Praktikum Histologi I Modul 2.3 Kardiovaskular Jantung dan Pembuluh Darah Tujuan pembelajaran 1. Mahasiswa mampu mengetahui lapisan jantung pada atrium dan ventrikel 2. Mahasiswa mampu mengetahui struktur histologi katup jantung 3. Mahasiswa mampu mengetahui lapisan aorta, arteri,arteriol dan kapiler 4. Mahasiswa mampu mengetahui lapisan vena, dan venulae Pendahuluan Kardiovaskular adalah sistem peredaran darah yang tersusun atas jantung, arteri, kapiler, dan vena. Jantung ialah organ yang tersusun atas otot yang berkontraksi secara ritmis memompa darah ke seluruh tubuh melalui arteri. Arteri adalah rangkaian pembuluh darah yang membawa darah dari jantung menuju kapiler jaringan untuk pertukaran nutrisi dan oksigen. Kapiler ialah pembuluh darah terkecil yang membentuk jalinan dan anastomosis di dekat jaringan untuk pertukaran air, makromolekul, nutrisi dan oksigen. Kapiler pada jaringan beranastomosis secara bebas, membentuk jejaring luas yang menghubungkan arteri dan vena. Vena terbentuk dari penggabungan kapiler menjadi suatu saluran yang membawa darah sisa pertukaran nutrisi dan oksigen di kapiler menuju jantung. Gambar 1. Sistem Kardiovaskular
1. Jantung Jantung terdiri atas 4 ruang: atrium kiri dan kanan serta ventrikel kiri dan kanan. Ventrikel kiri memompa darah yang berasal dari atrium kiri ke seluruh tubuh melalui arteri besar aorta. Darah yang beredar ke seluruh tubuh melalui saluran arteri berakhir di kapiler untuk terjadi pertukaran nutrisi dan oksigen. Pada akhirnya darah akan dibawa vena hingga menuju atrium kanan jantung melalui vena besar vena cava. Darah kemudian masuk ke ventrikel kanan dan dipompakan menuju paru paru melalui arteri pulmonalis. Darah yang masuk ke paru paru kemudian mengalami pertukaran gas dan dibawa kembali ke jantung melalui vena pulmonalis menuju atrium kiri. Dari sini darah masuk ke ventrikel kiri untuk mengalami siklus yang sama. Gambar 2. Struktur jantung Dinding jantung tersusun atas 3 lapisan, dari paling dalam yaitu endokardium, miokardium, dan perikardium paling luar. Perikardium berupa kantong yang melipat dan membentuk rongga perikardium. Rongga ini berisikan cairan sehingga memudahkan kontraksi jantung. Bagian perikardium yang melekat ke miokardium disebut perikardium visceral atau epikardium. Sedangkan bagian yang melekat ke struktur lain di rongga thorax disebut perikardium parietal. Secara histologis struktur perikardium yang penting ialah epikardium. a. Endokardium, merupakan lapisan dinding jantung paling tipis. Terdiri atas selapis sel endotel gepeng diatas lapisan tipis jaringan ikat longgar yang didominasi serabut kolagen dan elastin, dan beberapa sel otot polos. Di bawah endokardium terdapat lapisan subendokardium yang memisahkan endokardium dengan miokardium. Lapisan ini lebih tebal dari endokardium, terdiri atas jaringan ikat yang diantara serabutnya dapat ditemukan vena, nervus dan di
dinding ventrikel dapat ditemukan pula serabut sistem konduksi jantung atau serabut Purkinje. Gambar 3. Gambaran 3 dimensi dinding jantung Gambar 4. En (endokardium),sen (lapisan subendokarium),p (serabut Purkinje),M (Miokardium) Struktur jantung penting lainnya di endokardium ialah katup, ada 4 katup jantung yang melekat pada skeleton fibrosa atau rangka jaringan ikat jantung yang sering disebut anulus
fibrosus. Katup merupakan modifikasi endokardium yang memiliki jaringan ikat sangat padat akan kolagen dengan selapis endotel. Sedangkan anulus fibrosus berasal dari jaringan ikat padat endokardium yang sangat kaya kolagen pada kanal atrioventrikular. Katup memiliki struktur pendukung berupa chorda tendinea dan muskulus papillaris yang terdapat di ventrikel. Chorda tendinea berupa jaringan ikat padat yang menghubungkan katup dengan muskulus papillaris. Sedangkan muskulus papillaris merupakan bagian dari miokardium yang menonjol dan melekat dengan chorda tendinea. Keberadaan kedua struktur ini penting untuk mencegah prolaps katup. Gambar 5. Anulus fibrosus dan keempat katup jantung
