Kram dan Kaitannya dengan Mekanisme Kerja Otot

Pendahuluan

            Kram adalah hal yang sering terjadi pada seseorang.Kram adalah suatu keadaan dimana terjadi kontraksi otot yang kuat tanpa dikehendaki.¹ Keadaan ini bisa terjadi saat seseorang sedang tidur , kedinginan pada waktu berenang , keletihan atau baru sembuh dari sakit atau juga karena melakukan olahraga tanpa pemanasan. Kram ini berhubungan dengan mekanisme kerja otot yaitu kontraksi dan relaksasi.^1,2

Struktur Makroskopis Tungkai Bawah

     Pada tungkai bawah dapat dibedakan tiga komponen yaitu compartimentum anterius , compartimentum laterale , compartimentum posterius.³

Compartimentum anterius tungkai bawah adalah kompartemen ekstensor yang terletak anterior terhadap membran interossea cruris , antara permukaan lateral tibia dan septum intermusculare cruris anterius.Empat otot compartimentum anterius ialah :³

a.   Musculus tibialis anterior , fungsi utamanya untuk dorsofleksi pergelangan kaki dan inversi kaki.

b.      Musculus extensor hallucis longus , fungsi utamanya untuk ekstensi digitus primus

( hallux ) dan dorsofleksi pergelangan kaki.

c.   Musculus extensor digitorum longus , fungsi utamanya untuk ekstensi keempat  jari kaki lateral dan dorsofleksi pergelangan kaki.

d.    Musculus fiburalis ( peroneus ) tertius, fungsi utamanya untuk dorsofleksi pergelangan kaki dan membantu eversi kaki .

Otot – otot diatas terutama berfungsi sebagai dorsofleksor sendi pergelangan kaki dan sebagai otot – otot fleksor  jari – jari kaki.

Ada beberapa saraf – saraf yang ada di tungkai bawah antara lain:³

a.       Nervus saphenus

b.      Nervus suralis

c.       Nervus tibialis

d.      Nervus fibularis communis

e.       Nervus Fibularis superficialis

f.       Nervus fibularis profundus

Dari semua saraf tungkai bawah nervus fibularis communis paling sering mengalami cedera , terutama karena saraf ini terletak amat superfisial sewaktu melingkari collum fibulae.Nervus fibularis communis dapat terputus sewaktu terjadi fraktur collum fibulae atau teregang berat, jika articulatio genus mengalami cedera. Sindroma kompartemen anterior ( shin splint ) adalah keadaan yang ditandai dengan rasa nyeri pada compartimentum anterius tungkai bawah yang biasanya terjadi setelah kegiatan atau latihan yang berat dan lama.Musculus tibialis anterior membengkak karena hiperaktivitas tiba – tiba.Pembengkakan mengurangkan aliran darah ke otot – otot dan otot – otot ini  menimbulkan rasa sakit dan pegal.³

            Compartimentum lateral pada tungkai bawah dibatasi oleh permukaan lateral tibia , septum intermusculare cruris anterius dan cruris posterior dan fascia cruris.Compartimentum laterale berisi :³

a.       Musculus fibularis ( peroneus ) longus

b.      Musculus fibularis ( peroneus ) brevis

Kedua otot ini berfungsi untuk eversi kaki dan sedikit plantarfleksi pada pergelangan kaki.

Otot – otot dalam compartimentum posterius dapat dibedakan atas pars superficialis dan pars profunda yang dibatasi satu terhadap yang lain oleh selembar septum transversal.Nervus tibialis dan pembuluh darah tibialis posterior mengurus persarafan dan pendarahan kedua bagian compartimentum posterius dan melintas antara kelompok otot pars superficialis dan kelompok otot pars profunda , tepat disebelah dalam septum transversale.

