[Buku Bahasa Indonesia]Guyton And Hall Textbook of Medical Physiology 1-11
BAB 7
Eksitasi Otot Skeletal: Transmisi Neuromuskular dan Kopling Eksitasi-Kontraksi
Transmisi Impuls dari Ujung Saraf ke Serabut Otot Skeletal: Junksi Neuromuskular
Serabut otot skeletal diinervasi oleh serabut saraf bermielin besar yang berasal dari neuron motorik besar di tanduk anterior medula spinalis. Seperti telah dijelaskan pada Bab 6, setiap serabut saraf, setelah memasuki perut otot, biasanya bercabang dan menstimulasi sekitar tiga hingga beberapa ratus serabut otot skeletal. Setiap ujung saraf membentuk suatu sambungan, yang disebut junksi neuromuskular, dengan serabut otot di dekat bagian tengahnya. Potensial aksi yang dimulai pada serabut otot oleh sinyal saraf merambat ke dua arah menuju ujung serabut otot. Dengan pengecualian sekitar 2 persen serabut otot, hanya terdapat satu junksi seperti ini pada setiap serabut otot.
Anatomi Fisiologis Junksi Neuromuskular—End Plate Motorik. Gambar 7-1A dan B menunjukkan junksi neuromuskular dari serabut saraf bermielin besar menuju serabut otot skeletal. Serabut saraf membentuk suatu kompleks terminal saraf bercabang yang menginvaginasi permukaan serabut otot tetapi berada di luar membran plasma serabut otot. Seluruh struktur ini disebut end plate motorik. Struktur ini ditutupi oleh satu atau lebih sel Schwann yang mengisolasinya dari cairan sekitarnya.
Gambar 7-1C menunjukkan sketsa mikrograf elektron dari junksi antara terminal akson tunggal dan membran serabut otot. Membran yang terinvaginasi disebut gutter sinaptik atau palung sinaptik, dan ruang antara terminal dan membran serabut disebut ruang sinaptik atau celah sinaptik. Ruang ini memiliki lebar 20 hingga 30 nanometer. Di dasar palung terdapat banyak lipatan kecil membran otot yang disebut subneural clefts, yang sangat meningkatkan luas permukaan tempat neurotransmiter sinaptik dapat bekerja.
Di dalam terminal akson terdapat banyak mitokondria yang menyediakan adenosin trifosfat (ATP), sumber energi yang digunakan untuk sintesis neurotransmiter eksitatorik, asetilkolin. Asetilkolin kemudian merangsang membran serabut otot. Asetilkolin disintesis di sitoplasma terminal, tetapi segera diserap ke dalam banyak vesikel sinaptik kecil, sekitar 300.000 di antaranya biasanya terdapat pada terminal satu end plate. Di ruang sinaptik terdapat sejumlah besar enzim asetilkolinesterase, yang menghancurkan asetilkolin beberapa milidetik setelah dilepaskan dari vesikel sinaptik.
Sekresi Asetilkolin oleh Terminal Saraf
Ketika impuls saraf mencapai junksi neuromuskular, sekitar 125 vesikel asetilkolin dilepaskan dari terminal ke dalam ruang sinaptik. Beberapa detail mekanisme ini dapat dilihat pada Gambar 7-2, yang menunjukkan tampilan diperbesar dari ruang sinaptik dengan membran saraf di atas dan membran otot serta subneural clefts di bawah.
Pada permukaan dalam membran saraf terdapat batang padat linier (dense bars), yang tampak dalam penampang pada Gambar 7-2. Di kedua sisi setiap batang padat terdapat partikel protein yang menembus membran saraf; ini adalah kanal kalsium berpintu tegangan (voltage-gated calcium channels). Ketika potensial aksi menyebar ke terminal, kanal ini terbuka dan memungkinkan ion kalsium berdifusi dari ruang sinaptik ke dalam terminal saraf. Ion kalsium kemudian diduga memberikan efek tarik terhadap vesikel asetilkolin, menariknya ke membran saraf di area yang berdekatan dengan batang padat. Vesikel kemudian berfusi dengan membran saraf dan mengosongkan asetilkolinnya ke ruang sinaptik melalui proses eksositosis.
Meskipun beberapa detail tersebut bersifat spekulatif, diketahui bahwa rangsangan efektif untuk pelepasan asetilkolin dari vesikel adalah masuknya ion kalsium, dan asetilkolin kemudian dilepaskan melalui membran saraf di area sekitar batang padat.
