Kontraksi Otot yang BerlebihanAnnisza (102010201)Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida WacanaJalan Arjuna Utara No. 6 - Jakarta Barat 11470Email: anisza.ica@gmail.com

PendahuluanOtot sebenarnya suatu jaringan yang terdiri atas sel-sel otot. Sel-sel otot bergabung membentuk serabut otot. Serabut otot dibungkus oleh selaput otot (sarkolemma). Serabut-serabut otot bergabung membentuk kumpulan serabut otot yang disebut berkas otot. Berkas-berkas otot itu bergabung membentut otot atau daging. Otot dibungkus oleh sarung otot (fascia).1,2Otot mampu merenggang (relaksasi) dan mengerut (kontraksi),akibatnya otot dapat menggerakkan rangka. Oleh karena itu, otot disebut alat gerak aktif.1Macam-macam otot tubuh manusia dibentuk oleh lebih dari 640 otot rangka yang berbeda. Ujung-ujung otot melekat pada rangka atau tulang-tulang pembentuk rangka. Ujung-ujung otot yang melekat pada tulang disebut tendon atau urat otot. Tendon bersifat kuat dan kenyal serta disusun oleh jaringan ikat. Tendon yang melekat pada tulang yang bergerak disebut insersio sedangkan tendon yang melekat pada tulang yang tidak bergerak disebut origo.2MakroskopisPada tungkai bawah dapat dibedakan tiga komponen yaitu compartimentum anterius , compartimentum laterale , compartimentum posterius.Compartimentum anterius tungkai bawah adalah kompartemen ekstensor yang terletak anterior terhadap membran interossea cruris,antara permukaan lateral tibia dan septum intermusculare cruris anterius.Empat otot compartimentum anterius ialah :3a.Musculus tibialis anterior , fungsi utamanya untuk dorsofleksi pergelangan kaki dan inversi kaki. b. Musculus extensor hallucis longus , fungsi utamanya untuk ekstensi digitus primus ( hallux ) dan dorsofleksi pergelangan kaki. c. Musculus extensor digitorum longus , fungsi utamanya untuk ekstensi keempat jari kaki lateral dan dorsofleksi pergelangan kaki.d. Musculus fiburalis ( peroneus ) tertius, fungsi utamanya untuk dorsofleksi pergelangan kaki dan membantu eversi kaki.

Gambar 1. Gambar 1. Otot Extensor Tungkai BawahTampak Anterior dan Posterior 4

Pada otot paha bagian anterior, terdapat m. rectus femoris, m. vastus lateralis, m. vastus medialis, m. vastus intermedius,dan m. sartorius. Sedangkan pada otot paha bagian posterior terdapat m. biceps femoris, m. semitendinosus, dan m. semimembranosus.

Gambar 2. Otot Kaki Tambak Posterior4

Pada struktur otot tungkai bawah anterior, terdapat muskuli muskuli, yaitu, m. peroneus longus, m. peroneus brevis, m. extensor digitorum longus, m. extensor hallucis longus, m. soleus, m. gastrocnemius, dan m. tabialis anterior. Sedangkan pada otot tungkai bawah posterior, terdapat m. gastrocnemius caput mediale, m. gastrocnemius caput laterale, m. soleus dan tendon calcaneus.3

