7

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Struktur dan Histologi Tulang

Tulang adalah jaringan yang tersusun oleh sel dan didominasi oleh matriks

kolagen ekstraseluler (kolagen tipe I) yang disebut sebagai osteoid. Osteoid ini

termineralisasi oleh deposit kalsium hydroxyapatite, sehingga tulang menjadi

kaku dan kuat. Tulang merupakan jaringan penghubung yang terdiri dari fase

mineral dan organik yang secara khusus dirancang untuk berperan sebagai

struktur penahan beban tubuh. Untuk memenuhi tugas ini, tulang dibentuk dari

kombinasi tulang kompak yang padat dan tulang kanselus. Fase mineral dari

kerangka berkontribusi dalam dua per tiga dari berat kerangka, dan sepertiganya

adalah matriks organik, yang terutama mengandung kolagen tipe I dan sejumlah

kecil protein non-kolagen (Histo, 2010).

Sebagai unsur pokok kerangka orang dewasa, jaringan tulang menyangga

struktur berdaging, melindungi organ vital seperti yang terdapat di dalam

tengkorak dan rongga dada, menampung sumsum tulang dan tempat sel darah

dibentuk. Tulang juga berfungsi sebagai cadangan kalsium, fosfat dan ion

lainyang dapat dilepaskan atau disimpan dengan cara terkendali untuk

mempertahankan konsentrasi ion-ion penting ini di dalam cairan tubuh. Karena

metabolit tidak dapat berdifusi melalui matriks tulang yang telah mengapur,

pertukaran zat antara osteosit dan kapiler darah bergantung pada komunikasi

8

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 (Junqueira, 2007).

Kerangka manusia dewasa secara keseluruhan terdiri dari 80% tulang

kortikal dan 20% tulang trabekular (Clarke, 2008; Bayliss et al., 2012). Setiap

tulang memiliki rasio tulang kortikal dan tulang trabekular yang berbeda sesuai

situs dan jenis tulang itu sendiri sebagai contohnya pada tulang vertebra

perbandingan rasio tulang kortikal dan tulang trabekular adalah 25:75. Rasio pada

kaput femur adalah 50:50 dan 95:5 pada diafisis radius (Clarke, 2008).

Setiap tulang selalu mengalami perbaikan bentuk selama hidup untuk

membantu adaptasi terhadap perubahan kekuatan biomekanik, proses penggantian

tulang yang tua dan yang mengalami kerusakan mikro dengan tulang yang baru

serta membantu menjaga kekuatan tulang (Clarke, 2008).

Pertumbuhan tulang merupakan proses pertambahan dalam ukuran dan

mineralisasi pada masa kanak-kanak dan remaja. Massa tulang bertambah dari

sekitar 80 gram saat lahir hingga 3000 gram pada puncak tertinggi massa tulang

yaitu sekitar umur 25 tahun (Bayliss et al., 2012).

9

2.1.1 Sel Tulang

Tulang adalah jaringan ikat khusus yang terdiri atas materi antar sel

berkapur, yaitu matriks tulang dan 4 jenis sel lain seperti sel osteoprogenitor,

osteoblas, osteosit dan osteoklas (Fawcett, 2002).

Komponen selular dari tulang terdiri dari osteogenic precursor cell,

osteoblas, osteoklas, osteosit dan elemen hematopoietik dari sumsum tulang.

Osteogenic precursor cell terdapat pada periosteum dan endosteum. Periosteum

merupakan jaringan ikat yang menutupi tulang, kecuali pada permukaan

persendian yang terdiri atas lapisan luar dan lapisan dalam. Lapisan luar terdiri

dari jaringan ikat padat yang iregular sedangkan lapisan dalam disebut juga

osteogenic layer terdiri dari sel-sel osteogenic. Pada endosteum hanya terdapat

selapis sel osteogenic dan tidak mengandung komponen jaringan ikat (Kalfas,

2001).

