Kaitan Sistem Pernafasan dengan Sesak Nafas dan DemamNi Putu Cristian R.A102013232Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida WacanaJl. Arjuna Utara No.16 Jakarta Barat 11510ni.2013fk232@civitas.ukrida.ac.id

AbstrakDalam satu siklus pernapasan terdiri dari satu kali inspirasi dan satu kali ekspirasi. Dalam menjalankan mekanisme pernapasan diperlukan kerja sama berbagai organ-organ pernapasan, mulai dari hidung sampai ke alveolus. Pertukaran pernapasan dalam tubuh terjadi berdasarkan perbedaan tekanan antara atmosfer dengan paru-paru, alveolus dengan darah dan darah dengan jaringan. Fungsi dari mekanisme pernapasan adalah untuk proses metabolisme dan mempertahankan buffer darah. Gangguan pada buffer darah ada 2 yaitu asidosis dan alkalosis. Gangguan ini dapat menimbulkan penyakit seperti sesak napas. Oleh sebab itu, penting sekali untuk mempertahankan mekanisme pernapasan untuk terus mempertahankan keadaan buffer darah dimana darah dalam rasio dan ph yang normal.Kata kunci: Mekanisme pernapasan, Otot pernapasan,Organ pernapasan, Buffer darah.Abstract In one respiratory cycle consists of one inspiration and one expiration. In carrying out the breathing mechanism required the cooperation of various respiratory organs, from the nose to the alveoli. Respiratory exchange occurs in the body by the pressure difference between the atmosphere with the lungs, the alveoli with blood and blood to the tissues. The function of the respiratory mechanism is to maintain metabolic processes and blood buffers. Disorders of the blood buffer there are 2 that acidosis and alkalosis. These disorders can cause diseases such as shortness of breath. Therefore, it is important to maintain the breathing mechanism to continue to maintain a buffer state in the ratio of the blood in which the blood and normal ph.

Keywords: Mechanism of breathing, respiratory muscles, respiratory organs, blood Buffer.

Pendahuluan

Sebagian besar orang berfikir bahwa respirasi sebagai proses menghirup dan menghembuskan udara. Namun sebenarnya respirasi memiliki arti yang luas. Proses respirasi ini bertujuan untuk mempertahankan homeostatis tubuh. Cara mempertahankannya adalah dengan mengambil oksigen dari lingkungan dan mengeluarkan karbondioksida ke lingkungan. Sistem ini membantu pengaturan PH lingkungan interstitium dengan menyesuaikan kecepatan pengeluaran karbondioksida pembentukan asam.1Berikut kita akan membahas kasus terkait sistem pernapasan.Skenario 7Seorang anak perempuan berusia 6 tahun, dibawa orang tuanya kedokter karena demam selama 3 hari dan sejak kemarin mengalami sesak napas. Anak tersebut tidak nafsu makan sehingga badannya lemah dan lesu.Otot-otot sistem pernapasanOtot-otot pernapasan ada banyak. Ada otot-otot pernapasan normal, otot-otot pernapasan inspirasi tambahan, otot-otot pernapasan ekspirasi tambahan.2 Otot-otot pernapasan normalOtot-otot pernapasan normal yaitu M. serratus posterior M. intercostales M. tranversus thoracis M. subcostalis Mm. levatores costarnum Diafragma Otot-otot inspirasi tambahan M. pectoralis major et minor M. latimus dorsi M. sternocleidomastoideus M. serratus anterior M. iliocostalis bagian atas Mm. scalenus anterior,medial,posterior Otot-otot ekspirasi tambahan M. iliocostalis bagian bawah M. rectus abdominalis M. longissimus M. obliquus abdominalis ext et int

Gambar 1. Otot-otot pernapasan.Saluran pernapasanSaluran pernapasan umumnya adalah dariHidung pharynx larynx trachea bronkus bronkus kecil bronkiolus bronkiolus terminalis bronkiolus respiratorius duktus alveolaris sakus alveolaris alveolus.2

Gambar 2. Saluran pernapasan.Struktur histologi saluran pernapasanBagian-bagian terpenting dalam proses pertukaran gas adalah mulai dari bronkiolus respiratorius sampai pada alveolus.