Gambar 5. Katup atrioventrikularis, menghubungkan atrium (A) dan ventrikel (V). Tampak katup padat kolagen (C) terpulas biru, pada bagian distal terdapat chorda tendinea, tampak endokardium padat kolagen menunjukkan anulus fibrosus b. Miokardium, merupakan lapisan dinding jantung paling tebal. Serabut otot jantung tersusun spiral dalam dinding jantung, sehingga pada preparat histologi akan tampak gambaran susunan serabut ke berbagai arah. Sel otot jantung memiliki banyak ciri unik yang hanya ada pada sel otot jantung. Ciri ciri ini menunjukkan susunan histologi yang mendukung fisiologinya sebagai otot jantung. Ada 2 jenis serabut pada lapisan miokardium, serabut kontraktil yang berfungsi untuk kontraksi jantung, dan serabut sistem konduksi yang merupakan modifikasi serabut otot jantung Sel otot jantung pada serabut kontraktil, memperlihatkan pola garis melintang yang mirip dengan otot rangka,namun kontraktilitasnya involunter mirip dengan otot polos. Meskipun tampak memiliki pola mirip dengan sel otot rangka, sel otot jantung memiliki 1-2 inti pucat di tengah, lebih mirip otot polos dibanding otot rangka yang multinuklear. Sel otot jantung memiliki diskus interkalaris, berupa garis gelap melintang yang tersusun ireguler. Diskus ini merupakan kompleks pertautan antar sel otot jantung untuk membantu kontraktilitas otot jantung. Pada diskus interkalaris akan banyak ditemukan struktur hubungan antar sel seperti desmosom, fascia adherentes (menyerupai zonula adherens) dan taut celah (gap junction) yang memungkinkan terjadinya komunikasi antar sel otot jantung, mengikat sel sel otot jantung dan mendukung kontraktilitas sel otot jantung secara bersamaan. Untuk itu pula, sel otot jantung memiliki banyak tubulus T dengan ukuran yang lebih besar. Metabolisme otot jantung bersifat aerob dengan asam lemak sebagai sumber utama, asam lemak ini kemudian ditimbun dalam bentuk trigliserida dan glikogen yang banyak ditemukan di perikardium. Karena kebutuhan metabolismenya yang tinggi, otot jantung memiliki
banyak mitokondria yang menempati hingga 40% sitoplasma. Karena aktivitas ventrikel lebih tinggi dibanding atrium, maka ukuran sel dan tubulus T berjumlah lebih sedikit pada atrium. Atrium memiliki granul produsen ANF (atrium natriuretic factor) pada pada kedua kutub inti otot jantung yang terhubung dengan kompleks Golgi. ANF merupakan hormon polipeptida regulator ekskresi natrium dan air yang berperan dalam pengaturan tekanan darah. Lapisan miokardium juga memiliki serabut konduksi yang merupakan modifikasi otot jantung. Sistem konduksi jantung tersusun atas nodus sinoatrial (SA) yang berperan sebagai pacemaker dan terletak di dinding posterior atrium kanan, nodus atrioventrikular (nodus AV) dan berkasnya (berkas atrioventrikular/berkas His) yang berlanjut menjadi serabut Purkinje kearah ventrikel. Nodus AV terletak di dasar atrium kanan, berlanjut menjadi berkas His ke septum interventrikel hingga akhirnya menuju ventrikel menjadi serabut Purkinje kearah lapisan subendokardium membentuk jejaring hingga masuk kembali ke miokardium ventrikel. Nodus SA merupakan modifikasi sel otot jantung berbentuk fusiform berukuran lebih kecil dibanding sel otot kontraktil. Nodus AV memiliki struktur serupa namun dengan juluran sitoplasma lebih banyak untuk mendukung perannya membentuk jejaring konduksi. Serabut Purkinje, sama seperti sel kontraktil, memiliki 1-2 inti di tengah,namun sitoplasmanya sangat kaya akan mitokondria dan glikogen hingga terpulas sangat pucat pada preparat. Diantara serabut miokardium terdapat serabut saraf otonom simpatis dan parasimpatis yang mempengaruhi frekuensi denyut dan irama jantung. Selain itu terdapat pula ujung saraf bebas yang berhubungan dengan sensibilitas dan berperan dalam munculnya nyeri (angina pectoris)
