Fungsi dan Mekanisme Darah pada Tubuh Manusia Disusun oleh: Sunny 102012325 F/F9 Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana Jalan Arjuna Utara No. 6, Jakarta Jakart a Barat 11510 Telp : (021) 5694-20
[email protected]
Pendahuluan
Latar belakang
Dalam kehidupan kita memerlukan makanan atau zat-zat yang diperlukan oleh tubuh untuk pertumbuhan maupun untuk melakukan aktivitas sehari-hari. Makanan serta zat-zat yang diperlukan oleh tubuh tersebut akan diedarkan ke seluruh jaringan tubuh melalui mekanisme transportasi. Dalam hal ini, media transportasi tersebut adalah darah. Darah merupakan suatu jaringan yang terdiri atas eritrosit(sel darah merah), leukosit(sel darah putih), dan trombosit(keping darah) yang terendam dalam plasma darah cair. Darah beredar dalam sistem vaskular, mengangkut oksigen dari paru-paru dan nutrien dari saluran cerna ke jaringan lain di seluruh tubuh. Selain itu darah juga berperan dalam transportasi hormon yang berasal dari kelenjar endokrin. 1 Defisiensi sel darah merah atau kekurangan hemoglobin dapat mengakibatkan penurunan jumlah sel darah merah. Oleh karena itu, kemampuan darah untuk membawa oksigen berkurang, maka individu akan terlihat pucat atau kurang tenaga. 2
Hipotesis
Perempuan muda mengalami kekurangan sel darah merah sehingga cepat l elah dan lesu.
Sasaran pembelajaran 1. Mengerti dan memahami struktur mikroskopik darah. 2. Mengetahui apa saja komponen darah. 3. Memahami mekanisme pembentukan sel darah merah dan hemoglobin. 4. Memahami siklus sel darah merah.
1
Isi
Skenario
Seorang perempuan muda mengeluh cepat lelah dan lemas. Gejala-gejala tersebut terutama muncul saat menstruasi. Pemeriksaan darah menunjukan penurunan kadar hemoglobin.
Pembahasan Darah Komponen dan stru ktur mikr oskopik dar ah
Gambar 1(Sumber: google.com/image/darah) Darah merupakan suatu jaringan yang terdiri atas eritrosit(sel darah merah), leukosit(sel darah putih), dan trombosit(keping darah) yang terendam dalam plasma darah cair. Darah beredar dalam sistem vaskular, mengangkut oksigen dari paru-paru dan nutrien dari saluran cerna ke jaringan lain di seluruh tubuh. Darah juga membawa karbondioksida dari jaringan ke paru-paru dan limbah bernitrogen ke ginjal untuk dikeluarkan dari tubuh. Darah juga berperan penting dalam fungsi integratif kelenjar endokrin dengan membawa hormon dari asalnya ke sel-sel sasaran jauh.1
2
Volume darah manusia kurang lebih 5 liter, merupakan 7% dari berat badan. Eritrosit sendiri mencakup 45% dari volume ini, leukosit dan trombosit 1%, dan sisanya adalah plasma darah, yaitu cairan kuning bening yang merupakan matriks ekstrasel jaringan ini. 1
Gambar 2(Sumber: google.com/image/blood components)
1. Plasma dar ah
Plasma darah adalah matriks cair yang menampung sel-sel darah dan mengandung sejumlah protein penting secara fisiologis. Bila darah membeku dan bekuan itu mengkerut, beberapa protein plasma besar terperangkap dalam bekuan darah. Cairan yang tertinggal disebut serum darah. Kategori utama dari protein plasma adalah albumin, globulin, fibrinogen dan komplemen. 1
3
2. Eritrosit
Gambar 3(Sumber: google.com/image/hemoglobin)
Eritrosit adalah korpuskel-korpuskel kecil yang memberi warna merah pada darah. Jumlah normal eritrosit kira-kira 5,4 juta per mm 3 darah pada pria dan 4.8 pada wanita. Jumlah ini sedikit meningkat pada dataran tinggi. Eritrosit ini memiliki bentuk yang sangat khas. Eritrosit merupakan cakram bikonkaf berdiameter sekitar 8 mikrometer, ketebalan maksimum 2 mikrometer, dengan luas permukaan kira-kira 140 mikrometer persegi.
1
Bentuk eritrosit yang bikonkaf sangat sesuai dengan fungsinya karena dengan bentuk ini eritrosit memberi luas permukaan 20-30% lebih besar dibanding dengan isinya daripada berbentuk bulat. Luas permukaan yang lebih besar ini memudahkan dan mempercepat tercapainya saturasi dengan oksigen dari hemoglobinnya. 1 Hemoglobin ditemukan hanya di sel darah merah. Molekul hemoglobin
memiliki dua bagian yaitu:
Globin, suatu protein yang terbentuk dari empat rantai polipeptida yang
sangat berlipat-lipat.
