Mekanisme Lemas Dan Lelah Pada Otot.docx

Mekanisme Lemas dan Lelah pada Otot Jebsa Beypei Amnifu 102016198 Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana Jl. Arjuna Utara No. 6 Jakarta Barat 11510 No. Telp (021) 5694-2061 Email : [email protected] ABSTRAK Otot merupakan alat gerak aktif karena mampu berkontraksi. Otot akan memendek jika sedang berkontraksi dan akan memanjang jika sedang relaksasi. Pada saat relaksasi, otot sedang beristirahat. Di dalam tubuh, otot dapat mengalami kelelahan. Kelelahan otot ini biasanya terjadi akibat otot terus menerus melakukan aktivitas dan kurangnya istirahat. Kelelahan otot sering dijumpai pada anak, orangtua dan dewasa. Biasanya kelelahan otot ini baru bisa dirasakan ketika kita bangun tidur. Jika kelelahan otot masih berlanjut bisa terjadi kram. Kata kunci: Berkontraksi, relaksasi, kelelahan otot. ABSTRACT Muscle is an active tool because it can contract. Muscles will shorten if they are contracting and will elongate if they are relaxation. During relaxation, the muscles are resting. In the body, muscles can experience fatigue. This muscle fatigue usually occurs due to muscle activity and lack of rest. Muscle fatigue is often found in children, parents and adults. Usually this muscle fatigue can only be felt when we wake up. If muscle fatigue continues, cramps can occur. Keywords: Contracting, relaxation, muscle fatigue.

1

PENDAHULUAN Otot sering dikenal juga sebagai “daging” tubuh yang beratnya dapat mencapai 40% dari berat tubuh. Otot ada tiga jenis yaitu: otot polos, otot jantung, dan otot rangka atau otot lurik. Dari ketiga otot tersebut, otot yang memiliki andil besar dalam pergerakan tubuh manusia adalah otot rangka. Gerakan-gerakan yang dilakukan oleh tubuh, mulai dari gerak yang sederhana hingga gerakan yang kompleks, dilakukan oleh otot rangka. Otot rangka yang bekerja secara sadar (dipengaruhi saraf) akan melakukan mekanisme gerak otot yaitu kontrasi dan relaksasi. Untuk melakukan gerak otot dibutuhkan energi yang akan didapat dari proses metabolisme otot dengan melibatkan glukosa. Perlu diketahui bahwa otot rangka sangat mudah lelah. Meraskan pegal atau kelelahan pada otot dapat terjadi karena penumpukan asam laktat akibat kurangnya pasokan oksigen untuk melakukan glikolisis. Banyak orang yang ketika melakukan pekerjaan yang terlalu berat, tubuhnya menjadi lelah, lemas dan merasakan pegal pada otot. Seperti pada kasus PBL kali ini, Seorang perempuan berusia 34 tahun datang ke puskesmas dengan keluhan lemas dan lelah pada sekujur tubuhnya sejak 1 minggu yang lalu. Perempuan tersebut adalah seorang pedagang kue keliling. Dari anamnesa diketahui bahwa ia sudah beberapa kali mengalami keadaan seperti ini. Melalui makalah ini, diharapkan mahasiswa Fakultas Kedokteran Ukrida dapat mengetahui jenis-jenis otot, bagaimana mekanisme kerja otot dan juga metabolisme otot, serta dapat mengetahui hal-hal yang dapat menyebabkan lemas dan lelah pada otot.

2

MAKROSKOPIS1 Otot-otot tungkai bawah dibagi atas otot-otot flexor, otot-otot extensor dan otot-otot peroneus. 1. Otot-otot flexor tungkai bawah terdiri dari otot-otot: a) lapis dangkal b) lapis dalam

Gambar 1: Otot – otot flexor tungkai bawah lapisan dangkal.1 A. Otot-otot flexor tungkai bawah lapis dangkal terdiri dari (gambar 1): 

M. Gastrocnemius



M. Soleus



M. Plantaris

Gambar 2: Otot – otot flexor tungkai bawah lapisan dalam.1

3

B. Otot-otot flexor tungkai bawah lapis dalam terdiri dari (gambar 2): 

M. Popliteus



M. Flexor digitorum longus



M. Tibialis posterior



M. Flexor hallucis longus

Gambar 3: Otot otot extensor dan peroneus bagian bawah.1 2. Otot-otot ekstensor tungkai bawah terdiri dari: 

M. Tibialis anterior



M. Ekstensor digitorum longus



M. Ekstensor hallucis longus



M. Fibularis (peroneus) tertius.

3. Otot-otot peroneus terdiri dari: 

M. peroneus longus



M. Peroneus brevis

Fungsi dari beberapa bagian penting otot yang terdapat pada tungkai bawah antara lain:1 1. Gastrocnemius, merupakan otot utama betis dan berkontraksi untuk menekuk pergelangan kaki dan menarik tumit ke atas saat berjinjit dan menekuk lutut. 2. Tibialis posterior, merupakan otot utama pemutar telapak kaki ke arah dalam. 3. Fleksor digitorum longus, fungsinya adalah untuk menekuk dan memutar telapak kaki ke dalam, menekuk jari kaki dan membantu jari kaki menggenggam.

