KALSIUM

KALSIUM

Tubuh manusia terdiri dari 1100 g Ca, 99% didepositkan di tulang dan gigi.Kalsium dalam plasma terdapat tiga bentuk, yaitu, (1) sekitar 41% kalsium (1mmol/L) kalsium bergabung dengan protein plasma dan bentuk ini tidak dapat berdifusi melalui membran kapiler. (2) sekitar9% kalsium (0,2mmol/L) dapat berdifusi melalui membrane kapiler, namun bergabung dengan zat anionik plasma dan cairan interstitial (contohnya, sitrat dan fosfat) sehingga tidak ada yang treionisasi. (3) sisa 50% kalsium dalam plasma dapat berdifusi melalui membran plasma dan terionisasi. Jadi, plasma dan cairan interstitial memiliki konsentrasi ion kalsium yang normal sekitar 1,2 mmol/L, yaitu sutau kadar yang besarnya hanya separuh dari konsentrasi kalsium plasma total. Sel yang mudah berdifusi dan jumlahnya sedikit ini berperan penting dalam sejumlah aktivitas, termasuk sebagai berikut: a. Eksitabilitas neuromuskular Penurunan kalsium bebas menyebabkan eksitabilitas berlebihan saraf dan otot, begitupun sebaliknya.Efek-efek ini timbul akibat permeabilitas membrane terhadap natrium, yang menyebabkan influx natrium. Akibatnya, apabila terjadi hipokalsemia (penurunan kadar kalsium darah), jika parah dapat menyebabkan asfiksia. Sedangkan hiperkalsemia (peningkatan kalsium darah) dapat menyebabkan aritmia jantung yang disertai penekanan menyeluruh ekstabilitas saraf-otot. b. Penggabungan eksitasi-kontraksi otot jantung dan otot polos Masuknya Ca 2+ CES ke dalam sel otot jantung dan polos, yang terjadi akibat peningkatan permeabilitas kalsium sebagai respon terhadap potensial aksi, memicu mekanisme kontraksi.Kalsium juga penting untuk penggabungan eksitasi-kontraksi di serat otot rangka, tetapi dalam hal ini kalsium dikeluarkan dari simpanan Ca 2+ intrasel sebagai respon terhadap potensial aksi.Sebagian dari Ca 2+ di siotosol di sel otot jantung juga berasal dari simpanan internal. Peningkatan Ca 2+  di sitosol di dalam sel otot menyebabkan kontraksi, sedangkan penurunan Ca 2+  bebas dalam CES menurunkan eksitabilitas neuromuscular dan meungurangi terjadinya kemungkinan konsentrasi. c. Penggabungan rangsangan-sekresi Masuknya Ca 2+  ke dalam sel sekretorik, yang terjadi akibat peningkatan permeabilitas terhadap Ca 2+  sebagai respon rangsangan yang sesuai, memicu penegluaran produk melalui proses eksositosis. Proses ini penting

untuk sekresi neurotransmitter oleh sel saraf dan untuk sekresi hormone peptide dan ketekolamin oleh sel endokrin. d. Pemeliharaan taut erat antara sel-sel Kalsium ikut membentuk perekat antarasel e. Pembekuan darah Kalsium berfungsi sebagai kofaktor di beberapa langkah dalam jenjang reaksi yang menyebabkan terbentuknya bekuan darah. Efek Fisiologis Perubahan Konsentrasi Kalsium dan Fosfat dalam Cairan Tubuh Terhadap Jaringan Selain Tulang

Sedikit perubahan pada ion kalsium atau ion fosfat dalam cairan ekstrasel dapat menimbulkan efek fisiologis ekstrem yang timbul dalam waktu cepat.Selain itu, hipokalsemia kronik dapat sangat mengurangi mineralisasi tulang. Hipokalsemia Menyebabkan Rangsangan Sistem Saraf dan Tetani . Ketika konsentrasi ion kalsium turun di bawah nilai normal, sistem saraf menjadi terangsang karena hal ini mengakibatkan peningkatan permeabilitas membran neuron terhadap ion natrium, sehingga potensial aksi lebih mudah terjadi. Pada konsentrasi ion kalsium plasma sebesar 50% dibawah normal, serabut serabut saraf perifer menjadi lebih terangsang sehingga serabut-serabut ini mulai melepaskan impuls secara spontan, yang memulai terjadinya rentetan impuls saraf yang melalui otot rangka perifer untuk membangkitan kontraksi tetanik otot. Akibatnya, hipokalsemia mengakibatkan tetani.Hal ini juga mengakibatkan terjadinya kejang karena kerja hipokalsemia mengakibatkan eksitasi otak. Tetani biasanya terjadi ketika konsentrasi ion kalsium turun dibawah nilai normalnya, yaitu sebesar 9,4 mg/dl menjadi 6 mg/dl, yang hahnya 35% dibawah nilai normal kalsium dan bersifat letal apabila nilainya sekita 4 mg/dl. Hiperkalsemia Menekan Sistem Saraf dan Aktivasi Otot Ketika konsentrasi kalsium dalam cairan tubuh meningkat melebihi normal, sistem saraf menjadi tertekan dan aktivitas refleks sistem pusat menjadi lambat.Peningkatan konsentrasi kalsium juga memendekkan interval QT pada EKG  jantung dan mengurangi nafsu makan dan konstipasi, yang dimungkinkan karena berkurangnya kontraktilitas dinding otot saluran cerna. Kadar ion kalsium didalam darah meningkat melebihi 12 mg/dl dan menjadi semakin nyta ketika kadar kalsium melebihi 15 mg/dl. Ketika kadar kalsium melebihi 17 mg/dl dalam darah, Kristal kalsium fosfat cenderung mengendap di seluruh tubuh.

