Kulpak

1

Skenario 5 Perubahan Jaringan Tubuh Pada Usia Lanjut Seorang wanita berusia 70 tahun datang ke poliklinik dengan keluhan nyeri di punggung, pinggang dan tungkai sejak 3 bulan lalu. Keluhan terutama dirasakan saat beraktifitas. Keluhan disertai dengan rasa lemas saat bergerak, serta pasien merasa kulitnya menjadi kendur dan kering. Dokter mengatakan keluhanya tersebut dikarenakan adanya perubahan-perubahan pada beberapa jaringan akibat proses penuaan. Dokter menyarankan untuk beristirahat, banyak minum, makan makanan yang bergizi, serta mengkonsumsi suplemen yang mengandung kalsium dan vitamin D untuk kekuatan tulangnya. STEP 1 1. Suplemen: Suatu yang ditambahkan melengkapi zat gizi makanan yang mengandung 1 atau lebih bahan 2. Jaringan: Sekumpulan sel yang memiliki kesamaan bentuk dan fungsi 3. Nyeri: Sensasi pada individu akibat suatu rangsangan 4. Poliklinik: Unit pelayanan masyarakat yang bergerak pada bidang kesehatan 5. Kalsium: Mineral yang paling banyak dibutuhkan oleh gtulang 6. Vitamin D: Nutrisi yang dibutuhkan untuk menjaga kadar kalsium dan pospat 7. Gizi: Elemen pada makanan dapat dimanfaatkan secara langsung oleh tubuh STEP 2 1. Bagian kulit apa saja yang menyebabkan kulit menjadi kendur dan kering? 2. Bagaimana cara otot menghasilkan gerak? 3. Bagaimana struktur tulang? 4. Bagaimana peran kalsium dan vitamin D? 5. Apa akibat dari kekurangan kalsium dan vitamin D?

2

STEP 3 1. – Epidermis – Dermis – Hypodermis 2. – Dengan mekanisme kontraksi otot – Dengan bantuan energi yang dihasilkan – Didukung oleh 3 sifat 3. – Lapisan tulang dari luar tulang sampai kedalam tulang a. Periosteum b. Tulang kompak c. Tulang spons d. Endosteum e. Sumsum tulang – Jenis-jenis sel pada tulang a. Osteoblast b. Osteosit c. Osteoklas 4. – Adanya kalsium ekstraseluler – Vitamin D menjaga homostasis kalsium – Mencegah osteoporosis, melenturkan otot – Mencegah kram, rematik, sakit pinggang – Sebagai elektrosit untuk transmisi impuls saraf 5. – Menyebabkan tulang menjadi rapuh – Nyeri otot persendian – Kekebalan tubuh berkurang STEP 4 1. Epidermis - Stratum korneum: 15-20 lapisan gepeng berkeratin tanpa inti.

3

- Stratum lucidum: sitoplasma sepenuhnya terdiri atas filament keratin padat. - Stratum granulosum: terdiri atas 3-9 lapisan poligonal gepeng yang mengalami diferensiasi, sitoplasma berisikan basofilik intens disebut granulkeratobialin. - Stratum spinosum: lapisan epidermis paling tebal, terdiri atas sel-sel kuboid ditengah, nukleus dan sitoplasma aktif. - Stratum basale: terdiri atas selapis sel kuboid/kolumner basofili, memiliki aktivitas mitosis yang tinggi. - Sel keratinosit: menghasilkan keratin dari proses keratinisasi Dermis - lapisan papiler: tipis, jaringan ikat longgar - lapisan retikular: tebal, jaringan ikat padat Jaringan ikat 1. Fibroblas: mensitesis kolagen, glikoprotein 2. Sel mast: berperan dalam perbaikan jaringan dan sebagai respon inflamotorik 3. sel makrofag: menghasilkan monosit yang beredar dalam darah 4. sel adiposit: sel jaringan khusus yang menyimpan lemak 2. Mekanisme otot (kontraksi) 1. suatu potensial aksi berjalan sepanjang sebuah saraf motorik sampai keujungnya sampai serabut otot. 2. diserap ujung saraf menyekresi zat neurotransmitter, yaitu asetilkoolin dalam jumlah sedikit.