Kelompok otot pars superficialis dalam compartimentum posterius tungkai bawah terdiri dari tiga otot yaitu :³

a.  Musculus gastrocnemius merupakan otot yang paling supersifial dalam compartimentum posterius membentuk massa besar pada tonjolan betis.Karena serabutnya terutama teratur vertikal , kontraksi musculus gastocnemius menghasilkan gerak cepat sewaktu berlari dan melompat.Meski musculus gastrocnemius berpengaruh terhadap gerak pada articulatio genus dan juga pada sendi pergelangan kaki , otot ini tidak dapat melimpahkan seluruh kekuatannya pada kedua sendi secara berbarengan.Fungsi utamanya adalah untuk fleksi plantar pada pergelangan kaki ,mengangkat tumit sewaktu berjalan dan fleksi tungkai bawah pada articulation genus.

b.  Musculus soleus terletak lebih profunda daripada musculus gastrocnemius dan bertenaga besar.Fungsi  utamanya adalah fleksi plantar pada pergelangan kaki dan fiksasi tungkai pada kaki.

c.  Musculus plantaris biasanya berukuran kecil dan mungkin tidak ada.Fungsi utamanya membantu musculus gastrocnemius pada fleksi plantar pergelangan kaki secara  lemah dan fleksi lutut.

Kelompok otot pars profunda yang terdapat dalam compartimentum posterius tungkai bawah terdiri dari empat otot yaitu:³

a.    Musculus popliteus yang mempengaruhi articulatio genus , sedangkan otot – otot yang lain mempengaruhi sendi pergelangan kaki dan sendi – sendi kaki, fungsinya untuk fleksi lutut secara lemah dan melepaskan penguncian.

b.     Musculus flexor hallucis longus  adalah otot pendorong yang kuat sewaktu berjalan , berlari atau melompat.Otot ini menyumbangkan banyak pada kelenturan langkah.Fungsi utamanya adalah fleksi digitus primus ( hallux ) pada semua sendi dan fleksi plantar pada pergelangan kaki , menunjang lengkung kaki longitudinal medial.

c.    Musculus flexor digitorum longus adalah lebih kecil daripada musculus flexor hallucis longus, meski harus menggerakkan empat jari kaki.Otot ini melintas secara diagonal memasuki telapak kaki dan terbagi menjadi empat tendo yang melintas ke phalanges distales II – IV.Fungsi utamanya untuk laterofleksi keempat jari kaki lateral dan fleksi plantar  pergelangan kaki , menyokong lengkung – lengkung kaki longitudinal.

d.    Musculus tibialis posterior , otot paling profunda di compartimentum posterius terletak pada bidang yang sama seperti tibia dan fibula , diapit oleh musculus flexor digitorum longus dan musculus flexor hallucis longus.Tendonnya dapat dilihat dan diraba di sebelah belakang malleolus medialis.Fungsi utamanya adalah untuk fleksi plantar pergelangan kaki dan inversi kaki.

Struktur Mikroskopis Tungkai Bawah         

            Struktur mikroskopis tungkai bawah berhubungan dengan otot sebagai alat gerak aktif. Otot dibedakan atas tiga jenis yaitu otot polos , otot jantung dan otot lurik.

Otot polos merupakan otot involunter / bekerja diluar kesadaran , serat – seratnya kecil dan berbentuk fusiformis atau kumparan dan mengandung satu inti di tengah.Otot polos banyak dijumpai melapisi organ visera berongga dan pembuluh darah.Di organ saluran pencernaan , uterus , ureter dan organ berongga lainnya , otot polos dijumpai dalam bentuk lembaran atau lapisan.⁵

Otot jantung , serat otot jantung juga silindris , serat ini terutama terdapat di dinding dan sekat jantung dan dinding pembuluh darah besar yang melekat pada jantung ( aorta dan trunkus pulmonalis) memiliki satu atau dua inti ditengah yang lebih pendek dan bercabang,bekerja secara tak sadar dan reaksi terhadap rangsang lambat.Otot jantung terdiri dari 1 unit sel tersendiri dengan panjang sekitar 80 µm dan diameter 15 µm.^5,6

Otot rangka , satuan organisasi otot rangka adalah serat otot yaitu sel – sel silindris panjang multinuklear , panjangnya berkisar antara 10 sampai 30 cm dan berdiameter antara 0,1 – 0,5 mm. Inti – intinya tersebar di perifer.⁶ Otot ini memiliki banyak nukleus karena penyatuan precursor sel otot mioblas (myoblastus ) selama perkembangan embrionik.Setiap serat otot terdiri dari subunit – subunit yang disebut miofibril yang terentang di sepanjang serat.Miofibril selanjutnya terdiri dari subunit – subunit yang disebut miofibril yang terentang di sepanjang serat.Miofibril selanjutnya terdiri dari banyak miofilamen ( myofilamentum ) yang dibentuk oleh protein kontraktil tipis aktin dan protein kontraktil tebal miosin.Di dalam sarkoplasma , susunan filamen aktin dan miosin sangat teratur membentuk pola crossstriation, yang dilihat dibawah mikroskop cahaya berupa stria I ( discus isotropicus ) terang dan stria A ( discus anisotropicus) gelap di setiap serat otot.Karena cross – striation ini ,otot rangka disebut juga textus muscularis striatus ( striated muscle).Pemeriksaan dengan mikroskop elektron memperlihatkan  susunan internal protein kontraktil di setiap miofibril.Gambaran resolusio tinggi menunjukkan bahwa setiap stria I  terang tepisah menjadi dua linea Z ( diskus atau pita ) padat melintang.Diantara dua linea Z yang berdekatan terdapat unit kontraktil otot terkecil , sarkomer ( sarcomerum ).Sarkomer adalah unit kontraktil berulang yang terlihat di sepanjang setiap miofibril.⁵

Otot rangka  dikelilingi oleh lapisan jaringan ikat padat tidak teratur yang disebut epimisium ( epymisium ).Dari epimisium , lapisan jaringan ikat kurang padat tidak teratur  disebut peimisium ( perymisium ) masuk dan memisahkan bagian dalam otot menjadi

berkas – berkas yang lebih kecil yaitu fasikulus ( fasciculus muscularis ), setiap fasikulus dikelilingi oleh perimisium.Selain tipis serat jaringan ikat reticular , endomisium

( endomysium ) membungkus setiap serat otot .Di selubung jaringan ikat  terdapat pembuluh darah ( vas sanguineum ), saraf dan pembuluh limfe .⁵

Mekanisme Kontraksi

Mekanisme umum kontraksi otot terjadi dalam urutan dan tahap – tahap berikut :⁹

a.   Suatu potensial aksi berjalan di sepanjang sebuah saraf motorik sampai ke ujungnya pada serabut otot.

b.   Di setiap ujung saraf menyereksi  substansi neurotransmitter yaitu asetilkolin dalam jumlah sedikit.

c.   Asetilkolin bekerja pada area setempat pada membran serabut otot untuk membuka banyak kanal ” bergerbang asetilkolin” melalui molekul – molekul protein yang terapung pada membran.

d.  Terbukanya kanal bergerbang asetilkolin memungkinkan sejumlah besar ion natrium untuk berdifusi ke bagian dalam membran serabut otot.Peristiwa ini akan menimbulkan suatu potensial aksi pada membran.

e.   Potensial aksi  akan berjalan di sepanjang membran serabut otot dengan cara yang sama seperti potensial aksi berjalan di sepanjang membran serabut saraf.

f.  Potensial aksi akan menimbulkan depolarisasi membran otot  dan banyak aliran listrik potensial aksi mengalir melalui pusat serabut otot.Disini , potensial aksi menyebabkan retikulum sarkoplasma melepaskan sejumlah besar ion kalsium yang telah tersimpan di dalam retikulum  ini.

g.  Ion – ion kalsium menimbulkan kekuatan menarik antara filamen aktin dan miosin yang menyebabkan kedua filamen tersebut bergeser satu sama lain dan menghasilkan proses kontraksi.

h.    Setelah kurang dari satu detik , ion kalsium dipompa kembali ke dalam retikulum sarkoplasma oleh pompa membran Ca⁺⁺ dan ion – ion ini tetap disimpan dalam  retikulum sampai potensial aksi otot  yang baru datang lagi , pengeluaran ion kalsium dari miofibril  akan menyebabkan kontraksi pada otot terhenti.

