Bab 7. Kartilago

KartilagoTULANG RAWAN HIALIN TULANG RAWAN ELASTIS Matriks FIBROKARTILAGO Kondrosit PEMBENTUKAN, PERTUMBUHAN DAN Perikondrium PERBAIKAN TULANG RAWANTulang rawan (kartilago) ditandai dengan suatu matriks Ketiga tulang rawan tidak mempunyai pembuluh darah dan mendapat nutrisi melalui difusi dari kapiler jaringan ikatekstrasel (ECM) yang banyak mengandung glikosaminoglikan di dekatnya (perikondrium) atau melalui cairan sjnovia dari rongga sendi. Pada keadaan tertentu, pembuluh darah me-dan proteoglikan, yaitu makromolekul yang berinteraksi nerobos tulang rawan untuk memberi makan jaringan lain,dengan serat kolagen dan elastin. Variasi komposisi komponen tetapi pembuluh-pembuluh ini tidak memasok nutrien kematiiks ini menghasilkan tiga jenis tulang rawan, yang ber- fulang rawan. Seperti yang sudah diduga mengenai sel-sel di jaringan avaskular, kondrosit memperlihatkan aktivitas meta-adaptasi dengan kebutuhan biomekanis setempat. bolisme yang rendah. Tulang rawan tidak memiliki pembuluh Tulang rawan meruPakan benluk khusus jaringan ikat limfe atau saraf.dengan konsistensi matriks ekstrasel (ECM) yang \"keras\" se- Perikondrium (Gambar 7-2) adalah selubung jaringan ikathingga memungkinkan iaringan tersebut menahan stresmekanis tanpa terjadinya distorsi yang permanen. Pada sistem padat yang mengelilingi tulang rawan di kebanyakan tempat,pernapasar! tulang rawan membentuk kerangka yang me- vang membentuk tempat pertemuan antara tulang rawan dannyangga jaringan lunak. Karena permukaannya yang licin dan jaringan yang disangga tulang rawan tersebut. Perikondriumlentur, tulang rawan merupakan peredam benturan d an daerah mengandung pembuluh darah yang memasok fulang rawanpergeseran bagi sendi serta memudahkan pergerakan tulang (avaskular) dan juga memiliki saraf dan pembuluh 1imfe.Tulang rawan juga penting untuk perkembangan dan per- Tulang rawan sendi, yang menutupi permukaan tulang senditumbuhan tulang-tulang panjang, baik sebelum mauPun se- yang dapat digerakkan, tidak memiliki perikondrium dan dipertahankan oleh difusi oksigen dan nutrien dari cairansudah lahir (ihat Bab 8). Tulang rawan terdiri atas sel-sel, yang disebut kondrosit sinovia.(Yun. chondros, tulang rawan , + kytos, sel) dan matriks ekstrasel TULANG RAVIIAhI trIIAI.Itr{luas, yang terdiri atas serat dan substansi dasar. Kondrosit Tulang rawan hialin (Gambar 7-2) adalah bentuk tulang rawanmenyintesis dan menyekresi ECM, dan sel-selnya sendiri ter- yang paling umum dijumpai dan paling banyak dipelaiari daridapat di dalam rongga-rongga matriks yang disebut lakuna' ketiga bentuk. Tulang rawan hialin segar berwarna putih-ke-Kolageq asam hialuronat, proteoglikan, dan sejumlah kecil biruan dan bening. Pada embrio, tulang rawan berfungsi se- glikoprotein adalah makromolekul utama yang terdapat di bagai kerangka sementara, sampai tulang ini secara berangsur semua jenis matriks tulang rawan. diganti oleh tulang seiati. Pada mamaiia dewasa, tulang rawan hialin terdapat pada Karena kolagen dan elastin bersifat fleksibel, konsistensi padat tulang rawan yang mirip-gel bergantung pada ikatan permukaan sendi di sendi yang dapat bergerak, di dinding saluran napas yang besar (hidung, laring, trakea, bronkus), dielektrostatik antara serat kolagen dan rantai samping ujung ventrai