Aktin, miosin, tropomyosin,
kompleks troponin (TpT,TpI,dan TpC), ATP, dan ion kalsium merupakan unsure
penting sehubungan dengan kontraksi
·
Ca2+ ATPase, saluran pelepasan
ion kalsium, dan kalsekuestrin adalah protein yang terlibat dalam berbagai
aspek metabolisme ion kalsium di dalam otot
·
Insulin bekerja pada otot
rangka untuk meningkatkan ambilan glukosa
·
Dalam keadaan kenyang, sebagian
besar glukosa digunakan untuk menyintesis glikogen, yang bekerja sebagai tempat
penyimpanan glukosa untuk digunakan pada latihan fisik; “preloading” dengan glukosa digunakan oleh beberapa atlet lari
jarak jauh untuk membnagun simpanan glikogen
·
Epinefrin menstimulasi
glikogenolisis dalam otot rangka, sedangkan glucagon tidak, karena tidak ada
reseptornya
·
Otot rangka tidak dapat
berperan langsung pada glukosa darah karena tidak memilki glukosa 6-fosfatase
·
Laktat yang dihasilkan
metabolisme anaerob pada otot rangka akan dibawa ke hati, yang digunakan untuk
menyintesis glukosa yang kemudian dapat kembali ke dalam otot (siklus Cori)
·
Otot rangka mengandung
fosfokreatin, yang bekerja sebagai cadangan energi untuk keperluan jangka
pendek(sekunder)
·
Asam lemak bebas dalam plasma merupakan sumber
energi utama, khususnya pada lari marathon dan kelparan yang lama
·
Otot rangka dapat menggunakan
badan keton selama kelaparan
·
Otot rangka adalah tapak utama
metabolisme asam amino rantai bercabang, yang digunakan sebagai sumber energi
·
Proteolisis otot selama
kelaparan akan memasok asam-asam amino untuk gluconeogenesis
·
Asam amino utama yang
dikeluarkan dari otot adalah alanin(ditujukan terutama untuk gluconeogenesis di
hati dan melakukan sebagian siklus glukosa-alanin) dan glutamin (ditujukan
terutama untuk usus dan ginjal)
Regenerasi
Tulang
Sesudah patah tulang terdapat perdarahan
dari pembuluh darah yang sobek dan pembekuan.Fibroblas yang berkembang dan
kapiler darah memasuki bekuan darah dan membentuk jaringan granulasi,yaitu prokalus.Jaringan granulasi menjadi
jaringan fibrosa padat dan kemudian berubah menjadi massa tulang rawan.Massa
ini merupakan kalus temporer yang
mempersatukan tulang-tulang yang patah.Osteoblas berkembang dari periosteum dan
endosteum dan meletakkan tulang spongiosa yang secara progresif menggantikan tulang
rawan kalus temporer dengan cara serupa osifikasi endokondral .Bagian yang
menyatukan patah tulang itu terdiri atas tulang.Kalus tulang ini,yang semula
spongiosa, mengalami reorganisasi menjadi tulang kompakta dan kelebihan tulang
akan akan diresorpsi.
Urutan pembentukan kalus setelah cedera tulang menggambarkan
sifat multipotennnya sel periosteum dan endosteum.Setelah cedera, macam
deferensiasi sel yang akan terjadi tergantung pada persendian pembuluh
darah.Pada mulanya pendarahan daerah itu
(periosteum dan endosteum ) tidak baik,artinya kurang pembuluh darahnya,dan
sel-sel berkembang ke jurusan fibroblas dan kondroblas.Setelah masuknya
pembuluh-pembuluh darah,terbentuk osteoblas.
Penyembuhan patah tulang
Pada permulaan akan terjadi pendarahan di patahan tulang
(karena putusnya pembuluh darah pada tulang periosteum).
-
FASE
HEMATOMA
Hematum ini menjadi pertumbuhan sel
jaringan fibrosis dan vaskuler hingga hematom
berubah menjadi jaringan fibrosis dengan kapiler di dalamnya. Jaringan ini menyebabkan fragmen tulang saling menempel.
Jaringan yang menempelkan tulang
sama dengan kalus fibrosa yang disebutkan sebagai FASE JARINGAN FIBROSIS.
-
Ke dalam hematom dan jaringan
fibrosis ini tumbuh sel jaringan mesenkim yang bersifat osteogenik. Sel ini
akan berubah menjadi condroblas yang membentuk condroid yang merupakan bahan
dasar tulang rawan. Sedang di tempat yang jauh dari patahan tulang yang
vaskularisasinya lebih banyak, sel ini akan berubah menjadi osteoblas dan
membentuk osteoid yang merupakan bahan dasar tulang. Condroid dan osteoid pada tahapan selanjutnya terjadi
penulangan/osifikasi. Hal ini menjadikan kalus fibrosa menjjjadi kalus tulang
yang dinamakan FASE PENYATUAN KLINIS.
-
Selanjutnya
terjadi penggantian sel tulang secara berangsur oleh sel tulang yang mengatur
diri sesuai dengan garis tarikan dan tekanan yang bekerja pada tulang. Lalu sel
tulang ini mengatur diri secara lameral seperti tulang normal, sehingga
kekuatan kalus sama dengan kekuatan tulang normal yang dinamai dengan FASE KONSOLIDASI.
-
Pendarahan
jaringan tulang yang mencukupi untuk membentuk tulang baru (syarat mutlak
penyatuan fraktur). Penyembuhan tulang pendek cepat karena pendarahan dari
perios, simpai sendi dan nutrisi. Patah tulang di daerah epifisis
penyembuhannya baik karena sangant kaya akan darah.