Mekanisme, Faktor-faktor, serta Gangguan dalam

Respirasi

Maria Priscilla

102011352

Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Jl. Arjuna Raya no 6 Kebon Jeruk-Jakarta Barat

Telp 021-56942061

beckzseven7@yahoo.co.id

Pendahuluan

Tubuh kita memerlukan energi untuk aktivitas sel dalam mempertahankan kehidupan,

misalnya melalui sintesis protein dan transportasi aktif ion-ion. Sel-sel tubuh memerlukan

pasokan O2 secara terus menerus untuk menunjang proses metabolisme dalam tubuh. Hasil dari

proses metabolisme ini berupa CO2 yang harus dieliminasi dari tubuh dengan kecepatan yang

sama dengan pembentukannya agar tidak terjadi fluktuasi pH yang berbahaya karena CO2

menghasilkan asam karbonat. Tubuh adalah mesin yang sangat luar biasa. Mesin manusia ini

terdiri dari jutaan komponen kecil sel-sel hidup dari tubuh. Setiap komponen harus didukung

oleh bahan bakar, O2 dan metode pengeluaran sisa produksi. Darah dan saluran-salurannya

menjadi sistem pengirim untuk komponen-komponen ini. Paru-paru (sistem pulmonary) menjadi

penyedia O2 dan pembuang sisa produksi – CO2. Darah membawa O2 menuju jaringan dan

memisahkan CO2 dari jaringan; proses ini harus terjadi pada kontak yang erat dengan udara

dalam paru-paru untuk mengganti muatan CO2 dengan O2.

Mekanisme pernapasan kita juga menyediakan aliran udara terkontrol untuk bercakap-

cakap, batuk, bersin, bernafas dalam tersedu-sedu, tertawa, mengendus dan menguap.1 Respirasi

melibatkan keseluruhan proses yang menyebabkan pergerakan pasif O2 dari atmosfer ke jaringan

untuk menunjang metabolisme sel. Juga pergerakan pasif CO2 yang merupakan produk

metabolisme ke atmosfer. Sistem pernafasan ikut berperan dalam homeostasis dengan

mempertukarkan O2 dan CO2 antara atmosfer dan darah. Darah mengangkut O2 dan CO2 antara

1

pernapasan dan jaringan. Dalam makalah ini, saya akan mencoba menjelaskan mengenai struktur

makroskopis dan mikroskopis sistem pernapasan, fungsi pernapasan, mekanisme respirasi, dan

pemeriksaan fungsi paru.

Pembahasan

Struktur sistem pernapasan secara makro dan mikro

GAMBAR 1 ■ The anatomy of respiratory system

Sumber : Diunduh dari visualsonline.cancer.gov

Saluran pernapasan digolongkan menjadi dua berdasarkan letaknya, yaitu:1

1. Saluran pernapasan bagian atas (Upper Respiratory Airway) dengan fungsi utama :

a. Air conduction (penyalur udara), sebagai saluran yang meneruskan udara menuju

saluran napas bagian bawah untuk pertukaran zat.

b. Protection (perlindungan), sebagai pelindung saluran napas bagian bawah agar

terhindar dari masuknya benda asing.

c. Warming, Filtrasi, dan Humidities yakni sebagai bagian yang menghangatkan,

menyaring, dan memberi kelembapan uadar yang diinspirasi (dihirup)

2

2. Saluran pernapasan bagian bawah (Lower Airway) yang secara umum dibagi menjadi

dua komponen berdasarkan fungsinya, yaitu:

a. Saluran udara konduktif dimulai dari rongga hidung menuju faring, laring, trakhea,

bronkus, bronkiolus, dan terakhir bronkiolus terminalis.

b. Zona respirasi terdiri atas saluran bronkiolus respiratorius dan alveoli.

Struktur dari sistem pernapasan terdiri dari beberapa alat pernapasan, yaitu :

1. Hidung dibentuk oleh tulang sejati (os) dan tulang rawan (cartilage). Hidung dibentuk

oleh sebagian kecil tulang sejati, sisanya terdiri atas kartilago dan jaringan ikat

(connective tissue). Pada bagian ujung dan pangkal hidung ditunjang oleh tulang nasalis.

2. Sinus paranasalis merupakan daerah terbuka pada tulang kepala, yang terdiri dari sinus

frontalis, sinus ethmoidalis, sinus sphenoidalis, dan sinus maxillaris. Sebagian besar sinus

rudimenter atau tidak ada sejak kelahiran. Sinus membesar semenjak erupsi gigi

permanen dan sesudah pubertas, yang secara nyata mengubah ukuran dan bentuk wajah.3

Berikut bagian-bagian sinus paranasalis:4

1. Sinus maksilaris dalam korpus os maksila, membuka ke meatus media. Karena

orifisium terletak di bagian atas sinus, pengosongannya tidak mudah.

2. Sinus frontalis pada kedua sisi garis tengah, tepat di atas bagian medial orbita.

Mengalir ke meatus media.

3. Sinus ethmoidalis dalam korpus os ethmoid sehingga terletak dalam dinding medial

orbita. Mengalir ke meatus media dan superior.

4. Sinus sphenoidalis dalam korpus os sphenoid. Mengalir ke recessus spheno-

ethmoidalis.

Sinus berfungsi untuk :

a. Membantu menghangatkan dan humidifikasi

b. Meringankan berat tulang tengkorak

c. Mengatur bunyi suara manusia dengan ruang resonansi

Dalam rongga sinus terdapat lapisan yang terdiri dari cilia. Cilia ini berfungsi

untuk mendorong lender yang diproduksi dalam sinus menuju saluran pernapasan. Cilia

mendorong lender berguna untuk membersihkan saluran napas dari kotoran. Ketika

3

lapisan rongga sinus ini membengkak, maka cairan lendir yang ada tidak dapat bergerak

ke luar dan terperangkap di dalam rongga sinus. Di dalam rongga tersebut juga terdapat

bakteri, sehingga dapat menyebabkan terjadinya infeksi sinus. Di sisi rongga hidung

dapat ditemukan lubang yang berhubungan dengan rongga yang terdapat di dalam tulang

rahang atas (sinus maxillaris), dan muara dari saluran air mata (ductus naso-lacrimalir).

Hal ini menjelaskan mengapa seorang yang menangis mengeluarkan air matanya lewat

hidung. Pada keadaan normal udara dialirkan masuk ke dalam sinus itu, tetapi udara

terlalu dingin juga dapat merusak selaput lendir (mucosa) sinus itu sehingga

memudahkan terjadinya infeksi. Infeksi itu juga mudah terjadi karena pada saat

menerima udara dingin rongga hidung juga bereaksi menjadi bengkak sehingga

memblokir hubtmgan keluar sinus itu. Keadaan ini selanjutnya akan menyebabkan

penurunan tekanan udara karena udara yang ada dihisap oleh selaput lendir. Infeksi sinus

ini dikenal sebagai sinusitis maxillaris yang ditandai oleh mengalirnya cairan berwarna

kuning bersama dengan lendir hidung.3

Penderita sinusitis biasanya juga mengeluh sakit kepala berat. Perlu diperhatikan

bahwa sinus ini belum terbentuk pada anak kecil di bawah 5 tahun sehingga anak-anak

tidak dapat mengalami sinusitis seperti orang dewasa. Selain kedua saluran tadi, masih

ada lagi muara saluran lain yang berhubungan dengan rongga yang terdapat di tulang

dahi (sinus frontalis). Karena rongga itu terletak di atas hidung, salurannya juga tegak

lurus ke atas. Oleh keberadaan muara saluran itu, seseorang tidak dianjurkan loncat ke air

dengan posisi vertikal dan hidung terbuka ketika berenang. Loncatan dengan posisi

demikian memungkinkan air masuk ke sinus dan menimbulkan pembahan tekanan

mendadak kepada sinus akibat tumbukan udara dengan air sehingga mudah terjadi

sinusitis frontalis3.

3. Laring adalah tabung tak teratur yang menghubungan faring dan trakea. Di dalam lamina

propia terdapat sejumlah tulang rawan laryngeal. Tulang rawan yang lebih besar (tiroid,

krikoid, dan kebanyakan aritenoid) adalah tulang rawan hialin dan beberapa diantaranya

mengalami perkapuran pada orang tua. Tulang rawan yang lebih kecil (epiglotis,

kuneiform, kornikulata, dan ujung aritenoid) adalah tulang rawan elastis. Ligamen yang

mengikat tulang – tulang rawan ini kebanyakan berartikulasi dengan otot intrinsik laring.

4

Selain berfungsi sebagai penyokong, tulang rawan ini juga berfungsi sebagai katup untuk

mencegah makanan atau cairan yang ditelan memasuki trakea. Mereka juga berfungsi

sebagai penghasil nada untuk fonasi.

Larynx merupakan sumber utama pembentukan suara. Proses bicara juga

melibatkan pharynx, rongga-rongga mulut, dan hidung, yang secara bersama-sama

membentuk “saluran udara”. Untuk meningkatkan nada suara, ketegangan plica vocalis

ditingkatkan; plica vocalis mungkin memanjang sampai 50% pada nada yang lebih tinggi.

Pada berbisik, glottis bagian intermembranosa tertutup, tetapi bagian cartilaginea tetap

terbuka lebar.4

4. Faring merupakan percabangan 3 saluran, nasofaring, orofaring, dan laringofaring. Naso

faring terdapat pada superior di area epiter bersilia (pseudo stratified) dan tonsil

(adenoid), serta merupakan muara tuba eustachius. Adenoid atau faringeal tonsil berada

di langit – langit nasofaring. Tenggorokan dikelilingi oleh tonsil, adenoid, dan jaringan

limfoid lainnya. Struktur tersebut penting sebagai mata rantai nodus limfatikus untuk

menjaga tubuh dari invasi organism yang masuk ke hidung dan tenggorokan. Orofaring

berfungsi untuk menampung udara dari nasofaring dan makanan dari mulut. Pada bagian

ini terdapat tonsila palatine (posterior) dan tonsila lingualis (dasar lidah). Laringofaring

merupakan bagian terbawah faring yang berhubungan dengan esophagus dan pita suara

(vocal cord) yang berada didalam trakea.

Laringofaring berfungsi pada saat menelan dan respirasi. Laringofaring terletak didepan

pada laring, sedangkan trakea terdapat dibelakang.1

5. Trakea merupakan cincin tulang rawan yang tidak lengkap (16-20cincin), panjang 9-11

cm dan dibelakang terdiri dari jaringan ikat yang dilapisi oleh otot polos dan lapisan

mukosa . Tenggorokan berupa pipa yang panjangnya ± 10 cm.

5

GAMBAR 2 ■ Trachea

Sumber : Diunduh dari http://sectiocadaveris.wordpress.com

GAMBAR 3 ■ Trachea pars cartilagenia

Sumber : Diunduh dari lab.anhb.uwa.edu.au

Trakea dipisahkan menjadi dua bronkus yaitu bronkus kanan dan bronkus kiri. Dinding

tenggorokan tipis dan kaku, dikelilingi oleh cincin tulang rawan. Enam belas sampai dua

puluh cincin tulang rawan hialin berbentuk C, yang terdapat dalam lamina propia,

berfungsi menjaga agar lumen trakea tetap terbuka. Ujung terbuka dari cincin yang

berbentuk C terletak di permukaan posterior trakea.

Ligamen fibroelastis dan berkas – berkas otot polos (muskulus trakealis) terikat pada

periosteum dan menjembatani kedua ujung bebas tulang rawan berbentuk C ini. Ligamen

mencegah overdistensi dari lumen, sedangkan muskulus memungkinkan lumen menutup.

Pada bagian dalam trakea epitelnya memiliki silia. Silia-silia ini berfungsi menyaring

benda-benda asing yang masuk ke saluran pernapasan.3

6

6. Paru- paru merupakan sebuah alat tubuh yang sebagian besar terdiri dari gelembung –

gelembung. Paru-paru terbagi menjadi dua yaitu paru-paru kanan tiga lobus dan paru-

paru kiri dua lobus . Paru kanan terbagi menjadi lobus atas, tengah , dan bawah oleh

fisura oblikus dan horizontal. Paru kiri hanya memiliki fisura oblikus sehingga tidak ada

lobus tengah.

GAMBAR 4 ■ The anatomy of lung

Sumber : Diunduh dari britannica.com

Segmen lingular merupakan sisi kiri yang ekuivalen dengan lobus tengah kanan. Namun,

secara anatomis lingual merupakan bagian dari lobus kiri. Struktur yang masuk dan

keluar dari paru-paru melewati hilus paru, yang diselubungi oleh kantung pleura yang

longgar.4

Paru-paru terletak pada rongga dada yang diantaranya menghadap ke tengah rongga

dada / kavum mediastinum. Setiap paru berbentuk kerucut dan memiliki apeks yang

meluas ke dalam leher sekitar 2,5 cm diatas clavicula, permukaan costo-vertebral yang

menempel pada bagian dalam dinding dada, dan permukaan mediastinal yang menempel

pada pericardium dan jantung, dan basis yang terletak pada diafragma. Bronkiolus dan

jaringan parenkim paru-paru mendapat pasokan darah dari a. bronkialis-cabang-cabang

dari aorta torakalais desendens. V bronkialis, yang juga berhubungan dengan v.

pulmonalis, mengalirkan darah dari v. azygos dan v. hemazigos. Alveoli mendapat darah

dari deoksigenasi dari cabang-cabang terminal a.pulmonalis dan darah yang terokseginasi

7

mengalir kembali melalui cabang-cabang v.pulmonalis. Dua v.pulmonalis mengalirkan

darah kembali dari tiap paru ke atrium kiri jantung.

Paru – paru dibungkus oleh pleura. Pleura terdiri dari 2 lapisan yaitu pleura

parietal dan viseral, yang saling berhubungan di daerah hilum. Kedua membran itu terdiri

atas sel mesotel yang bertempat diatas lapisan jarangan ikat halus yang mengandung serat

kolagen dan serat elastin. Serat elastin pleura viseral berhubungan dengan yang berasal

dari parenkim paru.

Dalam keadaan normal, rongga pleura ini mengandung sedikit cairan yang bekerja

sebagai agen pelumas, yang memungkinkan permukaan satu terhadap lainnya secara

halus selama gerakan pernapasan.

7. Bronkus memiliki struktur yang sama dengan trakea, yang dilapisi oleh sejenis sel yang

sama dengan trakea yang berjalan ke bawah menuju paru-paru. Tulang rawan bronkus

berbentuk tidak lebih teratur dibandingkan tulang rawan trakea. Dengan mengecilnya

garis tengah bronkus, maka cincin tulang rawan digantikan oleh lempeng – lempeng atau

pulau – pulau tulang rawan hialin. Di bawah epitel dalam lamina propia bronkus tampak

adanya lapisan otot polos yang terdiri atas berkas otot polos yang diatur secara berpilin.