Mikroskopis OtotSpesialis kontraksi pada sel-sel tubuh adalah otot. Jaringan otot terdiri dari sel-sel yang berbeda-beda, mengandung protein kontraktil. Struktur biologi dari protein ini membangkitkan tekanan yang dibutuhkan untuk kontraksi selular, yang menimbulkan gerakan di antara organ tertentu dan tubuh sebagai satu kesatuan. Kebanyakan sel otot berasal dari mesoderm, dan diferensiasinya terutama terjadi melalui proses pemanjangan secara berangsur-angsur, disertai pembuatan protein miofibril.5 Otot Rangka Otot rangka adalah otot lurik, volunteer, dan melekat pada rangka. Serabut otot sangat panjang, sampai 30cm, berbentuk silindris, dengan lebar berkisar 10 mikron sampai 100 mikron. Setiap serabut memiliki banyak inti, yang tersusun di bagian perifer. Kontraksinya cepat dan kuat.Di sarkoplasmanya dipenuhi berkas-berkas filament silindris panjang yang disebut myofibril.Miofibril adalah unit kontraktif yang mengalami spesialisai, volumenya mencapai 80% volume serabut. Setiap myofibril silindris terdiri dari miofilamen tebal dan miofilamen tipis. Miofilamen tebal terdiri terutama dari protein myosin. Miofilamen tipis tersusun dari protein aktin. Dua protein tambahan pada filamen tipis adalah tropomiosin dan troponin, melekat pada aktin.6Pemitaan ditentukan berdasarkan susunan miofilamen. Pita A yang lebih gelap, terdiri dari susunan vertical miofilamen tebal yang berselang-seling dengan miofilamen tipis.6 Pita I yang lebih terang, terbentuk dari miofilamen aktin tipis, yang memanjang ke dua arah dari garis Z ke dalam susunan filamen tebal. Garis Z terbentuk dari protein penunjang yang menahan miofilamen tipis tetap menyatu di sepanjang myofibril Garis M membagi dua pusat zona H. pembagian ini merupakan kerja protein penunjang lain yang menahan miofilamen tebal tetap bersatu dalam susunan. Sarkomer adalah jarak antara garis Z ke garis Z lainnya.

Gambar 3.4 Otot Polos8Otot polos adalah otot tidak berlurik dan involunter. Jenis otot ini dapat ditemukan pada dinding organ berongga seperti kantung kemih dan uterus, serta pada dinding tuba, seperti pada system respiratorik, pencernaan, reproduksi, urinarius, dan system sirkulasi darah. Serabut otot berbentuk spindle dengan nucleus sentral yang terelongasi. Serabut ini berukuran kecil, berkisar antara 20mikron sampai 0,5 mikron pada uterus orang hamil. Kontraksinya kuat dan lamban.Miofilamen otot polos memiliki perbedaan dengan miofilamen otot rangka. Filament myosin tebal lebih panjang dibandingkan filament myosin tebal dalam otot rangka. Miofilamen aktin tipis tidak memiliki troponin dan tropomiosin. Dapat ditemukan miofilamen berukuransedang. Miofilamen ini tidak terlibat dalam proses kontraktil, tetapi dipercaya berfungsi sebagai kerangka kerja sitoskeletal untuk menopang sel.8

Gambar 4.8 Otot JantungOtot jantung adalah otot lurik, involunter, dan hanya ditemukan pada jantung, serabut terelongasi dan membentuk cabang dengan satu nucleus sentral. Panjangnya berkisar antara 85 mikron sampai 100 mikron dan diameternya 15 mikron. Diskus terinterkalasi adalah sambungan kuat khusus pada sisi ujung yang bersentuhan dengan sel-sel otot tetangga. Kontraksi otot jantung kuat dan berirama.6Miofilamen disusun dalam pola pemitaan regular sehingga otot jantung berlurik. Filament aktin tipis mengandung troponin dan tropomiosin. Mekanisme aksi ion kalsiumnya serupa dengan yang terjadinya di otot rangka. Otot jantung memiliki tubulus-T dan reticulum sarkoplasma yang terbentuk dengan baik. Otot ini berkontraksi seseuai dengan mekanisme sliding filament.6Tidak seperti otot rangka, sebagian ion kalsium yang dilepas untuk memicu kontraksi berasal dari carian ekstraselular. Akibatnya, otot jantung menjadi sangat sensitive terhadap ketidakseimbangan kalsium dalam cairan tubuh. Otot jantung adalah otot miogenik dan dapat memicu potensial aksinya sendiri tanpa memerlukan stimulasi saraf.6

