Interaksi otot dan tulang: tempat bertemunya fisika dan biologi

Jika berbicara mengenai fisika tak akan ada habis-habisnya dikupas. Mengapa? Karena, fisika mempelajari hal mengenai gejala alam mulai dari yang berukuran sangat besar sampai hal yang tak kasat mata. Fisika sebagai cabang sains yang fundamental, menjadi dasar berbagai ilmu pengetahuan dan tegnologi. Hal ini akan membentuk disiplin ilmu baru, salah satunya jika fisika bertemu dengan biologi namanya biofisika. Interaksi antara otot dan tulang adalah tempat kedua disiplin ilmu ini bertemu.

Otot dan tulang merupakan jaringan asal mesodermal yang bekerja sama dengan persendian dimana merupakan unit fungsional muskuloskeletal untuk memfasilitasi pergerakan organisme, yang dipandu oleh sistem saraf pusat dan jaringan saraf serta sambungan neuromuskulernya. Kedua jaringan ini menyediakan sistem adaptasi yang sangat fleksibel sebagai respons terhadap variabilitas kekuatan fisik yang dihasilkan melalui gravitasi dan kondisi lingkungan. Otot dan tulang merupakan satu kesatuan yang tidak bisa berjalan sendiri ketika berkerja. Interaksi antara keduaya tidak hanya bilateral tetapi mengikuti hubungan multilateral atau bahkan organisme, yang melibatkan metabolisme dan sistem saraf.

Dalam patologi dan penuaan, akumulasi kerusakan sel dan jaringan dapat mengubah keseimbangan dari pemeliharaan adaptif dan regenerasi, juga dapat menyebabkan penyakit dan kondisi degeneratif. Interaksi timbal balik antara otot dan tulang, merupakan tempat dimana fisika dan biokimia/biologi sel, terintegrasi menyesuaikan satu sama lain sesuai dengan kebutuhan lingkungannya yang berlangsung secara dinamis dan terus menerus.

Otot dan tulang berinteraksi melalui kekuatan fisik dan mengeluarkan osteokin dan miokin. Gaya fisik dihasilkan dari gravitasi, penggerak, latihan, dan perangkat eksternal. Selain komunikasi melalui kekuatan fisik/mekanosensing/mekanisme adaptasi, komunikasi organ humoral sistemik adalah salah satu cara klasik otot dan tulang untuk berinteraksi yang melibatkan sistem organ lain seperti sistem saraf pusat, metabolisme, dan diduga seluruh organisme.

Interaksi antara otot dan tulang ini untuk menyediakan mekanisme pemodelan adaptif dan pemodelan ulang dalam lingkungan fisik yang menantang. Kedua jaringan merasakan ketegangan mekanis, mentransduksi sinyal biokimia sebagai respons, dan saling mempengaruhi jaringan masing-masing arsitektur untuk menyeimbangkan kekuatan otot dan ketahanan patah. Kegiatan penelitian intens yang sedang berlangsung membedah mekanisme molekuler itu mengubah fisika menjadi biokimia dan biologi sel.

Ketegangan fisik sangat memodulasi biologi sel, dimana jika ditransformasikan menjadi banyak sinyal biokimia akan menyebabkan pemodelan atau pemodelan ulang hingga keadaan homeostasis baru tercapai karena input fisik tetap dalam kondisi stabil. Jika terjadi penurunan masukan fisik, maka dapat menyebabkan atrofi otot dan tulang keropos. Pemodelan ulang adaptif yang berkelanjutan nampaknya menjadi kunci untuk menunda degenerasi terkait penuaan. Seiring bertambahnya usia, kondisi seperti ini berlaku dan proses mekanisme molekuler akan memungkinkan untuk pencegahan dan intervensi yang lebih terarah di masa depan.

Referensi:

Baca juga:
  1. Herrmann, M., Engelke, K., Ebert, R., Müller-Deubert, S., Rudert, M., Ziouti, F., … & Jakob, F. (2020). Interactions between muscle and bone—where physics meets biology. Biomolecules, 10(3), 432.
  2. http://besmart.uny.ac.id/v2/mod/resource/view.php
I. D. Sarungallo
Latest posts by I. D. Sarungallo (see all)
Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar