Fisiologi Sistem Muskuloskeletal Dr Sonny

SISTEM MUSKULOSKELETAL

Dr. H .SONNY PAMUJI LAKSONO.M.Kes

Berdasarkan morfologi dan fungsinya jaringan otot dibagi atas 3 jenis :

1. Otot Rangka

2. Otot Jantung

3. Otot Polos : - Visceral

- Multiunit

OTOT RANGKA

- Pada tubuh: otot rangka dimulai dan berakhir pada tendon yang melekat pada tulang

- Setiap serat otot merupakan 1 sel otot

dilapisi oleh Sarkolema

- Didalam sitoplasma (Sarkolema) banyak mitokondria, granula Glikogen, dan myoglobin

- Didalam 1 serat otot banyak mengandung myofibril myofilamen(tebal & tipis)

- Setiap filamen tebal terdiri dari : myosin

-Setiap filamen tipis terdiri dari 2 rantai globular aktin.

SIFAT LISTRIK OTOT RANGKA:

- Sel otot rangka tidak dapat berkontraksi tanpa rangsang dari luar

- Potensial membran istirahat: -90 MV

- Satu sel otot rangka mengikuti “Hukum Gagal atau Tuntas”

Artinya :-Rgs bawah ambang Pot Aksi -

-Rgs ambang/atas Pot Aksi +

Diikuti kontraksi otot yang Maks.

- Satu berkas otot terdiri dari banyak serat otot,

masing-masing serat otot memiliki ambang

Rgs yang berbeda. Makin besar Rgs

Makin besar jawaban/ kontraksi otot

MEKANISME SELULER PERISTIWA KONTRAKSI ( EXCITATION

CONTRACTION COUPLING) :

- Otot dapat dirgs secara langsung pd serat otot & tak lgs

melalui syaraf motoriknya .

1. Sel otot dirgs Depolarisasi membran sel Potensial Aksi

2. Penyebaran impuls melalui sistem T sampai ke TRIAD

3. Terminal Cisterna melepaskan ion Kalsium ke Sarkoplasma

4. Kalsium berdifusi ke myofibril & berikatan dgn Troponin C

5. Ikatan Troponin I & molekul Aktin terlepas Tropomyosin

ke lateral

6. “Binding site” untuk kepala Myosin terbuka

7. Ion Kalsium diikat oleh Troponin C Kepala myosin

mendekati Aktin membentuk “Cross Bridge” dengan

Aktin.

8. Enzym Myosin -ATP Ase diaktifkan Hidrolisis ATP

ADP + Energi ( Dipakai menekuk kepala Myosin)

9. Proses pergerakan kepala myosin yang mengikat & melepaskan

molekul Aktin “Sliding of Myofilament”

10. Proses mulai Depolarisasi sampai terjadi Kontraksi

“Excitation-Contraction Coupling”

11. Segera setelah melepaskan ion Kalsium, Retikulum

Sarkoplasma mulai menarik kembali ion Kalsium

(transport aktif ) kedalam Tubulus Longitudinal R.S.

“Terminal-Cisternae” Konsentrasi Ion Kalsium

me interaksi Myosin & Aktin terhenti

Relaksasi otot

KARAKTERISTIK KONTRAKSI OTOT RANGKA

- Bila satu serat otot di rgs :

- Masa Periode Laten : Saat antara

pemberian rangsang dgn awal terjadinya

kontraksi mekanik.( 75 mdet)

- Masa Periode Kontraksi : Pemendekan

otot krn pergeseran myofilament (0,04 mdet)

- Masa Periode Relaksasi : otot kembali

kepjng awal seblm berkontraksi (0,05 mdet)

JENIS-JENIS KONTRAKSI :

1. Kontraksi Isotonik :

- Pemendekan panjang otot

- tonus / tegangan otot tak berubah

- KERJA = BEBAN X JARAK

2. KONTRAKSI ISOMETRIK

- Panjang otot tidak berubah

- Peningkatan tegangan / tonus otot

- “Tidak terjadi pemendekan myofilament”,

peneliti lain : “ Pemendekan beberapa sarkomer

disertai pemanjangan sarkomer lain”

