Kelelahan Otot Sebagai Penyebab dari Kejang pada Betis
Ajeng Aryuningtyas Dewanti
102012259
e-mail: [email protected]
Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana 2012
Jl. Arjuna Utara No. 6, Kebon Jeruk-Jakarta Barat 11510
No. Telp (021) 5694-2061
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Dalam kegiatan sehari-hari, banyak dari kita yang melakukan aktivitas fisik yang cukup
tinggi. Ada yang melakukan secara terus-menerus, maupun pada waktu tertentu (saat berolah
raga) saja. Beraktifitas seperti ini banyak melibatkan kerja otot, dimana otot berkontraksi dan
relaksasi secara terus menerus, dan bila kurang persiapan, maka dapat menyebabkan kram yang
sangat menyakitkan pada otot yang dilatih. Oleh karena itu, penulis akan menggunakan
kesempatan ini untuk membahas otot tungkai bawah, mekanisme kontraksi otot, sumber energi
otot, dan faktor pemicu terjadinya kejang otot (terutama pada betis).
1.2 Tujuan
Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk membantu mahasiswa kedokteran dalam
memahami struktur makroskopis dan mikroskopis dari otot tungkai bawah, mekanisme kontraksi
pada otot, serta faktor pencetus terjadinya kejang pada otot.
Skenario
Seorang anak laki-laki berusia 15 tahun tengah berlatih renang untuk perlombaan. Tiba-
tiba ia menjerit minta tolong. Seorang penjaga kolam renang dating dan segera menolong anak
tersebut dan membawanya ke tepi kolam. Ternyata ia mengalami kejang pada betis kanannya.
Dengan sigap penjaga kolam memegang kaki kanan si anak dan mendorong telapak kaki
kanannya kearah dorsal selama 2 menit.
Pembahasan
Otot Tungkai Bawah Secara Makroskopis
Otot tungkai bawah merupakan otot somatik yang merupakan otot lurik. Otot tersebut
digerakkan menurut kehendak kita (otot volunter). Secara garis besar otot tungkai bawah dibagi
atas musculi flexor, musculi extensor, dan musculi peronaei. Berikut penjelasannya.1
Musculi flexor superfisialis
o M.Gastrocnemius : otot betis superfisial berkepala dua, terletak antara bagian bawah paha
dan tumit, menyilang pada dua persendian, dan membentuk tonjolan besar pada betis
atas. Origonya berada pada femur posterior, kepala medialnya adalah kondilus medial
femur, dan kepala lateralnya adalah kondilus lateral femur. Insersinya melalui tendon
kalkaneal sampai tulang kalkaneus. Saraf yang ada adalah saraf tibial (saraf vertebrae
lumbales keempat dan kelima, serta saraf os saccralis pertama dan kedua). Fungsinya
adalah plantar fleksi, fleksi tungkai pada lutut. Otot ini juga penting untuk daya
penggerak.
o M.Soleus : otot betis yang besar dan lebar terletak di bawah gastrocnemius, antara
tungkai superior dan tumit, dan bersilangan hanya pada persendian di pergelangan kaki.
Origonya berada pada seperempat bagian posterior atas fibula, tepi medial dari sepertiga
bagian tengah tulang tibia. Insersinya berada pada persambungan tendon gastrocnemius
untuk membentuk tendon kalkaneal pada tulang kalkaneus. Saraf yang ada adalah saraf
tibial. Fungsinya adalah plantar fleksi dan membentuk postur.
o M.Plantaris : otot betis dengan badan otot kecil di dekat dua kepala gastrocnemius,
tendon ramping panjang yang merentang sampai tumit, namun mungkin tidak selalu ada.
Origonya berada pada tonjolan di atas kondilus lateral femur, insersinya berada pada
tendon ramping yang menyambung tendon kalkaneal pada tulang kalkaneus. Saraf yang
ada adalah saraf tibial. Fungsinya adalah membantu gastroknemius dalam plantar fleksi
dan fleksi tungkai.
