SISTEM Otot dan NMJOLEH :

Dr. R. WANDAI R.M.K.

BAGIAN ILMU FAALFAKULTAS KEDOKTERAN

UNIVERSITAS WIJAYA KUSUMA SURABAYA2005/2006

PENDAHULUAN• 50% BB BERASAL DARI OTOT• FUNGSI OTOT GERAKAN (primer), – GERAK TULANG & SENDI– PERISTALTIK USUS– KONTRAKSI JANTUNG– Fungsi sekunder??• PEMBAGIAN OTOT BERDASARKAN FUNGSI & ANATOMI :– Otot skelet, rangka (skeletal muscle) 40% BB– Otot jantung (cardiac muscle) – Otot polos (smooth muscle)• PEMBAGIAN OTOT BERDASARKAN LIGHT MICROGRAPH :– Bergaris (striated) otot skelet & jantung – Tidak bergaris otot polos

OTOT SKELET/RANGKA• Satuan-satuan kontraktil otot dibungkus o/ jaringan konektif yg bersifat elastis– Otot (kelompok fascicle) epimysium – Fascicle perimysium – Muscle fiber (MF) endomysium– Myofibril sarkolema• Selaput-2 pembungkus otot tsb merup. 1 kesatuan shg ‘force’ pada MF disampaikan scr efisien ke tendon• MYOFIBRIL adlh satuan kontraktil otot terkecil dibungkus o/ sarkolema :– Mempunyai struktur Z line, A, I, H band– Panjang myofibril antara 2 Z line sarcomere– Terdiri dari myofilamen :• Actin (thin filamen) : Tropomyosin, Troponin & G actin• Myosin (thick filamen) : Head & tail

JARINGAN OTOT & PEMBUNGKUSNYA

THIN FILAMENMempunyai 3 komponen dg panjang 1 μm :• Actin : – Ada 2 rantai F-actin saling melingkar, 1 rotasi tiap 10 nm– F-actin terdiri dari 13 molekul G-actin (BM 4.200) tiap rotasi– Tiap molekul G-actin merup. Active site & me-ngandung ADP• Tropomyosin :– Panjang 40 nm, (BM 70.000) pada keadaan isti-rahat menutupi ± 7 active site dari G-actin• Troponin : ada 3 sub unit– Tn I afinitas tinggi thd actin– Tn T afinitas tinggi thd tropomyosin– Tn C afinitas tinggi thd ion Ca2+

THICK FILAMEN• Terdiri > 200 molekul myosin• Myosin tersusun dari 6 rantai polipeptida, dg BM ± 480.000, panjang 1,6 μm, bag tengahnya tanpa cross-bridge (0,2 μm)– heavy chain = heavy meromyosin (± 200.000), membentuk double helix dg globul diujungnya (head) yg mengandung ATPase– light chain = light meromyosin (± 20.000), masing-2 tdpt. pd. tiap head u/ kontrol gerak head• Cross-bridge terdiri dari head + arm dari heavy chain, membentuk engsel (hinges), berputar 1200 dari cross-bridge terdekatnya

• Suatu peristiwa dimana potensial aksi (PA) pada permukaan membran MF menimbulkan kontraksiAda 4 langkah :1. Propagasi / perambatan PA ke dalam T tubule & pelepasan Ca2+ dari terminal cisterna2. Pengaktifan protein otot kontraktil oleh Ca2+3. Penghasilan tenaga oleh protein kontraktil shg terjadi keregangan4. Relaksasi otot

MEKANISME KONTRAKSI1. Potensial aksi dihantarkan motoneuron sampai ke ujungnya pada serabut otot2. Pada tiap end plate disekresi neurotransmiter acetylcholin (200-300 vesikel)3. Acetylcholin membuka ribuan Ach-gate protein chanels pada end plate (post sinaptic) membran4. Ion Na+ berdifusi melalui chanel tsb, lalu msk ke serabut otot sampai menimbulkan PA5. PA dihantarkan ke slrh arah pada membran MF, msk lewat T-tubule6. Pada triad PA T-tubule membuka voltage gate Ca2+ channels pada terminal cistern dan SR7 Ion Ca2+ berdifusi dari SR (tempat penyim-panannya) msk ke myofibril8. Ca2+ membuat kekuatan timbul antara actin & myosin

9. Sesaat kmd Ca2+ dipompa kembali ke dlm SR

• Otot berkontraksi akibat terjadi pemendekan panjang sarcomere, yg ditimbulkan o/ pergeseran filament actin & myosin sliding mechanismTahapan Sliding Mechanism :1. Sblm kontraksi, kepala myosin mengikat ATP dan langsung mengaktivasi ATPase u/ memecah ATP ADP + Pi2. Kepala myosin bergerak lurus ke filamen actin

3. Bila komplek Troponin-tropomyosin digeser krn masuknya Ca2+ , terjadilah ikatan antara kepala myosin dg active site4. Ikatan kepala-active site menyebabkan POWER STROKE, yaitu gerakan kepala melalui hinges myosin menuju ke ekor5. Akibat power stroke maka filament aktin bergerak ke pertengahan sarcomere6. ADP + Pi dilepas dari kepala, kmd mengikat molekul ATP baru ikatan kepala & active site lepas7. ATP baru dipecah dan energinya dipakai ke u/ mengembalikan kepala ke posisi lurusDst terjadi berulang-2 sampai actin menarik Z disk mendekat ke filament tebal atau sampai otot tdk mampu lagi kontraksi krn adanya beban yg terlalu berat

Setelah PA berakhir pd membran otot, terjadi peristiwa :

• Ca2+ ditranspor kembali ke dalam SR secara aktif • Ca2+ ditranspor scr aktif ke dlm cairan ekstrasel • Konsentrasi Ca2+ dlm sarkoplasma cepat kembali normal • Ion-ion Ca2+ lepas dari troponin C • Troponin kembali ke posisi semula • Aktif site pada aktin kembali ditutup oleh tropomyosin

• Kekuatan kontraksi otot skelet ditentukan oleh :– Frekwensi & intensitas rangsangan– Suhu & panjang awal– Adanya beban langsung/tdk langsung

FREKWENSI RANGSANGAN OTOT :• Apabila otot di beri rangsangan tunggal, maka diha-silkan “twitch” yg dapat dibuat grafiknya myogram• Myogram dibagi menjadi tiga bagian – Fase laten (2 ms), antara rangsangan & kontraksi – Fase kontraksi - selama cross-bridge cycling– Fase relaksasi - tensi otot kembali seperti semula• Lamanya twitch tergantung pada macam-2 otot:– Otot mata 10 ms– Gastrocnemius 40 ms– Soleus l00 ms

• Kekuatan kontraksi dpt ↑, akibat ↑ frekuensi rangsangan supra ambang, hal ini dikrnkan :– Lamanya active site ↑, krn tingginya konsentrasi Ca2+ sitoplasma– Ca2+ dilepas o/ SR tiap kali PA lewat & membuka voltage gates Ca2+ channels– Terjadi balance antara pelepasan & penyerapan Ca2+ o/ SR, shg konsentrasi Ca2+ tetap 10-5 mMol/l• ↑ kekuatan otot krn rangsang berulang-2 disebut Summation (temporal summation)Bila frekuensi lbh ditingkatkan lagi :• Twitch satu dg lainnya akan menyatu, terjadi sumasi, bentuk gerigi berkurang, lamanya gelombang menurun (tetani bergerigi) & kmd gelombang menghilang menjadi lurus (tetani lurus)

Apabila suatu rangsangan diberikan berulang-2, sblm fase relaksasi selesai, maka kemung-kinan yg akan terjadi :• Wave summation (sumasi gelombang)– Contoh : twitch 20 ms, frekuensi > 50Hz– Sebelum fase relaksasi selesai dirangsang lagi– Kekuatan kontraksi berikutnya meningkat, dst

• Tetani bergerigi : sumasi gelombang, dimana rangsangan datang pada awal fase relaksasi• Tetani lurus– Frekwensi rangsangan cukup tinggi– Fase relaksasi tidak terjadi– Konsentrasi Ca2+ dlm sarkoplasma tetap tinggi• Hampir semua kontraksi alami merupakan Tetani lurus

FENOMENA TREPPE (TANGGA)Fenomena ini muncul apa-bila otot dirangsang stlh fase relaksasi baru sele-sai• Terlihat selama 30 s/d 50 rangsangan pertama• Konsentrasi Ca2+ sarko-plasma meningkat juga• Pompa Ca2+ di SR tidak mampu kembalikan se-mua akhirnya kekuatan konstan sebesar 25% kekuatan tetani lurus

U/ dpt berfungsi normal otot membutuhkan :• Cadangan enersi intrasel yg cukup• Suplai darah yg normal• Konsentrasi oksigen dlm darah yg normalFiber otot rangka disebut lelah bila tdk dpt berkontraksi lagi, walaupun terus menerus dirangsang. Penyebab bervariasi tergantung tingkat akfivitas otot• Setelah aktivitas berat & singkat misal lari 100 m sebabnya :– Mungkin kehabisan ATP & CP– Mungkin ↓ pH oleh karena asam laktat• Setelah aktivitas sedang yang berkepanjangan misal lari marathon di mana kebutuhan ATP disediakan mitokondria– Kehabisan cadangan glikogen, lipid & asam amino– Mungkin kerusakan SR yang mengganggu pengaturan Ca2+

• Penyebab : bakteri clotridium tetani• Berkembang biak dlm jaringan dg O2 rendah• Toksinnya merangsang motoneuron & fiber otot rangka• Masa inkubasi biasanya < 2 minggu • Gejala pusing, otot nyeri, sulit menelan • Spasme otot secara luas 2 s/d 10 hari stlh gejala pertama. Kejang otot wajah Risus sardonicus, otot punggung Ophitotonus, otot masetter Trismus• Mortality rate (angka kematian) 40-60%• Toksin dpt dinetralisir o/ human tetanus immune globulin• Pencegahan imunisasi :– Aktif : Tetanus Toksoid– Pasif : Anti Tetanus Serum / Human Imunne Globulin

RECOVERY PERIOD (FASE PEMULIHAN)

• Fase pemulihan adlh s/ keadaan dimana MF kembali ke kondisi normal– Beberapa jam stlh aktivitas sedang– Beberapa hari stlh aktivitas berat & lama• Dlm keadaan normal protein kontraktil dr myofilamen akan diganti tiap 2 mg• Pada waktu MF berkontraksi– Cadangan enersi digunakan– Panas dilepaskan– Asam laktat dibentuk• Selama fase pemulihan– Asam laktat dihabiskan– Pemulihan kekurangan oksigen (02 debt)– Produksi panas pemulihan (recovery heat)PRESTASI OTOT ( MUSCLE PERFORMANCE )Dinilai berdasarkan

• Power gaya mak-simum sbh otot

• Endurance lamanya otot bertahan u/ aktivi-tas tertentuDua faktor utama yg me-nentukan performance – Tipe MF di dlm otot – Training / latihan

Sifat kontraksi dpt dipelajari dlm keadaan :• Isometrik : panjang otot tetap, perubahan kekuatan kontraksi diukur• Isotonik : kekuatan otot tetap, perubahan panjang otot diukur

Kontraksi Isometrik :• Ada 3 faktor yg mempengaruhi kekuatan kontraksi isometric :1. Intensitas rangsangan2. Panjang otot3. Frekuensi rangsangan

Kontraksi isotonik• Pada kontraksi isotonic, otot hrs mengangkat beban, stlh kontraksi dimulai disebut AFTERLOAD (>< PRELOAD)• Sebenarnya kontraksi isotonic pada awalnya dimulai dg kontraksi isometric sesaat, baru kmd menjadi afterload, penyebabnya – Energi awal dipakai u/ meregang series elastic element component (SEE), (apa saja ???)– Stlh SEE teregang, kekuatan = afterload, shg otot mulai memendek– Selama pemendekan terjadi, panjang SEE tetap, ‘velocity of shortening’ juga tetap

• Kekuatan kontraksi ≈ jumlah fiber otot yg aktif• Motor Unit (MU)= semua fiber otot yg diinervasi /diken-dalikan o/ 1 Motorneuron (MN)– Kebanyakan MN mengontrol ratusan s/d ribuan MF– Besarnya MU menentukan halusnya kontrol gerakan MU otot mata hanya mengendalikan 2-3 MF kontrol akurat/precise– U/ otot yg mempertahankan posisi tbh 1 motorneuron menginervasi ± 1000 MF– MF dari tiap MU bercampur dg MF dari MU lain• Dalam melakukan gerakan tertentu– Sejumlah MN tertentu di dlm SSP dirangsang– Yg plg kecil diaktifkan lbh dulu disusul yg lbh besar– Recruitment peningkatan jumlah MU akfif (sumasi multi MU)– Kekuatan maksimal terjadi bila semua MU berkontraksi bersama-sama tetani lurus– Pada kontraksi berkepanjangan MU diaktifkan bergantian

• Jumlah MtrUnit yg terangsang sgt mem-pengaruhi kekuatan kontraksi merup. salah satu cara sistem otot u/ ↑ kekuatan kontraksi Multiple Fiber summation (Spatial summa-tion)

