MEKANISME ADAPTASI SEL
Mekanisme adaptasi sel : a. Organisasi sel b. Modalitas cedera sel c. Sel yang diserang d. Perubahan morfologis pada sel yang cedera sub letal e. Kalsifikasi patologi Pada dasarnya tubuh terdiri dari satuan dasar yang hidup yakni sel sel dan tiap organ merupakan kelompok sel yang berbeda-beda yang saling menghubungkan satu sama lainnya oleh struktur penunjang interselular. Tiap macam sel dapat beradaptasi secara khusus untuk membentuk suatu fungsi yang khas. Sel itu juga berkemampuan untuk berkembangbiak dan bila salah satu macam sel itu rusak oleh salah satu penyebab, maka sel-sel yang tertinggal seringkali membagi diri lagi terus menerus sampai jumlahnya mencukupi kembali.
OrganisasiSel The cell is the basic structural and fungsinal f ungsinal unit of all living things. Yaitu unit kehidupan , kesatuan lahiriah yang terkecil yang menunjukan bermacammacam fenomena yang berhubungan dengan hidup. Sel adalah unit struktural dan fungsional terkecil dari tubuh manusia. Kerusakan pada sel dapat berlanjut menjadi kerusakan jaringan, kerusakan jaringan dapat berlanjut kepada kerusakan organ dan kerusakan organ dapat berakhir pada kegagalan sistem tubuh dalam menjalankan fungsinya. Akibat yang fataladalah kematian. Karakteristik mahluk hidup : - bereproduksi - tumbuh - melakukan metabolisme - beradaptasi terhdp perubahan internal dan eksternal Aktivitas sel : sesuai dgn proses kehidupan, meliputi : - ingesti - mengekskresikan sisa metabolisme - asimilasi - bernafas - bergerak - mencerna - mensintesis - berespon , dll. Struktur Sel Sel mengandung struktur fisik yang terorganisir yg dinamakan organel. Sel terdiri dari dua bagian utama : inti dan sitoplasma keduanya dipisahkan oleh membrane inti. Sitoplasma dipisahkan dgn cairan sekitarnya oleh membran sel . Berbagai zat yg membentuk sel secara keseluruhan disebut protoplasma. 1. Membran Sel, terutama terdiri atas lipid dan protein, merupakan struktur elastis yg sangat tipis, penyaring selektif zat-zat tertentu, memberi bentuk sel tetapi melekatkannya pada sel lain. Bahkan yang lebih penting membran sel bekerja sebagai pintu gerbang dari dan ke sel, memungkinkan hanya zat-zat tertentu saja lewat pada
kedua jurusan dan bahkan secara aktif mengangkut beberapa zat secara selektif. 2. Membran inti, merupakan dua membran yang saling mengelilingi. Pada kedua membrane yg bersatu merupakan tempat yang permeabel sehingga hampir semua zat yg larut dapat bergerak antara cairan inti dan sitoplasma. 3. Retikulum endoplasma, tdd - RE granular yang pd permukaannya melekat ribosom yg terutamamengandung RNA yg berfungsi dalam mensintesa protein. - RE agranular, tidak ada ribosom . Berfungsi untuk sintesa lipid dan enzimatik sel. 4. Komplek golgi. Berhubungan dgn RE berfungsi memproses senyawa yg ditransfer RE kemudian disekresikan. 5. Sitoplasma, yaitu suatu medium cair banyak mengandung struktur organel sel yang terutama terdiri atas protein yang terlarut dalam cairan tersebut, elektrolit-elektrolit, glukosa, dan sedikit fosfolipid, kolesterol dan ester asam lemak. Juga mengandung banyak mikrofilamen yang terdiri atas protein fibrilar, sehingga terbentuklah bahan yang agak padat yang menyokong membrane sel. 6. Mitokondria, adalah organel yg disediakan untuk produksi energi dalam sel. Merupakan sumber tenaga dari sel karena di oksidasi berbagai zat makanan untuk menghasilkan tenaga pengerak bagi kegiatan-kegiatan lain dari sel, termasuk untuk katabolisme / pernafasan sel. Tanpa mitokondria maka sel-sel tidak mampu menyadap jumlah energy dari makanan dan oksigen, dan akibatnya fungsi-fungsi yang penting dari sel akan berhenti. 