Efek Asetilkolin pada Membran Serabut Otot Postsinaptik untuk Membuka Kanal Ion. Gambar 7-2 juga menunjukkan banyak reseptor asetilkolin kecil pada membran serabut otot; ini adalah kanal ion berpintu asetilkolin, dan terletak hampir seluruhnya di dekat mulut subneural clefts tepat di bawah area batang padat, tempat asetilkolin dilepaskan ke ruang sinaptik.
Gambar 7-1 Berbagai tampilan dari pelat ujung motorik. A, Penampang memanjang melalui pelat ujung.B, Tampilan permukaan pelat ujung. C, Tampilan mikrografik elektron dari titik kontak antara terminal akson tunggal dan membran serat otot.
(Digambar ulang dari Fawcett DW, sebagaimana dimodifikasi dari Couteaux R, dalam Bloom W, Fawcett DW: Buku Teks Histologi. Philadelphia: WB Saunders, 1986.)
Gambar 7-2 Pelepasan asetilkolin dari vesikel sinaptik pada membran saraf junksi neuromuskular. Perhatikan kedekatan lokasi pelepasan pada membran saraf dengan reseptor asetilkolin pada membran otot di mulut subneural clefts.
Setiap reseptor adalah kompleks protein dengan berat molekul total 275.000. Kompleks ini terdiri dari lima subunit protein, yaitu dua protein alfa serta masing-masing satu beta, delta, dan gamma. Molekul protein ini menembus seluruh membran, tersusun berdampingan membentuk lingkaran sehingga membentuk kanal tubular, seperti ditunjukkan pada Gambar 7-3. Kanal tetap tertutup, seperti pada bagian A gambar, sampai dua molekul asetilkolin berikatan masing-masing dengan dua subunit alfa. Hal ini menyebabkan perubahan konformasi yang membuka kanal, seperti pada bagian B.
Kanal berpintu asetilkolin memiliki diameter sekitar 0,65 nanometer, cukup besar untuk memungkinkan ion positif penting—natrium (Na+), kalium (K+), dan kalsium (Ca++)—bergerak dengan mudah melaluinya. Sebaliknya, ion negatif seperti ion klorida tidak dapat melewati karena adanya muatan negatif kuat di mulut kanal yang menolak ion-ion negatif tersebut.
Dalam praktiknya, jauh lebih banyak ion natrium yang mengalir melalui kanal berpintu asetilkolin dibandingkan ion lainnya, karena dua alasan. Pertama, hanya ada dua ion positif dalam konsentrasi tinggi: ion natrium di cairan ekstraseluler dan ion kalium di cairan intraseluler. Kedua, potensial negatif di dalam membran otot, yaitu −80 hingga −90 milivolt, menarik ion natrium bermuatan positif ke dalam serabut, sekaligus mencegah keluarnya ion kalium bermuatan positif saat mencoba bergerak ke luar.
Seperti ditunjukkan pada Gambar 7-3B, efek utama pembukaan kanal berpintu asetilkolin adalah memungkinkan sejumlah besar ion natrium masuk ke dalam serabut, membawa muatan positif dalam jumlah besar. Hal ini menciptakan perubahan potensial lokal positif di dalam membran otot, yang disebut potensial end plate. Selanjutnya, potensial end plate ini memulai potensial aksi yang menyebar sepanjang membran otot dan menyebabkan kontraksi otot.
(A–C dan bagian gambar 7-1 dipertahankan sebagai deskripsi struktural dalam teks)
Gambar 7-3 Saluran yang diatur oleh asetilkolin. A, Keadaan tertutup. B, Setelah asetilkolin (Ach) terikat dan terjadi perubahan konformasi yang membuka saluran, memungkinkan ion natrium masuk ke dalam serat otot dan merangsang kontraksi.
Perhatikan muatan negatif di mulut saluran yang mencegah lewatnya ion negatif seperti ion klorida.
Penghancuran Asetilkolin yang Dilepaskan oleh Asetilkolinesterase. Asetilkolin yang telah dilepaskan ke ruang sinaptik terus mengaktivasi reseptor asetilkolin selama masih berada di ruang tersebut. Namun, asetilkolin dengan cepat dihilangkan melalui dua cara: (1) sebagian besar dihancurkan oleh enzim asetilkolinesterase, yang terutama melekat pada lapisan jaringan ikat halus yang mengisi ruang sinaptik antara terminal saraf presinaptik dan membran otot postsinaptik. (2) sejumlah kecil asetilkolin berdifusi keluar dari ruang sinaptik sehingga tidak lagi tersedia untuk bekerja pada membran serabut otot.