tulang rusuk telnpat persendian rusuk dengan glikosaminoglikan milik proteoglikan matriks. Konsistensi sternum, dan di lempeng epifisis, yang berperan bagi per- kartilago juga bergantung pada keterikatan ait (solontion utnter) tumbuhan memanjang di tulang (lihat Bab B). pada rantai glikosaminoglikan yang bermuatan negatif, yang Matriks terjulur dari inti protein proteoglikan. Empat puluh persen berat kering tulang rawan hialin terdiri Akibat adanya variasi kebutuhan fungsional, tiga bentuk atas kolagen, yang terbenam dalam gel berhidrasi padat dari tulang rawan telah berevolusi, masing-masing dengan proteoglikan dan glikoprotein struktural. Pada sediaan komposisi matriks yang bervariasi. Daiam matriks kartilago histologi rutin, kolagen tidak dapat dilihat karena dua hal: hialin, yaitu bentuk yang paling umum dijumpai, kolagen II kolagen terdapatberupa fibril (serabut) yang memiliki dimensi merupakan tipe kolagen utamanya (Gambar 7-1). Kartilago elastii yang lebih lentur dan dapat teregang, memiliki banyak serat elastin di dalam matriksnya selain kolagen tipe II' Fibrokartilag o, y angdiiumpai pada bagian-bagian tubuh yang mengalami tarikan, ditandai dengan suatu matriks yang mengandung anyaman padat serat kolagen tipe I yang kasar' 11',|

112 / BAB 7submikroskopik; dan indeks refraksi serabut hampir sama Matriks tulang rawan biasanya bersifat basofilik karenadengan indeks refraksi substansi dasar tempat serabut ini tingginya kandungan GAG tersulfasi dan variasi pulasan di dalam matriks tersebut menggambarkan perbedaan padaterbenam. Tulang rawan hialin terutama mengandung kolagen komposisi molekul. Matriks tulang rawan yang mengelilingitipe II, meskipun sejumlah kecil kolagen tipe VI dan IX juga setiap kondrosit kaya akan GAG dan miskin kolagen. Areaditemukan. tersebut menvusun matriks teritorial dan biasanya menghasil- kan pulasan yang berbeda dari matriks lainnya (Gambai Z-2). Proteoglikan tulang rawan mengandung kondroitin Kondrosit4-sulfat, kondroitin 6-su1fat, dan keratan sulfat, yang terikat Di bagian tepi tulang rawan hialiry kondrosit muda memilikisecara kovalen pada inti protein. Ratusan proteoglikan ini bentuk lonjong, dengan sumbu panjangnya yang paralel terhadap permukaan. Lebih ke dalam, sel-sel ini menpJi bulatsecara non-kovalen berhubungan dengan molekul panjang dan terdapat dalam kelompok yang dapat beranggotakanasam hialuronat, dan membentuk agregat proteoglikan, yangberinteraksi dengan kolagen (Gambar 7-3). Secara strukluraf hingga delapan se1 yang berasal dari pembelahan mitosisproteoglikan mirip dengan sikat pembersih botol, dengan sebuah kondrosit. Kelompok ini disebut agregat isogen (yun. rsos, sama, + senos, keluarga). Kondrosit menyintes; kolagenbatang sikat sebagai inti protein dan rantai glikosaminoglikan dan molekul matriks lainnya. Saat matriks diproduksi, sel-sel(GAG) yang menyebar sebagai sikatnya. di agregat tersebut bergerak menjauh dan menempati lakuna yang terpisah. Kandungan air yang tinggi yang terikat pada GAG ber-muatan negatif bertindak sebagai peredam goncangan atau Sel-sel dan matriks tulang rawan sering mengerut selama pembuatan sediaan histologi rutin, yang berakibat ketidak_pegas biomekanis; hal tersebut sangat penting secara teraturan bentuk kondrosit dan retraksinya dari matriks. pada