BAB I

Pendahuluan

Manusia adalah rangkaian hidup yang sangat kompleks, disusun dari berjuta-juta sel,

yang saling terhubung satu sama lain hingga membentuk suatu rangkaian kerja. Seperti

yang kita tahu manusia dapat melakukan aktivitasnya didukung dari kemampuan

fisiknya. Mobil dapat bergerak memang dengan menggunakan mesin, tapi apabila

tidak ada alat penggeraknya, mesin hanya sebuah sistem yang tidak bisa berfungsi.

Begitu juga manusia, manusia dapat melakukan segala sesuatu semua karena kerja

sistem otak kita, akan tetapi jika alat penggeraknya tidak ada, otak pun tidak dapat

berfungsi dengan baik. Alat gerak yang dimiliki manusia adalah tulang dan otot.

Dengan begitu, sangat perlu bagi kita untuk mengetahui lebih dalam lagi bagaimana

tulang dan otot yang kita miliki selama ini.

1

BAB II

PEMBAHASAN

Skenario :

Seorang anak kecil terjatuh dan patah pada tulang pahanya ketika sedang menuruni

tangga. Setelah ditangani oleh dokter ortopedi, maka untuk mempercepat proses

penyembuhan setelah patah tulang dan agar otot pada tulang tersebut dapat berkontraksi

kembali dengan baik, anak tersebut diberi suplemen kalsium dan vitamin D.

A. Tulang

Tulang atau kerangka adalah penopang tubuh manusia. Tanpa tulang, pasti tubuh

kita tidak bisa tegak berdiri. Tulang mulai terbentuk sejak bayi dalam kandungan,

berlangsung terus sampai dekade kedua dalam susunan yang teratur.1

Tulang yang kita miliki memiliki beberapa fungsi.

Fungsi – fungsi tulang :2

1. Penyangga tubuh

2. Melindungi organ-organ vital

3. Menampung sumsum tulang

4. Tempat sel-sel darah dibentuk

5. Cadangan kalsium, fosfat, dan ion-ion lain.

Tulang yang ada dalam tubuh kita ini, dari segi bentuk dapat dibagi menjadi:

tulang pipa (seperti tulang hasta dan tibia), tulang pipih (seperti tulang rusuk,

tulang dada), dan tulang pendek (tulang-tulang telapak tangan, pergelangan

tangan).

Jenis Tulang

Observasi umum potongan melintang tulang memperlihatkan daerah-daerah padat

tanpa rongga yang kita sebut dengan tulang kompakta. Dan terdapat juga daerah

2

yang berongga serta saling berhubungan yang kita sebut dengan tulang spons

(tulang berongga).

Tulang adalah jaringan ikat khusus yang terdiri atas materi antarsel berkapur, yaitu

matriks tulang , dan 3 jenis sel : osteosit yang terdapat dalam rongga (lakuna) di

dalam matriks; osteoblas yang menyintesis unsure organic matriks; dan osteoklas

yang merupakan sel raksasa multinuclear yang terlibat dalam resorpsi dan

remodeling jaringan tulang. Karena metabolit tidak dapat berdifusi melalui

matriks tulang yang mengapur, pertukaran zat antara osteosit dan kapiler darah

bergantung pada komunikasi melalui kanalikuli, yang merupakan celah silindris

halus, yang menerobos matriks . Permukaan bagiuan luar dan dalam tulang dilapisi

lapisan-lapisan jaringan yang mengandung sel-sel ostoegenik-endosteum pada

permukaan dalam dan periosteum pada permukaan luar.2

Sel-sel Tulang 2

1. Sel Osteogenik3

Mirip populasi stem cell, dan berbentuk gelendong, intinya puca. Sel-sel ini

terdapat pada periosteum, endosteum, dan saluran vaskuler tulang kompakta.