Pada keadaan relaksasi , ujung-ujung filamen aktin yang memanjang dari dua lempeng Z yang berurutan sedikit saling tumpang tindih satu sama lain, dan sebaliknya pada saat kontraksi, filamen aktin ini telah tertarik ke dalam di antara filamen miosin, sehingga ujung-ujungnya sekarang saling tumpang saling tindih satu sama lain dengan pemanjangan yang maksimal. Lempeng Z juga telah ditarik oleh filamen aktin sampai keujung filamen miosin. Jadi, kontraksi otot terjadi tersebut mekanisme pergeseran filamen. Yang menyebabkan pergeseran filamen aktin disebabkan oleh kekuatan yang dibentuk oleh interaksi jembatan silang dari filamen miosin dengan filamen aktin. Pada keadaan istirahat kekuatan ini tidak aktif, tetapi bila sebuah potensial aksi berjalan disepanjang membran serabut otot, hal ini akan menyebabkan retikulum sarkoplasma melepaskan ion kalsium dalam jumlah besar, yang dengan cepat mengelilingi miofibril. Ion-ion kalsium ini kemudian mengaktifkan kekuatan diantara filamen aktin dan miosin, dan mulai terjadi kontraksi. Tetapi energi juga diperlukan untuk berlangsungnya proses kontraksi.Energi ini berasal dari ikatan berenergi tinggi pada molekul ATP  , yang diuraikan menjadi adenesin difosfat ( ADP ) untuk membebaskan energi.⁹

Filamen miosin terdiri dari banyak molekul miosin dan masing – masing mempunyai berat molekul kira – kira 480.000.Molekul miosin terdiri atas enam rantai polipeptida , dua rantai berat masing – masing dengan berat molekul kira – kira 200.000 dan empat rantai ringan dengan berat molekul masing – masing sekitar 20.000. Dua rantai berat saling melilit satu sama lain untuk membentuk heliks ganda yang disebut sebagai ekor dari molekul miosin. Salah satu ujung dari masing – masing rantai ini melipat secara bilateral ke dalam suatu struktur polipeptida globuler yang disebut yang disebut kepala miosin .Jadi terdapat dua kepala bebas pada molekul miosin heliks ganda .Empat rantai ringan juga bagian dari kepala miosin yaitu dua di setiap kepala .Rantai – rantai ringan ini membantu mengatur fungsi kepala selama kontraksi otot.Filamen miosin dibentuk oleh 200 atau lebih molekul miosin tunggal.Ciri – ciri lain dari kepala miosin yang sangat penting untuk kontraksi otot adalah bahwa ia dapat berfungsi seperti enzim ATPase , kemampuan ini menyebabkan kepala mampu memecah ATP dan menggunakan energi yang berasal dari ikatan fosfat berenergi tinggi ATP untuk menjalankan proses kontraksi.^{9, 10}

Filamen aktin juga kompleks .Filamen ini terdiri dari tiga komponen protein yaitu : aktin  , tropomiosin dan troponin .Kerangka filamen aktin adalah suatu molekul protein F- aktin untai ganda.Kedua untai membelit dalam suatu heliks dengan cara yang sama seperti molekul miosin.Setiap untai heliks  F- aktin terdiri atas molekul G – aktin terpolimerisasi yang masing – masing mempunyai berat molekul sekitar 42.000.Pada setiap molekul G- aktin melekat satu molekul ADP yang diperkirakan adalah bagian aktif pada filamen aktin yang berinteraksi  dengan jembatan silang filamen miosin untuk menimbulkan kontraksi otot.Bagian aktif pada kedua untai F – aktin dari heliks ganda diatur bergantian , membentuk satu tempat aktif di seluruh filamen aktin kira – kira setiap 2,7 nanometer.Setiap filamen aktin panjangnya kurang lebih  1 mikrometer.Bagian dasar dari filamen aktin disisipkan dengan kuat ke dalam lempeng Z , ujung – ujung filamen tersebut menonjol pada kedua arah untuk berada dalam ruangan antara molekul miosin.⁹

Setiap molekul tropomiosin mempunyai berat molekul 70.000 dan panjang 40 nanometer.Molekul – molekul tersebut terbungkus secara spiral mengelilingi sisi heliks F – aktin .Pada stadium istirahat , molekul tropomiosin terletak pada ujung atas tempat yang aktif dari untai aktin , sehingga tidak dapat terjadi penarikan antara filamen aktin dan miosin untuk menimbulkan kontraksi.⁹

Masih ada molekul protein lain yang melekat di sepanjang sisi molekul tropomiosin yang disebut troponin .Molekul ini sebenarnya merupakan kompleks yang terdiri dari tiga subunit protein yang terikat secara longgar yang masing – masing memiliki peran spesifik pada pengaturan kontraksi.Salah satu subunit ( troponin I ) mempunyai afinitas yang kuat terhadap aktin yang lainnya ( troponin  T ) terhadap tropomiosin dan yang ketiga ( troponin

