wira - fisiologi muskuloskeletal 2012
DESCRIPTION
kmmnTRANSCRIPT
FISIOLOGI MUSKULOSKELETA
L
I Putu Gede ADIATMIKA
Bagian Ilmu Faal
Fakultas Kedokteran Universitas Udayana
Topik Proses pembentukan tulang termasuk
hormonnya Struktur dan fungsi SSP terhadap
muskuloskeletal Struktur dan susunan saraf perifir Struktur dan fungsi sinaps Struktur otot Mekanisme kontraksi otot, lintasan dan
mekanisme refleks, impuls saraf, sinaps, neurotransmiter
Tulang
Fungsi tulangMenyangga tubuh dan tempat
organGerakan tubuhMelindungi organ-organ tubuhTempat penyimpanan mineralTempat pembentukan sel darah
Proses pembentukan tulang termasuk hormonnya
Bagian tulang
Faktor yang mempengaruhi permbentukan tulang
Kalsium dan fosfat Vitamin D Parathyroid hormone (PTH) Calcitonin Growth hormone & thyroid hormone Stres mekanik
Sel tulang
Pembentukan Tulang
Proses pembentukan tulang disebut osteogenesis atau ossification
Ada 2 tipe :Intramembranous ossification -
dimulai dari lapisan jaringan ikat fibrous
Endochondral ossification – dimulai dari pembentukan model tulang rawan hyalin
Intramembranous
Tulang atap tengkorak (Frontal bone, Parietal
bones, Occipital bone, Temporal bonesmandibulamaxillaklavikula
Berperan untuk pertumbuhan tulang pendek dan penebalan tulang
Intramembranous Ossification
Tahap Intramembranous Ossification
Awal osidikasi - primary ossification centerDimulai saat sekelompok cel berubah menjadi
osteoblast
Osteoblasts membentuk bone matrix dan diikuti dengan kalsifikasi – beberapa osteroblast terjebak dalam matriks osteocytes
Pembentukan trabekula menghasilkan woven bone dan periosteum
Terbentukan tulang kompak dan spongi
Endochondral Ossification
Dimulai sejak bulan kedua masa pertumbuhan
Menggunakan model tulang rawan hyalin
Endochondral ossification
Sejak usia kehamilan 9 minggu – 9 bulan Saat sebelum lahir
Tumbuh saat anak-anak sampai dewasa
Tahap Endochondral Ossification
Pembentukan bone collar
Collar bone dibentuk oleh intramembranous
ossification di dalam perikondrium lokal
Cavitasi tl rawan hyalinProses degeneratifSel hipertrofiMatriks kalsifikasi
Pembentukan kavitasi medula Osifikasi sekunder di
epifise pusat Proses kavitasi dimulai dari
diafisis Diikuti oleh osteoprogenitor
celss Osifikasi selanjutnya
hanya terjadi di epifisial plate
Penebalan tulang
Tumbuh menebal scr appositional growth. Proses :
Periosteal cells osteoblasts : sekresi serat kolagen dan molekul organik matrix.
