ELEKTROFISIOLOGI JANTUNG
Oleh
Rozi Abdullah PPDS FARMAKOLOGI KLINIK
FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS INDONESIA 20!
ELEKTROFISIOLOGI JANTUNG
PENDA"ULUAN
Elektrofisologi adalah ilmu yang mempelajari mengenai mekanisme terbentuknya fenomena elektris elektris dan
konseku konsekuensi ensinya nya
Elekt Elektro rofis fisio iolog logii
dalam dalam
jantu jantung ng mempe mempela lajar jarii
kehidu kehidupan pan suatu suatu organ organisme isme
(Dorlan (Dorland, d, 2007 2007). ).
tenta tentang ng
dan dan
mekan mekanism isme, e,
fung fungsi si
kebe keberad radaa aan n
aktivita aktivitass elektris elektris di jantung jantung termasu termasuk k inisi inisiasi asi impuls impuls dan kondu konduksi ksi dari dari level level seluler. seluler. anggu angguan an jantun jantung g deng dengan an dasar dasar ganggu gangguan an proses proses elektrik elektrik umum umumny nyaa
didiag didiagno nosis sis
klin klinis is
berd berdasa asark rkan an
adalah adalah
aritmia. aritmia.
!ritmia !ritmia
gamb gambara aran n electrocardiogram (E"), yang
men#erminkan men#erminkan arus listrik akibat proses eksitasi otot jantung keseluruhan. keseluruhan. ambar $ menggambarkan kaitan antara proses elektrofisologis seluler dengan E".
ambar $. %asil E& dan potensial aksi di di sel miosit ventrikel ('ildmaier et al, 200$) !ritmia sering terjadi pada manusia dengan penyakit jantung yang mendasari atau pada jantung yang se#ara struktur normal. 'a 'alaupun laupun manifestasi klinik aritmia sangat bervarisasi namun dapat terjadi fenomena elektrofisiologis yang serupa dalam level seluler (atanaga et al, 20$2). erdapat * mekanisme utama terjadinya terjadinya aritmia yaitu automatisitas, automatisitas, trigerred activity dan reentry, reentry, semuany semuanyaa merupak merupakan an memahami memahami
ketiga ketiga
bentuk bentuk
peruba perubahan han
karakt karakter er
elektro elektrofisio fisiolog logis is
jantun jantung. g.
+ntuk +ntuk
hal terseb tersebut ut diperlu diperlukan kan penge pengetah tahuan uan dasar dasar elektro elektrofisio fisiolog logii jantung jantung
misalnya mengenai potensial membran, membran, potensial potensial aksi, periode periode refraktori refraktori dan sistem kondu konduksi. ksi. emaham emahaman an mengen mengenai ai mekanis mekanisme me aritmia aritmia penting penting dalam dalam pengem pengemban bangan gan penegakan diagnosis dan manajemen. ada tulisan ini akan dibahas mengenai dasar elektrofisiologi jantung dan mekanisme utama terjadinya aritmia.
ELEKTROFISIOLOGI JANTUNG
PENDA"ULUAN
Elektrofisologi adalah ilmu yang mempelajari mengenai mekanisme terbentuknya fenomena elektris elektris dan
konseku konsekuensi ensinya nya
Elekt Elektro rofis fisio iolog logii
dalam dalam
jantu jantung ng mempe mempela lajar jarii
kehidu kehidupan pan suatu suatu organ organisme isme
(Dorlan (Dorland, d, 2007 2007). ).
tenta tentang ng
dan dan
mekan mekanism isme, e,
fung fungsi si
kebe keberad radaa aan n
aktivita aktivitass elektris elektris di jantung jantung termasu termasuk k inisi inisiasi asi impuls impuls dan kondu konduksi ksi dari dari level level seluler. seluler. anggu angguan an jantun jantung g deng dengan an dasar dasar ganggu gangguan an proses proses elektrik elektrik umum umumny nyaa
didiag didiagno nosis sis
klin klinis is
berd berdasa asark rkan an
adalah adalah
aritmia. aritmia.
!ritmia !ritmia
gamb gambara aran n electrocardiogram (E"), yang
men#erminkan men#erminkan arus listrik akibat proses eksitasi otot jantung keseluruhan. keseluruhan. ambar $ menggambarkan kaitan antara proses elektrofisologis seluler dengan E".
ambar $. %asil E& dan potensial aksi di di sel miosit ventrikel ('ildmaier et al, 200$) !ritmia sering terjadi pada manusia dengan penyakit jantung yang mendasari atau pada jantung yang se#ara struktur normal. 'a 'alaupun laupun manifestasi klinik aritmia sangat bervarisasi namun dapat terjadi fenomena elektrofisiologis yang serupa dalam level seluler (atanaga et al, 20$2). erdapat * mekanisme utama terjadinya terjadinya aritmia yaitu automatisitas, automatisitas, trigerred activity dan reentry, reentry, semuany semuanyaa merupak merupakan an memahami memahami
ketiga ketiga
bentuk bentuk
peruba perubahan han
karakt karakter er
elektro elektrofisio fisiolog logis is
jantun jantung. g.
+ntuk +ntuk
hal terseb tersebut ut diperlu diperlukan kan penge pengetah tahuan uan dasar dasar elektro elektrofisio fisiolog logii jantung jantung
misalnya mengenai potensial membran, membran, potensial potensial aksi, periode periode refraktori refraktori dan sistem kondu konduksi. ksi. emaham emahaman an mengen mengenai ai mekanis mekanisme me aritmia aritmia penting penting dalam dalam pengem pengemban bangan gan penegakan diagnosis dan manajemen. ada tulisan ini akan dibahas mengenai dasar elektrofisiologi jantung dan mekanisme utama terjadinya aritmia.