jaringan hidup dan sediaan yang dibuat dengan baik, kondrositfungsional, terutama pada tulang rawan sendi (lihat Bab B)\" akan memenuhi lakuna. Selain kolagen tipe-II dan proteoglikan, komponen pentinglain dari matriks tulang rawan adalah glikoprotein multiadhesifstruktural kondronektin. Seperti fibronektin di jaringan ika!makromolekul ini secara spesifik terikat pada GAG, kolagentipe II dan integriry yang memperantarai perlekatan kondrositpada ECM.Kadilago di telinga eksternal<Epiglotis Kartilago di hidung _..l '_]- Matriks ekstrasel Lakunal,Laring ..t tlt' Kartilago artikular (dengan kondrosit) di suatu sendirrakea- { ., Kartilago dada Kartilago di diskus b Kadilago hialin ,.Y, intervertebralis Lakuna (dengan kondrosit) . | ,,,,... Simfisis pubis :t;:' Matriks ekstrasel Serat kolagen I,,,',\" ,'\" I \",Kartilago salurannapas di paru-paru,trakea dan laring :t{ i' c Fibrokadilago Meniscus $f:,', (Kanrlag,omrflp- ,t!' Serat elastis bantalan --!.1i,,tt. {; ,; Lakuna (dengan kondrosit) Kartilago artikular [Irr Kartilago hialin Matriks ekstrasel di suatu sendi E Fibrokartilago I Kartilago elastis d Kartilago elastisGambar 7-1. Distribusi tulang rawan pada orang dewasa. (a): Terdapat tiga tipe tulang rawan dewasa yang tersebar di banyak areakerangka, terutama di sendi dan tempattempat yang memerlukan fleksiblitas, seperti di iga, telinga dan hidung. penyangga tulang rawandijaringan lain pada seluruh sistem pernapasan juga mencolok. Fotomikrograf memperlihatkan gambaran utama (b) kartilago nLtin, 1c;fibrokartilago, dan (d) kartilago elastis.

KARTILAGO I 113 APLIKASIMEDIg sebut somatomedin C. IGF-1 bekerja secara langsung pada sel- se1 fulang rawary yang meningkatkan pertumbuhannya. Set-sel tutang rawan dapat berubah meniadi tumor iinak (kondroma) atau ganas (kondrosarkoma) Perikondrium Karena tulang rawan tidak memiliki kapiler dara[ Kecuali lulang rawan sendi, semua tulang rawan hialin di- tutr-rpi selapis jaringan ikat padat, yaitu perikondrium, yangkondrosit \"bernapas\" pada tekanan oksigen yang rendah. Sel- penting untuk pertumbuhan dan pemeliharaan tulang rawan (Gambar 7-2). Perikondrium kaya akan serat kolagen tipe I dansel tulang rawan hialin memetabolisme glukosa terutama mengandung banyak fibroblas. Meskipun pada lapisan-dalammelalui glikolisis anaerob untuk menghasilkan asam laktat perikondrium menyerupai fibroblas, se1-se1 tersebut meruPa-sebagai produk akhir. Nutrien dari darah berdifusi melalui kan prekursor kondroblas yang membelah dan berdiferensiasi menjadi kondrosit.perikondrium untuk mencapai sel-sel tulang rawan yang lebihdalam. Transpor air dan zat terlarut ditingkatkan oleh kerja TULANG RAWAN ELASTISpemompaan akibat kompresi dan dekompresi tulang rawan Tulang rawan elastis pada dasarnya sangat serupa dengansecara intermlten. Karena terbatasnya difusi, ketebalan tu1ang rawan hialin, kecuali banyaknya kandungan jalinan serat elastin halus, selain serabut kolagen tipe II (Gambar 7-4).maksimum tulang rawan biasanya terbatas dan tulang rawan Tulang rar,r'an elastis segar memiliki warna kekuningan karena adanya elastin dalam serat elastin.biasanya ditemukan dalam bentuk lempeng tipis jaringan Tulang rawan elastis sering ditemukan menyatu denganyang kecil. tulang rawan hialin secara berangsur. Seperti tulang rawan Fungsi