Kelelahan Otot Sebagai Penyebab dari Kejang pada Betis

Ajeng Aryuningtyas Dewanti

102012259

e-mail: ajengaryuningtyas@ymail.com

Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana 2012

Jl. Arjuna Utara No. 6, Kebon Jeruk-Jakarta Barat 11510

No. Telp (021) 5694-2061

Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Dalam kegiatan sehari-hari, banyak dari kita yang melakukan aktivitas fisik yang cukup

tinggi. Ada yang melakukan secara terus-menerus, maupun pada waktu tertentu (saat berolah

raga) saja. Beraktifitas seperti ini banyak melibatkan kerja otot, dimana otot berkontraksi dan

relaksasi secara terus menerus, dan bila kurang persiapan, maka dapat menyebabkan kram yang

sangat menyakitkan pada otot yang dilatih. Oleh karena itu, penulis akan menggunakan

kesempatan ini untuk membahas otot tungkai bawah, mekanisme kontraksi otot, sumber energi

otot, dan faktor pemicu terjadinya kejang otot (terutama pada betis).

1.2 Tujuan

Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk membantu mahasiswa kedokteran dalam

memahami struktur makroskopis dan mikroskopis dari otot tungkai bawah, mekanisme kontraksi

pada otot, serta faktor pencetus terjadinya kejang pada otot.

Skenario

Seorang anak laki-laki berusia 15 tahun tengah berlatih renang untuk perlombaan. Tiba-

tiba ia menjerit minta tolong. Seorang penjaga kolam renang dating dan segera menolong anak

tersebut dan membawanya ke tepi kolam. Ternyata ia mengalami kejang pada betis kanannya.

Dengan sigap penjaga kolam memegang kaki kanan si anak dan mendorong telapak kaki

kanannya kearah dorsal selama 2 menit.

Pembahasan

Otot Tungkai Bawah Secara Makroskopis

Otot tungkai bawah merupakan otot somatik yang merupakan otot lurik. Otot tersebut

digerakkan menurut kehendak kita (otot volunter). Secara garis besar otot tungkai bawah dibagi

atas musculi flexor, musculi extensor, dan musculi peronaei. Berikut penjelasannya.1

Musculi flexor superfisialis

o M.Gastrocnemius : otot betis superfisial berkepala dua, terletak antara bagian bawah paha

dan tumit, menyilang pada dua persendian, dan membentuk tonjolan besar pada betis

atas. Origonya berada pada femur posterior, kepala medialnya adalah kondilus medial

femur, dan kepala lateralnya adalah kondilus lateral femur. Insersinya melalui tendon

kalkaneal sampai tulang kalkaneus. Saraf yang ada adalah saraf tibial (saraf vertebrae

lumbales keempat dan kelima, serta saraf os saccralis pertama dan kedua). Fungsinya

adalah plantar fleksi, fleksi tungkai pada lutut. Otot ini juga penting untuk daya

penggerak.

o M.Soleus : otot betis yang besar dan lebar terletak di bawah gastrocnemius, antara

tungkai superior dan tumit, dan bersilangan hanya pada persendian di pergelangan kaki.

Origonya berada pada seperempat bagian posterior atas fibula, tepi medial dari sepertiga

bagian tengah tulang tibia. Insersinya berada pada persambungan tendon gastrocnemius

untuk membentuk tendon kalkaneal pada tulang kalkaneus. Saraf yang ada adalah saraf

tibial. Fungsinya adalah plantar fleksi dan membentuk postur.

o M.Plantaris : otot betis dengan badan otot kecil di dekat dua kepala gastrocnemius,

tendon ramping panjang yang merentang sampai tumit, namun mungkin tidak selalu ada.

Origonya berada pada tonjolan di atas kondilus lateral femur, insersinya berada pada

tendon ramping yang menyambung tendon kalkaneal pada tulang kalkaneus. Saraf yang

ada adalah saraf tibial. Fungsinya adalah membantu gastroknemius dalam plantar fleksi

dan fleksi tungkai.

Musculi flexor profundus

o M.Tibialis posterior : otot panjang lebih di dalam dari soleus, terletak di sepanjang

permukaan lateral tibia di belakang tibialis anterior. Origonya berada pada bagian

proksimal tibia dan fibula, yaitu membran interoseus di antara tibia dan fibula. Insersinya

berada pada tendon membentag di bagian belakang malleolus medial tulang tibia sampai

ke beberapa tulang tarsal dan metatarsal dua, tiga, dan empat di bawah kaki. Saraf yang

ada adalah saraf tibial. Fungsinya adalah inversi kaki dan membantu plantar fleksi pada

kaki.

o M.Fleksor hallucis longus : otot lateral dalam di sepanjang fibula bawah, tendon

melintang di belakang pergelangan kaki, berkelok-kelok di balik malleolus medial dan

memanjang ke dasar telapak kaki sampai ujung ibu jari kaki. Origonya berada pada

bagian posterior fibula bawah (membran interosus) dan insersinya berada pada falang

distal ibu jari kaki (permukaan inferior). Saraf yang ada adalah saraf tibial. Fungsinya

adalah fleksi ibu jari kaki, plantar fleksi kaki, dan berperan aktif dalam gerakan berjinjit.

o M.Fleksor digitorium longus : otot medial tipis di sepanjang tibia, tendon insersi

membentang di balik malleolus medial, melewati telapak kaki secara melintang, dan

terbagi menjadi empat bagian yang masing-masing ke setiap sisi lateral dari empat jari

kaki. Origonya berada pada sisi posterior bagian tengah tibia dan insersinya berada pada

falang distal dari keempat jari kaki lateral, di bagian bawah jari kaki. Saraf yang ada

adalah saraf tibial. Fungsinya adalah fleksi keempat jari kaki lateral dan plantar fleksi

pada kaki.

Musculi ekstensor

o M.Tibialis anterior : otot superfisial tebal dan besar yang terletak di sisi lateral dari tepi

superfisial tibia. Origo nya berada di permukaan lateral termasuk kondilus lateral pada

setengah sisi proksimal tibia, sedangkan insersinya berada pada kuneiform medial dan

bagian dasar tulang metakarpal pertama kaki, permukaan medial. Saraf yang ada adalah

saraf peroneal dalam (saraf vertebrae lumbales keempat dan kelima). Fungsinya adalah

dorsifleksi kaki dan inversi kaki.

o M.Ekstensor hallucis longus : otot pada sisi anterior tungkai di antara bagian tengah

tungkai dan ibu jari kaki. Origonya berada pada permukaan anterior pada bidang tengah

fibula, membran interoseus, sedangkan insersinya berada pada permukaan superior falang

distal ibu jari kaki. Saraf yang ada adalah saraf peroneal dalam (saraf vertebrae lumbales

kelima dan saraf os sacralis pertama). Fungsinya adalah untuk ekstensi ibu jari kaki,

dorsifleksi kaki dan membantu inversi kaki.

o M.Ekstensor digitorium longus : otot pada bagian anterior lateral tungkai, terletak di sisi

lateral tibialis anterior. Origonya berada pada permukaan medial pada tiga perempat

bagian proksimal pada fibula, kondilus lateral tibia, dan membran interoseus atas.

Insersinya berada pada permukaan superior falang kedua dan ketiga dari keempat jari

kaki lateral (jari kedua sampai kelima). Saraf yang ada sama dengan saraf yang ada pada

ekstensor ibu jari kaki longus. Fungsinya adalah ekstensi lateral empat jari kaki dan

dorsifleksi kaki.

Musculi peronaei

o M.Peroneus longus : otot superfisial pada tungkai lateral antara tungkai superior dan

kaki. Origonya berada pada permukaan lateral pada dua pertiga fibula proksimal,

insersinya berada pada bagian dasar tulang metatarsal pertama dan tulang kuneiform

medial, dan tendon melewati dasar sisi lateral kaki ke sisi medial. Saraf yang ada adalah

saraf peroneal superfisial (saraf vertebrae lumbales keempat dan kelima, serta saraf os

saccralis pertama). Fungsinya adalah eversi dan plantar fleksi kaki.

o M.Peroneus brevis : otot pendek pada bagian inferior tungkai lateral yang terletak lebih

dalam dari peroneus longus, tendon insersinya melapisi malleolus lateral menuju kaki.