Celah bergabung : periosteum endosteum
Lamela baru terbentuk – melingkar
Secara aposisional pada permukaan tulang Periosteal cells osteoblasts - membentukcekungan tulang –
saluran sekitar pembuluh darah periosteaum Lamela konsentrik – mengisi saluran – membentuk osteon
Pemanjangan tulang
Tumbuh memang secara interstitial growth
Akibat pertumbuhan tulang rawan Chondrocytes bertambah deposisi
Pengaturan kalsium dan fosfat
Diatur dengan sangat ketat (9,4 ml/dl) Kalsium memegang peranan penting pd
berbagai proses fisiologiKontraksi otot (rangka, jantung dan polos)Pembekuan darahTransmisi impuls saraf
○ Hiperkalsemia depres sistem saraf○ Hipokalsemia saraf mjd lebih sensitif
Kalsium dan fosfat di cairan ekstraceluler
Komposisi Kalsium Fosfat
Calcium Phosphate
Composition0.1 % in extracellular
fluid (ECF)1 % in cells98.9 in bones
LARGE RESERVOIR
COMPOSITION 1 % in ECF 14 – 15 % in cells 85 % in bones
Kalsium dalam plasma dalam 3 bentuk :Ionized calcium : 50 % - diffusibleProtein-bound calcium : 41 % - non diffusible Calcium complexes to anions : 9 %
Ionic calcium penting untuk jantung, sistem saraf dan pembentukan tulang
Calcium di CES
Vit D membantu absorbsi kalsium oleh usus halusAbsorbsi : 35 % (35 mg/day)Sekresi : cairan GI tract dan mukosa usus
Ekskresi kalsium90 % via feces10 % via urine
Absorbsi ekskresi kalsium
Extracellular fluid
Cells13,000 mg
Bone1,000,000
mg
Kidneys100 mg/d
Intestine
Pengaturan keseimbangan kalsium
Deposition500 mg/d
Resorption500 mg/d
Reabsorption9880 mg/d
Filtration9980 mg/d
Absorption350 mg/d
Secretion250 mg/d
Calcium intake
100 mg/d
FESES900
mg/d
Matriks organik (30 %):Collagen fibers (90 – 95 %)Ground substances : 10 % (media gelatin -
proteoglikan : chondroitin sulfate dan hyaluronic acid)
Garam tulang (kalsium - fosfat) – 70 %Mengkristal Hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2 Lainnya – terikatInhibitor : pyrophospate mencegah presipitasi
(kristal) di jaringan lain
Komposisi tulang
Osteoblast – molekul kolagen dan bahan dasarMolekul kolagen serat kolagen: osteoid
Beberapa osteoblast terperangkap osteosit
Selama proses tsb : garam kalsium mulai memadat (presipitasi) hydroxyapatiteKalsium awal amorphous salts - untuk
keseimbangan kalsium CES
Kalsifikasi tulang
Osteoklas – melepaskan tonjolan spt villi ke tulang Mengeluarkan enzim proteolitik (lysosome)
organix matrixMengeluarkan asam (citric acid and lactic
acid) dari mitokondria dan secretory vesicles) bone salts
Absorbsi tulang
Dipengaruhi oleh beberapa faktor :Calcium and Vit DParathyroid hormoneCalcitoninMechanical stress
Pembentukan tulang
Depositi tulang oleh osteoblasBerlangsung terus menerusBerada di permukaan tulang dan cavum tulang
(4 %)
Absorbsi tulang oleh osteoklas1 % di pemrukaan tulang
Pembentukan tulang
Stres Mekanik Tulang menjadi lebih
tebal bila sering mendapat beban
Contoh : Jalan, lari, latihan beban,
dll
Meningkatkan penyerapan kalsium di usus
Mempengaruhi absorbsi dan deposisi tulang
Harus diaktifkan melalui bbrp prosesKulit : inaktif : 7-dehydrocholsterol D3 Liver : 1-hydroxyxholecalciferalGinjal : 1,25-dyhydroxycholecalciferol (aktif)
Vitamin D
Cholecalciferol (Vit D3)
1,25-dihydroxycholecalciferol
Alkalinephospatase
Calcium-stimulatedATP-ase
Calcium-bindingprotein
Intestinal absorption of calcium
