Cara Kerja Jantung Pada Saat Olahraga

2.1. Sifat-sifat Struktur Jantung

Otot jantung atau miokardium terbentuk dari otot-otot bergaris seperti otot rangka. Setiap serabut terdiri banyak sel yang saling berhubungan, sehingga apabila satu sel distimuli atau depolarisasi, potensi aksi dengan cepat menyebar ke seluruh sel, menyebabkan jantung bekerja sebagai kesatuan.

Yang membedakan otot jantung dengan otot rangka, otot jantung bekerja tidak dipengaruhi oleh kehendak kita. Jaringan otot jantung memiliki sifat authorhythmicity yang artinya jantung berkontraksi tidak memerlukan adanya impuls dan syaraf, kontraksi jantung disebabkan gelombang depolarisasi yang berasal dari bagian kecil pada jaringan khusus di atrium yan dinamakan Sino Atrial (S-A) node, atau pacemaker. Depolarisasi S-A node secara spontan dengan interval yang teratur.

Jantung terdiri dari empat bilik aurikel atau atria kanan dan kiri dan ventrikel kanan dan kiri yang berat kesemuanya krang dari satu pon. Atrium kanan menerima darah dari superior dan inferior vena cava dan memompanya melalui arteri pulmoner ka paru. Dari sini mengalir terus ke kapiler dan oksigen diserap, sedangkan karbondioksidadiangkut. Darah yang mengandung oksigen dari paru masuk ke atrium kiri melalui vena pulmoner. Kemudian mengalir ke ventrikel kiri dan dipompa ke aorta, dan melalui sistem arteri sistemik ke jaringan kapiler pada berbagai jaringan. Setelah melewati kapiler-kapiler, darah mengalir kembali melalui vena ke atrium kanan lagi melalui dua vena besar,satu dari bagian atas (superior vena cava), dan yang lain dari bagian bawah (inferior vena cava). Pembuluh darah yang dilewati darah dari jantung dinamakan pembuluh darah arteri dan pembuluh darah yang dilewati darah ke jantung dinamakan pembuluh darah vena.

Arteri sistemik berisi darah yang mengandung oksigen sehingga warnanya merah jernih dan sering disebut darah arteri, sedangkan darah vena warnanya lebih gelap berisi darah yang mengandung oksigen. Jadi ada dua sirkulai yang paralel. Sirkulasi pulmoner memberi kesempatan pertukaran gas di dalam paru, dan sirkulai sistemik untuk mempertahankan internal environment yang relatif konstan terhadap terhadap sel di dalam jaringan-jaringan lain.

Karena jantung sangat membutuhkan zat-zat gizi, otot jantung harus cukup dan lebih banyak menerima suplai darah dari pada bagian tubuh lainnya. Koefisien penggunaan oksigen pada suatu tempt sekitar 26%. Sedangkan untuk jantung sekitar 75%, yang berarti bahwa ekstrak oksigen untuk sirkulasi koroner , sekitar tiga kali lebih besar daripada untuk sirkulasi sistemik. Meningkatnya kebutuhan oksigen oleh miokardinal (otot jantung) selama latihan hanya dapat dipenuhi dengan meningkatnya aliran darah koronersecara proporsional. Pada latihan yang sangat berat, aliran darah koroner mungkin dapat meningkat antara empat sampai lima kali diatas keadaan istirahat. Ini dapat dicapai melalui dua cara :

1)      Meningkatnya metabolisme miokardinal selama latihan mempunyai pengaruh langsung terhadap pembuluh darah koroner, sehingga mereka melebar.

2)      Selama latihan, peningkatan tekanan aortik mendorong jumlah darah yang lebih besar ke sirkulais koroner.

2.2. Siklus Jantung

Kerena jantung berdenyut secara otomatis, kita dapat memahami fisologi jantung dengan pemahaman siklus tunggal jantung, yaitu, semua peristiwa yang berkaitan dengan denyut jantung. Pada setiap siklus jantung, perubahan tekanan darah terjadi karena atrium dan ventrikel secara bergantian kontraksi dan relaksasi, dan darah mengalir dari daerah bertekanan tinggi ke bertekanan rendah. Karena otot dinding ruang jantung berkontraksi, tekanan cairan di dalamnya bertambah. Dalam satu sklus normal jantung, dua atria kontraksi sedang dua ventrikel relaksasi. Kemudian, ketika kedua ventrikel kontrksi, dua atria relaksasi. Istilah sistole (kontraksi) mengacu pada fase kontraksi, fase relaksasi adalah diastole (dilatasi). Satu siklus jantung terdiri dari satu sistole dan diastole dari kedua atria ditambah satu sistole dan diastole kedua ventrikel. Siklus jantung orang dewasa yang sedang istirahat dapat dibagi menjadi tiga fase utama :

1)      Perioda relaksasi. Pada akhir satu denyut jantng ketika ventrikel mulai relaksasi, keempat ruang jantung ada dalam keadaan diastole (dilatasi). Ini adalah awal dari perioda relaksasi. Repolarisasi serabut-serabut otot ventrikel mulai relaksasi. Karena ventrikel relaksasi, tekanan di dalam ruang jatuh, darah mulai mengalir balik dari arteri pulmonalis dan aorta ke ventrikel. Aliran darah ini mendorong balik katub semilunar, sehingga katub ini menutup. Akibat penutupannya katup semilunar menimbulkan benturan yan disebut dicrotic wave pada pangkal lengkung aorta. Dengan menutupnya katub semilunar, ada sedikit jarak waktu ketika volume darah ventrikel tidak berubah karena kedua katub semilunar dan atrio ventrikular menutup. Perioda ini disebut relaksasi isovolumetri. Karena ventrikel terus relaksasi, ruang di bagian dalam meluas, karena tekanan dengan cepat turun. Ketika tekanan ventrikel jatuh di bawah tekanan atria, katub atrioventrikular membuka, dan ventrikel mulai menutup kembali.

2)      Pengisian ventrikel. Pengisian utama ventrikel terjadi tepat setelah katup atrioventrikular membuka. Sepertiga pengisian waktu pengisian ventrikel dikenal sebagai periode pengisian cepat ventrikel. Sepertiga waktu kedua disebut diastasis, volumenya kecil. Sistole atria terjadi pada sepertiga terakhir dari perioda pengisian ventrikel. Pada akhir diastole ventrikel, adakira-kira 130 ml darah dalam setiap ventrikel. Volume darah ini disebut volume akhir diastolik (end diastolic volume = EDV). Karena sistole atria hanya menyumbang 20 – 30%keseluruhan volume darah dalam ventrikel, kontraksi atria bukan kebutuan mutlak aliran darah pada laju normal jantung. Selama periode pengisian, katup atrioventrikular membuka dan katup semilunar menutup.

3)      Kontraksi vebtrikel (sistole). Mendekati akhir sistol atria, impuls dari nodus SA masuk melalui nodus AV ke dalam vebtrikel, yang menyebabkan ventrikel depolarisasi. Kemudian kontraksi ventrikel mulai, dan darah mendorong katup atrioventrikular menutup dengan kuat. Selama kira-kira 0,05 detik, keempat katup menutup lagi. Perioda ini disebut kkontraksi isvolumetri. Selama waktu ini serabut-serabut otot jantung kontraksi dengan kuat, tetrapi belum memendek karena ia sangat sukar menekan setiap cairan, termasuk darah. Kontraksi otot ini adalah isometri (sama panjang). Karena tidak ada jalur aliran bagi darah, volume ventrikel dipertahankan sama (iso volumetri). Karena kontraksi ventrikel berlanjut, tekanan dalam ruang jantung naik tajam. Tekanan ventrikel ini melebihi tekanan aorta (± 80 mmHg) dan tekanan ventrikel kanan naik di atas tekanan pada arteri pulmonalis (±15 – 20 mmHg), kedua katub semilunar membuka, dan pengeluaran darah dari jantung mulai. Periode ini disebut pengeluaran ventrikel dan berlangsung selama ± 0,25 detik, sampai ventrikel melai relaksasi. Kemudian katup semilunar menutup dan periode relaksasi dimulai. Volume darah yang tetap tinggal dalam ventrikel setelah sistol disebut dengan volume akhir sistolik (end sistolic volume = ESV), ± 60 ml.

2.3.      Cara Kerja Jantung

Pada saat berdenyut, setiap ruang jantung mengendur dan terisi darah (disebut diastol). Selanjutnya jantung berkontraksi dan memompa darah keluar dari ruang jantung (disebut sistol). Kedua serambi mengendur dan berkontraksi secara bersamaan, dan kedua bilik juga mengendur dan berkontraksi secara bersamaan.

Darah yang kehabisan oksigen dan mengandung banyak karbondioksida (darah kotor) dari seluruh tubuh mengalir melalui dua vena berbesar (vena kava) menuju ke dalam serambi kanan. Setelah atrium kanan terisi darah, dia akan mendorong darah ke dalam bilik kanan.

Darah dari bilik kanan akan dipompa melalui katup pulmoner ke dalam arteri pulmonalis, menuju ke paru-paru. Darah akan mengalir melalui pembuluh yang sangat kecil (kapiler) yang mengelilingi kantong udara di paru-paru, menyerap oksigen dan melepaskan karbondioksida yang selanjutnya dihembuskan.

Darah yang kaya akan oksigen (darah bersih) mengalir di dalam vena pulmonalis menuju ke serambi kiri. Peredaran darah di antara bagian kanan jantung, paru-paru dan atrium kiri disebut sirkulasi pulmoner.

Darah dalam serambi kiri akan didorong menuju bilik kiri, yang selanjutnya akan memompa darah bersih ini melewati katup aorta masuk ke dalam aorta (arteri terbesar dalam tubuh). Darah kaya oksigen ini disediakan untuk seluruh tubuh, kecuali paru-paru.

2.4. Cadangan Jantung

Cadangan jantung (cardiac reserve) adalah perbandingan antara keluaran jantung maksimum seseorang pada saat aktif dan keluaran jantung sewaktu istirahat. Gambaran rata-rata adalah empat atau lima kali sewaktu istirahat. Seorang atlet hebat dapat mempunyai cadangan jantung tujuh – delapan kali saat istirahat. Orang dengan penyakit jantung parah bisa mempunyai sedikit atau tak punya cadangan jantung, yang membatasi kemampuannya melakukan tugas hariannya. Jantung sehat memompa keluar semua darah yang memasuki ruang jantung selama diastol. Saat istirahat, 50 – 60% total volume yan dikeluarkan, sebab 40 – 50% tetap tinggal dalam ventrikel setelah setiap kontrksi. Dengan demikian volume sekuncup (volume denyutan = stroke volume) seimbang dengan selisih volume akhir diastolik ventrikel (EDV) dan volime akhir sistolik ventrikel (ESV).

Tiga faktor penting pengatur volume sekuncup pada keadaan berbeda, dan menjamin ventrikel kiri dan kanan memompa sejumlah volume darah yang sama :

1)      Preload, tingkat peregangan serabut jantung sebelum kontrksi (tingkat pengisian ventrikel sebelum kontrksi).

2)      Kontraktilitas, kekuatan dinding ventrikel berkontrksi penuh.

3)      Afterload, rata-rata tekanan darah dalam aorta atau asteri pulmonalis yan melawan tekanan darah yang dipancarkan dari ventrikel.

2.5. Gabungan Respon Didalam Latihan

Penyesuaian bahan-bahan kimia, persyaratan dan hormonal sebelum dan selama latihan seperti terlihat dalam tabel di bawah ini. Pada permulaan latihan (dan bahkan sebelum latihan dimulai), perubahan kardiovaskuler dimulai dari syaraf pusat di atas bagian medulla. Penyesuaian ini memberikan peningkatan yang berarti didalam meningkatnya laju dan kekuatan pemompaan jantung, seperti perubahan yang dapat diramalkan aliran darah regional yang berbanding dengan beratnya latihan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pembuluh darah balik juga sama pentingnya seperti pengaturan aliran darah arteri. Kerja otot dan ventilatori dan pengerasan vena itu sendiri (mungkin diperantarai oleh aktivitas simpatetik) segera meningkatkan kembalinya darah ke ventrikel kanan. Kenyataannya, seperti meningkatnya curah jantung, tonus vena juga meningkat secara proporsional pada otot yang bekerja maupun pada otot yang bekerja maupun pada otot yang tidak bekerja (McArdle, W.D., dkk., 1986). Dengan penyesuaian ini, keseimbangan antara curah curah jantung dan pembuluh darah balik tetap dipertahankan. Faktor-faktor yang mempengaruhi aliran darah didalam sistem vena, terutama sangat penting didalam latihan (yang dilakukan dengan berdiri atau duduk) karena berpengaruh gravitasi cenderung melawan tekanan vena pada anggota tubuh (lengan dan tungkai).

