Jantung Bukan Sekadar Pompa

Kita semua tentu maklum jantung adalah organ yang sangat penting dalam tubuh kita, yakni untuk memompa darah agar beredar ke seluruh tubuh. Tapi ternyata jantung bukan cuma mengempis menggelembung untuk memompa. Jantung juga berhubungan dengan elektrokimia, yakni bagaimana sinyal kimia berubah menjadi sinyal listrik. Bagaimana pula dengan alat pacu jantung, apa fungsinya?

Jantung merupakan organ yang sangat efisien dan tangguh. Rata-rata pada orang dewasa normal setiap menit jantung memompa 5 liter darah, dan kalau sedang olahraga dapat meningkat menjadi 25 liter per menit. Katup jantung harus membuka dan menutup 70 sampai 80 kali per menit. Untuk 20 tahun saja, frekuensi ini sama dengan 750 juta menutup-membuka.

Alat pompa ini bekerja tanpa kenal lelah sepanjang usia hidup manusia, bahkan tanpa perawatan rutin atau turun mesin. Untuk menjaga agar bekerjanya prima, kita biasanya dianjurkan dokter mengonsumsi makanan sehat yang seimbang dan olahraga teratur.
Kita biasa dikenalkan dan memahami jantung sebagai alat mekanik, sekumpulan otot yang menyirkulasikan darah melalui kontraksi yang ritmis. Tapi dua abad yang lalu dua kimiawan, Luigini Galvani dan Alessandro Volta, mempelajari jantung dan menemukan bahwa kontraksi jantung dan juga impuls saraf di seluruh tubuh kita dikontrol oleh gejala listrik. Pulsa listrik yang menyebabkan denyut jantung merupakan kombinasi yang unik dari elektrokimia dan sifat membran sel yang semipermeabel.

Dinding sel secara selektif dapat melewatkan atau menghalangi aliran ion-ion yang penting secara fisiologis, khususnya ion Na+, Ca2+, dan K+. Akibatnya, konsentrasi ion-ion ini di dalam dan di luar membran akan berbeda. Di sel jantung, misalnya, konsentrasi ion K+ di dalam dan di luar sel berturut-turut 135 miliMolar (mM) dan 4 mM. Sebaliknya, konsentrasi ion Na+ di dalam adalah 10 mM, sedangkan di luar adalah 145 mM. Perbedaan konsentrasi itu menimbulkan perbedaan potensial listrik. Ingat potensial elektrokimia bergantung pada konsentrasi ion-ionnya. Pada suhu normal badan (37 derajat C) perbedaan konsentrasi ion K+ di dalam dan di luar menimbulkan potensial listrik -94 miliVolt (mV). Tanda minus menyatakan untuk mengalirkan ion K+ ke dalam sel diperlukan energi karena aliran K+ dari yang konsentrasi rendah ke tinggi.

Aliran ion yang melawan aliran normal dimungkinkan karena energi dari ATP, molekul sumber energi dalam tubuh. Aliran ini tentu berakibat pada perubahan konsentrasi ion di dalam dan luar sel. Perubahan konsentrasi ion di dalam dan di luar sel berakibat pada perubahan potensial. Di dalam jantung ada sel pacu, yakni sel dalam jantung yang mengatur laju kontraksi jantung. Membran sel pacu mengatur konsentrasi ion di dalam sel secara periodik sehingga potensial listriknya juga bervariasi secara periodik. Siklus perubahan potensial ini yang menentukan laju denyut jantung. Kalau sel pacu seseorang mengalami kelainan fungsi karena penyakit atau kecelakaan, alat pacu artifisial dapat dicangkokkan untuk menggantikan fungsinya.

Menjelang akhir tahun 1800-an, ilmuwan menemukan bahwa pulsa listrik yang menyebabkan jantung berdenyut ternyata cukup kuat untuk dapat dideteksi di permukaan tubuh. Pengamatan ini menjadi dasar elektrokardiografi (EKG). Pada gambar di halaman ini diperlihatkan bagaimana sinyal EKG berhubungan dengan mengembang dan mengempisnya jantung.

Augustus Waller adalah orang pertama yang secara sistematis mempelajari sinyal listrik jantung. Terobosan penting dibuat oleh Einthoven di Belanda yang menggunakan galvanometer yang lebih sensitif dari alat yang digunakan Waller. Einthoven dianugerahi Nobel Kedokteran 1924 untuk penemuan EKG. EKG adalah cara memonitor kerja jantung tanpa harus membedah tubuh. EKG dilakukan dengan menempelkan rangkaian elektroda pada kulit untuk mengukur perubahan potensial saat jantung berdenyut.

Pacu jantung

Alat pacu jantung adalah alat medis yang didesain untuk mengatur denyut jantung. Alat ini digunakan bila sel pacu jantung tidak cukup cepat atau bila ada penyumbatan dalam sistem penghantar listrik yang menghalangi penghantaran sinyal listrik. Alat pacu jantung di luar tubuh pertama dibuat oleh John Hopps pada tahun 1950. Menurut catatan, alat di luar tubuh ini sangat ruwet dan mengesankan betapa sengsaranya orang yang menggunakannya.

Pada tahun 1958 tim dokter di Swedia mendesain alat pacu yang dapat diimplantasikan dalam tubuh walaupun hanya dapat bertahan tiga jam. Sejak saat itu alat ini berkembang sehingga sekarang orang dengan alat pacu jantung dapat bertahan hidup berpuluh-puluh tahun.

Bagian utama dari alat pacu adalah baterai, yang kembali sangat berhubungan dengan elektrokimia. Alat pacu jantung kini biasanya diberi tenaga oleh baterai ”kancing” litium-perak kromat, yang memiliki potensial 3,5 V. Baterai ini mampu bertahan beberapa lama. Awalnya baterai yang digunakan untuk alat pacu jantung adalah baterai yang dapat diisi ulang. Jadi secara berkala orang yang menggunakan alat pacu seolah dicas ulang.

Betapa besar ciptaan Tuhan: walaupun jantung fungsi utamanya adalah pompa mekanik, ternyata kerjanya dengan mudah dapat dimonitor dengan menggunakan pulsa listrik kecil yang dihasilkan oleh sel pacu.

Penulis: Ismunandar, Dosen Kimia di FMIPA ITB.
Sumber: Kompas: 01/09/06

Explore posts in the same categories: Artikel, Kesehatan

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s


%d bloggers like this: