Klasifikasi Jantung & Pompa Jantung (Heart Pump)

Penyakit jantung tetap menjadi pembunuh nomor satu dan bahkan endemik di dunia. Hal ini tidak hanya dikarenakan oleh tingginya insiden penyakit jantung itu sendiri, terutama gagal jantung, tetapi juga karena belum maksimalnya medikasi jantung yang dapat menghindarkan terjadinya remodeling sel jantung. 

Proses remodeling terjadi karena kehilangan sel jantung dan vaskulaturnya secara ireversibel baik melalui apoptosis maupun nekrosis. Remodeling inilah yang menjadi akhir dari hampir semua penyakit jantung, yang berefek pada fungsi pompa jantung yang tidak efektif.

Pada kasus infark miokardial, terapi reperfusi masih menjadi pedoman utama dimana diharapkan dapat mengamankan sel jantung dari bahaya iskemia. Akan tetapi, terapi ini menjadi tidak cukup karena proses penyembuhan dari sel jantung baru terjadi dalam beberapa jam hingga hari. Hal inilah yang tidak dapat menghindarkan sel jantung dari proses remodeling dimana kapasitas regenerasi dan proliferasi sel jantung sangat terbatas, sehingga proses pembentukan scar dan fibrosis sulit dicegah.

Penelitian akan farmakoterapi yang efektif masih terus dilakukan. Terapi stem sel saat ini menjadi tren terhangat meskipun pro dan kontra masih terus bermunculan. Namun demikian, ide dasar dari terapi stem sel dianggap para ahli merupakan cara paling efektif untuk mengurangi terjadinya remodeling yang merupakan irreversible end result dari penyakit jantung.

Berdasarkan cara meregenerasikan, terbagi menjadi 2 yakni autologous residents cardiomyocytes dan allogenic cells transplantation. Cara pertama didapat dengan menstimulasi sel jantung sekitar untuk meregenerasi sel jantung yang cedera, sedangkan cara terakhir didapat dengan mengembangkan dan melakukan transplantasi sel dari bagian tubuh yang lain untuk menstimulasi regenerasi sel jantung. Bab ini akan membahas macam-macam cara transplantasi allogenic cells.

a. Stem Sel Embrionik (Embryonic Stem Cell/ESC)

Merupakan pengembangan stem sel yang paling primitif. Didapat dengan cara mengembangkan sel blastocyst manusia pada lima hari pertama setelah fertilisasi. Saat dikembangkan, sel ini mengalami proliferasi dan membentuk agregrasi seperti embrio yang diantaranya dapat berkontraksi secara spontan. Kontraksi ini disebabkan oleh adanya diferensiasi sel baru kardiomiosit karena ekspresi genetik spesifik kardiak seperti cardiac-myosin heavy chain, cardiac troponin I dan T, atrial natriuretic factor, dan cardiac transcription factors GATA-4, Nkx2.5 dan MEF-2.

Kelebihan dari ESC ini adalah sel yang selalu ada dan siap untuk direproduksi serta memiliki fenotip pertumbuhan yang sangat baik, secara in vitro maupun in vivo. Data sementara menyatakan ESC cukup aman diterapkan pada kasus penyakit jantung bawaan, kardiomiopati dan aritmia, akan tetapi penelitian klinis lebih lanjut masih diperlukan untuk mengkonfirmasi keamanan dan efikasinya.

Meskipun demikian ESC masih memiliki beberapa keterbatasan, dimana secara etika maupun legal masih dipertimbangkan bahkan diperdebatkan. Penolakan ESC secara imunologis masih sering terjadi saat dilakukan dengan cara heterologous. Dengan sifat alami berasal dari sel pluripoten, maka pertumbuhan ESC dapat tidak terbatas, sehingga sangat mungkin menjadi penyebab aritmia bahkan tumorigenik (teratoma). Di sisi lain ketersediaan donor juga menjadi satu permasalahan.

b. Stem Sel Mioblast Skeletal Dewasa

Merupakan pengembangan dari sel otot skeletal. Teknik ini dapat dilakukan dengan pengembangan kultur maupun cara autologous, dimana cara ke-2 akan mengurangi risiko terjadinya penolakan secara imunologis.