- Mis nya : - Kontraksi saat mengangkat beban

yang sangat berat

- Kontraksi otot tungkai saat berdiri

tegak

3. KONTRAKSI ISOKINETIK

- Kontraksi konsentrik(pemendekan otot) pd

kecepatan tetap (isokinetik)

- Tegangan otot yang dihasilkan maks pada

seluruh lingkup gerak sendi

- Mis nya : - Biasanya : Saat olah raga

- Gerakan lengan saat renang gaya

bebas

3. KONTRAKSI ISOKINETIK

- Kontraksi konsentrik(pemendekan otot) pd

kecepatan tetap (isokinetik)

- Tegangan otot yang dihasilkan maks pada

seluruh lingkup gerak sendi

- Mis nya : - Biasanya : Saat olah raga

- Gerakan lengan saat renang gaya

bebas

SUMBER ENERGI & PENGGUNAANNYA DALAM KONTRAKSI OTOT

- Sumber energi otot untuk : Kontraksi & Relaksasi

- Sumber energi berasal :Metab Karbohidrat & Lipid

- Energi ATP dibutuhkan untuk :

1. Tenaga “Power Stroke” dlm rangka sliding of

myofilament

2. Memompa ion Kalsium ke R. Sarkoplasma

3. Memutuskan ikatan Myosin dari Binding Site di

Aktin pada akhir Power Stroke

ASAL SUMBER -SUMBER ENERGI OTOT:

1. Cadangan ATP di dlm otot

2. Resisntesis ATP yang berasal dari :

A. Pemecahan Fosfokreatin:

- Proses tak memerlukan Oksigen

- Jumlah sedikit( 20-30 dtk habis)

- Harus diresintesis kembali

- Katalis : Kreatin Kinase

B. Pemecahan Glukosa / Glikogen( cadangan glukosa otot) :

- Hasilnya : CO2 +H2O +ATP

- Merupakan proses penghasil ATP terbesar pd saat

Fosfokkreatin habis atau diperlukan sejumlah ATP dlm

waktu singkat

- Bila tersedia cukup Oksigen :

Asam Pyruvat Siklus Krebs / TCA cycle

Menghasilkan ATP lebih >> ( Glikolisis Aerob)

Bila tidak tersedia cukup Oksigen :

- Asam Pyruvat Asam Laktat + ATP (Glikolisis Anaerobik)

- ATP dihasilkan lebih <<

C. Pemecahan Asam Lemak Bebas :

- FFA CO2 + H2O + ATP

- Sumber energi dlm keadaan istirahat dan masa pemulihan

sesudah kerja otot

O2

MEKANISME HUTANG OKSIGEN :

Pada saat kerja otot P.D dilatasi Aliran drh ke otot >>

suply O2 ke jar tsb >>

Pada saat kerja otot ringan & sedang, peningkatan konsumsi O2 sebanding dgn energi yg dibutuhkan.

Kebutuhan energinya dipenuhi melalui proses Aerobik

Pada Kerja otot Berat :

-Resintesis Fosfokreatin(sbg sumber energi “Cepat”)dilakukan

dgn memakai ATP dari pemecahan: Glukosa As Laktat

( Proses Anaerob)

-Terjadi Pe >> As Laktat As Laktat tertumpuk di otot

pH drh me << aktifitas enzim anaerob terhambat

Kerja otot berat tak dpt berlangsung lama.

Setelah Kerja otot Berat selesai :

- Diperlukan sejumlah besar Oksigen untuk proses :

- Oksidasi As Laktat menjadi As Pyruvat

- Mengembalikan cadangan ATP

- Resintesis Fosfokreatin

- Jumlah Oksigen tambahan yg dikonsumsi pd masa pemulihan

sebanding dgn jumlah Oksigen yg seharusnya dibutuhkan

untuk penyediaan kembali energi melalui proses aerobik selama

kerja berat tsb

- Volume oksigen yg dikonsumsi selama masa pemulihan :

Hutang Oksigen / Oxygen Debt / Excess Post-exercise Oxygen

Consumption(EPOC) .