POTENSIAL MEM#RAN
-etiap membran sel mempunyai potensial membran yang terjadi karena perbedaan konsentrasi konsentrasi ion di sitoplasma sitoplasma dengan interstitial dan berubah bila ada aliran ion melintasi membran (ohrman and %aller, 200/). 200/). otensial membran istirahat didefinisikan didefinis ikan sebagai perbedaan potensial listrik (voltase) pada membran sel eksitabel selama kondisi istirahat. otensial membran istirahat i stirahat sel tubuh t ubuh berada dalam rentang 1 sampai $00 m3. m3. ada sebagian sebagian besar sel, potensial potensial membran membran istirahat berada dalam kondisi terpolarisasi dengan nilai negatif, yang berarti bagian intrasel lebih negatif dari bagian ekstrasel. -el pa#emaker jantung mempunyai potensial membran istirahat /0 m3 sedangkan sel otot jantung 40 m3 (ortora dan Deri#sson, 20$0).
PERANAN KANAL ION$ EN%IM$ DAN E&'"ANGER
-e#ara umum ion bersifat tidak larut lipid sehingga tidak mampu menembus membran lipid bilayer dengan bebas. 5on 5 on keluar atau masuk mas uk sel melalui struktur protein transmembran yang dapat berupa $) kanal kanal ion, ion, 2) ion e6#hanger e6#hanger,, *) pompa pompa ion. Dari ketiganya ketiganya (gambar (gambar 2), yang bertanggungjaab terhadap potensial membran istirahat dan perubahan #epat pada saat timbulnya potensial aksi adalah kanal ion.
ambar 2. rotein transmembran untuk aliran ion (8alife et al, 2004) 9tot jantung mempunyai * tipe kanal ion yaitu kanal ion gerbang voltase, kanal ion gerbang ligand dan kanal ion gerbang mekanik. ada kondisi normal kanal ion gerbang voltase yang memengang peran utama dalam penjalaran potensial aksi. &anal jenis ini mempunyai domain
protein bermuatan sebagai sensor voltase (gambar potensial membran (8alife (8al ife et al, al , 2004) 2004)
*) yang sensitive terhadap perubahan
ambar *. -ensor voltase dan keadaan kanal (8alife et al, 2004) &anal ion mempunyai sifat $) dibentuk oleh molekul protein yang meli ntasi membran, 2) spesifik terhadap ion tertentu, *) berada pada keadaan yang bervariasi yaitu terbuka, tertutup dan inaktif (ohrman and %aller, 200/). abel $ dan 2 berikut adalah beberapa kanal ion utama di jantung. abel $. &anal :a dan "a A(u) 5f (funny ) 5 :a
5"a
Ka*al :a (arus pada pa#emaker) 3oltase dan li and &anal :a (#epat) 3oltase &anal "a< (lambat) 3oltase dan ligand
Pe(a* +u*,)io*al isasi Diaktifkan oleh hiperpolar ;erperan pada depolarisasi diastolik yang tidak stabil ;erperan dalam fase 0 potensial aksi 5naktifasi kanal berperan dalam fase $ potensial aksi Ditekan oleh stimulasi vagal (parasmpatis) ;erperan dalam fase 2 potensial aksi (plateu) 5naktifasi kanal berperan dalam fase * Dipa#u oleh stimulasi simpatis dan agen beta
abel 2. &anal & A(u) 5o
5&5 5&
Ka*al &anal & (transient outwar d) &anal & (inward r ecti f ier )
&anal & (delayed r ecti f ier)
5&! &anal & sensitif ! 5&!#h &anal & (diaktifkan !#h)
Pe(a* +u*,)io*al &ontribusi fase $ potensial aksi
enjaga permeabilitas & yang tinggi selama fase = De#ay berperan dalam depolarisasi diastolik ada fase 02 ber eran dalam lateu enekanan enyebabkan fase * potensial aksi Dipa#u bila ada peningkatan "a intrasel ) dan slo (5 &s) erdiri dari komponen rapid (5&r eningkatkan permebilitas & jika ! rendah
;ertanggungjaab terhadap efek stimulasi vagal enurunan depolarisasi diastoli# dan frekuensi denyut jantung embuat hiperpolarisasi potensial membran (odifikasi dari ohrman and %aller, 200/> ;arret et al 2004)
-
PERU#A"AN MEM#RAN
POTENSIAL
erubahan keadaan kanal ion akan menyebabkan perubahan pada permeabilitas membran. eningkatan permeabilitas membran terhadap suatu ion disebabkan oleh peningkatan jumlah kanal ion yang terbuka. ;ila kanal ion terbuka maka terjadilah aliran ion melintasi membran sehingga konsentrasi ion intrasel dan ekstrasel berubah. erubahan permeabilitas membran plasma terhadap ion tertentu dapat mengubah potensial membran dari keadaan istirahat. erubahan tersebut dapat berupa depolarisasi, overshoot, repolarisasi dan hiperpolarisasi (gambar =)
ambar =. erubahan otensial embran ('ildmaier et al, 200$) iga ion utama yang berperan dalam menentukan potensial membran jantung adalah ion natrium (:a), &alium (&) dan &alsium ("a). &onsentrasi ion :a dan "a lebih tinggi di ekstrasel sedangkan ion & lebih
tinggi
di
intrasel
(ohrman and %aller, 200/).
embukaan kanal ion menyebabkan suatu inward current atau outward current (gambar 1). eningkatan permebilitas membran terhadap ion :a dan "a menyebabkan aliran ion bermuatan positif ke dalam sel (inward current ) sehingga polaritas membran berkurang (arus defleksi negatif, voltase depolarisasi). -ebaliknya peningkatan permeabilitas membran terhadap ion & menyebabkan aliran ion positif keluar sel (outward current ) sehingga polaritas membran bertambah (arus defleksi positif, voltase repolarisasi). enutupan atau inaktivasi kanal ion menghentikan efek ini. roses yang melibatkan aliran ketiga ion utama ini mendasari terbentuknya potensial aksi di jantung.