Absorpsi dan Ekskresi Absorpsi Kalsium oleh Usus dan Ekskresinya dalam Feses

Kecepatan masukan untuk masing-masing kalsium dan fosfat sekitar 1000 mg/hari, setara dengan 1 L susu. Normalnya, kation divalent seperti ion kalsium sulit untuk diabsorpsi dari usus, akan tetapi vitamin D dapat meningkatkan absorpsi di usus, sekitar 35% (350 mg/hari), sedangkan sisanya akan dieksresi ke dalam feses. Kalsium tambahan sebesar 250 mg/hari akan memasuki usus melalui getah sekresi saluran cerna dan sel mukosa yang terlepas. Jadi, sekitar 90% (900 mg/L) masukan kalsium diekskersikan dalam ginjal. Ekskresi Kalsium oleh Ginjal

Kira-kira 10% (100 mg/hari) dari kalsium yang masuk akan diekskresikan menjadi urin. Pada keadaan normal, tubulus mereabsorpsi 99% kalsium yang terfiltrasi. Sekitar 90% kalsium dalam filtrate glomerulus direabsorpsi di tubulus proksimal, ansa henle, dan bagian bawah distal. Setelah ke tubulus kolektifus, proses reapsorpsi untuk sisa kalsium 10%, yang bergantung pada ion kalsium dalam darah. Jika konsentrasinya rendah, proses reabsorpsi tersebut akan meingkat, sehingga hampir tidak ada kalsium yang terbuang, dan sebaliknya.

Hormon Paratiroid Meningkatkan Kadar Kalsium Plasma Bebas Melalui Efeknya Pada Tulang, Ginjal Dan Usus

Hormon Paratiroid (HPT) merupakan pengatur utama Ca 2+, bekerja secara langsung maupun tidak langsung dalam, pada saat hiperkalsemia ekstrim.hormon ini berfungsi sebagai cadangan maupun keseimbangan kalsiumhomeostasis kalsium.Vitamin D juga berperan penting dalam keseimbangan kalsium.Kalsitonin , tidak esensial mempertahankan untuk mempertahankan homeostasis.Hormone ini berfungsi sebagai cadangan pada keadaan hiperkalsemia ekstrim. Efek HPT adalah meningkatkan konsentrasi Ca 2+  dalam plasma dan mencegah hipokalsemia.Apabila HPT tidak tersedia, dalam beberapa hari individu tersebut dapat meninggal, bisanya akibat asfiksia yang ditimbulkan oleh spasme hipovolemin otot-otot pernafasan. Melalui beberapa efek pada tulang, ginjal maupun usus, HPT meningkatkan kadar Ca 2+ kembali. a. Efek pada tulang