PEMBENTUKAN PANAS PADA OTOT

1. Resting Heat :

Panas yg dihasilkan pd keadaan istirahat / basal sbg hasil

proses metabolisme sel

2. Initial Heat( Panas Awal) :

- Activation Heat

- Contraction Heat

- Relaxation Heat

3. Recovery Heat / Delayed Heat :

Panas yg dibebaskan setelah relaksasi selesai ( sbg hasil

proses metabolisme unt pemulihan otot )

MOTOR UNIT

-Satu Motor Unit tdd : 1 syaraf motor( serat afferen) &

Bbr serat otot yg dipersyarafi

-Untuk Gerakan Halus & Trampil : Motor Unit kecil

satu syaraf motor hanya mempersyarafi sedikit serat otot.

Mis nya : otot mata ekstrinsik dlm satu motor unit tdp 3-6

serat otot).

-Untuk Gerakan Lambat & Kasar /untuk mempertahankan

sikap tubuh Dapat mengandung 500-1000 serat

otot dalam I motor unit

-Letak setiap serat otot dlm 1 motor unit tidak berdekatan

setiap serat otot kontraksi berbeda(masa laten beda)

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KEKUATAN KONTRAKSI OTOT

1. SUHU.

Suhu me >>>/ Suhu me <<< Reaksi enzymatik tgg,

terjadi denaturasi protein kekuatan kontraksi

me < Terjadi Pe >> masa laten, masa kontraksi &

masa relaksasi pd mekanomiogram

2. PANJANG AWAL ( INITIAL LENGTH )

- Panjang otot sebelum berkontraksi

- Dalam tubuh : otot melekat pd tulang Panjang otot pd

awal berkontraksi( Resting Length)

- Diluar tubuh : Bila otot dilepas dari Origo/Insertionya

otot memendek, tonus ber << (panjang otot/Equilibrium Length)

- Percobaan di Lab : M’rgs sec maks dgn memakai stim induksi

pd seberkas otot yg terfiksasi (Kontr Isometrik), Didapat :

Makin Besar panjag awal Kontr makin >> s/d batas ttt

FENOMENA : MEKANISME PERGESERAN FILAMENT

- Kekuatan Kontr Maks terjadi pd panjang awal yg sesuai dgn :

EQUILIBRIUM LENGTH

3. JENIS PEMBEBANAN :

^ PEMBEBANAN LANGSUNG

- Beban diberikan lgs pd ujung otot yg bebas

- Otot di regang sebelum berkontraksi

^ PEMBEBANAN TAK LANGSUNG.

- Beban diberikan pd ujung otot yg terfiksasi dg penumpu

- Otot tidak diregang sebelum berkontraksi

Pada Percobaan di Laboratorium akan di analisa :

Jenis Pembebanan mana yang akan menghasilkan kekuatan

kontraksi yg lebih besar ?

4. CARA PERANGSANGAN :

^ RANGSANG LANGSUNG

- Rgs lgs pd otot tidak melalui syaraf motoriknya

- Serat otot yg berkontraksi adlh serat otot yg sec mekanik lgs

dipengaruhi oleh stimulator.

^ RANGSANG TAK LANGSUNG.

- P’rgs otot melalui syaraf motoriknya

- Semua serat otot dgn ambang rgs terendah dlm 1 motor unit

akan berkontraksi.

5. JENIS -JENIS KONTRAKSI :

* TREPPE(Stair Case Effect)

- Seberkas otot di rgs berkali-kali dgn rgs Maks &Supramaks

segera setelah masa relaksasi selesai, maka akan terlihat

peningkatan kekuatan kontraksi.

- B’lgs selama 30-50 kali kontraksi berturutan, setelah itu

akan terjadi PLATEAU dimana kekuatan kontraksi

selanjutnya menetap.