Gambar 5.4Mekanisme Kontraksi & Relaksasi Otot7 KontraksiMekanisme umum kontraksi otot terjadi dalam urutan dan tahap tahap berikut :a.Suatu potensial aksi berjalan di sepanjang sebuah saraf motorik sampai ke ujungnya pada serabut otot.b.Di setiap ujung saraf menyereksi substansi neurotransmitter yaitu asetilkolin dalam jumlah sedikit.c.Asetilkolin bekerja pada area setempat pada membran serabut otot untuk membuka banyak kanal bergerbang asetilkolin melalui molekul molekul protein yang terapung pada membran.d.Terbukanya kanal bergerbang asetilkolin memungkinkan sejumlah besar ion natrium untuk berdifusi ke bagian dalam membran serabut otot.Peristiwa ini akan menimbulkan suatu potensial aksi pada membran.e. Potensial aksi akan berjalan di sepanjang membran serabut otot dengan cara yang sama seperti potensial aksi berjalan di sepanjang membran serabut saraf.f. Potensial aksi akan menimbulkan depolarisasi membran 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 di dalam retikulum ini.g. Ion ion kalsium menimbulkan kekuatan menarik antara filamen aktin dan miosin yang menyebabkan kedua filamen tersebut bergeser satu sama lain dan menghasilkan proses kontraksi.h. Setelah kurang dari satu detik , ion kalsium dipompa kembali ke dalam retikulum sarkoplasma oleh pompa membran Ca++ dan ion ion ini tetap disimpan dalam retikulum sampai potensial aksi otot yang baru datang lagi , pengeluaran ion kalsium dari miofibril akan menyebabkan kontraksi pada otot terhenti.Pada keadaan relaksasi , ujung-ujung filamen aktin yang memanjang dari dua lempeng Z yang berurutan sedikit saling tumpang tindih satu sama lain, dan sebaliknya pada saat kontraksi, filamen aktin ini telah tertarik ke dalam di antara filamen miosin, sehingga ujung-ujungnya sekarang saling tumpang saling tindih satu sama lain dengan pemanjangan yang maksimal. Lempeng Z juga telah ditarik oleh filamen aktin sampai keujung filamen miosin. Jadi, kontraksi otot terjadi tersebut mekanisme pergeseran filamen. Yang menyebabkan pergeseran filamen aktin disebabkan oleh kekuatan yang dibentuk oleh interaksi jembatan silang dari filamen miosin dengan filamen aktin. Pada keadaan istirahat kekuatan ini tidak aktif, tetapi bila sebuah potensial aksi berjalan disepanjang membran serabut otot, hal ini akan menyebabkan retikulum sarkoplasma melepaskan ion kalsium dalam jumlah besar, yang dengan cepat mengelilingi miofibril. Ion-ion kalsium ini kemudian mengaktifkan kekuatan diantara filamen aktin dan miosin, dan mulai terjadi kontraksi. Tetapi energi juga diperlukan untuk berlangsungnya proses kontraksi.Energi ini berasal dari ikatan berenergi tinggi pada molekul ATP , yang diuraikan menjadi adenesin difosfat ( ADP ) untuk membebaskan energi.Filamen miosin terdiri dari banyak molekul miosin dan masing masing mempunyai berat molekul kira kira 480.000.Molekul miosin terdiri atas enam rantai polipeptida , dua rantai berat masing masing dengan berat molekul kira kira 200.000 dan empat rantai ringan dengan berat molekul masing masing