7. Lisosom, adalah bungkusan enzim pencernaan yg terikat membrane. Dan merupakan organ pencernaan sel. 8. Sentriol, merupakan struktur silindris kecil yg berperan penting padapembelahan sel. 9. Inti, adalah pusat pengawasan atau pengaturan sel. Mengandung DNA yg disebut gen. 10. Nukleoli, merupakan struktur protein sederhana mengandung banyak sekali RNA. Jumlah dapat satu atau lebih. Sistem Fungsional Sel. Sebuah sel agar dapat hidup dan bertumbuh memperoleh bahan makanan melalui : 1. Penelanan dan pencernaan oleh sel. Zat-zat dpt melewati membran dengan cara : - difusi : melalui pori-pori didalam membran sel. - transfort aktif : suatu mekanisme dimana sistem enzim dan protein pengangkut yang khusus akan mengangkut bahan-bahan melalui membrane. - endositosis , yaitu mekanisme membrane menelan cairan ekstra sel dan isinya. Tdd : fagositosis dan pinositosis. Fagositosis penelanan partikel besar oleh sel seperti bakteri, partikel2 degeneratif jaringan. Fagositosis menelan sedikit cairan ekstra sel dan senyawa yg larut. Pinositosis berarti pembentukan vesikel-vesikel yang sangat kecil sekali yang mengisi cairan ekstraselular.
2. Ekstrasi energi dari zat gizi. (fungsi mitokondria). Bahan-bahan utama darimana selsel itu dapat menyadap energy adalah oksigen dan bahan makanan (karbohidrat, protein, lemak). Didalam sel, bahan makanan ini akan bereaksi secara kimiawi dengan oksigen dibawah pengaruh bermacam-macam enzim yang mengatur kecepatan reaksi dan menyalurkan energy yang dihasilkan. Semua reaksi oksidatif terjadi di dalam mitokondria, dan energy yang dilepaskan itu akan dipakai untuk membentuk ATP. 1 ATP menghasilkan 8000 kalori. ATP dipakai oleh seluruh sel untuk memperkuat atau memberi metabolisme di dalam sel.
Modalitas Cedera Sel Sel selalu terpajan terhadap kondisi yang selalu berubah dan potensial terhadap rangsangan yang merusak akan bereaksi : - Beradaptasi, - Jejas / cedera reversible - Kematian
Kerusakan sel dapat terjadi pada berbagai organel sel, tetapi yang paling sering mengalami kerusakan adalah : 1. Membran sel 2. Mitokondria 3. Nukleus 4. Sitoskeleton
Penyebab Cedera Sel Sel dapat cedera akibat berbagai stressor. Cedera terjadi apabila stressor tersebut melebihi kapasitas adaptif sel. Stressor penyebab cedera sel adalah sebagai berikut :
1. Hipoksia, akibat dari : - hilangnya perbekalan darah karena gangguan aliran darahserta gangguan kardiorespirasi - Hilangnya kemampuan darah mengangkut oksigen . : anemia dan keracunan. Respon sel terhadap hipoksia tergantung pada tingkat keparahan hipoksia: sel-sel dapat menyesuaikan , terkena jejas, kematian. Contoh : otot-otot hipoksia Penyempitan arteri femoralis skelet akan atropi. Atropi ini mencapai keseimbangan antara kebutuhan metabolik dan perbekalan oksigen yg tersedia. jejas atau Hipoksia yg lebih berat kematian sel. 2. Bahan kimia (termasuk obat-obatan) Bahan kimia menyebabkan perubahan pd beberapa fungsi sel : permeabilitas
selaput, homeostatis osmosa , keutuhan enzim atau kofaktor. Racun menyebabkan kerusakan hebat pd sel dan kematian individu. 3. Agen fisik - Trauma mekanik, yg dpt merusak sel dapat menyebabkan pergeseran organisasi organel intra sel . - Suhu rendah : ggn suplai darah, vasokontriksi - Suhu tinggi : membakar jaringan. - Perubahan mendadak tekanan atmosfir , menyebabkan ggn perbekalan darah untuk sel-sel individu yg berada dibawah tingginya gas-gas atmosfir terlarut dlm darah . jika mendadak kembali tek. Atm ke tekanan normal zat-zat tersebut akan keluar dari larutan secara cepat dan menyumbat aliran darah terjebak dalam sirkulasi mikro membentuk gelembung2 jejas hipoksia . - Tenaga radiasi, jejas akibat ionisasi langsung senyawa kimia yg ada di dalam sel atau karena ionisasi sel yg menghasilkan radikal “panas” yg secara sekunder bereaksi dgn komponen intra sel - Tenaga listrik, jika melewati tubuh akan menyebabkan : luka bakar. Serta ggn jalur aritmi jantung konduksi saraf 4. Agen mikrobiologi : Bakteri, virus, mikoplasma, klamidia , jamur dan protozoa mengeluarkan eksotoksin Bakteri merusak sel-sel penjamu merangsang respon atau mengeluarkan endotoksin timbul reaksi peradangan. Timbul reaksi hipersensitivitas tehadap agen immunologi yg merusak sel. Contoh penyakit : infeksi stafilokokus atau streptococcus, gonore, sifilis, kolera dll. setelah berada dalam sel Virus virus akan mewariskan gen-gen pada sel baru DNA virus menyatu dgn DNA sel mengambil alih fungsi sel. RNA virus akan mengontrol fungsi sel.: Contoh penyakit : ensefalitis, , campak jerman, rubella, poliomyelitis, hepatitis , dll 5. Mekanisme Imun Reaksi imun sering dikenal sebagai penyebab kerusakan dan penyakit pada sel. Antigen penyulut dapat eksogen maupun endogen. Antigen endogen (misal antigen sel) menyebabkan penyakit autoimun. 6. Gangguan genetik Mutasi, dapat menyebabkan: mengurangi suatu enzim, kelangsungan hidup sel tidak sesuai, atau tanpa dampak yg diketahui. 7. Ketidakseimbangan Nutrisi - defisiensi protein-kalori - avitaminosis - aterosklerosis, obesitas- kelebihan kalori 8. Penuaan
Mekanisme Cedera Sel Akibat Iskemia Iskemia adalah suatu keadaan dimana terjadi penurunan suplai oksigenterhadap suatu jaringan atau organ tertentu. Iskemia dapat disebabkan oleh oklusi (bendungan) terhadap aliran darah misal karenaaterosklerosis, trombus atau emboli dan spasme pembuluh darah.
Iskemia merupakan penyebab cedera sel yang paling sering terjadi. Iskemia pada suatu organ menyebabkan terjadinya hipoksia pada sel-selnya, karena sel mengalami penurunan suplai oksigen sehingga menyebabkan metababolisme di dalam sel berubah anaerob. Akibatnya terjadi penurunan produksi ATP sebagai sumber energi terhadap berbagai aktifitas sel, termasuk didalammya adalah penurunan energi untuk aktifitas transport aktif. transport aktif menggerakan pompa natrium memompa natrium dari intrasel ke luar sel, karena adanya penurunan sumber energi untuk menggerakkan pompa natrium maka terjadikelebihan ion natrium di dalam se l. Sebagai dampak kelebihan ion natrium intraselular ini terjadi pemindahan air dari ekstrasel ke dalam intrasel sehingga terjadilah penumpukan cairan dalam sel/udem sel (pembengkakan seluler). Pada kondisi ini sitoplasma secara mikroskopik akan tampak pucat. Apabila kondisi berlangsung terus menerus organela-organela dapat mengalami pembengkakan, termasuk retikulum endoplasma. Bila penyebab keadaan ini segera teratasi maka sel akan berangsur kepada fungsi dan struktur semula, akan tetapi kalau faktor penyebabnya tidak hilang dan terus menerus (persisten) terjadi kondisi yang kekurangan oksigen maka bisa terjadi penurunan fungsi mitokondria dan organela lain seperti retikulum endoplasma yang mensintesa protein dan lipid untuk regenerasi membran sel. Kerusakan membran sel juga terjadi karena tidak berfungsinya pompa kalsium juga menyebabkankalsium bebas masuk ke intrasel dan mengaktifkan enzim phospolipase sehingga mengakibatkan kerusakan membran sel. Selain hal tersebut di atas, iskemia menyebabkan metabolisme anaerob. Dampak negatif metabolisme anaerob adalah penumpukan asam laktat intrasel, selanjutnya menurunkan pH cairan intrasel dan mengganggu proses kerja dari enzim-enzim intrasel.
Mekanisme Adaptasi Sel 1. Adaptasi Terhadap Peningkatan Beban Kerja Sel
2. Adaptasi Terhadap Penurunan Beban Kerja Sel
Berdasarkan 2 bagan di atas maka dapat disimpulkan bahwa sel beradaptasi terhadap cedera ada 3 cara yaitu : 1. Menambah atau mengurangi ukuran sel (hipertrofi dan atrofi). 2. Menambah atau mengurangi jumlah sel (hiperplasia dan involusi). 3. Merubah ukuran sel (metaplasia).
Sel-sel menyesuaikan diri dengan perubahan lingkungan mikronya. 1. Atropi o Suatu pengecilan ukuran sel bagian tubuh yang pernah berkembang sempurna dengan ukuran normal. o Merupakan bentuk reaksi adaptasi . Bila jumlah sel yg terlibat cukup, seluruh jaringan dan alat tubuh berkurang atau mengalami atropi. o Sifat : - fisiologik misalnya aging seluruh bagian tubuh tampak mengecil secara bertahap. proses patologik (pasca peradangan), misal keadaan kurus kering akibat marasmus dan kwashiorkor, emasiasi / inanisi (menderita penyakit berat), melemahnya fungsi pencernaan atau hilangnya nafsu makan - umum atau local.penurunan aktivitas endokrin dan pengaruhnya atas target sel dan target organ. Penyebab atropi : - berkurangnya beban kerja - hilangnya persarafan - berkurangnya perbekalan darah - hilangnya rangsangan hormone 2. Hipertropi Yaitu peningkatan ukuran sel dan perubahan ini meningkatkan ukuran alat tubuh Ukuran sel jaringan atau organ yg menjadi lebih besar dari ukuran normalnya. Bersifat fisiologik dan patologik, umum atau lokal Hipertropi dapat memberi variasi fungsional : jika yang sel parenkim yg membesar – meningkat. - menurun sel jika hipertropi akibat proliferasi unsur stroma atau substansi antar sel penurunan fungsi parenkim terdesak. - Normal -- > hipertropi murni jika terjadi pada jaringan atas sel permanent dan dipicu oleh pengangkatan fungsi.misal otot rangka pada binaragawan 3. Hiperplasia Dapat disebabkan oleh adanya stimulus atau keadaan kekurangan sekret atau produksi sel terkait. Hanya dapat terjadi pada populasi sel labil ( dalam kehidupan ada siklus sel periodic, sel epidermis, sel darah) . atau sel stabil ( dalam keadaan tertentu masih mampu berproliferasi, misalnya : sel hati, sel epitel kelenjar. Tidak terjadi pada sel permanent (sel otot rangka, saraf dan jantung) 5. Metaplasia
Ialah bentuk adaptasi terjadinya perubahan sel matur jenis tertentu menjadi sel matur jenis lain : Misalnya sel epitel torak endoservik daerah perbatasan dgn epitel skuamosa, sel epitel bronchus perokok. 6. Displasia • Sel dalam proses metaplasia berkepanjangan tanpa mereda dapat melngalami ganguan polarisasi pertumbuhan sel reserve, sehingga timbul keadaan yg disebut displasia. • Ada 3 tahapan : ringan, sedang dan berat • Jika jejas atau iritan dpt diatasi adaptasi dan displasia dapat normal kembali. • Tetapi jika keadaan displasia keganasan intra epithelial/insitu berat dan tdk ditanggulangi 7. Degenerasi o Yaitu keadaan terjadinya perubahan biokimia intraseluler yang disertai perubahan morfologik, akibat jejas non fatal pada sel. o Dalam sel jaringan terjadi : akumulasi cairan atau storage (penimbunan) zat dalam sel. perubahan morfologik terutama dlm sitoplasma. organel sel mengembung/bengkak. disebut Sitoplasma keruh atau granuler kasar degenerasi bengkak keru (claude swelling). - Ditemukan kerusakan reticulum endoplasma dan filament mitokondria - Terbentuk fragmen-partikel yg mengandung unsur lipid dan protein (albumin) edema intrasel, disebut degenerasi albumin. - Jika hal ini berlanjut maka akan terjadi pembengkakan vesikel , kemunduran akan tampak vakaula intra sel ini disebut degenarasi vakuoler atau hidrofik o Kedua proses degenerasi tersebut masih reversible. o Reaksi sel terhadap jejas yang masih reversible disebut degenerasi o Reaksi sel terhadap jejas yang ireversible menuju kematian disebut nekrosis 8. Infiltrasi Bentuk retrogresif dgn penimbunan metabolit sistemik pada sel normal (tdk mengalami jejas langsung jika melampaui batas maka sel akan pecah. Dan debris (seperti pd degenerasi) akan ditanggulangi oleh system makrofag.
Pengaruh stimulus yang menyebabkan cedera pada sel : 1. Kerusakan biokimia, terjadi perubahan kimia dari salah satu reaksi metabolisme atau lebih di dalam sel 2. Kelainan fungsi, (misal kegagalan kontraksi, sekresi sel atau lainnya) kelainan kerusakan biokimia pada sel (Cedera fungsi). Tetapi tidak semua, jika sel banyak cedera, memiliki cadangan yg cukup sel tidak akan mengalami gangguan fungsi yg berarti. 3. Perubahan morfologis sel yg menyertai kelainan biokimia dan kelainan fungsi. Tetapi saat ini masih ditemukan sel secara fungsional terganggu namun secara morfologis tidak memberikan petunjuk adanya kerusakan. 4. Pengurangan massa atau penyusutan
Pengurangan ukuran sel jaringan atau organ disebut atropi (lebih kecil dari normal). 5. Retrogresif , jika terjadi proses kemunduran (degenerasi/ kembali kearah yang kurang kompleks). 6. Progresif, berkelanjutan berjalan terus kearah yang lebih buruk untuk penyakit. 7. Adaptasi (penyesuaian) : atropi, hipertropi, hiperplasi, metaplasi
Jenis Cedera Sel Apabila sebuah stimulus menyebabkan cedera sel maka perubahan yang pertama kali terjadi adalah terjadinya kerusakan biokimiawi yangmengganggu proses metabolisme. Sel bisa tetap normal atau menunjukkan kelainan fungsi yang diikuti dengan perubahan morfologis. Gangguan fungsi tersebut bisa bersifat reversibel ataupun ireversibel sel tergantung dari mekanisme adaptasi sel. Cedera reversibel disebut juga cedera subletal dan cedera ireversibel disebut juga cedera letal.
1. Cedera Subletal Cedera subletal terjadi bila sebuah stimulus menyebabkan sel cedera dan menunjukkan perubahan morfologis tetapi sel tidak mati . Perubahan subletal ini bersifat reversibel dimana bila stimulusnya dihentikan maka sel akan kembali pulih seperti sebelumnya. Cedera subletal ini disebut juga proses degeneratif .
Perubahan degeneratif cenderung melibatkan sitoplasma sel, sedangkan nucleus mempertahankan integritas sel selama sel tdk mengalami cedera letal. Bentuk perubahan degeneratif sel : 1. pembengkakan sel
Bentuk perubahan degeneratif yang paling sering terjadi adalahakumulasi cairan di dalam sel akibat gangguan mekanisme pengaturan cairan. Biasanya disebabkan karena berkurangnya energi yang digunakanpompa natrium untuk mengeluarkan natrium dari intrasel. Sitoplasma akan terlihat keruh dan kasar (degenerasi bengkak keruh). Gangguan metabolisme pembentukan energi dan Kerusakan membrane sel influk air ke peningkatan konsentrasi Na kemampuan memompa ion Na menurun pembengkakan sel. dalam sel Bengkak keruh, menggambarkan perubahan sel yang menunjukan keadaan setengah matang dan secara mikroskopik terlihat sitoplasmanya granular. Organel sel juga menyerap air yg tertimbun dalam pembengkakan mitokondria, pembesaran RE dll. sitoplasma Pada pemeriksaan mikroskopik akan tampak sitoplasma bervakuola. Ini disebut perubahan hidropik atau perubahan vacuolar .
2. Penimbunan lipid intra sel Dapat juga terjadi degenerasi lebih berat yaitu degenerasi lemak atau infiltrasi lemak dimana terjadi penumpukan lemak intrasel sehingga inti terdesak ke pinggir. Jaringan akan bengkak dan bertambah berat dan terlihat kekuningkuningan. Misalnya perlemakan hati (fatty liver) pada keadaan malnutrisi dan alkoholik. Secara mikroskopis, sitoplasma dari sel-sel yg terkena tampak bervakuola, vakoula berisi lipid. Misal : pada hati banyak lipid yg tertimbun di dalam sel inti sel terdesak ke satu sisi dan sitoplasma diduduki oleh satu vakuola besar yg berisi lipid. Hati yang terserang hebat akan berwarna kuning cerah, jika disentuh terasa berlemak. Jenis perubahan ini disebut perubahan berlemak atau degenerasi lemak.
2. Cedera Letal Bila stimulus yang menyebabkan sel cedera cukup berat dan berlangsunglama serta melebihi kemampuan sel untuk beradaptasi maka akan menyebabkan kerusakan sel yang bersifat ireversibel (cedera sel) yang berlanjut kepada kematian sel.
KALSIFIKASI PATOLOGIK Kalsifikasi : proses diletakannya (pengendapan) kalsium dalam jaringan pembentukan tulang (Kalsifikasi fisiologi) Kalsifikasi patologi merupakan proses yg sering, juga menyatakan pengendapan abnormal garam-garam kalsium, disertai sedikit besi, magnesium dan garam-garam mineral lainnya dalam jaringan, tdd : Terjadi pada : 1. Kalsifikasi metastatik : hiperkalsemi akibat hipertiroid, tumor tulang, atrofi tulang, hipervitaminosis D, dll. Tanpa didahului kerusakan jaringan. 2. Kalsifikasi distropik : proses kalsifikasi pada jaringan yg telah mengalami kerusakan terlebih dahulu. Kerusakan dapat bersifat degenerasi atau nekrosis. Contoh lithopedion, bayi membatu pada janin yang mati dalam kandungan. 3. Kalsinosis, terjadi kalsifikasi pd jaringan yang tampak normal atau yang menunjukan kerusakan sitemik 4. Pembentukan tulang heterotropik, meliputi 3 proses diatas disertai pergantian proses, dari kalsifikasi menjadi pembentukan tulang. Pembentukan tulang terjadi
akibat depo kalsium abnormal yg dapat metaplasi kearah osteoblastik dan membentuk/merangsang sel fibroblast tulang.
5. Kalsifikasi pada pembuluh darah arteri, terjadi pada arteiosklerosis, ini termasuk kalsifikasi distropik.