Gambar 3. Tempat pertukaran udara mulai dari bronkiolus respiratorius sampai alveolus.AlveolusAlveolus adalah kelompok-kelompok kantung mirip anggur yang berdinding tipis dan dapat mengembang diujung cabang saluran napas penghantar. Dindingnya terdiri dari sel alveolus type 1. Terdapat juga sel alveolus type 2 yang membentuk suatu cairan surfaktan. Selainitu juga terdapat makrofag, dan suatu pori yang terletak di dinding antara alveolus-alveolus yang berdekatan. Pori ini disebut Pori Khon. Pada bagian alveolus inilah terjadi pertukaran O2 dengan CO2 antara alveolus dengan kapiler-kapiler darah.1

Gambar 4. Alveoli.Tekanan yang penting dalam ventilasi paru Tekanan atmosferTekanan yang ditimbulkan oleh berat udara diatmosfer pada benda di permukaan bumi. Pada ketinggian permukaan laut tekanan ini sama dengan 760 mmHg. Tekanan ini berkurang seiring dengan penambahan ketinggian di atas permukaan laut karena udara juga semakin menipis seiring dengan pertambahan ketinggian.1 Tekanan intra-alveolusTekanan yang ada didalam alveolus karena alveolus berhubungan dengan atmosfer melalui saluran napas penghantar, udara cepat mengalir menuruni gradient tekananya setiap tekanan intra-alveolus berbeda dari tekanan atmosfer; udara terus mengalir sampai tekanan seimbang(ekuilibrium).1 Tekanan intra-pleuraTekanan didalam kantung pleura. Tekanan ini juga dikenal dengan tekanan intra-thoraks, adalah tekanan yang ditimbulkan di luar paru di dalam rongga thoraks.tekanan intra-pleura biasanya lebih rendah dari tekanan atmosfer, setara dengan 756 mmHg.1 Tekanan intra-pulmoTekanan didalam rongga paru.

Gambar 5. Tekanan yang mempengaruhi pernapasan.Penjelasan Di dinding paru tekanan intra-alveolus 760 mmHg mendorong kearah luar sedangkan tekanan intrapleura sebesar 756 mmHg mendorong kearah dalam. Perbedaan tekanan sebanyak 4 mmHg ini membentuk gradient tekanan transmural yang mendorong keluar paru,meregangkannya untuk mengisi rongga thoraks yang lebih besar. Di dinding thoraks, tekanan atmosfer sebesar 760 mmHg mendorong kearah dalam, sedangkan tekanan intrapleura 756 mmHg mendorong kearah luar. Perbedaan tekanan sebesar 4 mmHg ini menghasilkan gradient tekanan transmural yang mendorong ke arah dalam dan menekan dinding thoraks.1Mekanisme Kerja faal paruInspirasi Otot inspirasi utama yang yang berkontraksi sewaktu pernapasan tenang adalah diafragma dan otot intercostal eksternal. Diafragma dalam keadaan melemas membentuk kubah, yang menonjol keatas kearah rongga thoraks. Ketika kontraksi, diafragma turun dan memperbesar volume rongga thoraks dengan meningkatkan ukuran vertical. Dinding abdomen, jika melemas, menonjol keluar sewaktu inspirasi karena diafragma yang turun menekan isi abdomen ke bawah dank e depan. 75% perbesarn rongga thoraks sewaktu bernapas tenag dilakukan oleh diafragma.1Kontaksi otot intercostal eksternal, yang serat-seratnya berjalan kebawah dan depan antara dua iga yang berdekatan, memperbesar rongga thoraks dalam dimensi latera (sisi ke sisi) dan antero-posterior (depan ke belakang). Ketika berkontraksi, otot intercostal eksternal mengangkat iga dan selanjutnya sternum keatas dan kedepan.1Sewaktu rongga thoraks membesar, paru juga dipaksa mengembang untuk mengisi rongga thoraks yang lebih besar. Sewaktu paru membesar, tekanan inttra-alveolus turun. Pada gerakan inspirasi biasa tekananya turun sebanyak 1 mmHg menjadi 759 mmHg. Kareana tekanan intra-alveolus sekarang lebih rendah dari tekanan atmosfer maka udara mengalir kedalam paru mengikuti penurunan gradient tekanan dari tinggi ke rendah. Udara terus masuk sampai keadaan setimbang.1 Sewaktu inspirasi, tekanan intra pleura turun menjadi 754 mmHg akibatnya ekspansi thoraks, untuk memastikan paru teregang untuk mengisi rongga thoraks.1Pada inspirasi dalam, m sternokleidomastoideus,mm scalenus anterior dan medius, m serratus anterior serta mm. pectoralis major dan minor semua membantu memaksimalkan kapasitas toraks. Semua otot-otot bantu pernapasan.3Ekspirasi Otot intercostal eksternal dengan diafragama berelaksasi. Sewaktu paru kembali mengecil, tekanan intra-alveolus meningkat sekitar 1 mmHg dari asalnya jadi menjadi 761 mmHg. Udara kini meninggalkan paru-paru mengikuti gradient tekanan dari tinggi kerendah. Aliran udara keluar berhenti ketika tekanan intra-alveolus menjadi sama dengan tekanan atmosfer 760 mmHg. Terjadilah satu siklus pernapasan yaitu 1 inspirasi dan 1 ekspirasi.1 Pada ekspirasi paksa, otot-otot abdomen akan membantu mengangkat diafragma.3Asam dan basa menurut teori Bronsted LowryMenurut teori Bronsted Lowry dijelaskan bahwa sifat basa berlaku untuk senyawa-senyawa hidroksida maupun senyawa-senyawa lain yang tidak berkaitan dengan hidroksida. Sifat asam menurut teori ini hanya melihat kemampuan menyumbangkan proton (H+). Sehingga tidak tergantung dengan pelarut air atau ada tidaknya pelarut. HCL menurut teori Bronsted Lowry merupakan asam karena memberikan proton. Akseptor proton atau basa harus ada untuk menangkap basa agar asam dapat memberikan protonnya. Pelarut air bertindak sebagai basa atau penerima proton pada reaksi ionisasi HCL dalam air.4

Jadi dapat dikatakan bahwa asam adalah yang bertindak sebagai donor proton dan basa adalah yang bertindak sebagai aseptor proton.4Mekanisme pernapasan secara biokimiaCara pertukaran gas dalam biokimia:5 Pemasukan O2 dan pelepasan CO2 didalam alveoli paru. Transportasi O2 dari alveoli paru-paru ke jaringan-jaringan. Transportasi CO2 dari jaringan ke alveoli paru-paru.

Komposisi udara inspirasi dan ekspirasi.GasInspirasiEkspirasi

O220.96%16.02%

CO20.04%4.38%

N279.00%79.00%

Tabel 1. Komposisi udara inspirasi dan ekspirasi.O2 saat ekspirasi berkurang jumlahnya karena di bawa kejaringan dan dipergunakan untuk proses metabolism, dan hasil sampingan metabolism ini berupas CO2, dengan demikian maka CO2 saat ekspirasi menjadi bertambah. Sedangkan untuk N2 dia tidak mengalami perubahan karena tidak dipergunakan dalam proses respirasi atau pernapasan.2Peran penting dalam proses difusi udara adalah tekanan pasial masing-masing gas yang terdapat dalam udara pernapasan. Jadi, pertukaran gas oksigen alveol dan gas karbondioksida darah alveoli ditentukan oleh tekanan pasial masing-masing gas O2 dan CO2.5Pertukaran O2 dan CO2Di alveolPO2 = PCO2 = Di jaringanPO2 = PCO2 = Perbedaan tekanan parsial O2 antara alveol dan darah 64 mmHg menyebabkan O2 berdifusi dari alveol ke darah. Perbedaan tekanan parsial O2 antara jaringan dengan darah 55 mmHg menyebabkan O2 berdifusi dari darah ke jaringan. Perbedaan tekanan parsial CO2 antara alveol dengan darah 5 mmHg menyebabkan CO2 berdifusi dari alveol ke darah. Perbedaan tekanan pasial CO2 antara jaringan dengan darah 5 mmHg menyebabkan CO2 berdifusi dari darah ke jaringan.2Perbedaan tekanan parsial O2 lebih besar dari pada CO2 namun karena koefisien difusi CO2 20 kali lebih besar dari O2 menyebabkan difusi keduanya menjadi sama-sama cepat.2 Gambar 6. a. Pertukaran O2 dan CO2 di paru, b. Pertukaran O2 dan CO2 dijaringan. Pertukaran gas dalam paru-paruO2 larut secara fisika dalam plasma namun sebagian besar berdifusi dalam sel darah merah, bereaksi dengan deoksihemoglobin membentuk oksihemoglobin sambil melepaskan H+ .2HHB + O2 HbO2 + H+Pada saat Hb jenuh dengan O2, afinitas terhadap CO2 menurun, sehingga CO2 yang terikat pada Hb akan berdisosiasi dan berdifusi keluar dari sel darah merah melalui plasma menuju alveoli. (proses pertukaran dengan ion Cl-) masuk ke sel darah merah membentuk H2CO3.2H+ + HCO3- H2CO3H2CO3 kemudian pecah menjadi H2O dan CO2 dengan bantuan enzim karbonat anhydrase.H2CO3 H2O + CO2CO2 berdifusi keluar dari sel darah merah menuju plasma lalu ke alveoli.Pertukaran gas dalam jaringanDalam sel jaringan, bahan organic dioksidasi dalam mitokondria. Untuk oksidasi diperlukan O2 yang dibawa oleh Hb. Hasil pembakaran berupa CO2 diangkut ke paru-paru dalam bentuk ion HCO3-,HbCO2 dan gas terlarut dalam plasma. CO2 terlarut dalam jumlah kecil dalam plasma, berdifusi kedalam sel darah merah CO2 bereaksi dengan air dan ada juga yang berikatan dengan Hb dengan bantuan enzim karbonat anhydrase.2CO2 + H2O H2CO3CO2 + Hb HbCO2 H2CO3 terionisasi menjadi ion H+ dan HCO3- H2CO3 H+ + HCO3- HCO3- ini berdifusi keluar sel darah merah yang diganti oleh ion Cl (pergeseran klorida). Selanjutnya HCO3- bertindak sebagai buffer untuk mengontrol PH darah. Ion H+ dari H2CO3 yang terdisosiasi akan dibufferkan oleh Hb.2H+ + Hb HHbPada keadaan ini Hb memiliki afinitas yang rendah terhadap oksigen. Walaupun demikian sejumlah kecil oksigen diangkut dalam keadaan terlarut secara fisika berdifusi dari plasma masuk kedalam sel jaringan.2Faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan gas:2 Temperature Ek = k TJika temperature naik maka energy kinetic partikel gas akan naik juga, akibatnya molekul-molekul gas bergerak semakin cepat, sehingga mudah meninggalkan pelarutnya.T dissosiasi saturasi Tekanan Tekanan CO2 (PCO2) meningkat, banyak O2 yang dilepas kejaringanTekanan O2 (PO2) meningkat, banyak CO2 yang dilepas ke atmosferPCO2 dissosiasi saturasiPO2 dissosiasi saturasi PHPH dissosiasi saturasi PH dissosiasi saturasi 2,3 BPG2,3 BPG dissosiasi saturasi 2,3 BPG dissosiasi saturasi BufferPH darah normal adalah 7.3-7.4, asam adalah PH dibawah 7.3 dan abasa adalah PH diatas 7.4. PH normal ini harus dipertahankan walaupun banyak senyawa-senyawa metabolit dan nutrient yang mengganggu kenormalan PH tersebut. Gangguan kearah asam disebut asidosis dan gangguan kea rah basa disebut alkalosis. Gangguan dapat dipulihkan ke keadaan semula dengan mekanisme kompensasi.Alat kompensasi tubuh: Sistem dapar darah Sistem respirasi Sistem ekskresi melalui ginjalKita akan membahas mengenai sistem dapar darah atau buffer.Darah mengandung sistem dapar. Sistem dapar paling besar daya penyangganya pada pKanya yaitu ph = pKa.Berdasarkan persamaan Henderson HasselbalchPH = pKa + Memberikan nilai rasio 20:1Dari persamaan itu diambil kesimpulan bahwa, untuk mempertahankan ph darah tetap normal diperlukan perbandingan kadar garam bikarbonat:kadar asam karbonat =20:1. Bila oleh sesuatu sebab, ph darah berubah mangarah ke asam atau alkali(basa), tubuh akan berusaha untuk mengembalikan ke ph semula. Usaha tubuh mengembalikan ke ph normal dinamakan kompensasi tubuh. Salah satu sistem kompensasi adalah dapar darah.5Bila terdapat gangguan fungsi pernapasan sehingga menyebabkan gangguan pengaturan kandungan CO2 dalam darah, keadaan serupa ini memberikan dua kemungkinan:5 Gangguan ekskresi CO2, yang berakibat CO2 tertimbun dalam tubuh. Dengan kata lain terdapat kelebihan kandungan H2CO3 dibandingkan BHCO3- berarti ph darah lebih kecil dari normal. Keadaan ini dikenal sebagai asidosis respiratorik. Gangguan ekskresi CO2 yang berakibat CO2 terlalu banyak dikeluarkan oleh tubuh sehingga terjadi kelebihan kandungan ion bikarbonat dibandingkan dengan kandungan