- Ion Kalsium intrasel me >>

- Kemampuan Troponin C unt m’ikat ion Kalsium me >>

* SUMASI (PENJUMLAHAN) MOTOR UNIT

- Bila seberkas otot dirgs bbr kali mulai dgn rgs yg rendah

kemudian di tingkatkan kekuatan kontraksi me >>

- Semakin besar Rgs Semakin banyak Motor Unit yg

ter R’gs makin banyak otot yg berkontraksi

* PENJUMLAHAN GELOMBANG (WAVE SUMMATION)

- Seberkas otot di rgs bbr kali dgn rgs Maks / Supramaks

segera setelah masa refrakternya pd saat otot belum selesai

relaksasi Akan terjadi pe >>kekuatan kontraksi

- Bila rgs diberikan pd masa Relaksasi, maka pd mekano

t’lihat : Gel kontraksi yg timbul ditambahkan pd Gel

kontraksi sebelumnya (Tetanus Tak Sempurna )

- Bila rangsang berulang diberikan pada masa kontraksi

terjadi Tetanus Sempurna ( Tak ada Relaksasi sama sekali)

RESEPTOR DI OTOT

- Memantau perubahan panjang otot & tegangan otot

- Jenis : -Muscle Spindle (Panjang otot)

-Golgi Tendon organ( Tegangan otot)

- Reflek Regang: # Berperan unt mekanisme Feed Back negatif

lokal yg melawan setiap perub pasif panjang

otot shg panjang otot optimal saat

istirahat dpt dipertahankan

# Proses Refleks Regang :

- Berkas otot diregang sec pasif Serat Intrafusal( di dlm

Muscle Spindle )teregang P’rgs thd syaraf afferen yg

b’hub dgn ujung Muscle Spindle me >>( ujung syaraf Aff ini

bersinaps dgn Alpha Motor Neuron yg mempersyarafi serat

otot ekstrafusal yg sama Terjadi Kontraksi otot tsb

BEBERAPA KEADAAN YG MEMPENGARUHI FUNGSI OTOT

1. KELELAHAN ( FATIGUE )

-Penurunan kekuatan kontraksi

-Ketidakmampuan elemen kontraktil melakukan fungsinya,

Penyebabnya :

* Cadangan energi dlm otot habis

* Penimbunan Assam Laktat

* Peningkatan Kadar ion ekstrasel

2. KONTRAKTUR FISIOLOGIS

- Kegagalan otot kembali kepanjang awal setelah proses kontraksi

-T’jadi pd kelelahan hebat, dimana energi unt relaksasi tdk ada

3. ATROPHY OTOT

- Otot tidak aktif dlm waktu yg cukup lama atau terjadi

kerusakan pd syaraf motornya sel-sel otot mengecil

- Cadangan energi dlm sel (ATP,Fosfokreatin,Glikogen)dan

protein berkurang . Kekuatan kontraksi otot berkurang

- Disuse Atrophy

4. HIPERTROPHY OTOT

-Otot sering digunakan untuk aktifitas berat( mis : Olah Raga)

-Terjadi pembesaran ukuran tiap tiap sel otot

-Cadangan energi dlm sel bertambah kontraksi me >>

RIGOR MORTIS

- Beberapa jam setelah kematian

- Seluruh otot mengalami kontraktur :

Otot berkontraksi dan menjadi kaku walaupun tidak

terjadi potensial aksi , otot kaku o/k tak tersedianya

ATP unt perombakan Cross Bridge antara Aktin & Myosin

- Keadaan ini terus berlangsung sampai terjadinya denaturasi

protein krn autolisis enzimdari lisosome

- Autolisis terjadi 15-25 jam setelah kematian, otot terlihat

melemas setelah kaku

MYASTENIA GRAVIS

- Melemah/hilangnya kekuatan kontraksi otot akibat gangguan

hantaran impuls listrik pada Myoneural Junction

- Penyebab :

-Adanya Antibodi terhadap jar itu sendiri

-Berkurangnya jumlah Asetilkolin pd ujung syaraf

-Meningkatnya enzim Asetilkolin Esterase pd celah Myoneural

Junction

-Terdapatnya zat yang menyerupai Asetilkolin-Esterase(Pseudo

ACE)

- Umumnya dimulai mengenai otot-otot kecil( kelopak mata)

OTOT JANTUNG

- Setiap sel mempunyai satu inti, banyak mitokondria dan tdp

miofibrilyg m’dung Aktin & miosin

- Proses kontraksi = proses kontraksi otot Rangka

- Garis Z pd miokardium t’lihat sbg daerah gelap ( Intercalated)

- Hub antara 2sel b’sebelahan : tahanan listrik rendah

memudahkan penyebaran impuls listrik( sifat Syncytium)

- Bila satu sel miokardium t’rgs, maka Pot Aksi akan diteruskan ke

seluruh miokardium ( Mengikuti Hukum Gagal atau Tuntas)

SIFAT LISTRIK OTOT JANTUNG.

