Pengantar Sistem Muskular

Sistem Muskular

• Otot berasal dari bahasa Yunani yaitu sarkos
• Kontraksi otot bertanggung jawab untuk lokomosi, sekresi kelenjar, pergerakan darah, dan pergerakan materi dalam sistem pencernaan

Fungsi Otot

• Otot rangka bertanggung jawab untuk pergerakan dan manipulasi
• Otot jantung memompa darah ke seluruh tubuh
• Otot polos meremas dan mendorong zat melalui organ dan saluran
• Otot menjaga postur tubuh
• Otot menstabilkan sendi dengan menarik tulang untuk mempertahankan permukaan artikulasi
• Otot menghasilkan panas melalui termoregulasi

Karakteristik Otot

• Eksitabilitas adalah kemampuan menerima dan menanggapi rangsangan
• Kontraktilitas adalah kemampuan untuk berkontraksi atau memendek ketika ada rangsangan
• Ekstensibilitas adalah kemampuan untuk diregangkan atau dipanjangkan
• Elastisitas adalah kemampuan untuk kembali ke bentuk semula setelah kontraksi

Tendon

• Otot terikat dengan tulang melalui tendon
• Origo adalah ujung otot yang melekat pada tulang yang tidak bergerak saat kontraksi
• Insersi adalah ujung otot yang melekat pada tulang yang bergerak saat kontraksi
• Sendi menghubungkan dua tulang yang fleksibel
• Flexor memperkecil sudut dan mendekatkan dua tulang
• Extensor memperbesar sudut dan menjauhkan dua tulang
• Flexor-extensor adalah kelompok otot yang bekerja secara antagonis

Klasifikasi Otot

• Otot lurik/skelet memiliki garis melintang gelap (diskus I) dan terang (diskus A)
• Otot lurik/skelet berfungsi menggerakkan anggota gerak dan melekat pada tulang
• Otot lurik/skelet bergerak secara sadar (otot volunteer)
• Diameter otot lurik/skelet adalah 5-100μm
• Otot lurik/skelet multinukleus
• Otot lurik/skelet dibungkus oleh sarkolema
• Otot lurik/skelet diinervasi oleh satu motor neuron
• Kontraksi otot lurik/skelet cepat, kuat, mudah lelah, dan sadar
• Gerakan dihasilkan dari kontraksi otot lurik pada sendi yang bisa bergerak/berpindah

Struktur Otot Skelet

• Lapisan terluar otot terdiri dari:
  • Epimysium: jaringan ikat kolagen padat yang membungkus seluruh otot
  • Perimysium: jaringan ikat pembungkus fasikulus otot, membungkus fasikulus
  • Endomysium: jaringan ikat kolagen longgar, yang membungkus serabut otot yang terselubungi sarkolema
  • Sarkolema: membran plasma yang membungkus serabut otot
• Sarkomer adalah unit penyusun terkecil otot
• Kumpulan sarkomer membentuk myofibril
• Kumpulan myofibril membentuk serabut otot
• Serabut otot dibungkus oleh sarkolema dan endomysium
• Kumpulan serabut otot membentuk fasikulus yang terlapisi oleh perimysium
• Kumpulan fasikulus membentuk satu otot utuh yang dilapisi epimysium

Struktur Sarkomer

• Pita I (zona terang) terpisah dengan pita A (zona gelap)
• Garis Z adalah striasi padat di dalam Pita I
• Pita I mengandung filamen tipis/thin (aktin); hanya terdapat satu filamen sehingga menjadi zona terang
• Pita A mengandung filamen tebal/thic (myosin+aktin); terdapat dua filamen sehingga menjadi zona gelap
• Myofilamen halus (aktin) mengandung protein troponin dan tropomiosin
• Myofilamen kasar (myosin)
• Filamen titin berfungsi untuk stabilitas dan elastisitas pada sarkomer

Mekanisme Kerja Sarkomer saat Kontraksi

1. Impuls saraf membentuk potensial aksi
2. Potensial aksi bergerak di sepanjang ujung saraf motorik hingga presinap dan menstimulasi pelepasan neurotransmitter asetilkolin
3. Asetilkolin dalam bentuk vesikel dibawa ke serabut saraf dan dikeluarkan menuju membran serabut otot (postsinaps)
4. Asetilkolin ditangkap oleh reseptor asetilkolin dan dibawa menuju tubulus T pada membran otot
5. Asetilkolin menstimulus retikulum sarkoplasma untuk melepaskan ion Ca2+
6. Ion Ca2+ dibawa menuju myofibril dan berikatan dengan kompleks troponin dan tropomyosin
7. Troponin mengunci sisi aktif tropomyosin sehingga terjadi relaksasi
8. Pelekatan ion Ca2+ pada troponin menyebabkan sisi tropomyosin menjadi aktif
9. Kepala miosin (dengan ADP+Pi) mengikat aktin dan membentuk crossbridge; kepala miosin menarik aktin menyebabkan aktin bergerak menuju pusat sarkomer (garis M)
10. Otot memendek dan terjadi kontraksi

• Pita I memendek dan zona H menghilang selama kontraksi
• Relaksasi memerlukan ATP agar kepala miosin dapat relaksasi
• Kekurangan ATP menyebabkan otot terus berkontraksi (rigor mortis)

11. Neurotransmitter asetilkolin dihancurkan oleh enzim asetilkolinesterase (AChE) dalam relaksasi otot
12. Impuls berhenti perlahan dalam relaksasi otot
13. Ion Ca2+ yang menempel pada troponin dikembalikan ke retikulum sarkoplasma dalam relaksasi otot
14. Ikatan crossbridge antara aktin dan miosin terlepas; sisi aktif tropomyosin tertutup kembali dan menutupi situs ikatan aktin
15. Otot mengalami relaksasi

Retikulum Sarkoplasma

• Retikulum sarkoplasma adalah jala sisterna dan tubulus di sepanjang myofibril
• Kebanyakan tubulus berorientasi longitudinal terhadap myofibril
• Tiap tubulus merupakan hasil invaginasi sarkolema dan bagian dari sistem tubulus transversal (tubulus T)

Jenis Kontraksi Otot

• Isotonik: panjang otot berubah, tetapi tegangan tetap
  • Konsentrik: otot memendek saat mengangkat beban, tetapi kekuatan/tegangan otot tetap sama
  • Eksentrik: otot memanjang secara perlahan saat menurunkan barang, dengan kekuatan dan tegangan yang sama
• Isometrik: panjang otot tetap, tetapi tegangannya berubah misalnya mendorong tembok
• Isokinetik: gerakan dilakukan dengan kecepatan yang sama (menggunakan alat bantu)

