Hubungan kadar alkaline phosphatase pada saliva dengan tahap maturasi vertebrata servikalis pada perempuan usia tumbuh kembang
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Konsep Pertumbuhan dan Perkembangan
Tidak ada definisi universal mengenai pertumbuhan, setiap klinisi memiliki
pengertian yang berbeda mengenai pertumbuhan. Menurut Todd pertumbuhan
merupakan penambahan ukuran, sedangkan Moyers mendefinisikan pertumbuhan
sebagai aspek kuantitatif dari perkembangan biologis seiring berjalannya waktu.
Perkembangan menurut Todd adalah kemajuan ke arah kematangan, sedangkan
menurut Moyers perkembangan mengacu kepada perubahan natural yang terjadi
sepanjang kehidupan mulai dari satu sel sampai menjadi unit multifungsi yang akan
berakhir pada saat kematian.1
Pertumbuhan tidak akan sama sepanjang waktu, terdapat waktu tertentu
dimana terjadi percepatan pertumbuhan. Peningkatan pertumbuhan yang cepat ini
disebut “growth spurt”. Sekresi hormon dipercaya sebagai penyebab perubahan
fisiologis sehingga terjadi aksentuasi pertumbuhan. Waktu terjadinya growth spurt ini
berbeda pada laki-laki dan perempuan.1,2
Waktu terjadinya growth spurt penting untuk diketahui ortodontis, karena
pada saat inilah perawatan yang memerlukan modifikasi pertumbuhan seperti
perawatan fungsional dan penggunaan pesawat ortopedi dapat dilakukan, sedangkan
perawatan yang memerlukan tindakan bedah harus ditunda hingga masa tersebut
selesai. Pada orang dewasa yang sudah melewati masa growth spurt, perawatan yang
Universitas Sumatera Utara
mengharapkan untuk mendapat keuntungan dari sisa pertumbuhan sudah tidak dapat
dilakukan lagi.1,2,19
Setiap growth spurt memiliki onset, tahap percepatan, puncak growth spurt,
tahap deselerasi dan akhir periode growth spurt. Durasi terjadinya growth spurt lebih
singkat pada perempuan, yaitu berkisar 3-4 tahun sedangkan pada laki-laki berkisar
4-5 tahun. Perempuan memiliki onset pubertas yang lebih cepat, sedangkan pada lakilaki onset pubertas terjadi lebih lambat. Tahap percepatan terjadi selama 2 tahun dan
setelah 3-4 tahun akhir dari periode growth spurt maka pertumbuhan aktif akan
berhenti.1,2
Menurut Proffit, growth spurt akan terjadi bersamaan maturitas seksual. Pada
anak perempuan, menarche merupakan indikator maturitas seksual yang juga
menandakan terjadinya growth spurt dan terjadi rata-rata pada usia 13 tahun. Menurut
Bhalajhi, pre pubertal growth spurt pada anak laki-laki terjadi pada usia 8-11 tahun
dan pada anak perempuan usia 7-9 tahun. Sedangkan pubertal growth spurt pada
anak laki-laki biasanya akan terjadi pada usia 14-16 tahun, sedangkan pada anak
perempuan pada usia 11-13 tahun.1,20
2.2 Indikator Maturasi Skeletal
Sisa pertumbuhan yang masih ada pada seseorang dapat dilihat dengan
menilai maturasi skeletal pada tulang tertentu, misalnya dengan menilai maturasi
tulang pergelangan tangan menggunakan radiografi hand wrist atau menilai maturasi
tulang vertebra servikalis dengan menggunakan radiografi sefalometri. Selain itu
penentuan maturasi skeletal juga dapat dilihat dengan melihat tahap perkembangan
Universitas Sumatera Utara
gigi melalui radiografi panoramik,1,21 dan belakangan ini beberapa penelitian
menunjukkan bahwa maturasi skeletal juga dapat dilihat melalui marker biokimia
pada saliva dan serum, karena biomarker sendiri merupakan suatu agen yang terlibat
langsung dalam pertumbuhan dan remodeling tulang.2,3,9,16
2.2.1 Maturasi gigi geligi
Maturasi gigi dapat diperkirakan berdasarkan gigi yang telah erupsi dan yang
belum erupsi, tahap pertumbuhan gigi (desidui, bercampur, permanen), kalsifikasi
gigi, derajat struktur gigi, tahap pembentukan mahkota gigi yang sedang berkembang,
dan tahap formasi akar dari seluruh gigi. Pada dasarnya ada dua cara yang digunakan
untuk menentukan maturasi gigi dan menghubungkannya dengan maturasi skeletal,
pertama dengan menggunakan metode “Atlas” (oleh Schour dan Massler, Nolla,
Andreasen et al dan Moorreees et al) yang kedua dengan menggunakan sistem
scoring (oleh Demirjian dan Haavikko).2,3
2.2.2 Maturasi pergelangan tangan
Daerah pergelangan tangan terdiri dari banyak tulang yang memiliki waktu
dan tahap ossifikasi yang berbeda. Penilaian maturasi skeletal berdasarkan urutan
tulang karpal yang muncul dan tahap ossifikasi dari tulang tertentu. Beberapa metode
yang dapat digunakan untuk menilai maturasi skeletal tulang pergelangan tangan
yaitu; a. Metode Atlas oleh Greulich dan Pyle; b. Metode Bjork, Grave dan Brown
yang dimodifikasi oleh Schopf (1978); c. Indikator maturasi skeletal oleh Fishman;
d. Metode Hagg dan Taranger, dan; e. Metode Singers.1-3
Universitas Sumatera Utara
2.2.3 Maturasi vertebra servikalis
Ada beberapa pendapat mengenai penentuan tingkat maturasi dengan
menggunakan radiografi vertebra servikalis, antara lain menurut Lamparski (1972)
dan Hassel dan Farman (1995).2,7
a. Analisa Lamparski
Lamparski
membuat suatu standar pengukuran maturasi vertebra servikalis
