TEMPLAT TUGAS AKHIR S1

Download Kajian Secara in Vitro Kontraksi Otot Jantung Katak di. Bawah Paparan Medan Listrik dengan Metode Double Pithin...

1 downloads 182 Views 1MB Size
KAJIAN SECARA IN VITRO KONTRAKSI OTOT JANTUNG KATAK DI BAWAH PAPARAN MEDAN LISTRIK DENGAN METODE DOUBLE PITHING

ARDIYANTO

DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Kajian Secara in Vitro Kontraksi Otot Jantung Katak di Bawah Paparan Medan Listrik dengan Metode Double Pithing adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Juni 2014

Ardiyanto NIM G74100032

ABSTRAK ARDIYANTO. Kajian Secara in Vitro Kontraksi Otot Jantung Katak di Bawah Paparan Medan Listrik dengan Metode Double Pithing. Dibimbing oleh AKHIRUDDIN MADDU dan KOEKOEH SANTOSO. Medan listrik dapat berinteraksi dengan sel biologis. Pada penelitian ini dilakukan kajian secara in vitro mengenai kontraksi jantung katak yang diberi paparan medan listrik 500 sampai 5000 V/m. Parameter yang diperhatikan adalah kuat, frekuensi, dan periode kontraksi jantung katak sebelum dan sesudah diberi paparan medan listrik. Sensor yang digunakan adalah ADInstruments yang dilengkapi dengan software chart 5 untuk menampilkan grafik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tidak ada perubahan yang signifikan pada kuat kontraksi jantung katak dengan bertambahnya kuat medan listrik. Sedangkan untuk frekuensi dan periode kontraksi terjadi perubahan yang signifikan seiring bertambahnya kuat medan listrik. Jantung mempunyai sifat otomasi yaitu mampu membangkitkan impuls secara alami yang dibangkitkan oleh pusat denyut (ganglion Remak pada katak). Aliran impuls yang menimbulkan aksi pada otot jantung dipengaruhi oleh beberapa jenis elektrolit. Medan listrik diduga dapat mempengaruhi ion-ion yang terdapat pada cairan tubuh, membran permeabel, dan kanal ion pada jantung. Apabila terjadi gangguan (interupsi) pada kadar elektrolit dan pusat denyut tersebut maka akan menimbulkan gangguan pada proses otomasi. Kata kunci: otot jantung, katak, perubahan medan listrik, in vitro, kontraksi

ABSTRACT ARDIYANTO. Study in Vitro Frog Heart Muscle Contraction Under Electric Field Exposure with Double Pithing Method. Supervised by AKHIRUDDIN MADDU and KOEKOEH SANTOSO. The electric field can interact with biological cells. This research focus on studying in vitro frog’s heart contraction given electric field exposure 500 to 5000 V/m. The parameters considered are the force, frequency, and period of the frog’s heart contraction before and after given the electric field exposure. ADInstruments sensor used is equipped with chart 5 software for displaying graphs. The results showed that there are no significant changes in the force of frog’s heart contraction with increasing electric field strength. However, the frequency and period of contraction changes significantly with the increase of electric field strength. Heart has the autonomous properties which is able to generate natural impulses from the pulse center (called ganglion Remak in the frog). The flow of impulses that cause the heart muscle action is affected by several types of electrolytes. The electric field could be expected to affect the ions found in body fluids, permeable membrane, and ion channels in the heart. If there is an interruption in electrolyte levels and the pulse center it will cause the interference of automation process. Keywords: heart muscle, frog, electric field, in vitro, contraction

KAJIAN SECARA IN VITRO KONTRAKSI OTOT JANTUNG KATAK DI BAWAH PAPARAN MEDAN LISTRIK DENGAN METODE DOUBLE PITHING

ARDIYANTO

Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Fisika

DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014

Judul Skripsi : Kajian Secara in Vitro Kontraksi Otot Jantung Katak di Bawah Paparan Medan Listrik dengan Metode Double Pithing Nama : Ardiyanto NIM : G74100032

Disetujui oleh

Dr Akhiruddin Maddu, MSi Pembimbing I

Dr drh Koekoeh Santoso Pembimbing II

Diketahui oleh

Dr Akhiruddin Maddu, MSi Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan pada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan usulan penelitian dengan judul “Kajian Secara in Vitro Kontraksi Otot Jantung Katak di Bawah Paparan Medan Listrik dengan Metode Double Pithing” sebagai salah satu syarat kelulusan program sarjana di Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Masih terdapat banyak hal yang dapat diungkapkan berhubungan dengan topik tersebut, mengingat masih terbatasnya pengetahuan pada bidang Biofisika. Hal tersebut yang mendorong penulis untuk belajar dan ingin mengetahui lebih jauh. Penulis juga mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Dr Akhirudin Maddu, MSi dan Bapak Dr drh Koekoeh Santoso, selaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan, masukan, motivasi dan diskusi-diskusi yang sangat membantu. 2. Segenap staf pengajar, tata usaha dan staf laboratorium di Departemen Fisika yang telah sangat banyak membantu. 3. Bapak dan Ibu serta keluarga yang tak hentinya memberikan do’a, dukungan moril dan spiritualnya. 4. Staf laboratorium Departemen Fisiologi dan Farmakologi, FKH Institut Pertanian Bogor. 5. Sahabat-sahabat saya di Fisika angkatan 47 Hani, Ade, Siska, Handra, Ratih, Febri, Risal, Ribut, Nindya, Demos, Caryono dll yang telah banyak memberi motivasi dan semangat. 6. Rekan kerja di laboratorium: Danang, Asep dan Tanty. Terima kasih atas kekompakan dan kerjasamanya. 7. Para senior dan junior di Departemen Fisika serta semua pihak yang telah memberi dukungan. Selanjutnya, penulis menyadari bahwa usulan penelitian ini masih jauh dari sempurna, sehingga kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan demi kemajuan penelitian ini.

