Memahami Proses Pembentukan dan Pertumbuhan Tulang pada Manusia

Saat baru lahir, sistem gerak manusia terdiri dari tulang-tulang rawan, yang seiring dengan pertambahan usia akan terbentuk menjadi tulang. Proses ini berlangsung terus-menerus, bahkan hingga Anda menua. Lalu, bagaimana proses pembentukan tulang? Simak selengkapnya dalam artikel ini.

Proses terbentuknya tulang manusia

Sebelum terbentuk sempurna, tulang manusia masih dalam bentuk tulang rawan saat baru lahir. Hal ini disebabkan saat bayi masih dalam rahim ibu, sistem kerangka memang masih tersusun dari tulang rawan. Baru setelah lahir, proses pembentukan tulang dimulai.

Proses ini berlangsung terus-menerus atau berkelanjutan sepanjang hidup. Oleh sebab itu, saat memasuki usia lanjut, jumlah tulang lunak yang tersisa di dalam tubuh akan sangat sedikit. Sementara itu, tulang yang ada di dalam tubuh sudah menua dan rapuh.

Proses pembentukan tulang dikenal dengan osteogenesis atau osifikasi. Proses osifikasi dilakukan oleh sel pembentuk tulang yang disebut dengan sel osteoblas. Proses pembentukan ini terdiri atas dua tipe, yaitu osifikasi intramembran dan osifikasi endokondral.

Osifikasi intramembran

Osifikasi intramembran tergolong tipe pembentukan tulang yang kurang umum atau jarang terjadi. Pasalnya, proses pembentukan tulang tipe intramembran ini terbatas hanya pada tulang tengkorak yang rata, seperti parietal, sebagian dari tulang temporal, dan sebagian dari tulang maxilla.

Tulang yang terbentuk melalui osifikasi intramembran akan diendapkan di antara dua membran berserat. Namun, proses pembentukan ini menyebabkan tulang mudah keropos dibandingkan tulang yang melalui proses pembentukan tipe lainnya.

Terdapat empat langkah yang akan terjadi pada proses pembentukan tulang atau osifikasi tipe intramembral ini, yaitu:

1. Pembentukan pusat osifikasi

Pada tahapan ini sel induk yang terletak di dalam mesenkim dibedakan menjadi sel-sel osteoblas dan membentuk pusat osifikasi.

2. Pembentukan matriks

Pada langkah berikutnya, sel osteoblas mulai mengeluarkan atau menghasilkan serat berupa protein yang membentuk matriks tulang atau osteoid. Setelah itu, osteoid akan menyatu dengan kalsium untuk membentuk tulang berkalsium. Tulang yang sudah dikalsifikasi ini akan menyerap sel-sel osteoblas dan mengubah bentuknya menjadi osteosit.

3. Periosteum and Weaving 

Langkah berikutnya, osteoid diletakkan secara acak di sekitar pembuluh darah terus-menerus. Kemudian, struktur yang disebut dengan trabeculae terbentuk di sekitar pembuluh darah dan ditemukan pori-pori pada lokasi pembuluh darah, sehingga membentuk tulang spongiosa.

Sementara itu, pembuluh darah yang berada di luar tulang spongiosa menjadi padat dan berubah bentuk menjadi periosteum.

4. Pembentukan tulang keras

Langkah selanjutnya pada pembentukan tulang keras dengan tipe osifikasi intermembran adalah pembentukan tulang keras. Saat trabeculae menebal di dalam tulang spongiosa, sel-sel osteoblas yang terdapat di sekelilingnya akan terus membentuk osteoid.

Osteoid nantinya akan mengeras dan membentuk tulang keras di sekitar tulang spongiosa. Selama proses ini berlangsung, sumsum tulang merah akan mulai bermunculan pada lokasi pembuluh darah di rongga-rongga spongiosa.

Osifikasi endokondral

Menurut Seer Training Module oleh National Cancer Institute, proses pembentukan tulang tipe osifikasi endokondral melibatkan penggantian model tulang rawan dengan tulang biasa. Proses ini biasanya terjadi pada tulang panjang, contohnya tulang tungkai.

Sebagian besar tulang pada kerangka tubuh manusia terbentuk menggunakan osifikasi endokondral, oleh sebab itu tulang-tulang yang melalui proses pembentukan ini disebut tulang endokondral.

Pada proses pembentukan ini, tulang akan terbentuk dari model tulang lunak hialin. Selama kurun waktu tiga bulan setelah pembuahan, perikondrium yang mengelilingi model tulang rawan hialin berinfiltrasi dengan pembuluh darah dan osteoblas, kemudian berubah menjadi periosteum.

