Ini adalah peningkatan ukuran sel individu.
Hipertrofi, menurut definisi, adalah peningkatan adaptif massa sel, jaringan, atau organ yang tidak dihasilkan dari proliferasi sel .
Hipertrofi adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan salah satu cara sel, unit kecil yang melakukan pekerjaan penting dalam tubuh kita, beradaptasi dengan perubahan lingkungan.
Perubahan lingkungan dapat berupa hal-hal seperti stimulasi hormonal, peradangan, atau peningkatan beban kerja.
Contohnya termasuk otot yang membesar karena latihan beban atau penebalan dinding jantung karena hipertensi (dan lebih banyak pekerjaan yang dibutuhkan jantung).
Meskipun ditemukan lebih jarang dalam patologi toksikologi daripada atrofi atau tanda-tanda adaptasi lainnya, hipertrofi kadang-kadang dapat memiliki konsekuensi yang signifikan bagi kesejahteraan umum individu.
Hipertrofi adalah salah satu cara sel tumbuh untuk beradaptasi dengan perubahan di lingkungan mereka, dan itu dapat memiliki konsekuensi yang menguntungkan dan tidak menguntungkan. Sel-sel yang sehat membuat kita tetap hidup dan bugar.
Agar sel-sel kita tetap sehat, lingkungan tempat mereka tinggal harus sehat, dan pekerjaan yang diharapkan mereka lakukan harus dijaga dalam batas normal.
Jika terjadi perubahan lingkungan yang signifikan, sel-sel akan berusaha beradaptasi dengan situasi tersebut agar dapat terus bekerja.
Salah satu cara yang digunakan sel untuk beradaptasi adalah melalui proses hipertrofi.
Jika suatu sel bertambah besar melebihi ukuran normal sel tersebut, maka dapat dikatakan bahwa sel tersebut telah mengalami proses hipertrofi.
Setiap kali Anda melihat hiper dalam sebuah kata, pikirkan kata-kata “berlebihan” atau “overhead,” ini dalam hubungannya dengan troph, yang mengacu pada stimulasi nutrisi, hormon, atau faktor pertumbuhan lainnya, sehingga hipertrofi mengacu pada sel yang telah tumbuh lebih besar dari biasanya.
Ini adalah hasil dari peningkatan sintesis konstituen struktural sel, bukan hanya akumulasi air atau produk penyimpanan seperti glikogen atau lipid.
Sel memiliki organel kecil di dalamnya yang merupakan mesin internal sel.
Seiring bertambahnya ukuran sel, beberapa organel ini akan bertambah jumlahnya untuk mendukung aktivitas sel yang lebih besar.
Misalnya, mitokondria , pembangkit tenaga seluler, akan bertambah jumlahnya untuk menyediakan energi yang cukup bagi sel yang lebih besar.
Retikulum endoplasma akan meningkat untuk mendukung proses pembuatan sel, dan protein dalam membran plasma akan meningkat jumlahnya seiring dengan hipertrofi sel.
Ketika jumlah sel yang cukup meningkat dalam ukuran, peningkatan besar dalam jaringan atau massa organ dapat terjadi.
Hiperplasia juga dapat berkontribusi pada peningkatan jaringan atau massa organ.
Pada jaringan tertentu, hipertrofi dan hiperplasia seringkali dapat terjadi secara bersamaan.
Hipertrofi umumnya dikaitkan dengan peningkatan kapasitas fungsional jaringan.
Misalnya, hipertrofi sel otot jantung sering mengakibatkan peningkatan curah jantung.
Dalam contoh ini, ukuran sel bertambah karena peningkatan jumlah sarkomer, yang membentuk unit kontraktil sel.
Contoh lain, hati dapat mengalami hipertrofi hepatosit.
Salah satu bentuk hipertrofi hepatoseluler disebabkan oleh peningkatan retikulum endoplasma halus dengan peningkatan enzim metabolisme xenobiotik secara bersamaan.
Jenis hipertrofi ini umumnya reversibel ketika stimulus penyebab dihilangkan.
Kemampuan sel untuk meningkatkan kapasitas struktural dan fungsional tampaknya bergantung pada peningkatan ekspresi gen.