4

3. asetilkolin bekerja pada daerah setempat pada membran serabut otot untuk membuka banyak kanal kation berpintu “asetilkolin” melalui molekul protein yang terapung pada membran. 4. terbukanya kanal asetilkolin memungkinkan sejumlah besar ion netrium untuk berdifusi kebagian dalam membran serabut otot. Hal ini menyebabkan depolarisasi setempat yang kemudian menyebabkan pembukaan kanal natrium berpintu listrik (vlotagated sodium channels) peristiwa ini akan menimbulkan suatu potensial aksi pada membran. 5. potensial aksi akan berjalan disepanjang membran serabut otot dengan cara yang sama seperti potensial aksi berjalan disepanjang membran serat saraf. 6. potensial aksi akan menimbulkan depolarisasi membrane otot, dan banyak aliran listrik potensial aksi mengalir melalui pusat serabut otot. Disini, potensial aksi menyebabkan retikulum sarkoplasma melepaskan sejumlah besar ion kalsium, yang telah tersimpan didalam retikulum ini. 7. ion kalsium menginisiasi kekuatan menarik antara filamen aktin dan miosin, yang menyebabkan kedua filamen tersebut bergeser satu sama lain, dan menghasilkan proses kontraksi. 8. setelah kurang dari satu detik, ion kalsium dipompa kembali kedalam retikulum sarkoplasma oleh pompa membran ca++ dan ion ini tetap disimpan dalam retikulum sampai potensial aksi otot yang baru datang lagi; pengeluaran ion kalsium dari miofibril akan menyebabkan kontraksi otot terhenti. 3. Lapisan tulang dari luar tulang sampai kedalam tulang - periosteum - tulang kompak - tulang spons

5

- endosteum - sum-sum tulang Jenis-jenis otot pada tulang - osteoblas - osteosit - osteoklas 4. Kalsium: pembentukan dalam garam-garam tulang yaitu, timbunan kristalid dala matriks dan tulang terdiri dari ca dan pospat untuk kontraksi otot. Vitamin D: memiliki efek kuat untuk meningkatkan absorpsi ca dari usus, memiliki efek penting bagi pembentukan absorpsi tulang. Tetapi vitamin D harus dirubah melalui rangkaian reaksi dihati dan ginjal. 5. - menyebabkan tulang menjadi rapuh (osteoporosis) - nyeri otot persendian - kekebalan tubuh berkurang

6

MIND MAP

Kulit, Tulang, Otot

Struktur tulang

Lapisan kulit

Struktur, sifat, fungsi

Mekanisme kontraksi otot

Peran kalsium, Vitamin D

Tulang

Otot

Keratin

Matriks ekstraseluler Melanin

Jaringan ikat kolagen, jaringan ikat elastin

Kontrak si otot

7

STEP 5 1. Struktur, sifat, dan fungsi jaringan ikat kolagen, elastin, dan matriks ekstraseluler, melanin, keratin 2. Jelaskan struktur pada tulang 3. Peran kalsium dan vitamin D tulang dan otot 4. Mekanisme kontraksi otot STEP 6 Belajar Mandiri STEP 7 1. Stuktur, Sifat, dan Fungsi dari: a.

Kolagen Tersusun atas subunit tropokolagen yang urutan asam amino rantai-α memungkinkan klasifikasi kolagen menjadi setidaknya 20 tipe serat yang berbeda. Jaringan ini dalam keadaan hidup berwarna putih. Pada potongan memanjang, terdiri dari serat-serat tebal yang tersusun padat pada berkas-berkas. Serat-serat itu tidak bercabang. Diantara serat-serat itu terdiri dari inti fibrosit berwarna biru dan amat gepeng karena terjepit oleh berkas serat. Pada potongan melintang, agak sukar melihat seratnya satu persatu. Namun, masih terlihat intiinti fibrosit yang gepeng dan sering tampak seperti sel bersayap yang sebenarnya adalah sitoplasma sel yang juga terjepit. Diantara serat-serat kolagen terdapat jaringan ikat longgar. Fungsi dari kolagen ialah untuk menahan tekanan. Terdapat pada dermis, tendok, ligamen, dan lain sebagainya.3 Kolagen memiliki beberapa jenis. Jenis-jenis tersebut tersaji dal tabel dibawah ini:

8

9

Tabel 1: Jenis-jenis kolagen1 b.