Origonya berada pada permukaan lateral pada dua pertiga bagian distal fibula, sedangkan

insersinya berada pada sisi lateral pada dasar tulang metatarsal kelima. Saraf yang ada

adalah saraf superfisial peroneal (saraf vertebrae lumbales kelima, saraf os saccralis

pertama dan kedua). Fungsinya adalah eversi dan plantar fleksi kaki.

o M.Peroneus tertius : otot kecil terletak antara sisi inferior fibula lateral dan kaki, yaitu

bagian lateral ekstensor ibu jari kaki longus. Origonya berada pada sepertiga fibula distal,

permukaan medial, dan membran interoseus yang berdekatan. Insersinya berada pada

dasar permukaan posterior tulang metatarsal kelima (sisi jari kelingking kaki). Saraf yang

ada adalah saraf peroneal superfisial (saraf vertebrae lumbales keempat dan kelima, juga

saraf os saccralis pertama). Fungsinya adalah eversi dan plantar fleksi kaki.

Triseps surae (betis) yang merupakan musculi flexor superfisialis terdiri dari tiga otot yang

dibentuk dari dua kepala gastrocnemius dan soleus. Untuk lebih jelasnya, otot tungkai bawah

pada tampak posterior dapat dilihat pada gambar 1.1

Gambar 1. Otot Tungkai Bawah Tampak Posterior.2

Otot Tungkai Bawah Secara Mikroskopis

Otot tungkai bawah merupakan otot rangka atau otot lurik. Satu sel otot rangka, yang

dikenal sebagai serat otot, adalah besar, panjang, dan berbentuk silindris, dengan diameternya

berkisar antara 10 – 100 µm dan panjang hingga 75cm. Otot rangka terdiri dari sejumlah serat

otot yang terletak sejajar satu sama lain dan siatukan oleh jaringan ikat, dan serat-serat ini

terbentang di sepanjang otot.3,4

Gambaran mencolok yang dimiliki oleh otot rangka adalah memiliki banyak inti sel dan

berada di pinggir serat otot. Banyaknya inti sel ini di dalam otot lurik ini disebabkan karena

penggabungan mioblas (prekursor sel otot) selama perkembangan embrionik. Selain

multinukleus, fitur lain adalah banyaknya mitokondria karena dibutuhkannya energi yang

tinggi.3,4 Setiap serabut otot tersusun dari subunit-subunit, disebut miofibril. Miofibril yang

membentuk 80% volume serat otot,adalah struktur silindris intrasel dengan diameter 1 µm dan

terbentang di seluruh panjang serat otot. Setiap miofibril ini juga tersusun atas filamen tebal dan

tipis yang tersusun rapi dan teratur. Filamentebal yang berdiameter 12 – 18 nm dan panjang 1,6

µm, terdiri dari protein miosin. Filamen tipis yang berdiameter 5 – 8 nm dan panjang 1 µm,

terdiri dari tiga protein : aktin, tropomiosin, dan troponin.3,4

Di dalam sarkoplasma, penempatan filamen aktin dan miosin sangat teratur, membentuk

pola garis-garis tegak lurus yang sangat tampak. Dengan mikroskop cahaya, maka akan terlihat

pita I terang dan pita A gelap pada setiap serabut otot. Karena terlihat mempunyai garis

melintang berwarna gelap dan terang yang tersusun teratur, maka otot lurik ini disebut otot seran

lintang. Dengan menggunakan mikroskop elektron, akan didapatkan gambar beresolusi tinggi

yang menunjukkan setiap pita I terang dibagi dua dengan pita Z yang tebal. Di antara kedua garis