ambar 1. Inward dan outward current (8alife et al, 2004) -etelah terjadi proses potensial aksi maka komposisi ionik ekstra dan intrasel jantung menjadi berubah. &adar ion :a dan "a intrasel menjadi bertambah sedangkan kadar & menjadi berkurang. +ntuk men#egah overload "a intrasel dan mengembalikan komposisi ionik seperti semula maka terdapat * mekanisme pompa ion (gambar /). iga pompa ion itu adalah $) pompa aktif "a keluar sel yang membutuhkan !, 2) mekanisme pompa :"? atau :a"a E6#hanger dengan perbandingan :a masuk dan "a keluar *@$, *) transport aktif pompa ion :aA& !ase mengeluarkan :a dan memasukan & dengan perbandingan *@2,
ambar /. ekanisme men#egah overload "a otensial aksi jantung di beberapa bagian jantung mempunyai karakter yang berbeda karena perbedaan timbulnya
potensial
properti
elektrofisiologisnya.
-e#ara
umum
mekanisme
aksi dibedakan menjadi dua yaitu potensial aksi yang terjadi di
pa#emaker dan di otot kontraktil jantung. otensial aksi yang timbul di pa#emaker merupakan B slow response action potential C sedangkan di otot jantung merupakan B fast response action potential C (abel *) abel *. erbandingan Slow dan Fast Response Action Potential Slo. Re)/o*)e A1io* Po1e*1 ial potensial aksi pa#emaker 5nisiasi depolarisasi lebih lambat amplitude potensial aksi yang lebih rendah fase plateu yang pendek dan tidak stabil
Fa)1 Re)/o*)e A1io* Po1e*1 ial potensial aksi sel otot jantung depolarisasi #epat, overshoot tinggi (fase 0) repolarisasi #epat setelah overshoot (fase $) adanya plateu yang lama (fase 2) (odifikasi dari ohrman and %aller, 200/)
MEKANISME POTENSIAL AKSI SEL PA'EMAKER
a#emaker jantung terdiri dari nodus sinoatrial ( -!) dan nodus atrioventri#ular (!3) yang dapat membentuk potensial aksi se#ara spontan (gambar 7). ada kondisi normal nodus -! adalah pa#emaker utama jantung, memiliki potensial membran BistirahatC /0 m3 yang tidak stabil yang senantiasa terdepolarisasi dengan threshold potensial aksi =0m3. &ondisi ketidaksatabilan potensial membran istirahat di pa#emaker diistilahkan
sebagai Bdepolarisasi fase =C, Bdiastolik depolarisasiC atau Bpotensial pa#emakerC (ohrman and %aller, 200/).
ambar 7. ekanisme otensial !ksi di a#emaker De/ola(i)a)i S/o*1a* Paea 3 e(
5nisiasi depolarisasi diastolik spontan terjadi terutama oleh kanal ion :a pa#emaker (5f ). &anal ion ini diaktifkan oleh kondisi hiperpolarisasi, setelah potensial aksi berakhir (fase =). asuknya ion :a se#ara lambat meningkatkan potensial membran sampai =0m3 (treshold terjadinya potensial aksi). &anal lain yang terlibat adalah kanal ion "a. !liran masuk ion "a karena pembukaan kanal "a tipe (5 "a) berperan Po1e*)ial a3)i /aea3 e( &etika depolarisasi spontan men#apai threshold maka potensial aksi timbul (overshoot ). otensial aksi pa#emaker terjadi terutama karena pembukaan kanal ion "a tipe < (5"a<) sehingga ion "a masuk sel ("a dependent ). &anal ion "a bersifat lambat membuka dan lambat Re/ola(i)a)i da* hi/e(/ola(i)a)i
epolarisasi terjadi karena pembukaan kanal ion & (5& ) dan penutupan kanal ion "a. 5on & akan keluar sel dan "a berhenti masuk sel. !kibatnya potensial membran semakin negatif sampai potensial pa#emaker paling negative yang disebut maximal diastolic depolarization (D). -etelah potensial membran men#a ai D maka kondisi hi er olarisasi ini memi#u roses de olarisasi (;arret et al, 2004
MEKANISME POTENSIAL OTOT JANTUNG
AKSI
;erbeda dengan pe#emaker, otot jantung mempunyai lebih negatif dan stabil yaitu sekitar "a) melalui gap junction maka
potensial membran istirahat yang
40m3. ;ila ada aliran muatan positif (:a dan
muatan di dalam sel semakin positif sampai potensial
membran men#apai treshold potensial aksi yaitu sekitar /1m3. -e#ara lengkap mekanisme potensial aksi di otot jantung terbagi menjadi fase 0 sampai = (gambar ).