Waktu singkat keberadaan asetilkolin di ruang sinaptik—hanya beberapa milidetik—biasanya cukup untuk menstimulasi serabut otot. Penghilangan asetilkolin yang cepat kemudian mencegah stimulasi ulang otot secara terus-menerus setelah serabut otot pulih dari potensial aksi awalnya.
Potensial End Plate dan Eksitasi Serabut Otot Skeletal. Masuknya ion natrium secara tiba-tiba ke dalam serabut otot ketika kanal berpintu asetilkolin terbuka menyebabkan peningkatan potensial listrik di dalam serabut pada area lokal end plate hingga 50–75 milivolt, membentuk potensial lokal yang disebut potensial end plate. Seperti dibahas pada Bab 5, peningkatan mendadak potensial membran saraf lebih dari 20–30 milivolt biasanya cukup untuk memicu pembukaan lebih banyak kanal natrium dan memulai potensial aksi pada membran serabut otot.
Gambar 7-4 menunjukkan prinsip potensial end plate yang memicu potensial aksi. Tiga potensial end plate ditunjukkan. Potensial A dan C terlalu lemah untuk memicu potensial aksi, tetapi menghasilkan perubahan tegangan lokal yang lemah. Sebaliknya, potensial B cukup kuat sehingga membuka cukup banyak kanal natrium untuk memicu efek regeneratif diri, sehingga ion natrium semakin banyak masuk ke dalam serabut dan memulai potensial aksi. Kelemahan potensial end plate pada titik A disebabkan oleh kerja kurare, obat yang memblokir aksi asetilkolin pada reseptornya dengan bersaing pada situs reseptor. Kelemahan pada titik C disebabkan oleh toksin botulinum, racun bakteri yang mengurangi jumlah pelepasan asetilkolin dari terminal saraf.
Faktor Keamanan Transmisi pada Junksi Neuromuskular; Kelelahan Junksi. Secara normal, setiap impuls yang tiba di junksi neuromuskular menghasilkan potensial end plate sekitar tiga kali lebih besar daripada yang diperlukan untuk menstimulasi serabut otot. Oleh karena itu, junksi neuromuskular normal dikatakan memiliki faktor keamanan yang tinggi. Namun, stimulasi serabut saraf dengan frekuensi lebih dari 100 kali per detik selama beberapa menit sering kali mengurangi jumlah vesikel asetilkolin sedemikian rupa sehingga impuls gagal diteruskan ke serabut otot. Hal ini disebut kelelahan junksi neuromuskular, dan merupakan efek yang sama yang menyebabkan kelelahan sinaps di sistem saraf pusat ketika sinaps mengalami eksitasi berlebihan. Dalam kondisi fungsi normal, kelelahan junksi neuromuskular yang dapat diukur jarang terjadi, dan jika pun terjadi, hanya pada tingkat aktivitas otot yang sangat melelahkan.
Biologi Molekuler Pembentukan dan Pelepasan Asetilkolin
Karena junksi neuromuskular cukup besar untuk dipelajari dengan mudah, junksi ini merupakan salah satu dari sedikit sinaps dalam sistem saraf yang sebagian besar detail transmisi kimianya telah diketahui. Pembentukan dan pelepasan asetilkolin pada junksi ini terjadi melalui tahapan berikut:
- Vesikel kecil, berukuran sekitar 40 nanometer, dibentuk oleh aparatus Golgi di badan sel motoneuron di medula spinalis. Vesikel-vesikel ini kemudian diangkut oleh aksoplasma yang “mengalir” melalui inti akson dari badan sel pusat di medula spinalis hingga ke junksi neuromuskular pada ujung serabut saraf perifer. Sekitar 300.000 vesikel kecil ini terkumpul di terminal saraf pada satu end plate otot skeletal.
- Asetilkolin disintesis di sitosol terminal serabut saraf, tetapi segera ditranspor melalui membran vesikel ke dalam vesikel tersebut, tempat ia disimpan dalam bentuk sangat terkonsentrasi, sekitar 10.000 molekul asetilkolin per vesikel.