Osteoblas merupakan sel tulang yang mensintesis dan menjadi perantara

mineralisasi osteoid. Osteoblas ditemukan dalam satu lapisan pada permukaan

jaringan tulang sebagai sel berbentuk kuboid atau silindris pendek yang saling

berhubungan melalui tonjolan-tonjolan pendek (Histo, 2010). Osteoblas adalah sel

yang mature, metabolically active, dan bone forming cells. Osteoblas

mensekresikan osteoid yang merupakan unmineralized organic matriks yang

kemudian mengalami proses mineralisasi yang menyebabkan tulang menjadi

keras dan kaku. Sebagian dari osteoblas berubah menjadi osteosit, sedangkan

sebagian lainnya tetap berada di permukaan periosteum dan endosteum. Osteoblas

juga berperan mengaktivasi resorpsi tulang oleh osteoklas (Kalfas, 2001).

10

Osteosit merupakan osteoblas dewasa yang terjebak dalam bone matrix.

Setiap osteosit melakukan kontak dengan osteosit lainnya dan pembuluh darah

melalui kanalikuli. Osteosit berperan dalam regulasi konsentrasi kalsium dan

fosfat ekstraseluler serta dalam reaksi adaptasi terhadap lingkungan lokal (Kalfas,

2001). Osteoklas adalah multinucleated, bone-resorbing cells, yang diregulasi

oleh mekanisme hormonal dan seluler. Sel ini berperan dalam resorpsi tulang.

Pada proses tersebut osteoklas melekat pada permukaan tulang dan melepaskan

enzim hidrolitik yang menyebabkan hidrolisis dari matriks tulang dan calcified

cartilage. Proses tersebut menghasilkan terbentuknya cekungan pada tulang yang

disebut lakuna Howship (Kalfas, 2001). Gambaran histologi osteoklas dapat

dilihat pada gambar 2.1

Gambar 2.1 Gambaran Histologi Osteoklas (Simon, 1994)

Terdapat tiga jenis tulang, yaitu tulang woven, tulang kortikal dan tulang

kanselus. Tulang woven ditemukan pada proses pembentukan tulang saat

11

perkembangan embrio, pada pembentukan kalus pada penyembuhan tulang serta

pada keadaan-keadaan patologis, misalnya hiperparatiroid dan Paget Disease.

Tulang woven terdiri dari serat-serat kolagen yang tidak teratur dan irregularly

shaped vascular space yang dibatasi oleh osteoblas. Tulang woven kemudian

digantikan dengan tulang kortikal atau tulang kanselus (Kalfas, 2001).

Tulang kortikal disebut juga tulang lamelar merupakan hasil

perkembangan dari tulang woven. Unit struktural primer dari tulang kortical

adalah osteon yang disebut juga dengan Sistem Havers. Osteon terdiri dari

cylindrical shaped lamellar bone yang mengelilingi kanal pembuluh darah yang

berorientasi longitudinal yang disebut kanal Havers. Selain itu juga terdapat kanal

yang berorientasi horizontal yaitu kanal Volkmann yang menghubungkan osteon

yang berdekatan (Kalfas, 2001). Gambaran histologi tulang lamelar dapat dilihat

pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Gambaran Histologi Tulang Lamelar (Simon, 1994)

12

Tulang kanselus atau tulang trabekular terdiri dari jaringan-jaringan

trabekula tulang dan elemen-elemen hematopoietik. Jaringan trabekula

berorientasi tegak lurus terhadap gaya luar untuk berperan sebagai structural

support. Tulang kanselus secara kontinyu melakukan remodeling pada permukaan

dalam endosteal-nya (Kalfas, 2001).

2.2 Proses Penyembuhan Patah Tulang

Terjadi suatu proses yang berlangsung secara berkesinambungan mulai

dari inflamasi melalui proses repair (pembentukan kalus muda diikuti dengan

pembentukan kalus tua) dan berakhir dengan remodeling (White, 1977). Faktor

yang paling penting dalam penyembuhan patah tulang adalah blood supply atau

bone blood flow (Laurer et.al., 1999). Tahapan penyembuhan tulang terdiri dari

inflamasi, proliferasi sel, pembentukan kalus, penulangan kalus (osifikasi) dan

remodeling (Friedlaender, 1987; Miller, 2008).

Tahap Inflamasi, berlangsung beberapa hari dan hilang dengan

berkurangnya pembengkakan dan nyeri. Terjadi perdarahan dalam jaringan yang

cidera dan pembentukan hematoma di tempat patah tulang. Ujung fragmen tulang

mengalami devitalisasi karena terputusnya pasokan darah. Tempat cidera

kemudian akan diinvasi oleh makrofag (sel darah putih besar) yang akan

membersihkan daerah tersebut. Terjadi inflamasi, pembengkakan dan nyeri.

Tahap Proliferasi Sel, kira-kira 5 hari hematom akan mengalami

organisasi, terbentuk benang-benang fibrin dalam jendalan darah, membentuk

jaringan untuk revaskularisasi dan invasi fibroblas dan osteoblas. Fibroblas dan

13

osteoblas (berkembang dari osteosit, sel endotel, dan sel periosteum) akan

menghasilkan kolagen dan proteoglikan sebagai matriks kolagen pada patahan

tulang. Terbentuk jaringan ikat fibrus dan tulang rawan (osteoid). Dari

periosteum, tampak pertumbuhan melingkar. Kalus tulang rawan tersebut

dirangsang oleh gerakan mikro minimal pada tempat patah tulang. Tetapi gerakan

yang berlebihan akan merusak struktur kalus. Tulang yang sedang aktif tumbuh

menunjukkan potensial elektronegatif (Friedlaender, 1987).

Tahap Pembentukan Kalus, pertumbuhan jaringan berlanjut dan lingkaran

tulang rawan tumbuh mencapai sisi lain sampai celah sudah terhubungkan.

Fragmen patahan tulang digabungkan dengan jaringan fibrus, tulang rawan dan

tulang serat matur. Bentuk kalus dan volume dibutuhkan untuk menghubungkan

defek secara langsung berhubungan dengan jumlah kerusakan dan pergeseran

tulang. Perlu waktu tiga sampai empat minggu agar fragmen tulang tergabung

dalam tulang rawan atau jaringan fibrus. Secara klinis fragmen tulang tidak bisa

lagi digerakkan (Friedlaender, 1987).

14

Gambar 2.3

Fase penyembuhan tulang; hematoma inflamasi, proliferasi, kalus lunak, tulang,

remodeling (Al-Sobayil, 2008).

Tahap Penulangan Kalus (Osifikasi), pembentukan kalus mulai mengalami

penulangan dalam dua sampai tiga minggu patah tulang, melalui proses

penulangan endokondral. Patah tulang panjang orang dewasa normal, penulangan

memerlukan waktu tiga sampai empat bulan. Mineral terus menerus ditimbun

sampai tulang benar-benar telah bersatu dengan keras. Permukaan kalus tetap

bersifat elektronegatif (Miller, 2008).

Tahap Menjadi Tulang Dewasa (Remodeling), tahap akhir perbaikan patah

tulang meliputi pengambilan jaringan mati dan reorganisasi tulang baru ke

susunan struktural sebelumnya. Remodeling memerlukan waktu berbulan-bulan

15

sampai bertahun-tahun tergantung beratnya modifikasi tulang yang dibutuhkan,

fungsi tulang dan pada kasus yang melibatkan tulang kompak dan kanselus stres

fungsional pada tulang. Tulang kanselus mengalami penyembuhan dan

remodeling lebih cepat daripada tulang kortikal kompak, khususnya pada titik

kontak langsung (Al-Sobayil, 2008).

Gambar 2.4

Waktu dari masing masing fase penyembuhan tulang Hematoma (minggu1), Soft

Callus (minggu 2-3), Hard Callus (minggu 4-16), Remodeling (minggu 17 keatas)

(Bone, 2015).

16

Konsep terbaru dari remodeling tulang adalah berdasarkan hipotesis

dimana prekursor osteoklasik menjadi teraktivasi dan berdiferensiasi menjadi

osteoklas dan memulai proses resorpsi tulang. Tahap ini akan diikuti oleh fase

pembentukan. Tanda-tanda yang mengawali remodeling tulang belum dapat

diidentifikasikan, namun bukti yang ada menunjukkan jika tekanan mekanik dapat

mengubah struktur lokal tulang. Saat ini, telah diketahui bahwa tekanan mekanik

dapat dirasakan oleh osteosit dan sel-sel ini akan mensekresi faktor parakrin

seperti insulin like growth factor (IGF)-I sebagai respon terhadap tekanan

mekanik. Urutan dari remodeling tulang pada keadaan normal selalu sama yaitu

resorpsi tulang oleh osteoklas, fase reversal, diikuti oleh pembentukan tulang oleh

osteoblas untuk memperbaiki defek (Miller, 2008).

Resorpsi tulang mengikutsertakan beberapa tahap yang langsung

mengarah pada pembuangan baik mineral dan konstituen organik dari matriks

tulang oleh osteoklas, dibantu oleh osteoblas. Tahap pertama adalah pengerahan

dan penyebaran progenitor osteoklas ke tulang melalui aliran darah. Sel-sel

progenitor ini berasal dari jaringan hemopoietik seperti sumsum tulang dan

disebut sebagai prekursor osteoklas. Selanjutnya sel-sel prekursor osteoklas

tersebut akan berproliferasi dan berdiferensiasi menjadi osteoklas. Selama

resorpsi, osteoklas melepaskan faktor lokal dari tulang, dimana faktor lokal

tersebut memiliki dua efek, yaitu inhibisi fungsi osteoklas dan stimulasi aktivitas

osteoblas (Miller, 2008).

Aktivasi resorpsi tulang oleh osteoklas terjadi karena produksi ion

hidrogen dan enzim proteolitik dalam lingkungan yang terlokalisasi dibawah tepi

17

yang berkerut dari sel. Sitokin yang mendorong aktivitas osteoklas berperan

dalam meningkatkan jangka waktu hidup osteoklas dan faktor yang menghambat

aktivitas osteoklas, muncul sebagai pemicu apoptosis osteoklas dan memblok

pembentukan osteoklas dan resorpsi tulang. Akhirnya saat osteoklas

menyelesaikan siklus resorptif, mereka akan mensekresikan protein yang nantinya

akan menjadi substrat untuk perlekatan osteoblas (Miller, 2008).

Setelah resorpsi selesai, maka akan dilanjutkan dengan pembentukan

tulang. Pembentukan tulang ini diawali dengan penarikan kemotaktik osteoblas

atau prekursornya ke daerah defek resorpsi. Proses ini dimediasi oleh faktor lokal

yangdiproduksi selama proses resorpsi, salah satunya adalah TGF-β. Selanjutnya

terjadi proliferasi prekursor osteoblas yang dimediasi oleh faktor pertumbuhan

yang juga dilepaskan selama proses resorpsi tulang berlangsung. Faktor-faktor

pertumbuhan tersebut adalah TGF-β dan beberapa faktor pertumbuhan yang

terdapat dalam matriks tulang dan menstimulasi proliferasi sel osteoblas, termasuk

IGF-I dan IGF-II, fibroblast growth factors (FGFs) dan platelet derived growth

factor (PDGF) (Miller, 2008).

18

Gambar 2.5 Proses Remodeling Tulang (Osteo, 2016).

2.2.1 Bone Turnover Marker pada Penyembuhan Fraktur

Bone turnover marker merupakan produk dari aktivitas sel tulang dan

secara umum dibagi menjadi 3 katergori: bone resorption marker, bone formation

marker dan osteoclast regularity protein. Bone resorption marker merupakan

hasil dari degradasi kolagen tipe I seperti C-terminal telopeptide (CTX), N-

terminal telopeptide (NTX) pada kolagen tipe I, CTX-matrix metalopreteinase

(ICTP), hydroxyproline (HYP), collagen crosslinks pyridinoline (PYD),

deoxypyridinoline (DPD) dan enzim yang dikeluarkan oleh sel osteoklas yang

bernama tantrate-resistant acid phospatase (TRAP) 5b isoform. Bone formation

19

marker berasal dari aktivitas sel osteoblas, yang terbentuk dari osteoblast

proliferation, differentiation dan osteoid synthesis, namanya adalah bone alkali

phospatase (BALP), osteocalcin (OC), N-terminal propeptide (PINP) dan C-

terminal propeptide (PICP) pada prokolagen tipe I. Termasuk dalam osteoclast

regulatory protein adalah receptor activator of nuclear factor NF-kB ligand

(RANKL) yang di produksi oleh osteosit, osteoblas dan sistem sel imun, yang

mana bertanggung jawab untuk aktivasi, diferensiasi dan ketahanan sel osteoblas

dan juga membrane-bound reseptor (RANK) dalam osteoclast precussor cell.

Osteoblas, osteosit dan stem sel juga memproduksi osteoprotegerin (OPG), yang

mana menghambat bone resorption dengan berikatan RANKL. Keseimbangan

antara OPG dan RANKL berperan dalam regulasi aktifitas sel osteoklas (Sousa

C.P. et al., 2015).

20

Skema 2.1 Bone turn over marker (Sousa C.P. et al., 2015).

2.2.2 PDGF (Platelet Derived Growth Factor)

Platelet berasal dari bahasa Yunani yang artinya gumpalan dan sel,

berbentuk kecil, dimana fragmen sel berbentuk tidak teratur yang jelas yaitu sel

tidak memiliki DNA inti dengan diameter 2-3 pM diameter, yang berasal dari

fragmentasi megakaryocytes prekursor. Platelet merupakan sumber alami

Inflammatory Stage

Reparative Stage Chondrogenic

and Osteogenic Phase

Remodelling Stage

Osteogenic Phase

Granulation tissue

Fracture callus

Reposisition anatomical shape

Bone Fracture Hematoma Inflamatory cells Cytokines Degranulation platelets TGF-β1, PDGF Skeletal muscle cells/blood GDF-8, and 10 MSCs BMP-2 and 4 Type-III collagen product (PINP), TRAP5b, β-CTX, ICTP

MSCs BMP-2 and cells of condrogenic lineage

BMP-3b and 6

Type-II and I collagen product, BALP, OC

Osteoblast BMP-1 and 7/BMP-3b and 8a

Type I collagen product

21

pertumbuhan. Mereka bersirkulasi dalam darah mammalia dan terlibat dalam

hemostasis, menyebabkan pembentukan gumpalan darah. Trombosit melepaskan

banyak faktor pertumbuhan salah satunya, “Platelet Derived Growth Factor”

(PDGF) (Raica & Cimpean, 2010).

PDGF adalah salah satu faktor pertumbuhan pertama ditandai dan telah

menyebabkan pemahaman tentang mekanisme jalur faktor pertumbuhan banyak

sinyal. Dalam biologi molekuler, PDGF merupakan protein yang mengatur

pertumbuhan dan pembelahan sel. Secara khusus, memainkan peran penting

dalam pembentukan pembuluh darah (angiogenesis), pertumbuhan pembuluh

darah dari yang sudah ada jaringan pembuluh darah dan memainkan peran penting

dalam pertumbuhan dan pembentukan sel-sel tulang (Hannink, 1989; Heldin,

1992).

Dalam istilah kimia, PDGF adalah dimer glikoprotein terdiri dari dua A

(AA-) atau B (BB-) rantai atau kombinasi dari dua (-AB). Ada isoform berbeda

PDGF yang mengaktifkan respon seluler melalui dua reseptor yang berbeda.

Ligan dikenal meliputi A (PDGFA), B (PDGFB), C (PDGFC), D (PDGFD) dan

heterodimer AB dan reseptor alpha (PDGFRA) dan beta (PDGFRB). PDGF

memiliki beberapa anggota lain dari keluarga, misalnya VEGF sub-keluarga

(Hollinger et al., 2008).

Pada pertengahan 1970, beberapa kelompok menemukan adanya serum

dari faktor pertumbuhan untuk fibroblas, sel-sel otot halus dan sel glia yang

berasal dari platelet/ keping darah. Faktor pertumbuhan ini kemudian dinamakan

Platelet Derived Growth Factor (PDGF), yang kemudian oleh Heldin

22

dipurifikasikan, bersamaan dengan ditemukannya reseptor untuk PDGF ini yang

dinamakan PDGFR, dimana reseptor tersebut merupakan reseptor pada tirosin

kinase (Heldin, 1992). Ukuran dari PDGF adalah sebesar 30 kDa yang terdiri dari

rantai A dan atau B yang dikoding dengan gen yang berbeda- beda dan mengalami

regulasi sesuai gen yang berperan. Rantai C dan D kemudian ditemukan sebagai

gen tambahan yang dikoding sebagai polipeptida PDGF-C dan PDGF-D. Masing-

masing rantai dikodingkan dengan gen individu yang berbeda yang terletak pada

kromosom 7, 22, 4 dan 11. Platelet Derived Growth Factor merupakan suatu

rantai pengikat heparin bersifat polipeptida dengan 4 tipe A, B, C dan D. Keempat

rantai PDGF ini mengandung faktor pertumbuhan domain yang berisi kurang

lebih 100 asam amino yang ditemukan juga pada kelompok VEGF. Hingga saat

ini, telah terdapat 5 komposisi dimerik yaitu: PDGF-AA, -AB, -BB, -CC dan –

DD. Target kerja pada PDGF ini biasanya pada sel asal mesoderm spektrum luas

seperti fibroblas, perisit, sel otot halus, sel glia atau sel mesangial (Raica &

Cimpean, 2010).

Berdasarkan sifat dasarnya, PDGF memainkan peran penting dalam

penyembuhan luka, merangsang proliferasi sel, migrasi dan angiogenesis. Peran

ini terkait dengan beberapa molekul spesifik dari matriks ekstraseluler, seperti

kolagen atau heparin. Dalam percobaan in vitro, telah menunjukkan bahwa baru-

baru ini heparin meningkatkan pengikatan PDGF dengan kolagen dan kompleks

PDGF-heparin-kolagen mengawali terjadinya proliferasi fibroblas, migrasi sel dan

vaskularisasi (Raica & Cimpean, 2010).

23

2.2.2.1 Struktur Senyawa

PDGF (Platelet Derived Growth Factor) adalah senyawa hormon yang

diturunkan dari keping darah selain EGF dan TGF. Bersama ILGF, PDGF

merupakan faktor neurotropik yang meredam tingkat apoptosis (mekanisme

biologi yang merupakan salah satu jenis kematian sel terprogram, pada umumnya

berlangsung seumur hidup dan bersifat menguntungkan bagi tubuh), sedangkan

nekrosis adalah kematian sel yang disebabkan oleh kerusakan sel secara akut di

antara oligodendrosit (Raica & Cimpean, 2010).