Gugus hem, yaitu empat gugus nonprotein yang mengandung besi,
dengan masing-masing terikat ke salah satu polipeptida di atas. 3 Masing-masing dari keempat atom besi dapat berikatan secara reversibel dengan satu molekul O2 . Karena O2 tidak mudah larut dalam plasma maka 98,5% O 2 yang terangkut dalam darah terikat ke hemoglobin. 3 4
Hemoglobin adalah suatu pigmen yang berwarna secara alami. Karena kandungan besinya maka hemoglobin tampak kemerahan jika berikatan dengan O 2 dan keungunan jika mengalami deoksigenasi. Karena itu, darah arteri yang teroksigenasi penuh akan berwarna merah dan darah vena yang telah kehilangan sebagian dari kandungan O2 nya akan memiliki rona kebiruan. 3 3. Leukosit
Gambar 4(Sumber: google.com/image/leukosit)
Leukosit atau sel darah putih adalah satuan mobile pada sistem pertahanan imun tubuh. Imunitas adalah kemampuan tubuh menahan atau menyingkirkan benda asing yang berpotensi merugikan atau sel abnormal. Leukosit dan turunanturunannya, bersama dengan berbagai protein plasma, membentuk sistem imun, suatu sistem pertahanan internal yang mengenali dan menghancurkan atau menetralkan benda-benda asing dalam tubuh. Jumlah total leukosit dalam keadaan normal berkisar dari 5 juta hingga 10 juta per milimeter darah.Leukosit merupakan sel darah paling sedikit jumlahnya(sekitar 1 sel darah putih untuk 700 sel darah merah). 3 Berbeda dengan sel darah merah, leukosit tidak memiliki hemoglobin sehingga tidak berwarna(putih) kecuali jika secara spesifik diwarnai agar dapat dilihat dengan mikroskop. Di dalam darah terdapat 5 jenis leukosit yang berbeda, masingmasing dengan struktur dan fungsi tersendiri. Sel-sel ini sedikit lebih besar dari eritrosit. 5 jenis leukosit dibagi menjadi 2 jenis yaitu: 1. Granulosit(bergranula) Neutrofil, Eosinofil dan Basofil 2. Agranulosit(tidak bergranula) Monosit dan Limfosit 3
5
Neutrofil
Neutrofil memiliki nukleus yang terdiri dari dua sampai lima lobus(ruang). Sel-sel ini berukuran sekitar 8 mikrometer dalam keadaan segar. Neutrofil bersifat fagosit dengan cara masuk ke jaringan yang terinfeksi. Sebuah sel neutrofil dapat memfagositosis 5-20 bakteri sebelum sel neutrofil menjadi inaktif dan mati. Neutrofil hanya aktif sekitar 6-20 jam. 1 Basofil
Basofil memiliki nukleus berbentuk huruf S dan bersifat fagosit. Basofil melepaskan heparin dalam darah. Heparin adalah mukopolisakarida yang banyak terdapat dalam hati dan paru-paru. Heparin juga berfungsi dalam pembekuan darah. Selain heparin, basofil juga melepaskan histamin, yaitu suatu senyawa yang dibebeskan sebagai reaksi terhadap antigen yang sesuai.1 Eosinofil
Eosinofil berbentuk seperti bola dan berukuran 9 mikrometer dalam keadaan segar. Eosinofil memiliki nukleus yang terdiri dari dua lobus dan bersifat fagosit namun berbeda dengan neutrofil dan basofil, daya fagositosis eosinofil lemah. Eosinofil memiliki kecenderungan untuk berkumpul dalam suatu jaringan yang mengalami reaksi alergi. Eosinofil juga dianggap dapat mendetoksifikasi toksin penyebab radang.1 Monosit
Monosit memiliki satu nukleus besar dan berbentuk tapal kuda atau ginjal. Monosit berdiameter 12-20 mikrometer. Monosit dapat berpindah dari aliran darah ke jaringan. Di dalam jaringan, monosit membesar dan bersifat fagosit menjadi makrofag. Makrofag ini bersama neutrofil merupakan leukosit fagosit utama, paling efektif dan berumur panjang. 1 Limfosit
Limfosit berbentuk seperti bola dengan ukuran diameter 6-14 mikrometer. Limfosit dibentuk di sumsum tulang, sedangkan pada janin dibuat di hati. Terdapat 2 jenis sel limfosit, yaitu limfosit B dan limfosit T. Limfosit yang tetap berada di 6
sumsum tulang berkembang menjadi limfosit B dan limfosit yang berpindah dari sumsum tulang ke timus berkembang menjadi sel T. Limfosit B berperan dalam pembentukan antibodi. Sebaliknya, sel T tidak menghasilkan antibodi. Limfosit T memiliki