- Ketika potensial aksi tiba di terminal saraf, banyak kanal kalsium pada membran terminal terbuka karena terminal ini memiliki banyak kanal kalsium berpintu tegangan. Akibatnya, konsentrasi ion kalsium di dalam terminal meningkat sekitar 100 kali lipat, yang pada gilirannya meningkatkan laju fusi vesikel asetilkolin dengan membran terminal sekitar 10.000 kali lipat. Fusi ini menyebabkan banyak vesikel pecah, sehingga asetilkolin dilepaskan ke ruang sinaptik melalui eksositosis. Sekitar 125 vesikel biasanya pecah pada setiap potensial aksi. Setelah beberapa milidetik, asetilkolin dipecah oleh asetilkolinesterase menjadi ion asetat dan kolin, dan kolin diserap kembali secara aktif ke dalam terminal saraf untuk digunakan kembali dalam pembentukan asetilkolin baru. Rangkaian kejadian ini berlangsung dalam waktu 5 hingga 10 milidetik.
- Jumlah vesikel yang tersedia di ujung saraf hanya cukup untuk memungkinkan transmisi beberapa ribu impuls saraf-ke-otot. Oleh karena itu, untuk fungsi berkelanjutan junksi neuromuskular, vesikel baru harus segera dibentuk kembali. Dalam beberapa detik setelah setiap potensial aksi berakhir, “coated pits” muncul pada membran terminal saraf, yang disebabkan oleh protein kontraktil di ujung saraf, terutama protein klatrin, yang melekat pada membran di area vesikel sebelumnya. Dalam waktu sekitar 20 detik, protein tersebut berkontraksi dan menyebabkan lekukan ini terlepas ke bagian dalam membran, membentuk vesikel baru. Dalam beberapa detik berikutnya, asetilkolin ditranspor ke dalam vesikel tersebut, sehingga siap untuk siklus pelepasan berikutnya.
Obat yang Meningkatkan atau Menghambat Transmisi pada Junksi Neuromuskular
Obat yang Menstimulasi Serabut Otot dengan Aksi Seperti Asetilkolin. Banyak senyawa, termasuk metakolin, karbakol, dan nikotin, memiliki efek yang sama pada serabut otot seperti asetilkolin. Perbedaan antara obat-obat ini dan asetilkolin adalah bahwa obat tersebut tidak dihancurkan oleh kolinesterase atau dihancurkan sangat lambat sehingga efeknya dapat bertahan selama beberapa menit hingga beberapa jam. Obat-obat ini bekerja dengan menyebabkan depolarisasi lokal pada membran serabut otot di end plate motorik tempat reseptor asetilkolin berada. Setiap kali serabut otot pulih dari kontraksi sebelumnya, area depolarisasi ini, melalui kebocoran ion, memicu potensial aksi baru sehingga menyebabkan keadaan spasme otot.
Obat yang Menstimulasi Junksi Neuromuskular dengan Menginaktivasi Asetilkolinesterase. Tiga obat yang dikenal luas, yaitu neostigmin, fisostigmin, dan diisopropil fluorofosfat, menginaktivasi asetilkolinesterase di sinaps sehingga enzim tersebut tidak lagi menghidrolisis asetilkolin. Oleh karena itu, dengan setiap impuls saraf berikutnya, asetilkolin tambahan terakumulasi dan menstimulasi serabut otot secara berulang. Hal ini menyebabkan spasme otot bahkan ketika hanya sedikit impuls saraf mencapai otot. Sayangnya, kondisi ini juga dapat menyebabkan kematian akibat spasme laring yang menyebabkan asfiksia.
Neostigmin dan fisostigmin berikatan dengan asetilkolinesterase dan menginaktivasi enzim tersebut selama beberapa jam, setelah itu obat akan terlepas sehingga enzim kembali aktif. Sebaliknya, diisopropil fluorofosfat, yang merupakan racun gas saraf yang kuat, menginaktivasi asetilkolinesterase selama berminggu-minggu, sehingga menjadi racun yang sangat mematikan.
Obat yang Menghambat Transmisi pada Junksi Neuromuskular. Sekelompok obat yang dikenal sebagai obat kurariform dapat mencegah penghantaran impuls dari ujung saraf ke otot. Sebagai contoh, D-tubokurarin menghambat aksi asetilkolin pada reseptor asetilkolin di serabut otot, sehingga mencegah peningkatan permeabilitas kanal membran otot yang cukup untuk memulai potensial aksi.