ambar . ekanisme potensial aksi di sel otot 8antung (non pa#emaker) Fa)e 0 a1au +a)e de/ola(i)a)i e/a1
-e#ara tibatiba permeabilitas membran terhadap ion :a meningkat. embukaan kanal :a (5 :a) menyebabkan ion :a masuk sel dan terjadilah potensial aksi ( overshoot ). embukaan kanal :a ini #epat Fa)e a1au +a)e (e/ola(i)a)i e/a1 i*i)ial
enutupan kanal :a menyebabkan terhentinya aliran masuk ion :a. enutupan ini bersamaan dengan pembukaan kanal & sesaat (59) sehingga ion & keluar sel. &edua proses ini Fa)e 2 a1au +a)e / la1eu Fase plateu terjadi karena pembukaan kanal ion "a tipe < (long period, 5"a<) sehingga ion "a masuk sel. roses masuknya ion "a akan berimbang dengan keluarnya ion & (5 & terdiri dari rapid 5&r dan slo 5 &s)yang menyebabkan potensial membran relative konstan dalam kondisi positif. asuknya ion "a akan memi#u pelepasan ion "a dari Fa)e 4 a1au +a)e (e/ola(i)a)i e/a1 a 3 hi(
!ktifnya kanal ion & berbagai tipe (5 & , 5&s, dan 5 &5) dan inaktifnya kanal ion "a menyebabkan berhentinya fase plateu dan terjadi repolar isasi. Fa)e 5 3o*di)i /o1e*)ial eb(a* i)1i(aha1 !liran keluar & (5&5) bertanggungjaab terhadap repolarisasi final ke kondisi potensial (;arret et al, 2004) Pe(iode Re+(a31o(i
&arakteristik sel eksitabel adalah ketika sel teraktivasi maka terdapat periode dimana potensial aksi yang berikutnya tidak dapat dibentuk. 5nterval aktu saat sel tidak dapat direeksitasi disebut periode refraktori. eriode refraktori dibagi menjadi dua (gambar 4) yaitu periode refraktori absolut dan periode refraktori relatif. %al ini disebabkan karena selama depolarisasi kanal :a menjadi inaktif. !gar kanal :a menjadi konduktif lagi maka dibutuhkan suatu periode re#overi dari inaktif menjadi
aktif, yang diinisiasi oleh repolarisasi ada periode refraktori absolute sel tidak dapat dieksitasi berapapun amplitudo gelombang impuls yang datang sedangkan pada periode refraktori relatif sel masih dapat tereksitasi namun memerlukan arus yang lebih tinggi dari normal (8alife et al, 2004).
ambar 4. eriode refraktori absolute dan relative (atanaga et al, 20$2) eriode refraktori sel jantung relative lebih panjang dibandingkan sel eksitabel lain misalnya neuron dan sel skelet. -el jantung tidak dapat diaktivasi kembali bila belum relaksasi dari kontraksi sebelumnya (gambar $0) dan hal ini men#egah terjadinya kontraksi tetanik sel otot jantung (8alife et al, 2004)
ambar $0. eriode refraktori terjadi lama, sampai otot relaksasi dahulu ('ildmaier et al, 200$) PENJALARAN IMPULS OTOT JANTUNG
PA'EMAKER6
5mpuls dari pa#emaker kemudian diteruskan dengan #epat melalui siste m konduksi ke seluruh otot jantung sehingga menimbulkan kontraksi otot jantung. -istem konduksi jantung terdiri dari $) nodus -! sebagai sumber impuls jantung pada kondisi normal, 2) jalur internodus yang menghantarkan impuls dari nodus -! ke nodus !3, *) nodus !3
tempat perlambatan impuls sebelum ke otot ventrikel =) berkas !3 (!3 undles! undle of "is) yang menghantarkan impuls dari atrium ke
ventrikel dan 1) berkas urkinje dan #abangnya (left and right undle ranch of Pur#inje ) yang menghantarkan impuls ke seluruh otot ventrikel.
ambar $$. -istem konduksi jantung (;arret et al, 2004)
otensial
pa#emaker
atau
prepotensial
senantiasa
mengalami
depolarisasi
spontan
menuju threshold potensial aksi sehingga terjadi impuls yang berkelanjutan dan ritmis. otensial pa#emaker hanya terdapat pada nodus -! dan !3 namun Bpa#emaker latenC pada bagian lain sistem konduksi dapat mengambil alih apabila simpul -! dan !3 tertekan atau hantaran dari keduanya terhambat. 'alaupun otot atrium dan ventrikel tidak mempunyai prepotensial namun dapat mengeluarkan impuls spontan bila terjadi kerusakan jaringan atau keadaan abnormal (;arret et al, 2004).
Fa 31o( e3)1(i*)i3 7a*, e/e*,a(uhi 3ee/a1a* 3o*du3)i
8PRINSIP MEKANISME ARITMIA
ekanisme utama terjadinya aritmia adalah automatisitas, triggered activity
dan
reentry. ekanisme aritmia ini selanjutnya dikelompokan menjadi dua yaitu gangguan pembentukan impuls dan gangguan konduksi impuls (tabel =). !utomatisitas dan trigerred activity termasuk dalam kelompok gangguan pembentukan impuls sedangkan reentry adalah bentuk gangguan konduksi impuls. !ritmia yang terjadi dapat disebabkan oleh terjadinya salah satu gangguan atau kombinasi keduanya. abel =. embagian mekanisme aritmia jantung
(atanaga et al, 20$2)
GANGGUAN PEM#ENTUKAN IMPULS AUTOMATISITAS
ada kondisi normal nodus -! paling #epat membentuk potensial aksi spontan ( fastest rate of firing ) sehingga men#egah pembentukan impuls spontan pa#emaker lain yang lebih lambat (gambar $2). -etiap kali nodus -! terjadi potensial aksi maka impuls akan dijalarkan ke nodus !3, ;undle %is dan urkinje. threshold
intrinsik,
-ebelum
pa#emaker
laten
tersebut
men#apai
potensial
sudah mendapat impuls kembali dari nodus -! sehingga mereka tidak
sempat men#etuskan impuls sendiri.
ambar $2. Frekuensi intrinsik pa#emaker (Despopoulos, 200*) &e#epatan pembentukan potensial aksi spontan ditentukan oleh interaksi * faktor yaitu a) kemiringan depolarisasi fase = (prepotential, potensial pa#emaker), b) potensial threshold untuk inisiasi potensial aksi, dan #) maximum diastolic potential (D). erubahan dari ketiga hal tersebut dapat mengubah ke#epatan inisiasi impuls (gambar $*).