Gambar 6. En (endokardium), tampak serabut Purkinje (P) di lapisan subendokardium dan sebagian lagi bergabung dengan serabut kontraktil di lapisan miokardium c. Epikardium, tersusun atas lapisan epitel skuamous selapis (mesotel) dan jaringan ikat longgar tipis. Mesotel berperan dalam sekresi cairan perikardium. Di bawah epikardium,ke arah luar terdapat lapisan subepikardium yang mirip dengan lapisan subendokardium, berisikan arteri koroner, vena, saraf serta sebagai ciri khasnya, memiliki adiposit. Gambar 7.Epikardium (Ep), jaringan ikat (CT), saraf (N), Adiposit (F), Miokardium (M)
2. Pembuluh darah Struktur pembuluh darah berbeda tergantung lokasi dan fungsinya. Secara umum, lapisan pembuluh darah dapat dijabarkan sebagai berikut: a. Tunika intima, merupakan lapisan paling tipis dan paling dalam yang kontak langsung dengan darah. Tersusun atas endotel selapis dengan lapisan subendotel jaringan ikat longgar yang kadang mengandung otot polos. Endotelium memiliki beberapa peran yaitu sebagai membran semipermeabel; produsen zat vasoaktif yang mempengaruhi tonus vaskular seperti nitrogen oksida, endotelin,dll; konversi angiotensin I yang berperan dalam regulasi tekanan darah; produsen faktor koagulasi; produsen VEGF (vascular endothelial growth factor) yang berperan pada angiogenesis. Pada arteri dan vena besar, di antara tunika intima dan media terdapat lamina elastika interna yang terdiri atas serabut elastin dengan banyak fenestra atau celah untuk difusi air dan nutrisi ke lapisan dalam pembuluh b. Tunika media, merupakan lapisan paling tebal yang tersusun atas lapisan konsentris otot polos. Di antara sel otot polos terdapat berbagai serabut jaringan ikat ;elastin ; retikular kolagen; substansi dasar; substansi dasar proteoglikan, glikoprotein. Tunika media jauh lebih tebal pada dinding arteri, selain itu pada arteri, terdapat lamina elastika eksterna yang serupa dengan lamina elastika interna c. Tunika adventitia, tersusun atas serat kolagen tipe I dan elastin. Lapisan ini lebih tebal pada vena dan akan menyatu dengan stroma jaringan ikat organ. Struktur penting lainnya pada pembuluh darah besar ialah vasa vasorum. Karena ketebalannya, dinding pembuluh darah sulit mendapatkan suplai nutrisi yang dipertukarkan pada tunika intima. Untuk itu vasa vasorum yang berupa arteriol, kapiler, atau venula bercabang cabang di tunika adventitia dan intima. Karena itu pula, vasa vasorum lebih banyak ditemukan pada vena mengingat darah yang diangkut vena merupakan darah yang teroksigenasi. Berikut adalah penjabaran mengenai pembuluh dasar berdasarkan tipenya
Gambar 7. Lapisan pada dinding pembuluh darah Gambar 8. Struktur organisasi pembuluh darah
a. Arteri elastis besar, aorta dan percabangannya yang didominasi serabut elastin pada tunika media. Arteri jenis ini berperan menstabilkan aliran darah, sehingga makin bertambah usia, makin tebal pula lamina elastika. Kedua lamina elastika pada arteri ini tampak serupa, sedangkan tunika adventitia pada jenis ini relatif kurang berkembang Gambar 9. Aorta,arteri elastis, tampak jelas tunika media (M) terdiri atas lapisan serabut elastin b. Arteri muskular, yaitu arteri yang membawa darah dari aorta dan percabangannya menuju organ. Arteri jenis ini didominasi banyak lapisan sel otot polos pada tunika media. Biasanya
hanya tampak lamina elastika interna, lamina elastika eksterna biasa hanya ada pada arteri yang berdekatan dengan percabangan aorta. Gambar 10. Arteri muskularis, tampak tunika media (M) ebih tipis dibanding arteri elastis, didominasi sel otot polos. Tunika adventitia memiliki vasa vasorum c. Arteriol, merupakan percabangan arteri terkecil yang hanya memiliki 1-2 lapis otot polos tunika media. Tunika intima hanya terdiri atas selapis endotel, tanpa tunika adventitia. Arteriol umumnya sangat kecil dengan diameter < 5mm. Pada beberapa jaringan dan organ seperti kulit tangan dan kaki, terdapat anastomosis arteriovenosa berupa gabungan arteriol dan venula. Pada anastomosis ini biasanya arteriol memiliki tunika media dan adventitia yang tebal. Percabangan arteriol disebut metartertiol dengan lapisan otot polos yang berperan sebagai sfingter prakapiler. Percabangan lebih lanjut metarteriol sebelum membentuk venula disebut Thoroughfare channel. Kapiler dan metarteriol bersatu membentuk venula pasca kapiler.