untuk wanita dan laki-laki yang dihubungkan dengan umur kronologis dan maturasi
skeletal yang ditentukan pada radiografi pergelangan tangan. Metode ini menganalisa
perubahan ukuran dan bentuk korpus kelima tulang vertebra servikalis, mulai dari
tulang vertebra servikalis kedua sampai keenam.22
b. Analisa Hassel dan Farman
Hassel dan Farman mengembangkan Cervical Vertebrae Maturation Index
(CVMI) dengan profil lateral vertebra servikalis kedua, ketiga dan keempat dan
menghubungkannya dengan metode Skeletal Maturation Indicators (SMI) yang
dikemukakan oleh Fishman. Bentuk tulang vertebra servikalis yang berbeda pada
setiap tahap perkembangan skeletal dapat menunjukkan maturitas skeletal seseorang
dan mengukur kapan kemungkinan potensial pertumbuhan terjadi.3,7,23
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1. Tingkat maturasi vertebra servikalis menurut Hassel dan Farman. 23
Enam tahap maturasi vertebra servikalis menurut Hassel dan Farman adalah
sebagai berikut:
1. Initiation (tahap awal) / CVMI-1
Tahap ini berhubungan dengan SMI-1 dan SMI-2. Pada tahap ini,
pertumbuhan baru saja dimulai dan 80 % sampai 100 % dari proses
pertumbuhan masih diharapkan. Sisi bawah korpus vertebra servikalis kedua
(axis), vertebra servikalis ketiga dan vertebra servikalis keempat masih
berbentuk datar. Sisi atas korpus vertebra meruncing mulai dari belakang
sampai depan (Gambar 2.2).23
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2. Tahap initiation (CVMI-1). 23
2. Acceleration (tahap percepatan) / CVMI-2
Tahap ini berhubungan dengan SMI-3 dan SMI-4. Pada tahap ini
percepatan pertumbuhan terjadi dan 65 % sampai 85 % dari proses
pertumbuhan masih diharapkan. Kecekungan sisi bawah korpus vertebra
servikalis kedua dan ketiga telah terbentuk. Sisi bawah korpus vertebra
servikalis keempat masih datar. Korpus vertebra servikalis ketiga dan keempat
hampir berbentuk empat persegi panjang (Gambar 2.3).23
Gambar 2.3. Tahap acceleration (CVMI-2). 23
Universitas Sumatera Utara
3. Transition (tahap peralihan) / CVMI-3
Tahap ini berhubungan dengan SMI-5 dan SMI-6. Pada tahap ini, fase
percepatan masih berlangsung menuju fase puncak pertumbuhan dan 25 %
sampai 65 % dari proses pertumbuhan masih diharapkan. Kecekungan terlihat
jelas pada sisi bawah korpus vertebra servikalis kedua (axis) dan vertebra
servikalis ketiga. Perkembangan kecekungan sisi bawah korpus vertebra
servikalis keempat dimulai pada tahap ini. Korpus vertebra servikalis ketiga
dan vertebra servikalis keempat sudah berbentuk empat persegi panjang
(Gambar 2.4).23
Gambar 2.4. Tahap transition (CVMI-3). 23
4. Deceleration (tahap perlambatan) / CVMI-4
Tahap ini berhubungan dengan SMI-7 dan SMI-8. Pada tahap ini,
pertumbuhan mengalami perlambatan dan 10 % sampai 25 % dari proses
pertumbuhan masih diharapkan. Kecekungan telah terjadi pada sisi bawah
korpus vertebra servikalis kedua, ketiga dan keempat. Korpus vertebra
Universitas Sumatera Utara
servikalis kedua, ketiga dan vertebra servikalis keempat menjadi lebih
berbentuk persegi (Gambar 2.5).23
Gambar 2.5. Tahap deceleration (CVMI-4). 23
5. Maturation (tahap maturasi) / CVMI-5
Tahap ini berhubungan dengan SMI-9 dan SMI-10. Pada tahap ini
terjadi maturasi akhir vertebra dan 5 % sampai 10 % dari proses pertumbuhan
masih diharapkan. Kecekungan terlihat lebih jelas pada sisi bawah korpus
vertebra servikalis kedua, ketiga dan vertebra servikalis keempat. Korpus
vertebra servikalis ketiga dan keempat telah berbentuk persegi (Gambar
2.6).23
Gambar 2.6. Tahap maturation (CVMI-5). 23
Universitas Sumatera Utara
6. Completion (tahap komplit) / CVMI-6
Tahap ini berhubungan dengan SMI-11. Pada tahap ini pertumbuhan
telah terjadi secara sempurna pada tahap ini. Hanya sedikit proses
pertumbuhan terjadi. Kecekungan yang dalam terlihat jelas pada sisi bawah
korpus vertebra servikalis kedua, ketiga dan vertebra servikalis keempat.
Korpus vertebra servikalis ketiga dan keempat berbentuk persegi, dengan
dimensi vertikal lebih besar daripada dimensi horizontal (Gambar 2.7).23
Gambar 2.7. Tahap completion (CVMI-6). 23
2.2.4 Biomarker Alkaline Phosphatase (ALP)
Alkaline
Phosphatase
(ALP)
[phosphate-monoester
phosphohydrolase
(alkaline optimum); EC 3.1.3.1] merupakan ektoenzim yang berikatan pada membran,
terdapat pada banyak spesies (tumbuhan, bakteri, hewan dan manusia). Pada manusia
ada empat gen yang mencirikan isoenzim ini dan tiga gen ditampilkan pada jaringan
Universitas Sumatera Utara
spesifik yaitu plasenta, embrio dan usus, sedangkan satu gen tidak spesifik (Tissue
Nonspecific Alkaline Phosphatase/TNAP) terdapat pada tulang, gigi dan ginjal.24,25
ALP merupakan enzim yang berperan dalam metabolisme tulang dan
mineralisasi jaringan, merupakan glikoprotein membran yang diproduksi oleh banyak
sel seperti polimorfonuklear leukosit (PML), osteoblas, makrofag dan fibroblas. ALP
sebagai biomarker formasi tulang dapat ditemukan di serum, saliva dan cairan sulkus
gingiva (CSG).3,9
Peranan ALP pada mineralisasi akan dijelaskan pada Gambar 2.8.
Biomineralisasi merupakan proses penyimpanan hidroksiapatit ke dalam matriks
ektraseluler. Mineralisasi jaringan terjadi dalam dua tahap, tahap pertama adalah
pembentukan kristal hidroksiapatit dalam matriks vesikel yang dibentuk dari
permukaan membran kondrosit hipertropik, osteoblas dan odontoblas. Hidroksiapatit
dibentuk dari Ca2+ yang tergabung dengan Annexin dan fosfat inorganik (Pi) yang
disediakan oleh Na/Pi transporter dan PHOSPHO1 (merupakan hasil hidrolisa
fosofokolin (PCho) dan fosfoetanolamin (PEA) yang berasal dari membran).
Mineralisasi kemudian dilanjutkan dengan penetrasi kristal hidroksiapatit ke matriks
ekstraseluler (karena efek dari tissue-nonspecific alkaline phosphate/TNAP) dan
disimpan diantara fibril kolagen. Pirofosfat inorganik/PPi (dibentuk dari nukleosida
trifosfat oleh NPP1 dan ditransport dari ekstrasel oleh ANKH) akan menghambat
pembentukan hidroksiapatit, namun dengan adanya TNAP, PPi akan dihidrolisa
menjadi fosfat inorganik (Pi). TNAP berfungsi untuk menurunkan konsentrasi PPi
dan meningkatkan konsentrasi Pi yang dibutukan untuk pembentukan hidroksiapatit.
Universitas Sumatera Utara
Keseimbangan antara aktifitas TNAP, NPP1 dan ANKH penting untuk mineralisasi
tahap kedua.24,25
Gambar 2.8. Skema proses mineralisasi.25
Selama masa pertumbuhan skeletal pada anak-anak dan remaja, konsentrasi
ALP mendominasi dan berkontribusi sampai 90% dari seluruh jumlah ALP total.
Peningkatan kadar ALP paralel dengan kecepatan pertumbuhan antara usia 8-12
tahun pada perempuan dan 10-14 tahun pada laki-laki, dan pada akhir pubertas kadar
ALP akan menurun. Hal ini merupakan respon fisiologis terhadap growth spurt dan
sama sekali bukan menandakan adanya suatu penyakit. Perinetti et al (2011) meneliti
kadar ALP pada CSG selama tahap pertumbuhan pubertas berhubungan dengan
maturasi skeletal vertebra servikalis. Travade et al (2015) menemukan hubungan
antara kadar salivary ALP dengan maturasi skeletal MP3 pada anak usia 10-15
tahun.2,9,16
Universitas Sumatera Utara
Untuk mendeteksi ALP dapat dilakukan melalui uji imunitas dengan Enzym
Linked Immunosorbent Assay (ELISA) dan uji spektrofotometri dengan colorimetric
method. Assay kit spesifik untuk pemeriksaan aktivitas ALP telah tersedia secara
komersil untuk penggunaan klinis: QuantiChromTM ALP Assay Kit (DALP-250),
BioAssay System, USA; ALP Activity Colorimetric Assay Kit (K412-500),
BioVision, USA; ALP Assay Kit, Bio Merieux, France. Pengukuran yang mudah dan
spesifisitas yang tinggi dalam mendeteksi perubahan kecil dalam formasi tulang
membuat ALP menjadi biomarker yang baik untuk formasi tulang.2,26-28
2.3 Radiografi Vertebra Servikalis
2.3.1 Indikasi
Radiografi vertebra servikalis dapat digunakan untuk menilai tingkat
perkembangan dan maturasi baik laki-laki maupun perempuan. Radiografi vertebra
servikalis juga diindikasikan pada kondisi trauma, metastatik pada neoplasma,
infeksi, dan berguna untuk mendeteksi waktu postpubertal growth spurt pada pasien
yang memerlukan tindakan bedah ortognati.29
2.3.2 Kelebihan radiografi vertebra servikalis
Jika dibandingkan dengan radiografi pergelangan tangan, keuntungan
penggunaan tulang vertebra servikalis dalam penentuan maturitas skeletal adalah
sebagai berikut:7,29
Lebih mudah dan reliable.
Universitas Sumatera Utara
Dapat menghindari penggunaan radiografi tambahan (radiografi pergelangan
tangan) karena anatomi vertebra servikalis sudah melengkapi untuk menilai
maturitas skeletal yang dapat diambil dengan teknik sefalometri lateral biasa.
Dapat mengurangi pemaparan sinar x terhadap pasien sesuai dengan prinsip
ALARA (as low as reasonably achievable).
Lebih ekonomis.
2.3.3 Teknik radiografi vertebra servikalis
Radiografi vertebra servikalis diperoleh dari pengambilan foto sefalometri
lateral dengan menggunakan film dengan ukuran 18×24 cm/8× 10 inchi, tergantung
pada luas daerah yang akan dilakukan foto röentgen. Jarak target film yang digunakan
yaitu 163–170 cm/64–67 inchi. Waktu penyinaran bervariasi sesuai dengan mesin xray yang digunakan namun berkisar antara 0.2–5 detik.7
Sebelum
dilakukan
pengambilan
foto,
pasien
diintruksikan
agar
menanggalkan jepit rambut, dan anting serta menahan nafas selama dilakukan
pengambilan foto. Teknik pengambilan radiografi vertebra servikalis dilakukan dari
arah lateral pasien dalam posisi berdiri, (Gambar 2.9), tidur (Gambar 2.10) atau
duduk (Gambar 2.11), dengan salah satu bahunya berlawanan dengan kaset dan posisi
bahu diturunkan serendah mungkin. Dagu pasien diangkat sehingga mandibula tidak
menghalangi tulang vertebra servikalis yang paling atas. Agar kepala dan bahu tidak
bergeser, ditempatkan alas tipis yang terbuat dari busa diantara sisi kepala dan kaset,
sehingga kepala dapat dipertahankan dalam posisi lateral.7
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.9. Teknik radiografi vertebra servikalis dengan posisi berdiri.7
Gambar 2.10. Teknik radiografi vertebra servikalis dengan posisi tidur.7
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11. Teknik radiografi vertebra servikalis dengan posisi duduk.7
2.4 Saliva
Saliva adalah cairan sekresi eksokrin terdiri atas 99% air yang mengandung
berbagai elektrolit (natrium, kalium, kalsium, klorida, magnesium, bikarbonat, fosfat)
dan protein yaitu enzim, imunoglobulin dan faktor antimikroba, glikoprotein mukosa,
albumin, hormon pertumbuhan serta beberapa jenis polipeptida dan oligopeptida
penting bagi kesehatan mulut. Terdapat juga glukosa dan produk nitrogen seperti urea
dan amoniak.30
Saliva merupakan hasil sekresi dari beberapa kelenjar saliva, dimana 93% dari
volume total saliva disekresikan oleh kelenjar saliva mayor yang meliputi kelenjar
parotid, submandibular, dan sublingual, sedangkan sisa 7% lainnya disekresikan oleh
kelenjar saliva minor yang terdiri dari kelenjar bukal, labial, palatinal,
glossopalatinal, dan lingual.31
Universitas Sumatera Utara
Sekresi saliva dapat berupa serous, mucous atau gabungan keduanya dan
setiap kelenjar saliva memproduksi tipe saliva yang berbeda. Jumlah total sekresi
saliva bervariasi pada setiap individu (berkisar 0,5-1,7 liter perhari) dan dipengaruhi
oleh faktor lingkungan. Laju aliran saliva lebih besar pada saat berdiri dibandingkan
saat duduk dan lebih besar pada cuaca dingin daripada cuaca panas. Laju aliran saliva
juga dipengaruhi oleh irama sirkadian, dimana laju aliran saliva tertinggi terjadi pada
saat tengah hari kemudian berangsur berkurang sampai mencapai titik terendah pada
saat pukul 4 pagi.32
2.4.1 Metode pengumpulan saliva
Berdasarkan petunjuk pengumpulan saliva yang dikeluarkan oleh Universitas
California Selatan, sebelum mengumpulkan saliva menyeluruh yang tidak
distimulasi. Pasien diinstruksikan untuk menghindari asupan makanan dan minuman
(kecuali air) satu jam sebelum dilakukannya pengumpulan saliva. Merokok,
mengunyah permen karet, meminum kopi juga tidak diperbolehkan dalam jangka
waktu tersebut. Subjek diminta untuk berkumur beberapa kali dengan air destilasi dan
harus tenang. Kepala harus sedikit condong ke depan dan mulut harus tetap terbuka
dan biarkan saliva mengalir pada wadah yang telah disediakan. Pada akhir
pengumpulan saliva, sisa saliva pada mulut harus diludahkan ke wadah percobaan.33
Pemilihan metode yang akan digunakan tergantung pada peneliti dan umur
dari partisipan. Beberapa metode pengumpulan saliva yang biasanya digunakan
adalah passive drool, spitting, suction dan absorbent.33-35
Universitas Sumatera Utara
a. Passive Drool
Metode ini adalah metode yang paling efektif dan sering digunakan untuk
mengumpulkan saliva dengan mengeluarkan saliva secara pasif ke dalam wadah
kecil. Passive drool sangat direkomendasikan karena metode ini telah diterima oleh
banyak peneliti, tidak seperti metode absorben, yang kadang-kadang dapat
menyebabkan gangguan pada pengujian imunitas.
Gambar 2.12. Gambar metode passive drool.33
b. Metode Spitting
Pada metode ini, saliva dikumpulkan di dasar mulut dan kemudian subjek
meludahkannya ke dalam test tube setiap 60 detik. Untuk pengumpulan pH saliva
yang distimulasi, pasien diinstruksikan untuk mengunyah paraffin wax atau chewing
gum.
Universitas Sumatera Utara
c. Metode Suction dan Absorbent
Saliva diaspirasi secara terus-menerus dari dasar mulut ke dalam test tube
dengan saliva ejector atau dengan aspirator. Selain itu, terdapat juga metode
absorbent dimana saliva dikumpulkan dengan swab, cotton roll, atau gauze sponge,
kemudian diletakkan dalam tabung dan diputar dengan gerakan sentrifugal.
2.5 Spektrofotometri
Spektrofotometri adalah pengukuran absorbsi energi cahaya oleh suatu
molekul pada suatu panjang gelombang tertentu untuk tujuan analisa kualitatif dan
kuantitatif. Spektrofometri sinar tampak mempunyai panjang gelombang 400 – 750
nm.36
Dalam analisis spektrofotometri digunakan suatu sumber radiasi yang
menjorok ke dalam daerah ultraviolet spektrum itu. Dari spektrum ini, dipilih
panjang-panjang gelombang tertentu. Alat yang digunakan adalah spektrofotometer,
Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spektrometer
dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang
gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang
ditransmisikan atau diabsorbsi. Keuntungan utama metode spektrofotometri adalah
bahwa metode ini memberikan cara yang sederhana untuk menetapkan kuantitas zat
yang sangat kecil.27,36
Saat uji spektrofotometri, cahaya dengan panjang gelombang tertentu akan
disinarkan pada well microplate sampel sehingga enzim pada sampel akan
berfluoresensi, spektrofotometer akan mengukur jumlah dari cahaya yang menembus
Universitas Sumatera Utara
well microplate (Gambar 2.13). Working solution yang kita buat pada well microplate
akan memberikan perubahan warna pada cairan tersebut, sehingga akan memberikan
optical density yang berbeda. Optical density dapat dinyatakan meningkat atau
menurun berdasarkan pengenceran working solution, sehingga akan menghasilkan
kurva dose-response yang nantinya akan digunakan untuk mengestimasi kadar enzim
tersebut.28,36
Gambar 2.13. Mekanisme kerja spektrofotometri.36
Universitas Sumatera Utara
2.6 Kerangka Teori
Tahap Pertumbuhan pubertas
Umur kronologis
Umur morfologi
Maturasi skeletal
Radiografi
Hand wrist
(Pergelangan
tangan)
Sefalometri
lateral
(Vertebra
servikalis)
Maturasi seksual
Biomarker
Panoramik
(Kalsifikasi
gigi)
ALP
IGF-1
Octeocalcin
Creatinine
Penentuan maturasi
skeletal untuk
diagnosa dan
perawatan
ortodonti
Universitas Sumatera Utara
2.7 Kerangka Konsep
Perempuan
Usia 8-15 tahun
Pre-pubertal
(CVMI 1,2)
Tracing Rontgen
sefalometri lateral
Pengambilan saliva
Tahap maturasi
vertebra servikalis
Uji spektrofotometri
Pubertal
(CVMI 3,4)
Post-pubertal
(CVMI 5,6)
Kadar alkaline
phosphatase (ALP)
Hubungan dan Perbedaan ??
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Konsep Pertumbuhan dan Perkembangan
Tidak ada definisi universal mengenai pertumbuhan, setiap klinisi memiliki
pengertian yang berbeda mengenai pertumbuhan. Menurut Todd pertumbuhan
merupakan penambahan ukuran, sedangkan Moyers mendefinisikan pertumbuhan
sebagai aspek kuantitatif dari perkembangan biologis seiring berjalannya waktu.
Perkembangan menurut Todd adalah kemajuan ke arah kematangan, sedangkan
menurut Moyers perkembangan mengacu kepada perubahan natural yang terjadi
sepanjang kehidupan mulai dari satu sel sampai menjadi unit multifungsi yang akan
berakhir pada saat kematian.1
Pertumbuhan tidak akan sama sepanjang waktu, terdapat waktu tertentu
dimana terjadi percepatan pertumbuhan. Peningkatan pertumbuhan yang cepat ini
disebut “growth spurt”. Sekresi hormon dipercaya sebagai penyebab perubahan
fisiologis sehingga terjadi aksentuasi pertumbuhan. Waktu terjadinya growth spurt ini
berbeda pada laki-laki dan perempuan.1,2
Waktu terjadinya growth spurt penting untuk diketahui ortodontis, karena
pada saat inilah perawatan yang memerlukan modifikasi pertumbuhan seperti
perawatan fungsional dan penggunaan pesawat ortopedi dapat dilakukan, sedangkan
perawatan yang memerlukan tindakan bedah harus ditunda hingga masa tersebut
selesai. Pada orang dewasa yang sudah melewati masa growth spurt, perawatan yang
Universitas Sumatera Utara
mengharapkan untuk mendapat keuntungan dari sisa pertumbuhan sudah tidak dapat
dilakukan lagi.1,2,19
Setiap growth spurt memiliki onset, tahap percepatan, puncak growth spurt,
tahap deselerasi dan akhir periode growth spurt. Durasi terjadinya growth spurt lebih
singkat pada perempuan, yaitu berkisar 3-4 tahun sedangkan pada laki-laki berkisar
4-5 tahun. Perempuan memiliki onset pubertas yang lebih cepat, sedangkan pada lakilaki onset pubertas terjadi lebih lambat. Tahap percepatan terjadi selama 2 tahun dan
setelah 3-4 tahun akhir dari periode growth spurt maka pertumbuhan aktif akan
berhenti.1,2
Menurut Proffit, growth spurt akan terjadi bersamaan maturitas seksual. Pada
anak perempuan, menarche merupakan indikator maturitas seksual yang juga
menandakan terjadinya growth spurt dan terjadi rata-rata pada usia 13 tahun. Menurut
Bhalajhi, pre pubertal growth spurt pada anak laki-laki terjadi pada usia 8-11 tahun
dan pada anak perempuan usia 7-9 tahun. Sedangkan pubertal growth spurt pada
anak laki-laki biasanya akan terjadi pada usia 14-16 tahun, sedangkan pada anak
perempuan pada usia 11-13 tahun.1,20
2.2 Indikator Maturasi Skeletal
Sisa pertumbuhan yang masih ada pada seseorang dapat dilihat dengan
menilai maturasi skeletal pada tulang tertentu, misalnya dengan menilai maturasi
tulang pergelangan tangan menggunakan radiografi hand wrist atau menilai maturasi
tulang vertebra servikalis dengan menggunakan radiografi sefalometri. Selain itu
penentuan maturasi skeletal juga dapat dilihat dengan melihat tahap perkembangan
Universitas Sumatera Utara
gigi melalui radiografi panoramik,1,21 dan belakangan ini beberapa penelitian
menunjukkan bahwa maturasi skeletal juga dapat dilihat melalui marker biokimia
pada saliva dan serum, karena biomarker sendiri merupakan suatu agen yang terlibat
langsung dalam pertumbuhan dan remodeling tulang.2,3,9,16
2.2.1 Maturasi gigi geligi
Maturasi gigi dapat diperkirakan berdasarkan gigi yang telah erupsi dan yang
belum erupsi, tahap pertumbuhan gigi (desidui, bercampur, permanen), kalsifikasi
gigi, derajat struktur gigi, tahap pembentukan mahkota gigi yang sedang berkembang,
dan tahap formasi akar dari seluruh gigi. Pada dasarnya ada dua cara yang digunakan
untuk menentukan maturasi gigi dan menghubungkannya dengan maturasi skeletal,
pertama dengan menggunakan metode “Atlas” (oleh Schour dan Massler, Nolla,
Andreasen et al dan Moorreees et al) yang kedua dengan menggunakan sistem
scoring (oleh Demirjian dan Haavikko).2,3
2.2.2 Maturasi pergelangan tangan
Daerah pergelangan tangan terdiri dari banyak tulang yang memiliki waktu
dan tahap ossifikasi yang berbeda. Penilaian maturasi skeletal berdasarkan urutan
tulang karpal yang muncul dan tahap ossifikasi dari tulang tertentu. Beberapa metode
yang dapat digunakan untuk menilai maturasi skeletal tulang pergelangan tangan
yaitu; a. Metode Atlas oleh Greulich dan Pyle; b. Metode Bjork, Grave dan Brown
yang dimodifikasi oleh Schopf (1978); c. Indikator maturasi skeletal oleh Fishman;
d. Metode Hagg dan Taranger, dan; e. Metode Singers.1-3
Universitas Sumatera Utara
2.2.3 Maturasi vertebra servikalis
Ada beberapa pendapat mengenai penentuan tingkat maturasi dengan
menggunakan radiografi vertebra servikalis, antara lain menurut Lamparski (1972)
dan Hassel dan Farman (1995).2,7
a. Analisa Lamparski
Lamparski
membuat suatu standar pengukuran maturasi vertebra servikalis
untuk wanita dan laki-laki yang dihubungkan dengan umur kronologis dan maturasi
skeletal yang ditentukan pada radiografi pergelangan tangan. Metode ini menganalisa
perubahan ukuran dan bentuk korpus kelima tulang vertebra servikalis, mulai dari
tulang vertebra servikalis kedua sampai keenam.22
b. Analisa Hassel dan Farman
Hassel dan Farman mengembangkan Cervical Vertebrae Maturation Index
