Fisiologi Jantung

Struktur Anatomi Jantung

Ruangan  Jantung

Jantung terdiri dari 4 ruangan yang dibentuk oleh atrium dan ventrikel. Terdapat 2 ruangan dibagian atas yang terdiri dari atrium kanan dan atrium kiri. Sedangkan dibagian bawah ada 2 ruangan yang terdiri dari ventrikel kanan dan ventrikel kiri

Selaput dan Otot Jantung

          Jantung diselubungi oleh selaput yang disebut perikardium. Lapisan pembungkus jantung sebelah dalam menempel sangat erat kepada jantung, sedangkan lapisan sebelah luar lebih longgar dan berair, untuk menghindari gesekan antara organ dalam tubuh yang terjadi karena gerakan memompa jantung.

          Agar jantung berfungsi sebagai pemompa yang efisien, maka otot-otot jantung, rongga atas dan rongga bawah harus berkontraksi secara bergantian. Jantung berdetak 100 ribu kali per hari atau memompa sekitar 2000 galon darah per hari. Jantung ternyata merupakan otot dalam tubuh yang paling keras bekerja, dan yang terkuat. Dinding jantung tersusun atas 3 lapisan, dari dalam terdiri dari:

1.       Endokardium merupakan lapisan jantung paling dalam merupakan lapisan endotel yang berlanjut ke pembuluh darah arteri dan vena.

2.       Miokardium merupakan bagian jantung yang berotot tersusun atas otot jantung (myocard). Otot-otot jantung tersebut berkontraksi dan memompa darah melalui pembuluh arteri.

3.       Epikardium atau disebut perikardium visceralis merupakan bagian jantung yang paling luar tersusun atas jaringan ikat.

Katup jantung

Katup jantung berfungsi menjaga tekanan darah dan menjaga agar darah tidak mengalir kembali ke tempat semula. Terdapat 4 buah katup di dalam jantung. Yaitu mitral, trikuspid, aortik, dan pulmonik (sering juga disebut dengan pulmomer). Katup-katup tersebut berfungsi untuk mengatur jalannya aliran darah menuju ke arah yang benar. Tiap katup mempunyai penutup yang disebut leaflets atau cusps. Katup mitral mempunyai 2 buah leaflets , yang lainnya memiliki 3 buah leaflets.

Bagian kanan dan kiri jantung bekerja secara bersamaan membuat suatu pola yang bersambung secara terus menerus yang membuat darah akan terus mengalir menuju jantung paru-paru dan bagian tubuh lainnya.

·         Darah memasuki jantung melalui 2 pembuluh balik besar (vena cava) inferior yang membawa carbondioksida dari bagian tubuh bawah dan superior dari bagian tubuh atas tubuh menuju ke bagian kanan atrium.

·         Ketika atrium berkontraksi,darah mengalir dari bagian kanan atrium menuju bagian kanan ventrikel melalui katup trikuspid.

·         Ketika ventrikel penuh, maka katup triskupid akan menutup untuk mencegah darah mengalir kembali ke bagian atrium ketika ventrikel berkontraksi.

·         Ketika ventrikel berkontraksi, darah akan mengalir keluar melalui katup pulmonik menuju arteri dan paru-paru yang mana pada bagian ini darah akan mendapatkan oksigen.

·         Bagian vena pulmonary akan mengosongkan darah yang telah mengandung oksigen dari paru-paru menuju ke bagian kiri atrium

·         Ketika atrium berkontraksi, darah akan mengalir menuju bagian ventrikel sebelah kiri melalui katup mitral.

·         Ketika ventrikel penuh maka katup mitral akan tertutup untuk mencegah darah mengalir kembali ke atrium ketika ventrikel berkontraksi.

·         Ketika ventrikel berkontraksi maka darah akan meninggalkan jantung melalui katup aortik menuju ke seluruh tubuh.

Elektrofisiologi Jantung

Kontraksi sel otot jantung dalam siklus dipicu oleh aksi potensial yang menyebar ke seluruh membran sel otot.  Terdapat dua jenis khusus sel otot jantung, yaitu:

-          Sel Kontraktil, yang membentuk 99% dari sel-sel otot jantung, melakukan kerja mekanis memompa darah. Dalam keadaan normal, sel ini tidak membentuk sendiri potensial aksinya.

-          Sel otoritmik, yang tidak berkontraksi tapi khusus memulai dan menghantarkan potensial aksi yang menyebabkan kontraksi sel-sel jantung kontraktil.

Sel otoritmik jantung merupakan sel otot khusus yang berbeda dari sel saraf dan sel otot rangka, dimana sel otoritmik jantung tidak memiliki potensial istirahat. Sel ini memperlihatkan aktivitas pemacu yaitu potensial membrannya secara perlahan terdepolarisasi sampai ke ambang (potensial pemacu). Dengan siklus yang berulang tersebut, sel-sel otoritmik memicu potensial aksi, yang kemudian menyebar ke seluruh jantung untuk memicu denyut berirama tanpa rangsangan saraf apapun. Sel -sel jantung otoritmik ini membentuk area tersendiri di tempat-tempat berikut.

1.       Nodus Sinoatrial (nodus SA), suatu daerah kecil khusus di dinding atrium kanan dekat pintu masuk vena cava superior.

2.       Nodus Atrioventrikuler (nodus AV), suatu berkas kecil sel-sel otot jantung khusus yang terdapat pada dasar atrium kanan dekat septum, tepat diatas pertemuan atrium dan ventrikel.

3.       Berkas His (berkas atrioventrikular), suatu jaras sel-sel khusus yang berasal dari nodus AV dan masuk ke septum antarventrikel. Disini berkas tersebut terbagi menjadi cabang berkas kanan dan kiri yang turun menyusuri septum, melengkung mengelilingi ujung rongga ventrikel dan berjalan balik ke arah atrium di sepanjang dinding luar.

4.       Serat Purkinje, serat-serat halus terminal yang menjulur ke seluruh miokardium ventrikel seperti ranting kecil dari suatu cabang pohon.

Sistem konduksi diatas dimulai dari nodus sinoatrial sebagai pacemaker yang berguna untuk memicu setiap siklus jantung. Nodus SA ini bisa dipengaruhi oleh sistem saraf pusat , seperti impuls dari saraf simpatis akan menambah kecepatannya dan saraf parasimpatis akan memperlambatnya. Hormon tiroid dan epineprin yang dibawah oleh darah juga dapat mempangaruhi kecepaan impuls nodus SA. Setelah impuls listrik yang diinisiasi oleh nodus SA, impulsnya akan menyebar melalui kedua atrium dan menyebabkan kedua atrium berkontraksi secara berkesinambungan. Pada saat yang sama, impuls tersebut mendepolarisasi nodus atrioventrikular yang berada dibawah atrium kanan.

Dari nodus AV ini, cabang dari serat konduksi yaitu berkas His melalui otot jantung sampai septum interventrikular. Berkas His ini kemudian  bercabang menjadi cabang kanan (right bundle) dan cabang kiri (left bundle). Walaupun berkas His mendistribusikan energi listrik ini sampai melewati permukaan medial ventrikel, kontraksi sesungguhnya distimulasi oleh berkas purkinje (serat otot konduksi) yang muncul dari cabang bundle dan dilanjutkan ke sel miokardium ventrikel.

Aksi Potensial Sel Otoritmik Jantung

-          Fase 0 (Depolarisasi Cepat)

Dibawah keadaan normal, serat otot jantung dapat berkontraksi sekitar 60-100 kali/menit oleh karena impuls listrik yang dihasilkan oleh nodus SA. Aksi ini merubah potensial istrahat membran dan membiarkan masuknya alian Na⁺ (sodium) secara cepat kedalam sel melalui Natrium Channel. Dengan masuknya ion natrium (bersifat postif) ke dalam sel, maka potensial dalam membran sel akan menjadi lebih positif sehingga ambang potensialnya akan naik (depolarisasi) sekitar 30 mV.

-          Fase 1 (Repolarisasi Awal)

Segera setelah fase 0, channel untuk ion K⁺(potassium) terbuka dan melewatkan ion kalium keluar dari dalam sel. Hal ini membuat potensial membran sel menjadi lebih turun sedikit.

-          Fase 2 (Plateu)

Segara setelah repolarisasi awal, untuk mempertahankan ambang potensial di membran sel maka ion kalsium (Ca²⁺) akan segera masuk sementara ion kalium tetap keluar. Dengan begini, ambang potensial membran sel akan tetap datar untuk mempertahankan kontraksi sel otot jantung.

-          Fase 3 (Repolarisasi cepat)

Diperiode ini, aliran lambat ion kalsium berhenti, akan tetapi aliran ion kalium yang keluar membran sel tetap terjadi sehingga potensial membran menjadi turun (lebih negatif) dan disebut dengan repolarisasi.