4

4. Fleksor hallucis longus, merupakan otot pendorong saat berjalan. 5. Fibularis longus, menekuk dan memutar telapak kaki ke arah luar. Otot – otot flexor pada umunya lebih dominan otot kontraksi, sedangkan otot – otot flexor lebih dominan relaksasi, MIKROSKOPIS

Gambar 4: Otot rangka.2 Otot terdiri dari beberapa bagian sebagai berikut: 1. Epimisium, yaitu selubung jaringan yang mengelilingi otot. 2. Perimisium, yaitu selubung jaringan ikat yang membungkus fasikel. 3. Fasikel, yaitu satu gulungan serat(sel otot) yang membentuk otot. 4. Serat otot, yaitu sel otot yang mempunyai banyak inti dengan panjang 30 cm. 5. Sarkolema, yaitu membran plasma yang mengelilingi serat otot. 6. Sarkoplasma, yaitu sitoplasma sel otot yang terdiri dari banyak inti sel. 7. Fibril otot(miofibril), dimana setiap fibril otot terbentuk dari filament aktin dan miosin. 8. Sarkomer, adalah unit dasar serat otot yang berkontraksi. Jaringan otot lurik / skelet / bercorak / rangka ciri – cirinya adalah:

5



Sel / serat otot skelet + jaringan penyambung antar serat.



Menggerakan skelet / rangka tulang



Bentuk serat otot skelet : silindris panjang dan ujung tumpul



Panjang rata - rata 3 cm. Dapat / ada yang lebih panjang 15 – 30 cm.



Paling panjang pada m. Sartorius



Diameter 10 – 100 um

Gambar 5: Mikroskopis otot rangka potongan memanjang dan melintang.3 Otot lurik atau otot rangka merupakan otot volunter (bekerja secara sadar). Otot rangka melekat pada rangka tubuh dan bertanggung jawab untuk pergerakan. Satu serabut panjangnya berkisar antara 10mm sampai 40mm. Jumlah nukleus banyak dan dapat ditemukan di bawah sarkolema pada bagian perifer sel (bagian tepi sel). Kontraksi otot rangka lebih cepat dan kuat namun mudah lelah.4 Lurik yang terdapat pada otot rangka disebabkan oleh struktur protein yang membentuk otot. Protein ini disebut aktin dan miosin. Nantinya, apabila otot berkontraksi, gambaran lurik akan menyempit dan ini diperkirakan karena gerakan relatif satu protein terhadap protein yang lainnya (teori pergeseran filamen – sliding filamen). Otot lurik dikendalikan oleh otak yang sangat cepat reaksinya terhadap berbagai jenis rangsangan seperti dingin, panas, angin, arus listrik, dll. Tiap otot mempunyai dua atau lebih tendon yang melekat di tuang. Tendon yang elekat di tulang yang tidak bergerak disebut tendon origo, sementara tendon yang melekat di tuang yang akan digerakan disebut tendon insertio.5 KONTRAKSI OTOT

6

Otot secara umum berfungsi untuk kontraksi dan menghasilkan gerakan-gerakan. Otot ada tiga macam, yaitu otot rangka, otot polos, dan otot jantung. Otot rangka terdapat pada sistem skeletal dan merupakan otot yang paling berperan dalam mekanik tubuh. Otot rangka berfungsi untuk membantu pengontrolan gerakan, mempertahankan postur tubuh, dan menghasilkan panas.

