Buku Bahasa Indonesia Guyton And Hall Textbook of Medical Physiology 20-29
BAB 21 
Aliran Darah Otot dan Curah Jantung Selama Olahraga; Sirkulasi Koroner dan Penyakit Jantung Iskemik
Dalam bab ini dibahas hal-hal berikut: (1) aliran darah ke otot rangka; dan (2) aliran darah arteri koroner ke jantung. Regulasi masing-masing jenis aliran darah ini terutama dicapai melalui kontrol lokal resistensi vaskular sebagai respons terhadap kebutuhan metabolik jaringan otot.
Kami juga membahas fisiologi beberapa topik terkait, termasuk: (1) pengendalian curah jantung selama olahraga; (2) karakteristik serangan jantung; dan (3) nyeri pada angina pektoris.
REGULASI ALIRAN DARAH PADA OTOT RANGKA SAAT ISTIRAHAT DAN SELAMA OLAHRAGA
Olahraga berat merupakan salah satu kondisi yang paling membebani sistem sirkulasi normal karena terdapat massa otot rangka yang sangat besar di dalam tubuh, yang seluruhnya memerlukan aliran darah dalam jumlah besar. Selain itu, curah jantung sering kali harus meningkat menjadi empat hingga lima kali nilai normal pada individu yang bukan atlet atau enam hingga tujuh kali nilai normal pada atlet yang terlatih dengan baik untuk memenuhi kebutuhan metabolik otot yang sedang berolahraga.
LAJU ALIRAN DARAH OTOT RANGKA
Saat istirahat, aliran darah otot rangka rata-rata sebesar 3 hingga 4 ml/menit/100 g otot. Selama olahraga yang sangat berat pada atlet dengan kondisi fisik yang baik, aliran darah ini dapat meningkat 25 hingga 50 kali lipat, mencapai 100 hingga 200 ml/menit/100 g otot. Aliran darah puncak setinggi 400 ml/menit/100 g otot telah dilaporkan pada otot paha atlet yang terlatih dalam olahraga ketahanan.
Aliran Darah Selama Kontraksi Otot
Gambar 21-1 menunjukkan rekaman perubahan aliran darah pada otot betis selama latihan otot ritmik yang kuat. Perhatikan bahwa aliran darah meningkat dan menurun pada setiap kontraksi otot. Setelah kontraksi berakhir, aliran darah tetap tinggi selama beberapa detik, tetapi kemudian kembali normal dalam beberapa menit berikutnya.
Penyebab menurunnya aliran darah selama fase kontraksi otot pada olahraga adalah kompresi pembuluh darah oleh otot yang berkontraksi. Selama kontraksi tetanik yang kuat, yang menyebabkan kompresi pembuluh darah secara terus-menerus, aliran darah dapat hampir sepenuhnya terhenti, tetapi keadaan ini juga menyebabkan kontraksi cepat melemah.
Peningkatan Aliran Darah pada Kapiler Otot Selama Olahraga
Saat istirahat, beberapa kapiler otot hanya memiliki sedikit atau bahkan tidak ada aliran darah, tetapi selama olahraga berat semua kapiler terbuka. Pembukaan kapiler yang sebelumnya tidak aktif ini mengurangi jarak difusi oksigen dan nutrien lainnya dari kapiler ke serat otot yang berkontraksi; keadaan ini kadang-kadang menyebabkan peningkatan luas permukaan kapiler dua hingga tiga kali lipat yang memungkinkan oksigen dan nutrien berdifusi dari darah ke jaringan.
PENGENDALIAN ALIRAN DARAH OTOT RANGKA
Penurunan Oksigen dalam Otot Sangat Meningkatkan Aliran Darah
Peningkatan besar aliran darah otot yang terjadi selama aktivitas otot rangka terutama disebabkan oleh zat-zat kimia yang dilepaskan secara lokal dan bekerja langsung pada arteriola otot untuk menyebabkan dilatasi. Salah satu efek kimia yang paling penting adalah penurunan kadar oksigen dalam jaringan otot.
Ketika otot aktif, oksigen digunakan dengan cepat sehingga konsentrasi oksigen dalam cairan jaringan menurun. Keadaan ini selanjutnya menyebabkan vasodilatasi arteriola lokal karena kadar oksigen yang rendah menyebabkan relaksasi pembuluh darah dan karena kekurangan oksigen memicu pelepasan zat-zat vasodilator. Adenosin mungkin merupakan salah satu zat vasodilator yang penting, tetapi percobaan menunjukkan bahwa bahkan sejumlah besar adenosin yang diinfuskan langsung ke dalam arteri otot tidak dapat meningkatkan aliran darah hingga tingkat yang sama seperti selama olahraga intens, dan tidak dapat mempertahankan vasodilatasi pada otot rangka lebih dari sekitar 2 jam.