Plasma calcium ion concentration
Liver
25-hydroxycholecalciferol
Kidney
Intestinalepithelium
Parathyroid hormone
INHIBITION
INHIBITION
Vit D – Calcium
Concentrion
Activation
Mengontrol konsentrasi kalsium CES melalui :Absorbsi ususEkskresi ginjalPertukaran CES dan tulang
Parathyroid hormone (PTH)
Cenderung menurunkan kalsium plasma Berlawanan dengan efek PTH
Peningkatan kalsium CES sekresi kalsitonin meningkat
Efek thd kalsium plasma lemah
Kalsitonin
Gangguan absorbsi kalsium di GIT tract
Efek : PTH meningkat osteoklas meningkat
Rickets ds
Resoprsi tulang lebih aktif dp deposisi
Efek : Masa tulang menurunRisiko mudah patah
Osteoporosis
Jenis Osteroporosis Primer :
Post-menopausal : Estrogen berkurang aktivitas osteoklas meningkat
Penuaan : Fungsi hormon menurun, kesimbangan aktivitas osteblas osteoklas terganggu
Sekunder :Intake gizi menurunPenyakit kronis,keganasan, dll
Osteomalacia Proses mineralisasi tidak sempurna
Gangguan kalsium karena absorbsi, penyerapan, ekskresi, dll
Dwarfism – gangguan Growth H
AchondroplasticTulang panjang tak tumbuh
lagi saat anak-anak○ Badan normal, lengan dan
tungkai pendek
Pituitary Kurangnya GHProporsi tubuh normal
Patah tulang dan perbaikannya
Pembentukan hematom Osteoblas baru terbentuk -
osteoprogenitor cells (bone stem cells) bone membrane
Peningkatan jumlah osteoblast dan matriks organiks diikuti oleh deposisi garam kalsium, terbentuk diantara kedua bagian tulang yg patah KALUS
Terjadi bone remodeling – pembentukan tulang kembali
Perbaikan patah tulang
Jenis frakturSimple and compound fractures (fragmen)Closed and open reduction (kontak dengan udara luar)
Perbaikan tulang
Perbaikan tulang
Tahap perbaikan tulang
Pembentukan hematomaTerjadi pembengkakakn
jaringan segera stl patah tulang
Terjadi hematome diikuti masuknya fibroblast
Tahap perbaikan tulang Pembentukan kalus
fibrokartilagusNampak kalus stl 2
mingguTerjadi migrasi
condroblast dan mjulai terbentuk tl rawan pada tepu fraktur
Tjd pembentukan tulang secara endokondral
Tahap perbaikan tulang
Tahap perbaikan tulang Pembentukan kalus
Kalus menghubungkan bagian fraktur
Fraktur mulai menghilang
Tahap pembentukan tulang Bone remodeling
Tjd 5 -6 bulanPembentukan ruang
sumsum tulangPembentukan tulang
kompak
Struktur dan fungsi SSP terhadap muskuloskeletal
SSP
Susunan SSP
Sistem Saraf
Sistem saraf pusatCerebrumBatang otakCerebelumMedula spinalis
Sistem saraf tepiSaraf sensorikSaraf motorik
OrganisasiSistem saraf
1. Sistem saraf pusat (SSP)
2. Sistem saraf tepi (SST)
Jalur motorik
Fungsi motorik sumsum tulang belakang Pusat perubahan rangsang menjadi
gerakan Lokasi : bagian depan sumsum tulang
belakang motor unitAlpha motor neuron – selubung myelinGamma motor neuronInter neuron
○ Sel Renshaw○ Propriospinal neuron
Area sensoris
Traktus Kortikospinalis (Traktus Pyramidal) Jalur output utama dari korteks motorik
serebri Merangsang saraf motorik sumsum
tulang belakang Dikontrol oleh batang otak, sistem
retikularis dan vestibularis Penting untuk kontraksi dinamik (cepat)
dan statik (lambat)
Cerebelum (Otak kecil)
Mengatur sikap dan keseimbangan tubuh, gerakan mata
Mengontrol gerakan cepatMerencanakanMemisahkanMenentukan waktu
KelainanDysmetria dan ataxia
Batang otak – basal ganglia Terdiri dari : nukleus kaudatus, putamen, globus