Macam Serabut Otot

• Tipe I (kontraksi lambat/slow-twitch, oksidatif):
  • Sel kecil dengan banyak mitokondria dan myoglobin
  • Garis Z tebal dan SER kompleks banyak di Zona H
  • Banyak kapiler
  • Tidak mudah lelah
  • Oksigen disimpan dalam myoglobin untuk mencegah kelelahan serabut otot
  • Menghasilkan tenaga melalui proses aerobik, yang memungkinkan mereka bertahan lebih lama tanpa kelelahan
• Tipe II: Serabut otot cepat-lambat (fast-twitch oxidative)
  • Banyak mitokondria dan myoglobin (tetapi tidak sebanyak tipe I)
  • SER simpleks, garis Z tipis
  • Kontraksi cepat, oksidatif-glikolitik
  • Kuat, tahan lelah
  • Mampu menghasilkan tenaga melalui proses aerobik dan anaerobik
• Tipe IIb: Serabut otot cepat (fast-twitch)
  • Sedikit mitokondria dan myoglobin (tidak baik untuk penyimpanan oksigen)
  • Kontraksi cepat, glikolitik
  • Cepat lelah akibat penimbunan asam laktat (penimbunan asam laktat menyebabkan otot pegal-pegal)
  • Lebih banyak serat glikogen untuk menghasilkan tenaga yang cepat
• Oksidatif: proses penghasilan tenaga melalui penggunaan oksigen
• Glikolitik: proses penghasilan tenaga melalui
• Oksidatif-glikolitik: Mampu menghasilkan tenaga melalui 2 proses, yakni dengan bantuan oksigen dan juga dengan penguraian glukosa
• Berdasarkan jumlah myoglobin:
  • Otot Merah (M. Soleus)
    • Diameter kecil
    • Banyak myoglobin/oksigen
    • Banyak mitokondria, pigmen sitokrom, pembuluh darah
    • Sedikit glikogen
    • Slow muscle (tidak mudah lelah)
    • Didominasi serabut otot tipe I
    • Metabolisme aerobik
    • Sumber energi utama berupa glukosa dan asam lemak
  • Otot Putih (M. Gastrocnemius)
    • Diameter lebih besar
    • Sedikit myoglobin/oksigen
      • Sedikit mitokondria, pigmen sitokrom, pembuluh darah
      • Banyak glikogen
      • Didominasi otot serabut tipe II
      • Fast muscle (mudah lelah)
      • Metabolisme anaerobik
      • Sumber energi utama berupa glukosa
• Otot Intermediet: Gabungan otot merah dan putih

Otot Polos

• Otot polos merupakan jenis otot yang tidak memiliki garis melintang dan berfungsi secara involunteer (tidak sadar)
• Berbentuk spindle kecil
• Tersusun dalam lembaran
• Tidak memiliki sambungan neuromuskular yang terstruktur
• Sel pacemaker membantu mengatur ritme kontraksi otot
• Kontraksi dan relaksasi lambat
• Penggunaan energi lebih sedikit
• Tahan lama dan tidak cepat lelah
• Ditemukan pada organ dalam (visceral)
• Saat kontraksi, sel memendek dan tampak menebal terpelintir
• Tiga jenis filamen:
  • Filamen Tebal (Myosin): lebih panjang dibandingkan otot lurik dan berfungsi berinteraksi dengan filamen aktin selama kontraksi
  • Filamen Tipis (Aktin): tidak memiliki troponin, tetapi memiliki protein pengganti calmodulin
  • Filamen Intermediet: tidak terlibat dalam kontraksi dan membentuk kerangka skeletal sel otot polos; menjaga stabilitas dan integritas sel
• Perbedaan Struktur dengan Otot Lurik:
  • Tidak ada tubulus T danMyofibril/sarkomer/nonstriasi
  • Filamen tebal tersebar di seluruh sarkoplasma
  • Menggunakan protein calmodulin sebagai pengatur kontraksi -sel terhubung melalui badan padat (dense bodies) yang mentransmisikan gaya kontraksi antar sel
  • Jaringan ikat tidak menyatu dengan tendon
• Mekanisme Kontraksi Otot Polos Single-Unit:
  1. Otot polos single-unit mendapatkan stimulus tidak hanya dari neuron, tetapi juga hormon dan neurotransmitter; stimulus dapat terjadi secara spontan
  2. Stimulus yang dihasilkan neuron berupa neurotransmitter asetilkolin, sedangkan stimulus dari hormon dapat berupa hormon oksitosin, adrenalin
  3. Stimulus ini merangsang peningkatan ion Ca2+ yang berasal dari retikulum endoplasma atau ekstraseluler
  4. Ion Ca2+ masuk ke intraseluler dan sitosol
  5. Ion Ca2+ berikatan dengan protein calmodulin menjadi CaM
  6. CaM mengaktifkan enzim MLCK (Myosin Light Chain Kinase) yang memfosforilasi kepala miosin agar aktif
  7. ATP dipecah oleh enzim ATPase menjadi ADP+Pi, menyediakan energi bagi miosin untuk kontraksi
  8. Terjadi ikatan crossbridge pada aktin-miosin sehingga terjadi kontraksi Awalnya miosin tidak aktif sampai MLCK mengaktifkannya melalui fosforilasi rantai ringan pada miosin setelah miosin aktif, ATP dipecah oleh enzim ATPase menjadi ADP+Pi agar myosin mampu melakukan crossbridge
• Kontraksi Otot Polos Multi-Unit:
  1. Otot polos multi-unit mendapatkan stimulus tidak hanya dari neuron, tetapi juga hormon dan neurotransmitter; respon otot polos multiunit pada hormon tidak sekuat single unit
  2. Stimulus yang dihasilkan neuron berupa neurotransmitter asetilkolin, sedangkan stimulus dari hormon dapat berupa hormon norepinefrin, adrenalin
  3. Stimulus lalu merangsang peningkatan ion Ca2+ yang berasal dari retikulum endoplasma atau ekstraseluler
  4. Ion Ca2+ masuk ke intraseluler dan sitosol
  5. Ion Ca2+ berikatan dengan protein calmodulin menjadi CaM
  6. CaM mengaktifkan enzim MLCK (Myosin Light Chain Kinase) yang memfosforilasi kepala miosin agar aktif
  7. ATP dipecah oleh enzim ATPase menjadi ADP+Pi, menyediakan energi bagi miosin untuk kontraksi
  8. Terjadi ikatan crossbridge pada aktin-miosin sehingga terjadi kontraksi