(CVMI) dengan profil lateral vertebra servikalis kedua, ketiga dan keempat dan
menghubungkannya dengan metode Skeletal Maturation Indicators (SMI) yang
dikemukakan oleh Fishman. Bentuk tulang vertebra servikalis yang berbeda pada
setiap tahap perkembangan skeletal dapat menunjukkan maturitas skeletal seseorang
dan mengukur kapan kemungkinan potensial pertumbuhan terjadi.3,7,23
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1. Tingkat maturasi vertebra servikalis menurut Hassel dan Farman. 23
Enam tahap maturasi vertebra servikalis menurut Hassel dan Farman adalah
sebagai berikut:
1. Initiation (tahap awal) / CVMI-1
Tahap ini berhubungan dengan SMI-1 dan SMI-2. Pada tahap ini,
pertumbuhan baru saja dimulai dan 80 % sampai 100 % dari proses
pertumbuhan masih diharapkan. Sisi bawah korpus vertebra servikalis kedua
(axis), vertebra servikalis ketiga dan vertebra servikalis keempat masih
berbentuk datar. Sisi atas korpus vertebra meruncing mulai dari belakang
sampai depan (Gambar 2.2).23
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2. Tahap initiation (CVMI-1). 23
2. Acceleration (tahap percepatan) / CVMI-2
Tahap ini berhubungan dengan SMI-3 dan SMI-4. Pada tahap ini
percepatan pertumbuhan terjadi dan 65 % sampai 85 % dari proses
pertumbuhan masih diharapkan. Kecekungan sisi bawah korpus vertebra
servikalis kedua dan ketiga telah terbentuk. Sisi bawah korpus vertebra
servikalis keempat masih datar. Korpus vertebra servikalis ketiga dan keempat
hampir berbentuk empat persegi panjang (Gambar 2.3).23
Gambar 2.3. Tahap acceleration (CVMI-2). 23
Universitas Sumatera Utara
3. Transition (tahap peralihan) / CVMI-3
Tahap ini berhubungan dengan SMI-5 dan SMI-6. Pada tahap ini, fase
percepatan masih berlangsung menuju fase puncak pertumbuhan dan 25 %
sampai 65 % dari proses pertumbuhan masih diharapkan. Kecekungan terlihat
jelas pada sisi bawah korpus vertebra servikalis kedua (axis) dan vertebra
servikalis ketiga. Perkembangan kecekungan sisi bawah korpus vertebra
servikalis keempat dimulai pada tahap ini. Korpus vertebra servikalis ketiga
dan vertebra servikalis keempat sudah berbentuk empat persegi panjang
(Gambar 2.4).23
Gambar 2.4. Tahap transition (CVMI-3). 23
4. Deceleration (tahap perlambatan) / CVMI-4
Tahap ini berhubungan dengan SMI-7 dan SMI-8. Pada tahap ini,
pertumbuhan mengalami perlambatan dan 10 % sampai 25 % dari proses
pertumbuhan masih diharapkan. Kecekungan telah terjadi pada sisi bawah
korpus vertebra servikalis kedua, ketiga dan keempat. Korpus vertebra
Universitas Sumatera Utara
servikalis kedua, ketiga dan vertebra servikalis keempat menjadi lebih
berbentuk persegi (Gambar 2.5).23
Gambar 2.5. Tahap deceleration (CVMI-4). 23
5. Maturation (tahap maturasi) / CVMI-5
Tahap ini berhubungan dengan SMI-9 dan SMI-10. Pada tahap ini
terjadi maturasi akhir vertebra dan 5 % sampai 10 % dari proses pertumbuhan
masih diharapkan. Kecekungan terlihat lebih jelas pada sisi bawah korpus
vertebra servikalis kedua, ketiga dan vertebra servikalis keempat. Korpus
vertebra servikalis ketiga dan keempat telah berbentuk persegi (Gambar
2.6).23
Gambar 2.6. Tahap maturation (CVMI-5). 23
Universitas Sumatera Utara
6. Completion (tahap komplit) / CVMI-6
Tahap ini berhubungan dengan SMI-11. Pada tahap ini pertumbuhan
telah terjadi secara sempurna pada tahap ini. Hanya sedikit proses
pertumbuhan terjadi. Kecekungan yang dalam terlihat jelas pada sisi bawah
korpus vertebra servikalis kedua, ketiga dan vertebra servikalis keempat.
Korpus vertebra servikalis ketiga dan keempat berbentuk persegi, dengan
dimensi vertikal lebih besar daripada dimensi horizontal (Gambar 2.7).23
Gambar 2.7. Tahap completion (CVMI-6). 23
2.2.4 Biomarker Alkaline Phosphatase (ALP)
Alkaline
Phosphatase
(ALP)
[phosphate-monoester
phosphohydrolase
(alkaline optimum); EC 3.1.3.1] merupakan ektoenzim yang berikatan pada membran,
terdapat pada banyak spesies (tumbuhan, bakteri, hewan dan manusia). Pada manusia
ada empat gen yang mencirikan isoenzim ini dan tiga gen ditampilkan pada jaringan
Universitas Sumatera Utara
spesifik yaitu plasenta, embrio dan usus, sedangkan satu gen tidak spesifik (Tissue
Nonspecific Alkaline Phosphatase/TNAP) terdapat pada tulang, gigi dan ginjal.24,25
ALP merupakan enzim yang berperan dalam metabolisme tulang dan
mineralisasi jaringan, merupakan glikoprotein membran yang diproduksi oleh banyak
sel seperti polimorfonuklear leukosit (PML), osteoblas, makrofag dan fibroblas. ALP
sebagai biomarker formasi tulang dapat ditemukan di serum, saliva dan cairan sulkus
gingiva (CSG).3,9
Peranan ALP pada mineralisasi akan dijelaskan pada Gambar 2.8.
Biomineralisasi merupakan proses penyimpanan hidroksiapatit ke dalam matriks
ektraseluler. Mineralisasi jaringan terjadi dalam dua tahap, tahap pertama adalah
pembentukan kristal hidroksiapatit dalam matriks vesikel yang dibentuk dari
permukaan membran kondrosit hipertropik, osteoblas dan odontoblas. Hidroksiapatit
dibentuk dari Ca2+ yang tergabung dengan Annexin dan fosfat inorganik (Pi) yang
disediakan oleh Na/Pi transporter dan PHOSPHO1 (merupakan hasil hidrolisa
fosofokolin (PCho) dan fosfoetanolamin (PEA) yang berasal dari membran).