Z yang berdampingan ditemukan unit kontraktil otot yang terkecil, yaitu sakromer. Sakromer

adalah unit fungsional otot rangka.Unit fungsional setiap organ adalah komponen terkecil yang

dapat melakukan semua fungsi organ tersebut. Karena itu, sarkomer adalah komponen terkecil

serat otot yang dapat berkontraksi. Untuk lebih jelasnya tingkat organisasi otot rangka dapat

dilihat pada gambar 2.3-5

Gambar 2. Tingkat Organisasi di Sebuah Otot Rangka.6

Otot rangka dikelilingi oleh lapisan jaringan penyambung jarang yang tebal yaitu

epimisium. Dari epimisium, terdapat lapisan jaringan penyambung jarang yang sedikit kurang

tebal, yaitu perimisium, memanjang ke dalam dan membagi otot interior menjadi berkas yang

lebih kecil disebut fasikula; setiap fasikula dikelilingi oleh perimisium.Lapisan tipis serabut

jaringan penyambung retikular disebut edomisium, tertanam pada setiap serabut otot. Berada di

sarung jaringan penyambung yang berbeda terdapat pembuluh darah, saraf, dan limfa. Untuk

lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.3

Gambar 3. Potongan Longitudinal dan Transversal Otot Rangka pada Lidah.3

Mekanisme Kontraksi Otot Somatik

Berikut adalah urutan tahap-tahap mulai dan berakhirnya kontraksi otot somatik.7

1. Suatu potensial aksi berjalan di sepanjang saraf motorik sampai ke ujung serat otot.

2. Pada setiap ujung, saraf menyekresi substansi neurotransmitter, yaitu asetilkolin, dalam

jumlah yang sedikit.

3. Asetilkolin bekerja pada area setempat pada membran serat otot untuk membuka banyak

saluran bergerbang asetilkolin melalui molekul-molekul protein dalam membran serat otot.

4. Terbukanya saluran asetilkolin memungkinkan sejumlah besar ion Na+ untuk mengalir ke

bagian dalam membran serat otot pada titik terminal saraf. Peristiwa ini akan menimbulkan

suatu potensial aksi dalam serat otot.

5. Potensial aksi akan berjalan di sepanjang membran serat otot dalam cara yang sama seperti

potensial aksi berjalan di sepanjang membran saraf.

6. Potensial aksi akan menimbulkan depolarisasi membran serat otot, dan juga berjalan di dalam

serat otot, pada tempat dimana potensial aksi menyebabkan retikulum sarkoplasma

melepaskan sejumlah besar ion Ca2+, yang telah disimpan dalam retikulum, ke dalam

miofibril.

7. Ion-ion Ca2+ menimbulkan kekuatan tarik menarik antara filamen aktin dengan filamen

miosin, yang menyebabkannya bergerak bersama-sama saling tarik menarik, terjadi

pergeseran / sliding, dan menghasilkan proses kontraksi.

8. Setelah kurang lebih satu detik, ion Ca2+ dipompa kembali ke dalam retikulum sarkoplasma,

tempat ion-ion ini disimpan sampai potensial aksi otot yang baru datang lagi; pengeluaran ion

Ca2+ dari miofibril akan menyebabkan kontraksi otot terhenti.

Gambar 4. Mekanisme Kontraksi Otot

Sumber Energi

Terdapat tiga langkah berbeda dalam proses kontraksi-relaksasi yang memerlukan ATP, yaitu :4

1. Penguraian ATP oleh ATPase miosin menghasilkan energi untuk kayuhan bertenaga jembatan

silang.

2. Pengikatan molekul baru ATP ke miosin memungkinkan jembatan silang terlepas dari filamen

aktin pada akhir kayuhan bertenaga sehingga siklus dapat diulang. ATP ini kemudian terurai

untuk menghasilkan energi bagi kayuhan jembatan silang selanjutnya.

3. Transpor aktif Ca2+ kembali ke dalam retikulum sarkoplasma selama relaksasi bergantung

pada energi yang berasal dari penguraian ATP.

Karena ATP adalah satu-satunya sumber energi yang dapat secara langsung digunakan untuk

berkontraksi, maka agar dapat terus beraktivitas, ATP harus terus menerus diberikan. Oleh

karena itu, serat otot memiliki tiga jalur alternatif untuk memberikan tambahan ATP sesuai

kebutuhan selama kontraksi otot, yaitu transfer fosfat berenergi tinggi dari keratin fosfat ke ADP,

fosfolirasi oksidatif (siklus asam sitrat dan sistem transpor elektron), dan glikolisis.4

