JARINGAN TULANG: KARAKTERISTIK, STRUKTUR, PEMBENTUKAN DAN PERTUMBUHAN - BIOLOGI - 2025

Jaringan tulang adalah salah satu yang terdiri dari tulang. Tulang, bersama dengan enamel dan dentin, adalah zat yang paling keras dalam tubuh hewan. Tulang membentuk struktur yang melindungi organ vital: otak dilindungi oleh tengkorak, sumsum tulang belakang oleh tulang belakang, dan jantung serta paru-paru dilindungi oleh tulang rusuk.

Tulang juga berfungsi sebagai "pengungkit" untuk otot-otot yang dimasukkan ke dalamnya, melipatgandakan kekuatan yang dihasilkan otot-otot tersebut selama melakukan gerakan. Kekakuan yang diberikan oleh tulang memungkinkan penggerak dan dukungan beban melawan gravitasi.

Sel jaringan tulang (Sumber: OpenStax College via Wikimedia Commons)

Tulang adalah jaringan hidup dinamis yang terus berubah dan perubahan ini dirangsang oleh tekanan dan tekanan yang dialami jaringan ini. Misalnya, tekanan merangsang resorpsi (destruksi) dan stres dapat merangsang pembentukan tulang baru.

Tulang adalah simpanan utama kalsium dan fosfor dalam tubuh: hampir 99% dari total kalsium dalam tubuh manusia disimpan di jaringan tulang. Total massa tulang bervariasi sepanjang hidup hewan. Selama fase pertumbuhan, pembentukan tulang mengatasi resorpsi (penghancuran) dan kerangka tumbuh dan berkembang.

Awalnya ia menambah panjangnya dan kemudian ketebalannya, mencapai maksimumnya antara 20 dan 30 tahun pada manusia. Pada orang dewasa (sampai sekitar 50 tahun) ada keseimbangan antara pembentukan tulang dan resorpsi.

Keseimbangan ini diberikan melalui proses penggantian yang dikenal sebagai "renovasi tulang" dan yang mempengaruhi, per tahun, 10% hingga 12% dari total massa tulang. Selanjutnya, proses degeneratif dimulai di mana resorpsi melebihi pembentukan dan massa tulang menurun secara perlahan.

Karakteristik dan struktur

Tulang memiliki rongga sentral yang disebut rongga meduler, yang menampung sumsum tulang, jaringan hematopoietik, yaitu jaringan yang membentuk sel darah. Struktur ini ditutupi oleh periosteum, kecuali area yang berhubungan dengan sendi sinovial.

Periosteum memiliki lapisan luar jaringan ikat fibrosa padat dan lapisan dalam dengan sel osteogenik, yaitu sel pembentuk tulang atau sel osteoprogenitor.

Bagian tengah tulang dilapisi oleh lapisan tunggal sel jaringan ikat tipis khusus yang disebut endosteum. Endosteum memiliki sel osteoprogenitor dan osteoblas. Tulang yang dilapisi kain memiliki sel-selnya terintegrasi ke dalam matriks ekstraseluler yang mengalami kalsifikasi.

Sel-sel osteoprogenitor berdiferensiasi menjadi osteoblas dan bertanggung jawab atas sekresi matriks tulang. Ketika dikelilingi oleh matriks, sel-sel ini menjadi tidak aktif dan disebut osteosit.

Ruang-ruang yang ditempati oleh osteosit dalam matriks disebut celah.

90% dari matriks organik terdiri dari serat kolagen tipe I, protein struktural juga ada di tendon dan kulit, dan sisanya adalah zat agar-agar homogen yang disebut zat fundamental.

Tulang kompak dan tulang kanselus

Serat kolagen dari matriks tersusun dalam bundel besar dan, dalam tulang padat, serat ini membentuk lapisan konsentris di sekitar saluran yang dilalui pembuluh darah dan serabut saraf (saluran Havers). Lapisan ini membentuk silinder yang dikenal sebagai "osteon".

Setiap osteon dibatasi oleh garis sementasi yang dibentuk oleh substansi dasar yang mengalami kalsifikasi dengan sedikit serat kolagen dan dipelihara oleh pembuluh darah yang berada di kanal Haversian.

Bentuk piring atau spikula area besar dalam tulang kanselus dan sel-sel dipelihara oleh difusi cairan ekstraseluler dari tulang ke dalam trabekula.

Komponen anorganik dari matriks merupakan sekitar 65% dari berat kering tulang dan sebagian besar terdiri dari kalsium dan fosfor, selain beberapa elemen seperti natrium, kalium, magnesium, sitrat dan bikarbonat, antara lain.