Musculi flexor profundus
o M.Tibialis posterior : otot panjang lebih di dalam dari soleus, terletak di sepanjang
permukaan lateral tibia di belakang tibialis anterior. Origonya berada pada bagian
proksimal tibia dan fibula, yaitu membran interoseus di antara tibia dan fibula. Insersinya
berada pada tendon membentag di bagian belakang malleolus medial tulang tibia sampai
ke beberapa tulang tarsal dan metatarsal dua, tiga, dan empat di bawah kaki. Saraf yang
ada adalah saraf tibial. Fungsinya adalah inversi kaki dan membantu plantar fleksi pada
kaki.
o M.Fleksor hallucis longus : otot lateral dalam di sepanjang fibula bawah, tendon
melintang di belakang pergelangan kaki, berkelok-kelok di balik malleolus medial dan
memanjang ke dasar telapak kaki sampai ujung ibu jari kaki. Origonya berada pada
bagian posterior fibula bawah (membran interosus) dan insersinya berada pada falang
distal ibu jari kaki (permukaan inferior). Saraf yang ada adalah saraf tibial. Fungsinya
adalah fleksi ibu jari kaki, plantar fleksi kaki, dan berperan aktif dalam gerakan berjinjit.
o M.Fleksor digitorium longus : otot medial tipis di sepanjang tibia, tendon insersi
membentang di balik malleolus medial, melewati telapak kaki secara melintang, dan
terbagi menjadi empat bagian yang masing-masing ke setiap sisi lateral dari empat jari
kaki. Origonya berada pada sisi posterior bagian tengah tibia dan insersinya berada pada
falang distal dari keempat jari kaki lateral, di bagian bawah jari kaki. Saraf yang ada
adalah saraf tibial. Fungsinya adalah fleksi keempat jari kaki lateral dan plantar fleksi
pada kaki.
Musculi ekstensor
o M.Tibialis anterior : otot superfisial tebal dan besar yang terletak di sisi lateral dari tepi
superfisial tibia. Origo nya berada di permukaan lateral termasuk kondilus lateral pada
setengah sisi proksimal tibia, sedangkan insersinya berada pada kuneiform medial dan
bagian dasar tulang metakarpal pertama kaki, permukaan medial. Saraf yang ada adalah
saraf peroneal dalam (saraf vertebrae lumbales keempat dan kelima). Fungsinya adalah
dorsifleksi kaki dan inversi kaki.
o M.Ekstensor hallucis longus : otot pada sisi anterior tungkai di antara bagian tengah
tungkai dan ibu jari kaki. Origonya berada pada permukaan anterior pada bidang tengah
fibula, membran interoseus, sedangkan insersinya berada pada permukaan superior falang
distal ibu jari kaki. Saraf yang ada adalah saraf peroneal dalam (saraf vertebrae lumbales
kelima dan saraf os sacralis pertama). Fungsinya adalah untuk ekstensi ibu jari kaki,
dorsifleksi kaki dan membantu inversi kaki.
o M.Ekstensor digitorium longus : otot pada bagian anterior lateral tungkai, terletak di sisi
lateral tibialis anterior. Origonya berada pada permukaan medial pada tiga perempat
bagian proksimal pada fibula, kondilus lateral tibia, dan membran interoseus atas.
Insersinya berada pada permukaan superior falang kedua dan ketiga dari keempat jari
kaki lateral (jari kedua sampai kelima). Saraf yang ada sama dengan saraf yang ada pada
ekstensor ibu jari kaki longus. Fungsinya adalah ekstensi lateral empat jari kaki dan
dorsifleksi kaki.
Musculi peronaei
o M.Peroneus longus : otot superfisial pada tungkai lateral antara tungkai superior dan
kaki. Origonya berada pada permukaan lateral pada dua pertiga fibula proksimal,
insersinya berada pada bagian dasar tulang metatarsal pertama dan tulang kuneiform
medial, dan tendon melewati dasar sisi lateral kaki ke sisi medial. Saraf yang ada adalah
saraf peroneal superfisial (saraf vertebrae lumbales keempat dan kelima, serta saraf os
saccralis pertama). Fungsinya adalah eversi dan plantar fleksi kaki.
o M.Peroneus brevis : otot pendek pada bagian inferior tungkai lateral yang terletak lebih
dalam dari peroneus longus, tendon insersinya melapisi malleolus lateral menuju kaki.