Lamina propia banyak mengandung serat elastin, serta kelenjar serosa dan mukosa, yang

salurannya bermuara ke lumen bronkus. Banyak limfosit terdapat pada lamina propia dan

diantara sel – sel epitel, dan terdapat limfonodulus di tempat percabangan bronkus.

`

GAMBAR 5 ■ Bronchus

Sumber : Diunduh dari http://accessmedical.com

Bronkus terbagi menjadi dua cabang :

8

a. Bronkus prinsipalis dekstra.

Panjangnya sekitar 2,5 cm masuk ke hilus pulmonalis. Pada masuk ke hilus,

bronkus prinsipalis dekstra bercabang tiga menjadi bronkus lobularis medius,

bronkus lobularis inferior, bronkus lobularis superior.

b. Bronkus prinsipalis sinistra.

Lebih sempit dan lebih panjang serta lebih horizontal dibanding bronkus kanan,

panjangnya sekitar 5 cm berjalan ke bawah aorta dan di depan esophagus,

masuk ke hilus pulmonalis kiri dan bercabang menjadi dua, yaitu bronkus

lobularis inferior, bronkus lobularis superior.

8. Dari tiap-tiap bronkiolus masuk ke dalam lobus dan bercabang lebih banyak dengan 5

mm. Bronkiolus tidak memiliki tulang rawan maupun kelenjar dalam mukosanya, sel

goblet tersebar pada epitel segmen awal. Pada bronkiolus yang lebih besar, epitelnya

adalah bertingkat bersilindris bersilia, yang makin memendek dan makin sederhana dan

menjadi epitel selapis silindris bersilia atau selapis kuboid pada bronkiolus terminal yang

lebih kecil. Epitel bronkiolus terminal juga mengandung sel Clara. Sel – sel ini tidak

memiliki silia, pada bagian apikalnya terdapat kelenjar sekretorik dan diketahui

mensekresi glikosaminoglikan yang mungkin melindungi lapisan bronkiolus.

GAMBAR 6 ■ Bronchioles

Sumber : Diunduh dari siumed.edu

9

Bronkiolus juga memperlihatkan daerah spesifik yang disebut badan neuroepitel. Badan

ini dibentuk oleh kumpulan 80-100 sel yang mengandung granul sekresi dan menerima

ujung saraf kolinergik. Setiap bronkiolus terminalis bercabang menjadi bronkiolus

respiratorius yang berfungsi sebagai daerah peralihan antara bagian konduksi dan bagian

respirasi dari bagian pernapasan. Mukosa bronkiolus respiratorius identik dengan

bronkiolus terminalis kecuali dindingnya yang diselingi oleh banyak alveolus sakular

tempat terjadi pertukaran gas. Bagian dari bronkiolus respiratorius dilapisi oleh epitel

kuboid bersilia dan sel Clara, tetapi pada tepi muara alveolus, epitel bronkiolus menyatu

dengan sel – sel alveolus tipe I. Makin kearah distal dari bronkus respiratorius, jumlah

muara alveolus ke dalam dinding bronkiolus makin banyak dan tabung itu kini disebut

duktus alveolaris. Duktus alveolaris dan alveolus keduanya dilapisi oleh sel alveolus

gepeng yang sangat halus.

9. Alveolus adalah penonjolan (evaginasi) mirip kantung, bergaris tengah kurang lebih

200µm. Secara struktural, alveolus menyerupai kantong kecil yang terbuka pada satu

sisinya, mirip sarang lebah. Didalam struktur ini terjadi pertukaran oksigen dan CO2

antara udara dan darah. Struktur dinding alveolus dikhususkan untuk memudahkan dan

memperlancar difusi antara lingkungan luar dan lingkungan dalam. Umumnya setiap

dinding terletak antara 2 alveolus bersebelahan disebut septum atau dinding interalveolus.

Satu septum interalveolus terdiri atas 2 lapis epitel selapis gepeng tipis, dan mengandung

kapiler, fibroblast serat elastin dan reticular,makrofrag. Septum interalveolus terdiri dari

5 sel utama:

a. Sel alveolus tipe I (8%)

b. Sel endotel kapiler (30%)

c. Sel alveolus tipe II (16%)

d. Sel interstitial (36%)

e. Sel makrofag alveolar (10%).3

Mekanisme Pernapasan

Otot-otot pernapasan

10

Untuk otot-otot pembentuk toraks ini terdiri dari otot ekstremitas superior, otot anterolateral

abdominal, otot toraks intrisik.

Otot ekstremitas superior:1

1. Muskulus pektoralis mayor

2. Muskulus pektoralis minor

3. Muskulus serratus anterior

4. Muskulus subklavius

Otot anterolateral abdominal:1

1. Muskulus abdominal oblikus ekstemus

2. Muskulus rektus abdominis

Otot toraks intrinsik:1

1. Muskulus interkostalis eksterna

2. Muskulus interkostalis intema

3. Muskulus sternalis

4. Muskulus toracis transversus

11

Gambar 3. Otot Pernafasan.1

Selain sebagai pembentuk dinding dada, otot skelet juga berfungsi sebagai otot

pernapasan. Menurut kegunaannya, otot-otot pernapasan dibedakan menjadi otot untuk inspirasi,

mencakup otot inspirasi utama dan tambahan, serta otot untuk ekspirasi tambahan.

Otot inspirasi utama (principal), yaitu:

1. Muskulus interkostalis eksterna,

2. Muskulus interkartilaginus parastemal, dan

3. Otot diafragma.

Otot inspirasi tambahan (accessory respiratory muscle) yang sering juga disebut sebagai otot

bantu napas, yaitu:

1. Muskulus sternokleidomastoideus

2. Muskulus skalenus anterior

3. Muskulus skalenus medius

4. Muskulus skalenus posterior

Saat napas biasa (quiet breathing), untuk ekspirasi tidak diperlukan kegiatan otot, cukup

dengan daya elastis paru saja udara di dalam paru akan keluar saat ekspirasi. Namun, ketika ada

serangan asma, sering diperlukan active breathing; dalam keadaan ini, untuk ekspirasi diperlukan

kontribusi kerja otot-otot berikut:

1. Muskulus interkostalis intema

2. Muskulus interkartilaginus parasternal

3. Muskulus rektus abdominis

4. Muskulus oblikus abdominis eksternus

Otot-otot untuk ekspirasi juga berperan untuk mengatur pemapasan saat berbicara, menyanyi,

batuk, bersin, dan untuk mengedan saat buang air besar serta saat bersalin. Sedangkan Diafragma

adalah suatu septum berupa jaringan muskulotendineus yang memisahkan rongga toraks dengan

12

rongga abdomen. Dengan demikian, diafragma menjadi dasar dari rongga toraks. Ada tiga

apertura pada diafragma, yaitu:1

1. Hiatus aortikus yang dilalui oleh aorta desenden, vena azigos dan duktus torasikus;

2. Hiatus osofageus yang dilalui oleh esofagus dan nervus vagus;

3. Apertura yang satu lagi dilalui oleh vena kava inferior.

Untuk pleura atau pembungkus paru dibentuk oleh jaringan yang berasal dari mesodermal.

Pembungkus ini dapat dibedakan menjadi peura viseralis yang melapisi paru dan pleura parietalis

yang melapisi dinding dalam hemitoraks. Di antara kedua pleura tadi, terbentuk ruang yang

disebut “rongga” pleura yang sebenarnya tidak berupa rongga tetapi merupakan ruang potensial.