Pengembangan dengan cara autologous menjadi satu kelebihan dari teknik ini. Selain itu, mioblast sangat mudah dikultur dalam waktu relatif lebih singkat. Sel skeletal memiliki sifat lebih tahan terhadap kejadian iskemik (hingga beberapa jam) bila dibandingkan dengan sel jantung (maksimal 20 menit), sehingga apoptosis menjadi minimal.

Pada sisi lain, meskipun akan beradaptasi, sel otot skeletal tetaplah sel otot skeletal yang memiliki sifat dasar berbeda dari sel jantung. Hal ini menjadi sebuah kelemahan dimana sel mioblast skeletal dewasa bersifat lambat menyalurkan impuls atau bahkan tidak meresponnya sama sekali. Inilah penyebab utama terjadinya aritmia. Stabilitas diferensiasi fenotip jangka panjang juga masih dalam pertanyaan.

c. Stem Sel Sumsum Tulang Dewasa (Adult Bone Marrow-derived Cells Stem Cells/BMCS)

Teknik menggunakan BMCS mengemuka karena kemampuan neovaskularisasi dan angiogenesis yang sangat baik yang dimiliki. Pada mulanya BMCS dikerjakan melalui intervensi bedah. Namun, dengan tingkat mortalitas tinggi serta tingkat keberhasilan yang hanya mencapai 40 persen, pendekatan metode non invasif saat ini lebih disukai.

Penting untuk diketahui dimana sumsum tulang memiliki beberapa jenis stem sel dengan fenotip yang saling mendukung. Stem sel yang dimaksud adalah Endothelial Precursor Cell (EPC), Mesenchymal Stem Cell (MSC), Hematopoeitic Stem Cell (HSC) dan Multipotent Adult Progenitor Cell (MAPC).

Endothelial Precursor Cell berasal dari prekursor hemangioblast pada sumsum tulang. Stem sel ini akan berdiferensiasi menjadi pembuluh darah baru pada area miokard yang membutuhkan,sehingga preservasi sirkulasi daerah tersebut dapat tercapai. Beberapa penelitian juga menyebutkan EPC dapat mengalami transdiferensiasi menjadi kardiomiosit, tetapi fakta ini harus diteliti lebih lanjut lagi.

Mesenchymal Stem Cell memiliki fungsi yang berbeda. Stem sel ini disamping memiliki kemampuan untuk menginduksi self-renewing pada sel jantung yang cedera, juga secara efektif berdiferensiasi menjadi kardiomiosit baru.

Hematopoeitic Stem Cell pada beberapa penelitian diyakini memiliki efek memperbaiki kerusakan miokard infark serta mendorong pertumbuhan baru dari kardiomiosit, sel endotel dan sel otot halus.

Kemudahan dalam mengisolasi dan mengkultur secara in vitro dengan tingkat pertumbuhan yang cepat dan baik menjadi satu keuntungan pemilihan BMSC. Di samping itu, teknik ini dapat dilakukan secara autologous, sehingga meminimalisasi kejadian penolakan secara imunologis. Penggunaan BMSC tidak menimbulkan kontroversi etika dan legal bila dibandingkan dengan penggunaan ESC.

Kelemahan teknik ini adalah keterbatasan data yang mendukung efisiensi dan stabilitas diferensiasi.

d. Stem Sel Jantung Dewasa (Adult Cardic Stem Cells/ACS)

Penemuan stem sel pada penelitian terhadap tikus menjadi dasar ide ACS. Teknik ini diyakini dapat memperbaiki sel jantung dan endotel, bersifat multipoten serta dapat dikultur dengan baik. Saat dikultur in vitro, ACS akan membentuk kardiomiosit yang dapat berkontraksi. Sedangkan penelitian menggunakan oksitosin pada stem sel tersebut juga akan memberikan kontraksi spontan.

Teknik ini dianggap lebih efektif dan menjanjikan dibandingkan dengan teknik BMSC. Pada prinsipnya, mengganti sel jantung yang cedera paling baik menggunakan cikal bakal sel jantung, karena pastinya akan memiliki karakteristik yang sama.

Minimnya penelitian bahkan bukti efektifitas ACS pada manusia masih menjadi kendala. Selama ini penelitianmasih menggunakan media tikus sebagai subjek penelitian, sehingga penelitian lanjut pada manusia sangat diperlukan.