9. Mekanisme kontraksi single-unit dan multi-unit kurang lebih sama

• Terdapat perbedaan antara Single Unit dan Multi Unit
  • Struktur:
    • Single-Unit : Serat otot terhubung oleh Gap Junction sehingga ada komunikasi antar sel
    • Multi-Unit : Serat otot tidak terhubung sehingga bekerja secara independen
  • Cara Kontraksi :
    • Single-Unit : Berkontraksi secara sinkron sebagai kesatuan (ritmis)
    • Multi-Unit : Berkontraksi secara independen (sendiri) dan tidak ada koordinasi antar serat
  • Rangsangan/Stimulus :
    • Single-Unit : Dipicu oleh rangsangan spontan, rangsangan neuron, dan rangsangan hormon, sehingga otot polos single-unit mampu berkontraksi otomatis tanpa input saraf dan hormon
    • Multi-Unit : Dipicu oleh rangsangan saraf atau hormon
• Otot polos adalah komponen pada dinding organ tubular, berperan dalam memberi tekanan pergerakan organ. Terdapat organ massif (mata dan lien)
• Otot polos pada pembuluh darah berfungsi untuk menjaga tekanan darah.

Otot Jantung

• Struktur otot jantung mirip dengan otot skelet
• Serabut otot jantung memiliki cabang
• Involunteer dan tidak mudah lelah
• Bergerak secara ritmis dengan mononukleus di tengah
• Jaringan ikat mengelilingi tiap serabut otot dan tampak mencolok
• Nukleus berada di tengah, dikelilingi zona putih (perinuclear halo)
• Sitoplasma mengandung myofilament sehingga tampak berstriasi
• Ada diskus interkalatus (pita, gelap, jelas, melintang)
• Diskus interkalatus membatasi antar serabut otot jantung
• Komponen diskus interkalatus yaitu junctional complex (desmosome, gap junction, dan fasciae adhrentes)
  • Desmosome: perlekatan antar sel jantung yang memberi kekuatan dan stabilitas tambahan
  • Fascia Adherentes: mirip jaringan epitel yang tidak beraturan dan diskontinu, mengikat antar sel secara mekanis
  • Gap Junction: menghubungkan sitoplasma antara 2 sel agar mempermudah komunikasi antar sel, serta memungkinkan ion dan sinyal listrik mengalir dan mengatur koordinasi kontaksi
• Area kumpulan filamen: area terikatnya filamen aktin plasmalemma
• Sel pacamaker menyebabkan detak jantung yang dapat dimodifikasi oleh saraf autonom
• Lapisan pada otot jantung adalah endocardium, myocardium, epicardium, pericardium