palidus, substanstia nigra dan nukleus subtalamus Fungsi :
Membantu mengatur kecepatan dan bentuk gerakan
Mengontrol gerakan cepat dan terlatih Kelainan :
Athetosis Hemibalismus Chorea Parkinson
Sistem Kontrol Motorik
Program dilaksanakan oleh sistem kortikospinalis (piramidal)
Batang otak dan otak kecil: mengontrol gerakan mata, sikap tubuh, keseimbangan
Sumsum tulang belakang pusat terjadinya gerakan
Struktur dan susunan saraf perifir
SUSUNAN SARAF TEPI
Merupakan bagian luar dari sistem saraf pusat melalui lubang di tulang belakang
Terdiri dari:Saraf sensoris – menerima rangsang
sensorisSaraf motoris – meneruskan rangsang
SARAF Sifat :
Mudah dirangsang - Excitability
Mudah menghantarkan rangsang - Conductivity
PRINSIP UMUM Aktivitas sistem saraf
rangsang reseptor sensoris SARAF SENSORIS
sumsum tulang belakang otak (integrasi dengan data yang tersimpan dalam sel otak) respon motoris
SARAF MOTORIS sel otot Hasil :
Kontraksi ototSekresi hormonEkskresi cairan, kelenjar, dll
Unit fungsional saraf Sistem saraf terdiri dari
sistem sensoris dan motoris yang dihubungkan melalui mekanisme integrasi
Unit terkecil NEURONbadan sel (soma)dendritakson
NEURON Bagian
Dendrit : menerima rangsang dari akson sebelumnyaBadan Sel : mengolah rangsang untuk diteruskan
atau tidakAkson : meneruskan potensial aksi ke saraf / otot
berikutnya
Saling berhubugan dengan neuron yang lain membentuk SINAPS
Saraf berhubungan dengan otot disebut NEUROMUSCULAR JUNCTION
Elektrolit untuk perangsangan sel Elektrolit utama
NatriumKaliumKlorida
Elektrolit lain :KalsiumMagnesiumdll
Susunan Ion Sel
Ion Intrasel Ekstrasel Keadaan istirahat
NatriumKaliumKlorida
121553,8
1454
120
- Permeabilitas K+ > Na+
- Potensial membran istirahat (-85 mV)
Aliran Na - K
Potensial Membran
Dasar : perpindahan ion K+ melalui membran sel
Semua membran sel mempunyai membran potensial
BIOLISTRIK :Luar sel bermuatan POSITIFDalam sel bermuatan NEGATIF
Pengukuran potensial membran
Potensial Aksi
Potensial aksi terjadi pada sel peka rangsang
TERJADI BILA POTENSIAL MEMBRAN MENDAPATKAN RANGSANG
Dasar : perpindahan ion Na dan K Muatan listrik berubah :
Dalam sel ; POSITIFLuar sel : NEGATIF
Potensial aksi saraf Sinyal saraf
ditransmisikan oleh potensial aksi
Muatan positif akan berpindah ke intrasel pada lokasi eksitasi dan segera kembali ke ekstrasel pada akhir eksitasi
Tahap-tahap potensial aksi : Polarisasi Depolarisasi Repolarisasi
Penjalaran potensial aksi Dasar :
Potensial aksi dapat terjadi di setiap tempat
Merangsang tempat terdekat pada membran
Proses transmisi depolarisasi disebut : IMPULS SARAF
Potensial aksi menjalar ke seluruh jurusan dari titik perangsangan
KONDUKSI POTENSIAL AKSI
Konduksi pada axon Tanpa selubung
myelin : merambat, menyebar lambat
Dengan selubung mielin : melompat-lompat lewat
nodus Ranvier saltatory conduction
lebih cepat 50 x
Keuntungan saltatory conduction : lebih cepat hemat energi hemat tempat cocok untuk impuls
frekuensi tinggi
Saltatory Conduction Potensial aksi
berjalan antar nodus
Aliran listrik mengalir hanya pada nodus Ranvier Saluran voltage-
gate Na+ lebih terbuka lebih cepat daripada saluran K+
Manfaat : Meningkatkan
kecepatan transmisi saraf
Hemat energi
All-or-Nothing Principle Depolarisasi terjadi
pada membran jika kondisinya sesuai atau tidak terjadi jika kondisinya tidak sesuai