PDGF adalah mitogen ampuh untuk sel asal mesenchymal, termasuk sel-

sel otot polos dan sel glia. Dalam tubuh manusia dan tikus, jaringan PDGF sinyal

terdiri dari empat ligan, PDGF-D dan dua reseptor, PDGFRalpha dan

PDGFRbeta. Semua fungsi PDGFA dan B dapat membentuk heterodimer

fungsional. Meskipun disintesis, disimpan dan dilepaskan oleh platelet pada saat

aktivasi, itu diproduksi oleh sejumlah besar sel termasuk sel otot polos, makrofag

diaktifkan dan sel endotel (Heldin, 1992; Raica & Cimpean, 2010).

2.2.2.2 Peran PDGF pada Proses Penyembuhan Tulang

Tulang memiliki kapasitas intrinsik yang kuat untuk beregenerasi pada

saat proses homeostasis dan saat mengalami cedera. Proses regeneratif ini ditandai

dengan siklus remodeling, di mana sel-sel dalam jumlah tertentu direkrut dan

dibedakan untuk kepentingan proses resorpsi tulang atau pembentukan tulang.

Proses ini dikoordinasikan dan diatur oleh sistem yang melibatkan faktor-faktor

pertumbuhan dan sitokin, dimana faktor-faktor pertumbuhan atau sitokin tersebut

24

beberapa telah tersedia ataupun dalam tahap perkembangan lebih lanjut untuk

aplikasi klinis melalui teknologi rekombinan. Salah satu faktor biologis penting

yang bertanggung jawab untuk proses reparatif tulang ini adalah PDGF. PDGF

bekerja dengan mengikat reseptor permukaan sel pada sebagian sel mesenchymal,

dan merangsang proses reparatif dalam beberapa jenis jaringan. Efek stimulasi

dari PDGF adalah sebagai kemotaksis dan mitogenesis, bersamaan dengan

kemampuannya untuk mempromosikan angiogenesis, merupakan mediator kunci

dalam perbaikan jaringan (Hollinger et al., 2008).

Pada saat jaringan tulang mengalami suatu kerusakan baik karena trauma

ataupun akibat pembedahan, reaksi inflamasi yang cepat dan aktif akan segera

berespon pada area yang mengalami kerusakan dengan mengeluarkan sel darah,

keping darah, monosit, makrofag serta sel-sel kaskade inflamasi lainnya.

Risikonya adalah terjadinya nekrosis pada tempat yang mengalami kerusakan agar

jaringan sehat sekitarnya tidak ikut mengalami kerusakan. Proses pemisahan ini

biasa berlokasi pada tulang yang mengalami kerusakan atau tempat dimana terjadi

cedera tersebut yang pada akhirnya akan terjadi blastem penyembuhan serta

terbentuknya kalus reparative. Peristiwa ini mengalami rekapitulasi ketika

demineralisasi matriks tulang (DBM) dialokasikan pada lokasi subkutaneus atau

intramuskuler, dimana pertumbuhan tulang endokondral akan berlangsung. Pada

area yang terisolasi ini, platelet dan makrofag akan mengeluarkan molekul

bioaktif dalam jumlah yang sangat banyak termasuk PDGF, untuk mempersiapkan

kondisi untuk terjadinya respon perbaikan. Pada keadaan yang stabil,

pembentukan pembuluh darah baru akan berinvasi pada jaringan yang akan

25

mengalami perbaikan dan pembuluh yang berasosiasi dengan Mesenchymal Stem

Cell (MSC) akan masuk membentuk lembaran-lembaran dari osteoblas yang akan

membuat tulang baru pada bagian pembuluh darah yang terganggu. Peranan

PDGF dalam perbaikan tulang belum diketahui dengan jelas namun PDGF

diperkirakan selain berperan dalam menstimulasi angiogenesis lokal, juga

meregulasi peristiwa osteogenik tersebut sehingga terjadi pembentukan tulang

dengan cepat. Dalam hal penyembuhan tulang dan regenerasi tulang, PDGF-BB

dapat diperkirakan berperan paling kuat diantara kelompok PDGF lainnya

(Hollinger et al., 2008).