Origonya berada pada permukaan lateral pada dua pertiga bagian distal fibula, sedangkan
insersinya berada pada sisi lateral pada dasar tulang metatarsal kelima. Saraf yang ada
adalah saraf superfisial peroneal (saraf vertebrae lumbales kelima, saraf os saccralis
pertama dan kedua). Fungsinya adalah eversi dan plantar fleksi kaki.
o M.Peroneus tertius : otot kecil terletak antara sisi inferior fibula lateral dan kaki, yaitu
bagian lateral ekstensor ibu jari kaki longus. Origonya berada pada sepertiga fibula distal,
permukaan medial, dan membran interoseus yang berdekatan. Insersinya berada pada
dasar permukaan posterior tulang metatarsal kelima (sisi jari kelingking kaki). Saraf yang
ada adalah saraf peroneal superfisial (saraf vertebrae lumbales keempat dan kelima, juga
saraf os saccralis pertama). Fungsinya adalah eversi dan plantar fleksi kaki.
Triseps surae (betis) yang merupakan musculi flexor superfisialis terdiri dari tiga otot yang
dibentuk dari dua kepala gastrocnemius dan soleus. Untuk lebih jelasnya, otot tungkai bawah
pada tampak posterior dapat dilihat pada gambar 1.1
Gambar 1. Otot Tungkai Bawah Tampak Posterior.2
Otot Tungkai Bawah Secara Mikroskopis
Otot tungkai bawah merupakan otot rangka atau otot lurik. Satu sel otot rangka, yang
dikenal sebagai serat otot, adalah besar, panjang, dan berbentuk silindris, dengan diameternya
berkisar antara 10 – 100 µm dan panjang hingga 75cm. Otot rangka terdiri dari sejumlah serat
otot yang terletak sejajar satu sama lain dan siatukan oleh jaringan ikat, dan serat-serat ini
terbentang di sepanjang otot.3,4
Gambaran mencolok yang dimiliki oleh otot rangka adalah memiliki banyak inti sel dan
berada di pinggir serat otot. Banyaknya inti sel ini di dalam otot lurik ini disebabkan karena
penggabungan mioblas (prekursor sel otot) selama perkembangan embrionik. Selain
multinukleus, fitur lain adalah banyaknya mitokondria karena dibutuhkannya energi yang
tinggi.3,4 Setiap serabut otot tersusun dari subunit-subunit, disebut miofibril. Miofibril yang
membentuk 80% volume serat otot,adalah struktur silindris intrasel dengan diameter 1 µm dan
terbentang di seluruh panjang serat otot. Setiap miofibril ini juga tersusun atas filamen tebal dan
tipis yang tersusun rapi dan teratur. Filamentebal yang berdiameter 12 – 18 nm dan panjang 1,6
µm, terdiri dari protein miosin. Filamen tipis yang berdiameter 5 – 8 nm dan panjang 1 µm,
terdiri dari tiga protein : aktin, tropomiosin, dan troponin.3,4
Di dalam sarkoplasma, penempatan filamen aktin dan miosin sangat teratur, membentuk
pola garis-garis tegak lurus yang sangat tampak. Dengan mikroskop cahaya, maka akan terlihat
pita I terang dan pita A gelap pada setiap serabut otot. Karena terlihat mempunyai garis
melintang berwarna gelap dan terang yang tersusun teratur, maka otot lurik ini disebut otot seran
lintang. Dengan menggunakan mikroskop elektron, akan didapatkan gambar beresolusi tinggi
yang menunjukkan setiap pita I terang dibagi dua dengan pita Z yang tebal. Di antara kedua garis
Z yang berdampingan ditemukan unit kontraktil otot yang terkecil, yaitu sakromer. Sakromer
adalah unit fungsional otot rangka.Unit fungsional setiap organ adalah komponen terkecil yang
dapat melakukan semua fungsi organ tersebut. Karena itu, sarkomer adalah komponen terkecil
serat otot yang dapat berkontraksi. Untuk lebih jelasnya tingkat organisasi otot rangka dapat
dilihat pada gambar 2.3-5
Gambar 2. Tingkat Organisasi di Sebuah Otot Rangka.6
Otot rangka dikelilingi oleh lapisan jaringan penyambung jarang yang tebal yaitu
epimisium. Dari epimisium, terdapat lapisan jaringan penyambung jarang yang sedikit kurang
tebal, yaitu perimisium, memanjang ke dalam dan membagi otot interior menjadi berkas yang
lebih kecil disebut fasikula; setiap fasikula dikelilingi oleh perimisium.Lapisan tipis serabut
jaringan penyambung retikular disebut edomisium, tertanam pada setiap serabut otot. Berada di
sarung jaringan penyambung yang berbeda terdapat pembuluh darah, saraf, dan limfa. Untuk
lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.3
Gambar 3. Potongan Longitudinal dan Transversal Otot Rangka pada Lidah.3
Mekanisme Kontraksi Otot Somatik
Berikut adalah urutan tahap-tahap mulai dan berakhirnya kontraksi otot somatik.7
1. Suatu potensial aksi berjalan di sepanjang saraf motorik sampai ke ujung serat otot.
2. Pada setiap ujung, saraf menyekresi substansi neurotransmitter, yaitu asetilkolin, dalam
jumlah yang sedikit.
3. Asetilkolin bekerja pada area setempat pada membran serat otot untuk membuka banyak
saluran bergerbang asetilkolin melalui molekul-molekul protein dalam membran serat otot.
4. Terbukanya saluran asetilkolin memungkinkan sejumlah besar ion Na+ untuk mengalir ke
bagian dalam membran serat otot pada titik terminal saraf. Peristiwa ini akan menimbulkan
suatu potensial aksi dalam serat otot.
5. Potensial aksi akan berjalan di sepanjang membran serat otot dalam cara yang sama seperti
potensial aksi berjalan di sepanjang membran saraf.
6. Potensial aksi akan menimbulkan depolarisasi membran serat otot, dan juga berjalan di dalam
serat otot, pada tempat dimana potensial aksi menyebabkan retikulum sarkoplasma
melepaskan sejumlah besar ion Ca2+, yang telah disimpan dalam retikulum, ke dalam
miofibril.
7. Ion-ion Ca2+ menimbulkan kekuatan tarik menarik antara filamen aktin dengan filamen
miosin, yang menyebabkannya bergerak bersama-sama saling tarik menarik, terjadi
pergeseran / sliding, dan menghasilkan proses kontraksi.
8. Setelah kurang lebih satu detik, ion Ca2+ dipompa kembali ke dalam retikulum sarkoplasma,
tempat ion-ion ini disimpan sampai potensial aksi otot yang baru datang lagi; pengeluaran ion
Ca2+ dari miofibril akan menyebabkan kontraksi otot terhenti.
Gambar 4. Mekanisme Kontraksi Otot
Sumber Energi
Terdapat tiga langkah berbeda dalam proses kontraksi-relaksasi yang memerlukan ATP, yaitu :4
1. Penguraian ATP oleh ATPase miosin menghasilkan energi untuk kayuhan bertenaga jembatan
silang.
2. Pengikatan molekul baru ATP ke miosin memungkinkan jembatan silang terlepas dari filamen
aktin pada akhir kayuhan bertenaga sehingga siklus dapat diulang. ATP ini kemudian terurai
untuk menghasilkan energi bagi kayuhan jembatan silang selanjutnya.
3. Transpor aktif Ca2+ kembali ke dalam retikulum sarkoplasma selama relaksasi bergantung
pada energi yang berasal dari penguraian ATP.