berbagai
fungsi,
misalnya
limfosit
sitotoksik-T
berfungsi
untuk
menghancurkan sel yang terserang virus. 1 4. Trombosit
Gambar 5(Sumber: google.com/image/thrombocyte)
Trombosit adalah badan kecil tanpa nukleus dan tak berwarna yang ditemukan dalam darah semua mamalia. Badan kecil ini berfungsi untuk pembekuan darah pada tempat cedera pembuluh darah, dan berfungsi mencegah kehilangan darah yang berlebihan. Trombosit adalah cakram bikonveks tipis, berdiameter 2-3 mikrometer, yang bulat atau lonjong bila dilihat dari atas dan fusiform bila dilihat dari samping. Pada manusia, jumlahnya berkisar antara 150.000 sampai 350.000 per mm 3 darah.1 Trombosit dibentuk dalam sumsum tulang melalui fragmentasi sitoplasma megakariosit, yaitu sel besar dengan banyak nukleus. Trombosit terus dibentuk dan dilepaskan ke dalam darah dimana trombosit bertahan hidup 9 sampai 10 hari. 1 Trombosit yang beredar secara tetap berpatroli dalam sistem vaskular. Biasanya trombosit tidak saling melekat maupun melekat pada sel darah lain, tetapi jika ada endotel yang cedera, trombosit menjadi lengket pada endotel tersebut dan melekat satu sama lain mengawali pembekuan darah, mengatasi darah yang hilang dan melakukan pemulihan. 1
7
M ekani sme pembentukan sel dar ah mer ah(er itr opoiesis)
Gambar 6(Sumber: google.com/image/eritropoiesis) Eritrosit mempunyai jangka hidup sekitar 120 hari. Eritrosit yang tua dikeluarkan dari darah sewaktu melalui limpa dan dimusnahkan disitu. Untuk mempertahankan jumlah normal dalam darah diperlukan pembentukan yang berkelanjutan dalam sumsum tulang. Sekitar 2,5 x 1011 eritrosit baru memasuki peredaran darah setiap harinya. Karena eritrosit tidak dapat membelah diri untuk mengganti sendiri jumlahnya maka sel tua yang pecah harus diganti oleh sel baru yang diproduksi di pabrik eritrosit yaitu sumsum tulang, yaitu jaringan lunak yang sangat selular yang mengisi rongga internal tulang. Sumsum tunag dalam keadaan normal menghasilkan sel darah merah baru, suatu proses yang dinamakan eritropoiesis, dengan kecepatan menyamai kecepatan rusaknya sel tua. 3 Sumsum merah tidak hanya memproduksi sel darah merah, tetapi juga merupakan sumber leukosit dan trombosit. Di sumsum tulang terdapat sel punca pluripoten tak berdiferensiasi yang secara terus menerus membela diri dan berdiferensiasi yang secara terus menerus membelah diri dan berdiferensiasi untuk menghasilkan semua je nis sel darah.3 Fungsi utama eritrosit dalam tubuh adalah transpor O 2. Dengan menurunnya penyaluran O2 ke ginjal akan merangsang ginjal mengeluarkan hormon eritropoietin ke dalam darah. Hormon inilah yang akan merangsang eritropoiesis oleh sumsum tulang. Eritropoietin bekerja pada turunan sel punca tak berdiferensiasi yang sudah ditentukan untuk 8
menjadi sel darah merah, merangsang proliferasi dan pematangan sel-sel ini menjadi eritrosit matang. Peningkatan aktivitas eritropoietik ini meningkatkan jumlah sel darah merah dalam darah sehingga kapasitas darah mengangkut O 2 meningkat dan pengangkutan O 2 ke jaringan pulih kembali. Jika penyaluran O2 ke ginjal telah normal kembali maka sekresi eritropoietin dihentikan sampai dibutuhkan kembali. Dengan cara ini, produksi eritrosit dalam keadaan normal diselaraskan dengan kerusakan, sehingga kemampuan darah mengangkut O 2 relatif konstan.3 Pembentu kan H emoglobin
Suksinil KoA + Glisin ALA SINTASE
ALA ALA DEHIDRATASE
Porfobilinogen UROPORFIRINOGEN I SINTASE
Hidroksimetibilian UROPORFINIGEN III SINTASE
Uroporfirinogen III UROPORFIRINOGEN DEKARBOKSILASE
Koproporfirinogen III KOPROPORFIRINOGEN OKSIDASE
Protoporfirinogen III PROTOPORFIRINOGEN OKSIDASE
Protoporfirin III FEROKETALASE
Heme 9
Sumber: Biokimia Harper, hal.294