Depolarisasi tergantung pada : Intensitas impuls Nilai ambang
membran Konsentrasi ion
Struktur dan fungsi sinaps
Macam-macam Sinaps
Tipe Sinaps Chemical
synapses neurotransmiter berikatan dengan post sinaps
Electrical synapses ada gap junction dengan saluran ion bertahanan rendah
Perjalanan Potensial Aksi proses interaksi yang terjadi di SINAPS
Bagian sinaps :Pre sinaps (akson terminalis) mengeluarkan
neurotransmiter○ Asetilkolin○ GABA
Celah sinaps ensim○ asetilkolinesterase
Post sinaps reseptor○ Reseptor asetilkolin
Sekresi asetilkolin (ACh)
Vesikel ACh menuju membran saraf fusi
vesikel dan membran ACh dilepaskan (EXOCYTOSIS)
POTENSIAL AKSI SARAF
Saluran Ca++ terbuka
Ca++ berdifusi dari celah sinaps ke
dalam akson terminal
AKSON TERMINAL
voltage-gate calcium channels
Eksositosis Neurotransmiter (NT)
Potensial aksi akson terminal (pre sinaps) Influx Ca++ ke intrasel Pelekatan vesikel pada membran
Eksositosis NT
NT kontak dengan reseptor post sinaps
Saluran ACh post sinaps
ACh kontak dengan reseptor
Saluran Natrium terbuka Influx Na, K, Ca
Potensial aksi di post sinaps
Pemecahan ACh
Aktivitas ACh tidak boleh berlangsung
terus perlu di-inaktif-kan
Peran : enzim asetilkolinesterase
asetil + kolin
EPSP dan IPSP
Potensial lokal di post sinaps, tergantung pada jenis neurotransmiter yang diterima
Asetilkolin : Lebih positif ion Na masuk : excitatory post synaptic potential (EPSP)
GABA : Lebih negatif ion Cl masuk : inhibitory post synaptic potential (IPSP)
Respon membran post sinaps
Potensial aksi di sinaps
Mengalami sumasi ruang dan waktu
Temporal sumation potensial kedua tiba di post sinaps sebelum membran kembali ke potensial istirahat
Spatial summation sejumlah akson terangsang secara simultan
Beberapa sifat transmisi sinaptik
Synaptic fatigue Rangsang berturutan dan cepat (kelelahan)
Synaptic delay penghantaran rangsang memerlukan waktu, ok :Potensial aksi di pre sinapsPerjalanan di celah sinapsReaksi dengan reseptor post sinaps
Transmisi sinyal Sistem saraf aferen dapat mengalami :
Fasilitasi rangsang belum mencapai nilai ambang
Divergensi○ Amplifikasi impuls menyebar ke beberapa
neuron○ Neuron aktif mengalami multiplikasi target
yang tak berhubunganKonvergensi rangsang multiple bermuara
pada satu neuron
Divergensi dan konvergensi
Struktur otot
SEL OTOT
Otot rangka Otot jantung Otot polos
SUSUNAN OTOT RANGKA
SEL OTOT RANGKA
Sarkolema Sarkoplasma
Retikulum○ T-tubulus○ sisterna
Filamen○ Aktin○ Miosin
Mitokondria
Sarkomer dan Pita-pitanya
Z line Aktin
Pita I Miosin
Pita A○ Pita H
M line
AktinPita I
Z line
Histologi Sel Otot Rangka
T-tubulus
Potensial Aksi di Otot Rangka Proses seperti pada saraf Terjadi pada :
Motor end plateSarkolemaT-TubulusSisterna
Hasil : pelepasan Ca++ ke miofilamen
Mekanisme kontraksi otot, lintasan dan mekanisme refleks, impuls saraf, sinaps, neurotransmiter
PERANGSANGAN OTOT
Potensial aksi sampai di otot Terjadi proses KONTRAKSI
MUSCLE TWITCH
Mekanisme Umum Kontraksi OtotPotensial aksi berjalan sepanjang akson terminal sekresi
Asetilkolin (ACh)
ACh bereaksi pada MOTOR END PLATE Influx Na+
Potensial aksi di MOTOR END PLATE berjalan ke dalam
sel otot melalui SARKOLEMA - T-tubulus – SISTERNA pelepasan Ca++
Mengawali kontak aktin – miosin sliding mechanism
Ca++ dipompa kembali ke sisterna