Ada 2 jenis sel osteogenik :

- preosteoblas osteoblas

- preosteoklas osteoklas

2. Osteoblas

Osteoblas bertanggung jawab atas sintesis komponen organic matriks tulang

(kolagen I, proteoglikan, dan glikoprotein). Osteoblas sendiri hanya berada

pada permukaan tulang, mirip epitel selapis. Berbentuk kuboid-piramid, dan

lembaran seperti epitel, dan berinti gepeng.

3. Osteosit3

3

Mirip osteoblas yang terpendam dalam matriks tapi intinya lonjong dan

terpulas gelap. Memiliki kanalikuli, yaitu tonjolan halus yang menjulur keluar

dari lacuna.

4. Osteoklas

Mirip sel raksasa berinti besar dan anak inti yang banyak. Terdapat pada

permukaan tulang, di sebelah osteoklas selalu ada bagian dari permukaan sel

yang melekuk dangkal yang dinamakan lacuna Howship. Sel ini berasal dari

penggabungan sel-sel sumsum tulang.

Periosteum dan Endosteum 2

Permukaan luar dan dalam dari tulang ditutpi lapisan sel-sel pembentuk tulang dan

jaringan ikat yang disebut periosteum dan endosteum.

Periosteum terdiri atas lapisan luar serat-serat kolagen dan fibroblas. Berkas serat

kolagen periosteum, yang disebut serat Sharpey, yang memasuki matriks tulang

dan mengikat periosteum pada tulang. Lapisan dalam periosteum yang lebih

banyak mengandung sel, terdiri atas sel-sel mirip fibroblas yang disebut sel

osteoprogenitor, yang berpotensi membelah melalui mitosis dan berkembang

menjadi osteoblas.

Endosteum melapisi semua rongga dalam di dalam tulang dan terdiri atas selapis

sel osteoprogenitor gepeng dan sejumlah kecil jaringan ikat, oleh karena itu

ndosteum lebih tipis dari pada periosteum.

Fungsi dari keduanya adalah memberi nutrisi kepada jaringan tulang dan

menyediakan osteoblas baru secara kontinyu untuk perbaikan atau perbaikan

tulang.

Pada orang dewasa, jaringan tulang yang biasanya dijumpai adalah jaringan tulang

sekunder. Jaringan ini memperlihatkan serat-serat kolagen yang tersusun dalam

4

lamella yang sejajar/ tersusun secara konsentris mengelilingi kanal vascular.

Seluruh kompleks lamel tulang ini disebut sistim Havers. Sistim Havers terdiri

dari osteosit, lamel Havers, dan kanal Havers.

Dari bahasan diatas kita sudah mengupas bagian tulang secara mikro. Secara

makro struktur tulang dapat kita lihat melalui gambar dibawah ini.

Struktur tulang secara makro dapat kita dengan mata telanjang, yaitu bagian-bagian dari

tulang itu sendiri. Seperti gambar diatas, pada

os femur terdapat condylus lateralis, dan sebagainya.

5

Bone Remodelling (Remodeling Tulang) 2

Renovasi Bone (atau metabolisme tulang) adalah proses seumur hidup di mana

lama tulang tersebut akan dihapus dari kerangka (sub-proses yang disebut resorpsi

tulang ) dan tulang baru ditambah (sub-proses yang disebut osifikasi atau

pembentukan tulang). Proses ini juga mengendalikan membentuk kembali atau

penggantian tulang selama pertumbuhan dan berikut cedera seperti patah tulang ,

tetapi juga mikro-kerusakan , yang terjadi selama aktivitas normal. Renovasi juga

menanggapi tuntutan fungsional dari beban mekanik. Sebagai hasilnya tulang

ditambahkan di mana diperlukan dan dihapus mana tidak diperlukan. Sel-sel yang

bertanggung jawab untuk metabolisme tulang dikenal sebagai osteoblast , yang

mensekresikan tulang baru dan osteoklas yang melanggar tulang bawah. Struktur

tulang serta pasokan kalsium memerlukan kerjasama erat antara kedua jenis sel.