- Pot Membran Istirahat mantap( -80 Mv)

- Bila di Rgs t’jadi Depolarisasi yg cepat disertai Kaduk julang

- Proses b’beda dgn otot Rangka :

Repolarisasi Cepat------Repolarisasi Lambat(Plateau)-------

Repolarisasi Cepat

- Seluruh proses Repolarisasi : 200 mdet

- Kecepatan hantar impuls : 0,3-0,5 m/det

- Sel picu jantung( S.A node) mempunyai sifat listrik yg b’beda

dgn sel miokardium

SIFAT MEKANIK OTOT JANTUNG

- Kontraksi t’jadi segera setelah terjadi Pot Aksi,dan b’lgs satu

setengah kali lebih lama dari lama pot aksinya.

- Tak dpt b’kontraksi Tetanus------- Krn masa refrakter

Absolut Pot aksi lebih lama dari pd kontraksinya

- Perangsangan yg cukup kuat pada masa refrakter Relatif dpt

menimbulkan kontraksi tambahan yaitu; Extra systole /

denyut ektopik

HUBUNGAN PANJANG AWAL DGN KEKUATAN KONTRAKSI OTOT JANTUNG

- Hubungan nya sama dgn otot Rangka

- Panjang awal serat otot miokardium ditentukan oleh derajat

pengisian ventrikel pd akhir diastolik (End Diastolic Filling)

- Tegangan Total miokardium sebanding dgn tekanan yg terjadi

dlm ventrikel

- Fenomena Frank Starling :

“Makin besar vol ventrikel pd akhir Diastolik, makin tinggi

tekanan di dalam ventrikel(makin besar kekuatan

kontraksi ventrikel ) sampai batas ttt

OTOT POLOS

-Memiliki miofilament Aktin & miosin

(susunan struktur tidak jelas)

-Retikulum Sarkoplasma tak berkembang dgn

baik

-Terdiri dari : - Otot Polos Viseral

- Otot Polos Multi Unit

OTOT POLOS VISERAL

-Tdp pd dinding organ berongga ( organ visceral):

- Saluran pencernaan

- Reproduksi

- Saluran Kemih

- Pembuluh Darah kecil

-Sel-sel saling berdekatan & mempunyai hub antar sel yg erat

-Pada bag sel ttt membran sel antara 2 sel otot bersebelahan

bersatu ----------- tahanan listrik didaerah tsb sangat rendah

----- Shg otot polos bekerja sbg satu kesatuan fungsional, shg

disebut SINGLE UNIT SMOOTH MUSCLE

-Potensial membran istirahat tidak mantap

-Beda Pot Listrik intra-ekstrasel saat istirahat : -55-60 mv

-Terdapat 2 Pot Aksi pd sel otot polos :

A. Spike Potensial:

- Timbul krn Rgs: listrik, hormon,Neurotransmiter

- Btk P.A mirip P.A otot rangka ( 10 mdet)

B. Slow Wave Potential :

- P.A yg timbul spontan tanpa rgs dr luar, akibat

tidak mantapnya Pot membran

- Gel Depol lambat yg timbul spontan = Gel Pace -

Maker (sering pd usus & ureter)

OTOT POLOS MULTI UNIT-Sel-sel otot polos ini umumnya berdiri sendiri

-Masing-masing sel dipersyarafi satu sel syaraf

-Antara sel satu dgn lainnya tidak tdp hubungan

( Syncytium tidak berfungsi)

-Pot Membran istirahat mantap

-Sel ini sangat peka thd rgs kimia, t’utama oleh NT yg

dilepaskan oleh ujung-ujung syaraf motornya( Ach &

Epinefrin)

-Dipersyarafi oleh : syaraf motorik autonom

-Contoh Otot Polos M.U :