kondrosit bergantung pada hormon. Sintesis GAG hialin, tulang rawan elastis memiliki perikondrium.tersulfasi dipercepat oleh hormon pertumbuhary tiroksiry dan Tulang rawan elastis ditemukan dalam aurikula telinga,testosteron serta diperlambat oleh kortison, hidrokortison, dan dinding liang telinga luar, tuba auditorius (eustachius),estradiol. Pertumbuhan tulang rawan terutama bergantung epiglotis, dan cartilago cuneiformis di laring.pada hormon pertumbuhan somatotropin yang berasal darihipofisis. Hormon tersebut tidak bekerja langsung pada sel-seltulang rawan, tetapi meningkatkan pelepasan faktor per-tumbuhan mirip-insulin-l (IGF-l) pada hati, yang kadang di- Fibroblas perikondrial Perikondrium Kondroblas Kartilago Matriks antarteritorial Kondrosit Matriks teritorialGambar 7-2. Karlilago hialin dan perikondrium. (a): Potongan kartilago hialin memperlihatkan kondrosit yang berada di lakunamatriks_ Sediaan untuk potongan biasanya menimbulkan pengerutan matriks yang dapat menarik kondrosit dari matriks dan menjaditerdistorsi. Bagian atas gambar memperlihatkan perikondrium yang lebih eosinofilik, suatu contoh jaringan ikat padat yang terutama terdiriatas kolagen tipe l. Terdapat transisi dan diferensiasi sel secara berlahap dari perikondrium hingga menjadi tulang rawan, dengan selfibroblastik panjang yang menjadi kondrosit yang lebih bundar dan berukuran lebih besar dengan permukaan iregular yang kontak denganmatriks yang disekresi oleh sel. 200x. H&E. (b): Diagram area transisi antara perikondrium dan kartilago hialin. Pada kartilago yang hidup,kondrosit pada dasarnya mengisi lakunanya. Kelompok berisi clua atau empat lakuna yang berhubungan erat mengindikasikan grupisogen, atau klona kondrosit yang berasal dari sel yang sama. Perbedaan pemulasan tampak jelas antara matriks di sekeliling setiaplakuna, yang disebut matriks teritorial, dan matriks yang berada lebih jauh dari lakuna, matriks antarteritorial. Kolagen lebih banyakterdapat di bagian antarteritorial matriks.

114 I BABT <,,/tt:tr'/[,)l't{l/,1//,/d/ Asam hialuronat Protein penghubung Kondroitin sulfat Kolagen Protein inti (tipe ll)Gambar 7-3. Susunan molekular dalam ECM tulang rawan hialin. Gambar skematis molekul terbanyak di matriks kartilagomemperlihatkan interaksi antara serat kolagen tipe ll dan proteoglikan yang terikat pada asam hialuronat. protein penghubung secaianonkovalen mengikat inti protein proteoglikan pada molekul asam hialuronat yang linear. Rantai samping kondroitin sulfat dari proteoglikansecara elektrostatik terikat pada serabut kolagen, yang membentuk matriks dengan ikatan-silang. Garis lonjong menandakan dierahyang diperbesar di bagian bawah gambar. Sifat fisis komponen matriks tersebut menghasilkan materi fleksibel yang sangat terhidrasidengan kekuatan besar. Sekitar 75%berat basah kartilago hialin adalah air. ; I iiGambar 7-4. Kartilago elastis. Fotomikrograf kartilago elastis dari epiglotis memperlihatkan perikondrium (P) pada kedua permukaan.Distribusi dan ukuran sel dalam kartilago elastts sangat mirip dengan distribusi dan ukuran kartilago hialin. Namun, dengan pulasankhusus untuk serat elastis, matriks terlihat terisi dengan materi-materi tersebut (panah) sehingga fleksibilitas pada bentuk kartilago inimenjadi lebih besar. 100x. Weigert resorsin-fusin.