Elastin Serat elastin tidak seperti kolagen. Elastin sangat lentur dan dapat terentang satu setengah kali panjang normalnya tanpa putus. Saat rentangan dilepaskan serat elastin kembali ke bentuk normalnya, Serat ini biasanya ramping, panjang, dan bercabang pada jaringan ikat, tetapi dapat membentuk berkas kasar pada ligamen dan lembaran berpori. 3 Memiliki serat elastin kasar yang bercabang dengan sedikit serat kolagen yang membentuk jalinan. Fibroblas tersebut tidak merata diseluruh rung interstisial. Serat elastin terletak paralel fenestrated membranes

(lembaran

berfenestra).

Fenestra

membranes

bisa

didapatkan di pembuluh darah besar, ligamentum, flava pada kolumna vertebralis dan ligamen susoensorrum penis.1 c.

Matriks ektstraseluler Yang terdiri atas substansi dasar dan serat, memberikan tahanan terhadap kompresi dan peregangan. Matriks ekstraseluler (ECM) yaitu suatu kompleks makromolekul yang tidak hidup yang diproduksi oleh sel dan dikeluarkan ke ruang ekstraseluler. Beberapa jaringan,seperti epitel,membentuk lembaran sel dengan hanya sedikit matriks ekstaseluler. Sebaliknya jaringan ikat, tersusun atas sebagian besar matriks ekstraseluler dengan sedikit sel tersebar diseluruh matriks. Meskipun pada awalnya diduga bahwa matriks ekstraseluler sekedar membentuk unsur kerangka pada jaringan yang ditempatinya,sekarang diketahui matriks ekstraseluler juga dapat1: 1. Memodifikasi morfologi dan fungsi sel 2. Mengatur kelangsungan hidup sel 3. Mempengaruhi perkembangan sel 4. Mengatur perpindahan sel 5. Mengarahkan aktivitas mitosis sel

10

6. Membentuk hubungan antarsel Dalam matriks ekstraselular, terdapat substansi dasar yang meliputi: 1. Glikosamonoglikan Adalah polisakarida panjang tidak fleksibel dan tidak bercabang, tersusun atas serangkaian unit disakarida berulang. Salah satu di antara dua

disakarida

berulang

selalu

merupakan

gula

amino

(N-

asetilglukosamin atau N-asetilgalaktosamin), sedangkan yang lainnya biasanya berupa sebuah asam uronat (iduronat atau glukoronat). Oleh karena gula ini juga mempunyai gugus karboksil yang menjulur darinya, maka gula ini bermuatan negatif sehingga menarik kation seperti natrium (Na+).2 2. Proteoglikan Adalah sekumpulan makromolekul masing-masing tersusun atas sebuah inti protein yang berikatan secara kovalen dengan sejumlah glikosaminoglikan.

Proteoglikan

Volumenya

sehingga

besar

mempunyai

dapat

menahan

banyak kompresi

fungsi. serta

memperlambat pergerakan cepet mikroorganisme dan sel metastasis, dengan cara yang sama, dapat memfasilutasi pergerakan normal sel dengan memungkinan sebagian proteoglikan, seperti sindekan, tidak dilepaskan ke ECM (matriks ekstraseluler) melainkan menempel pada membran sel.2 3. Glikoprotein Glikoprotein perekat sel mempunyai tempat berikatan untuk beberapa komponen matriks ekstraseluler juga molekul interrin membran sel yang memfasilitasi pelekatan sel dengan matriks ekstraseluler. Kemampuan sel untuk melekat pada unsur-unsur matriks ekstraseluler sebagian besar diperantarai oleh glikoprotein perekat sel. Markromolekul besar ini mempunyai beberapa domain, setidaknya salah satu diantaranya biasanya berikatan dengan protein permukaan sel yang disebut integrin,

11

satu ke serat kolagen, satu lagi ke proteoglikan. Melalui cara ini, glikoprotein perekat mempererat komponen jaringan satu sama lain.2 Jenis-jenis utama glikoprotein perekat diantaranya sebagai berikut2: a. Fibronektin, merupakan sebuah dimer besar yang tersusun atas 2 subunit polipeptida serupa, masing-masing sekitar 220.000 Da, melekat satu sama lain pada ujung karboksilnya melalui ikatan disulfida. Tiap lengan makromolekul berbentuk V ini mempunyai tempat berikatan bagi berbagai komponen ekstraselular (seperti kolagen, heparin, heparan sulfat, dan asam hialuronat) dan untuk integrin pada membran sel. Daerah fibronektin yang spesifik untuk berlekatan dengan sel mempunyai urutan tiga residu yakni arginin, glisin, dan aspartat, disebut dengan urutan RGD. Urutan asam amino ini merupakan karakteristik tempat berikatan integrin pada sebagian glikoprotein perekat. Fibronektin sebagian besar diproduksi oleh sel jaringan ikat yaitu fibroblas. Komponen aktin sitoskeleton sel ini dan miosin pasangannya berinteraksi, mengakibatkan tekanan pada plasmalema. Molekul integrin meneruskan kekuatan regangan kepada

molekul

fibronektin

yang

baru

dieksositosis,

meregangkannya sampai tembat berikatan yang tersembunyi menjadi terlihat dan fibronektin dapat saling berikatan membentuk matriks fibronektin. Fibronektin juga terdapat dalam darah sebagai fibronektin plasma, tempat ia memfasilitasi penyembuhan luka, fagositosis, dan koagulasi. Fibronektin dapat melekat sementara ke membran plasma sebagai fibronektin permukaan sel. Fibronektin menandai jalur migrasi untuk sel embrionik sehingga sel yang bermigrasi pada organisme yang berkembang dapat mencapai tujuannya. b. Laminin, merupakan glikoprotein yang sangat besar (950.000 Da), tersusun atas tiga rantai polipeptida besar, A, B1, dan B2. Rantai A membungkus rantai B, membentuk pola silang dari satu rantai

12

panjang dan tiga rantai pendek. Ketiga rantai pendek dipertahankan pada posisinya oleh ikatan disulfida. Lokasi laminin hampir selalu terbatas pada lamina basal. Oleh karena itu, glikoprotein ini mempunyai tempat berikatan untuk heparan sulfat, kolagen tipe IV, entaktin, dan membran sel. Glikoprotein tersulfasi entaktin (juga dikenal sebagai nidogen) terikat pada molekul laminin pada tempat pertemuan ketiga lengan pendek molekul tersebut. Entaktin juga terikat pada kolagen tipe IV sehingga memfasilitasi pengikatan laminin ke jejaring kolagen. c. Tenasin, merupakan glikoprotein besar yang tersusun atas enam rantai

polipeptida

yang

disatukan

oleh

ikatan

disulfida.

Makromolekul ini yang menyerupai serangga berkaki enam yang menjulur dari badannya sejara radial, mempunyai tempat berikatan untuk sindekan proteoglikan transmembran dan untuk fibronektin. Distribusi tenasin biasanya terbatas pada jaringan embrionik dimana dia menandai jalur migrasi sel tertentu. d. Kondronektin dan osteonektin serupa dengan fibronektin. Yang pertama mempunyai tempat berikatan untuk kolagen tipe II, kondroitin sulfat, asam hialuronat dan integrin kondroblas dan kondrosit. Osteonektin mempunyai domain untuk kolagen tipe I, proteoglikan, dan integrin osteoblas dan osteosit. Sebagai tambahan, ia dapat memfasilitasi pengikatan kristal kalsium hidroksiapatit kepada kolagen tipe I pada tulang.

d.

Melanin Warna ditentukan berbagai faktor, dan yang terpenting adalah kandungan melanin dan korten dalam keratinosit dan sejumlah pembuluh darah dalam dermis. Melanosit berasal dari krista neutral yang bermigrasin ke stratum basal yang berkembang dan ditempat ini akhirnya menetap untuk setiap lima atau enam keratinosit basal (600-

13

1200/mm2 kulit). Melanosit memiliki badan sel yang bulat dan membentuk hemidesmosom dengan lamina basal, tetapi tanpa desmosom dengan keratinosit yang bersebelahan.1 e.