- Otot Siliaris pd mata

- Otot iris pada mata

- Otot piloereksi kulit

- Otot polos Pemb drh besar

- Otot Polos Sal pernapasan (trakhea, Bronkhus)

SISTEM SKELETAL

Dr. H. SONNY PAMUJI LAKSONO M.Kes

FAAL TULANG* FUNGSI TULANG: - PENYANGGA TUBUH - MELINDUNGI ORGAN TUBUH - HEMATOPOESIS - HOMEOSTASIS (MEMPERTAHANKAN KADAR ION KALSIUM ) * TULANG MEMILIKI 2 JENIS SIMPANAN ION KALSIUM : 1.LABILE POOL 5 gr (MUDAH DILEPAS) - Exchangable Calcium - senyawa kalsium yg terdapat pada jar lain selain tulang serta yang terikat pada protein plasma - Yg terdapat dlm tlg tersimpan dlm btk kristal amorf mudah dilepaskan kedalam plasma bila kadar kalsium << atau sebaliknya 2.STABLE POOL 1000 gr (SUKAR DILEPAS) - Kalsium yg terdapat di pool ini penglepasanya lebih lambat dan dibutuhkan perangsangan hormon

FAAL TULANG* TULANG MEMILIKI 4 JENIS SEL YANG BERPERAN DLM PEMBENTUKAN DAN PERTUMBUHAN TULANG : 1.OSTEOBLAST : - ASAL: SEL PRIMITIF (OSTEOPROGENITOR) - MENSINTESA KOLAGEN UNTUK MEMBENTUK MATRIK ORGANIK ( OSTEOID ) -PD MATRIKS DIDEPOPSIT CaPO4 & ALKALI POSPATASE DIDEPOSIT SELAMA 6-12 JAM DEPOSIT HIDROKSIDA & BIKARBONAT KRISTAL HYDROXYAPATITE AKUMULASI SEKELILING OSTEOBLAST -PROTEIN TULANG : -OSTEONECTIN: PROTEIN BERIKATAN DGN KOLAGEN BERIKATAN KRISTAL HYDROXYAPATITE -OSTEOCALCIN: PROTEIN BERIKATAN DGN CALCIUM 2.OSTEOSIT: -SEL TULANG BERASAL DR OSTEOBLAST -TERDAPAT DIANTARA MATRIKS ORGANIK & HYDROXYAPATITE -MEMILIKI ENZIM PROTEOLITIK PENGHANCUR TLG -BERPERAN MELEPASKAN CADANGAN KALSIUM DARI LABILE POOL 3.OSTEOKLAST: -PENGHANCUR TULANG ( RESORPSI) -INTI >>, BERGERAK, &TDP ENZIM PENGHANCUR TLG -ASAL : MONOSIT TLG SBG MAKROFAG 4.OSTEOPROGENITOR ASAL SEL OSTEOBLAST

PROSES REMODELING TULANG

OSTEOID

CaPO4

FAAL TULANG

• PROSES REMODELING TULANG : 1. PROSES RESORPSI ( PENGHANCURAN TULANG ) 2. PROSES DEPOSISI ( PEMBENTUKAN TULANG )• PROSES REMODELING TULANG MENGGANTI TULANG YG SUDAH TUA

DGN TLG BARU• PROSES DEPOSISI SANGAT DIPENGARUHI OLEH FAKTOR MEKANIK: -MAKIN BESAR STRESS FISIK / TEKANAN YG DITERIMA OLEH SUATU BAG TLG MAKIN BESAR DEPOSISINYA -STRESS FISIK / TEKANAN PADA TLG TIDAK ADA MASSA TULANG HILANG MIS :- ATLET/PEKERJA BERAT TLG LEBIH PADAT&KUAT - PASIEN TERBARING LAMA DI RS ? - ASTRONUT (PENERBANG LUAR ANGKASA) ?• PROSES RESORPSI & DEPOSISI BERBAGAI HORMON• PADA USIA ANAK-ANAK PERTUMBUHAN TLG GROWTH HORMON SELANJUTNYA PTH MENGGUNAKAN TLG SEBAGAI BANK TEMPAT SIMPANAN ION KALSIUM