Sekitar 99% Ca 2+  ada pada kerangka. Tulang merupakan jaringan hidup yang terutama terdiri dari matriks ekstrasel organik yang diresapi oleh Kristal hidrosiapatik., yang sebagian besar terdiri dari endapan garam Ca 3(PO4)2 (kalsium fosfat). Dalam keadaan normal, garam-garam kalsium fosfat berada dalam larutan pada CES, tetapi keadaan didalam tulang cocok bagi garamgaram ini untuk mengendap (mengkristal) disekeliling serat kolagen di matriks.Dengan memobilisasi simpanan Ca 2+  pada tulang, HPT meningkatkan konsentrasi Ca 2+ dalam plasma apabila konsentrasinya mulai turun. Walaupun nampak “mati”, sebenarnya konstituensi tulang terus diperbaharui. Dalam keadaan normal, pengendapan (deposisi, pembentukkan) tulang dan penyerapan (reabsorpsi, pembuangan) tulang berlangsung bersamaan sehingga terus menerus mengalami remodeling , yang bertujuan agar tualng dapat digunakan untuk keperluan mekanis dengan keefektifan maksimum dan membantu mempertahankan konsentrasi Ca 2+ di plasma. Penyesuaian kekuatan tulang sebagai respon terhadap kerja yang dibebankan padanya ditentukan oleh faktor-faktor mekanis. Semakin besar stress fisik dan penekanan yang dialami oleh tulang, maka semakin besar pengendapannya. Kecepatan relatif reabsorpsi dan pengendapan tulang juga dipengaruhi oleh hormon.Selama masa kanak-kanak, hormon pertumbuhan mendorong pengendapan tulang untuk melaksanakan pertumbuhan tulang.Selama hidup, hormon paratiroid merupakan “bank” untuk menarik Ca2+ sesuai keperluan untuk mempertahankan Ca2+ plasma. Di tulang terdapat tiga jenis sel tulang.Osteoblas mengeluarkan matriks organik ekstrasel tempat kalsium fosfat mengendap.Osteosit adalah osteoblas yang sudah “pensiun” dan terperangkap di dalam dinding tulang yang mereka endapkan di sekeliling mereka sendiri. Osteoklas yang akan menyerap tulang yang ada disekitarnya dengan mengeluarkan asam-asam yang melarutkan kalsium fosfat dan enzim yang menguraikan matriks organik. Hormonparatiroid sendiri memiliki dua efek utama pada tulang untuk meningkatkan kadar Ca 2+  plasma. Pertama, hormone ini menginduksi efluks cepat Ca 2+ dalam plasma dari simpanan labil Ca 2+ yang jumlahnya kecil dicairan tulang.Kedua, dengan merangsang pelarutan tulang, hormone ini meningkatkan transfer lambat Ca 2+  dan PO43-  dari simpanan stabil mineral tulang didalam tulang itu sendiri ke dalam plasma.Akibatnya, remodeling tulang yang terjadi lebih condong kearah reabsorpsi tulang daripada pengendapan. Sebagian besar tulang terdiri dari satuan-satuan osteon, yang masing-masing terdiri dari kanalis sentralis yang dikelilingi lamella yang tersusun konsentrik.Lamella merupakan lapisan-lapisan osteosit yang terbenam didalam tulang yang mereka endapkan disekitar jaringan mereka sendiri.Pembuluh darah menembus tulang baik dari permukaan luar atau rongga sumsum dan berjalan

didalam kanalis sentralis.Adanya kanalikulus memungkinkan pertukaran bahan antara osteosit yang terperangkap sirkulasi.Jaringan sel yang saling berhubungan yang disebut membrane tulang steotik osteoblastik, memisahkan tulang yang mengalami mineralisasi itu sendiri dengan plasma yang terdapat di kanalis sentralis. Simpanan labil Ca 2+  berada di cairan tulang yang terletak diantara membrane tulang dan tulang disekitarnya baik didalam kanalikulus maupun kanalikulus sentralis.Efek dini hormone paratiroid adalah mengaktifkan pompa Ca 2+  tanpa pemindahan PO 43-  dari cairan tulang menembus membrane lalu ke dalam plasma. Proses ini disebut osteolisis. Perpindahan simpanan labil menyebabkan terjadinya pertukana cepat antara tulang dan plasma.Setelah Ca 2+  dipompa keluar, cairan tulang diperkirakan memperoleh kembali Ca 2+  dari tulang yang mengalami mineralisasi parsial di dekatnya.Sehingga, pertukaran cepat Ca 2+ tidak melibatkan reabsorpsi tulang yang mengalami mineralisasi sempurna, dan masa tulang tidak berkurang. Melalui cara ini, HPT menarik Ca 2+  keluar dari “ATM” bank tulang tanpa benar -benar masuk ke dalam bank. Pada keadaan normal, pertukaran ini jauh lebih penting daripada pertukaran lambat. Pada keadaan hipokalsemia kronik, HPT mempengaruhi pertukaran lambat Ca2+ antara tulang sendiri dan CES dengan mendorong disolusi lokal tulang.HPT merangsang osteoklas memakan tulang, meningkatkan pembentukkan osteoklas, dan sementara menghambat aktivitas osteoblas membentuk tulang. Tulang mengandung lebih besar kalsium daripada plasma sehingga walaupun HPt meningkatkan reabsorpsi tulang, tidak akan terlihat efek segera pada kerangka karena sedikit jumlah yang tekena. Kalsium tadi dapat kembali diendapkan apabila kadar Ca2+ kembali meningkat. Efek pada Ginjal HPT merangsang penghematan Ca2+ dan mendorong pengeluaran PO4 oleh ginjal selama pembentukkan urin.Dibawah pengaruh HPT ginjal mampu mereabsorpsi lebih banyak Ca2+ yang difiltrasi, sehingga Ca2+ yang keluar berkurang. Efek ini meningkatkan kadar Ca2+ pada plasma dan menurunkan pengeluaran Ca2+ melalui urin. HPT juga meningkatkan ekskresi PO4 urin melalui penurunan reabsorpsi PO4. HPT bekerja pada ginjal untuk mengurangi reabsorpsi pada tubulus dan meningkatkan ekskresi PO4 di urin dan menurunkan konsentrasi dalam plasma, walau terjadi pelepasan tambahan PO4 dari tulang ke darah.Tindakan ini mencegah redeposisi Ca2+ yang dibebaskan kembali ke tulang.HPT juga berperan penting dalam meningkatkan pengaktifan vitamin D oleh ginjal. Efek pada Usus