Pada ruang ini berisi cairan yang melapisi pleura agar tidak saling menempel.1

Sebagai sistem pernafasan utama paru memiliki peranan terpenting lebih tepatnya

alveolus dalam paru memiliki peranan terpenting dalam proses respirasi. Alveolus (airspace)

dibentuk dan dibatasi oleh dinding alveolus yang dibentuk oleh dua macam sel, yaitu: Sel

alveolar tipe I atau pneumosit tipe I (Type I alveolar cell) dan sel alveolar tipe II atau pneumosit

tipe II (Type II alveolar cell) yang juga disebut sebagai granular pneumocyte.1

Kedua macam sel ini (Tipe I dan Tipe II) saling berhubungan secara erat. Sel pneumosit

skuamosa disebut tipe I; sedangkan pneumosit kuboid disebut tipe II, walau sebetulnya yang

merupakan sel progenitor epitel alveoli adalah sel tipe II (sel tipe I adalah kelanjutan

perkembangan dari sel tipe II). Pertukaran gas menembus dinding pneumosit I. Tugas pneumosit

II adalah menghasilkan surfaktan. Pada paru terdapat lebih kurang 300 juta gelembung alveoli

dengan diameter setiap gelembung lebih kurang 0,3 mm. Struktur gelembung ini sebetulnya

cenderung tidak stabil.1

Adanya tegangan-muka cairan yang melapisi alveoli menyebabkan gelembung cenderung

menjadi kolaps, namun berkat adanya surfaktan yang menurunkan tegangan-muka cairan di

dinding alveoli tadi, gelembung tidak kolaps malahan mengembang sehingga stabilitas

gelembung naik luar biasa besar. Walau demikian, tetap saja ada potensi masalah, yaitu masih

ada kemungkinan kolaps (insipien collaps).1

13

Tekanan

Udara cenderung mengalir dari daerah dengan tekanan tinggi ke daerah dengan tekanan

rendah, yaitu menuruni gradien tekanan.5

Udara mengalir masuk dan keluar paru selama tindakan bernapas karena berpindah

mengikuti gradien tekanan antara alveolus dan atmosfer yang berbalik arah bergantian dan

ditimbulkan oleh aktivitas siklik otot pernapasan. Terdapat tiga tekanan penting dalam ventilasi:5

Tekanan atmosfer adalah tekanan yang ditimbulkan oleh berat udara di atmosfer pada

benda di permukaan bumi. Pada ketinggian permukaan laut tekanan ini sama dengan 760 mmHg.

Tekanan atmosfer berkuang seiring dengan penambahan ketinggian di atas permukaan bumi juga

semakin menipis.

Tekanan intra-alveolus adalah tekanan di dalam alveolus. Karena alveolus berhubungan

dengan atmosfer melalui saluran napas penghantar, udara cepat mengalir menuruni gradien

tekanannya setiap tekanan intra-alveolus berbeda dari tekanan atmosfer; udara terus mengalir

sampai kedua tekanan seimbang.

Tekanan intrapleura adalah tekanan di dalam kantung pleura. Tekanan ini adalah tekanan

yang ditimbulkan di luar paru di dalam rongga thorax. Tekanan intrapleura biasanya lebih rendah

daripada tekanan atmosfer, rerata 756 mmHg saat istirahat. Seperti tekanan darah yang dicatat

dengan menggunakan tekanan atmosfer sebagai titik referensi ( yaktu tekanan darah sistolik 120

mmHg adalah 120 mmHg lebih besar daripada tekanan atmosfer 760 mmHg atau, dalam

kenyataan, 880mmHg), 756 mmHg kadang-kadang disebut sebagai tekanan -4 mmHg.

14

Gambar . berbagai tekanan yang penting pada ventilasi.6

Tekanan intra-alveolus, yang menyeimbangkan diri dengan tekanan atmosfer pada 760

mmHg, lebih besar daripada tekanan intrapleura yang 756 mmHg, sehingga tekanan yang

menekan keluar dinding pariu lebih besar daripda tekanan yang mendorong ke dalam. Perbedaan

netto tekanan ke arah luar ini, gradien tekanan transmural, mendorong paru keluar, meregangkan,

atau menyebabkan distensi paru. Karena gradien tekanan ini maka paru selalu dipaksa

mengembang untuk mengisi rongga thorax.5

Terdapat gradien tekanan transmural serupa di kedua sisi dinding thorax. Tekanan

atmosfer yang mendorong ke arah dalam pada dinding thorax lebih besar daripada tekanan

intrapleura yang mendorong keluar dinding yang sama sehingga dinding dada cenderung

“terperas” atau mengalami kompresi dibandingkan dengan jika dalam keadaan tidak dibatasi.

Namun efek gradien tekanan transmural di kedua sisi dinding paru jauh lebih besar karena

perbedaan tekanan yang ringan ini jauh lebih berpengaruh pada paru yang sangat mudah

teregang dibandingkan dengan dinding dada yang kaku.5

Karena baik dinding thorax maupun paru tidak berada dalam posisi alaminya ketika

keduanya saling menempel, maka keduanya secara terus menerus berupaya untuk kembali ke

dimensi-dimensi inheren mereka. Paru yang teregang memiliki kecenderungan tertarik ke dalam

menjauhi dinding thorax sedangkan dinding thorax yang tertekan cenderung bergerak keluar

menjauhi paru. Namun, gradien tekanan transmural dan daya rekat cairan intrapleura mencegah

kedua struktur ini saling menjauh kecuali untuk jarak yang sangat kecil. Meskipun demikian,

pengembangan ringan rongga pleura yang terjadi sudah cukup untuk menurunkan tekanan

15

intrapleura ke tingkat subatmosfer sebesar 756 mmHg. Penurunan tekanan ini terjadi karena

rongga pleura terisi oleh cairan, yang tidak dapat mengembang untuk mengisi volume yang

sedikit bertambah. Karena itu, terbentuk ruang vakum di ruang yang sangat kecil di rongga

pleura yang sedikit mengembang yang tidak ditempati oleh cairan intrapleura, menyebabkan

penurunan kecil tekanan intrapleura di bawah tekanan atmosfer.5

Perhatikan hubungan antara gradien tekanan transmural dan tekanan intrapleura

subatmosfer. Paru teregang dan thorax tertekan oleh gradien tekanan transmural yang terbentuk

di dindingnya karena adanya tekanan intrapleura subatmosfer. Tekanan intrapleura selanjutnya

bersifat subatmosferik karena paru yang teregang dan thorax yang tertekan cenderung menjauh

satu sama lain, sedikit mengembangkan rongga pleura dan menurunkan tekanan intrapleura di

bawah tekanan atmosfer.5

Inspirasi dan Ekspirasi

Inspirasi adalah suatu proses penarikan nafas dimana udara dari lingkungan masuk ke

dalam jaringan. lnspirasi atau menarik napas adalah proses aktif yang diselenggarakan oleh kerja

otot. Kontraksi diafragma meluaskan rongga dada dari atas sampai kc bawah, yaitu vertikal.

Penaikan iga-iga dan sternum, yang ditimbulkan olch kontraksi otot interkostalis. meluaskan

rongga dada kc kedua sisi dan dari belakang ke depan. Paru-paru yang bersifat elastik

mengembang untuk mengisi ruang yang membesar itu dan udara ditarik masuk kc dalam saluran

udara. 4,5

Otot interkostal externa diberi peran sebagai otot tambahan, hanya bila inspirasi mcnjadi

gerak sadar. Pada ekspirasi. udara dipaksa kcluar olch pengcndoran otot dan karena paru-paru

kempis kcmbali, disebabkan sifat clastik paru-paru itu. Gerakan ini adalah proses pasif. Ketika

pcrnapasan sangat kuat, gerakan dada bertambah. Otot leher dan bahu mcmbantu mcnarik iga-iga

dan sternum kc alas. Otot sebelah belakang dan abdomen juga dibawa bergerak dan alae nasi

(cuping atau sayap hidung) dapat kembang-kempis.1

Sedangkan untuk ekspirasi merupakan proses kebalikannya dimana ekspirasi ini

mengeluarkan CO2. Ekspirasi ini tidak membutuhkan otot-otot khusus akan tetapi ia bekerja

secara pasif karena pengaruh dari ketegangan paru.4,5

Volume dan Kapasitas Paru

16

Jumlah udara yang masuk ke dalam paru setiap inspirasi (atau jumlah udara yang keluar

dari paru setiap ekspirasi) dinamakan volume alun napas (tidal volume / TV). Jumlah udara yang

masih dapat masuk ke dalam paru pada inspirasi maksimal, setelah inspirasi biasa disebut

volume cadangan inspirasi (inspiratory reserve volume / IRV). Jumlah udara yang dapat

dikeluarkan secara aktif dari dalam paru melalui kontraksi otot ekspirasi, setelah ekspirasi biasa

disebut volume cadangan ekspirasi (expiratory reserve volume / ERV), dan udara yang masih

tertinggal di dalam paru setelah ekspirasi maksimal disebut volume residu (residual volume /

RV). Ruang di dalam saluran napas yang berisi udara yang tidak ikut serta dalam proses

pertukaran gas dengan darah dalam kapiler paru disebut ruang rugi pernapasan.7

Kapasitas inspirasi (inspiratory capacity / IC) merupakan volume udara maksimal yang

dapat dihirup pada akhir ekspirasi tenang normal (IC = IRV + TV). Kapasitas residual fungsional

(functional residual capacity / FRC) adalah volume udara di paru pada akhir ekspirasi pasif

normal (FRC = ERV + RV). Kapasitas vital (vital capacity / VC) adalah volume udara maksiml

yang dapat dikeluarkan dalam satu kali bernapas setelah inspirasi maksimal. Subyek pertama-

tama melakukan inspirasi maksimal lalu ekspirasi maksimal (VC = IRV + TV + ERV). VC

mencerminkan perubahan volume maksimal yang dapat terjadi pada paru. Kapasitas paru total

(total lung capacity / TLC) adalah volume udara maksimal yang dapat ditampung oleh paru

(TLC = VC + RV).5

Gambar . Variasi volume paru.6

Pengukuran kapasitas vital sering kali digunakan di klinik sebagai indeks fungsi paru.

Nilai tersebut bermanfaat dalam memberikan informasi mengenai kekuatan otot-otot pernapasan

serta beberapa aspek fungsi pernapasan lain. Fraksi volume kapasitas vital yang dikeluarkan

pada satu detik pertama melalui ekspirasi paksa (volume ekspirasi paksa 1 detik, FEV1, kapasitas

vital berwaktu/timed vital capacity) dapat memberikan informasi tambahan; mungkin diperoleh

17

nilai kapasitas vital yang normal tetapi nilai FEV1 menururn pada penderita penyakit seperti

asma, yang mengalami peningkatan tahanan saluran udara akibat konstriksi bronkus. Pada

keadaan normal, jumlah udara yang diinspirasi selama satu menit / ventilasi paru, volume

respirasi semenit) sekitar 6 L (500 mL/napas x 12 napas/menit). Ventilasi volunter maksimal

(Maximal Voluntary Ventilation / MVV), atau yang dahulu disebut kapasitas pernapasan

maksimum (Maximal Breathing Capasity), adalah volume gas terbesar yang dapat dimasukkan

dan dikeluarkan selama 1 menit secara volunter. Pada keadaan normal, MVV berkisar antara

125-170 L/menit.7

Transport O2

Sistem pengangkutan O2 di dalam tubuh terdiri atas pari dan sistem kardiovaskular.

Pengangkutan O2 menuju jaringan tertentu bergantung pada jumlah O2 yang masuk ke dalam

paru, adanya pertukaran gas dalam paru yang adekuat, aliran darah menuju jaringan, serta

kapasitas darah untuk mengangkut O2. Aliran darah bergantung pada derajat konstriksi jalinan

vaskular di dalam jaringan serta curah jantung. Jumlah O2 di dalam darah ditentukan oleh jumlah

O2 yang larut, jumlah hemoglobin dalam darah serta afinitas hemoglobin terhadap O2.7

Dinamika reaksi pengikatan O2 oleh hemoglobin menjadikannya sebagai pembawa O2

yang sangat serasi. Hemoglobin adalah protein yang dibentuk dari empat subunit, masing-masing

mengandung gugus heme yang melekat pada sebuah rantai polipeptida. Pada orang dewasa

normal, sebagian besar hemoglobin mengandung dua rantai dan dua rantai Heme adalah

kompleks yang dibentuk dari suatu porfirin dan satu atom besi fero. Masing-masing dari keempat

atom besi dapat mengikat satu molekul O2 secara reversibel. Atom besi tetap berada dalam

bentuk fero, sehingga reaksi pengikatan O2 merupakan suatu reaksi oksigenisasi, bukan reaksi

oksidasi. Reaksi pengikatan hemoglobin dengan O2 lazim ditulis sebagai Hb + O2 ↔ HbO2.

Mengingat setiap molekul hemoglobin mengandung empat unit Hb, maka dapat dinyatakan

sebagai Hb4, dan pada kenyataannya bereaksi dengan empat molekul O2 membentuk Hb4O8.7

Hb4 + O2 ↔ Hb4O2

Hb4O2 + O2 ↔ Hb4O4

Hb4O4 + O2 ↔ Hb4O6

Hb4O6 + O2 ↔ Hb4O8

18

Reaksi ini berlangsung cepat, membutuhkan waktu kurang dari 0.01 detik. Deoksigenasi

(reduksi) Hb4O8 juga berlangsung sangat cepat.7

Struktur kuaterner hemoglobin menentukan afinitasnya terhadap O2. Pada

deoksihemoglobin, unit globin terikat secara erat pada kedudukan tegang (T) menurunkan

kemampuan pengikatan (afinitas) O2. Saat O2 diikat untuk pertama kalinya, ikatan yang

memegang globin akan dilepas, menghasilkan suatu kedudukan relaksasi (R) yang akan

membuka tempat pengikatan O2. Hasil akhirnya ialah peningkatan afinitas terhadap O2 mencapai

500x lebih besar. Di jaringan, reaksi ini berjalan terbalik, melepaskan O2. Peralihan dari keadaan

satu ke keadaan lainnya diperkirakan berlangsung sekitar 108 kali selama kehidupan sel darah

merah.7

Kurva disosiasi hemoglobin-oksigen, yaitu kurva yang menggambarkan hubungan

persentase saturasi kemampuan pengangkutan O2 oleh hemoglobin dengan PO2, memiliki bentuk

sigmoid yang khas akibat interkonversi T-R. Pengikatan O2 oleh gugus heme pertama pada satu

molekul Hb akan meningkatkan afinitas gugus heme kedua terhadap O2, dan oksigenasi gugus

kedua lebih meningkatkan afinitas gugus ketiga, dst, sehingga afinitas Hb terhadap molekul O2

keempat berlipat kali lebih besar dibandingkan reaksi pertama.7

Gambar . Kurva disosiasi (saturasi) O2-Hb.6

19

Bagian datar kurva adalah dalam kisaran PO2 darah yang terdapat di kapiler paru tempat