Perkembangan pengetahuan dalam pilihan terapi penyakit jantung sangatlah pesat. Penemuan stem sel sebagai alternatif terapi menjadi penemuan yang paling signifikan di bidang kardiologi saat ini. Hal ini karena stem sel paling menjanjikan untuk mengurangi kejadian remodeling yang merupakan beban akhir dari penyakit jantung.

f. Pengaturan Pompa Jantung

Jantung sebenarnya merupakan 2 pompa yang terpisah :

1.      Jantung bagian kanan yang memompa darah ke paru-paru

2.      Jantung bagian kiri yang memompa darah ke bagian tubuh lainnya

Setiap bagian jantung itu dibagi lagi menjadi 2 rongga :

a)      Atrium, dan

b)      Ventrikel

Darah mengalir terus dalam suatu lingkaran yang disebut system sirkulasi.

Detil jantung yang berfungsi sebagai pompa. Darah yang memasuki atrium dekstra dari vena besar didorong oleh kontraksi atrium dan mengalir melalui katup trikuspidalis untuk masuk ke dalam ventrikel dekstra. Dari ventrikel dekstra darah dipompakan melalui katup pulmonalis ke arteri pulmonalis yang kemudian melalui paru-paru dan terakhir melalui vena pulmonalis masuk kedalam atrium sinistra. Dengan kontraksi atrium sinistra darah didorong melalui katup mitralis ke ventrikel sinistra, dan dari sini dipompa melalui katup aorta untuk memasuki aorta dan dialirka melalui sirkulasi sistemik.

Kedua atrium adalah pompa primer yang memaksa sisa darah terakhir masuk kedalam ventrikel yang bersangkutan sesaat sebelum kontraksi. Sisa darah terakhir yang di pompakan masuk ke dalam ventrikel ini membuat ventrikel menjadi lebih efisien dalam kerjanya sebagai pompa di banding kalau tidak mempunyai mekanisme pengisian yang khusus. Namun demikian ventrikel adalah demikian kuatnya sehingga tetap dapat memompa sejumlah besar darah walaupun atrium tidak berfungsi.

Bila seseorang dalam keadaan istirahat, setiap menitnya jantung hanya akan memompa 4-6 liter darah. Selama bekerja berat , jantung mungkin perlu memompa darah sebanyak 4-7 kali dari jumlah ini.

Dua makna yang mendasari pengaturan volume darah yang di pompakan oleh jantung adalah (1) pengaturan intrinsic pemompaan jantung dalam menanggapi perubahan volume darah yang mengalir kedalam jantung (2) pengendalian jantung oleh system syaraf otot.

G. Pengaturan intrinsik dari pompa jantung-mekanisme frank-starling

Sejumlah darah yang di pompa oleh jantung setiap menitnya ditentukan oleh kecepatan aliran darah kedalam jantung yang berasal dari vena-vena, yang disebut sebagai alir balik vena. Ini berarti bahwa, setiap jaringan perifer akan kembali melalui vena-vena kedalam atrium kanan. Jantung kemudian secara otomatis akan memompa darah yang masuk ini mengalir kedalam arteri-arteri sistemik, sehingga darah tersebut dapat mengalir kembali mengelilingi sirkulasi.

Kemampuan intrinsik dari jantung untuk beradapatasi terhadap volume yang berubah-ubah akibat-akibat aliran masuk darah, disebut sebagai mekanisme frank-starling dari jantung. Secara mendatar, mekanisme frank-starling berarti semakin besar otot jantung diregangkan selama pengisian, semakin besar kekuatan kontraksi dan semakin besar pula jumlah darah yang dipompa kedalam aorta. Atau cara lain untuk menyatakan mekanisme ini adalah : dalam batas-batas fisiologis, jantung akan memompa semua darah yang masuk tanpa membiarkan adanya bendungan darah yang berlebihan didalam vena.

h. Penjelasan Mekanisme Frank-Starling

Bila sejumlah darah mengalir kedalam ventrikel, otot jantung sendiri akan meregang menjadi lebih panjang. Keadaan ini selanjutnya akan menyebabkan kontraksi dengan kekuatan yang bertambah karena filament aktif dan miosin selanjutnya akan membawa mendekati tahap interdigitasi yang optimal untuk membangkitkan kekuatan. Oleh karena itu ventrikel, karena peningkatan pemompaan secara otomatis akan memompa darah tambahan kedalam arteri. Kemampuan otot yang diregangkan sampai mencapai panjang yang optimal untuk berkontraksi dengan kekuatan yang bertambah merupakan karakteristik dari semua otot lurik.

Selain pengaruh yang penting akibat peregangan otot jantung, masih ada factor lain yang dapat meningkatkan daya pompa jantung bila volumenya meningkat. Peregangan dinding atrium kanan secara langsung akan meningkatkan frekuensi denyut jantung sebesar 10 % s/d 20 %, keadaan ini juga membantu meningkatkan jumlah darah yang dipompa setiap menit, walaupun peranannya tidak sebesar peranan mekanisme frank-starling.

i. Pengaturan Jantung Oleh Saraf Parasimpatis Dan Simpatis

Jumlah darah yang dipompa oleh jantung setiap menitnya, curah jantung, sering dapat ditingkatkan sampai lebih dari 100 % melalui perangsangan simpatis. Sebaliknya, curah jantung juga dapat diturunkan sampai serendah nol atau hampir nol melalui perangsangan vagus (parasimpatis).

1. Perangsangan jantung oleh saraf simpatis.

Perangsangan simpatis yang kuat dapat meningkatkan frekuensi denyut jantung pada manusia dewasa dari 180 menjadi 200 dan, walaupun jarang terjadi, 250 kali denyutan per-menit pada orang dewasa muda. Perangsangan simpatis meningkatkan kontraksi otot jantung, oleh karena itu akan meningkatkan volume darah yang dipompa dan meningkatkan tekanan ejeksi. Perangsangan simpatis sering dapat meningkatkan curah jantung sebanyak 2 sampai 3 kali lipat selain peningkatkan curahan yang mungkin disebabkan oleh mekanisme frank-starling. Bila aktifitas system saraf simpatis ditekan sampai dibawah normal, keadaan ini akan menurunkan frekuensi denyut jantung dan kekuatan kontraksi ventrikel, sehingga akan menurunkan tingkat pemompaan jantung sampai sebesar 30 % dibawah normal.

2. Perangsangan parasimpatis (vagus) pada jantung.

Perangsangan vagus yang kuat pada jantung dapat menghentikan denyut jantung selama beberapa detik, biasanya jantung akan “mengatasinya” dan setelah itu berdenyut dengan kecepatan 20 sampai 40 kali per-menit. Perangsangan vagus yang kuat dapat menurunkan kekuatan kontraksi otot sebesar 20 % sampai 30 %. Penurunan frekuensi denyut jantung yang besar digabungkan dengan penurunan kontraksi jantung yang kecil dan dapat menurunkan peompaan ventrikel sebesar 50% atau lebih, terutama bila jantung bekerja dalam keadaan beban kerja yang besar.

j. Pengaruh Frekuensi Denyut Jantung Pada Fungsi Jantung Sebagai Pompa

Periode diastolik yang terjadi diantara kontraksi akan sangat memendek sehingga darah tidak mempunyai waktu yang cukup untuk mengalir secara adekuat dari atrium ke dalam ventrikel. Karena alasan-alasan inilah, bila frekuensi denyut jantung ditingkatkan secara buatan melalui perangsangan listrik, jantung hewan besar yang normal akan mempunyai puncak kemampuan untuk memompa seumlah besar darah pada frekuensi denyut jantung antara 100 dan 150 kali per-menit. Sebaliknya, bila frekuensinya ditingkatkan oleh perangsangan simpatik, jantung akan mencapai kemampuan puncak untuk memompa darah pada frekuensi denyut jantung antara 150 dan 220 kali per-menit.