Walau HPT tidak mempunyai peran langsung pada usus, secara tidak langsung meningkatkan reabsorpsi Ca2+ dan PO4 dari usus halus melalui perannya dalam pengaktifan vitamin D.

TULANG

Definisi

Bentuk keras jaringan penyambung yang menyusun mayoritas rangka pada senagian vetebrata, terdiri dari komponen organik dan anorganik.

Fungsi

1. Memberikan sokongan yang kuat terhadap ekstremitas dan tubuh yang mengandung organ-organ vital. 2. Sebagai alat penggerak dimana tulang berfungsi efisien sebagai alat pengungkit dan melekatnya otot-otot. 3. Sumber pertama ion-ion yang sangat penting

Struktur

Tulang

Kompakta (korteks) Spongiosa

Sel Tulang

Sel tulang

Osteoblas Osteosit Osteoklas

Osteoblast •

Sel-sel yang membentuk tulang

•

Hanya terdapat pada permukaan tulang, letaknya bersebelahan, mirip epitel selapis.

•

Beberapa osteoblas secara berangsur dikelilingi oleh matriks yang baru terbentuk  osteosit. Selama proses ini, terbentuk rongga (lakuna)

Osteosit •

Se-sel yang memecah tulang

•

Berasal dari osteoblas

•

Hanya ada 1 osteosit di dalam lakuna.

•

Memiliki sedikit REK & kompleks golgi,serta kromatin inti lebih padat.

Osteoklas • Sel motil bercabang yang sangat besar. • Bagian badan sel yang melebar mengandung 5-50 inti atau lebih. • Pada daerah terjadinya resopsi tulang, osteoklas terdapat di dalam lekukan yang terbentuk akibat kerja enzim pada matriks, yang dikenal sebagai lakuna Howship. • Osteoklas berasal dari penggabungan sel-sel sumsum tulang .

Pembentukan

Remodelling

Remodeling Tulang

-

Definisi

Perombakan tulang berupa pembongkaran atau penyerapan dan pembentukan kembali dalam suatu proses dinamis

-

Sel yang berperan dalam remodelling : o

Osteoclast 

o

Sel yang berperan dalam pembongkaran/penyerapan tulang

Osteoblast 

Sel yang berperan dalam pembentukan tulang

-

Proses remodelling : o

o

Quiescent phase: 

Fase tulang istirahat.



Faktor yang menginisiasi remodelling masih belum diketahui

Activation phase: 

Merupakan proses pertama yang terjadi setelah aktivasi permukaan tulang dengan adanya rangsangan resorpsi



Dilakukan melalui retraksi barisan sel pembentuk tulang (disusun oleh osteoblas matur yang berelongasi pada permukaan endosteal) dan digesti membran endosteal oleh aksi kolagenase



Setelah terpapar kolagenase, permukaan yang termineralisasi mengikat osteoklas sirkulasi yang berasal dari pembuluh berdekatan

o

Resorption phase: 

Osteoklas memulai proses pemecahan mineral matriks dan dekomposisi matriks osteoid.



Proses diselesaikan oleh makrofag dan terjadi pelepasan growth factor yang terdapat didalam matriks, antara lain transforming growth factor beta (TGF- β), platelet derived growth factor (PDGF), insulin-like growth factor I and II (IGF-I and II).

o

Formation phase: 

Terjadi daerah yang diresorpsi



Pada daerah yang diresorpsi, secara bersamaan dengan fase resorpsi, terjadi produksi kelompok pre-osteblas yang dirangsang oleh growth factor yang dibebaskan dari matriks. Growth factor bekerja sebagai kemotaksis dan menstimulasi proliferasi kelompok pre-osteoblas.



Pre-ostebolas mensintesis zat semen tepat jaringan baru menempel, serta mengekspresikan protein morfogenik tulang (BMP) yang berfungsi untuk diferensiasi pre-osteoblas



Beberapa hari kemudian, osteoblas yang telah berdiferensiasi mensintesis materi osteoid yang mengisi area terperforasi

o

Mineralization phase: 

Mineralisasi dimulai 30 hari setelah deposisi osteoid



Mineralisasi pada trabekular berhenti setelah 90 hari, sedangkan pada korteks tulang setelah 130 hari

o

Selanjutnya fase istirahat dimulai lagi