C ) terhadap ion – ion kalsium diduga mencetuskan proses kontraksi.⁹

Bila sebuah otot berkontraksi , timbul suatu kerja dan energi diperlukan.Sejumlah besar ATP dipecah membentuk ADP selama proses kontraksi , semakin besar jumlah kerja yang dilakukan oleh otot semakin besar jumlah ATP yang dipecahkan yang disebut efek Fenn.⁹   

Mekanisme Relaksasi

            Proses kontraksi dihentikan ketika Ca²⁺ dikembalikan ke kantung lateral saat aktivitas listrik lokal berhenti.Retikulum sarkoplasma memiliki molekul pembawa , pompa Ca²⁺ - ATPase , yang memerlukan energi dan secara aktif mengangkut Ca²⁺  dari sitosol untuk memekatkannya di dalam kantung lateral.Ketika asetilkolinesterase menyingkirkan Ach dari taut neuromuscular , potensial aksi serat otot terhenti.Ketika potensial aksi lokal tidak dapat lagi terdapat di tubulus T untuk memicu pelepasan Ca²⁺ , aktivitas pompa Ca²⁺ retikulum sarkoplasma mengembalikan Ca²⁺ yang dilepaskan ke kantung lateral. Hilangnya Ca²⁺ dari sitosol memungkinkan kompleks troponin – tropomiosin bergeser kembali ke posisinya yang menghambat , sehingga aktin dan miosin tidak lagi berikatan di jembatan silang .Filamen tipis , setelah dibebaskan dari siklus perlekatan dan penarikan jembatan silang  , kembali secara pasif ke posisi istirahatnya.Serat otot kembali melemas / relaksasi.¹¹

Mekanisme Terjadinya Kram

            Meskipun satu potensial aksi di sebuah serat otot hanya menghasilkan kedutan , namun dapat dihasilkan kontraksi dengan durasi lebih lama dan tegangan lebih besar oleh stimulasi berulang serat otot.Jika serat otot telah melemas sempurna sebelum potensial aksi berikutnya timbul maka akan terbentuk kedutan kedua dengan kekuatan sama seperti yang pertama.Setiap kali akan terjadi proses eksitasi – kontraksi yang sama dan menghasilkan respons kedutan yang identik.Namun jika serat otot dirangsang kedua kalinya sebelum serat tersebut mengalami relaksasi sempurna dari kedutan pertama maka potensial aksi kedua  menyebabkan respons kontraksi kedua , yang ditambahkan diatas kedutan pertama.Kedua kedutan dari dua potensial aksi dijumlahkan untuk menghasilkan tegangan serat yang lebih besar daripada yang dihasilkan oleh satu potensial aksi.¹¹

            Penjumlahan kedutan hanya dapat terjadi karena durasi potensial aksi ( 1 sampai 2 mdet ) jauh lebih singkat daripada durasi kedutan yang ditimbulkannya (100 mdet).Setelah terbentuk satu potensial aksi akan timbul periode refrakter singkat saat tidak dapat terjadi potensial aksi berikutnya.Karena itu penjumlahan potensial aksi tidak dapat terjadi pada periode ini .Membran harus kembali ke potensial  istirahatnya dan pulih dari periode refrakter sebelum potensial aksi berikutnya dapat terjadi.Namun karena potensial aksi dan periode refrakter telah selesai jauh sebelum kedutan otot yang ditimbulkannya berakhir maka serat otot dapat dirangsang kembali selagi sebagian aktivitas kontraksi masih berlangsung , untuk menghasilkan penjumlahan respons mekanis.Jika serat otot dirangsang sedemikian cepat sehingga serat tersebut sama sekali tidak mendapat kesempatan untuk melemas di antara rangsangan maka timbul kontraksi menetap dengan kekuatan maksimal yang dikenal sebagai tetanus.¹¹

            Kontraksi otot yang kuat dan lama mengakibatkan keadaan yang dikenal sebagai kelelahan otot.Penyelidikan para atlet telah menunjukkan bahwa kelelahan otot meningkat hampir berbanding langsung dengan kecepatan pengurangan glikogen otot.⁹