 Alasan perbedaan ini adalah bahwa perangsangan simpatis bukan hanya meningkatkan frekuensi denyut jantung tetapi juga meningkatkan kekuatan denyut jantung. Pada saat yang bersamaan, perangsangan simpatis menurunkan waktu kontraksi sistolik dan menyebabkan lebih banyak waktu untuk pengisian selama diastolik.

k. Faktor Yang Menyebabkan Hipoefektif Dan Hiperefetif

Beberapa factor yang menyebabkan jantung hipoefektif adalah :

1. Infrak miokardium
2. Penyakit katup jantung
3. Perangsangan nervus vagus jantung
4. Penghambatas simpatis yang menuju jantung
5. Penyakit jantung yang kongenital
6. Miokarditis
7. Anoksia jantung
8. Difteri atau jenis kerusakan miokardium lainnya

Kerja berat  kronik mengakibatkan hipertrofi otot jantung da juga pembesaran ruang-ruang jantung. Sebagai akibatnya, kekuatan jantung jadi sangat berubah, dan efektifitas jantung jadi bertambah.

l. Pengaruh Berbagai Ion Pada Fungsi Jantung

Pengarug ion kalium. Kelebihan  kalium dalam cairan ekstrasel menyebabkan jantung menjadi sangat dilatasi dan lemas serta frekuensi jantung lambat. Semua pengaruh kelebihan kalium dianggap disebabkan oleh pengurungan negativitas potensial membran istrahat akibat kosentrasi kalium yang tinggi dalam cairan eksrtasel.  Waktu potensial membran menurun, intensitas potensial aksi juga berkurang yang membuat kontraksi jantung secara progresif makin lemah, karena kekuatan potensial aksi sangat menentukan kekuatan kontraksi.

Pengaruh ion kalsium. Kelebihan ion kalsium menyebabkan efek yang hampir berlawanan dengan efek ion kalium, menyebabkan jantung berkontraksi spatik. Hal ini mungkin disebabkan efek langsung ion kalsium untuk merangsang proses kontraksi jantung. Sebaliknya, defisiensi ion kalsium menyebabkan jantung lemas sama dengan efek kalsium. Pengurangan  kosentrasi ion kalsium yang besar biasanya akan mematikan orang karena tetani yang timbul sebelumnya akan mempengaruhi jantung dan peningkatan kosentrasi ion kalsium hampir tidak bermakna karena akan diendapkan dalam tulang atau kadang-kadang disembarangan tempat dalam aringan tubuh sebagai garam kalsium yang tidak larut.

 Pengaruh ion natrium. Kelebiahan ion natrium menekan fungsi jantung, suatu efek yang sama seperti ion kalium, tetapi dengan alasan yang berbeda sama sekali. Ion natrium bersaing dengan ion kalsium pada beberapa tempat yang tidak diketahui pada proses kontraksi otot sedemikian rupa sehingga makin besar kosentrasi ion narium dalam cairan ekstrasel makin kurang efektivitas ion kalsium menyebabkan kontraksi bila terdapat potensial aski.

m. Pengaruh Suhu Pada Jantung

Peningkatan suhu meyebabkan peningkatan frekuensi jantung yang besar, dan penurunan suhu sangat mengurangi frekuensi. Efek ini mungkin sebagai akibat peningkatan permeabilitas membran otot terhadap terhadap berbagai ion pada suhu lebih tinggi mengakibatkan percepatan proses “self-excitation.

Kekuatan kontraksi jantung meningkat sementara dengan peningkatan suhu moderat, tetapi peningkatan suhu yang lama, melelahkan jantung dan menyebabkan kelemahan.

 n.    Kesimpulan

Pengaturan pompa jantung merupakan bagian dari system peredaran darah diseluruh tubuh. Dalam menentukan apakah seseorang mempunyai tekanan darah yang normal, rendah dan tinggi, kita terlebih dahulu mengetahui bagaimana cara kerja jantung memompakan darah keseluruh tubuh dan apa-apa saja yang dapat mempengaruhi cara kerjanya. Kuat lemahnya jantung dipengaruhi oleh beberapa factor yang ada didalam tubuh dan diluar tubuh contohnya di dalam tubuh adalah ion kalium, kalsium, natrium dan lain-lain dan contoh di luar tubuh adalah suhu dan kerja berat yang kronis.

By : siagian.P

Daftar Pustaka

Bearzi C. et al. 2007. Human Cardiac Stem Cells. The National Academy of Science of the USA. PNAS vol. 104 no. 35.

 Marin-Garcia J. and Goldenthal M.J., 2006. Application of Stem Cells in Cardiology : Where We Are and Where Are We Going. Bentham Science Publishers Ltd. Current Stem Cell Research and Therapy : 1-11.

 Lee M.S., Makkar R.R., 2004. Stem Cell Transplantation in Myocardial Infarction : a Status Report (review). American College of Physicians vol 140 no 9.