-          Fase 4 (Istirahat/resting state)

Diperiode ini, potensial membran menjadi ke fase istirahat dimanan potensialnya sekitar -90 mV. Dikarenakan ion natrium yang berlebihan didalam sel dan ion kalium yang berlebihan diluar sel dikembalikan ke tempat semula dengan pompa natrium-kalium, sehingga ion natrium kembali ke luar sel dan on kalium kembali ke dalam sel.

EKG (Elektrokardiogram)

EKG adalah alat yag digunakan untuk merekam penyebaran keseluruhan aktivitas listrik jantung

Siklus Mekanik dan Bunyi Jantung

Bunyi jantung terdiri dari 4 macam, yaitu:

-          Bunyi Jantung 1 adalah bunyi jantung yang terdengar ketika katup atrioventrikular yaitu katup tricuspid dan mitralis tertutup.

-          Bunyi Jantung 2 adalah bunyi jantung yang terdengar ketika katup semilunar yaiu katup pulmonal dan aorta tertutup.

-          Bunyi Jantung 3 adalah bunyi jantung yang terdengar ketika terjadi aliran darah dari atium menuju ventrikel. Bunyi jantung ini normal pada orang yang  kurus ataupun atlet.

-          Bunyi Jantung 4 adalah bunyi jantung yang terdengar keika atrium berkontraksi. Bunyi jantung ini tidak normal sama sekali terdengar, contohnya pada hypertrophy atrium.

Siklus jantung terdiri dari sistol (kontraksi dan pengosongan) dan diastole (relaksasi dan pengisian) yang bergantian. Kontraksi terjadi karena penyebaran eksitasi ke seluruh jantung sementara relaksasi mengikuti repolarisasi otot jantung. Atrium dan ventrikel melakukan siklus sistol dan diastol secara terpisah.

Siklus mekanik jantung terdiri atas satu periode relaksasi yang disebut diastolik, yaitu periode pengisian jantung oleh darah, yang diikuti oleh satu periode kontraksi yang disebut sistolik. Siklus ini lebih rinci terdiri atas 4 periode, yaitu :

1.       Periode pengisian

Selama fase sistolik ventrikel, sejumlah besar darah berkumpul di atrium kiri dan kanan karena katup A-V tertutup. Oleh karena itu, segera sesudah sistolik selesai dan tekanan ventrikel turun lagi sampai nilai diastoliknya yang rendah, tekanan yang cukup tinggi yang terbentuk di atrium segera mendorong katup A-V agar terbuka sehingga darah dengan cepat mengalir ke dalam ventrikel. Keadaan ini disebut sebagai periode pengisian cepat pada ventrikel.

Periode pengisian cepat berlangsung kira-kira pada sepertiga pertama dari diastolik. Selama sepertiga kedua dari diastolik, biasanya hanya ada sedikit darah yang mengalir masuk ke dalam atrium dari vena-vena dan dari atrium langsung ke ventrikel.

Selama periode sepertiga akhir dari diastolic, atrium berkontaksi dan memberikan dorongan tambahan terhadap aliran darah yang masuk ke dalam ventrikel, dan hal ini kira-kira 20 persen dari pengisian ventrikel pada setiap siklus jantung.

Adapun bunyi jantung ketiga (BJ III) bisa terdengar saat akhir periode pengisian cepat (rapid inflow). BJ III umumnya didapatkan pada olahragawan, dimana siklus mekanik jantung berlangsung lebih cepat, sehingga pada fase pengisian cepat sering kali terjadi turbulensi aliran darah dari atrium masuk ke ventrikel yang menyebabkan bunyi yang terdengar di akhir periode ini.

2.       Periode kontraksi isovolemik

Segera sesudah ventrikel terisi, ventrikel mulai berkontraksi, tekanan ventrikel eningkat dengan tiba-tiba, seperti yang digambarkan dalam Gambar 2, sehingga menyebabkan katup A-V menutup. Penutupan katup A-V menyebabkan getaran pada darah disekitarnya dan akhirnya merambat ke dinding dada, sehingga jika kita meletakkan stetoskop di daerah apeks jantung kita bisa mendengar bunyi jantung pertama (BJ I).

Selanjutnya dibutuhkan tambahan waktu 0,02 sampai 0,03 detik bagi ventrikel agar dapat membentuk tekanan yang cukup untuk mendorong katup aorta dan pulmonalis agar terbuka melawan tekanan di dalam aorta dan arteri pulmonalis. Oleh karena itu, selama periode kontraksi isovolemik, yang berarti ada kenaikan tegangan di dalam otot namun tidak ada atau terjadi sedikit pemendekan serabut-serabut otot.