Bogor, Juni 2014

Ardiyanto

DAFTAR ISI DAFTAR TABEL

viii

DAFTAR GAMBAR

viii

DAFTAR LAMPIRAN

viii

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Perumusan Masalah

1

Tujuan Penelitian

2

Manfaat Penelitian

2

TINJAUAN PUSTAKA

2

Medan Listrik

2

Karakteristik dan Kelistrikan Jantung Katak

3

Interaksi Medan Listrik terhadap Sel Biologis

5

Mekanisme Kontraksi Otot Jantung

5

METODE

6

Waktu dan Tempat Penelitian

6

Alat dan Bahan

6

Isolasi Jantung Katak

6

Pemberian Medan Listrik

7

Pengambilan Data

7

Analisis Data

7

HASIL DAN PEMBAHASAN Efek Medan Listrik terhadap Kuat kontraksi Otot Jantung Katak

8 8

Efek Medan Listrik terhadap Frekuensi Kontraksi Otot Jantung Katak

10

Efek Medan Listrik terhadap Kuat kontraksi Otot Jantung Katak

12

SIMPULAN DAN SARAN

13

Simpulan

13

Saran

14

DAFTAR PUSTAKA

14

LAMPIRAN

16

RIWAYAT HIDUP

31

DAFTAR TABEL 1 Data rata-rata kuat kontraksi pada kontrol & perlakuan untuk tiap dosis perlakuan 8 2 Data rata-rata frekuensi kontraksi pada kontrol & perlakuan untuk tiap dosis perlakuan 10 3 Data rata-rata periode kontraksi pada kontrol & perlakuan untuk tiap dosis perlakuan 12

DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4

Ilustrasi permukaan dan garis equipotensial Perbandingan rata-rata kuat kontraksi antara kontrol dan perlakuan Perbandingan rata-rata frekuensi kontraksi antara kontrol dan perlakuan Perbandingan rata-rata periode kontraksi antara kontrol dan perlakuan

3 9 10 12

DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4 5

Diagram alir penelitian Sketsa prosedur penelitian Data penelitian Hasil eksperimen : Grafik kontraksi jantung katak Analisis data

16 17 18 19 23

PENDAHULUAN Latar Belakang Perkembangan teknologi yang semakin pesat menuntut kebutuhan akan energi listrik dalam jumlah yang besar. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut dibuatlah upaya untuk mencukupi pasokan energi listrik dan dapat terdistribusi secara merata ke seluruh daerah. Untuk menyalurkan energi listrik dari pusatpusat pembangkit yang jaraknya jauh menuju pusat-pusat beban sehingga energi listrik bisa disalurkan dengan efisien maka dibuatlah Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) yang memiliki tegangan sekitar 500 kV. Tetapi pembangunan SUTET ini masih sering menimbulkan kontroversi karena pada area SUTET akan menghasilkan medan yaitu salah satunya medan listrik yang ditimbulkan oleh gaya listrik tegangan tinggi dari kabel SUTET. Adanya medan di sekitar kehidupan manusia tidak dapat dirasakan oleh indera manusia, kecuali jika intensitasnya cukup besar. Tetapi efek yang ditimbulkan dapat dirasakan oleh makhluk hidup. Pada tahun 1994 Qiang K melakukan penelitian terhadap 964 pekerja yang terpapar medan elektromagnetik dan 66 pekerja yang bertugas sebagai petugas pemeliharaan jaringan transmisi 750 kV di China yang hasilnya tidak terdapat gangguan kesehatan dan mereka yang bertugas pada pemeliharaan jaringan dan tinggal sepenuhnya di bawah jaringan dengan tingkat pemaparan sekitar 5 kV/m. Pada tahun 2002 International Agency for Research on Cancer menyatakan bahwa medan elektromagnetik mempunyai dampak leukimia pada anak-anak khususnya yang setiap hari berada dalam paparan medan EM. Sedangkan Athena dkk (2008) melakukan penelitian tentang pengaruh medan listrik dan medan magnet terhadap fungsi jantung dan pembuluh darah pekerja operasi dan pemeliharaan gardu induk tegangan ekstra tinggi Penyaluran dan Pusat Pengaturan Beban (P3B) Jawa-Bali yang hasilnya terdapat gangguan irama jantung pada pekerja yang terpapar medan listrik dan medan magnet. Tentu saja hal ini menimbulkan perdebatan mengenai efek dari medan listrik yang dihasilkan oleh SUTET. Dalam hal ini masih diperlukan penelitian yang lebih mendalam untuk menentukan batas acuan atau batas dosis yang aman untuk kesehatan dan untuk menambah wawasan tentang efek medan listrik terhadap sistem biologis yang telah dilakukan sebelumnya. Perumusan Masalah Otot jantung mempunyai sifat otomasi yaitu mampu membangkitkan sinyal listrik secara alami yang dibangkitkan oleh pusat denyut. Aliran listrik yang menimbulkan aksi pada otot jantung dipengaruhi oleh beberapa jenis elektrolit seperti K+, Na+, dan Ca2+. Medan listrik dapat mempengaruhi ion-ion yang terdapat pada cairan tubuh. Apabila terjadi gangguan pada kadar elektrolit dan pusat denyut tersebut, apakah akan menimbulkan gangguan pada proses otomasi (depolarisasi & repolarisasi) dan berpengaruh pada kuat, frekuensi, dan periode kontraksi jantung katak ?