Gambar 11. Arteriol dengan selapis endotel (E),2-3 lapis otot polos di tunika media (M), tunika adventitia tipis Gambar 12. Arteriol dan anastomosisnya dengan venula
d. Kapiler, adalah tempat terjadinya pertukaran metabolik darah dan jaringan sekitarnya. Berukuran sangat kecil, sepersepuluh arteriol, namun paling banyak di dalam tubuh (90% dari semua pembuluh darah). Kapiler memiliki selapis endotel poligonal dengan lamina basalis, yang tergulung membentuk saluran. Sitoplasma kapiler hanya mengandung sedikit kompleks Golgi, mitokondria, ribosom dan beberapa sisterna RE kasar. Struktur yang tak kalah pentingnya ialah zonula occludentes yang berperan dalam permeabilitas kapiler. Kapiler memiliki perisit, yaitu sel pada lamina basal endotel yang berfungsi dalam kontraktilitas dan regenerasi kapiler. Kapiler dapat diklasifikasikan berdasarkan strukturnya, yaitu sbb: - Kapiler kontinu, jenis kapiler yang paling sering ditemukan dengan kontinuitas endotel pada dinding kapiler. - Kapiler fenestrata, kapiler dengan banyak fenestra sirkular kecil yang memungkinan pertukaran molekul. Karena strukturnya ini, kapiler fenestrata biasa ditemukan pada jaringan tempat berlangsungnya pertukaran molekul dengan darah seperti ginjal, saluran cerna,dll. Setiap fenestra ditutupi oleh lapisan proteoglikan heparan tipis yang disebut diafragma dan lamina basalis. - Kapiler sinusoid, kapiler dengan fenestra besar tanpa diafragma, kapiler tersusun atas sel diskontinu hingga lamina basalis. Karena strukturnya ini, aliran darah akan berjalan lambat disini. Kapiler ini ditemukan pada hepar,spleen, organ endokrin dan sumsum tulang.
e. Venula, merupakan transisi dari kapiler yang ikut berperan dalam pertukaran darah dengan jaringan. Selain itu, venula merupakan tempat ekstravasasi leukosit ke jaringan. Venula tersusun atas endotel dengan lapisan tipis tunika media, dan disebut venula muskular. Venula venula ini bertemu kemudian membentuk vena pengumpul. Gambar 14. Venula pascakapiler (V), struktur mirip kapiler,tampak perisit (tanda panah),arteriol (A) dengan endotel selapis dan 2 lapis sel otot pada tunika media. Gambar 15. Venula muskularis, tampak tunika media (M) terdiri atas 2-3 lapisan sel otot polos
Gambar 15. Venula pengumpul, berukuran besar dengan selapis endotel, beberapa lapis otot polos (tanda panah bawah) f. Vena, merupakan pembuluh yang membawa darah menuju jantung. Karena tekanannya sangat rendah, vena umumnya memiliki katup yang menonjol dari tunika intima untuk mencegah aliran balik. Sebagian besar vena berukuran kecil atau sedang dan berjalan beriringan dengan arteri muskular. Vena memiliki tunika intima dengan subendotel tipis dan tunika media terdiri atas berkas halus otot polos, serat retikular dan elastin. Tunika adventitia vena didominasi serabut kolagen Gambar 16. Vena dengan katup (tanda panah) g. Vena besar, memiliki tunika intima dengan lapisan subendotel. Tunika media tipis didominasi elastin dengan sedikit otot polos, begitu pula tunika adventitia juga didominasi elastin. Katup vena sangat mencolok pada vena besar, katup terdiri atas lipatan tunika intima kaya elastin yang dilapisi endotel.
Gambar perbedaan arteri elastis besar (aorta) dan vena besar (vena cava). Tampak tunika media (M) lebih tebal pada arteri, sedangkan tunika adventitia (A) lebih tebal pada vena cava. Keduanya memiliki lamina elastika interna (IEL). Kedua tunika media didominasi serabut elastin, namun lapisan serabut elastin (EF) tampak lebih jelas pada tunika media dan tunika adventitia pada vena cava, aorta memiliki vasa vasorum (V)