Seperti ATP, keratin fosfat memiliki satu gugus fosfat berenergi tinggi, yang dapat diberikan

langsung kepada ADP untuk membentuk ATP. Energi yang dibebaskan dari hidrolisis keratin

fosfat bersama dengan fosfat dapat diberikan langsung ke ADP membentuk ATP. Reaksi ini

dikatalisis oleh enzim sel otot (keratin kinase) dan bersifat reversibel dimana energi dan fosfat

dari ATP dapat dipindahkan ke keratin untuk membentuk keratin fosfat. Sewaktu cadangan

energi bertambah, peningkatan ATP mendorong pemindahan gugus fosfat berenergi tinggi dari

ATP membentuk keratin fosfat. Sebaliknya, ketika permulaan kontraksi dimana ATPase miosin

menguraikan cadang ATP, penurunan ATP mendorong pemindahan gugus fosfat berenergi

tinggi dari keratin fosfat membentuk lebih banyak ATP. Otot yang berisitirahat mengandung

keratin fosfat lima kali lebih banyak daripada ATP. Selain itu karena dibutuhkan hanya satu

reaksi enzimatik pada pemindahan energi ini, maka ATP dapat dibentuk dengan cepat. Oleh

karena itu, keratin fosfat adalah sumber energi utama.4

Fosforilasi oksidatif berlangsung di dalam mitokondria otot jika tersedia cukup O2. Oksigen

dibutuhkan untuk menunnjang rantai transpor elektron mitokondria, yang secara efisien

memanen energi yang diambil dari penguraian molekul-molekul nutrien dan menggunakannya

untuk meghasilkan ATP. Jalur ini dijalankan oleh glukosa atau asam lemak, bergantung pada

intensitas dan durasi aktivitas. Glukosa dan asam lemak disalurkan ke sel-sel otot oleh darah. Sel

otot mampu menyimpan glukosa dalam bentuk glikogen. Meskipun menghasilkan banyak energi,

yaitu 36 ATP, namun fosforilasi oksidatif relatif lambat karena banyaknya proses yang harus

dilalui.4

Reaksi-reaksi kimiawi pada glikolisis menghasilkan produk-produk yang akhirnya masuk ke

jalur fosforilasi oksidatif, tetapi glikolisis juga dapat berlangsung tanpa diproses lebih lanjut oleh

fosforilasi oksidatif. Selama glikolisis, satu molekul glukosa diuraikan menjadi dua molekul

asam piruvat dan menghasilkan dua ATP. Jika O2 yang dibutuhkan tidak cukup untuk memenuhi

energi yang dibutuhkan, maka asam piruvat ini tidak dilanjutkan ke proses fosforilasi oksidatif.

Walau glikolisis hanya mengekstrasi sedikit ATP, jalur ini dapat berlangsung jauh lebih cepat

dan dapat mengalahkan fosforilasi oksidatif dalam periode tertentu asalkan glukosa yang ada

cukup.4

Meskipun glikolisis anaerob lebih cepat dan mampu mengalahkan fosforilasi oksidatif, namun ia

memiliki dua konsekuensi. Pertama, sejumlah besar nutrien harus diproses karena glikolisis jauh

kurang efisien dibandingkan fosforilasi oksidatif dalam mengubah energi nutrien menjadi ATP

(glikolisis menghasilkan 2 ATP, sedangkan fosforilasi oksidatif menghasilkan 36 ATP). Sel otot

menyimpan glukosa dalam jumlah terbatas dalam bentuk glikogen , tetapi glikolisis anaerob ini

cepat menguras simpanan glikogen ini. Kedua, asam piruvat yang dihasilkan glikolisis ini karena

tidak diproses lebih lanjut oleh fosforilasi oksidatidf, akan diubah menjadi asam laktat.

Akumulasi asam laktat diperkirakan berperan menimbulkan nyeri otot yang dirasakan ketika

seseorang melakukan olahraga intens. Selain itu, asam laktat yang diserap oleh darah

menimbulkan asidosis metabolik. Terkurasnya cadangan energi dan turunnya pH otot akibat

akumulasi asam laktat berperan dalam munculnya kelelehan otot.4 Untuk lebih jelasnya

mengenai jalur metabolik otot dapat dilihat pada gambar 5.

Gambar 5. Jalur Metabolik yang Menghasilkan ATP Selama Kontraksi dan Relaksasi.6

Faktor Pemicu Kejang Betis Saat Berenang

Kejang otot atau kram muskulorum dapat didefinisikan sebagai spasme otot yang disertai nyeri.

Kram adalah kontraksi yang irasional, involunter, dan menimbulkan nyeri dari satu otot atau

sekelompok otot. Kram dapat dialami oleh orang-orang yang telah mengeluarkan banyak

tenaga.Kram diperkirakan disebabkan karena adanya kelelahan otot.5,8,9

Kelelahan otot terjadi jika otot yang beraktivitas tidak lagi dapat berespons terhadap rangsangan

dengan derajat kontraksi yang sama. Kelelahan otot diperkirakan karena faktor-faktor berikut :6

Meningkatnya ADP dan fosfat inorganik lokal dari penguraian ATP dapat secara langsung

mengganggu siklus jembatan silang dan/atau menghambat pelepasan dan penyerapan kembali

Ca2+ oleh retikulum sarkoplasma.

Akumulasi asam laktat dapat menghambat enzim-enzim kunci di jalur penghasil energi

dan/atau proses penggabungan eksitasi-kontraksi.

Akumulasi K+ ekstrasel yang terjadi di otot ketika pompa Na+ - K+ tidak dapat secara aktif

memindahkan K+ kembali ke dalam sel otot secepat keluarnya ion ini selama fase turun

potensial aksi berulang menyebabkan penurunan lokal potensial membran. Perubahan

potensial ini dapat mengurangi pembebasan Ca2+ intrasel dengan menghambat penggabungan

reseptor dihidropiridin berpintu voltase di tubulus T dan saluran pelepas Ca2+ di retikulum

sarkoplasma

Terkurasnya cadangan energi glikogen dapat menyebabkan kelelahan otot pada olahraga yang

berat.

Ketika mencapai kelelahan otot ini, umpan balik sensoris dari otot dan respons sistem saraf

yang diberikanterjadi malfungsi dimana otot tidak dapat relaksasi dan terus menerus kontraksi,

yang menyebabkan terjadinya kram.9

Penutup

Triseps surae atau otot betis yang merupakan musculi flexor superfisialis terdiri dari tiga

otot yang dibentuk dari dua kepala gastrocnemius dan soleus. Otot betis ini merupakan otot lurik

yang bersifat volunter. Kontraksi otot dapat terjadi karena adanya ikatan aktin-miosin (sarkomer)

tarik menarik yang menyebabkan sliding, sehingga terjadi pemendekan otot. Proses ini

membutuhkan energi yang dapat diperoleh dari berbagai sumber, yaitu langsung dari ATP,

keratin fosfat, fosforilasi oksidatif, dan glikolisis anaerob. Kelelahan otot yang terjadi dapat

menyebabkan terjadinya gangguan pada umpan balik sensoris dan respon sehingga otot tidak

bisa berelaksasi dan terus-menerus berkontraksi sehingga menyebabkan suatu kondisi yang

disebut kram, atau pada kasus yang dibahas, kejang betis.

Daftar Pustaka

1. Slonane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: EGC; 2004.h.149-150.

2. Paulsen, Waschke. Sobotta atlas of human anatomy latin nomenclature : general anatomy

and musculoskeletal system. 15th ed. Munich: Elsevier GmbH; 2011.h.314.

3. Eroschenko VP. Di fiore's atlas of histology with functional correlations. 11th ed.

Philadelphia: Lippincott Williams &Wilkins; 2008.h.117-9.

4. Sherwood L. Fisiologi manusia: dari sel ke sistem. Edisi keenam. Jakarta: EGC;

2011.h.278-300.

5. Wibowo DS. Anatomi tubuh manusia. Jakarta: Grasindo; 2008.h.40-1.

6. Sherwood L. Human physiology: from cells to systems. 7 th ed. Belmont: Cengage

Learning; 2010.h.259

7. Hall JE. Guyton and hall textbook of medical physiology. 12th ed. Philadelphia: Elsevier

Health Sciences; 2010.h.73-4.

8. Thomson H. Oklusi. Edisi kedua. Jakarta: EGC; 2007.h.59.

9. Dunford M, Doyle JA. Nutrition for sport and exercise. 2nd ed. Belmont: Cengage

Learning; 2011.h.259-60.