Keratin Keratinosit, yang membentuk populasi terbesar sel, tersusun dalam 5 lapisan; Tiga jenis sel lainnya tersebar di antara keratinosit pada lokasi tertentu. Oleh karena keratinosit terus menurus mengelupas dari permukaan epidermis, populasi sel ini harus diperbarui secara konstan. Perbaruan ditempuh melalui aktivitas mitosis keratinosit pada lapisan basal epidermis. Keratinosit melakukan mitosis pada malam hari, dan seiring pembentukan sel baru, sel diatasnya terdorong ke permukaan. Dalam perjalanan sel ke arah permukaan, sel berdiferensiasi dan mulai mengakumulasi filamen keratin pada sitoplasmanya. Akhirnya, pada saat sel dekat dengan permukaan, sel mati dan terkelupas, proses ini berlangsung selama 20-30 hari.1

2. Struktur Tulang a) Tulang Panjang ditemukan di tungkai. Tulang berelongasi dan bentuk silindris. Fungsi tulang ini adalah untuk menahan berat tubuh dan berperan dalam pergerakan. 4 b) Tulang Pendek adalah tulang pergelangan tangan (karpal) dan tulang pergelangan kaki (tarsal). Tulang tersebut berstruktur kuboidal atau bujur, dan biasanya ditemukan berkelompok untuk memberikan kekuatan dan kekompakkan pada area yang pergerakkannya terbatas. 4 c) Tulang Pipih ada pada tulang tengkorak, iga dan tulang dada. Struktur tulang yang mirip lempeng ini memberikan suatu permukaan yang luas untuk perlekatan otot dan memberikan perlindungan. 4 d) Tulang Irreguler adalah tulang yang bentuknya tidak berarturan. Strukturnya itu tulang cancellus yang ditutupi lapisan tulang kompak yang tipis. 4

14

e) Tulang Sesamoid adalah tulang kecil bulat yang masuk ke formast persendian atau bersambungan dengan kartilago. 4

Jaringan Tulang Jaringan tulang, seperti kartilago tersusun dari saraf dan sel serat dan matriks, tapi jaringan ini lebih kuat daripada kartilago karena matriksnya terkandung kalsium anorganik dan garam fosfat yang memberikan kekerasan dan kemampuan untuk menopang berat tubuh. 4 1. Jenis sel a. Osteoblast, menyintesis unsur unsur organik tulang. Sel ini bertanggung jawab untuk pembentukan tulang tulang baru selama pertumbuhan, perbaikan, dan membentuk kembali tulang. 4 b. Osteosit, adalah sel matang yang mengisi lakuna dalam matriks. 4 c. Osteoklas adalah sel sel yang bertanggung jawab untuk menghancurkan dan membentuk tulang. 4 2. Jenis jaringan tulang Berdasarkan porositasnya, tulang dapat diklasifikasikan menjadi4: a. Tulang

kompak,

berbentuk

padat

kecuali

pada

kanalikuli

mikroskopiknya. Tulang kompak terletak dibagian eksternal tulang panjang. Struktur dasar pada tulang kompak dewasa adalah Sistem Havers (osteon) masing-masing system havers memiliki Saluran Havers Sentral yang dikelilingi oleh lamela, merupakan cincin konsentris zat intersellular. b. Tulang cancellus (tulang berspon atau tulang trabekular). Tulang cancellus terletak dibagian tulang kompak.

15

3. Lakuna mengandung osteosit dan kanalikuli yang terletak dalam lamela. Kanalikuli bercabang dari seluruh permukaan lacuna untuk berhubungan dengan kanalikuli lainnya melalui saluran Havers. 4 4. Periosteum dan Endosteum. Tulang dilapisi secara eksternal dan internal oleh lapisan sel pembentuk tulang dan jaringan ikat rapat. 4