Hal ini bergantung pada jalur sinyal kompleks untuk mencapai tingkat

pertumbuhan yang tepat dan diferensiasi.. Jalur sinyal ini termasuk tindakan

beberapa hormon, termasuk hormon paratiroid (PTH), vitamin D , hormon

pertumbuhan , steroid , dan kalsitonin , serta beberapa sitokin. Hal ini dengan cara

bahwa tubuh dapat mempertahankan tingkat yang tepat dari kalsium diperlukan

untuk proses fisiologis. Singkatnya, remodeling tulang memungkinkan tulang

untuk beradaptasi dengan sinyal fisik (misalnya, peningkatan kemampuan tubuh

menahan beban) dan hormon.3

Proses Pembentukan Tulang

Tulang dapat dibentuk dengan 2 cara, yaitu :

1. Osifikasi Intramembranosa

Tejadi kebanyakan pada tulang pipih. Proses diawali saat sekelompok

sel berkembang menjadi osteoblas. Osteoblas meghasilkan matriks

tulang dan diikuti kalsifikasi, berakibat sebagian osteoblas dibungkus

simpai, yang kemudian menjadi osteosit. Pulau-pulau pembentukan

tulang ini membentuk dinding yang membatasi rongga-rongga panjang

yang berisi kapiler, sel sumsum tulang, dan sel-sel prakembang.

Beberapa kelompok demikian hampir serentak muncul di pusat

osifikasi sehingga penyatuan dinding menghasilkan struktur mirip

spons tulang. Jaringan ikat yang tertinggal di antara dinding tulang

6

disusupi pembuluh darah dan sel mesenkim tambahan, yang akan

membentuk sel-sel sumsum tulang. Pusat-pusat osifikasi tulang tumbuh

secara radial dan akhirnya menyatu, yang akan menggantikan jaringan

ikat asal. Bagian lapisan jaingan ikat yang tidak mengalami osifikasi

menghasilkan endosteum dan periosteum di tulang intra membranosa.

2. Osifikasi Endokonral2

Terjadi di dalam sepotong tulang rawan hialin yang bentuknya mirip

miniatur tulang yang akan dibentuk. Proses ini dimulai di bagian pusat

model tulang rawan, tempat masuknya pembuluh darah melalui leher

tulang yang sebelumnya telah dilubangi oleh osteoklas, yang membawa

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 eosinofilik. Dengan cara ini terbentuk pusat

osifikasi primer. Kemudian muncul pusat osifikasi sekunder di

bagian ujung yang membesar di model tulang rawan. Selama perluasan

dan remodeling berlangsung, pusat osifikasi primer dan sekunder

membentuk rongga yang secara berangsur diisi dan dipenuhi sumsum

tulang. Sebagai kesimpulan, pertumbuhan memanjang tulang panjang

terjadi melalui proliferasi kondrosit dalam lempeng 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 berlawanan ini hampir sama, tebal

lempeng epifisis tidak banyak berubah. Bahkan, lempeng epifisis

didesak menjauhi bagian diafisis sehingga tulang tersebut bertambah

panjang.

7

B. Otot

Kita mengenal otot sebagai penggerak dari tulang. Akan tetapi oto itusendiri

digerak atas perintah otak (saraf). Otot berfungsi sebagai alat gerak, mempertahan

postur, dan menghasilkan panas pengaturan suhu tubuh.

Otot adalah transducer4 (mesin) biokimia utama yang mengubah energi potensial

(kimiawi) menjadi energi kinetik (mekanis).