Sel osteoblas membentuk bone collar pada tulang keras di sekitar diafisis. Di saat yang bersamaan, tulang rawan di tengah diafisis mulai perlahan hancur. Osteoblas, kemudian, menembus tulang rawan yang hancur dan menggantikannya dengan tulang spongiosa.

Hal tersebut menyebabkan pembentukan pusat osifikasi primer. Proses osifikasi akan berlanjut dari pusat ini menuju ke ujung tulang. Setelah tulang spongiosa terbentuk pada diafisis, sel-sel osteklas akan memecah tulang yang baru terbentuk untuk membuka rongga medular.

Berikut adalah langkah-langkah yang terjadi dalam proses pembentukan tulang dengan osifikasi endokondral:

1. Pembentukan periosteum collar

Pada langkah ini, periosteum terbentuk di sekitar tulang rawan hialin. Lalu, sel osteogenik dibedakan menjadi osteoblas. Sel osteoblas ini kemudian mengeluarkan cairan serat berupa protein di luar tulang rawan yang disebut dengan osteoid.

Hasil akhir dari langkah ini adalah terbentuknya bone collar pada bagian luar tulang rawan.

2. Pembentukan rongga

Saat bone collar terbentuk, tulang rawan yang terdapat pada pusat akan mengalami osifikasi atau proses pembentukan tulang. Tulang rawan yang menjadi pusat ini disebut sebagai pusat osifikasi utama.

Proses pengerasan tulang ini menyebabkan bagian dalam dari tulang rawan tidak berhasil untuk ditembuh oleh difusi nutrisi. Alhasil, bagian dalam dari tulang rawan perlahan mulai memburuk dan rongga-rongga pun mulai terbentuk.

3. Invasi vaskular

Kemudian, pembuluh darah yang terdapat di dalam periosteum akan melalui atau melewati  tulang keras dari bone collar dan memasuki rongga dalam tulang rawan. Rongga yang dilewati oleh pembuluh darah disebut sebagai foramen nutrisi.

Ada banyak komponen lain masuk melalui foramen nutrisi seperti saraf, limfatik, osteoklas, osteoblas, nutrisi dan lain-lain. Kemudian, tulang rawan yang tersisah akan dipecah oleh osteoklas dan osteoblas mengeluarkan trabaculae atau tulang spongiosa.

4. Elongasi

Saat pembuluh darah, osteoklas, dan osteosit terus menyerang tulang, poros tulang akan mulai memanjang. Alhasil, rongga meduler terbentuk dan diafisis perlahan memanjang selama proses perkembangan embrio.

Tak hanya itu, pembuluh darah berkembang ke tulang rawan hialin di ujung (epifisis) tulang panjang membentuk pusat osifikasi sekunder.

5. Osifikasi epifisis

Hal ini hampir sama dengan dengan invasi vaskular. Hanya saja, yang terbentuk bukanlah tulang keras melainkan tulang spongiosa. Selain itu, tulang rawan hialin juga tertinggal di ujung tulang (disebut sebagai tulang rawan artikular) dan piringan epifisis terbentuk.

Tulang rawan artikular dan piringan epifisis adalah dua hal yang masih tersisa dari model tulang rawan hialin yang asli.

Proses pertumbuhan tulang manusia

Setelah memahami proses pembentukan tulang, kini saatnya Anda memahami proses pertumbuhannya.

Pada dasarnya, proses pertumbuhan tulang hampir sama dengan proses osifikasi endokondral. Pada saat itu, tulang rawan yang berada pada piringan epifisis terus tumbuh dengan cara mitosis. Sementara, kondrositis yang terdapat di samping diafisis akan menua dan mengalami kerusakan.

Lalu, sel osteoblas bergerak atau berpindah dan menyebabkan ofisikasi atau mengeraskan matriks untuk membentuk tulang. Proses ini akan terus berlangsung sejak Anda masih anak-anak dan remaha hingga pertumbuhan tulang rawan melambat dan akhirnya benar-benar berhenti.

Saat pertumbuhan tulang rawan berhenti pada usia dua puluhan, piringan atau lempeng epifisis akan sepenuhnya mengeras. Hal ini menyisakan garis epifisis tipis dan tulang sudah tidak bisa lagi tumbuh atau memanjang.

Pertumbuhan tulang berada di bawah pengaruh hormon pertumbuhan dari kelenjar pituitari anterior dan hormon seks yang berasal dari testis dan ovarium.