Untungnya, bahkan setelah pembuluh darah otot menjadi tidak sensitif terhadap efek vasodilator adenosin, faktor-faktor vasodilator lainnya tetap mempertahankan peningkatan aliran darah kapiler selama olahraga masih berlangsung. Faktor-faktor tersebut meliputi: (1) ion kalium; (2) adenosin trifosfat (ATP); (3) asam laktat; dan (4) karbon dioksida. Hingga saat ini belum diketahui secara kuantitatif seberapa besar peran masing-masing faktor tersebut dalam meningkatkan aliran darah otot selama aktivitas otot; topik ini telah dibahas lebih rinci pada Bab 17.
Pengendalian Saraf terhadap Aliran Darah Otot
Selain mekanisme vasodilatasi lokal jaringan, otot rangka juga dipersarafi oleh saraf vasokonstriktor simpatis dan, pada beberapa spesies hewan, saraf vasodilator simpatis.
Serabut saraf vasokonstriktor simpatis mensekresikan norepinefrin pada ujung sarafnya. Bila diaktivasi secara maksimal, mekanisme ini dapat menurunkan aliran darah melalui otot yang sedang beristirahat hingga hanya setengah sampai sepertiga dari normal. Vasokonstriksi ini memiliki arti fisiologis penting dalam mengurangi penurunan tekanan arteri pada syok sirkulasi dan selama periode stres lainnya, ketika bahkan mungkin diperlukan peningkatan tekanan darah.
Selain norepinefrin yang disekresikan pada ujung saraf vasokonstriktor simpatis, medula kedua kelenjar adrenal juga mensekresikan peningkatan jumlah norepinefrin serta epinefrin dalam jumlah yang lebih besar ke dalam sirkulasi darah selama olahraga berat. Norepinefrin yang beredar bekerja pada pembuluh darah otot sehingga menimbulkan efek vasokonstriktor yang serupa dengan stimulasi langsung saraf simpatis. Sebaliknya, epinefrin sering kali memiliki efek vasodilator ringan karena epinefrin lebih banyak merangsang reseptor beta-adrenergik pada pembuluh darah, yang merupakan reseptor vasodilator, berbeda dengan reseptor alfa yang menyebabkan vasokonstriksi dan terutama dirangsang oleh norepinefrin. Reseptor-reseptor ini dibahas pada Bab 61.
PENYESUAIAN ULANG SIRKULASI SELAMA OLAHRAGA
Tiga efek utama terjadi selama olahraga yang sangat penting agar sistem sirkulasi dapat menyediakan aliran darah yang sangat besar yang dibutuhkan oleh otot, yaitu: (1) aktivasi sistem saraf simpatis pada banyak jaringan dengan efek stimulasi terhadap sirkulasi; (2) peningkatan tekanan arteri; dan (3) peningkatan curah jantung.
Efek Aktivasi Simpatis
Pada awal olahraga, sinyal tidak hanya dikirim dari otak ke otot untuk menyebabkan kontraksi otot, tetapi juga ke pusat vasomotor untuk memulai pelepasan impuls simpatis pada banyak jaringan lainnya. Secara bersamaan, sinyal parasimpatis ke jantung berkurang. Oleh karena itu, timbul tiga efek sirkulasi utama:
- Jantung dirangsang untuk meningkatkan frekuensi denyut dan kekuatan pompa secara bermakna sebagai akibat dari dorongan simpatis ke jantung serta berkurangnya hambatan parasimpatis normal terhadap jantung.
- Banyak arteriola pada sirkulasi perifer mengalami konstriksi kuat, kecuali arteriola pada otot yang aktif, yang mengalami vasodilatasi kuat akibat efek vasodilator lokal di dalam otot sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya. Dengan demikian, jantung dirangsang untuk menyediakan peningkatan aliran darah yang dibutuhkan oleh otot, sementara pada saat yang sama aliran darah melalui sebagian besar area tubuh yang tidak berhubungan dengan otot berkurang sementara waktu, sehingga “meminjamkan” suplai darahnya kepada otot. Proses ini dapat memberikan tambahan aliran darah hingga 2 L/menit ke otot, yang sangat penting ketika seseorang berlari untuk menyelamatkan diri, saat peningkatan kecil dalam kecepatan lari dapat menentukan perbedaan antara hidup dan mati. Dua sistem sirkulasi perifer, yaitu sistem koroner dan serebral, tidak mengalami efek vasokonstriktor ini karena kedua area sirkulasi tersebut memiliki persarafan vasokonstriktor yang minimal—suatu keadaan yang menguntungkan karena jantung dan otak sama pentingnya dengan otot rangka selama olahraga.