2 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengamati respon dari jantung katak sebagai sampel di bawah paparan medan listrik dengan parameter yang diperhatikan yaitu kuat, frekuensi, dan periode kontraksinya dengan metode in vitro. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang efek medan listrik terhadap kotraksi pada jantung katak dan menambah wawasan tentang efek medan listrik terhadap organ biologis.

TINJAUAN PUSTAKA Medan Listrik Suatu medan listrik timbul akibat adanya muatan listrik yang mempengaruhi muatan lain di sekitarnya dalam bentuk gaya elektrostatik. Charles A. Coulomb melakukan percobaan untuk menghitung gaya yang disebabkan oleh dua buah muatan baik sejenis maupun tidak sejenis yang disebut dengan Gaya Coulomb yang dapat dituliskan sebagai q q F = k 1r2 2 (1) dengan q1 dan q2 adalah muatan; r adalah jarak antar muatan; 1/4πε0 atau k adalah sebuah tetapan yang besarnya 9,0 x 109 N m2/C2 dan ε0 adalah permitivitas ruang vakum yang nilainya 8,85 x 10-12 C2/N m2. Medan listrik mempunyai cakupan wilayah dimana di daerah tersebut masih ada pengaruh dari gaya elektrostatik yang dinyatakan dalam besaran vektor kuat medan listrik (E) dengan satuan newton per coulomb (N/C) atau volt per meter (V/m) yang dituliskan sebagai

E=

F 𝑞𝑞0

E=k

Q r2

(2)

(3)

Potensial listrik didefinisikan sebagai besaran skalar yang berkaitan dengan kerja dan energi potensial pada medan listrik. Beda potensial listrik (∆V) yaitu suatu usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan uji q dari suatu titik ke titik lain per satuan muatan. Jika sebuah partikel bermuatan bergerak dalam sebuah medan listrik maka medan tersebut akan mengerahkan sebuah gaya yang dapat melakukan kerja pada partikel tersebut. Kerja tersebut dapat dinyatakan dalam perubahan energi potensial listrik yang besarnya bergantung pada

3 kedudukan partikel bermuatan tersebut dalam medan listrik. Secara matematis dapat dituliskan sebagai ∆V =

𝐸𝐸𝐸𝐸2− 𝐸𝐸𝐸𝐸1 = 𝑊𝑊 q 𝑞𝑞

(4)

Kita juga dapat menuliskan kerja yang dilakukan sebagai hasil kali gaya dan jarak.

𝑊𝑊 = 𝐅𝐅d

(5)

Jika Persamaan (2) disubtitusikan ke Persamaan (5), dengan demikian

𝑊𝑊 = 𝐅𝐅d = 𝑞𝑞𝐄𝐄d 𝑞𝑞∆𝑉𝑉 = 𝑞𝑞𝐄𝐄𝑑𝑑

𝐄𝐄 =

∆𝑉𝑉

(6)

d

dengan W adalah kerja yang dilakukan, ∆V adalah beda potensial listrik, EP adalah energi potensial (joule), dan q adalah muatan uji. Himpunan titik-titik dalam ruang yang mempunyai potensial yang sama disebut permukaan atau garis equipotensial dimana gaya listrik tidak bekerja selama muatan bergerak di dalamnya.1,2 Permukaan equipotensial

Garis-garis equipotensial

Gambar 1 Ilustrasi permukaan dan garis equipotensial.

Karakteristik dan Kelistrikan Jantung Katak Jantung katak terdiri dari dua atrium dan satu ventrikel. Tidak seperti halnya pada jantung manusia, jantung katak terdiri dari tiga lapisan yang berbeda yaitu epikardium, miokardium dan endokardium. Epikardium merupakan lapisan jantung terluar sebagai selaput pembungkus yang terdiri dari dua lapisan yaitu lapisan parietal dan visceral dan bertemu dipangkal jantung membentuk kantung jantung. Miokardium merupakan lapisan inti dari jantung yang terdiri dari otototot jantung. Sedangkan endokardium merupakan lapisan jantung yang terdapat di bagian dalam dan terdiri dari jaringan endotel atau selaput lendir yang melapisi

4 permukaan rongga jantung. Jika pada jantung manusia mempunyai bagian Sinoatrium Node (SA Node), Atriventrikuler Node (AV Node) dan serat Purkinje maka pada jantung katak mempunyai ganglion Remak, ganglion Ludwig dan ganglion Bidder. Bagian-bagian pada jantung katak tersebut mempunyai fungsi yang sama pada jantung manusia. Jantung mempunyai otot yang bersifat otomasi artinya dapat membentuk pusat denyut jantung sendiri. Pusat utama denyut jantung katak ini disebut sinus venosus (ganglion Remak), yang terletak di atrium kiri jantung. Pusat denyut jantung ini akan mengeluarkan impuls kemudian impuls ini mengeluarkan arus listrik yang selanjutnya arus lisrik ini diteruskan ke setiap sel otot jantung sehingga jantung dapat berdenyut secara otomatis secara terusmenerus sehingga darah dapat dipompa ke seluruh tubuh setiap saat tanpa henti. Skema aliran listrik pada jantung katak yaitu impuls listrik meninggalkan sinus venosus (ganglion Remak) yang akan menimbulkan potensial aksi pada jantung dan kemudian impuls menuju atrium kanan dan kiri sehingga kedua atrium bisa berkontraksi dalam waktu yang sama. Pada saat atrium kanan dan kiri berkontraksi, ventrikel akan terisi darah dan impuls listrik akan dialirkan kembali ke ganglion Ludwig kemudian disebarkan ke kumpulan serabut yang berada di sebelah kanan dan kiri jantung sampai ke ganglion Bidder yang berada di ventrikel jantung. Seluruh jaringan listrik pada jantung mampu menghasilkan impuls listrik. Namun sinus venosus memiliki kemampuan yang paling besar. Apabila sinus venosus gagal menghasilkan impuls, maka fungsinya bisa digantikan oleh jaringan lain meskipun impulsnya cenderung lebih rendah. Terdapat serabut saraf yang mampu mengubah arus listrik yang dihasilkan serta membuat perubahan pada kekuatan kontraksi jantung yaitu bagian dari susunan saraf otonom yang terdiri sistem saraf simpatik dan sistem saraf parasimpatik. Dalam keadaan istirahat, sel jantung berada dalam keadaan terpolarisasi secara elektris, yaitu bagian dalamnya bermuatan lebih negatif dibandingkan bagian luarnya. Polaritas listrik ini dijaga oleh pompa membran yang menjaga agar ion-ion terutama K+, Na+, dan Ca2+ untuk mempertahankan bagian dalam sel supaya tetap bersifat negatif. Sel jantung dapat kehilangan negativitas internalnya dalam suatu proses yang dinamakan depolarisasi. Depolarisasi merupakan kejadian yang penting pada jantung yang menyebar dari satu sel ke sel lain sehingga menghasilkan gelombang depolarisasi yang dapat berjalan ke seluruh bagian jantung. Gelombang depolarisasi ini menggambarkan aliran listrik yakni arus listrik yang dapat dideteksi dengan elektroda-elektroda yang dipasang pada permukaan tubuh. Setelah depolarisasi selesai, sel jantung mampu memulihkan polaritas istirahatnya melalui sebuah proses yang dinamakan repolarisasi. Proses ini dapat direkam dengan elektroda-elektroda perekam seperti pada Elektrokardiogram (EKG). Seluruh gelombang yang terdapat pada EKG merupakan manifestasi kedua proses dari depolarisasi dan repolarisasi bagian jantung. Otot jantung menghasilkan arus listrik dan disebarkan ke jaringan sekitar jantung dan dihantarkan melalui cairan-cairan yang dikandung oleh tubuh. Sehingga sebagian kecil aktivitas listrik ini mencapai hingga ke permukaan tubuh.3

5 Interaksi Medan Listrik dengan Sel Biologis Medan listrik mampu menembus tubuh dan setiap sel tunggal secara sempurna. Tubuh makhluk hidup mengandung muatan-muatan listrik bebas yang banyak terdapat pada ion cairan tubuh. Interaksi medan listrik dengan sel hidup berupa induksi medan pada jaringan biologi. Induksi ini disebabkan karena adanya muatan listrik bebas yang terdapat pada ion seperti darah, getah bening, saraf, dan otot yang dapat dipengaruhi oleh gaya yang dihasilkan suatu muatan dan aliran arus listrik. Pada induksi listrik, muatan pada lintasan daya listrik ataupun alat elektronik menarik atau menolak muatan bebas dalam tubuh. Karena cairan tubuh merupakan konduktor yang baik, muatan dalam tubuh bergerak menuju permukaan tersebut di bawah pengaruh gaya listrik. Besarnya medan tersebut ditentukan oleh hubungan yang kompleks di antara banyak faktor termasuk frekuensi dan intensitas medan, sifat kelistrikan jaringan tubuh dan kondisi pemaparan. Jika tubuh menerima intensitas medan listrik maka hal ini akan merangsang sistem syaraf dan otot-otot di dalam tubuh, bahkan dengan intensitas yang rendah 4 pun dapat berpengaruh pada aktivitas modulasi di dalam otak maupun syaraf. Interaksi sel biologis dengan medan listrik dapat menimbulkan respon sel tersebut terhadap radiasi yang diterimanya. Efek bilologis yang ditimbulkan akibat paparan elektromagnetik meliputi perubahan pada permeabilitas membran sel terhadap potassium, sodium dan kalsium, perubahan komposisi atau perilaku pembentukan darah dan sel imunologi, perubahan pertukaran ion kalsium dalam jaringan, perubahan susunan atau pola dari neuron-neuron syaraf, dll.5,6