Kalsium dan fosfor ditemukan membentuk kristal hidroksiapatit. Kalsium fosfat juga ditemukan dalam bentuk amorf.

Kristal hidroksiapatit tersusun secara tertib di sepanjang serat kolagen tipe I, yang tumpang tindih secara konsentris, yang juga membuat kristal saling tumpang tindih seperti batu bata dinding.

Pembentukan dan pertumbuhan tulang

Tulang tengkorak dibentuk oleh proses yang dikenal sebagai "osifikasi intramembran." Sebaliknya, tulang panjang pertama-tama dibentuk menjadi tulang rawan dan kemudian diubah menjadi tulang dengan cara pengerasan, yang dimulai di batang tulang dan disebut "pengerasan endokondral".

Kebanyakan tulang pipih berkembang dan tumbuh dengan pembentukan tulang intramembran dan osifikasi. Proses ini terjadi pada jaringan mesenkim yang sangat vaskularisasi, di mana sel-sel mesenkim berdiferensiasi menjadi osteoblas yang mulai menghasilkan matriks tulang.

Ini adalah bagaimana jaringan spikula dan trabekula terbentuk, yang permukaannya dihuni oleh osteoblas. Daerah-daerah osteogenesis awal ini disebut pusat osifikasi primer. Ini adalah bagaimana tulang primer dibentuk dengan serat kolagen yang berorientasi secara acak.

Pengapuran kemudian terjadi dan osteoblas yang terperangkap dalam matriks menjadi osteosit, yang prosesnya menimbulkan kanalikuli. Saat jaringan trabekuler terbentuk seperti spons, jaringan ikat vaskular memunculkan sumsum tulang.

Penambahan trabekula perifer meningkatkan ukuran tulang. Di tulang oksipital (tulang kranial di daerah posterior) ada beberapa pusat osifikasi yang bergabung bersama untuk membentuk satu tulang.

Pada bayi baru lahir, fontanel antara tulang frontal dan parietal adalah area pengerasan yang belum menyatu.

Pembentukan tulang kompak

Daerah jaringan mesenkim yang tetap tidak terkalsifikasi di bagian internal dan eksternal akan membentuk periosteum dan endosteum. Daerah tulang kanselus di dekat periosteum dan dura akan menjadi tulang kompak dan membentuk tabel bagian dalam dan luar tulang pipih.

Selama pertumbuhan, pada tulang panjang, area khusus di epifisis dipisahkan dari batang oleh pelat tulang rawan yang sangat aktif yang disebut pelat epifisis.

Panjang tulang bertambah karena lempeng ini menyimpan tulang baru di setiap ujung batang. Ukuran lempeng epifisis sebanding dengan kecepatan pertumbuhan dan dipengaruhi oleh berbagai hormon.

Peraturan

Di antara hormon yang memodulasi plak ini adalah hormon pertumbuhan (GH) yang dilepaskan oleh hipofisis anterior dan diatur oleh hormon pelepas hormon pertumbuhan (GRH), yang diproduksi oleh hipotalamus, dan oleh somatomedin, yang merupakan faktor tipe I pertumbuhan seperti insulin (IGF-I) yang diproduksi oleh hati.

Selama laju aktivitas mitosis di zona proliferasi sama dengan laju resorpsi tulang di zona tersebut, ukuran lempeng epifisis tetap konstan dan tulang terus berkembang.

Setelah usia 20 tahun, aktivitas mitosis menurun dan zona osifikasi mencapai zona tulang rawan, bergabung dengan rongga meduler diafisis dan epifisis.

Pertumbuhan tulang longitudinal berakhir ketika terjadi penutupan epifisis, yaitu ketika diafisis bergabung dengan epifisis. Penutupan epifisis mengikuti urutan waktu yang teratur yang diakhiri dengan penutupan terakhir setelah pubertas.

Pertumbuhan lebar tulang panjang dihasilkan oleh pertumbuhan appositional, yang merupakan produk diferensiasi sel-sel osteoprogenitor dari lapisan dalam periosteum menjadi osteoblas yang mengeluarkan matriks tulang menuju area subperiosteal diafisis.

Renovasi tulang

Sepanjang kehidupan manusia, tulang terus berubah melalui proses pembentukan dan resorpsi, yaitu perusakan tulang tua dan pembentukan tulang baru.

Pada bayi, kalsium mengalami pergantian tahunan 100%, sedangkan pada orang dewasa hanya 18% per tahun. Proses resorpsi dan pembentukan atau penggantian ini disebut remodeling tulang.

Renovasi dimulai dengan aksi osteoklas yang menghancurkan tulang dan meninggalkan celah yang kemudian diserang oleh osteoblas. Osteoblas ini mengeluarkan matriks yang nantinya akan mengeras dan memunculkan tulang baru. Siklus ini rata-rata membutuhkan lebih dari 100 hari.

Pada waktu tertentu, sekitar 5% dari semua massa tulang rangka sedang dalam proses renovasi. Ini menyiratkan partisipasi sekitar dua juta unit renovasi.

Perbedaan dalam remodeling tulang kompak dan kanselus

Tingkat renovasi tahunan tulang kompak adalah 4% dan tulang kanselus adalah 20%.

Perbedaan antara tingkat remodeling kedua jenis tulang kemungkinan besar disebabkan oleh fakta bahwa tulang kanselus bersentuhan dengan sumsum tulang dan secara langsung dipengaruhi oleh sel-sel dengan aktivitas parakrin di sumsum tulang.

Sel-sel osteoprogenitor dari tulang kompak, di sisi lain, ditemukan di kanal haversian dan di lapisan dalam periosteum, sangat jauh dari sel sumsum tulang dan bergantung, untuk permulaan renovasi, pada hormon yang datang. dengan darah.

Banyak faktor hormonal dan protein yang terlibat dalam aktivitas osteoblas dan osteoklas dalam pembentukan kembali tulang, namun, fungsi masing-masing belum dijelaskan dengan jelas.

Sel tulang

-Jenis sel tulang dan karakteristiknya

Sel tulang adalah sel osteoprogenitor, osteoblas, osteosit, dan osteoklas. Masing-masing sel ini memiliki fungsi khusus dalam fisiologi tulang dan memiliki ciri histologis yang dibedakan dengan baik.

Osteoblas, osteosit, dan osteoklas, bersama-sama membentuk unit pembentuk tulang.

Osteoprogenitor atau sel osteogenik

Sel-sel ini ditemukan di lapisan dalam periosteum dan di endosteum. Mereka berasal dari mesenkim embrionik dan dapat menimbulkan, melalui diferensiasi, osteoblas. Dalam kondisi stres tertentu mereka juga dapat berdiferensiasi menjadi sel kondrogenik.

Mereka adalah sel berbentuk gelendong dengan nukleus oval, sitoplasma sedikit, retikulum endoplasma kecil kasar (RER) dan alat Golgi yang tidak berkembang dengan baik. Mereka memiliki ribosom yang melimpah dan sangat aktif selama periode pertumbuhan tulang.

Osteoblas

Osteoklas adalah sel yang berasal dari sel osteogenik. Mereka bertanggung jawab untuk mensintesis matriks organik tulang, yaitu kolagen, proteoglikan, dan glikoprotein. Mereka diatur dalam lapisan yang tumpang tindih di permukaan tulang.

Intinya berada di sisi yang berlawanan dengan bagian sekretori yang kaya vesikel. Mereka memiliki RER yang melimpah dan peralatan Golgi yang berkembang dengan baik. Mereka memiliki proyeksi atau ekstensi pendek yang melakukan kontak dengan osteoblas tetangga lainnya. Proses panjang lainnya menghubungkan mereka dengan osteosit.

Saat osteoblas mengeluarkan matriks, ia mengelilinginya, dan ketika osteoblas sepenuhnya termasuk dalam matriks, yang dikelilingi olehnya, mereka menjadi tidak aktif dan menjadi osteosit.

Terlepas dari kenyataan bahwa sebagian besar matriks tulang mengalami kalsifikasi, di sekitar setiap osteoblas dan bahkan setiap osteosit, lapisan tipis matriks tulang yang tidak terkalsifikasi tetap ada, yang disebut osteoid, yang memisahkan sel-sel ini dari matriks yang mengalami kalsifikasi.

Ada berbagai jenis reseptor di membran sel osteoblas. Dari semua reseptor ini, yang paling penting adalah reseptor untuk hormon paratiroid (PTH), yang menstimulasi sekresi faktor perangsang osteoklas yang mendorong resorpsi tulang.

Osteoblas juga dapat mengeluarkan enzim yang mampu menghilangkan osteoid dan dengan demikian membawa osteoklas ke dalam kontak dengan permukaan tulang yang terkalsifikasi untuk memulai resorpsi.

Osteosit

Ini adalah sel yang berasal dari osteoblas tidak aktif dan disebut sel tulang matang. Mereka ditempatkan di laguna yang disebutkan di atas dari matriks tulang yang mengalami kalsifikasi. Ada antara 20.000 hingga 30.000 osteosit untuk setiap milimeter kubik tulang.