Karena ATP adalah satu-satunya sumber energi yang dapat secara langsung digunakan untuk
berkontraksi, maka agar dapat terus beraktivitas, ATP harus terus menerus diberikan. Oleh
karena itu, serat otot memiliki tiga jalur alternatif untuk memberikan tambahan ATP sesuai
kebutuhan selama kontraksi otot, yaitu transfer fosfat berenergi tinggi dari keratin fosfat ke ADP,
fosfolirasi oksidatif (siklus asam sitrat dan sistem transpor elektron), dan glikolisis.4
Seperti ATP, keratin fosfat memiliki satu gugus fosfat berenergi tinggi, yang dapat diberikan
langsung kepada ADP untuk membentuk ATP. Energi yang dibebaskan dari hidrolisis keratin
fosfat bersama dengan fosfat dapat diberikan langsung ke ADP membentuk ATP. Reaksi ini
dikatalisis oleh enzim sel otot (keratin kinase) dan bersifat reversibel dimana energi dan fosfat
dari ATP dapat dipindahkan ke keratin untuk membentuk keratin fosfat. Sewaktu cadangan
energi bertambah, peningkatan ATP mendorong pemindahan gugus fosfat berenergi tinggi dari
ATP membentuk keratin fosfat. Sebaliknya, ketika permulaan kontraksi dimana ATPase miosin
menguraikan cadang ATP, penurunan ATP mendorong pemindahan gugus fosfat berenergi
tinggi dari keratin fosfat membentuk lebih banyak ATP. Otot yang berisitirahat mengandung
keratin fosfat lima kali lebih banyak daripada ATP. Selain itu karena dibutuhkan hanya satu
reaksi enzimatik pada pemindahan energi ini, maka ATP dapat dibentuk dengan cepat. Oleh
karena itu, keratin fosfat adalah sumber energi utama.4
Fosforilasi oksidatif berlangsung di dalam mitokondria otot jika tersedia cukup O2. Oksigen
dibutuhkan untuk menunnjang rantai transpor elektron mitokondria, yang secara efisien
memanen energi yang diambil dari penguraian molekul-molekul nutrien dan menggunakannya
untuk meghasilkan ATP. Jalur ini dijalankan oleh glukosa atau asam lemak, bergantung pada
intensitas dan durasi aktivitas. Glukosa dan asam lemak disalurkan ke sel-sel otot oleh darah. Sel
otot mampu menyimpan glukosa dalam bentuk glikogen. Meskipun menghasilkan banyak energi,
yaitu 36 ATP, namun fosforilasi oksidatif relatif lambat karena banyaknya proses yang harus
dilalui.4
Reaksi-reaksi kimiawi pada glikolisis menghasilkan produk-produk yang akhirnya masuk ke
jalur fosforilasi oksidatif, tetapi glikolisis juga dapat berlangsung tanpa diproses lebih lanjut oleh
fosforilasi oksidatif. Selama glikolisis, satu molekul glukosa diuraikan menjadi dua molekul
asam piruvat dan menghasilkan dua ATP. Jika O2 yang dibutuhkan tidak cukup untuk memenuhi
energi yang dibutuhkan, maka asam piruvat ini tidak dilanjutkan ke proses fosforilasi oksidatif.
Walau glikolisis hanya mengekstrasi sedikit ATP, jalur ini dapat berlangsung jauh lebih cepat
dan dapat mengalahkan fosforilasi oksidatif dalam periode tertentu asalkan glukosa yang ada
cukup.4
Meskipun glikolisis anaerob lebih cepat dan mampu mengalahkan fosforilasi oksidatif, namun ia
memiliki dua konsekuensi. Pertama, sejumlah besar nutrien harus diproses karena glikolisis jauh
kurang efisien dibandingkan fosforilasi oksidatif dalam mengubah energi nutrien menjadi ATP
(glikolisis menghasilkan 2 ATP, sedangkan fosforilasi oksidatif menghasilkan 36 ATP). Sel otot
menyimpan glukosa dalam jumlah terbatas dalam bentuk glikogen , tetapi glikolisis anaerob ini
cepat menguras simpanan glikogen ini. Kedua, asam piruvat yang dihasilkan glikolisis ini karena
tidak diproses lebih lanjut oleh fosforilasi oksidatidf, akan diubah menjadi asam laktat.
Akumulasi asam laktat diperkirakan berperan menimbulkan nyeri otot yang dirasakan ketika
seseorang melakukan olahraga intens. Selain itu, asam laktat yang diserap oleh darah
menimbulkan asidosis metabolik. Terkurasnya cadangan energi dan turunnya pH otot akibat
akumulasi asam laktat berperan dalam munculnya kelelehan otot.4 Untuk lebih jelasnya
mengenai jalur metabolik otot dapat dilihat pada gambar 5.
Gambar 5. Jalur Metabolik yang Menghasilkan ATP Selama Kontraksi dan Relaksasi.6
Faktor Pemicu Kejang Betis Saat Berenang
Kejang otot atau kram muskulorum dapat didefinisikan sebagai spasme otot yang disertai nyeri.