Hemoglobin, yang mengakut oksigen dari paru ke jaringan sehinggan oksigen tersedia untuk oksidasi bahan bakar, mengandung 4 sub-unit: dua rantai-α dan dua rantai-β. Meskipun urutan asam amino berbeda, struktur 3 dimensi rantai-α dan rantai-β hemoglobin serupa satu sama lain dan serupa dengan rantai polipeptida tunggal dari mioglobin. 4 Dua bahan awal sintesis heme adalah suksinil-KoA, yang berasal dari siklus asam sitrat di mitokondria, dan asam amino glisin. Piridoksal fosfat juga diperlukan untuk mengaktifkan glisin. Produk reaksi penggabungan antara suksinil-KoA dan glisin adalah asam α-amino-β-ketoadipat, yang cepat didekarboksilasi membentuk α-aminolevulinat (ALA). Rangkaian reaksi ini dikatalisis oleh ALA sintase, yaitu enzim penentu kecepatan biosintesis porfirin dalam hepar mamalia.5 Didalam sitosol, dua molekul ALA disatukan oleh enzim ALA dehidratase untuk membentuk 2 molekul air dan 1 porfobilinogen (PBG). Pembentukan tetrapirol siklik-yi, suatu porfirin, terjadi melalui kondensasi 4 molekul PBG. Keempat molekul ini memadat dari arah kepala ke ekor untuk membentuk sebuah tetrapirol linier, yaitu hidroksimetibilan (HMB). Reaksi ini dikatalisis oleh uroporfirinogen I sintase yang disebut juga HMB sintase. HMB mengalami siklisasi secara spontan untuk membentuk uroporfirinogen I atau diubah menjadi uroporfirinogen III oleh kerja enzim uroporfirinogen III sintase .5 Uroporfirinogen III diubah menjadi kopropofirinogen III oleh uroporfirinogen dekarboksilase. Koproporfirinogen III kemudian memasuki mitokondria, tempat senyawa ini diubah menjadi protoporfirinogen III yang kemudian menjadi protoporfirin III. 5 Tahap terakhir sintesis heme adalah penggabungan besi fero dengan protoporfirin dalam suatu reaksi yang dikatalisis oleh feroketalase (heme sintase), yaitu enzim mitokondria yang lain.5 An emi a aki bat gangguan pembentuk an sel darah merah
Anemia akibat gangguan pembentukan sel darah merah dapat terjadi jika terjadi kekurangan besi, asam folat, vitamin B12 dan globulin. Selain itu, produksi sel darah merah juga dapat tidak mencukupi jika mengalami penyakit sumsum tulang seperti yang terjadi ada leukemia, terpajan radiasi atau penyakit sumsum tulang lainnnya. Defisiensi enzim eritropoietin, yang dapat terjadi pada ginjal, juga dapat menurunkan produksi sel darah merah. Anemia akibat gangguan pada pembentukan sel darah merah ini dapat menyebabkan
10
sel darah merah berukuran terlalu kecil(mikrositik) atau terlalu besar(makrositik) dan kandungan hemoglobin yang rendah atau abnormal(hipokromik). 6
11
Penutup Kesimpulan
Darah merupakan suatu jaringan yang terdiri atas eritrosit(sel darah merah), leukosit(sel darah putih), dan trombosit(keping darah) yang terendam dalam plasma darah cair. Darah beredar dalam sistem vaskular, mengangkut oksigen dari paru-paru dan nutrien dari saluran cerna ke jaringan lain di seluruh tubuh. Sel darah merah dibentuk dalam sumsum tulang. Namun dalam pembentukannya dirangsang oleh hormon eritropoietin yang dihasilkan oleh ginjal. Anemia akibat gangguan pembentukan sel darah merah dapat disebabkan oleh difisiensi hormon eritropoietin dan kekurangan besi, asam folat, vitamin B12 dan globulin.
Daftar Pustaka
1. Bloom, Fawcet. Buku ajar histologi. Edisi 12. Jakarta: EGC, 2002. Hal. 97-117. 2. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: EGC, 2004. Hal. 218-28. 3. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Edisi 6. Jakarta: EGC, 2011. Hal. 421-44. 4. Marks DB, Marks AD, Smith CM. Biokimia kedokteran dasar: sebuah pendekatan klinis. Jakarta: EGC, 2000. Hal. 86. 5. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Biokimia harper. Edisi 27. Jakarta: EGC, 2009. Hal. 288-94. 6. Corwin EJ. Buku saku patofisiologi. Edisi 3. Jakarta: EGC, 2009. Hal. 411.
12