O2 berikatan dengan Hb. Darah arteri sistemik yang meninggalkan paru, setelah mengalami

keseimbangan dengan PO2 alveolus, normalnya memiliki PO2 100 mmHg. Dengan melihat kurva

O2 – Hb, perhatikan bahwa pada PO2 darah 100 mmhg, Hb mengalami saturasi 97.5%, Karena itu,

pada keadaan normal Hb dalam darah arteri sistemik hampir mengalami saturasi penuh.5

Jika pada PO2 alveolus dan karenanya, PO2 arteri turun di bawah normal, maka hanya

sedikit terjadi penurunan jumlah total O2 yang diangkut dalam darah sampai PO2 turun di bawah

60 mmHg, karena regio plato kurva. Jika PO2 arteri turun 40%, dari 100 mmHg menjadi 60

mmHg, maka konsentrasi O2 yang larut seperti tercermin oleh PO2 juga akan turun 40%. Namun

pada PO2 darah 60 mmHg % saturasi Hb masih tetap tinggi sebesar 90%. Dengan demikian,

kandungan O2 total darah hanya sedikit berkurang meskipun terjadi penurunan 40% PO2, karena

Hb masih membawa O2 dalam jumlah hampir memenuhi kapasitasnya dan sebagian besar O2

diangkut oleh Hb daripada dalam bentuk terlarut. Namun bahkan jika PO2 darah sangat

meningkat, misalnya menjadi 600 mmHg, dengan napas O2 murni, hanya sedikit O2 tambahan

yang masuk ke darah. Terdapat sejumlah kecil O2 tambahan yang larut tetapi % saturasi Hb

hanya dapat ditingkatkan secara maksimal oleh tambahan 2.5%, menjadi saturasi 100%. Karena

itu, dalam kisaran PO2 antara 60 dan 600 mmHg atau bahkan lebih tinggi, hanya terdapat 10%

perbedaan dalam jumlah O2 yang diangkut oleh Hb. Dengan demikian, bagian plato kurva O2-Hb

menciptakan ruang keamanan yang cukup luas bagi kapasitas darah mengangkut O2.5

Bagian curam kurva antara 0 dan 60 mmHg berada dalam kisaran PO2 darah yang terdapat

di kapiler sistemik, tempat O2 dibebaskan dari Hb. Dalam kapiler sistemik, darah mengalami

keseimbangan dengan sel jaringan sekitar pada PO2 rerata 40 mmHg, % saturasi Hb adalah 75%.

Darah tiba di kapiler jaringan dengan PO2 100 mmHg dan saturasi Hb 97.5%. Karena Hb hanya

dapat mengalami saturasi 75% pada PO2 40 mmHg di kapiler sistemik, maka hampir 25% HbO2

harus berdisosiasi, menghasilkan Hb tereduksi dan O2. O2 yang dibebaskan ini dapat berdifusi

mengiuti penurunan gradien tekanan parsialnya dari sel darah merah melalui plasma dan cairan

interstisium ke dalam sel jaringan.5

Dalam keadaaan normal, Hb dalam darah vena yang kembali ke paru memiliki saturasi

75%. Jika sel jaringan melakukan metabolisasi lebih aktif maka PO2 darah kapiler sistemik turun

karena sel-sel mengonsumsi O2 lebih cepat. Perhatikan pada kurva bahwa penurunan 20 mmHg

pada PO2 ini menurunkan % saturasi Hb dari 75% menjadi 30%; HbO2 yang menyerahkan O2-nya

20

ke jaringan lebih banyak sekitar 45% daripada normal. Penurunan normal 60 mmHg PO2 dari 100

menjadi 40 mmHg di kapiler sistemik menyebabkan sekitar 25% dari HbO2 total menyerahkan

O2-nya. Sebagai perbandingan, penurunan lebih lanjut PO2 hanya 20 mmHg menyebabkan

bertambahnya HbO2 total yang menyerahkan O2-nya sebesar 45%, karena tekanan parsial O2

dalam rentang itu bekerja di bagian curam kurva. Dalam kisaran ini, penurunan kecil PO2 kapiler

sistemik sudah dapat secara otomatis segera menyediakan O2 dalam jumlah besar untuk

memenuhi kebutuhan O2 jaringan yang lebih aktif melakukan metabolisme. Saat olahraga berat,

hingga 85% Hb dapat menyerahkan O2-nya ke sel yang aktiof melakukan metabolisme. Selain

pengambilan O2 yang lebih langsung dari darah ini, jumlah O2 yang disediakan untuk sel-sel

yang aktif bermetabolisasi, misalnya sel otot saat olah raga, juga meningkat oleh penyesuaian

sirkulasi dan pernapasan yang meningkatjkan laju aliran darah beroksigen ke jaringan yang aktif

tersebut.5

Hemoglobin memindahkan O2 dari larutan segera setelah molekul ini masuk ke darah

dari alveolus. Karena hanya O2 larut yang berperan membentuk PO2, maka O2 yang tersimpan di

Hb tidak dapat ikut membentuk PO2 darah. Ketika darah vena sistemik masuk ke kapiler paru,

PO2nya jauh lebih rendah daripada PO2 alveolus, sehingga O2 segar berdifusi ke dalam darah,

meningkatkan PO2 darah. Segera setelah PO2 darah naik, persentase Hb yang dapat berikatan

dengan O2 juga meningkat, seperti ditunjukkan oleh kurva O2-Hb. Karena itu, sebagian besar O2

yang telah berdifusi ke dalam darah berikatan dengan Hb dan tidak lagi berperan menetukan P O2.

Karena O2 dikeluarkan dari larutan karena berikatan dengan Hb, PO2 turun ke tingkat yang

hampir sama dengan ketika darah masuk ke paru, meskipun jumlah total O2 dalam darah

sebenarnya telah bertambah. Karena PO2 darah kembali lebih rendah daripada PO2 alveolus maka

lebih banyak O2 yang berdifusi dari alveolus ke dalam darah, hanya untuk kembali diserap oleh

Hb.5

Difusi netto O2 dari alveolus ke darah sebenarnya terjadi secara terus-menerus sampai Hb

mengalami saturasi lengkap oleh O2 sesuai dengan yang dimungkinkan oleh PO2 tersebut. Pada

PO2 normal 100 mmHg, Hb mengalami saturasi 97.5%. Karena itu, dengan menyerap O2, Hb

menjaga PO2 darah rendah dan memperlama eksistensi gradien tekanan parsial sehingga dapat

terjadi pemindahan netto O2 dalam jumlah besar ke dalam darah. Barulah setelah Hb tidak lagi

dapat menyimpan O2 tambahan (yaitu, Hb telah mengalami saturasi sesuai PO2 tersebut) semua

O2 yang dipindahkan ke dalam darah tetap larut dan langsung berkontribusi untuk PO2. Saat ini

21

barulah PO2 darah cepat seimbang dengan PO2 alveolus, dan menyebabkan pemindahan O2 lebih

lanjut terhenti, tetapi titik ini belum tercapai sampai hb telah mengangkut O2-nya secara

maksimal. Setelah PO2 darah seimbang dengan PO2 alveolus maka tidak ada lagi pemindahan O2,

seberapapun O2 total yang telah dipindahkan.5

Situasi kebalikannya terjadi di tingkat jaringan. Karena PO2 darah yang masuk ke kapiler

yang masuk ke kapiler sistemik jauh lebih besar daripada PO2, jaringan sekitar maka O2 segera

berdifusi dari darah ke jaringan sehingga PO2 darah turun. Ketika PO2 darah turun, Hb harus

melepaskan sebagian dari O2 yang dibawanya, karena % saturasi Hb berkurang. Sewaktu O2 yang

dibebaskan dari Hb larut dalam darah, PO2 darah meningkat dan kembali melebihi PO2 jaringam

sekitar. Hal ini mendorong perpindahan lebih lanjut O2 dari darah, meskipun jumlah total O2

dalam darah telah turun. Hanya ketika Hb tidak lagi dapat membebaskan O2 (ketika Hb telah

membebaskan O2-nya semaksimal mungkin sesuai PO2 di kapiler sistemik) barulah PO2 darah

turun hingga serendah PO2 jaringan sekitar. Pada waktu ini, tidak ada lagi pemindahan O2.