Otot merupakan kelompok jaringan tebesar dalam tubuh. Ada 3 jenis otot yang kita

kenal, yaitu otot polos, otot jantung, dan otot rangka. Walaupun secara structural

dan fungsional berbeda, ketiga jenis otot dapat diklasifikasikan dalam beberapa

cara sesuai dengan karakteristik umum mereka. Pertama, otot digolongkan sebagai

seran lintang (otot rangka dan otot jantung) dan otot polos, bergantung pada

apakah dapat ditemukan pita atau garis gelap terang berganti-ganti saat otot dilihat

di bawah mikroskop cahaya. Kedua, otot digolongkan sebagai volunteer (otot

rangka) dan involunter (otot jantung dan otot polos), bergantung pada apakah

dipersarafi oleh sistim saraf somatic dan berada dibawah pengaruh kesadaran atau

oleh sistim saraf otonom dan tidak berada di bawah kontrol kesadaran.

Dalam bahasan kali ini kita membicarakan tentang otot rangka atau otot skelet.

Sebuah sel otot rangka berukuran relatif besar, memanjang, dan berbentuk seperti

silinder dengan garis tengah berukuran 10 sampai 100 mikrometer dan panjang

750.000 . Sebuah otot rangka terdiri dari sejumlah serta otot yang terletak sejajar

satu sam lain dan disatukan oleh jaringan ikat. Serat-serat tersebut menjulur di

seluruh panjang otot. Selama perkembangan masa mudigah serat-serat otot rangka

yang besar dibentuk melalui fusi banyak sel kecil; dengan demikian, salah satu

cirri menonjol adalah adanya banyak nucleus di sebuah sel otot.

Bagian-bagian Otot Rangka 5

Otot yang kita selama ini, adalah sekumpulkan dari serat otot. Didalam serat otot

tersebut terdapat banyak miofibril yang bergabung satu sama lain dan dibungkus

oleh sarkolema. Di setiap miofibril terdiri dari susunan teratur unsure-unsur

sitoskleton yang sangat terorganisasi—filamen tebal dan tipis. Filamen tebal

tersusun atas myosin, sedangkan filamen tipis tersusun atas aktin. Filamen-

8

filamen tersebut bergabung dengan sejenisnya hingga menjadi pita A (filamen

tebal) dan pita I (filamen tipis). Pada pita A, bagian yang leih terang dinamakan

zona H. Begitu pula pada pita I, bagian yang memadat disebut garis Z. bagian

diantara gais Z satu dengan lainnya disebut sarkomer.

Mekanisme Kontraksi Otot 6

a. Filamen-filamen tebal dan tipis saling bergeser saat proses kontraksi

- panjang otot saat berkontraksi akan lebih pendek daripada panjang

awalnya saat otot sedang rileks

- pemendekan ini rata-rata sekitar sepertiga panjang awal. Melalui

mikrofraf electron, pemendekan ini dapat dilihat sebagai

konsekuensi dari pemendekan sarkomer.

- sebenarnya, saat pemendekan berlangsung, panjang filamen tebal

dan tipis tetap dan tak berubah (dengan melihat tetapnya lebar lurik

A dan jarak disk Z samapi ujung daerah H tetangga) namun lurik I

dan daerah H mengalami reduksi yang sama besarnya.

b. Aktin merangsang Aktivitas ATPase Miosin

- pada tahap I, ATP terikat pada bagian myosin dari aktomiosin dan

menghasilkan disosiasi aktin dan myosin

9

- pada tahap II, ATP yang terikat dengan myosin tadi terhidrolisis

dengan cepat membentuk kompleks myosin-ADP-Pi

- kompleks tersebut yang kemudian berikatan dengan Aktin pada

tahap III

- pada tahap IV, yang merupakan tahap untuk relaksasi

konformasional, kompleks aktin-miosin-ADP-Pi tadi secara tahap

demi tahap melepaskan ikatan dengan Pi dan ADP sehingga

kompleks yang tersisa hanyalah kompleks Aktin-Miosin yang siap

untuk siklus hidrolisis ATP selanjutnya.