Mekanisme Umum Kontraksi Otot
POTENSIAL AKSI SISTERNA•KALSIUM KE LUAR DARI SISTERNA•KONTAK DENGAN TROPONIN
IKATAN KALSIUM - TROPONIN•MELEPAS IKATAN TROPOMIOSIN - AKTIN•TEMPAT AKTIF AKTIN TERBUKA
KONTAK AKTIN DAN MIOSIN•MIOSIN MENDAPAT ENERGI KONTAK DENGAN TEMPAT AKTIF AKTIN•MIOSIN MENARIK AKTIN POWER STROKE SLIDING MECHANISM
Kompone kontraksi otot
Komponen yang berperan adalah : Aktin Miosin Kalsium Troponin Tropomiosin ATP
PROSES BIOMOLEKULER
KALSIUM DARI
SISTERNA
KONTAK KALSIUM - TROPONIN
TROPOMIOSIN LEPAS DARI
AKTIN
KONTAK MIOSIN -
AKTIN
POWER STROKE MIOSIN
SLIDING MECHANISM (KONTRAKSI)
KALSIUM KEMBALI KE SISTERNA
KONTAK MIOSIN AKTIN
LEPAS
AKTIN KE TEMPAT SEMULA
(RELAKSASI)
Siklus kontraksi relaksasi
Pelepasan Ca++ dari sisterna Ikatan Ca++ - Troponin C di Troponin
Tropomiosin Kompleks (TTK) Tropomiosin digeser ke lateral oleh Troponin-
Ca++
Tempat aktif aktin terbuka
PROSES BIOMOLEKULER
Kontak head cross bridge dan tempat aktif aktin
Miosin menarik aktin (Power stroke) aktin bergeser saling mendekat (sliding mechanism) KONTRAKSI
Ca++ dipompa kembali ke sisterna Kontak aktin dan miosin lepas aktin kembali
ke tempat semula RELAKSASI
Siklus kontraksi relaksasi
Perubahan Sarkomer
Troponin-Tropomiosin Kompleks (TTK)
Mencegah kontraksi otot secara kontinyu kontraksi dan relaksi terjadi secara teratur Ca++ (-) : Tropomiosin menutup tempat aktif aktinCa++ (+) : Ca++ berikatan dengan Troponin C dari
TTK Tropomiosin digeser ke samping oleh ikatan Troponin-Ca++
Peranan TTK Istirahat : tropomiosin
menutup aktin aktin
Eksitasi : tropomiosin tergeser ke samping oleh ikatan Troponin-Calsium miosin kontak dengan aktin
THE “WALK-ALONG” THEORY
Proses yang terjadi adalah : Setiap head kontak pada tempat aktif Head begerak menuju lengan dan menggeser
aktin power stroke Head melepaskan diri Power stroke baru terjadi kembali
Head cross-bridges menekuk maju mundur langkah demi langkah sepanjang filamen aktin
The ‘Walk Along’ Theory
Efek overlaping aktin miosin terhadap tonus otot
Posisi aktin dan cross bridge selalu overlapping
Kontraksi maksimal terjadi jika terjadi overlapping maksimal antara aktin dan cross bridge miosin
Pengaruh panjang awal otot dan overlap aktin myosin thd kekuatan kontraksi
Energi Kontraksi Otot
Semua sel hidup perlu energi otot rangka
Hasil kerja = beban x jarak perpindahan 40 – 45 % digunakan untuk kerja
Energi diperlukan untuk : Power stroke Pelepasan kontak aktin – miosin Pengembalian Ca++ ke sisterna (pompa Ca)
Sumber energi
SUMBER ENERGI Pertama : PHOSPHOCREATINE (5 – 8
det) Kedua : GLYCOGEN (1 menit) Ketiga : METABOLISME OKSIDATIF
( > 1 menit)
SISA METABOLISME ASAM LAKTAT KARBONDIOKSIDA AIR
Metabolisme energi
Zat Makanan
Dengan Oksigen Tanpa Oksigen
Asam Karbonat
Asam Laktat
CO2 dan H2O
Energi
AEROBIK ANAEROBIK
Sifat-sifat seluruh kontraksi otot
Berdasarkan panjang ototKONTRAKSI ISOMETRIK
○ TIDAK ADA PERUBAHAN PANJANG OTOT TIDAK ADA GERAKAN
KONTRAKSI ISOTONIK○ ADA PERUBAHAN PANJANG OTOT
TERJADI GERAKAN
KONTRAKSI OTOT
ELEMENT ELASTIK OTOTDAN JENIS KONTRAKSI
Elemen otot Elastik kontraktil
Perubahan energi selama kontraksi-relaksasi
Peristiwa perubahan energi listrik menjadi energi mekanis, secara berturut-turut :perubahan listrik potensial aksiperubahan kimia difusi kalsiumperubahan mekanis kontraksi ototperubahan suhu pelepasan panas