sekitar 20.000. Dua rantai berat saling melilit satu sama lain untuk membentuk heliks ganda yang disebut sebagai ekor dari molekul miosin. Salah satu ujung dari masing masing rantai ini melipat secara bilateral ke dalam suatu struktur polipeptida globuler yang disebut yang disebut kepala miosin .Jadi terdapat dua kepala bebas pada molekul miosin heliks ganda .Empat rantai ringan juga bagian dari kepala miosin yaitu dua di setiap kepala. Rantairantai ringan ini membantu mengatur fungsi kepala selama kontraksi otot.Filamen miosin dibentuk oleh 200 atau lebih molekul miosin tunggal.Ciri ciri lain dari kepala miosin yang sangat penting untuk kontraksi otot adalah bahwa ia dapat berfungsi seperti enzim ATPase , kemampuan ini menyebabkan kepala mampu memecah ATP dan menggunakan energi yang berasal dari ikatan fosfat berenergi tinggi ATP untuk menjalankan proses kontraksi.7Filamen aktin juga kompleks .Filamen ini terdiri dari tiga komponen protein yaitu : aktin , tropomiosin dan troponin .Kerangka filamen aktin adalah suatu molekul protein F- aktin untai ganda.Kedua untai membelit dalam suatu heliks dengan cara yang sama seperti molekul miosin.Setiap untai heliks F- aktin terdiri atas molekul G aktin terpolimerisasi yang masing masing mempunyai berat molekul sekitar 42.000.Pada setiap molekul G- aktin melekat satu molekul ADP yang diperkirakan adalah bagian aktif pada filamen aktin yang berinteraksi dengan jembatan silang filamen miosin untuk menimbulkan kontraksi otot.Bagian aktif pada kedua untai F aktin dari heliks ganda diatur bergantian , membentuk satu tempat aktif di seluruh filamen aktin kira kira setiap 2,7 nanometer.Setiap filamen aktin panjangnya kurang lebih 1 mikrometer.Bagian dasar dari filamen aktin disisipkan dengan kuat ke dalam lempeng Z ,ujung ujung filamen tersebut menonjol pada kedua arah untuk berada dalam ruangan antara molekul miosin.7Setiap molekul tropomiosin mempunyai berat molekul 70.000 dan panjang 40 nanometer.Molekul molekul tersebut terbungkus secara spiral mengelilingi sisi heliks F aktin .Pada stadium istirahat , molekul tropomiosin terletak pada ujung atas tempat yang aktif dari untai aktin , sehingga tidak dapat terjadi penarikan antara filamen aktin dan miosin untuk menimbulkan kontraksi7Masih ada molekul protein lain yang melekat di sepanjang sisi molekul tropomiosin yang disebut troponin .Molekul ini sebenarnya merupakan kompleks yang terdiri dari tiga subunit protein yang terikat secara longgar yang masing masing memiliki peran spesifik pada pengaturan kontraksi.Salah satu subunit ( troponin I ) mempunyai afinitas yang kuat terhadap aktin yang lainnya ( troponin T ) terhadap tropomiosin dan yang ketiga ( troponin C ) terhadap ion ion kalsium diduga mencetuskan proses kontraksi.Bila sebuah otot berkontraksi , timbul suatu kerja dan energi diperlukan.Sejumlah besar ATP dipecah membentuk ADP selama proses kontraksi , semakin besar jumlah kerja yang dilakukan oleh otot semakin besar jumlah ATP yang dipecahkan yang disebut efek Fenn.7

Gambar 6.Mekanisme Kontraksi8 Relaksasi9Proses kontraksi dihentikan ketika Ca2+ dikembalikan ke kantung lateral saat aktivitas listrik lokal berhenti.Retikulum sarkoplasma memiliki molekul pembawa , pompa Ca2+ - ATPase , yang memerlukan energi dan secara aktif mengangkut Ca2+ dari sitosol untuk memekatkannya di dalam kantung lateral.Ketika asetilkolinesterase menyingkirkan Ach dari taut neuromuscular , potensial aksi serat otot terhenti.Ketika potensial aksi lokal tidak dapat lagi terdapat di tubulus T untuk memicu pelepasan Ca2+ , aktivitas pompa Ca2+ retikulum sarkoplasma mengembalikan Ca2+ yang dilepaskan ke kantung lateral. Hilangnya Ca2+ dari sitosol memungkinkan kompleks troponin tropomiosin bergeser kembali ke posisinya yang menghambat , sehingga aktin dan miosin tidak lagi berikatan di jembatan silang .Filamen tipis , setelah dibebaskan dari siklus perlekatan dan penarikan jembatan silang , kembali secara pasif ke posisi istirahatnya.Serat otot kembali melemas / relaksasi.9Metabolisme Otot6Metabolisme otot terjadi pada saat tibanya impuls saraf pada pertautan neuromuskular yang mengakibatkan dilepaskannya asetilkolin akan menghasilkan perubahan permeabilitas membran yang mengelilingi serabut otot. Hal ini memungkinkan aliran ion kalium keluar dari sel-sel serabut dan aliran ion natrium masuk ke dalam sel. Pertukaran ini disertai dengan depolarisasi membran yang diikuti kontraksi serabut.Melalui pemeriksaan mikroskop cahaya, sarkolema serabut otot terdiri atas nukleus yang banyak, mitokondria, sitoplasma yang tidak terdiferensiasi (sarkoplasma), dan material bersilia (cross-striated). Melalui mikroskop elektron akan terlihat bahwa silia ini terdiri atas sarkomer, yaitu kontraktil terkecil dari serabut otot. Setiap sarkomer terdiri atas filamen tebal dan tipis yang tersusun teratur. Filamen tebal diduga terdiri atas miosin dan yang tipis terdiri atas aktin, yaitu suatu protein yang penting untuk kontraksi. Miosin memiliki sifat-sifat enzim dan dalam otot yang istirahat kecenderungan untuk membentuk aktomiosin dicegah oleh keberadaan adenosin trifosfat (ATP). Setelah otot terstimulasi, ATP terhidrolisis menjadi adenosin difosfat (ADP) dan terbentuklah aktinomiosin. Dalam reaksi ini dihasilkan asam fosfat. Reaksi ini juga diatur oleh keberadaan sarkoplasma yang mengeluarkan ion kalsium yang tinggi konsentrasinya. Jika ion kalsium berkurang, reaksi kimia antara aktin dan miosin akan berhenti dan otot berelaksasi.6Pada saat yang sama berlangsung tiga reaksi lain yang menyediakan energi yang diperlukan bagi kontraksi otot. Pertama, pemakaian glikolitik dari glikogen melalui aksi enzim fosforilasi dan fosfofruktokinase yang akan mengeluarkan asam piruvat dan asam laktat. Kedua, kreatinin fosfat direduksi menjadi kreatinin dan asam fosfat. Ketiga, terdapat pasokan oksigen yang mengatur reaksi biokimia ini dan pembuangan karbon dioksida, yang pada gilirannya memainkan peranannya dalam kontrol respirasi yang diperlukan untuk pemasukan oksigen.Pasokan darah arteri dan pengembalian vena jelas diperlukan untuk memasok elemen biokimia ini dan menghilangkan produk samping metabolisme. Produk-produk samping ini meliputi asam yang telah disebutkan tadi dan garam-garam yang terbentuk kemudian; semuanya berpotensi mengirtasi ujung saraf sensoris dalam otot jika dibiarkan tetap berada disana. Oleh karena itu, banyak kebutuhan agar fungsi bisa efektif dan banyak kemungkinan untuk terjadinya suatu disfungsi termasuk kelelahan, spasme dan cedera.6