Hemoglobin, karena menyimpan O2 dalamn jumlah besar yang dapat dibebaskan jika terjadi

penurunan kecil PO2 di tingkat kapiler sistemik, memungkinkan pemindahan O2 dari darah ke sel

dalam jumlah yang jauh lebih besar daripada seandainya Hb tidak ada.5

Karena itu, Hb berperan penting ddalam jumlah total O2 yang dapat diangkut oleh darah

di paru dan dibebaskan ke jaringan. Jika kadar Hb turun menjadi separuh normal, maka kapasitas

darah mengangkut O2 turun sebesar 50% meskipun PO2 arteri normal 100 mmHg dengan saturasi

Hb 97.5%. Hanya separuh Hb yang tersedia untuk dijenuhkan oleh O2, yang kembali menekan

betapa pentingnya Hb dalam menentukan berapa banyak O2 yang dapat diserap di par dan

disediakan ke jaringan.5

Meskipun faktor utama yang menentukan % saturasi Hb adalah PO2 darah namun faktor

lain dapat mempengaruhi afinitas atau kekuatan ikatan, antara Hb dan O2 dan, karenanya, dapat

menggeser kurva O2-Hb (yaitu mengubah % saturasi Hb pada PO2 tertentu). Faktor-faktor lain ini

adalah CO2, keasaman, suhu, dan 2,3-bifosfogliserat. 5

Peningkatan PCO2 menggeser kurva O2-Hb ke kanan. % saturasu Hb tetap bergantung

pada PO2, tetapi untuk setiap PO2, jumlah O2 dan Hb yang berikatan lebih sedikit. Efek ini penting,

karena PCO2 darah meningkat di kapiler sistemik sewaktu CO2 berdifusi menuruni gradien

tekanan parsial dari sel ke dalam darah. Adanya CO2 tambahan di darah pada efeknya

22

menurunkan afinitas Hb terhadap O2 di tingkat jaringan dibandingkan jika hanya penurunan PO2

di kapiler sistemik yang merupakan faktor penentu % saturasi Hb.5

Peningkatan keasaman juga menggeser kurva ke kanan. Karena CO2 menghasilkan asam

karbonat (H2CO3), darah menjadi lebih asam di tingkat kapiler sistemik sewaktu darah menyerap

CO2 dari jaringan. Penurunan afinitas Hb terhadap O2 yang terjadi karena peningkatan keasaman

ini menambah jumlah O2 yang dibebaskan di tingkat jaringan untuk PO2 tertentu. 5

Pengaruh CO2 dan asam pada pembebasan O2 dikenal sebagai efek Bohr. Baik CO2

maupun komponen ion hidrogen dari asam dapat berikatan secara reversibel dengan Hb di luar

tempat pengikatan O2. Akibatnya adalah perubahan struktur molekul Hb yang mengurangi

afinitasnya terhadap O2.5

Peningkatan suhu menggeser kurva O2-Hb ke kanan, menyebabkan lebih banyak O2 yang

dibebaskan pada PO2 tertentu. Peningkatan suhu lokal meningkatkan pembebasan O2 dari Hb

untuk digunakan oleh jaringan yang lebih aktif.5

Perubahan-perubahan sebelumnya terjadi di lingkungan sel darah merah, tetapi suatu

faktor dalam sel darah merah juga dapat mempengaruhi derajat pengikatan O2-Hb: 2,3

bifosfogliserat (BPG). Konstituen eritrosit ini, yang diproduksi sewaktu sel darah merah

melakukan metabolisme, dapat berikatan secara reversibel dengan Hb dan mengurangi

afinitasnya terhadap O2, seperti yang dilakukan oleh CO2 dan H+. Karena itu, peningkatan kadar

BPG, seperti faktor lain, menggeser kurva O2-Hb ke kanan, meningkatkan pembebasan O2

sewaktu darah mengalir melalui jaringan.5

Produksi BPG oleh sel darah merah secara bertahap meningkat jika Hb di darah arteri

terus menerus mengalami undersaturation – yaitu ketika HbO2 arteri di bawah normal. Keadaan

ini dapat terjadi pada orang yang tinggal di tempat tinggi atau pada mereka yang mengidap tipe-

tipe tertentu penyakit sirkulasi atau pernapasan atau anemia. Dengan membantu membebaskan

O2 dari Hb di tingkat jaringan, peningkatan BPG membantu ketersediaan O2 bagi jaringan

meskipun pasokan O2 arteri berkurang secara kronis.5

Namun, tidak seperti faktor lain –yang normalnya hanya ada di tingkat jaringan dan

dengan demikian akan menggeser kuerva O2-Hb ke kanan hanya di tingkat kapiler sistemik,

tempat penggeseran tersebut ,enguntungkan dalam membebaskan O2- BPG terdapat di sel darah

merah di seluruh sistem sirkulasi dan karenanya, menggeser kurva ke kanan dengan derajat yang

23

sama di jaringan dan paru. Akibatnya, BPG menurunkan kemampuanj darah mengikat O2 di

tingkat paru, yang merupakan sisi negatif dari peningkatan produksi BPG.5

Gambar . Efek dari penambahan Pco2, H+, suhu, dan 2,3-bifosfogliserat pada kurva O2-Hb.6

Transport CO2

Ketika darah arteri mengalir melalui kapiler jaringan, CO2 berdifusi menuruni gradien

tekanan parsialnya dari sel jaringan ke dalam darah. Karbon dioksida diangkut oleh darah dalam

tiga cara:5

1. Larut secara fisik. Seperti O2 yang larut, jumlah CO2 yang larut secara fisik dalam darah

bergantung pada PCO2. Karena CO2 lebih larut daripada O2 dalam cairam plasma maka

proporsi CO2 yang larut secara fisik dalam darah lebih besar daripada O2. Meskipun

demikian, hanya 10% dari kandungan CO2 total darah yang terangkut dengan cara ini

pada tingkat PCO2 vena sistemik normal.

2. Terikat ke hemoglobin. Sebanyak 30% dari CO2 berikatan dengan Hb untuk membentuk

karbamino hemoglobin (HbCO2). Karbon dioksida berikatan dengan bagian hem. Hb

tereduksi memiliki afinitas lebih besar terhadap CO2 daripada HbO2. Karena itu,

dibebaskannya O2 dari Hb di kapiler jaringan mempermudah penyerapan CO2 oleh Hb.