- Dinding otot vena dan area kapasitansi lain dalam sirkulasi berkontraksi dengan kuat, yang sangat meningkatkan tekanan pengisian sistemik rata-rata (mean systemic filling pressure). Sebagaimana dipelajari pada Bab 20, efek ini merupakan salah satu faktor terpenting yang mendorong peningkatan aliran balik vena ke jantung dan, oleh karena itu, meningkatkan curah jantung.
Stimulasi Simpatis Dapat Meningkatkan Tekanan Arteri Selama Olahraga
Efek penting dari peningkatan stimulasi simpatis selama olahraga adalah peningkatan tekanan arteri. Peningkatan tekanan arteri ini dihasilkan oleh berbagai efek stimulasi, meliputi: (1) vasokonstriksi arteriola dan arteri kecil pada sebagian besar jaringan tubuh kecuali otak dan otot yang aktif, termasuk jantung; (2) peningkatan aktivitas pemompaan jantung; dan (3) peningkatan besar tekanan pengisian sistemik rata-rata yang terutama disebabkan oleh kontraksi vena. Efek-efek ini, yang bekerja secara bersama-sama, hampir selalu meningkatkan tekanan arteri selama olahraga.
Peningkatan ini dapat hanya sebesar 20 mmHg atau mencapai 80 mmHg, tergantung pada kondisi saat olahraga dilakukan. Ketika seseorang berolahraga dalam kondisi tegang tetapi hanya menggunakan sedikit otot, respons saraf simpatis tetap terjadi. Pada sedikit otot yang aktif terjadi vasodilatasi, tetapi di bagian tubuh lainnya efek yang dominan adalah vasokonstriksi, yang sering kali meningkatkan tekanan arteri rata-rata hingga setinggi 170 mmHg. Kondisi seperti ini dapat terjadi pada seseorang yang berdiri di atas tangga dan memaku langit-langit menggunakan palu. Ketegangan situasi tersebut jelas terlihat.
Sebaliknya, ketika seseorang melakukan olahraga yang melibatkan hampir seluruh tubuh, seperti berlari atau berenang, peningkatan tekanan arteri sering kali hanya sekitar 20 hingga 40 mmHg. Tidak terjadinya peningkatan tekanan yang besar ini disebabkan oleh vasodilatasi yang sangat luas yang terjadi secara bersamaan pada massa besar otot yang aktif.
Mengapa Peningkatan Tekanan Arteri Selama Olahraga Penting?
Ketika otot dirangsang secara maksimal dalam suatu percobaan laboratorium, tetapi tanpa membiarkan tekanan arteri meningkat, aliran darah otot jarang meningkat lebih dari sekitar delapan kali lipat. Namun, kita mengetahui dari penelitian pada pelari maraton bahwa aliran darah otot dapat meningkat dari hanya sekitar 1 L/menit untuk seluruh tubuh saat istirahat menjadi lebih dari 20 L/menit selama aktivitas maksimal. Oleh karena itu, jelas bahwa aliran darah otot dapat meningkat jauh lebih besar daripada yang terjadi dalam percobaan laboratorium sederhana ini.
Apa perbedaannya? Terutama, tekanan arteri meningkat selama olahraga normal. Sebagai contoh, misalkan tekanan arteri meningkat sebesar 30% selama olahraga berat. Peningkatan 30% ini menghasilkan gaya dorong 30% lebih besar untuk mengalirkan darah melalui pembuluh darah jaringan otot. Namun, ini bukan satu-satunya efek penting—tekanan tambahan tersebut juga meregangkan dinding pembuluh darah, dan efek ini, bersama dengan vasodilator lokal yang dilepaskan serta tekanan darah yang lebih tinggi, dapat meningkatkan aliran darah total ke otot hingga lebih dari 20 kali nilai normal.
Pentingnya Peningkatan Curah Jantung Selama Olahraga
Banyak efek fisiologis yang berbeda terjadi secara bersamaan selama olahraga untuk meningkatkan curah jantung kira-kira sebanding dengan tingkat aktivitas olahraga. Bahkan, kemampuan sistem sirkulasi untuk menyediakan peningkatan curah jantung guna mengantarkan oksigen dan nutrien lainnya ke otot selama olahraga sama pentingnya dengan kekuatan otot itu sendiri dalam menentukan batas kemampuan kerja otot yang dapat dipertahankan.
Sebagai contoh, pelari maraton yang mampu meningkatkan curah jantungnya paling besar umumnya adalah mereka yang mencatat waktu lari pemecah rekor.
Analisis Grafis Perubahan Curah Jantung Selama Olahraga Berat
Gambar 21-2 menunjukkan analisis grafis mengenai peningkatan besar curah jantung yang terjadi selama olahraga berat. Kurva curah jantung dan aliran balik vena yang berpotongan pada titik A menggambarkan sirkulasi normal, sedangkan kurva yang berpotongan pada titik B menggambarkan keadaan selama olahraga berat. Perhatikan bahwa peningkatan besar curah jantung memerlukan perubahan bermakna baik pada kurva curah jantung maupun kurva aliran balik vena, sebagai berikut.
Peningkatan tingkat kurva curah jantung mudah dipahami. Hal ini hampir seluruhnya disebabkan oleh stimulasi simpatis pada jantung yang menyebabkan: (1) peningkatan frekuensi denyut jantung hingga mencapai 170–190 denyut/menit; dan (2) peningkatan kekuatan kontraksi jantung hingga dua kali nilai normal. Tanpa peningkatan fungsi jantung ini, peningkatan curah jantung akan terbatas pada tingkat plateau jantung normal, yang hanya memungkinkan peningkatan curah jantung maksimal sekitar 2,5 kali lipat, bukan peningkatan 4 kali lipat yang umumnya dapat dicapai oleh pelari yang tidak terlatih maupun peningkatan 7 kali lipat yang dapat dicapai oleh beberapa pelari maraton.
Sekarang perhatikan kurva aliran balik vena. Jika tidak terjadi perubahan dari kurva aliran balik vena normal, curah jantung hampir tidak dapat meningkat selama olahraga karena tingkat plateau atas dari kurva aliran balik vena normal hanya sekitar 6 L/menit. Namun, terdapat dua perubahan penting yang terjadi:
- Tekanan pengisian sistemik rata-rata (mean systemic filling pressure) meningkat pada awal olahraga berat. Efek ini sebagian disebabkan oleh stimulasi simpatis yang menyebabkan kontraksi vena dan bagian-bagian sirkulasi yang bersifat kapasitif lainnya. Selain itu, penegangan otot abdomen dan otot rangka tubuh lainnya menekan banyak pembuluh darah internal, sehingga memberikan kompresi tambahan pada seluruh sistem vaskular kapasitif dan menyebabkan peningkatan yang lebih besar lagi pada tekanan pengisian sistemik rata-rata. Selama olahraga maksimal, kedua efek ini secara bersama-sama dapat meningkatkan tekanan pengisian sistemik rata-rata dari nilai normal 7 mmHg menjadi setinggi 30 mmHg.
- Kemiringan kurva aliran balik vena berputar ke atas. Perputaran ke atas ini disebabkan oleh penurunan resistensi pada hampir semua pembuluh darah di jaringan otot yang aktif, yang juga menyebabkan resistensi terhadap aliran balik vena menurun, sehingga meningkatkan kemiringan ke atas dari kurva aliran balik vena.
Dengan demikian, kombinasi peningkatan tekanan pengisian sistemik rata-rata dan penurunan resistensi terhadap aliran balik vena meningkatkan seluruh tingkat kurva aliran balik vena.
Sebagai respons terhadap perubahan pada kurva aliran balik vena dan kurva curah jantung, titik keseimbangan baru pada Gambar 21-2 untuk curah jantung dan tekanan atrium kanan kini berada pada titik B, berbeda dengan tingkat normal pada titik A. Perhatikan secara khusus bahwa tekanan atrium kanan hampir tidak berubah, hanya meningkat sekitar 1,5 mmHg. Bahkan, pada seseorang dengan jantung yang kuat, tekanan atrium kanan sering kali turun di bawah normal selama olahraga yang sangat berat karena stimulasi simpatis yang sangat meningkat pada jantung. Sebaliknya, bahkan tingkat olahraga yang sedang dapat menyebabkan peningkatan nyata tekanan atrium kanan pada pasien dengan fungsi jantung yang lemah.
SIRKULASI KORONER
Sekitar sepertiga dari seluruh kematian di negara-negara industri di dunia Barat disebabkan oleh penyakit arteri koroner, dan sebagian besar orang dewasa lanjut usia memiliki setidaknya derajat tertentu gangguan pada sirkulasi koroner. Oleh karena itu, pemahaman mengenai fisiologi normal dan patologis sirkulasi koroner merupakan salah satu topik terpenting dalam ilmu kedokteran.