Miastenia Gravis Menyebabkan Paralisis Otot
Miastenia gravis, yang terjadi pada sekitar 1 dari setiap 20.000 orang, menyebabkan paralisis otot akibat ketidakmampuan junksi neuromuskular untuk mentransmisikan sinyal yang cukup dari serabut saraf ke serabut otot. Secara patologis, antibodi yang menyerang reseptor asetilkolin telah ditemukan dalam darah sebagian besar pasien miastenia gravis. Oleh karena itu, diyakini bahwa miastenia gravis merupakan penyakit autoimun, di mana pasien membentuk antibodi yang menghambat atau menghancurkan reseptor asetilkolin mereka sendiri pada junksi neuromuskular postsinaptik.
Terlepas dari penyebabnya, potensial end plate yang terjadi pada serabut otot sebagian besar terlalu lemah untuk memicu pembukaan kanal natrium berpintu tegangan, sehingga depolarisasi serabut otot tidak terjadi. Jika penyakit cukup berat, pasien dapat meninggal akibat paralisis, terutama paralisis otot pernapasan. Penyakit ini biasanya dapat diperbaiki sementara selama beberapa jam dengan pemberian neostigmin atau obat antikolinesterase lainnya, yang memungkinkan akumulasi asetilkolin dalam jumlah lebih besar dari normal di ruang sinaptik. Dalam beberapa menit, beberapa pasien yang lumpuh dapat kembali berfungsi hampir normal, hingga dosis baru neostigmin diperlukan beberapa jam kemudian.
Potensial Aksi Otot
Hampir semua hal yang dibahas pada Bab 5 mengenai inisiasi dan penghantaran potensial aksi pada serabut saraf juga berlaku untuk serabut otot skeletal, kecuali perbedaan kuantitatif. Beberapa aspek kuantitatif potensial otot adalah sebagai berikut:
- Potensial membran istirahat: sekitar −80 hingga −90 milivolt pada serabut skeletal—sama seperti pada serabut saraf bermielin besar.
- Durasi potensial aksi: 1 hingga 5 milidetik pada otot skeletal—sekitar lima kali lebih lama dibandingkan saraf bermielin besar.
- Kecepatan konduksi: 3 hingga 5 m/detik—sekitar 1/13 dari kecepatan konduksi pada serabut saraf bermielin besar yang menstimulasi otot skeletal.
Penyebaran Potensial Aksi ke Bagian Dalam Serabut Otot melalui “Tubulus Transversal”
Serabut otot skeletal sangat besar sehingga potensial aksi yang menyebar di sepanjang membran permukaannya hampir tidak menyebabkan aliran arus ke bagian dalam serabut. Namun, untuk menghasilkan kontraksi otot maksimal, arus harus menembus jauh ke dalam serabut hingga mendekati miofibril. Hal ini dicapai melalui transmisi potensial aksi sepanjang tubulus transversal (tubulus T) yang menembus seluruh serabut otot dari satu sisi ke sisi lainnya, seperti ditunjukkan pada Gambar 7-5. Potensial aksi pada tubulus T menyebabkan pelepasan ion kalsium di dalam serabut otot di sekitar miofibril, dan ion kalsium ini kemudian memicu kontraksi. Proses keseluruhan ini disebut kopling eksitasi-kontraksi.
Gambar 7-5 Sistem tubulus transversal (T)–retikulum sarkoplasma. Perhatikan bahwa tubulus T berkomunikasi dengan bagian luar membran sel, dan jauh di dalam serat otot, setiap tubulus T terletak berdekatan dengan ujung tubulus retikulum sarkoplasma longitudinal yang mengelilingi semua sisi miofibril yang berkontraksi. Ilustrasi ini digambar dari otot katak, yang memiliki satu tubulus T per sarkomer, yang terletak di garis Z. Susunan serupa ditemukan pada otot jantung mamalia, tetapi otot rangka mamalia memiliki dua tubulus T per sarkomer, yang terletak di persimpangan pita A-I.
Kopling Eksitasi-Kontraksi
Sistem Tubulus Transversal–Retikulum Sarkoplasma
Gambar 7-5 menunjukkan miofibril yang dikelilingi oleh sistem tubulus T–retikulum sarkoplasma. Tubulus T berukuran kecil dan berjalan melintang terhadap miofibril. Tubulus ini bermula dari membran sel dan menembus seluruh serabut otot dari satu sisi ke sisi yang berlawanan. Tidak ditunjukkan dalam gambar bahwa tubulus ini saling bercabang dan membentuk bidang-bidang tubulus T yang saling berjalin di antara seluruh miofibril. Selain itu, pada tempat asal tubulus T dari membran sel, tubulus ini terbuka ke bagian luar serabut otot. Oleh karena itu, tubulus ini berhubungan dengan cairan ekstraseluler yang mengelilingi serabut otot dan mengandung cairan ekstraseluler di dalam lumennya. Dengan kata lain, tubulus T merupakan perpanjangan internal dari membran sel. Oleh karena itu, ketika potensial aksi menyebar di sepanjang membran serabut otot, perubahan potensial juga menyebar sepanjang tubulus T hingga ke bagian dalam serabut otot. Arus listrik di sekitar tubulus T ini kemudian memicu kontraksi otot.
Gambar 7-5 juga menunjukkan retikulum sarkoplasma (ditandai warna kuning). Struktur ini terdiri dari dua bagian utama: (1) ruang besar yang disebut sisterna terminal (terminal cisternae) yang berdekatan dengan tubulus T, dan (2) tubulus longitudinal panjang yang mengelilingi seluruh permukaan miofibril yang berkontraksi.
Baca Juga: Lighten PDF Converter OCR 6.1.1 Full Version
Pelepasan Ion Kalsium oleh Retikulum Sarkoplasma
Salah satu ciri khusus retikulum sarkoplasma adalah bahwa di dalam tubulus vesikulernya terdapat ion kalsium dalam konsentrasi tinggi, dan banyak ion ini dilepaskan dari setiap vesikel ketika terjadi potensial aksi pada tubulus T yang berdekatan.
Gambar 7-6 dan 7-7 menunjukkan bahwa potensial aksi pada tubulus T menyebabkan aliran arus ke dalam sisterna retikulum sarkoplasma pada area yang berdekatan dengan tubulus T. Ketika potensial aksi mencapai tubulus T, perubahan tegangan dideteksi oleh reseptor dihidropiridin yang terhubung dengan kanal pelepasan kalsium, yang juga disebut kanal reseptor rianodin, pada sisterna retikulum sarkoplasma yang berdekatan (lihat Gambar 7-6). Aktivasi reseptor dihidropiridin memicu pembukaan kanal pelepasan kalsium di sisterna serta pada tubulus longitudinal yang terhubung dengannya. Kanal-kanal ini tetap terbuka selama beberapa milidetik, melepaskan ion kalsium ke dalam sarkoplasma di sekitar miofibril dan menyebabkan kontraksi, sebagaimana dibahas pada Bab 6.
Pompa Kalsium untuk Menghilangkan Ion Kalsium dari Cairan Miofibril Setelah Terjadi Kontraksi. Setelah ion kalsium dilepaskan dari tubulus sarkoplasma dan berdifusi di antara miofibril, kontraksi otot berlanjut selama ion kalsium tetap berada dalam konsentrasi tinggi. Namun, pompa kalsium yang terus aktif, yang terletak pada dinding retikulum sarkoplasma, memompa ion kalsium menjauh dari miofibril kembali ke dalam tubulus sarkoplasma (lihat Gambar 7-6). Pompa ini dapat memekatkan ion kalsium hingga sekitar 10.000 kali lipat di dalam tubulus. Selain itu, di dalam retikulum terdapat protein yang disebut kalsekuestrin yang dapat mengikat hingga 40 kali lebih banyak kalsium.
“Pulsa” Eksitatori Ion Kalsium. Konsentrasi ion kalsium dalam keadaan istirahat normal (<10?? molar) di sitosol yang membasahi miofibril terlalu rendah untuk memicu kontraksi. Oleh karena itu, kompleks troponin-tropomiosin menjaga filamen aktin tetap terinhibisi dan mempertahankan keadaan relaksasi otot.
Gambar 7-6 Kopling eksitasi-kontraksi pada otot rangka. Panel atas menunjukkan potensial aksi di tubulus T yang menyebabkan perubahan konformasi pada reseptor dihidropiridin (DHP) yang peka terhadap tegangan, membuka saluran pelepasan Ca++ di sisterna terminal retikulum sarkoplasma dan memungkinkan Ca++ untuk berdifusi dengan cepat ke dalam sarkoplasma dan memulai kontraksi otot. Selama repolarisasi (panel bawah), perubahan konformasi pada reseptor DHP menutup saluran pelepasan Ca++ dan Ca++ diangkut dari sarkoplasma ke dalam retikulum sarkoplasma oleh pompa kalsium yang bergantung pada ATP.
Gambar 7-7 Kopling eksitasi-kontraksi pada otot, menunjukkan (1) potensial aksi yang menyebabkan pelepasan ion kalsium dari retikulum sarkoplasma dan kemudian (2) penyerapan kembali ion kalsium oleh pompa kalsium
Sebaliknya, eksitasi penuh sistem tubulus T dan retikulum sarkoplasma menyebabkan pelepasan ion kalsium yang cukup untuk meningkatkan konsentrasi dalam cairan miofibril hingga setinggi 2 × 10?? molar, yaitu peningkatan sekitar 500 kali lipat, yang sekitar 10 kali lebih tinggi dari tingkat yang diperlukan untuk menghasilkan kontraksi otot maksimal.
Segera setelah itu, pompa kalsium kembali menurunkan kadar ion kalsium. Durasi total “pulsa” kalsium ini pada serabut otot skeletal biasa berlangsung sekitar 1/20 detik, meskipun dapat berlangsung beberapa kali lebih lama pada beberapa serabut dan beberapa kali lebih singkat pada yang lain. (Pada otot jantung, pulsa kalsium berlangsung sekitar sepertiga detik karena durasi potensial aksi jantung yang lebih panjang.)
Selama pulsa kalsium ini, kontraksi otot terjadi. Jika kontraksi harus berlangsung terus-menerus dalam waktu lama, maka serangkaian pulsa kalsium harus dihasilkan oleh rangkaian potensial aksi yang berulang secara terus-menerus, sebagaimana dibahas pada Bab 6.
Bibliografi
Lihat juga referensi untuk Bab 5 dan 6.
Brown RH Jr: Dystrophin-associated proteins and the muscular dystrophies, Annu Rev Med 48:457, 1997.
Chaudhuri A, Behan PO: Fatigue in neurological disorders, Lancet 363:978, 2004.
Cheng H, Lederer WJ: Calcium sparks, Physiol Rev 88:1491, 2008.
Engel AG, Ohno K, Shen XM, Sine SM: Congenital myasthenic syndromes: multiple molecular targets at the neuromuscular junction, Ann N Y Acad Sci 998:138, 2003.
Fagerlund MJ, Eriksson LI: Current concepts in neuromuscular transmission, Br J Anaesth 103:108, 2009.
Haouzi P, Chenuel B, Huszczuk A: Sensing vascular distension in skeletal muscle by slow conducting afferent fibers: neurophysiological basis and implication for respiratory control, J Appl Physiol 96:407, 2004.
Hirsch NP: Neuromuscular junction in health and disease, Br J Anaesth 99:132, 2007.
Keesey JC: Clinical evaluation and management of myasthenia gravis, Muscle Nerve 29:484, 2004.
Korkut C, Budnik V: WNTs tune up the neuromuscular junction, Nat Rev Neurosci 10:627, 2009.
Leite JF, Rodrigues-Pinguet N, Lester HA: Insights into channel function via channel dysfunction, J Clin Invest 111:436, 2003.
Meriggioli MN, Sanders DB: Autoimmune myasthenia gravis: emerging clinical and biological heterogeneity, Lancet Neurol 8:475, 2009.
Rekling JC, Funk GD, Bayliss DA, et al: Synaptic control of motoneuronal excitability, Physiol Rev 80:767, 2000.
Rosenberg PB: Calcium entry in skeletal muscle, J Physiol 587:3149, 2009.
Toyoshima C, Nomura H, Sugita Y: Structural basis of ion pumping by Ca2+-ATPase of sarcoplasmic reticulum, FEBS Lett 555:106, 2003.
Van der Kloot W, Molgo J: Quantal acetylcholine release at the vertebrate neuromuscular junction, Physiol Rev 74:899, 1994.
Vincent A: Unraveling the pathogenesis of myasthenia gravis, Nat Rev Immunol 10:797, 2002.
Vincent A, McConville J, Farrugia ME, et al: Antibodies in myasthenia gravis and related disorders, Ann N Y Acad Sci 998:324, 2003.
Comments (0)