KARTILAGO I 115FIBROKARTILAGO adalah membulatnya sel-sel mesenkim, dengan retraksi cabang-cabangnya, dan membelah dengan cepat serta mem-Fibrokartilago adalah jaringan intermedia antara jaringan ikat bentuk kondensasi sel. Sel-se1 yang terbentuk melalui di-padat dan tulang rawan hialin. Jaringan tersebut ditemukan ferensiasi langsung dari sel-sel mesenkim ini, yang kini disebut kondroblas, memiliki sitoplasma basofilik yang kaya akanpada diskus intervertebralis, di tempai perlekatan ligamen ribosom. Sintesis dan deposisi matriks kemudian mulai me- misahkan kondroblas satu sama lain (Gambar 7-7). Selamaiertentu, dan simfisis pubis (Gambar 7-1). Fibrokartilago selalu perkembangan embrionik, diferensiasi tulang rawan ber-berhubungan dengan jaringan ikat padat, dan daerah per- langsung dari pusat ke luar; jadi, sel-sel yang berada lebih kebatasan antara kedua iaringan ini tidak ielas, yang memper- pusat memilikr ciri kondrosit, sedangkan sel se1 di periter merupakan kondroblas yang tipikal. Mesenkim superfisiallihatkan daerah peralihan yang bertahap. Fibrokartilago mengandung kondrosit, baik satu-safu atau berkembang menjadi perikondrium. Pertumbuhan tuiang rawan terjadi karena dua proses:dalam agregat isogen, dan umumnya tersusun secara aksialdalam barisan panjang yang dipisahkan oleh serat kolagen pertumbuhan interstisial, yang terjadi akibat pembelahantipe I kasar dan lebih sedikit proteoglikan ketimbang bentuk mitosis kondrosit yang sudah ada; dan Pertumbuhanlain kartilago (Gambar 7-5). Karena kaya akan kolagen tipe I, aposisional, yang terjadi akibat diferensiasi sel-sel peri-matriks fibrokartilago bersifat lebih asidofilik' kondrium. Pada kedua kasus, sintesis matriks meningkatkan pertumbuhan tulang rawan. Perfu mbuhan interstisial kurang Pada fibrokartilago, serat kolagen padat dapat membentuk berperan penting dari kedua proses tersebut pascalahir.berkas-berkas iregular atau paralel di antara agregat aksial Pertumbuhan ini terjadi selama tahap-tahap awalpembentukankondrosit (Gambar 7-5). Orientasi umum kolagen tersebut tulang rawan, saat massa jaringan tulang bertambah dan matriks tulang rawan berkembang dari dalam. Pertumbuhanbergantung pada tekanan yang bekerja pada fibrokartilagokarena berkas kolagen cenderung berespons dalam arah interstisial juga terjadi di lempeng epifisis tulang panjang danparalel terhadap tekanan tersebut. Tidak terdapat adanya tulang rawan sendi. Pada iempeng epifisis, pertumbuhanperikondrium yang dapat dikenali dalam fibrokartilago' interstisial penting untuk memperpanjang tulang panjang (lihat Bab 8). Pada tulang rawan sendi, ketika sel-sel dan Diskus intervertebralis terutama terdiri atas fibrokartilago' matriks dekat permukaan sendi berangsur-angsur menjadi Diskus tersebut terletak di antara vertebra dan terikat padanya aus, tulang rawan harus diganti dari dalam karena tidak ada oleh ligamen. Setiap diskus memiliki dua komponen histologis perikondrium unfuk menambah sel melalui pertumbuhan utama: annulus fibrosus perifer yang kaya akan berkas kolagen aposisi. Pada tulang rawan di bagian lain tubuh, pertumbuhan tipe I dan nucleus pulposus sentral dengan matriks mirip-gel interstisial menjadi kurang mencolok karena matriks menjadi yang kaya akan asam hialuronat (lihat Bab 8). Diskus inter- sangat padat akibat ikatan-silang molekul matriks. Tulang vertebralis bekerja sebagai bantal pelumas dan peredam kejut yang mencegah kerusakan vertebra yang berdekatan akibat rawan kemudian tumbuh lebar melalui pertumbuhan