ambar $*. Faktor yang mempengaruhi potensial pa#emaker (Despopoulos, 200*) anda khas dari automatisitas normal adalah adanya Boverdrive suppressionC. ade pa#emaker laten yang diambil alih (overdriving ), frekuensi terbentuknya impuls terjadi lebih #epat dari frekuensi intrinsiknya dan terjadi penurunan kemiringan fase = sebagian besar karena peningkatan aktivitas pompa :aA& (terjadi hiperpolarisa si). ada pa#emaker laten, arus depolarisasi dari pa#emaker primer memi#u masuknya :a ke dalam sel (gambar $=). eningkatan kadar natrium intrasel ini memi#u pompa :aA& !ase untuk mengeluarkan natrium dan bertukar dengan kalium. -emakin sering terjadi arus depolarisasi maka semakin aktif kerja pompa. &arena perbandingan ion :a masuk dan & keluar adalah *@2 maka potensial membrane semakin negatif (hiperpolarisasi). %al ini mengimbangi proses depolarisasi
otomatis oleh kanal BfunnyC (5f) sehingga sel pa#emaker laten tidak pernah terdepolarisasi otomatis men#apai potensial tresholdnya dan men#egah terjadinya potensial aksi spontan sesuai irama intrinsiknya.
ambar $=. ekanisme ionik overdrive supression &etika stimulasi BoverdriveC dihentikan (gambar $1), frekuensi pembentukan impuls kembali sesuai dengan frekuensi intrinsik se#ara bertahap (dis ebut periode Bwarm$upC). &arena overdrive, terjadi overload :a intrasel sehingga ketika BoverdriveC berhenti, pompa :aA& memerlukan aktu untuk kembali ke pola aktivitas dasarnya. %al ini yang menjelaskan adanya jeda beberapa saat sebelum pa#emaker laten tersebut kembali ke frekuensi intrinsik. ingkat supresi dan aktu re#over proporsional dengan frekuensi dan durasi stimulasi yang diberikan.
ambar $1. 9verdrive suppression dengan periode Bwarm up% ("astanagana et al, 20$2) ekanisme ini berperan penting dalam menjaga irama sinus, yang se#ara berkelanjutan menghambat pa#emaker eksternal, irama intrinsik
juga
disupresi
laten
dibaahnya.
melalui
mekanisme
ada ini.
pasien
dengan
pa#emaker
idak
adanya
Boverdrive
suppressionC mengindikasikan baha aritmia yang terjadi ditimbulkan oleh mekanisme selain peningkatan automatisitas normal.
!ktivitas pa#emaker dikontrol oleh sistem saraf otonom (gambar $/) dan dapat dipengaruhi oleh berbagai fa#tor sistemik termasuk gangguan metabolik, substansi endogen atau obatobatan
ambar. $/. Frekuensi 5nstrinsik rate nodus -! dan interaksi dengan tonus otonom Keadaa* 7a*, e/e*,a(uhi +i(i*, (a1e *odu) SA
AUTOMATISASI NORMAL 9ANG #ERU#A"
!ktivitas parasimpatik mengurangi ke#epatan pembentukan impuls pa#emaker dengan melepaskan a#etyl#holine (!#h) sehingga terjadi hiperpolarisasi sel melalui peningkatan konduktansi kanal & (5 & !#h). -elain itu juga mengurangi aktivitas kanal "a (5 "a<) dan aktivitas kanal :a funny (5 f ) sehingga makin memperlambat pembentukan impuls (gambar $7).
8EFEK SIMPATIS DAN PARASIMPATIS PADA POTENSIAL PA'EMAKER
ambar $7. Efek simpatis dan parasimpatis pada potensial pa#emaker ('ildmaier et al, 200$) -ebaliknya aktivitas simpatik meningkatkan ke#epatan pembentukan impuls sinus. &atekolamin
meningkatkan permeabilitas kanal "a tipe < (5#a<) sehingga aliran ion "a meningkat. -elain itu, terjadi peningkatan arus :a melalui kanal :a funny ( 5f ) sehingga kemiringan fase = repolarisasi meningkat.
"IPOKSIA DAN "IPOKALEMIA
angguan
metabolik
seperti
hipoksia
dan
hipokalemia
dapat
menyebabkan
peningkatan automatisasi normal karena terjadi hambatan pompa :aA& sehingga arus repolarisasi dasar berkurang dan meningkatkan kemiringan depolarisasi diastolik fase =. -ementara itu, kondisi degeneratif yang mempengaruhi sistem konduksi jantung berupa supresi pa#emaker sinus menyababkan bradikardi atau bahkan sinus arrest . a#emaker laten dapat manifes jika terjadi supresi pada automatisitas sinus. AUTOMATISASI A#NORMAL
ada kondisi normal sel otot atrial dan ventri#ular bersifat non pa#emaker sehingga tidak melakukan aktivitas spontan. &ondisi yang menggeser maximal potential threshold (D) sel non pa#emaker menuju potensial threshold memungkinkan pada sel tersebut terjadi automatisitas. ergeseran D dipengaruhi oleh peranan berbagai perubahan aliran ion, yang akhirnya menyebabkan depolarisasi terkait !utomatisitas
abnormal
dapat
terjadi
pada
penurunan
konduktansi
kalium.
kasus peningkatan kadar kalium ekstrasel,
penurunan p% intrasel dan katekolamin yang berlebihan. ada
sel
nonpa#emaker
yang
terkondisikan
terdepolarisasi
konstan dapat spontan
pada
$0
timbul atau
sampai /0 maka potensial
aksi
automatisitas
abnormal
(depolarization
induced
automaticity).
Frekuensi
intrinsik
abnormal kondisi semakin
dari automatisitas tergantung
potensial besar
pada
membran, kondisi
stimulus
depolarisasi semakin #epat frekuensi automatisitas. -eperti terlihat perbandingan frekuensi automatisitas stimulus (a) dengan (b) pada gambar $ berikut
ambar $. Frekuensi automatisitas meningkat dengan peningkatan depolarisasi (8alife et al, 2004) ;erbeda dengan peningkatan automatisitas normal, pada automatisitas abnormal ber#iri kurang sensitive terhadap Boverdrive suppressionC alaupun pada kondisi tertentu dapat teramati.