Mengidentifikasi perubahan ekspresi gen yang bertanggung jawab untuk hipertrofi adalah area yang menarik, seperti mekanisme ekspresi gen yang berubah.
Dalam beberapa kasus, aktivasi reseptor spesifik oleh obat atau toksin jelas terkait dengan hipertrofi.
Penyebab
Secara klasik, hipertrofi adalah respons terhadap peningkatan kebutuhan metabolisme untuk fungsi khusus yang disediakan oleh populasi sel tertentu.
Contoh nyata adalah peningkatan ukuran sel adenohipofisis yang menghasilkan hormon pelepas gonadotropin pada awal pubertas.
Pada tingkat ultrastruktural dan histologis, hipertrofi muncul sebagai peningkatan volume sitoplasma.
Sebagai hasil dari peningkatan jumlah organel seluler, mikrofilamen, mikrotubulus, dan struktur khusus lainnya yang diperlukan untuk memenuhi peningkatan kebutuhan metabolisme sel.
Hipertrofi, jika bersifat global (yaitu, melibatkan semua atau sebagian besar organel dalam sel), dapat sulit untuk diukur pada tingkat ultrastruktural dan histologis tanpa teknik morfometrik khusus, namun demikian umumnya terbukti.
Seperti halnya atrofi, menimbang organ dan menghitung rasio berat organ-ke-tubuh mungkin satu-satunya cara untuk mendeteksi bentuk-bentuk halus dari hipertrofi global.
Pembesaran sel, bagaimanapun, juga dapat terjadi dengan peningkatan jumlah jenis organel tertentu.
Contoh dari fenomena ini umum dalam patologi toksikologi.
Fosfolipidosis adalah penyebab umum lain dari hipertrofi terkait toksik karena akumulasi organel.
Agen yang dapat mengubah metabolisme fosfolipid mempromosikan akumulasi lisosom yang sarat dengan produk degradasi kaya fosfolipid.
Dalam sediaan histologis, produk degradasi yang larut dalam lemak akan sering larut dari sel selama pemrosesan dalam rendaman pelarut organik, meninggalkan sitoplasma yang bervakuola halus atau “dimakan ngengat” yang menunjukkan perubahan vakuolar yang terkait dengan cedera sel langsung.
Namun, dengan mikroskop elektron transmisi, “vakuola” diamati mengandung lingkaran berlapis dari membran terdegradasi sebagian, yang disebut gulungan mielin, karena kondisi pemrosesan untuk mikroskop elektron transmisi tidak menggunakan pelarut organik.
Adaptasi seluler terhadap stres
Stres seluler terjadi ketika sel ditempatkan di lingkungan yang tidak ramah atau diharuskan melakukan sesuatu yang biasanya tidak dapat dilakukan.
Sel di bawah tekanan akan beradaptasi dengan situasi baru atau mati.
Sel juga akan mengalami perubahan jika jumlah stres yang diterapkan pada mereka berkurang atau jika jenis stres berubah.
Adaptasi seluler umumnya mengacu pada perubahan reversibel dalam ukuran, jumlah, fenotipe atau penampilan, aktivitas metabolisme atau fungsi sel sebagai respons terhadap kondisi lingkungan yang merugikan atau tekanan internal tubuh.
Pada dasarnya, sama seperti kita bereaksi terhadap sesuatu di lingkungan kita, sel juga berubah untuk mencoba mengatasi masalah.
Ada 4 cara penting yang mereka lakukan:
hipertrofi.
hiperplasia
Atrophia.
Metaplasia.
Pada hipertrofi tidak ada peningkatan jumlah sel, melainkan dalam ukuran.
Jenis adaptasi seluler terhadap stres ini terjadi pada beberapa sel yang berbeda, dan umumnya dikombinasikan dengan jenis adaptasi seluler lainnya, hiperplasia.
Hiperplasia adalah respons seluler yang melibatkan peningkatan jumlah sel sebagai respons terhadap suatu stimulus.
Baik hiperplasia maupun hipertrofi terjadi sebagai mekanisme kompensasi untuk peningkatan beban kerja pada organ atau sel.