BHCO3-. Keadaan ini dikenal sebagai alkalosis respiratorik. Keadaan dimana BHCO3- menurun disebut asidosis metabolik. Keadaan dimana BHCO3- meningkat disebut alkalosis metabolik.Mekanisme kompensasinya dengan:2 Asidosis respiratorikMeningkatkan reabsorpsi bikarbonat di tubuli ginjal Alkalosis respiratorikPenurunan reabsorpsi bikarbonat di tubuli ginjal Asidosis metabolikMelalui hiperventilasi Alkalosis metabolicMelalui hipoventilasiJika kompensasi terpenuhi maka sistem buffer akan kembali seimbang dan ph tubuh akan kembali ke keadaan normal.Aplikasi kedalam kasusTemperatur atau suhu tubuh meningkat akan mengakibatkan energy kinetic rata-rata partikel gas menjadi meningkat ( Ek = k T )sehingga mudah meninggalkan pelarutnya atau dissosiasi meningkat, hal ini akan menyebabkan saturasi atau kelarutan gas dalam pelarut menjadi menurun. Hal ini dipicu juga oleh PCO2 yang meningkat, sehingga akan banyak O2 yang dilepaskan ke jaringan dan CO2 jaringan akan dilepaskan kedarah untuk kemudian berikatan dengan Hb atau berikatan dengan H2O menjadi H2CO3 ( CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+ ) dalam plasma. Selain itu H+ dari hasil pengikatan HHb dengan O2 ( HHb + O2 HbO2 + H+ ) akan berikatan dengan HCO3- menjadi H2CO3 juga. Jika terjadi penyempitan pada saluran pernapasan dapat menyebabkan proses ekspirasi menjadi terganggu. Sehingga terjadi hipoventilasi dimana CO2 dari H2CO3 tidak dapat dikeluarkan secara baik. Hipoventilasi ini akan menyebabkan penimbunan H2CO3 yang bersifat asam akibatnya terjadi gangguan yang disebut asidosis respiratorik. Keadaan demikian dapat menimbulkan sesak napas pada penderita. Lemah dan lesu Tidak nafsu makan, mungkin karena sesak jadi sulit untuk mencerna makanan. Respirasi tidak berjalan dengan baik akan mengganggu proses metabolisme di jaringan sehingga pembentukan ATP terganggu.Mekanisme kompensasinya adalah dengan meningkatkan reabsorpsi ion bikarbonat di tubuli ginjal. KesimpulanDalam menjalankan mekanisme pernapasan yang terdiri dari inspirasi dan ekspirasi, diperlukan bantuan organ-organ pernapasan serta otot-otot terkait dengan pernapasan. Tujuan dari mekanisme ini bukan hanya untuk proses metabolism tapi juga sebagai alat kompensasi tubuh dalam mempertahankan keseimbangan asam dan basa. Jika terjadi gangguan dalam mekanisme pernapasan ini, fungsi terkait akan terganggu. Dampaknya dapat berupa gangguan seperti pada kasus diatas yaitu demam dan sesak napas. Daftar Pustaka1. Sherwood L.Fisiologi Manusia.Ed 6.Jakarta:Buku Kedokteran EGC;2011.h.496-97.2. Kindangen K,Salim D,Kasim I,Winata H,Husin E,Goenawan J,etc. Bahan Kuliah Blok 7, Respiratory 1. Jakarta: Ukrida; 2014.3. Moffat D,Faiz O.At a Glance Anatomi.Jakarta: Erlangga; 2004.h.13.4. Suyanto, Purwadi A,Widayanto H,Kuncoro PR.Kimia SMA/MA Kelas XI.Jakarta:Grasindo;2010.h.171.5. Utama H.Biokimia Dasar A.Jakarta:Fk UI;2009.h.143.

13