TRIGERRED ACTIVITY
&rigerred activity (!) terjadi setelah inisiasi impuls karena BafterdepolarisasiC (oskilasi potensial membran selama atau segera setelah potensial aksi). !fterdepolarisasi hanya terjadi jika ada potensial aksi yang mendahului (sebagai trigger) dan bila sudah men#apai potensial threshold akan membentuk potensial aksi yang baru. %al ini dapat sebagai sumber terpi#unya respon baru, menjadi potensial aksi tersendiri. ;erdasarkan kaitan temporal, afterdepolarisasi dideskripsikan menjadi dua tipe (gambar $4) yaitu early after depolarizations (E!Ds) dan delayed after depolarizations (D!Ds). E!Ds terjadi selama fase 2 dan * dari potensial aksi sedangkan D!Ds terjadi setelah lengkapnya fase repolarisasi.
ambar $4. 'arly after depolarization (E!D) dan (elayed after depolarization (D!D)
*A DIGITALIS TOKSISITY DAN TRIGERRED DIGTRIGERED ACTIVITY DIINDUKSI DAD)
D!Ds adalah oskilasi voltase membran yang terjadi setelah lengkapnya repolarisasi dari potensial aksi yaitu selama fase =. 9skilasi disebabkan oleh berbagai kondisi yang meningkatkan konsentrasi "a intraseluler diastolik sehingga terjadi overload "a ("a mediated os#illation). 8ika men#apai threshold stimulasi
tertentu maka dapat
pembentukan potensial aksi baru atau timbul trigerred activity (gambar 20)
memi#u
ambar 20. &rigerred activity diinduksi D!D un#ulnya D!Ds pertama kali diamati pada serabut urkinje yang dipapar kadar toksik digitalis (gambar 2$). 5nhibisi pompa ion :aA& !ase menyebabkan akumulasi :a intrasel yang memi#u masuknya "a melalui mekanisme :a"a exchanger (:"?). !kibatnya terjadi overload "a intrasel sehingga terjadi arus masuk sementara ke dalam sel melalui kanal nonspesifik tergantung "a ("a dependent nonspecific channel ) dan terjadilah D!Ds. -aat ini diketahui baha overload "a intrasel dapat terjadi selain mekanisme inhibisi pompa ion :aA& !ase. -timulus lain yang menyebabkan overload "a intrasel adalah katekolamin, iskemia, hypertofi, hipokalemia dan hiperkalemia.
ambar 2$. ekanisme 5onik D!Ds (8alife, 2004) &atekolamin menyebabkan overload "a intraseluler via peningkatan aliran masuk "a melalui kanal "a tipe < (5"a<) dan peningkatan aliran :a"a e6#hanger. D!Ds yang diinduksi iskemia diduga dimediasi oleh akumulasi lipofosfogliserida pada jaringan iskemik dengan diikuti peningkatan :a dan "a intrasel. 9verload "a intrasel juga dapat disebabkan
oleh fungsi reti#ulum sarkoplasmikum yang abnormal (misal mutasi reseptor ryanodin), memfasilitasi aritmia klinis seperti catecholaminergic polymorphic &* !denosin telah dipakai sebagai uji diagnosis D!Ds. !denosin mengurangi aliran masuk ion "a se#ara indirek monophosphate
dengan
menghambat
adenilat
siklase
dan
#y#li#
adenosine
(#!). !denosin dapat menghilangkan D!Ds yang diinduksi
katekolamin namun tidak mengubah D!Ds yang diiduksi inhibisi pompa :aA&. !danya interupsi 3 dengan pemberian adenosine menunjukan baha mekanisme aritmia adalah karena D!Ds yang diinduksi katekolamin.
&arakteristik utama D!Ds adalah dapat kemun#ulanya semakin dipi#u oleh peningkatan frekuensi stimulasi. Frekuensi dan durasi stimulasi sel anjutnya terkait dengan amplitudo dan jumlah triggered a#tivity. isalnya pada skema mun#ulnya D!Ds pada serabut urkinje yang dipapar digitalis kadar toksik (gambar 22). -timulasi potensial aksi dengan frekuensi yang relative lambat akan diikuti oleh fase = yang normal (a). 8ika stimulasi semakin #epat maka terdapat dua gelombang oskilasi selama fase = (b). !pabila stimulasi lebih diper#epat maka D!Ds men#apai threshold sehingga mun#ulah trigerred activity (#). akin #epat stimulasi diberikan maka terjadilah trigerred activity yang berulang (d).
ambar 22. Frekuensi stimulasi, D!Ds dan ! (8alife, 2004) Faktor kritis pembentukan D!Ds adalah durasi potensial aksi. -emakin lama potensial aksi berkaitan dengan semakin banyaknya overload "a yang semakin memfasilitasi D!Ds. 9batobatan yang memperlama potensial aksi (seperti agen antiaritmia kelas 5!) dapat kadangkala meningkatkan amplitudo D!D. TRIGERRED ACTIVITY DIINDUKSI EAD)
E!Ds adalah oskilasi potensial (gambar 2*) yang terjadi selama plateu potensial aksi (E!Ds fase 2) atau selama repolarisasi akhir (E!Ds fase *). &edua tipe dapat mun#ul pada kondisi eksperimental yang sama namun se#ara morfologi berbeda terkait perbedaan mekanisme ionik yang mendasari. E!Ds fase 2 tampaknya berhubungan dengan aliran masuk "a leat kanal "! tipe < (5 "a<), sementara E!Ds fase * adalah hasil dari aliran listrik yang terjadi saat repolarisasi atau karena rendahnya aliran masuk kalium (5 &5).
ambar 2*. E!D fase 2 dan * (atanaga et al, 20$2) -uatu triggered activity dapat mun#ul diinduksi oleh adanya E!Ds (gambar 2=). !ritmia yang dipi#u E!Ds bersifat tergantung frekuensi, dan se#ara umum amplitude E!Ds bertambah pada frekuensi denyut jantung yang lambat.
ambar 2=. &rigerred activity diinduksi E!D lateu dari potensial aksi adalah periode ketika kondisi resistensi membran tinggi dan aliran arus sedikit.