Kram adalah kontraksi yang irasional, involunter, dan menimbulkan nyeri dari satu otot atau
sekelompok otot. Kram dapat dialami oleh orang-orang yang telah mengeluarkan banyak
tenaga.Kram diperkirakan disebabkan karena adanya kelelahan otot.5,8,9
Kelelahan otot terjadi jika otot yang beraktivitas tidak lagi dapat berespons terhadap rangsangan
dengan derajat kontraksi yang sama. Kelelahan otot diperkirakan karena faktor-faktor berikut :6
Meningkatnya ADP dan fosfat inorganik lokal dari penguraian ATP dapat secara langsung
mengganggu siklus jembatan silang dan/atau menghambat pelepasan dan penyerapan kembali
Ca2+ oleh retikulum sarkoplasma.
Akumulasi asam laktat dapat menghambat enzim-enzim kunci di jalur penghasil energi
dan/atau proses penggabungan eksitasi-kontraksi.
Akumulasi K+ ekstrasel yang terjadi di otot ketika pompa Na+ - K+ tidak dapat secara aktif
memindahkan K+ kembali ke dalam sel otot secepat keluarnya ion ini selama fase turun
potensial aksi berulang menyebabkan penurunan lokal potensial membran. Perubahan
potensial ini dapat mengurangi pembebasan Ca2+ intrasel dengan menghambat penggabungan
reseptor dihidropiridin berpintu voltase di tubulus T dan saluran pelepas Ca2+ di retikulum
sarkoplasma
Terkurasnya cadangan energi glikogen dapat menyebabkan kelelahan otot pada olahraga yang
berat.
Ketika mencapai kelelahan otot ini, umpan balik sensoris dari otot dan respons sistem saraf
yang diberikanterjadi malfungsi dimana otot tidak dapat relaksasi dan terus menerus kontraksi,
yang menyebabkan terjadinya kram.9
Penutup
Triseps surae atau otot betis yang merupakan musculi flexor superfisialis terdiri dari tiga
otot yang dibentuk dari dua kepala gastrocnemius dan soleus. Otot betis ini merupakan otot lurik
yang bersifat volunter. Kontraksi otot dapat terjadi karena adanya ikatan aktin-miosin (sarkomer)
tarik menarik yang menyebabkan sliding, sehingga terjadi pemendekan otot. Proses ini
membutuhkan energi yang dapat diperoleh dari berbagai sumber, yaitu langsung dari ATP,
keratin fosfat, fosforilasi oksidatif, dan glikolisis anaerob. Kelelahan otot yang terjadi dapat
menyebabkan terjadinya gangguan pada umpan balik sensoris dan respon sehingga otot tidak
bisa berelaksasi dan terus-menerus berkontraksi sehingga menyebabkan suatu kondisi yang
disebut kram, atau pada kasus yang dibahas, kejang betis.
Daftar Pustaka
1. Slonane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: EGC; 2004.h.149-150.
2. Paulsen, Waschke. Sobotta atlas of human anatomy latin nomenclature : general anatomy
and musculoskeletal system. 15th ed. Munich: Elsevier GmbH; 2011.h.314.
3. Eroschenko VP. Di fiore's atlas of histology with functional correlations. 11th ed.
Philadelphia: Lippincott Williams &Wilkins; 2008.h.117-9.
4. Sherwood L. Fisiologi manusia: dari sel ke sistem. Edisi keenam. Jakarta: EGC;
2011.h.278-300.
5. Wibowo DS. Anatomi tubuh manusia. Jakarta: Grasindo; 2008.h.40-1.
6. Sherwood L. Human physiology: from cells to systems. 7 th ed. Belmont: Cengage
Learning; 2010.h.259
7. Hall JE. Guyton and hall textbook of medical physiology. 12th ed. Philadelphia: Elsevier
Health Sciences; 2010.h.73-4.
8. Thomson H. Oklusi. Edisi kedua. Jakarta: EGC; 2007.h.59.
9. Dunford M, Doyle JA. Nutrition for sport and exercise. 2nd ed. Belmont: Cengage
Learning; 2011.h.259-60.