Sel-sel yang tidak dapat membelah merespons stres dengan peningkatan beban kerja karena hipertrofi. Contohnya adalah pada miosit, atau sel otot jantung dalam serat miokardium.
Oleh karena itu, jantung merespons terutama dengan hipertrofi terhadap peningkatan beban kerja.
Contoh lain adalah otot rangka dewasa dan neuron.
Hipertrofi fisiologis dan patologis
Hipertrofi dan hiperplasia, meskipun dapat bersifat fisiologis untuk membantu tubuh, dapat juga berhubungan dengan penyakit atau patologis, dan merupakan indikator penyakit yang sangat penting.
Hipertrofi fisiologis
Hipertrofi fisiologis disebabkan oleh peningkatan beban kerja, peningkatan kebutuhan fungsional, atau stimulasi oleh hormon dan faktor pertumbuhan.
Namun, stimulus hipertrofi yang paling sering adalah peningkatan beban kerja.
Contoh hipertrofi yang diinduksi beban kerja adalah pelebaran otot pada binaragawan karena otot dipaksa untuk mentolerir beban baru.
Contoh hipertrofi yang diinduksi hormon adalah di endometrium dan miometrium uterus, karena peningkatan regulasi estrogen selama tahap folikular dari siklus menstruasi merangsang peningkatan protein otot di stroma endometrium dan lapisan otot yang besar. ukuran otot.
Hipertrofi patologis
Hipertrofi patologis terjadi pada otot jantung bila terjadi peningkatan volume akhir diastolik, atau jumlah darah yang harus dipompa keluar dari jantung akibat kontraksi yang terjadi akibat kelainan katup atau hipertensi.
Demikian pula, jika satu ginjal bermasalah, maka ginjal yang lain bertambah besar ukurannya agar berfungsi lebih efektif untuk mengkompensasi ginjal yang berlawanan (perhatikan bahwa sel-sel ginjal juga mengalami hiperplasia).
Mekanisme hipertrofi
Hipertrofi muncul sebagai akibat dari peningkatan proliferasi protein seluler.
Peningkatan protein seluler pada miosit jantung khususnya dapat terjadi karena berbagai rangsangan, seperti reseptor regangan mekanis yang mendeteksi peningkatan beban kerja, peningkatan faktor pertumbuhan, dan adanya agonis.
Ada 3 langkah dasar dalam sintesis protein seluler ini:
Tindakan terintegrasi dari reseptor mekanik, agonis, dan faktor pertumbuhan yang mengaktifkan jalur transduksi sinyal.
Jalur transduksi sinyal ini menghasilkan berbagai faktor transkripsi.
Faktor transkripsi ini pada gilirannya menyebabkan peningkatan sintesis protein otot dan karenanya hipertrofi.
Perlu juga dicatat bahwa hipertrofi, pada kenyataannya, juga dimediasi oleh konversi protein kontraktil bentuk dewasa menjadi protein yang sama dalam bentuk neonatus yang lebih besar.
Organ yang mengalami hipertrofi tidak memiliki sel baru, hanya sel yang lebih besar.
Peningkatan ukuran sel ini disebabkan oleh sintesis lebih banyak komponen struktural dan bukan karena pembengkakan sel.
Sel yang mampu membelah dapat merespon stres dengan mengalami hiperplasia dan hipertrofi, sedangkan pada sel yang tidak patuh, seperti serat miokard, terjadi hipertrofi.
Nukleus pada sel hipertrofi mungkin memiliki kandungan DNA yang lebih tinggi daripada sel normal, mungkin karena sel berhenti dalam siklus sel tanpa mengalami mitosis.
Hipertrofi disebabkan oleh peningkatan kebutuhan fungsional atau oleh stimulasi hormonal tertentu.
Jenis-jenis hipertrofi
Hipertrofi otot
Sel otot lurik di jantung dan otot rangka mampu mengalami hipertrofi yang hebat, mungkin karena mereka tidak dapat secara memadai beradaptasi dengan peningkatan kebutuhan metabolisme pembelahan mitosis dan produksi lebih banyak sel untuk berbagi pekerjaan.
Stimulus paling umum untuk hipertrofi otot adalah peningkatan beban kerja.