!kibatnya,
perubahan
ke#il
pada
arus
yang
menyebabkan
repolarisasi atau depolarisasi dapat berpengaruh terhadap durasi dan profil potensial aksi. ;erbagai jenis at dan kondisi yang menurunkan arus keluar atau meningkatkan arus masuk (sehingga menggeser current outward yang normal) dapat menyebabkan kondisi yang diperlukan untuk terjadinya E!Ds. abel 1. 9bat yang dapat menginduksi E!D
(atanaga et al, 20$2). &ondisi utama yang mendasari pembentukan E!Ds adalah pemanjangan potensial aksi yang tampak pada ele#tro#ardiogram (E") sebagai pema njangan interval G. ;ebrapa obat antiaritmia, terutama kelas 5! dan 555 dapat menjadi proaritmia karena efek terapinya adalah pemanjangan potensial aksi. ;anyak obat lainya dapat sebagai predisposis i pembentukan E!Ds terutama ketika dihubungkan dengan kondisi hipokalemia dan atau bradikardia sebagai faktor tambahan yang menyebabkan pemanjangan potensial aksi. &atekolamin mungkin dapat meningkatkan E!Ds dengan meningkatkan arus "a, alaupun resultan peningkatan denyut jantung bersamaan dengan peningkatan arus & se#ara efektif mengurangi durasi potensial aksi sehingga meniadakan E!Ds.
GANGGUAN KONDUKSI IMPULS
erlambatan atau blok konduksi terjadi ketika impuls yang menjalar gagal untuk dihantarkan. ;erbagai faktor aktif dan pasif pada membran menentukan ke#epatan dan suksesnya konduksi. isalnya adalah faktor efikasi impuls yang menstimulasi dan eksitabilitas jaringan dimana impuls dihantarkan. +ap junction (gambar 21) berperan penting dalam #epat dan suksesnya konduksi impuls.
ambar 21. +ap ,unction (ohrman and %aller, 200/) +mumnya blok konduksi impuls terjadi pada frekuensi impuls yang tinggi sebagai akibat
dari re#overi yang tidak lengkap dari kondisi refraktori. &etika suatu impuls
berikutnya sampai pada jaringan yang masih dalam periode refraktori maka impuls tidak dapat dihantarkan atau dihantarkan dengan aberasi. %al ini merupakan mekanisme khas yang menjelaskan beberapa fenomena seperti blok konduksi berkas #abang dari denyut premature, fenomena !shman selama atrial firillation (!F) dan acceleration dependent aerration. ;radikardia
atau deceleration dependent loc#
diduga disebabkan berkurangnya
eksitabilitas pada interval diastolik yang panjang dengan berkurangnya amplitude potensial aksi. ;anyak faktor yang dapat mempengaruhi konduksi, termasuk frekuensi, tonus otonom, obat (misal "a channel loc#er , digitalis, adenosineAadenosine trifosfat) atau proses degeneratif (dengan mengubah fisiologi jaringan dan kapasitas untuk konduksi impuls). REENTRY
&etika impuls normal dari nodus sinoatrial telah menjalar ke seluruh ventrikel maka ventrikel akan masuk ke periode refraktori. -elanjutnya impuls akan berhenti dan tidak akan menjalar lebih jauh lagi. !pabila terdapat serabut otot tertentu yang tidak teraktivasi saat inisial impuls menjalar (misal damaged area), maka bagian tersebut dapat lebih dullu mengalami re#overi eksitabilitasnya sebelum impuls menghilang. !kibatnya bagian tersebut dapat berperan sebagai penghubung untuk terjadinya reeksitasi di area lain yang sebelumnya terdepolarisasi saat penjalaran impuls inisial tetapi telah re#overi. Reentry terjadi ketika impuls yang menjalar gagal menghilang dan kemudian me reeksitasi jantung yang telah selesai periode refraktorinya (uyton H %all, 200/). &arena terjadi penjalaran berulang impuls yang kembali lagi ke tempat asal untuk mereaktivasi, maka fenomena ini disebut reentry! reentrant excitation! circus movement! reciprocal-echo eats! atau reciprocating tachycardia ().
ambar 2/. !natomi# reentry dan Fun#tional reentry (3eenhuyen et al, 200=) Reentry
dibagi
menjadi
dua
kelompok
yaitu
anatomical-classic
reentry
dan
functional reentry (gambar 2/). ada anatomical reentry terdapat struktur anatomi yang
terlibat sedangkan
pada functional reentry terdapat hambatan fungsional tanpa
kelainan struktur. Reentry adalah mekanisme aritmia yang paling sering dijumpai di klinis (atanaga et al, 20$2). ANATOMICAL REENTRY
:ama lain dari anatomical reentry adalah #lassi# reentry dan digambarkan dengan ring model (gambar 2/). ekanisme #lassi# reentry didasarkan pada hambatan anatomis berupa area tidak dapat tereksitasi dikelilingi jalur sirkuler sehingga gelombang aal dapat masuk kembali (reenter ), membentuk sirkuit reentrant yang stabil (atanaga et al, 20$2)
ambar 2/. Anatomical r eentr %ambatan se#ara stru#tural anatomi di bagian sentral akan membentuk dua jalur. ada penjalaran impuls, bila terjadi blok searah pada satu jalur (unidirectional loc# ) dan konduksi yang lambat melalui jalur lainya maka akan memungkinkan terjadinya r eentr y.