Mineralisasi kemudian dilanjutkan dengan penetrasi kristal hidroksiapatit ke matriks
ekstraseluler (karena efek dari tissue-nonspecific alkaline phosphate/TNAP) dan
disimpan diantara fibril kolagen. Pirofosfat inorganik/PPi (dibentuk dari nukleosida
trifosfat oleh NPP1 dan ditransport dari ekstrasel oleh ANKH) akan menghambat
pembentukan hidroksiapatit, namun dengan adanya TNAP, PPi akan dihidrolisa
menjadi fosfat inorganik (Pi). TNAP berfungsi untuk menurunkan konsentrasi PPi
dan meningkatkan konsentrasi Pi yang dibutukan untuk pembentukan hidroksiapatit.
Universitas Sumatera Utara
Keseimbangan antara aktifitas TNAP, NPP1 dan ANKH penting untuk mineralisasi
tahap kedua.24,25
Gambar 2.8. Skema proses mineralisasi.25
Selama masa pertumbuhan skeletal pada anak-anak dan remaja, konsentrasi
ALP mendominasi dan berkontribusi sampai 90% dari seluruh jumlah ALP total.
Peningkatan kadar ALP paralel dengan kecepatan pertumbuhan antara usia 8-12
tahun pada perempuan dan 10-14 tahun pada laki-laki, dan pada akhir pubertas kadar
ALP akan menurun. Hal ini merupakan respon fisiologis terhadap growth spurt dan
sama sekali bukan menandakan adanya suatu penyakit. Perinetti et al (2011) meneliti
kadar ALP pada CSG selama tahap pertumbuhan pubertas berhubungan dengan
maturasi skeletal vertebra servikalis. Travade et al (2015) menemukan hubungan
antara kadar salivary ALP dengan maturasi skeletal MP3 pada anak usia 10-15
tahun.2,9,16
Universitas Sumatera Utara
Untuk mendeteksi ALP dapat dilakukan melalui uji imunitas dengan Enzym
Linked Immunosorbent Assay (ELISA) dan uji spektrofotometri dengan colorimetric
method. Assay kit spesifik untuk pemeriksaan aktivitas ALP telah tersedia secara
komersil untuk penggunaan klinis: QuantiChromTM ALP Assay Kit (DALP-250),
BioAssay System, USA; ALP Activity Colorimetric Assay Kit (K412-500),
BioVision, USA; ALP Assay Kit, Bio Merieux, France. Pengukuran yang mudah dan
spesifisitas yang tinggi dalam mendeteksi perubahan kecil dalam formasi tulang
membuat ALP menjadi biomarker yang baik untuk formasi tulang.2,26-28
2.3 Radiografi Vertebra Servikalis
2.3.1 Indikasi
Radiografi vertebra servikalis dapat digunakan untuk menilai tingkat
perkembangan dan maturasi baik laki-laki maupun perempuan. Radiografi vertebra
servikalis juga diindikasikan pada kondisi trauma, metastatik pada neoplasma,
infeksi, dan berguna untuk mendeteksi waktu postpubertal growth spurt pada pasien
yang memerlukan tindakan bedah ortognati.29
2.3.2 Kelebihan radiografi vertebra servikalis
Jika dibandingkan dengan radiografi pergelangan tangan, keuntungan
penggunaan tulang vertebra servikalis dalam penentuan maturitas skeletal adalah
sebagai berikut:7,29
Lebih mudah dan reliable.
Universitas Sumatera Utara
Dapat menghindari penggunaan radiografi tambahan (radiografi pergelangan
tangan) karena anatomi vertebra servikalis sudah melengkapi untuk menilai
maturitas skeletal yang dapat diambil dengan teknik sefalometri lateral biasa.
Dapat mengurangi pemaparan sinar x terhadap pasien sesuai dengan prinsip
ALARA (as low as reasonably achievable).
Lebih ekonomis.
2.3.3 Teknik radiografi vertebra servikalis
Radiografi vertebra servikalis diperoleh dari pengambilan foto sefalometri
lateral dengan menggunakan film dengan ukuran 18×24 cm/8× 10 inchi, tergantung
pada luas daerah yang akan dilakukan foto röentgen. Jarak target film yang digunakan
yaitu 163–170 cm/64–67 inchi. Waktu penyinaran bervariasi sesuai dengan mesin xray yang digunakan namun berkisar antara 0.2–5 detik.7
Sebelum
dilakukan
pengambilan
foto,
pasien
diintruksikan
agar
menanggalkan jepit rambut, dan anting serta menahan nafas selama dilakukan
pengambilan foto. Teknik pengambilan radiografi vertebra servikalis dilakukan dari
arah lateral pasien dalam posisi berdiri, (Gambar 2.9), tidur (Gambar 2.10) atau
duduk (Gambar 2.11), dengan salah satu bahunya berlawanan dengan kaset dan posisi
bahu diturunkan serendah mungkin. Dagu pasien diangkat sehingga mandibula tidak
menghalangi tulang vertebra servikalis yang paling atas. Agar kepala dan bahu tidak
bergeser, ditempatkan alas tipis yang terbuat dari busa diantara sisi kepala dan kaset,
sehingga kepala dapat dipertahankan dalam posisi lateral.7
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.9. Teknik radiografi vertebra servikalis dengan posisi berdiri.7
Gambar 2.10. Teknik radiografi vertebra servikalis dengan posisi tidur.7
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11. Teknik radiografi vertebra servikalis dengan posisi duduk.7
2.4 Saliva
Saliva adalah cairan sekresi eksokrin terdiri atas 99% air yang mengandung
berbagai elektrolit (natrium, kalium, kalsium, klorida, magnesium, bikarbonat, fosfat)
dan protein yaitu enzim, imunoglobulin dan faktor antimikroba, glikoprotein mukosa,
albumin, hormon pertumbuhan serta beberapa jenis polipeptida dan oligopeptida
penting bagi kesehatan mulut. Terdapat juga glukosa dan produk nitrogen seperti urea
dan amoniak.30
Saliva merupakan hasil sekresi dari beberapa kelenjar saliva, dimana 93% dari
volume total saliva disekresikan oleh kelenjar saliva mayor yang meliputi kelenjar