            Sel otot dapat menyimpan glukosa dalam jumlah terbatas dalam bentuk glikogen tetapi glikolisis anaerob cepat menguras simpanan glikogen otot ini.Kedua ketika  produk akhir glikolisis anaerob , asam piruvat , tidak dapat diproses lebih lanjut oleh jalur fosforilasi oksidatif , molekul ini 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 yang menyertai olahraga intens.Terkurasnya cadangan energi dan turunnya pH otot akibat akumulasi asam laktan berperan dalam munculnya kelelahan otot.¹¹

Cara Penanganan

            Berdasarkan skenario dimana seorang anak laki – laki mengalami kram pada betis kanannya saat sedang berlatih renang dan penjaga kolam memegang kaki kanan si anak dan mendorong telapak kaki kanannya ke arah dorsal selama 2 menit. Hampir semua otot rangka terdapat reseptor regang sensitif  yaitu gelendong neuromuscular / junction neuromuscularis fusi .Gelendong ini terdiri atas kapsul jaringan ikat , tempat ditemukannya serat otot modifikasi yaitu serat intrafusal ( myofibra intrafusalis ) dan banyak ujung saraf / terminationes neurales dikelilingi oleh ruang berisi cairan .Gelendong neuromuscular memantau perubahan ( peregangan ) panjang otot dan mengaktifkan reflex kompleks untuk mengatur aktivitas otot.⁵ Otot dapat  memendek / meregang( kontraksi )  maksimal yang disebut tonus , kemudian relaksasi.Namun seringkali rangsangan tertentu menyebabkan tonus tidak diikuti oleh relaksasi , keadaan otot seperti ini yang disebut tetanus ( kejang ) . Dengan melakukan pendorongan terhadap telapak kaki kanannya ke arah dorsal  sehingga akan terjadi peregangan yang berlebihan , peregangan yang berlebihan inilah yang akhirnya menimbulkan relaksasi ( tonus otot meningkat terjadi relaksasi ).

Kesimpulan

Kram adalah suatu keadaan dimana terjadi kontraksi otot yang kuat tanpa dikehendaki. Kram dapat terjadi karena adanya gangguan mekanisme kerja otot yaitu mekanisme kontraksi dan relaksasi.

Pada kram terjadi kontraksi terus – menerus yang tidak diikuti dengan relaksasi. Kram pada tungkai bawah ini dapat diatasi dengan mendorong telapak kaki kanan ke arah dorsal hal ini dilakukan agar terjadi peregangan yang berlebihan yang akhirnya menyebabkan relaksasi ( tonus otot meningkat terjadi relaksasi ).

           

Daftar Pustaka

1.      Wibowo DS.Anatomi tubuh manusia.Jakarta:PT Grasindo;2005.h 44.

2.      Ruhito F,Mahendra B.Pijat kaki untuk kesehatan.Jakarta:Penebar Swadaya;2009.h 41.

3.      Moore KL,Agur AMR.Anatomi klinis dasar.Jakarta:Hipokrates;2002.h 250 – 61.

4.      Otot extensor tungkai bawah tampak anterior dan posterior.Diunduh dari

 www.catsclem.nl,18 Maret 2012.

5.      Eroschenko VP.Atlas Histologi diFiore.Jakarta:Penerbit Buku Kedokteran EGC;2010.

h 123 – 4.

6.      Bloom,Fawcett.Buku ajar Histologi.12^thed.Jakarta:Penerbit Buku Kedokteran EGC;

2002.h 238-64.

7.      Monruw.Otot rangka , otot polos , otot jantung.Diunduh dari monruw.wordpress.com, 17 Maret 2012.

8.      Zhernia.Otot rangka.Diunduh dari zhernia.wordpress.com,17Maret 2012.

9.      Guyton,Hall.Buku ajar Fisiologi Kedokteran.11^thed.Jakarta:Penerbit Buku Kedokteran EGC;2007.h 76 – 84.

10.  Wordbiology.Mekanisme kontraksi otot.Diunduh dari wordbiology.wordpress.com,17 Maret 2012.

11.  Sherwood L.Fisiologi manusia.6^thed.Jakarta:Penerbit Buku Kedokteran EGC;2011.h 289 – 300.