3. Sebagai bikarbonat. Sejauh ini cara yang paling penting untuk mengangkut CO2 adalah

sebagai bikarbonat (HCO3-), dengan 60% CO2 diubah menjadi HCO3

- oleh reaksi kimia

berikut, yang berlangsung di dalam sel darah merah:

CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3-

Dalam reaksi pertama, CO2 berikatan dengan H2O untuk membentuk asam karbonat

(H2CO3). Reaksi ini dapat terjadi sangat lambat di plasma, tetapi berlangsung sangat cepat di

24

dalam sel darah merah karena adanya enzim eritrosit karbonat anhidrase, yang mengatalisis

(mempercepat) reaksi. Sesuai sifat asam, sebagian dari molekul asam karbonat secara spontan

terurai menjadi ion hidrogen (H+) dan ion bikarbonat. Karena itu, satu atom karbon dan dua atom

oksigen molekul CO2 asli terdapat dalam darah sebagai integral dari HCO3-. Hal ini

menguntungkan karena HCO3- lebih larut dalam darah daripada CO2.5

Sewaktu reaksi ini berlangsung, HCO3- dan H+ mulai menumpuk di dalam sel darah

merah memiliki pembawa HCO3- - Cl- yang secara pasif mempermudah difusi ion-ion ini dalam

arah berlawanan menembus membran. Membran relatif impermeabel terhadap H+. Karena itu,

HCO3-, bukan H+, berdifusi menuruni gradien konsentrasinya keluar eritrosit menuju plasma.

Karena HCO3- adalah ion bermuatan negatif maka efluks HCO3

- yang tidak disertai oleh difusi

keluar ion bermuatan positif menciptakan gradien listrik. Ion klorida (Cl -), anion plasma yang

utama, berdifusi ke dalam sel darah merah menuruni gradien listrik ini untuk memulihkan

netralitas listrik. Pergeseran masuk Cl- sebagai penukar efluks HCO3- yang dihasilkan oleh CO2

ini dikenal sebagai pergeseran klorida (Cl-).5

Hemoglobin berikatan dengan sebagian besar H+ yang menumpuk di dalam eritrosit pada

penguraian H2CO3. Seperti pada CO2, Hb tereduksi memiliki afinitas yang lebih besar terhadap

H+ daripada HbO2. Karena itu, pembebasan O2 mempermudah ikatan H+ yang dihasilkan oleh

CO2 dengan Hb. Karena hanya H+ yang bebas tak larut yang menentukan keasaman suatu larutan

maka darah vena akan jauh lebih asam daripada darah arteri seandainya Hb tidak membersihkan

sebagian besar H+ yang dihasilkan di tingkat jaringan.5

25

Gambar . Transport CO2 dalam darah.6

Kenyataan bahwa pengeluaran O2 dari Hb meningkatkan ketersediaan Hb untuk

menyerap CO2 dan H+ yang dihasilkan oleh CO2 dikenal sebagai efek Haldane. Efek Haldane dan

efek bekerja sinkron untuk mempermudah pembebasan O2 dan penyerapan CO2 dan H+ yang

dihasilkan oleh CO2 di tingkat jaringan. Peningkatan CO2 dan H+ menyebabkan peningkatan

pembebasan O2 dari Hb oleh efek Bohr; peningkatan pelepasan O2 dari Hb, selanjutnya,

menyebabkan peningkatan penyerapan CO2 dan H+ oleh Hb melalui efek Haldane. Proses

keseluruhan bekerja sangat efisien. Hb tereduksi harus diangkut kembali ke paru untuk kembali

diisi oleh O2. Sementara itu, setelah O2 dibebaskan, Hb mengangkut penumpang baru – CO2 dan

H+ - yang memiliki tujuan sama ke paru.5

Reaksi-reaksi di tingkat jaringan sewaktu CO2 masuk ke darah dari jaringan berbalik

setelah darah tiba di paru dan CO2 meninggalkan darah untuk masuk ke alveolus.5

Pengaturan Pernapasan

Lepas muatan listrik berirama dari neuron di medulla oblongata dan pons menghasilkan

pernapasan spontan; pemotongan batang otak di bawah medulla oblongata menyebabkan

pernapasan spontan berhenti, sedangkan pemotongan di bagian atas pons tetap menghasilkan

pernapasan otomatis normal. Terdapat dua jenis neuron pernapasan di batang otak: neuron yang

melepaskan impuls selama inspirasi (neuron I) dan neuron yang melepaskan impuls selama

ekspirasi (neuron E). Kebanyakan neuron I akan melepaskan impuls dengan frekuensi lebih

tinggi selama inspirasi, demikian pula neuron E pada saat ekspirasi. Beberapa neuron lain

melepaskan impuls dengan frekuensi yang lebih rendah, dan sebagian lagi melepaskan impuls

dengan frekuensi tetap selama inspirasi atau ekspirasi. Namun, selama pernapasan tenang, proses

ekspirasi merupakan proses pasif, dan neuron E umumnya tidak melepaskan impuls: neuron ini

hanya akan menjadi aktif apabila ventilasi ditingkatkan.7

Daerah medulla oblongata yang berhubungan dengan pernapasan secara umum dikenal

dengan sebutan pusat respirasi, tetapi sebenarnya terdapat dua kelompok neuron respirasi.

Neuron pada kelompok dorsal terletak di dalam dan di dekat nukleus traktus solitarius.

Kelompok ventral merupakan kolom neuron panjang yang membentang melalui nukleus

ambigus dan nukleus retroambigus di bagian ventrolateral medulla oblongata. Kelompok dorsal

terdiri terutama dari neuron I, beberapa neuron diproyeksikan secara monosinaptik menuju

26

neuron motorik nervus phrenikus. Kelompok ini kemungkinan menerima serat aferen dari

saluran pernapasan serta glomus caroticum dan aorticum, yang berakhir pada nukleus traktus

solitarius. Kelompok ventral mengandung neuron E pada ujung caudalnya, neuron I pada bagian

tengah, serta neuron E pada ujung cranialnya. Sejumlah neuron ini diproyeksikan ke neuron

motorik otot pernapasan. Neuron di ujung cranial kelompok ventral nampaknya menghambat

neuron I selama ekspirasi.7

Penutup

Bagian konduksi sistem pernapasan merupakan saluran pernapasan dari rongga

hidung, farings, laring, trakea, bronki ekstrapulmonal, bronki dan bronkioli intrapulmonal, dan

berakhir pada bronkioli terminalis. Dengan saluran itu, udara akan menuju ke paru dan

dilanjutkan dengan proses pertukaran gas. Proses tersebut melibatkan tekanan. Paru-paru itu

sendiri memiliki kapasitasnya dan volumenya dalam keadaan tertentu. Ada pula Selain itu, pada

sistem respirasi terjadi pula transpor O2 dan CO2. Pertukaran gas sangat tergatung dengan

kestabilan tekanan di paru. Tekanan yang berubah karena gangguan tersebut dapat

menyebabkan mekanisme pernafasan terganggu. Proses pertukaran gas ini juga tergantung dari

perbedaan konsentrasi gas dalam darah dengan gas dalam paru sehingga proses bisa terganggu

bila adanya gas yang tidak dilepas (tidak kembali ke keadaan homeostatis).

Daftar Pustaka

1. Cameron JR, Skofronick JG, Grant RM. Fisika tubuh manusia. Edisi ke-2. Jakarta: CV

Sagung Seto; 2006.h.157-9.

2. Eroschenko VP. Atlas histologi di fiore dengan korelasi fungsional. Edisi ke-9. Jakarta:

EGC; 2003.h.231-43

3. Gunardi S. Anatomi sistem pernapasan. Edisi ke-2. Jakarta: Balai Penerbit Fakultas

Kedokteran Universitas Indonesia; 2009.h.2-

4. Faiz O, Moffat D. At a glance series anatomi. Jakarta: Erlangga; 2004.

5. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Edisi ke-6. Jakarta: EGC; 2011.

6. Sherwood L. Human physiology from cell to system. Seventh Editon. Belmont:

Brooks/Cole; 2010.

7. Ganong WF. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi ke-20. Jakarta: EGC; 2002.

27