Sumber Energi untuk Kontraksi7,10Karena ATP yang tersimpan dalam otot biasanya akan habis setelah sepuluh kali kontraksi, maka ATP harus dibentuk kembali untuk kelangsungan aktivitas otot melalui sumber lain.1. Kreatin fosfat (CP), senyawa berenergi tinggi lainnya, merupakan sumber energi yang berlangsung tersedia untuk mempebaharui ATP dari ADP (CP + ADP ATP + kreatin). CP memungkinkan kontraksi otot tetap berlangsung saat ATP tambahan dibentuk melalui metabolisme glukosa secara anaerob dan aerob. CP menyediakan energi untuk sekitar 100 kontraksi dan harus disintesis ulang dengan cara memproduksi lebih banyak ATP (ATP + Kreatin ADP + CP). ATP tambahan terbentuk dari metabolisme glukosa dan asam lemak melalui reaksi aerob dan anaerob.2. Reaksi anaerob (jalur glikolisis), otot dapat berkontraksi secara singkat tanpa memakai oksigen dengan menggunakan ATP yang dihasilkan melalui glikolisis anaerob, langkah pertama dalam 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 persediaan oksigen tidak mencukupi. Tanpa oksigen, asam piruvat diubah menjadi asam laktat. Jika aktivitas yang dilakukan sedang dan singkat, persediaan oksigen yang adekuat akan menghalangi akumulasi asam laktat. Asam laktat berdifusi ke luar dari otot dan dibawa ke hati untuk disintesis ulang menjadi glukosa.103. Reaksi aerob (memakai oksigen), saat aktivitas berlangsung, asam piruvat yang terbentuk melalui glikolisis anaerob mengalir ke mitokondria sarkoplasma untuk masuk dalam siklus asam sitrat (trikarboksilat) untuk oksidasi. Jika ada oksigen, glukosa terurai dengan sempurna menjadi CO2, air dan energi (ATP). Reaksi aerob berlangsung lambat tetapi efisien, menghasilkan energi sampai 36 mol ATP per mol glukosa.74. Oxygen debt. Saat terjadi aktivitas berat yang singkat, penguraian ATP berlangsung dengan cepat sehingga simpanan energi anaerob menjadi cepat habis. Sistem respiratorik dan pembuluh darah tidak dapat menghantarkan cukup oksigen ke otot untuk membentuk ATP melalui reaksi aerob. Asam laktat berakumulasi, mengubah pH, dan menyebabkan keletihan serta nyeri otot. Oksigen ekstra yang harus dihirup setelah aktivitas berat disebut oxygen debt. Volume oksigen yang dihirup tetap berada di atas volume normal sampai semua asam laktat dikeluarkan, baik dioksidasi ulang menjadi asam piruvat dalam otot atau disintesis ulang menjadi glukosa dalam hati.10KesimpulanKontraksi otot yang terus menerus dan metabolisme otot yang kurang bekerja efektif kemungkinan untuk terjadinya suatu disfungsi termasuk kelelahan,dan cedera sangat besar. Jadi kram pada betis kananterjadi kontraksi terus menerus yang tidak diikuti dengan relaksasi. Kram pada tungkai bawah ini dapat diatasi dengan mendorong telapak kaki kanan ke arah dorsal hal ini dilakukan agar terjadi peregangan yang berlebihan yang akhirnya menyebabkan relaksasi ( tonus otot meningkat terjadi relaksasi ).Daftar Pustaka1. Wibowo DS.Anatomi tubuh manusia.Jakarta:PT Grasindo;2005.h 44.2. Ruhito F,Mahendra B.Pijat kaki untuk kesehatan.Jakarta:Penebar Swadaya;2009.h 41.3. Moore KL,Agur AMR.Anatomi klinis dasar.Jakarta:Hipokrates;2002.h 250 61.4. Otot extensor tungkai bawah tampak anterior dan posterior.Diunduh dari www.catsclem.nl,18 Maret 20125. Hartanto H. Buku Ajar Histologi. Edisi ke-12. Jakarta: EGC; 20026. Veldman J. Anatomi dan Fisiologi untuk Pemula. Jakarta: EGC; 2004.h.119-287. Guyton,Hall.Buku ajar Fisiologi Kedokteran.11thed.Jakarta:Penerbit Buku Kedokteran EGC;2007.h 76 84. 8. Bloom, Fawcett. Buku ajar histologi. Jakarta : penerbit buku kedokteran egc, 2003.h. 130 90.9. Sherwood L.Fisiologi manusia.6thed.Jakarta:Penerbit Buku Kedokteran EGC;2011.h 289 300.10. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Edisi ke-2. Jakarta: EGC; 2001.h.212-35

1