ANATOMI FISIOLOGIS SUPLAI DARAH KORONER
Gambar 21-3 menunjukkan jantung dan suplai darah koronernya. Perhatikan bahwa arteri koroner utama terletak pada permukaan jantung, dan arteri yang lebih kecil kemudian menembus dari permukaan menuju massa otot jantung. Hampir seluruh suplai darah nutrisi ke jantung diperoleh melalui arteri-arteri ini. Hanya sekitar sepersepuluh milimeter bagian terdalam dari permukaan endokardium yang dapat memperoleh nutrisi dalam jumlah bermakna secara langsung dari darah di dalam ruang-ruang jantung, sehingga sumber nutrisi otot ini sangat kecil.
Arteri koroner kiri terutama menyuplai bagian anterior dan lateral kiri ventrikel kiri, sedangkan arteri koroner kanan menyuplai sebagian besar ventrikel kanan serta bagian posterior ventrikel kiri pada 80% hingga 90% individu.
Sebagian besar aliran darah vena koroner dari otot ventrikel kiri kembali ke atrium kanan melalui sinus koroner, yang mencakup sekitar 75% dari total aliran darah koroner. Sebaliknya, sebagian besar darah vena koroner dari otot ventrikel kanan kembali melalui vena kardiaka anterior kecil yang bermuara langsung ke atrium kanan, bukan melalui sinus koroner. Sejumlah sangat kecil darah vena koroner juga mengalir kembali ke jantung melalui vena Thebesius yang sangat kecil, yang bermuara langsung ke seluruh ruang jantung.
ALIRAN DARAH KORONER NORMAL RATA-RATA MENCAPAI 5% DARI CURAH JANTUNG
Aliran darah koroner normal pada seseorang yang sedang beristirahat rata-rata sebesar 70 ml/menit/100 g berat jantung, atau sekitar 225 ml/menit, yang setara dengan sekitar 4% hingga 5% dari total curah jantung.
Selama olahraga berat, jantung pada orang dewasa muda meningkatkan curah jantungnya hingga empat sampai tujuh kali lipat dan memompa darah tersebut melawan tekanan arteri yang lebih tinggi daripada normal. Akibatnya, kerja jantung pada kondisi yang berat dapat meningkat hingga 6 sampai 9 kali lipat.
Pada saat yang sama, aliran darah koroner meningkat 3 hingga 4 kali lipat untuk menyediakan nutrien tambahan yang dibutuhkan oleh jantung. Peningkatan ini tidak sebesar peningkatan beban kerja jantung, yang berarti bahwa rasio pengeluaran energi jantung terhadap aliran darah koroner meningkat. Dengan demikian, efisiensi pemanfaatan energi oleh jantung meningkat untuk mengompensasi kekurangan relatif suplai darah koroner.
nilainya selama sistol, yang berlawanan dengan aliran darah pada tempat tidur vaskular lain di tubuh. Alasan fenomena ini adalah kompresi kuat pembuluh darah intramuskular oleh otot ventrikel kiri selama kontraksi sistolik.
Selama diastol, otot jantung mengalami relaksasi dan tidak lagi menghambat aliran darah melalui kapiler otot ventrikel kiri, sehingga darah mengalir dengan cepat sepanjang fase diastol.
Aliran darah melalui kapiler koroner ventrikel kanan juga mengalami perubahan fasik selama siklus jantung, tetapi karena kekuatan kontraksi otot ventrikel kanan jauh lebih kecil dibandingkan dengan otot ventrikel kiri, perubahan fasik yang berlawanan tersebut hanya terjadi sebagian, berbeda dengan yang terjadi pada otot ventrikel kiri.
Aliran Darah Koroner Epikardial versus Subendokardial—Pengaruh Tekanan Intramiokardial
Gambar 21-5 memperlihatkan susunan khusus pembuluh koroner pada berbagai kedalaman otot jantung, menunjukkan arteri koroner epikardial pada permukaan luar yang menyuplai sebagian besar otot jantung. Arteri intramuskular yang lebih kecil yang berasal dari arteri epikardial menembus otot dan menyediakan nutrien yang diperlukan. Tepat di bawah endokardium terdapat pleksus arteri subendokardial.
Selama sistol, aliran darah melalui pleksus subendokardial ventrikel kiri, tempat pembuluh koroner intramuskular mengalami kompresi yang besar akibat kontraksi otot ventrikel, cenderung menurun. Namun, pembuluh tambahan pada pleksus subendokardial biasanya mengompensasi penurunan ini. Pada bagian selanjutnya dalam bab ini akan dijelaskan bagaimana perbedaan khas antara aliran darah pada arteri epikardial dan subendokardial ini berperan penting dalam beberapa jenis iskemia koroner.
Comments (0)