Gambar 6: Pergeseran filamen pada saat kontraksi & relaksasi (sumber: www.google.com) Kontraksi otot Terjadi apabila jembatan silang myosin berikatan dengan temat spesifik di protein aktin. Apabila hal ini terjadi, energy yang disimpan di kepala myosin dari pemecahan molekul ATP sebelumnya, dilepaskan. Energy yang dilepaskan digunakan untuk mengayunkan jembatan silang sehingga filament aktin dan myosin bergeser satu sama lain. Hal ini memendekkan dan menyebabkan kontraksi otot. Dengan berayunnya jembatan silang, sisa ADP dan P dilepaskan dari myosin. Selama kontraksi otot, panjang filament aktin dan myosin tidak berubah, tetapi pita I dan zona H memendek. Setiap kontraksi otot melibatkan beberapa siklus berulang pergeseran filament untuk menimbulkan tegangan yang diperlukan otot untuk bekerja. Interaksi jembatan silang antara aktin dan myosin menyebabkan kontaksi otot melalui mekanisme pergeseran filament. Relaksasi otot, serabut otot mengalami relaksasi ketika kalsium dipompa keluar dari sitoplasma kembali ke dalam reticulum sarkoplasma. Pemompaan kalsium adalah proses aktif yang terjadi di membrane reticulum sarkoplasma. Proses ini menggunakan energy yang

7

berasal dari pemecahan molekul ATP yang berbeda. Ketika kadar kalsium turun sampai sekitar 10-7 molar, troponin kembali ke posisinya semula pada molekul tropomiosin, dan tropomiosin kembali menghambat pengikatan aktin dan myosin, yang menyebabkan kontraksi otot berhenti.7

Gambar 7: Sorkomer pada otot (sumber: www.google.com) Otot rangka dapat bergerak jika dirangsang. Rangsangannya dapat berupa panas, dingin, arus listrik, dsb. Otot rangka bekerja dengan dua cara, yaitu kontraksi (memendek dan menebal) dan relaksasi (kembali keadaan semula). Otot dapat memendek (kontraksi) maksimal, keadaan ini disebut tonus, kemudian relaksasi. Namun, seringkali rangsangan tertentu menyebabkan keadaan tonus tidak diikuti oleh relaksasi, keadaan otot seperti ini disebut tetanus (kejang). Di dalam serabut otot terdapat tiga macam protein, yaitu: a. Miogen  amat mudah larut b. Miosin  tidak mudah larut c. Aktin  tidak mudah larut Campuran aktin dan miosin disebut aktomiosin. Aktomiosin inilah yang merupakan protein utama dalam otot. Bila aktomiosin dipekatkan maka akan membentuk benang. Asetilkolin yang diproduksi oleh bagian ujung serabut saraf akan membebaskan ion kalsium (Ca2+) yang berada di antara sel otot. Ion kalsium ini masuk ke dalam otot mengangkut troponin dan tropomiosin ke aktin, sehingga posisi aktin berubah mempengaruhi filamen penghubung. Aktin tertarik mendekati miosin sehingga aktin dan miosin bertempelan

8

membentuk aktomiosin. Akibatnya benang (sel) menjadi pendek. Pada keadaan inilah, otot sedang berkontraksi. Setelah selesai kontraksi, ion kalsium, masuk kembali ke plasma sel, sehingga ikatan troponin dan ion kalsium lepas, menyebabkan lepasnya perlekatan aktin dan miosin, keadaan inilah yang disebut otot relaksasi.5 SUMBER ENERGI ATP (Adenosht Tri Phosphat) merupakan sumber energi utama untuk kontraksi otot. ATP berasal dari oksidasi karbohidrat dan lemak. Kontraksi otot merupakan interaksi antara aktin dan miosin yang memerlukan ATP. ATP  ADP + P AktiN + Miosin

Aktomiosin ATPase

Kontraksi otot sangat bergantung pada produksi ATP dari salah satu dari tiga sumber, yaitu:6 1. Kretinin fosfat  yang disimpan di otot. Membawa ikatan fosfat berenergi tinggi yang sama seperti ATP. Ikatan berenergi tinggi dari kreatin fosfat dipecahkan dan dilepaskan energi yang mengakibatkan pengikatan ion fosfat baru pada ADP untuk membentuk kembali ATP. Akan tetapi, jumlah total kreatin fosfat juga sangat sedikit, hanya sekitar lima kali jumlah ATP. Oleh karena itu, energi disimpan dari ATP cadangan dan kreatin posfat dalam otot masih mampu menyebabkan kontraksi maksimal otot selama tidak lebih dari beberapa detik. Kretinin fosfat berenergi juga terdapat dalam konsentrasi tinggi pada otot. Fosfokreatin tidak dapat dipakai langsung sebagai sumber energi, tetapi fosfokreatin dapat memberikan energinya kepada ADP. Kreatin Fosfokreatin + ADP

keratin + ATP

Fosfokinase 2. Fosforilasi oksidatif  bahan makanan yang disimpan di atau ke otot.

9

seperti karbohidrat, lemak, dan protein. Sebagian besar energi ini dilepaskan dalam perjalanan oksidasi bahan makanan tersebut. Oksidasi ini mengeluarkan energi yang hampir seluruhnya berlangsung dalam mitokondria, yang menggunakan energi yang dikeluarkan untuk membentuk ATP baru. Jadi, sumber akhir energi untuk kontraksi otot adalah makanan dasar dan oksigen. 3. Glikolisis aerob maupun anaerob. otot dapat berkontraksi secara singkat tanpa memakai oksigen dengan menggunakan ATP yang dihasilkan melalui glikolisis anaerob. Langkah pertama dengan respirasi seluler, Glikolisis berlangsung dalam sarkoplasma, tidak memerlukan oksigen dan melibatkan pengubahan satu molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat. Glikolisis anaerob berlangsung cepat tetapi tidak efisien karena hanya menghasilkan dua molekul ATP per molekul glukosa. Glikolisis dapat memenuhi kebutuhan ATP untuk kontraksi otot dalam waktu singkat jika persendian oksigen tidak mencukupi. Aerob (membutuhkan oksigen), aat aktivitas berlangsung, asam piruvat yang terbentuk melalui glikolisis anaerob mengalir ke mitokondria untuk masuk ke siklus asam sitrat (trikarboksilat) untuk oksidasi. Jika ada oksigen glukosa terurai dengan sempurna menjadi karbondioksida, air dan energi (ATP). Reaksi aerob berlangsung lambat tetapi efesien, menghasilkan energi sampai 36 mol ATP per mol glukosa. MEKANISME GLOKOLISIS ANAEROB & AEROB Saat kerja yang dilakukan otot tidak terlalu berat, serabut otot dapat memenuhi energinya dengan proses aerob (dengan oksigen). Akan tetapi, apabila kerja yang dilakukan terlalu berat sehingga pasokan oksigen tidak mencukupi, maka energi akan didapat melalui proses anerob (tanpa oksigen). Proses aerob dialami saat otot sedang berelaksasi. Pada proses ini, karbohidrat akan dipecah menjadi gula sederhana yang disebut glukosa. Glukosa yang tidak diperlukan oleh tubuh akan dikonversi menjadi glikogen dan disimpan di hati serta otot. Selama oksidasi, glikogen akan menjadi karbondioksida dan air, serta terbentuk 36 adenosin trifosfat (ATP). Nantinya, apabila otot hendak melakukan kontraksi, ATP akan diubah menjadi adenosin difosfat (ADP). Hasil sampingan dari proses ini adalah asam laktat.7

10

Seperti yang telah dikemukakan sebelumnya, apabila kerja otot terlalu keras, akan menyebabkan pasokan oksigen berkurang sehingga penghasilan energi harus melewati proses anaerob (tanpa oksigen). Pada proses ini, selain ATP yang dihasilkan 18X lebih sedikit (2ATP), proses anaerob menghasilkan lebih banyak asam laktat. Karena oksigen tidak mencukupi, asam laktat akan menumpuk dan berdifusi ke dalam cairan darah.7 Untuk penggunaan konsumsi oksigen pada kerja berat, sedang ,dan ringan di klasifikasikan dalam beberapa bentuk: 1. Lari 100m/detik  85% anaerob 2. Lari 2 mil/10 menit  20% anaerob 3. Lari jauh 60 menit  5% anaerob Pada atlit yang terlatih: 1. Konsumsi O2 menjadi lebih besar  mekanisme anaerob ditunda 2. Denyut janutung nya menjadi berkurang / terlatih Keberadaan asam laktat di dalam cairan darah akan merangsang pusat pernapasan sehingga frekuensi dan kedalaman napas meningkat. Hal ini akan terus berlangsung, sampai jumlah oksigen cukup untuk memungkinkan sel otot dan hati mengoksidasi asam laktat dengan sempurna dengan mengubahnya menjadi glikogen. Oksigen ekstra yang dibutuhkan untuk membuang tumpukan asam laktat disebut oxygen debt.7 KELELAHAN OTOT Kontraksi kuat otot yang berlangsung lama mengakibatkan keadaan yang dikenal sebagai kelelahan otot. Kelelahan ini diakibatkan dari ketidakmampuan proses kontraksi dan metabolisme serabut-serabut otot untuk melanjutkan suplai output kerja yang sama. Saraf terus bekerja dengan baik, impuls saraf berjalan secara normal melalui hubungan otot-saraf masuk ke dalam serabut-serabut otot, dan malahan potensial aksi normal menyebar ke serabut-serabut otot sendiri kekurangan ATP.8 Hambatan aliran darah yang menuju ke otot yang sedang berkontraksi mengakibatkan kelelahan otot yang sedang berkontraksi mengakibatkan kelelahan otot hampir sempurna dalam satu menit atau lebih karena kehilangan suplai nutrient dengan nyata.8