(atanaga et al, 20$2)
5nisiasi dan keberlangsungan reentry tergantung pada ke#epatan konduksi dan periode refraktori di setiap
jalur
yang
menentukan
panjangnya
gelombang
depolarisasi
(wavelength I ke#epatan konduksi 6 periode refraktori). !gar reentry terjadi panjang gelombang depolarisasi (wavelength) harus lebih pendek dari panjang jalur ( pathway) agar pada tempat semula telah re#overi atau selesai dari periode refraktori . %al ini akan memungkinkan terbentuknya excitale gap (gambar 27).
ambar 27. 'xcitale gap (atanaga et al, 20$2) 'xcitale gap adalah konsep kun#i yang penting untuk memahami mekanisme reentry. 'xcitale gap adalah excitale myocardium yang berada diantara Bhead C gelombang reentrant dan Btail C dari gelombang yang mendahuluinya. &arena area tersebut telah re#overi dari periode refraktori maka gelombang reentrant dapat kembali menjalar di sirkuit (atanaga et al, 20$2).
ambar 2. -kema terjadinya reentry ambar 2 diatas merupakam skema terjadinya sirkuit reentry (!) -irkuit memiliki dua jalur, salah satunya jalur
konduksi lambat (kanan). (;) erdapat blok konduksi
anterograde di jalur #epat dan konduksi tetap terjadi di jalur lambat. -elanjutnya, karena
jalur
#epat
telah re#overi
maka gelombang aktivasi dapat masuk kembali
(reenter) ke jalur #epat (se#ara retrograde). (") -elama reentry yang berkelanjutan akan
membentuk
sebuah sirkuit dengan gap (excitale
gap)
berada diantara Bhead C
gelombang reentrant dan Btail C dari gelombang yang mendahuluinya
5nisiasi reentry yang diaali terbentuknya excitale gap ditentukan oleh * faktor yaitu $) 8alur yang akan dilalui impuls terlalu panjang ( too long pathway)! 2) ke#epatan konduksi melambat, *) periode refraktori memendek. &etiga hal tersebut terjadi pada kondisi patologis yang berbeda. 8alur yang memanjang khas terjadi pada dilatasi jantung sedangkan penurunan ke#epatan konduksi terjadi pada blok pada sistem urkinje, iskemi otot, hiperkalemia dan lainya. emendekan periode refraktori terjadi karena obat seperti epinefrin atau stimulasi elektrik yang berulang (uyton H %all, 200/). FUNCTIONAL REENTRY
ada reentry fungsional, sirkuit yang terbentuk tidak ditentukan oleh hambatan anatomis namun oleh heterogenitas dinamik properti elektrofisiologik jaringan yang terlibat.
endekatan diagnosis deferensial mekanisme aritmia dapat dilihat pada tabel / berikut@ abel /. "ara membedakan mekanisme aritmia
Dugaan mekanisme aritmia diketahui dengan mempertimbangkan gambaran E&. E& mungkin tidak menunjukan dengan jelas namun dapat memberikan petunjuk penting ke arah mekanisme aritmia
yang
mendasari.
5rama
sinus
pada
E&
dapat
menggambarkan
proses
penyakit
yang diketahui terkait dengan tipe tertentu dari
aritmia (atanaga et al, 20$2). abel 7. ekanisme aritmia dan #ontoh klinis terkait (odifikasi dari atanaga et al, 20$2) MEKANISME Au1oa1i)i1 !utomatisitas a) yang berubah
Tr i gerred act i vi ty
Reentry
!utomatisitas abnormal ! diinduksi D!Ds
! diinduksi E!Ds Anat omical r eentr Fungsional Reentr y
'ONTO" KLINIS sinus tachycardia ter#ait exercise! demam dan tirotoksikosis. atrial dan ventricular accelerated rh thms! ina ro riate sinus premature eats! atrial tachycardia! accelerated idioventricular r hythms ! atrial tachycardia! digitalis toxicity induced tachycardia! accelerated ventricular rhythym pada acute myocardial infarction! beberapa bentuk re etitive monomor hic &! re er usion induced torsades de pointes /twisting of the tips)! #ara#teristi# polymorphic & A reentrant chicardia associated with ypass tract! A nodal r eentr ant atrial and ventricular firillation! polymorphic &
KESIMPULAN Aritmia terjadi karena berbagai perubahan dan gangguan terkait properti elektrofisiologi
seluler jantung. ekanisme aritmia dikelompokan menjadi gangguan pembentukan impuls (automatisitas, !) engembangan
untuk
atau
gangguan
penjalaran
penegakan
diagnosis
dan manajemen aritmia perlu
memperhatikan mekanisme elektrofisiologis yang mendasarinya.
impuls
(reentry).
DAFTAR PUSTAKA
;arrett & E, ;arman - , ;oitano -, ;rooks %. +anong1s Review of 2edical th Physiology, 2* ed. #ra%ill. 2004. Despopoulos, !, -ilbernagl -. 3olor Atlas 4f Physiology. hieme. 200*. Dorland, '. !. :eman. (orland1s illustrated medical dictionary* hiladelphia, !@ -aunders. 2007. ataJaga <, ar#hlinski FE, ;etensky ;. e#hanisms of #ardia# arrhy thmi as. Rev 'sp 3ardiol . 20$2 Feb>/1(2)@$7=1. th uyton !", %all 8E. &extoo# of 2edical Physiology! $$ ed. hiladelphia, !@ Elsevier, 200/. 8alife 8, Delmar , Davidenko, !numono 8, ;erenfeld 9, !numono &8. 5asic cardiac electrophysiology for the clinician* 6
nd
ed . :e 8ersey@ 'iley;la#kell> 2004.
ohrman D, %eller <. 3ardiovascular Physiology /
th
ed #ra %ill 200/.
'idmaier E, aff %, -trang &. ander! Sherman and 7uciano1s "uman Physiology8 the 2echanisms of 5ody Function,
th
ed. ;oston, !@ #ra%ill %igher Edu#ation, 200$.
3eenhuyen D, -impson " -, !bdollah %. !trial fibrillation. 32A, -eptember 2, 200= vol. $7