parotid, submandibular, dan sublingual, sedangkan sisa 7% lainnya disekresikan oleh
kelenjar saliva minor yang terdiri dari kelenjar bukal, labial, palatinal,
glossopalatinal, dan lingual.31
Universitas Sumatera Utara
Sekresi saliva dapat berupa serous, mucous atau gabungan keduanya dan
setiap kelenjar saliva memproduksi tipe saliva yang berbeda. Jumlah total sekresi
saliva bervariasi pada setiap individu (berkisar 0,5-1,7 liter perhari) dan dipengaruhi
oleh faktor lingkungan. Laju aliran saliva lebih besar pada saat berdiri dibandingkan
saat duduk dan lebih besar pada cuaca dingin daripada cuaca panas. Laju aliran saliva
juga dipengaruhi oleh irama sirkadian, dimana laju aliran saliva tertinggi terjadi pada
saat tengah hari kemudian berangsur berkurang sampai mencapai titik terendah pada
saat pukul 4 pagi.32
2.4.1 Metode pengumpulan saliva
Berdasarkan petunjuk pengumpulan saliva yang dikeluarkan oleh Universitas
California Selatan, sebelum mengumpulkan saliva menyeluruh yang tidak
distimulasi. Pasien diinstruksikan untuk menghindari asupan makanan dan minuman
(kecuali air) satu jam sebelum dilakukannya pengumpulan saliva. Merokok,
mengunyah permen karet, meminum kopi juga tidak diperbolehkan dalam jangka
waktu tersebut. Subjek diminta untuk berkumur beberapa kali dengan air destilasi dan
harus tenang. Kepala harus sedikit condong ke depan dan mulut harus tetap terbuka
dan biarkan saliva mengalir pada wadah yang telah disediakan. Pada akhir
pengumpulan saliva, sisa saliva pada mulut harus diludahkan ke wadah percobaan.33
Pemilihan metode yang akan digunakan tergantung pada peneliti dan umur
dari partisipan. Beberapa metode pengumpulan saliva yang biasanya digunakan
adalah passive drool, spitting, suction dan absorbent.33-35
Universitas Sumatera Utara
a. Passive Drool
Metode ini adalah metode yang paling efektif dan sering digunakan untuk
mengumpulkan saliva dengan mengeluarkan saliva secara pasif ke dalam wadah
kecil. Passive drool sangat direkomendasikan karena metode ini telah diterima oleh
banyak peneliti, tidak seperti metode absorben, yang kadang-kadang dapat
menyebabkan gangguan pada pengujian imunitas.
Gambar 2.12. Gambar metode passive drool.33
b. Metode Spitting
Pada metode ini, saliva dikumpulkan di dasar mulut dan kemudian subjek
meludahkannya ke dalam test tube setiap 60 detik. Untuk pengumpulan pH saliva
yang distimulasi, pasien diinstruksikan untuk mengunyah paraffin wax atau chewing
gum.
Universitas Sumatera Utara
c. Metode Suction dan Absorbent
Saliva diaspirasi secara terus-menerus dari dasar mulut ke dalam test tube
dengan saliva ejector atau dengan aspirator. Selain itu, terdapat juga metode
absorbent dimana saliva dikumpulkan dengan swab, cotton roll, atau gauze sponge,
kemudian diletakkan dalam tabung dan diputar dengan gerakan sentrifugal.
2.5 Spektrofotometri
Spektrofotometri adalah pengukuran absorbsi energi cahaya oleh suatu
molekul pada suatu panjang gelombang tertentu untuk tujuan analisa kualitatif dan
kuantitatif. Spektrofometri sinar tampak mempunyai panjang gelombang 400 – 750
nm.36
Dalam analisis spektrofotometri digunakan suatu sumber radiasi yang
menjorok ke dalam daerah ultraviolet spektrum itu. Dari spektrum ini, dipilih
panjang-panjang gelombang tertentu. Alat yang digunakan adalah spektrofotometer,
Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spektrometer
dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang
gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang
ditransmisikan atau diabsorbsi. Keuntungan utama metode spektrofotometri adalah
bahwa metode ini memberikan cara yang sederhana untuk menetapkan kuantitas zat
yang sangat kecil.27,36
Saat uji spektrofotometri, cahaya dengan panjang gelombang tertentu akan
disinarkan pada well microplate sampel sehingga enzim pada sampel akan
berfluoresensi, spektrofotometer akan mengukur jumlah dari cahaya yang menembus
Universitas Sumatera Utara
well microplate (Gambar 2.13). Working solution yang kita buat pada well microplate
akan memberikan perubahan warna pada cairan tersebut, sehingga akan memberikan
optical density yang berbeda. Optical density dapat dinyatakan meningkat atau
menurun berdasarkan pengenceran working solution, sehingga akan menghasilkan
kurva dose-response yang nantinya akan digunakan untuk mengestimasi kadar enzim
tersebut.28,36
Gambar 2.13. Mekanisme kerja spektrofotometri.36
Universitas Sumatera Utara
2.6 Kerangka Teori
Tahap Pertumbuhan pubertas
Umur kronologis
Umur morfologi
Maturasi skeletal
Radiografi
Hand wrist
(Pergelangan
tangan)
Sefalometri
lateral
(Vertebra
servikalis)
Maturasi seksual
Biomarker
Panoramik
(Kalsifikasi
gigi)
ALP
IGF-1
Octeocalcin
Creatinine
Penentuan maturasi
skeletal untuk
diagnosa dan
perawatan
ortodonti
Universitas Sumatera Utara
2.7 Kerangka Konsep
Perempuan
Usia 8-15 tahun
Pre-pubertal
(CVMI 1,2)
Tracing Rontgen
sefalometri lateral
Pengambilan saliva
Tahap maturasi
vertebra servikalis
Uji spektrofotometri
Pubertal
(CVMI 3,4)
Post-pubertal
(CVMI 5,6)
Kadar alkaline
phosphatase (ALP)
Hubungan dan Perbedaan ??
Universitas Sumatera Utara