11

Selain itu, kelelahan otot bisa saja terjadi akibat kegagalan otot untuk berkontraksi secara sadar, dapat terjadi karena:8 1. Syaraf motor yang mensyarafi serabut-serabut otot di dalam kesatuan motor untuk mengirimkan rangsangan-rangsangan persyarafan (nervous impulses). 2. Persimpangan neuromuskuler junction memancarkan rangsangan-rangsangan persyarafan dari syaraf motor ke serabut-serabut otot. 3. Mekanisme kontraktil itu sendiri untuk menghasilkan tenaga. 4. Sistem syaraf pusat, seperti otak dan spinal cord memulai dan memancarkan rangsangan-rangsangan persyarafan ke otot. PENUMPUKAN ASAM LAKTAT Apabila waktu istirahat otot terlalu sedikit padahal kerja otot (kontrasi) berlangsung dalam waktu yang cukup lama, maka otot dapat kehabisan energi (ATP). Otot tidak memiliki waktu yang cukup untuk memproduksi ATP yang baru, jika terus berlangsung hal demikian, maka produksi ATP akan dialihkan dengan cara anaerob. Produksi dengan cara anaerob akan membuat penimbunan asam laktat semakin banyak. Asam laktat yang merupakan hasil sampingan peristiwa dari pemecahan glikogen dapat menyebabkan “pegal linu” dalam otot ataupun dapat menyebabkan “kecapaian” otot. Kecapaian atau kelelahan otot biasanya ditandai dengan tubuh yang menjadi lemas dan juga lelah. Penimbunan asam laktat juga dapat mempengaruhi terjadinya kelelahan otot. Penimbunan asam laktat menyertai didalam proses kelelahan selanjutnya diperkuat oleh fakta dimana dua mekanisme secara fisiologis yang karenanya asam laktat menghalangi fungsi otot. Kedua mekanisme tersebut tergantung kepada efek asam laktat pada pH intraseluler atau konsentrasi ion hidrogen (H+).9 Dengan meningkatnya asam laktat, konsentrasi H+ meningkat, dan pH menurun. Di lain pihak, peningkatan konsentrasi ion H+ menghalangi proses rangkaian eksitasi oleh menurunnya sejumlah Ca²+ yang dikeluarkan dari retikulum sarkoplasma dan gangguan kapasitas mengikat Ca²+ — troponin. Di lain pihak peningkatan konsentrasi ion H+ juga menghambat kegiatan fosfofruktokinase, enzim kunci yang terlibat di dalam anaerobik glikolisis. Demikian lambatnya hambatan glikolisis, mengurangi penyediaan ATP untuk energi

12

Asam laktat dapat diubah lagi menjadi glukosa dengan bantuan enzim-enzim yang ada di hati. Akan tetapi hanya sekitar 70% asam laktat yang dapat diubah kembali menjadi glukosa oleh enzim-enzim dalam hati. Cara lain untuk mengurangi penimbunan asam laktat adalah dengan menambah pasokan oksigen ke dalam darah. Kebutuhan oksigen yang tinggi akan mengakibatkan seseorang bernapas dengan terengah-engah. KESIMPULAN Keluhan lemas dan lelah pada kasus, dikarenakan terjadinya kelelahan otot. Kelelahan otot yang dialami oleh perempuan ini dikarenakan jumlah asam laktat yang meningkat. Peningkatan asam laktat dapat terjadi karena tidak ada cukup waktu istirahat dan kerja otot yang terlampau berat. Dengan demikian maka hipotesis yang menyatakan bahwa keluhan lemas dan lelah yang dialami oleh perempuan dalam kasus, diakibatkan karena kelelahan otot. DAFTAR PUSTAKA: 1. Salim D. Buku ajar myologi. Jakarta: Bagian Anatomi FK UKRIDA; 2013.h.38-41. 2. Anatomy and Physiology. [internet].[cited on 2019 March 24]. Available at : http://www.anatomie-physiologie.de/ana_site/organe-muskeln.html. 3. Penuntun praktikum histologi. FK Ukrida.h.14. 4. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2004. 5. Handoko P. Pengobatan Alternatif. Jakarta: PT Elex Media Komputindo; 2008.h.118. 6. Cowin JE. Buku saku patofisiologi. Ed 3 (rev). Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2009.h.320-1. 7. Watson R. Anatomi dan fisiologi untuk perawat. Ed 10. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2002. 8. Guyton. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi 10. 2002. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC. Hal.174-206. 9. Marks DB, Marks AD, Smith CM, Suyono J, editor. Biokimia kedokteran dasar : sebuah pendekatan klinis. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2000.

13