3.       Periode ejeksi

Bila tekanan ventrikel kiri meningkat sedikit di atas 80 mmHg, ( dan tekanan ventrikel kanan meningkat sedikit di atas 8 mmHg), maka tekanan ventrikel ini akan mendorong katup aorta dan katup pulmonalis agar terbuka. Segera setelah itu, darah mulai mengalir keluar dari ventrikel, sekitar 70 persen dari proses pengosongan darah terjadi selama sepertiga pertama dari periode ejeksi dan 30 persen sisa pengosongan terjadi selama dua ertiga berikutnya. Oleh karena itu, aktu sepertiga pertama disebut periode ejeksi cepat dan waktu dua pertiga yang terakhir disebut sebagai periode ejeksi lambat.

4.       Periode relaksasi isovolemik

Pada akhir sistolik, relaksasi ventrikel mulai terjadi secara tiba-tiba, sehingga baik tekanan intraventrikel kiri maupun kanan menurun dengan cepat. Peninggian tekanan dalam arteri besar yang berdilatasi, yang baru saja diisi dengan darah dari ventrikel yang berkontraksi, segera mendorong darah kembali ke ventrikel sehingga aliran darah ini akan menutup katup aorta dan katup pulmonlis dengan keras maka terdengarlah bunyi jantung II (BJ II). Selama 0,03 sampai 0,06 detik berikutnya, otot ventrikel terus berelaksasi, meskipun volume ventrikel tidak berubah. Selama periode ini, tekanan intraventrikel menurun dengan cepat ke tekanan diastoliknya yang rendah. Selanjutnya katup A-V akan terbuka untuk memulai siklus pemompaan ventrikel yang baru atau mengawali periode pengisian ventrikel.

Curah Jantung

Curah jantung adalah volume darah yang dipompa oleh masing-masing ventrikel per menit. Curah jantung sangat bergantung pada kecepatan jantung (denyut per menit) dan isi sekuncup (volume darah yang dipompa Kecepatan jantung rata-rata saat istirahat adalah 70 kali/menit dan isi sekuncup rata-rata saat istirahat adalah 70 mL/denyut, dimana bila dikalikan akan menghasilkan curah jantung sebesar 4900 mL/menit atau mendekati 5 liter/menit.

Kecepatan jantung sangat dipengaruhi oleh nodus SA karena sebagai pemicu awal dari kontraksi nantinya. Selain itu, saraf simpatis dan parasimpatis dapat mempengaruhi kecepatan jantung dimana saraf simpatis dapat meningkatkan kecepatan denyut jantung ketika dibutuhkan peningkatan aliran darah. Efek utama stimulasi simpatis pada nodus SA adalah percepatan depolarisasi sehingga ambang lebih cepat tercapai. Norepineprin yang dikeluarkan dari ujung saraf simpatis mengurangi permeabilitas K⁺ dengan mempercepa inaktivasi saluran K⁺. Dengan penurunan jumlah ion kalium yang meninggalkan sel, bagian dalam sel menjadi kurang negatif sehingga timbul efek depolarisasi. Dengan pergeseran ambang yang lebih cepat tentu saja memungkikan potensial aksi lebih cepat dan juga mempercepat denyut jantung. Sedangkan untuk saraf parasimpatis justru memperlambat kecepatan denyut jantung. Asetilkolin yang dikeluarkan oleh saraf parasimpatis meningkatkan permeabilitas nodus SA terhadap ion kalium dengan memperlambat penutupan saluran ion kalium sehingga nantinya ion kalium akan keluar dari dalam sel lebih lama sehingga bagian dalam sel lebih negatif sehingga lebih lama untuk masuk ke ambang istirahat dengan juga memperlama fase repolarisasi. Hal ini tentu saja memperlama depolarisasi dan aksi potensial sel-sel jantung. Dan akhirnya dapat memperlambat denyut jantung seseorang.

Isi Sekuncup sangat dipengaruhi oleh aliran darah balik dari vena dan volume diastolik akhir, dimana aliran vena tersebut terkait dengan volume darah dan resistensi pembuluh, serta jumlah darah yang dikontraksikan oleh atrium (otot) untuk masuk kedalam ventrikel.

Referensi:

1. Guyton AC, Hall JE. Textbook of medical physiology. 11th edition. Philadelphia: Elsevier Saunders; 2006.

2. Sherwood L. Human physiology: From cells to system. 7th edition. Toronto: Brooks/Cole Cengage Learning; 2010.