Tabel gabungan penyesuaian bahan-bahan kimia, persyaratan dan hormonal sebelum dan sesudah latihan sebagai berikut :

Keadaan	Aktivitas	Respon
Respon yang mendahului sebelum latihan.	Aktivitasi motor korteks dan bagian yang lebih tinggi dari otak menyebabkan peningkatan aliran simpatetik dan hambatan timbal balik dari aktivitas parasimpatik	Percepatan denyut nadi meningkatnya kontraktilitas miokardinal; vasodilatasi pada otot rangka dan otot jantung (serabut-serabut kolinergenik); vasokonstriksi dibagian lain, terutama kulit, usus, limpa dan ginjal (serabut-serabut andrenergenik) tekanan Arteri meningkat.
Selama	Aliran kolinergenik simpatetik berlangsung terus; terjadinya perubahan keadaanmetabolik lokal, sehingga menyebabkan hipoksia, PCO2 meningkat ADP meningkat, Mg2+ meningkat, CO3+ meningkat dan temperatur meningkat	Dilatasi pembuluh darah otot lebih jauh
Latihan	Aliran adrenergenik simpatetik berlangsung berlangsung terus, bersama dengan epinefrin dan non epinefrin dari medulla oblongata	Kontraksi yang bersamaan pada pembuluh darah jaringan yang tidak aktifuntuk mempertahankan perfusi tekanan melalui sistem arteri kekerasan pembuluh darah vena untuk mengurangi kapasitasnya

2.6. Curah Jantung Pada Waktu Istirahat

Curah jantung adalah merupakan indikator untama dari kapasitas fungsi sirkulasi untuk memenuhi kebutuhan darah selama melakukan kegiatan fisik. Curah jantung pada waktu istirahat sangat berfariasi. Karena banyak dipengaruhi oleh keadaan emosi yang sangat merubah aliran kortikol ke syaraf yang mempercepat denyut jantung. Tetapi rata-rata volume jantung keseluruhan yang dipompakan oleh ventrikel kiri setiap menitnya sekitar 5 liter. Jumlah ini sama dengan orang yang terlatih dan tidak terlatih. Curah jantung rata-rata 5 liter itu biasanya dicapai apabila denyut nadi 70 kali per menit bagi orang yang tidak terlatih. Sedangkan orang yang terlatih denyut nadi istirahatnya 45 kali per menit. Karena curah jantung pada waktu istirahat antara orang yang terlatih dengan orang yan tidak terlatih juga sama-sama 5 liter maka penurunan denyut nadi harus diimbangi oleh meningkatnya isi sekuncup, agar curah jantung normal.

2.7. Curah Jantung Selama Latihan

Aliran curah meningkat secara proporsional dengan meningkatnya intensitas latihan. Apabila melakukan latihan pada taraf 40 – 60% dari kapasitas maksimal, curah jantung pada orang yang terlatih bisa 30 liter per menit, bahkan curah jantung maksimal dapat dicapai 40 liter per menit, sedangkan pada orang yang tidak terlatih, memiliki kemampuan kerja dan curah jantung maksimal yang lebih rendah (sekitar 20 – 25 liter per menit). Karena isi sekuncup orang yang tidak terlatih sekitar 100 ml darh per denyut, sedangkan orang yang terlatih bisa mencapai 200 ml per denyut.

Perubahan curah jantung seperti yang diterangkan sebelumnya untuk laki-laki dan perempuan. Tetapi kalau dibandingkan dengan laki-laki, perempuan cenderung memiliki curah jantung sedikit lebih tinggi. Hal ini disebabkan karena perempuan memiliki kapasitas lebih tinggi sehingga yang diangkut oleh darah lebih kecil dibanding laki-laki, karena kapasitasnya lebih rendah.