aposisi. daya abrasi atau benturan yang terjadi selama kolumna vertebralis bergerak. Nukleus pulposus berfungsi sebagai pe- Kondroblas berdiferensiasi di lapisan internal perikondrium, berproliferasi dan menjadi kondrosit, saat kondroblas ini redam goncangan untuk mengatasi benturan di antara dikelilingi matriks tulang rawan dan menyatu dengan tulang vertebra. rawan yang telah terbentuk (Gambar 7-2). PEMBENTUK/[N' PERTUMBUHAN Kecuali pada anak-anak, tulang rawan yang cedera meng- DAN PERBAIKAN TULANG RAWAN alami regenerasi secara lambat dan sering tidak sempurna, Tulang rawan berasal dari mesenkim embrionik pada proses melalui aktivitas sel di perikondrium yang menginvasi area kondrogenesis (Gambar 7-6). Indikasi pertama diferensiasi selGambar 7-5. Fibrokartilago. Fibrokarlilago memperlihatkan barisan kondrosit yang tersusun paralel terhadap arah stres yang terkuatdan dipisahkan oleh berkas kolagen tipe I yang paralel atau iregular. Perikondrium yang terpisah tidak dijumpai pada fibrokartilago. (a):Mikrograf simfisis pubis memperlihatkan variasi pulasan dalam matriks yang ditimbulkan oleh berbagai konsentrasi kolagen (C). Lakunalpanai; kondrosit juga terlihat. potongan diskus intervertebralis. '100x. Masson trikrom. (b): Agregat aksial kondrosit dipisahkan olehkolagen. Fibrokartilago juga sering dijumpai pada insersi tendon di kartilago hialin epifiseal. 400x. Pikrosirius-hematoksilin.

116 / BAB 7 ef \fl1f/i rv\firJfflr{' TJGambar 7-6. Kondrogenesis. Diagram tahap{ahap utama pembentukan kartilago. (a): Mesenkim embrio adalah jaringan prekursorke semua tipe kartilago. (b): Proliferasi mitosis sel mesenkimyang disebut kondroblas. (c): Kondroblas dipisahkan satu dan diferensiasi awal menghasilkan jaringan dengan kondensasi sel bundar sama lain oleh produk kondroblas itu sendiri berupa sejumlah komponenmatriks yang secara kolektif membengkak dengan air dan membentuk sejumlah besar ECM. (d): Multiplikasi sel kartilago membentukagregat isogen, masing-masing dikelilingi oleh kondensasi matriks teritorial. Pada kartilago yang matur, aktivitas mitosis interstjsialtersebut berhenti dan semua kondrosit biasanya menjadi semakin jauh terpisah oleh produksr matriksnya.Gambar 7'7. Kondrosit pada fibrokartilago yang sedang tumbuh. Gambaran TEM fibrokartilago dari seekor hewan muda mem-perlihatkan tiga kondrosit di lakunanya. RE kasar banyak dijumpai dalam sel, yang secara aktif menyekresi matriksnya yang kaya akankolagen. Serat kolagen halus, yang terpotong dalamyang sedang tumbuh di kartilago hialin dan elastis beberapa orientasi, tampak mencolok di sekitar kondrosit fibrokartilago. Kondrosit memiliki kompleks Golgi yang lebih mencolok dan menyintesis sejumlah besarproteoglikan selain kolagen. 3.750x.

KARTILAGO I 117 Berbeda dengan iaringan lain, tulang rawan hialin lebih cedera dan membentuk fulang rawan baru. Pada area cedera rentan terhadap proses penuaan degeneratif. Kalsifikasi matriks, yang didahului oleh beftambahnya ukuran dan yang luas-dan kadang-kadang di area kecil-perikondrium volume kondrosit dan diikuti kematiannya, adalah suatu proses umum pada tulang rawan tertentu. Degenerasi membentuk parut jaringan ikat padat, dan bukan membentuk 'asbestiform', yang sering teriadi pada tulang rawan tua, tulang rawan baru. Kapasitas regenerasi tulang rawan yang disebabkan oteh pembentukan agregasi setempat dari buruk terjadi sebagian akibat ketiadaan vaskularisasi pada serabut kolagen abnormal yang tebal. jaringan tersebut.it?-ffi:i,.i,ir.[:4:+#'-:ji:gil!i