• Cara lain u/ ↑ kekuatan kontraksi adalah meningkatkan frekuensi rangsangan Frequency Summa-tion / Tetanization (Temporal sum-mation)

BAGAIMANA ↑ AFTERLOAD MEMPENGA-RUHI KONTRAKSI :• Lamanya bag. Isometric bertambah, krn SEE hrs diregang lbh byk (lbh lama), sblm kom-ponen kontraktil mempunyai kekuatan cukup mengatasi afterload• Jarak pemendekan otot berkurang, krn feno-mena length tension relationships. Di luar pan-jang optimal sarcomere 2,0 – 2,2 μm, maka kekuatan otot akan berkurang, hingga s/ saat kekuatan sarcomere tdk mampu melampaui beban after load pemendekan otot terhenti• Kecepatan pemendekan (load-velocity relation-ships) otot juga berkurang. Kekuatan max terjadi bila afterload = 0

HUB. PANJANG & GAYA OTOT• Pada fiber otot (MF):– Kekuatan kontraksi ≈ jumlah interaksi cross-bridge– Jumlah interaksi cross-bridge ≈ tumpang tindih aktin-myosin• Panjangnya sarcomere pada saat mulai kontraksi– Panjang filamen tebal sependek-pendeknya < 1,6 μm

– Ujung myosin berhadapan / bersentuhan dengan Z line– Kepala myosin tdk dpt berputar– Kekuatan tidak dihasilkan• Panjang sarcomere 1,6 s/d 2,1 μm– Ujung filamen tipis bersentuhan/tumpang tindih pada M line– Pengikatan kepala myosin pada active site terganggu– Kekuatan di bawah maksimal

• Normal Resting Length 2,1 s/d 2,2 μm optimal– Tumpang tindih antara aktin & myosin maksimal– Jumlah cross-bridges yang maksimal dapat dibentuk– Kekuatan tertinggi dihasilkan• Panjang sarcomere 2,2 s/d 3,6 μm– Semakin panjang makin sedikit zona tumpang tindih– Semakin kecil jumlah interaksi cross-bridges– Kekuatan semakin menurun• Panjang sarcomere > 3,6 μm– Tidak lagi ada overlap antara filamen tebal & tipis– Tidak ada lagi interaksi cross-bridges– Kekuatan tidak dihasilkan• Normal length sarcomere dlm tubuh 75 s/d 130 % Optimal– Pada kegiatan seperti berjalan, otot berkontraksi & relaksasi secara siklik – Fiber-fiber otot diregang pd paniang mendekati ideal baru dirangsang u/ berkontraksi

PENGATURAN AKTIVITAS OTOT SKELET• Lamanya kontraksi tergantung lamanya rangsangan pada NMJ (Neuro Muscular Jungtion)• Ach (achetylcolin) yg dilepas o/ PA (potensial aksi) tunggal cepat diinaktifkan o/ AChE (achetylcolin Esterase)• Lamanya perubahan permeabilitas SR (sar-coplasmic reticulum) terhadap Ca2+

singkat• Kelangsungan kontraksi membutuhkan PA frekwensi tinggi• Menyebabkan konsentrasi Ca2+ dlm sarko-plama tinggiRELAKSASI OTOT • Stlh kontraksi MF kembali ke resting length secara pasif, hal ini disebabkan :– Gaya elastis– Kontraksl otot yg berlawanan– Gravitasi1. GAYA ELASTIS• Struktur-2 intrasel, fiber-2 ekstrasel dari endomysium, perimysium, epimysium & tendon bersifat elastis• Fiber-2 ekstrasel itu disebut series elastic element / com-ponent• Saat MF berkontraksi, fiber ekstrasel tsb diregangkan

• Sebagian gaya kontraksi MF digunakan u/ gaya regang tsb• Bila kontraksi selesai SEE kembali ke dimensi semula• Sebagian enersi keregangan SEE dikembalikan MF kembali ke panjang semula

2. KONTRAKSI OTOT BERLAWANAN, misalnya biceps brachii & triceps brachii, otot fleksor & ekstensor, otot pronator & supinator3. GRAVITASI, misalnya– Stlh kontraksi biceps brachii– Dikontrol kontraksi triceps brachii

PANJANG, GAYA, KECEPATAN KONTRAKSI OTOT• HUB PANJANG-GAYA ORGAN OTOT– Lebih rumit dibandingkan pada MF o/ krn SEE– Untuk memanjang otot SEE hrs diregang– Perlawanan SEE terhadap keregangan disebut gaya pasif– Gaya pasif meningkat dgn pemanjangan otot

• Gaya yang diukur waktu otot dirangsang merupakan penjumlahan :– Gaya pasif pd resting length tsb– Gaya aktif yg dihasilkan myofibril-2• Umumnya panjang otot sesuai dengan gaya aktif tertinggi

KECEPATAN KONTRAKS1 ORGAN OTOT• Kecepatan kontraksi ≈ 1/perlawanan (beban)• Bila beban < gaya maksimal kontraksi isotonis concentric• Bila beban ↑ mendekati gaya maksimal lebih pelan• Bila beban gaya = gaya maksimal kontraksi isometrik• Bila beban > gaya maksimal kontraksi isotonis eccentric

Arti : “Stiff as a board “ = kaku spt papanSetelah org meninggal, sirkulasi berhenti shg :1. Otot skelet kekurangan nutrien & oksigen2. Fiber otot skelet kehabisan ATP dlm bbrp jam3. SR tdk lagi memompa Ca2+ dari sarkoplasma4. Ca2+ berdifusi dari CES & SR ke dlm sarko-plasma5. Konsentrasi Ca2+ dlm sarkoplasma naik6. Ca2+ mengikat diri pada troponin C7. Tropomyosin bergeser membuka aktif site8. Terjadi ikatan antara kepala myosin & aktin9. Ikatan tersebut tdk dpt lepas tanpa ATP O/ ahli Med Forensik dpt dijadikan dasar perkiraan "time of death"

• Keadaan RIGOR MORTIS berlangsung 15 s/d 25 jam, kemudian

• 1.Enzim lizosim dilepas akibat outolisis

• 2.Lizosim menghancur-kan myofilamen

• 3.Kecepatannya tergantung suhu lingkungan

Hypertrophy : bertambahnya ukuran & beratMuscle hypertrophy disebabkan :Fiber hypertrophy : terjadi sbg penyesuaian– Kontraksi dg kekuatan maksimal/submax– Keregangan otot selama kontraksiProses :– Sintesis protein myofilemen lbh cepat drpd proses katabolisme– Penambahan jumlah filamen tebal & tipis– Diameter serabut2 otot membesar, sarcoplasma ++– Enzyme-2 penyedia energi terutama glikolisis ↑ ↑– M’kandung >> ATP, CP, Glikogen, lipida intrasel dan mitokondria– Penambahan sarcomere terjadi pada ujung otot bila diregang terus melampaui batas optimum

Hyperplasia : penambahan jumlah MF– Kekuatan kontraksi hrs ekstrim– Penambahan hanya beberapa % saja– Pembelahan/pemecahan linear dari MF yg hypertrophy

• Atrophy >< hypertrophy

• Denervation atrophy : bisa pulih asal blm > dari 3 bln

• Bila otot berkontraksi & memindah-kan beban, maka diperlukan sumber energi agar otot dpt melakukan kerja

• Sumber energi berasal dari hidrolisa ATP ADP + Pi

• Fenn Efect : ↑ jumlah hidrolisir ATP sebanding dg bertambahnya kerja otot

• Kebutuhan otot berkontraksi thd ATP luar biasa besarnya– Setiap filamen tebal memecahkan ± 2.500 molekul ATP/s (selama kontraksi)– Setiap MF mengandung ± 15 milyar filamen tebal– Suatu organ otot kecil pun mengandung ribuan fiber otot• Konsentrasi ATP dlm MF ± 4 mmol/L. hanya cukup u/ kontraksi 1 – 2 detik dlm keaadaan normal tdk mungkin menyediakan ATP cukup sblm kontraksi, • Kenyataan MF dlm keadaan istirahat :– Mengandung ATP & senyawa enersi tinggi lainnya– Mempertahankan kontraksi s/d ATP lain dibentuk– Selama kontraksi pembentukan ATP = penggunaan ATP • Akan tetapi ADP difosforilisasi kmbl ATP hanya dlm < 1 detik

DUA PROSES PEMBENTUKAN ATP

• Aerobic metabolism dlm mitokondria• Anaerobic metabolism (glikolisis) dlm sitoplasmaAEROBIC METABOLISM• Menyediakan 95% kebutuhan ATP dlm sel istirahat• O2, ADP, ion fosfat & asam lemak msk mitokondria• Asam lemak msk siklus TCA (trikarboksilat acid)• Atom carbon dioksidasi menjadi CO2

• Atom hidrogen + oksigen membentuk H2O• Tiap molekul msk siklus TCA menghasilkan 36 molekul ATP

ANAEROBIC METABOLISM (tanpa O2)• Glikolisis pemecahan glukosa asam pyruvat (AP)– Sumber ATP dari kebanyakan kontraksi otot rangka (bukan saat istirahat)– Cadangan glikogen smp 1,5% berat MF rangka– Saat MF kekurangan ATP & CP, glikogen di-pecah o/ enzim– Tiap molekul glukosa menghasilkan 2 molekul ATP & AP– Efisiensinya hanya 2/17 efisiensi aerobic meta-bolism– Tetapi sgt penting kalau penyediaan oksigen terbatas

Sumber energi refosforilasi ATP :1. Fosfocreatine (direct phosphorilation) : kuantitasnya 5 x ATP, dpt mempertahankan kontraksi 7 – 15 s2. Glikogen yg tersimpan pd otot, dihidrolisir Piruvic acid & lactid Acid + Energi (anaerobic glycolysis)• Glikolisis sgt penting krn– Dpt berlangsung tnp O2

– Kecepatan pembentukan ATP ± 2,5 x proses oksidasi• Energi hasil glikolisis terkumpul dlm MF & hny dpt mempertahankan kontraksi ± ½ - 1 menit3. Metabolisme Oksidatif (Oxidative phosphorylation) pengikatan O2 dg bhn makanan sel u/ menghasilkan ATP– > 95 % energi otot berasal dari sini– Menghasilkan energi u/ berberapa jam aktivitas– Sumber : karbohidrat, lemak (terbyk), protein

POLA PRODUKSI & PENGGUNAAN ENERGI, tergan-tung pada tingkat aktivitas otot & mobilisasi sumber cadangan enersi :– Otot dalam keadaan istirahat– Tingkat aktivitas sedang– Tingkat aktivitas berat

DALAM KEADAAN ISTIRAHAT• Kebutuhan ATP rendah & penyediaan O2 > dari cukup• Asam lemak & glukosa msk kedlm MF• Asam lemak dihidrolisir di dlm mitokondria• Mitokondria menghasilkan kelebihan ATP• Belum ada proses Glikolisis• ATP dipakai ↑ cadangan CP & glikogen

AKTIVITAS SEDANG• Kebutuhan ATP ↑, disediakan o/ mitokon-dria• Terjadi ↑ kecepatan produksi ATP o/ mi-tokondria• ↑ kecepatan konsumsi & difusi oksigen msh cukup• Semua ATP yg diproduksi digunakan MF• Metabolisme aerobik AP sumber ATP utama• AP disediakan dari glukosa o/ glikolisis• Lipid/asam amino dipakai bila cadangan glikogen habis

AKTIVITAS BERATKebutuhan ATP sgt besar & produksi ATP pd mitokondria mencapai puncak• Difusi oksigen ke dlm MF tdk cukup• Mitokondria hanya menyediakan 1/3 kebutu-han ATP, 2/3 nya disediakan o/ glikolisis• Produksi AP > penggunaannya o/ mitokondria• ↑ konsentrasi AP dlm sarkoplasma• As.Piruvat asam laktat o/ lactate dehydrogenase (LDH)• Asam laktat ion H + ion laktat, shg pH ↓• Fungsi enzim-enzim berubah MF tdk dpt berkontraksi terus

• Bila otot kontraksi & memindahkan beban, maka otot tsb dikatakan melakukan kerja (work) energi dr otot ditransfer ke beban• W = F x s, dimana – W = kerja (work) = joule = kg.m2.s-2

– F = Gaya = Newton = kg.m.s2

– S = jarak perpindahan beban = mSumber energi u/ melakukan kerja didpt dr reaksi-2 kimia selama kontraksi ATP kmd dipakai u/ :1. Cross-bridge cycling = walk along/rachet theory of contraction2. Memompa Ca 2+ kmb dr sarkoplasma ke SR

3. Na+K+ pump pada sarcolemma

EFISIENSI KONTRAKSI OTOT = Kerja yg dihasilkanEnergi yg dihabiskan

• Efisiensi yg rendah di krnkan :– ± 50 % energi mak. dipakai u/ sintesa ATP– Hanya 40 -45 % ATP dikonversi mjd energi

• Efisiensi dpt dicapai bila Velocity of Shortening 30 % dari max– Bila terlalu pelan maintanance heat ↑– Bila terlalu cepat energi terpakai u/ mengatasi gaya perlawanan dlm otot sendiri

CADANGAN ATP & CREATINE PHOS-PHATE (CP)• Fungsi utama ATP ialah mentransfer enersi pada CP• Dalam keadaan istirahat MF rangka membentuk lbh byk ATP drpd kebutuhan• Selama kontraksi berlangsung :– Setiap myosin cross-bridge menghidrolisir ATP ADP + P – Enersi yg tersimpan dlm CP digunakan sehingga ADP ATP – Enzim fasilitator creatine phosphokinase (CPK /CK) • Apabila MF dirusak CPK berdifusi ke dlm sirkulasi

ATP + Creatine ↔ ADP + CPArah reaksi : Istirahat , Kontraksi

Beberapa Sumber Cadangan Enersi dlm MF

PELEPASAN PANAS

• Pada reaksi katalitik spt glikolisis, MF menggunakan hanya sebagian enersi yg dilepas– 42% pada MF istirahat dg aerobic metabolism– 30% pada MF akfif berat dg anaerobic metabolism– Sisanya u/ menghangatkan sarkoplasma, cairan interstisial & drh, ↑ suhu tubuh & ↑ pelepasan panas

STRUKTUR NMJ

• Axon terminal (dari alpa motoneuron) bi-asanya bercabang dekat MF, dimana 1 ca-bang menginervasi 1 fiber

• Axon terminal terbenam dlm lekukan/in-vaginasi permukaan MF yg disebut Sy-naptic gutter, bagian saraf ini disebut end plate & dilapisi o/ presynaptic membrane

• Permukaan dlm synaptic gutter ( dilapisi membran post synaptic) berlekuk-2 (jung-tional folds) u/ memperluas permukaan

• Celah antara pre & post synaptic mem-brane disebut Synaptic cleft berisi ACh-Ease u/ menghidrolisir Ach.

PELEPASAN NEUROTRANSMITER

• Ketika PA sampai ke Presynaptic ter-minal, terjd depolarisasi membuka Ca2+ channels disekitar dense bar.

• Ca2+ berdifusi masuk sesuai gradien (konsentrasi Ca ↑ 100 x) vesikel melekat pd ‘attachment site’ pd slh 1 dense bar

• Vesikel melebur dng presynaptic Muscl.Membran, isinya ditumpahkan (proses exocytosis ) masuk celah synaptic

• Proses : 200-300 vesikel berisi masing-2 5.000-10.000 mol Ach dilepas selama exocytosis• Ach diikat o/ reseptor pada post synaptic M. depolarisasi membran end plate dari -90 mV (RMP) -40 mV , Perisitiwa ini disebut End Plate Potential (EPP)• EPP menyebabkan membran MF menuju treshold. EPP tdk dirambatkan tapi hanya menstimuli PA pada Sarkolemma di sekitar End Plate• Vesikel baru dibentuk melalui proses endositosis

PENGIKATAN Ach PADA RESEPTOR

• Bila Ach di ikat o/ binding site 2 subunit α bentuk protein berubah membentuk channel ditengah reseptor

• Channels yg terbuka memungkinkan Na+ msk sel & K+ keluar sel

• Krn gradien Na+ > K+ Na+ influk > K+ efluk Potensial membran berubah depolarisasi membran

SIFAT-2 END PLATE :• Tdk memiliki Voltage-gated Na+K+ channels• Semua protein pd membran EP adalah ACh reseptor• EPP menyebabkan depolarisasi membran sekitar EP• Bila potensial mencapai treshold terjadilah impuls

• Umumnya membran memiliki treshold -60 mV• PA yg timbul dirambatkan sepanjang sarko-lemma propagasi• Selanjutnya terjd kontraksi otot

• PA pada tiap MU selalu menyebabkan kontraksi pada semua MF yg diinervasinya

• Apabila dirangsang dg frekuensi ↑ (100x/s) selama bebrapa menit vesikel ACh menurun EPP menurun depolarisasi tdk terbentuk otot juga mengalami fatique (jrg pada keadaan normal, kecuali krn penyakit)

• Ach disintesa dlm presynaptic mem-bran terminal & di release secara Exocitosis

• S/ gangguan imunobiologis pd NMJ dimana terjadi blokade reseptor Ach hanya ± 30 % Ach bekerja pada reseptor

• Gejala : gangguan gerak otot-2 dimulai dr mata (ptosis, mdh lelah, diplopia), otot menelan, sulit bicara, otot extr atas, tungkai