Dengan demikian, otot yang berkembang dari binaragawan yang menggunakan “pompa besi” adalah hasil dari peningkatan ukuran serat otot sebagai respons terhadap permintaan yang lebih besar.
Beban kerja setelah hipertrofi dibagi oleh massa yang lebih besar dari komponen seluler, setiap serat otot berbagi kelebihan kerja dan, dengan cara ini, cedera otot dapat dihindari.
Sel otot yang membesar mencapai keseimbangan baru, memungkinkan fungsi sel pada tingkat aktivitas yang lebih tinggi.
Jumlah mikrofilamen per sel yang lebih tinggi memungkinkan peningkatan beban kerja dengan tingkat aktivitas metabolisme per satuan volume sel yang tidak berbeda dengan yang didukung oleh sel normal.
Stimulus untuk hipertrofi di jantung biasanya kelebihan hemodinamik kronis, yang merupakan akibat dari kondisi seperti hipertensi atau katup yang rusak.
Menghadapi stres ini, terjadi sintesis lebih banyak protein dan filamen, mencapai keseimbangan antara kapasitas sel dan permintaan yang ada untuk fungsinya.
Setelah lahir, ekspresi ventrikular dari gen diatur ke bawah.
Beberapa gen yang diekspresikan hanya selama perkembangan awal diekspresikan kembali dalam sel hipertrofik, dan produk dari gen ini terlibat dalam respons seluler terhadap stres.
Namun, hipertrofi jantung dikaitkan dengan reinduksi ekspresi gen.
Gen yang diinduksi selama hipertrofi termasuk yang mengkode faktor transkripsi, agen vasoaktif, pemicu mekanis, seperti peregangan, dan pemicu trofik, seperti faktor pertumbuhan polipeptida.
Meskipun pandangan tradisional otot jantung dan rangka adalah bahwa jaringan ini tidak mampu berproliferasi, pembesaran mereka sepenuhnya merupakan hasil dari hipertrofi.
Data terbaru menunjukkan bahwa bahkan tipe sel ini mampu berproliferasi terbatas serta repopulasi prekursor.
Sudut pandang ini menekankan konsep, bahwa hiperplasia dan hipertrofi sering terjadi secara bersamaan selama respons jaringan dan organ terhadap peningkatan stres dan hilangnya sel.
Hipertrofi mukosa endometrium pada kehamilan
Pertumbuhan fisiologis uterus yang masif selama kehamilan adalah contoh yang baik dari peningkatan ukuran organ yang disebabkan oleh hormon yang diakibatkan oleh hipertrofi dan hiperplasia.
Hipertrofi sel dirangsang oleh hormon estrogenik yang bekerja pada reseptor estrogen otot polos, yang pada akhirnya menghasilkan peningkatan sintesis protein otot polos dan peningkatan ukuran sel.
Demikian pula, prolaktin dan estrogen menyebabkan hipertrofi payudara selama menyusui.
Ini adalah contoh hipertrofi fisiologis yang disebabkan oleh stimulasi hormonal.
Ukuran sel diatur oleh nutrisi dan sinyal lingkungan dan melibatkan beberapa jalur transduksi sinyal yang sedang terurai.
Konsekuensi
Sedangkan konsekuensi dari hipertrofi dapat bersifat jinak dalam jangka pendek dan hanya mencerminkan respon fisiologis terhadap peningkatan permintaan pada jaringan untuk fungsi khusus.
Ada situasi di mana peningkatan massa organel melebihi batas fisiologis dan menyebabkan disfungsi jaringan hipertrofi.
Contoh hipertrofi “patologis” sebagai respons terhadap stimulus toksik berlimpah dalam patologi toksikologi.
Misalnya, hipertrofi luar biasa dari retikulum endoplasma halus di hepatosit dari individu yang dirawat dalam waktu lama dengan fenobarbital atau obat antikonvulsan lainnya.
Hal ini pada kasus yang parah dapat menyebabkan hilangnya fungsi lain dari hepatosit seperti produksi urea (dimanifestasikan sebagai hiperamonemia) dan ekskresi empedu (dimanifestasikan sebagai ikterus).