Dari laguna, osteosit memancarkan proses sitoplasma yang menyatukannya, membentuk persimpangan interstisial di mana ion dan molekul kecil dapat dipertukarkan antar sel.

Osteosit adalah sel pipih, dengan inti datar dan sedikit organel sitoplasma. Mereka mampu mensekresi zat di bawah rangsangan mekanis yang menyebabkan ketegangan pada tulang (mechano transduction).

Ruang yang mengelilingi osteosit di lakuna disebut ruang periosteocitic dan diisi dengan cairan ekstraseluler dalam matriks non-kalsifikasi. Luas permukaan dinding periosteal diperkirakan sekitar 5000m2 dan menampung volume cairan ekstraseluler sekitar 1,3 liter.

Cairan ini terkena sekitar 20 g kalsium yang dapat dipertukarkan yang dapat diserap kembali ke dalam aliran darah dari dinding ruang ini, yang berkontribusi pada pemeliharaan kadar kalsium darah.

Osteoklas

Sel-sel ini berasal dari sel progenitor yang sama dengan makrofag jaringan dan monosit yang bersirkulasi; Ini ditemukan di sumsum tulang dan merupakan sel progenitor dari granulosit dan makrofag (GM-CFU).

Mitosis sel-sel progenitor ini dirangsang oleh faktor-faktor perangsang koloni makrofag dan dengan adanya tulang, nenek moyang ini bergabung membentuk sel-sel berinti banyak.

Osteoklas adalah sel besar, berinti banyak, dan bergerak. Ini mengukur diameter sekitar 150μm dan dapat memiliki hingga 50 inti. Ia memiliki area basal di mana nuklei dan organel ditemukan, batas sikat bersentuhan dengan tulang kalsifikasi, area jelas perifer ke batas sikat, dan area vesikuler.

Fungsi utama sel-sel ini adalah resorpsi tulang. Begitu mereka bekerja, mereka mengalami apoptosis (kematian sel terprogram) dan mati. Untuk memulai proses resorpsi tulang, osteoklas menempelkan dirinya pada tulang melalui protein yang disebut integrin.

Selanjutnya, pompa proton yang merupakan ATPase yang bergantung pada H + bergerak dari endosom ke dalam membran batas sikat dan mengasamkan media sampai pH turun menjadi sekitar 4.

Hidroksiapatit larut pada pH seperti itu dan serat kolagen terdegradasi oleh protease asam yang juga disekresikan oleh sel-sel ini. Produk akhir dari pencernaan hidroksiapatit dan kolagen diendositkan di dalam osteoklas dan kemudian dilepaskan ke dalam cairan interstisial untuk selanjutnya dibuang dalam urin.

Jenis jaringan tulang (jenis tulang)

Seperti yang mungkin telah dikemukakan di dalam teks, ada dua jenis jaringan tulang, yaitu: tulang kompak atau kortikal dan tulang trabekuler atau kanselus.

Yang pertama merupakan 80% dari total massa tulang dan ditemukan pada diaphyses tulang panjang, yang merupakan bagian tubular yang tersusun di antara kedua ujung (epifisis) tulang-tulang ini.

Jenis tulang yang kedua adalah tulang khas kerangka aksial, seperti tulang belakang, tulang tengkorak dan panggul, dan tulang rusuk. Itu juga ditemukan di tengah tulang panjang. Itu membentuk 20% dari total massa tulang dan sangat penting untuk pengaturan metabolisme kalsium.

Referensi

1. Berne, R., & Levy, M. (1990). Fisiologi. Mosby; Edisi Ed Internasional.
2. Di Fiore, M. (1976). Atlas of Normal Histology (edisi ke-2nd). Buenos Aires, Argentina: Editorial El Ateneo.
3. Dudek, RW (1950). High-Yield Histology (edisi ke-2nd). Philadelphia, Pennsylvania: Lippincott Williams & Wilkins.
4. Fox, SI (2006). Human Physiology (edisi ke-9th). New York, AS: McGraw-Hill Press.
5. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Text Atlas of Histology (edisi ke-2nd). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
6. Guyton, A., & Hall, J. (2006). Textbook of Medical Physiology (edisi ke-11). Elsevier Inc.
7. Johnson, K. (1991). Histology and Cell Biology (edisi ke-2nd). Baltimore, Maryland: Seri medis nasional untuk studi independen.
8. Ross, M., & Pawlina, W. (2006). Histologi. A Text and Atlas dengan korelasi sel dan biologi molekuler (edisi ke-5). Lippincott Williams & Wilkins.