Mekanisme Kontraksi Otot Jantung Otot jantung dapat berkontraksi karena adanya peran peristiwa yang terjadi di internal jantung itu sendiri yaitu adanya potensial aksi, peran Ca2+, dan adanya peran ATP pada jantung. Secara umum mekanisme kontraksi otot jantung yaitu rangsangan yang berasal dari dalam atau luar jantung akan menghasilkan impuls listrik pada sinus venosus (ganglion Remak) yang menimbulkan potensial aksi pada seluruh bagian jantung berupa gelombang depolarisasi. Adanya gelombang depolarisasi akan melepaskan kalsium dari sistem retikulum endoplasma serabut otot jantung. Kalsium kemudian berdifusi ke dalam miofibril dan mengkatalisis reaksi-reaksi kimia sehingga kalsium intrasel akan bertambah banyak. Kalsium ini akan mengikat protein modulator yaitu troponin. Sementara itu ATP dihidrolisis untuk pembentukan energi. Energi dari ATP akan menyebabkan pergerakan aktin dan myosin secara tumpang tindih sehingga sarkomer miofibril memendek, dimana akan mengakibatkan terjadinya kontraksi otot jantung. Di sini ATP diubah menjadi ADP. Melalui mekanisme selang-seling jantung berkontraksi untuk mengosongkan isi jantung dan melakukan relaksasi untuk pengisian darah. Jantung bekerja melalui mekanisme secara berulang dan berlangsung terus menerus membentuk sebuah siklus jantung yang disebut sebagai denyut jantung. Sel otot jantung melakukan kontraksi dengan tujuan untuk memompa darah yang dihasilkan oleh sebuah potensial aksi dan menyebar melalui membran sel otot.

6 Jantung berdenyut secara berirama ketika melakukan kontraksi, hal ini akibat adanya potensial aksi yang ditimbulkan oleh kegiatan jantung itu sendiri. Jantung memiliki sebuah mekanisme untuk mengalirkan potensial aksi yang ditimbulkannya sendiri untuk melakukan kontraksi dan relaksasi. Mekanisme aliran listrik yang menimbulkan aksi tersebut dipengaruhi oleh beberapa jenis elektrolit seperti K+, Na+, dan Ca2+. Sehingga apabila di dalam tubuh terjadi gangguan pada kadar elektrolit tersebut maka akan menimbulkan gangguan pula pada mekanisme aliran listrik pada jantung. Potensial aksi lokal yang terjadi di dalam tubulus T menyebabkan Ca2+ dikeluarkan ke sitosol dari simpanan intrasel di retikulum sarkoplasma. Peningkatan kadar kalsium bebas intrasel tidak langsung dirangsang oleh potensial aksi, tetapi potensial aksi membuka kanal kalsium yang menyebabkan peningkatan ion kalsium intrasel dari retikulum sarkoplasma atau dari luar intrasel. Selama proses potensial aksi, Ca2+ berdifusi dari CES ke dalam sitosol melintasi membran plasma. Pasokan tambahan Ca2+ ini tidak saja menjadi faktor utama memanjangnya potensial aksi jantung, tetapi juga menyebabkan 2+ pemanjangan periode kontraksi jantung. Peran Ca di dalam sitosol, seperti di otot rangka adalah berikatan dengan kompleks troponin-tropomiosin dan secara fisik menggeser kompleks tersebut, sehingga dapat terjadi siklus jembatan silang dan kontraksi. Pengeluaran Ca2+ dari sitosol oleh pompa aktif di membran plasma dan retikulum sarkoplasma menyebabkan troponin dan tropomiosin kembali dapat menghambat jembatan silang, sehingga kontraksi berhenti dan jantung melemas. Semakin besar jumlah potensial aksi, semakin besar konsentrasi Ca+ sitosol, semakin besar aktivitas jembatan silang, dan semakin kuat kontraksi. 7,8

METODE Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan pada bulan Oktober 2013 sampai Februari 2014 di Laboratorium Fisiologi Fakultas Kedokteran Hewan, Institut Pertanian Bogor. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Power supply type PASCO, statif, multimeter, interface PASCO 750, elektroda (plat Stainless Steel), kleb, kabel, Data Acquistion System Powerlab 4ST ADInstruments, sensor force type ADInstruments, benang, penggaris, cawan petri, alat bedah, papan bedah, air, pipet, larutan rynger dan katak sawah. Prosedur Penelitian Isolasi jantung katak Hewan uji yang digunakan adalah katak betina dewasa. Sebelumnya syaraf otak pada katak dirusak dengan tujuan agar katak tidak merasakan sakit saat dibedah. Metode yang digunakan yaitu double pithing, dilakukan dua kali tusukan yaitu pada foramen ecipetal dan canalis vertebralis. Setelah dilakukan double

7 pithing, organ vital seperti jantung tidak dipengaruhi lagi oleh sistem syaraf koordinasi maupun syaraf refleks. Katak disiapkan ke papan bedah dengan menggunakan pin lurus atau jarum yang ditancapkan pada setiap kakinya. Kemudian dibuat sayatan memanjang dari dada sampai ke perut katak menggunakan pisau bedah. Setelah itu kulit katak dibedah agar terlihat tulang rusuk, tulang dada, sampai ke rongga dada untuk melihat jantung dalam kantong pericardialnya. Dengan menggunakan pinset, perikardium katak dijepit dan hatihati dalam memotongnya untuk memperlihatkan jantungnya. Jantung diberi larutan rynger setiap satu menit untuk mencegah jantung mengering agar jantung katak tetap hidup.

Pemberian Medan Listrik Katak yang sudah dibedah diletakkan pada papan bedah dan sensor gaya ADInstrumens dihubungkan ke jantung katak tersebut. Kemudian dibuat paparan medan listrik yang dihasilkan dari dua buah plat logam yang diberi tegangan dengan jarak pisah antar plat sekitar 10 cm. Jantung katak diletakkan di antara kedua plat tersebut. Besarnya medan listrik divariasikan dengan mengubah tegangan pada power supply yaitu 50 V sampai 500 V dengan kelipatan 50 V. Besarnya medan listrik yang dihasilkan dapat dicatat dengan mengkonversi nilai beda potensial V (volt) antar kedua plat ke dalam besaran Medan Listrik E (volt/m).

Pengambillan Data Pengambilan data dilakukan dengan melakukan uji fisis terhadap sampel uji secara in vitro yaitu dengan memberikan variasi medan listrik yang diletakkan sekitar sample. Setiap satu sampel jantung katak diberi perlakuan yaitu pemberian medan listrik. Satu variasi medan listrik diambil data sebanyak 5 kontrol dan 5 perlakuan. Setiap data dilakukan selama 60 detik. Kontrol dilakukan dengan mengambil data tanpa diberi medan listrik sedangkan perlakuan dilakukan dengan memberi medan listrik setelah pengambilan data kontrol. Pengambilan data dilakukan secara selang-seling antara kontrol dan perlakuan. Pengambilan data dilakukan menggunakan software chart 5 ADInstrumens yaitu hasil berupa grafik hubungan kuat kontraksi jantung terhadap waktu.

Analisis Data Data yang diperoleh dari penelitian dianalisis menggunakan uji statistik yaitu uji non parametrik (Uji Kolmogorov-Smirnov) untuk menentukan distribusi atau sebaran populasi sampel dan uji parametrik (uji-t, ANOVA, dan korelasi). Analysis Of Variance (ANOVA) adalah pengujian statistik untuk menguji bahwa antar populasi mempunyai nilai rata-rata yang sama atau tidak. Populasi yang dimaksud dalam penelitian ini adalah data perbedaan antara kontrol dan perlakuan. Uji ANOVA memberikan informasi tentang ada tidaknya beda antar data rata-rata setiap populasi dari keseluruhan populasi. Uji ini untuk mengetahui varian memperlihatkan perbedaan yang nyata atau tidak pada taraf kepercayaan 95%. Sedangkan uji-t digunakan untuk mengetahui kontraksi jantung katak meningkat

8 atau menurun. Pengujian dilanjutkan dengan uji korelasi untuk mengetahui hubungan antara penambahan dosis dan perubahan kontraksinya berbanding lurus atau berbanding terbalik serta mengetahui signifikansi hubungan tersebut.10,11

HASIL DAN PEMBAHASAN Setiap kali jantung berdetak maka pada permukaannya akan terjadi perubahan potensial listrik, hal ini diduga dipengaruhi oleh medan listrik. Paparan medan listrik diduga dapat mengganggu kerja jantung yang akhirnya dapat mempengaruhi kesehatan individu. Secara teoritis medan listrik memiliki potensi gangguan kesehatan apabila terpapar oleh medan tersebut yang melampaui Nilai Ambang Batas (NAB). Dampak secara biologis yang ditimbulkan dari paparan medan listrik tersebut misalnya dalam sistem kardiovaskular yaitu hipotensi (tekanan darah rendah), perubahan ritme kontraksi dan perubahan peredaran darah.14 Sensor ADInstrument menghasilkan output pada komputer berupa grafik yang menunjukkan kontraksi otot jantung katak. Kontraksi ini mempunyai ritme yang sama baik pada kontrol maupun pada pemberian perlakuan dosis medan listrik. Kontraksi ritmik ini masih terlihat meskipun dalam keadaan in vitro.

Efek Medan Listrik terhadap Kuat Kontraksi Jantung Katak Data rata-rata perubahan kuat kontraksi (K─P) untuk tiap dosis dapat dilihat pada Tabel 1. Sedangkan grafik perbandingan rata-rata kuat kontraksi antara kontrol dan perlakuan ditunjukkan pada Gambar 2. Tabel 1 Data rata-rata kuat kontraksi pada kontrol & perlakuan perlakuan Kuat kontraksi (N) Dosis perlakuan (volt/meter) Kontrol Perlakuan 500 0.001710 0.001672 1000 0.003168 0.003185 1500 0.000936 0.000942 2000 0.008595 0.008510 2500 0.008120 0.008044 3000 0.009481 0.009519 3500 0.011755 0.011676 4000 0.011769 0.011767 4500 0.007152 0.006939 5000 0.007852 0.007648

untuk tiap dosis

K─P 0.000038 -0.000017 -0.000006 0.000084 0.000076 -0.000038 0.000079 0.000002 0.000213 0.000204

9 0.000150

Kuat kontraksi (N)

y = 0.000009x + 0.00001 0.000100

0.000050

0.000000 0 -0.000050

1

2

3

4

5

6

Kuat medan listrik (kV/m)

Gambar 2 Perubahan rata-rata kuat kontraksi Perubahan kuat kontraksi jantung katak memberikan nilai yang berbedabeda setelah diberi paparan medan listrik, ada yang tidak mengalami perubahan (K–P = 0), ada juga yang mengalami kenaikan (K–P bernilai negatif), namun lebih cenderung menurun hal ini diperkuat dengan uji statistik baik uji parametrik maupun uji non parametrik (Lampiran 4.1). Setelah dilakukan uji normalitas terhadap data perubahan kuat kontraksi, diperoleh nilai Kolmogorov-Smirnov Z sebesar 0.732 dan Asymp. Sig. (2-tailed) sebesar 0.658 (>0.05) yang menunjukkan data perubahan kuat kontraksi terdistribusi secara normal. Uji-t satu sisi pada data perubahan kuat kontraksi diperoleh nilai t-hitung sebesar 2.852 sedangkan nilai t-tabel sebesar 1.677. Nilai t-hitung lebih besar dari nilai t-tabel, hal ini menunjukkan bahwa nilai perubahan kuat kontraksi kurang atau sama dengan nol sesuai dengan hipotesis awal Ho. Dari perubahan kuat kontraksi jantung katak diperoleh data yang bervariasi. Dari uji varian diperoleh nilai signifikansi sebesar 0.000 (0.05). Nilai ini menunjukkan bahwa perubahan kuat kontraksi antar perlakuan mempunyai nilai yang hampir sama dengan menggunakan selang kepercayaan 95%, yang artinya dengan bertambahnya dosis medan listrik tidak menunjukkan adanya perubahan yang berbeda dengan perubahan pada dosis yang lebih kecil sehingga perubahan kuat kontraksi tidak berbeda nyata terhadap penambahan dosis perlakuan. Hal ini sesuai dengan hasil uji korelasi yaitu nilai koefisien korelasi 0.262 namun nilai signifikansinya 0.066 (>0.05) yang menunjukkan korelasi kedua variabel tidak signifikan serta diperkuat dengan hasil regresi linier pada grafik yang diperoleh koefisien kemiringan sebesar 0.000009 yang menunjukkan korelasi antara peningkatan dosis perlakuan dan perubahan kuat kontraksi sangat kecil atau hampir tidak ada korelasi.9,10,11 Kontraksi otot jantung memerlukan ion Ca2+ yang bersumber dari luar sel di samping ion Ca2+ dari intraselular. Sinus venosus (ganglion Remak) dan ganglion Ludwig juga bergantung terutama pada ion Ca2+ ekstraselular untuk otomasi. Dari

10 hasil uji statistik, tidak ada perubahan yang signifikan pada perubahan kuat kontraksi berarti medan listrik tidak menimbulkan efek langsung terhadap perubahan kanal dan konsenstrasi ion Ca2+ yang masuk dalam intraselular otot jantung itu sendiri. Kanal kalsium dapat terjadi dalam tiga kondisi yaitu kanal tidak membuka saat depolarisasi, kanal membuka dengan kemungkinan yang rendah saat depolarisasi dan kanal membuka dengan kemungkinan yang tinggi saat depolarisasi. Namun medan listrik yang diberikan pada penelitian ini tidak merubah kanal dan tetap pada kondisi normal sehingga kosentrasi ion Ca2+ tidak berubah.12 Efek Medan Listrik terhadap Frekuensi Kontraksi Jantung Katak Frekuensi kontraksi tiap perlakuan mempunyai nilai yang berbeda, hal ini karena sampel jantung katak yang digunakan pada setiap perlakuan berbeda sehingga frekuensi kontraksinya dapat berbeda juga. Pada Tabel 2 dan Gambar 3 ditunjukkan data rata-rata perubahan frekuensi kontraksi untuk tiap dosis. Tabel 2 Data rata-rata frekuensi kontraksi pada kontrol & perlakuan untuk tiap dosis perlakuan Frekuensi Kontraksi (Hertz) Dosis perlakuan (volt/meter) Kontrol Perlakuan K─P 500 0.482164 0.479960 0.002204 1000 0.604781 0.599631 0.005149 1500 0.555274 0.538966 0.016308 2000 0.583313 0.565931 0.017382 2500 0.740061 0.722815 0.017245 3000 1.042847 1.012428 0,018707 3500 0.893499 0.885608 0.007891 4000 1.057159 1.032555 0.024603 4500 0.546470 0.541796 0.004673 5000 0.632914 0.612495 0.020418 0.03

Frekuensi (Hz)

0.025 0.02 0.015 0.01

y = 0.0021x + 0.0076

0.005 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Kuat medan listrik (kV/m)

4

4.5

Grafik 3 Perubahan rata-rata frekuensi kontraksi

5

5.5

11 Data tersebut menunjukkan perubahan frekuensi kontraksi menurun setelah diberi medan listrik yang kemudian diperkuat dengan uji statistik. Dari uji statistik pada data perubahan frekuensi kontraksi (Lampiran 4.2) diperoleh nilai Kolmogorov-Smirnov Z sebesar 0.804 dan Asymp. Sig. (2-tailed) sebesar 0.538 (>0.05) yang menunjukkan data sebaran perubahan frekuensi kontraksi terdistribusi secara normal. Uji-t satu sisi pada data perubahan frekuensi kontraksi diperoleh nilai t-hitung sebesar 7.069 sedangkan nilai t-tabel (0.95,49) sebesar 1.677. Nilai t-hitung lebih besar dari nilai t-tabel, hal ini menunjukkan bahwa nilai perubahan frekuensi kontraksi lebih dari nol (K>P) atau dapat diartikan terjadi penurunan frekuensi kontraksi pada jantung katak (Ho ditolak). Dari uji data varian yaitu uji homogenitas varian, diperoleh nilai signifikansi sebesar 0.002 (0.05) yang menunjukkan data perubahan periode kontraksi terdistribusi secara normal. Uji-t satu sisi pada data perubahan periode kontraksi diperoleh nilai t-hitung sebesar -7.952 sedangkan nilai t-tabel sebesar 1.677. Nilai t-hitung lebih kecil dari nilai t-tabel, hal ini menunjukkan bahwa nilai perubahan periode kontraksi kurang dari dari nol (Ho diterima). Dari perubahan periode kontraksi jantung katak diperoleh data yang bervariasi. Dari uji varian, diperoleh nilai signifikansi sebesar 0.000 ( t tabel, maka Ho diterima

95% Confidence Interval of the Difference Lower Upper .00002174

.00012542

One Way Tabel 1 Deskripsi V/m

N

Mean

Std. Deviation

Std. Error

95% Confidence Interval for Mean Lower Bound

Upper Bound

Minimum

Maximum

500

5

.00003820

.000042552

.000019030

-.00001464

.00009104

-.000008

.000087

1000

5

-.00001680

.000139693

.000062473

-.00019025

.00015665

-.000253

.000100

1500

5

-.00000620

.000064111

.000028671

-.00008580

.00007340

-.000074

.000100

2000

5

.00018460

.000052505

.000023481

.00011941

.00024979

.000140

.000273

2500

5

.00007580

.000237655

.000106282

-.00021929

.00037089

-.000298

.000343

3000

5

-.00003820

.000386274

.000172747

-.00051782

.00044142

-.000454

.000335

3500

5

.00007920

.000081044

.000036244

-.00002143

.00017983

-.000053

.000151

4000

5

.00000180

.000119125

.000053274

-.00014611

.00014971

-.000089

.000206

4500

5

.00021320

.000127973

.000057231

.00005430

.00037210

.000000

.000343

5000

5

.00020420

.000183392

.000082015

-.00002351

.00043191

-.000091

.000382

Total

50

.00007358

.000182407

.000025796

.00002174

.00012542

-.000454

.000382

Tabel 2 Uji homogenitas varian Levene Statistic df1 df2 Sig. 5.596 9 40 .000 Probabilitas = 0.000 (0.05), maka Ho diterima. Uji korelasi Tabel 1 Korelasi Perlakuan

Perubahan Kuat kontraksi .262 .066 50 1

Pearson Correlation 1 perlakuan Sig. (2-tailed) N 50 Pearson Correlation .262 Perubahan Kuat Sig. (2-tailed) .066 kontraksi N 50 50 Koefisien korelasi bernilai positif, menunjukkan hubungan berbanding lurus.

Sig. .181 .063 .306

26 Lampiran 5.2 Analisa perubahan frekuensi kontraksi jantung katak Uji Non Parametrik Tabel 1 Deskripsi statistik N Mean Perubahan Frekuensi 50 .01462964 Kontraksi

Std. Deviation

Minimum

Maximum

.014634353

-.013531

.077271

Tabel 2 Uji Kolmogorov-Smirnov satu sampel N Normal Parametersa

Most Extreme Differences Kolmogorov-Smirnov Z Asymp. Sig. (2-tailed) a. Test distribution is Normal.

Mean Std. Deviation Absolute Positive Negative

Kenaikan Frekuensi 50 .01462964 .014634353 .114 .114 -.092 .804 .538

27 Uji-t Satu Sisi Tabel 1 Statistik satu sampel N Mean Perubahan Frekuensi 50 .0146296400 Kontraksi

Std. Deviation

Std. Error Mean

.01463435313

.00206961007

Tabel 2 Uji-t satu sampel Test Value = 0 t

df

Sig. (2-tailed)

Mean Difference

95% Confidence Interval of the Difference Lower Upper

Perubahan Frekuensi 7.069 49 .000 .01462964000 .0104706029 Kontraksi Ho = Perubahan frekuensi kontraksi kurang atau sama dengan 0 Ha = Perubahan frekuensi kontraksi lebih dari 0 t hitung = 7.069 t tabel (0.95,49) = 1.677 t hitung > t tabel, maka Ho ditolak

.0187886771

One Way Tabel 1 Deskripsi

500

5

95% Confidence Interval for Mean Mean Min Max Lower Upper Bound Bound .00220420 .006384122 .002855066 -.00572273 .01013113 -.006280 .008800

1000 1500

5 5

.00514960 .011497952 .005142040 -.00912699 .01942619 -.013531 .015196 .01630840 .003639261 .001627527 .01178966 .02082714 .012319 .020310

2000 2500

5 5

.01738200 .005817115 .002601493 .01015910 .02460490 .010904 .024236 .01724600 .018790811 .008403506 -.00608587 .04057787 -.002499 .041483

3000 3500

5 5

.03041960 .027491957 .012294777 -.00371617 .06455537 .004319 .077271 .00789080 .004312794 .001928740 .00253576 .01324584 .001093 .012403

4000 4500

5 5

.02460360 .005317728 .002378160 .01800077 .03120643 .019270 .032469 .00467340 .001900981 .000850145 .00231302 .00703378 .002912 .007759

5000 Total

5 50

.02041880 .016081923 .007192055 .00045046 .04038714 .005845 .043257 .01462964 .014634353 .002069610 .01047060 .01878868 -.013531 .077271

Std. Deviation

V/m

Std. Error

Tabel 2 Uji homogenitas varian Levene Statistic df1 df2 Sig. 3.661 9 40 .002 Probabilitas = 0.002 (