Gambar 1: Struktur mikroskopis tulang.4

16

3. Peran Vitamin D dan Kalsium dalam Otot Rangka, Polos dan Tulang a. Peran vitamin D pada tulang yaitu meningkatkan kepekaan tulang terhadap PTH. Karena itu, vitamin D dan PTH saling bergantung secara erat. PTH pada dasarnya bertanggung jawab mengontrol homeostasis Ca2+ karena efek vitamin D terlalu lambat untuk berperan secara signifikan dalam regulasi menit ke menit konsentrasi Ca2+. Selain itu vitamin D juga untuk meningkatkan resorpsi tulang (bila diperlukan) sehingga kalsium dilepaskan.5 b. Peran vitamin D dalam otot yaitu pada konsentrasi darah yang lebih tinggi dari pada yang diperlukan untuk melindungi tulang dan tampak menambah kekuatan otot.6 c. Peran kalsium dalam tulang yaitu untuk memberikan bentuk atau struktur pada tulang dan gigi. Kalsium ada dalam bentuk kristal kalsium posfat.6 d. Peran kalsium pada otot rangka yaitu kalsium berikatan dengan troponin pada filamen tipis, pengikatan kalsium ke troponin menyebabkan troponin berubah bentuk, secara fisik memindahkannya menjauh dari posisi menghambatnya ini membuka tempat ikatan aktin untuk jembatan silang miosin.7 e. Peran kalsium pada otot polos yaitu kalsium berikatan pada myosin di filament tebal, secara kimiawimenyebabkan fosforilasi jembatan silang miosin sehingga jembatan tersebut dapat berikatan dengan aktin. Calmodulin berperan sebagai second messenger dalam pengaktifan gen (mengontrol ekspresi gen) mRNA yang dihasilkan oleh 4-5 gen, salah satu gen menyandikan calmodulin, dan dua gen lainnya menyandikan dua protein yang berkerabat dekat. Calmodulin dapat mengaktifkan gen untuk duplikasi (memproduksi dirinya sendiri). Calmodulin juga merupakan activator kuat berbagai berbagai enzim penting dalam berbagai fungsi sel. Jadi protein calmodulin setelah berafinitas dengan Ca++ akan berubah menjadi bentuk aktif sebagai regulator berbagai enzim dalam sel. Aktivasi makin jelas, karena konsentarsi yang terbesar

17

terdapat pada daerah meristem dan ujung akar yang aktif berkembang dari pada jaringan dewasa. Peran calmodulin sebagai regulator enzim, misalnya Ca++ATP-ase, NAD-kinase, enzim fosforilasi (kinase dan fosfatase) dan sebagai regulator enzim lainnya.

18

4. Mekanisme Kontraksi Otot

5. Gambar 2: Mekanisme kontraksi otot. 5

19

Bagan 1: Mekanisme kontraksi otot. 5 1. Potensial Aksi tiba di Neuromuskular Junction, merangsang pelapisan asetilkolin yang berdifusi menembus celah dan memicu potensial aksi di serat otot.

8. Tidak adanya Ca2+ tropomiosin kembali menghambat tempat jembatan silang

2. potensial aksi menembus membrane dalam otot melalui tubulus T. Potensial aksi di tubulus T mmicu pelepasan Ca2+. 7. Jembatan silang lepas. Jika Ca2+ masih ada, kembali ke tahap 5.

3. Ca2+berikatan dengan troponin pada filament tipis aktin.

4. pengikatan Ca2+ menyebabkan troponin pindah posisi, sehingga membuka tempat ikatan pada aktin untuk membentuk jembatan silang cross bridge.

6. Jembatan silang myosin mendorong filament tipis aktin kearah sarkomer. Terjadi kontraksi.

5. jembatan silang myosin melekat pada aktin di tempat ikatan terpanjang

20

Bagan 2: Mekanisme kontraksi otot polos. 5 Kalmodulin

Ca2+ + myosin (filamen tebal)

Rantai ringan myosin kinase aktif

Jembatan silang myosin terfosforilasi (dapat berikatan dengan aktin)

Kontraksi

21

Gambar 3: Perbedaan mekanisme kontraksi otot polos dan otot lurik. 5

22

Daftar Pustaka 1. Mescher LA. Histologi Junquera Teks dan Atlas. Edisi 11. EGC. Jakarta: 2012. 2. Weil AP, Kennelly JP, Botham MK, Bender AD, Rodwell WV. Biokimia Harper. 30rd rev ed. EGC. Jakarta: 2017. 3. Sugito W., Martoprawiro, Isworo G., Robertus T., Isnani A., Jeanne A., DKK. Penuntun Praktikum Histologi Dasar. Dian Rakyat. 2013. 4. Sloane, Ethel. Anatomi dan Fisiologi untuk pemula. Jakarta: EGC. 2003. 5. L. Sherwood. Introduction to Human Physiology. Edisi 8. China: 2013. 6. Appleton, Vanbergen, O’neill, murphy. Sistem Endokrin, Metabolisme dan Nutrisi. Edisi 1. Elsevier. 2015. 7. Guyton dan Hall. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. Edisi 12. Elsevier. Indonesia: 2017.