C. Peranan Kalsium (Ca) dan Vitamin D

Kalsium (Ca)

Kalsium adalah mineral yang amat penting bagi manusia, antara lain bagi

metabolisme tubuh, penghubung antar saraf, kerja jantung, dan pergerakan otot.

Sesuai dengan bahasan kali ini, kita membahas mengenai peran kalsium dalam

pergerakan otot dan pada tulang

Pada pergerakan otot, kalsium memegang peranan dalam proses kontraksi dan

relaksasi. Kalsium memulai pergerakannya saat dia dibebaskan oleh asetilkolin

yang diproduksi oleh bagian ujung serabut akar. Setelah dibebaskan kalsium akan

masuk ke dalam otot mengangkut troponin dan tropomiosin ke aktin, sehingga

10

posisi aktin berubah mempengaruhi filamen penghubung (bergeser). Aktin tertarik

mendekati myosin, sehingga aktin dan myosin bertempelan membentik

aktomiosin. Pada keadaan inilah otot sedang berkontraksi. Setelah selesai

kontraksi, ion kalsium masuk kembali ke plasma sel, sehingga ikatan troponin dan

kalsium lepas; ikatan tropomiosin dan kalsium lepas, menyebabkan lepasnya

perlekatan aktin da myosin, keadaan inilah yang disebut otot relaksasi.

Pada tulang, kalsium berperan sebagai salah satu unsure bahan anorganik dari

matriks tulang. Bahan anorganik matriks tulang salah satunya garam kalsium

fosfat, kalsium karbonat, dan keduanya membentuk senyawa hidroksiapatit yang

berfungsi memberi kekuatandan kelenturan pada tulang.

Vitamin D

Vitamin adalah suatu zat senyawa kompleks yang sangat dibutuhkan oleh tubuh

kita yang berfungsi untuk mambantu pengaturan atau proses kegiatan tubuh. Tanpa

vitamin manusia, hewan dan makhluk hidup lainnya tidak akan dapat melakukan

aktifitas hidup dan kekurangan vitamin dapat menyebabkan memperbesar peluang

terkena penyakit pada tubuh kita. Dalam bahasan kali ini topik utama kita adalah

vitamin D. Vitamin D7 adalah salah satu nutrisi penting yang dibutuhkan semua

orang. Orang memperolehnya dari sinar matahari dan melalui makanan. Tanpa

vitamin D yang cukup orang beresiko terkena penyakit rakhitis, osteoporosis dan

penyakit tulang. Mengapa vitamin D sebegitu pentingnya? Hal ini dikarenakan

fungsi dari vitamin D itu sendiri. Vitamin D berfungsi untuk meningkatkan

Kalsium dan Fosfat darah dengan cara meningkatkan absorbsi di usus kalsium

fosfat dapat mengendap pada tulang. Selain itu vitamin D dapat menurunkan enzim

fosfatase alkalis. Enzim tersebut akan membuat tubuh meningkatkan Fosfat.

Vitamin D juga berperan pada metabolisme tulang, yaitu :

1. meningkatkan absorbsi Ca usus

2. membantu mineralisasi normal tulang

3. mempercepat reabsorpsi Ca dari tulang

11

Daftar Pustaka

1. Tulang. Diunduh dari http://id.wikipedia.org/wiki/Tulang, 01 April 2010.

2. Junqueira LC, Carneiro J. Histologi dasar. Edisi 10. Jakarta: EGC; 2007

3. Modul blok 5. Jakarta: UKRIDA; 2010.

4. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Biokimia harper. Edisi 27. Jakarta: EGC;

2009.

5. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke system. Edisi 2. Jakarta: EGC; 2001.

6. Modul blok 4. Jakarta UKRIDA; 2009

7. Vitamin d. 01 April 2010. Diunduh dari

http://www1.voanews.com/indonesian/news/Kurang-Vitamin-D-Bisa-Kena-

Serangan-Jantung-89704037.html, 03 April 2010.

12