2.8. Isi Sekuncup Didalam Latihan

Jantung atlet dayatahan memiliki isi sekuncup jauh lebih besar daripada isi sekuncup orang yang tidak terlatih dengan umur yang sama , baik pada waktu istirahat maupun pada waktu latihan. Bagi orang yang terlatih maupun yang tidak terlatih, peningkatan isi sekuncup paling besar terjadi pada masa transis, dari waktu istirahat kelatihan yang moderat pada posisi tegak (berdiri ataupun duduk). Dengan semakin meningkatnya intensitas latihan, tidak banyak mempengaruhi peningkatan isi sekuncup. Isi kuncup menjadi maksimal apabila beban kerja atau intensitas latihan pada tingkat 40 – 50% dari konsumsi oksigen maksimal. Ini biasanya denyut nadi maksimal 110 – 120 denyut per menit. Isi sekuncup tidak akan menurun dengan semakin meningkatnya intensitas latihan. Walaupun denyut nadi menjadi cepat pada saat latihan semakin intensif, namun masih cukup waktu bagi ventrikel untuk diisi selama diastole, sehingga isi sekuncup tidak berkurang. Pada orang yang tidak terlatih, hanya sedkit terjadi peningkatan isi sekuncup pada masa transisi dari waktu istirahat kewaktu latihan. Bagi orang-orang yang tidak terlatih, peningkatan trbesar adalah pada curah jantung yang disebabkan oleh percepatan atau pertambahan cepatnya denyut nadi. Sedangkan bagi atlet daya tahan, peningkatan denyut nadi dan isi sekuncup untuk memperbesar curah jantung.

2.9. Penyebaran Aliran Darah

Di dalam tabel dibawah ini menunjukkan kira-kira presentase dari total curah jantung yang disebarkan ke otot rangka dan organ-organ lain, pada saat istirahat dan selama latihan. Pada waktu istirahat, kira-kira 20% dari aliran darah total sistemik disebarkan ke otot, sebagian besar ke organ-organ dalam (alat-alat pencernaan, hati, limpa dan ginjal), jantung dan otak. Selama latihan, penyebaran kembali aliran darah,otot-otot yang aktif menerima bagian yang terbesar dari curah jantung. Tetapi, selama latihan yan maksimal otot yan bekerja paling banya hanya menerima 85 – 90% dari aliran darah total. Ini berarti bahwa dengan curah jantung 25 liter per menit, lebih dari 33 liter darah mengalir ke otot.

Kalau berlatih di tempat yang panas dan apabila temperatur rektal mencapai level kritis, aliran darah ke kulit meningkat dengan hebat dan jumlah darah yang tersedia untuk otot yang sedang bekerja semakin berkurang.

Tabel

Penyebaran Alirab Darah ke Berbagai Organ Tubuh

Pada Waktu Istirahat dan Selama Latihan

Dalam mililiter dan persentase dari Total Aliran Darah

Keadaan	Otak	Jantung	Otot	Kulit	Ginjal	Alat Pencernaan	Organ lain	Total
Istirahat	750 (13%)	250 (4%)	1200 (21%)	500 (8,5%)	1100 (19%)	1400 (24%)	600 (10,5%)	5800 (100%)
Latihan ringan	750 (8%)	350 (3,5%)	4500 (47%)	1500 (16%)	900 (9,5%)	1100 (11,5%)	400 (0,5%)	9500 (100%)
Latihan berat	750 (4%)	750 (4%)	12500 (72%)	1900 (11%)	600 (3,5%)	600 (3,5%)	400 (2%)	17500 (100%)
Latihan maksimal	750 (3%)	1000 (4%)	22000 (88%)	600 (2,5%)	250 (1%)	300 (>1%)	100 (<1%)	25000 (100%)

2.10. Aliran Darah ke Otot Jantung

Darah yang mengalir ke otot rangka pada wktu melakukan latihan fisik bisa meningkat sampai 22 liter atau lebih, sedangkan padawaktu istirahat 1 – 2 liter pe menit. Respon ini mendukung kebutuhan akan oksigen yang sangat besar pada otot yang sedang bekerja. Begitu juga dengan otot jantung, darah yang mengalir pada waktu istirahat hanya 250 ml dan menjadi 1000 ml selama kerja maksimal. Otot jantung menkonsumsi atau menyerap oksigen sekitar 70 – 75% dari oksigen yang tersedia pada waktu istirahat, sedangkan otot rangka menyerap sekitar 25% dari oksigen yang tersedia.

Jadi tidak hanya aliran darah yang meningkat secara dramatis di dalam otot rangka selama malakukan latihan, tetapi daya serap oksigen mengalami peningkatan yang sangat besar.

2.11. Aliran Darah ke Organ-organ Tubuh lainnya

Sesuai dengan tabel, beberapa organ tubuh lainnya yang mendapat pembagian darah selama latihan :

1. aliran darah ke otak tetap konstan, baik pada waktu istirahat maupun pada berbagai tingkat latihan
2. aliran darah ke ginjal berkurang, tetapi tidak berhenti
3. aliran darah ke kulit meningkat dengan semakin meningkatnya intensitas latihan, tetapi pada latian maksimal aliran darah ke kulit menurun.