Daya tahan otot rangka
jumlah sabut, menentukan jenis otot dan daya tahannya (endurance)
otot merah – SLOW FIBERSkontraksi lambattahan lamalambat lelahkontraksi untuk mempertahankan sikap tubuh
otot putih – FAST FIBERSkontraksi cepatcepat lelahkontraksi untuk gerakan terlatih
Sifat Otot Cepat - Lambat
OTOT CEPAT
Serat lebih besar Retikulum sarkoplasma
lebih banyak Enzim glikolitik lebih
banyak Pembuluh darah sedikit Mitokondria sedikit
OTOT LAMBAT
Serat lebih kecil Serat saraf lebih sedikit Pembuluh darah lebih
banyak Mitokondria meningkat Mioglobin banyak
Daya tahan otot
Kelelahan Otot
Kontraksi berlangsung lama dan kuat Penurunan glikogen otot Bendungan aliran darah pada otot yang
berkontraksi
Staircase phenomenon
Rangsang beruntun frekuensi ditingkatkan dan intensitas maksimal perubahan tonus tiap twitch otot bentuk kontraksi bertingkat (bentuk gigi gergaji) – garis lurus kesatuan tonus
Bagian-bagiannya : Treppe Summasi Incomplete Tetanus : waktu relaksasi sedikit Complete tetanus : tidak ada relaksasi
Sebab : peningkatan suhu otot pemanasan (olahraga) tertumpuknya sisa metabolisme
Staircase effect (treppe)
Penyebab : Otot istirahat untuk waktu lamaOtot berkontraksi kembaliCa++ meningkat
Kekuatan kontraksi meningkat menjadi plateau
Kontraksi Tetani
Kontraksi baru terjadi sebelum kontraksi sebelumnya selesaiRelaksasi hampir tidak terjadiNampak seperti bergabung dan berkelanjutan
menyerupai garis lurus
Penyebab : Ca++ tetap ada di miofilamen Kekuatan : 50 lbs/cm2
PERANGSANGAN BERULANG
Tonus otot
Tetap ada meskipun otot dalam keadaan istirahatAda tahanan otot
Skeletal muscle sedikit berasal dari saraf spinalisBermula dari muscle spindel
Perubahan otot
Hipertrofi otot Aktin dan miosin bertambah otot hipertrofi Kontraksi maksimal Myofibril terpecah sistem enzim
Atrofi otot Muscle denervasi
2 bulan kembali 1 – 2 tahun Jaringan fibrous kontraktur
Pengaruh Pemotongan Saraf
Neuron motoris putus potensial aksi (-) : otot lumpuh (paralisis) atrofikontraksi terjadi pada otot / neuron distal
pemotongan diberi rangsang
Potensial aksi (+) tapi tidak digunakan : disuse atrofi
Kelelahan Otot
Kontraksi berlangsung lama dan kuat Penurunan glikogen otot Bendungan aliran darah pada otot yang
berkontraksi
Eksitasi Kontraksi
EKSITASI KONTRAKSI
PROSES PERPINDAHAN POTENSIAL AKSI DARI SARAF KE OTOT
LOKASI : NEUROMUSCULARJUNCTION
MEDIA : NEUROTRANSMITER
NEUROMUSCULAR JUNCTION
Pertemuan antara akson terminal dengan sel otot
Bagian-bagiannya : Akson terminal : vesikel
neurotransmiter Celah sinaps : enzim Motor end plate :
reseptor
MEKANISME EKSITASI KONTRAKSI
Potensial aksi akson terminal
Pelepasan ACh
(eksositosis)
Potensial aksi motor end plate end plate potential
Potensial aksi sarkolema
Potensial aksi T-tubulus dan
retikulum sarkoplasma
Ca++ dilepaskan ke miofilamen
KONTRAKSI
Potensial Aksi di Otot Rangka
Proses seperti pada saraf
Hasil : pelepasan Ca++ ke miofilamen
MOTOR END PLATE
SARKOLEMA
T – TUBULUS
SISTERNA
Skema eksitasi - kontraksi
Obat-obatan yang mempengaruhi neuromuscular junction
Stimulasi sel otot seperti yang dilakukan oleh ACh (ACh-like action) Obat bekerja seperti ACh Tidak dapat dirusak oleh ACh-esterase Timbul depolarisasi lokal spasme otot
Contoh : Metacholine Carbachol Nicotine
Obat-obatan yang mempengaruhi neuromuscular junction
Menghambat transmisi potensial aksi dari akson ke sel otot Potensial aksi dari motor end plate tidak bisa
diteruskanke dalam sel otot
Exp : curariform drug
Obat-obatan yang mempengaruhi neuromuscular junction
Menghambat aktivitas ACh-esterase ACh tidak dipecah akumulasi stimulasi
terus menerus tanpa ada istirahat spasme otot
Contoh obat : Neostigmine Physostigmine Diisopropyl fluorophospate
EKSITASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Perbandingan otot polos dan otot rangka
1. Siklus cross bridge miosin lambat
2. Kebutuhan energi untuk mempertahankan kontraksi
3. Perlambatan awal kontraksi dan relaksasi
4. Kekuatan kontraksi otot
5. Latch mechanism
6. Stress-relaxation
1. Siklus cross bridge miosin lambat
Siklus : kontak dengan aktin, lepas dan kontak lagiJauh lebih lambat dari otot rangka (1/10 –
1/300)Fraction of time cross bridge tetap kontak
dengan aktin kekuatan kontraksi meningkat
Sebab : aktivitas ATPase cross bridge head sangat sedikit degradasi ATP berkurang
2. Kebutuhan energi untuk mempertahankan kontraksi
Kebutuhan energi hanya 1/10 – 1/300 dari otot rangka 1 ATP untuk 1 kontraksi Siklus kontak cross bridge lambat
Hemat energi untuk kebutuhan organ tubuh lainnya
3. Perlambatan awal kontraksi dan relaksasi
1 siklus membutuhkan waktu : 0.2 – 30 detik 30 kali dari otot rangka
Sebab :Perlambatan kontak dan pelepasan kontak
cross-bridges dengan filamen aktinProses iniasi sangat lambat
4. Kekuatan kontraksi otot
Kekuatan kontraksi lebih besar dari otot rangkaOtot polos : 4 – 6 kg/cm2Otot rangka : 3 – 4 kg/cm2
Sebab :Pemanjangan periode kontak cross bridge
miosin pada filamen aktin
5. Latch mechanism
Otot polos dapat menjaga kontraksi otot sepenuhnya dengan mengurangi derajat aktivasi otot polos jauh lebih sedikit dari saat awal kontraksi
Dampak :Kebutuhan energi minimalPemanjangan tonus kontraksiDibutuhkan sedikit sinyal berikutnya untuk
menimbulkan kontraksi
6. Stress-relaxation
Khusus terjadi pada otot polos organ yang berbentuk tabung
Kemampuan sel otot polos kembali kepada kekuatan kontraksi awal setelah sel mengalami pemanjangan maupun pemendekan Disebut sebagai : phenomenon stress-relaxation and
reverse stress-relaxation Contoh : otot polos dinding kandung kemih
Sebab : Jumlah cross bridge miosin yang menyebabkan kekuatan
kontraksi sama seperti sebelumnya
Eksitasi Kontraksi Otot PolosPotensial aksi dari
akson terminal
Varikositas
permeabilitas membran meningkat
Influk Ca++ dari ekstrasel (caveola)
Potensial aksi selesai permeabilitas membran
menurun Ca++ diangkut oleh Pompa
Ca ke ekstrasel (transport aktif)
Sliding mechanism aktin-miosin
kontraksi otot polos
Refleks
REFLEKS
GERAKAN TIBA-TIBA TANPA DISADARI TIDAK MELEWATI OTAK MEMPUNYAI LENGKUNG REFLEKS
Lintasan Refleks
Macam-macam refleks Stretch reflex muscle spindle aktif
Banyak dipakai untuk menentukan keadaan saraf pasien
Golgi tendon reflex serat IbRespon dinamik dan statikInhibisi untuk mengontrol gerakan
Withdrawal / flexor replex reseptor nyeriAkibat rasa nyeri biasanya di kulitMerangsang motor neuron yang sesuai dan
menghambat motor neuron antagonis resciprocal inhibition
Lengkung Reflek
Reseptor sensoris otot
Muscle spindle informasi panjang otot
Organ Golgi informasi tonus otot
TERIMA KASIH