• Tes prostigmin/neostigmin (anticholinesterase) +, bila otot kuat kmbl

• Bentuk spindel shaped/gelendong, p: 30-200 μm, Ø 5-10, mempunyai 1 inti di tengahTerdapat pd sbg-an bsr ‘hollow/visceralorgan’ :• Integumentary : pili errector muscle• CV : artery & vein wall• Respiratory : bronchial tree• Digestive : stoomach, intestine, gall bladder wall, ect• Urinary : Ureter wall, urinary bladder• Reproductive : Uterus, tuba, V. defferent

STRUKTUR OTOT POLOS (OP)

• Tdk memiliki T-tubules, myofibril, sarcomere, SR tdk berkembang non striated muscles

• Thick filament menyebar dlm sarko-plasma, thin filament melekat ke dense bodies yg dihub-kan dg dense bodies lain melalui intermediate filament

• Dense boides yg melekat pd sarkolema berfungsi sbg jangkar saat kontraksi bentuk otot memendek & sdkt memutar

• Sumber Ca2+ dari ECF, msk ke dlm sel berikatan dg calmodulin (s/ Ca binding protein)

• Calmodulin-Ca komplek menaktivasi Myosin light kinase u/ memecah ATP & mengawali kontraksi

• Filament tebal & tipis tdk terorganisasi spt otot sklelet tdk ada ‘Length-tension relationship dpt memanjang/memndek tnp perubahan tonus yg berarti sifat plasticity

• Inervasi OP berasal dr serat post ganglionik otonom Berdasarkan inervasisnya OP dibedakan :

• 1.Bentuk Discrete yg. disbt. juga• Multiunit Smooth Muscles (Errector pili muscle, male reproductive tract, Cilliary muscle)– Inervasi mirip otot skelet, kontraksi sgt tergantung rangsang saraf, & bukan krn local stimuli– Sel-sel otot terpisah & memiliki persyarafan sendiri

SIFAT-SIFAT KHAS OTOT POLOS

• RITMISITI : terjadinya kontraksi secara ritmis tanpa adanya rangsangan dari luar

• TONIK KONTRAKSI : mempunyai tonus tertentu baik dlm keadaan resting/relaksasi maupun kontraksi, dpt meningkat & beberapa lama menurun lagi

• PLASTISITI : STRESS RELAXATION- t’utama pd. Tipe visceral- pd. Panjang yg. berbeda tegangan otot bisa sama ataupun sebaliknya cth :

Gaster

Beberapa pengaruh ekstrinsik thd kontraksi otot polos1. Stretch (regangan)

- menurunkan membran potensial- meningkatkan frekwensi dari spike : ritmisiti meningkat- secara umum meningkatkan tonus

2. Obat-obatan (epinephrin, ach, s.a, progesteron, oxitocin dll)

• Viceral S.M mdh dipengarui local stimuli : chemicals substance, hor-mone, O2-CO2, streching, dll

• Tanpa rangsang saraf memiliki Basic Slow Wave Rhythm (gel pace maker) bila mencapai nilai ambang timbul PA (> 35 mV) spontan

• Bentuk PA bisa spike/plateau

• Uk relative kecil Ø 10-20 μm, panjang 50 -100 μm, memiliki 1/> sel terletak di tengah• Striated appearance, T tubule pendek tapi lebar, dekat dg Z line, tdk ada triad• Terminal cisterna tdk berkembang, PA tergantung Ca release dari SR & ECF melalui sarkolema• Sgt mengandalkan Aerobic metabolism, bnyk mitokondria dan myoglobin, cadangan energy terutama dari glikogen & lipid• Sel otot 1 dg lainya dihub dg intercalated discs

INTERCALATED DISCS (ID)• 2 sel otot jtg, berhub 1 dg lain melalui gap jungtions & desmosome hub ini menstabil-kan sel & memungkinkan molekul kecil & ion berpindah dr 1 sel ke sel lain• Sbh PA dpt dg mudah menjalar ke sel diseki-tarnya lewat ID• Myofibril dari 2 sel berdampingan saling me-lekat erat pada membran di ID kontraksi sgt effisien• Seolah-olah semua otot jantung adalah 1 kesa-tuan (mechanically, chemically, electrically) Cardiac muscle is a fungtional syncitium• Otot jtg berkontraksi tnp rangsang saraf otomatisasi, ritme diatur oleh pacemaker (SA node-AV Node)

• Pace maker dpt berubah akibat pengaruh inervasi saraf otonom

• Kontraksi otot jtg 10 X lbh lama dibanding otot Skelet

• Bentuk PA sedemikian rupa fase refrakter tdk memungkinkan terjadinya sumasi / tetani