2.3. Nonunion

Penyembuhan fraktur merupakan proses yang kompleks yang melibatkan

koordinasi dan regulasibeberapa sel, regulator sitokin dan protein morfogenetik.

Meskipun sebagian besar fraktur sembuh, beberapa gagal untuk sembuh dan

menjadi nonunion. Diketahui penyebab nonunion fraktur yang multifaktorial dan

termasuk instabilitas, infeksi,interposisi jaringan lunak, gangguan fragmen fraktur,

hilangnya vaskularisasi dan jaringan lunak (Kokubu et al., 2003).

Bila kelambatan penyatuan tidak diketahui, meskipun fraktur telah diterapi

dengan memadai, cenderung terjadi nonunion. Penyebab yang lain ialah adanya

celah yang terlalu lebar dan interposisi jaringan. Kalau permukaan fraktur terpisah

terlalu jauh, penyatuan sangat lama atau mungkin tidak terjadi. Celah dapat

diakibatkan oleh fraktur tembakan yang menghancurkan banyak bagian tulang,

akibat bagian tulang yang lepas dalam kecelakaan yang menyebabkan fraktur

26

dimana reaksi otot pasien sendiri menarik kedua fragmen hingga terpisah atau

akibat terapi dengan traksi yang berlebihan. Interposisi nonunion dapat terjadi bila

salah satu dari jaringan berikut ini berada diantara ujung-ujung tulang yaitu

periosteum, otot dan kartilago (Solomon et al., 2001).

Dari gambaran radiograpi menunjukkan fraktur dapat terlihat dan tulang

pada tiap sisinya mungkin mengalami sklerosis. Nonunion ini dapat dibedakan

menjadi dua macam yaitu: bersifat hipertrofik dengan ujung-ujung tulang yang

membesar, menunjukkan aktivitas osteogenik (seolah-olah akan membentuk kalus

penghubung) dan bersifat atrofik dengan ketiadaan perkapuran disekitar ujung

tulang (Solomon et al., 2001).

27

Gambar 2.6 Peran PDGF pada Proses Pembentukan Tulang (Hollinger et al.,

2008).

Gambar 2.7 Proses penyembuhan tulang melibatkan PDGF (Hollinger et al.,

2008).

28

Peranan PDGF-BB pada lokasi yang mengalami cedera atau fraktur adalah

sebagai berikut (Caplan & Correa, 2011):

1. Menstimulasi sekresi dari VEGF pada bagian pericyte, sehingga membawa

sel endotelial untuk angiogenesis pada lokasi yang mengalami kerusakan.

2. Melepaskan kaitan pericytes dari pembuluh darah yang ada dan

memfasilitasikannya pada lokasi yang mengalami cedera, sehingga

memungkinkan pelepasan pericytes yang bebas untuk menjadi aktif dan

sebagai mediator untuk MSC fungsional, beberapa di antaranya berfungsi

untuk membentuk lingkungan mikro regeneratif, sementara yang lain

menjadi sel osteoprogenitor.

3. Berfungsi sebagai mitogen kuat untuk pericyte dan MSC bebas yang

teraktivasi.

4. Memodulasi respon penting dalam proses osteogenik yang melibatkan

faktor-faktor seperti BMP, yang bertanggung jawab untuk diferensiasi

osteoblastik lebih lanjut pada sel MSC bebas yang teraktivasi.

5. Berfungsi untuk membawa PDGFR-b mengekspresikan MSC/pericytes

kembali untuk melakukan kontak dengan pembuluh darah mikro yang

mengalami pembesaran dan infiltrasi serta menstabilkan posisi dan

formasi pembuluh darah.

6. Berperan integral untuk mengkoordinasikan dan menghubungkan sel-sel

endotel, pericytes, MSC, ECM dan reseptor PDGF.