Pengaruh Usia, Jenis Kelamin, dan Latihan Fisik terhadap Sistem Respirasioleh Evan Regar, 0906508024

Sistem pernafasan manusia bekerja dan senantiasa menyesuaikan dengan kebutuhan oksigen seluruh tubuh. Perubahan yang terjadi dengan kebutuhan oksigen dapat mengubah struktur maupun fungsi sistem pernafasan, apabila perubahan tersebut terjadi dalam jangka panjang. Mekanisme adaptasi yang terjadi dapat dilihat dalam beberapa parameter seperti kapasitas dan volume paru maupun parameter fungsional paru lainnya.

Perbedaan Sistem Respirasi Pada Pria dan Wanita

Secara anatomis, kapasitas paru total pria lebih besar daripada kapasitas paru total wanita.1 Perbedaan ini kemudian menjadi nyata melalui pengujian dengan spirometer, menunjukkan bahwa pengukuran dinamik ventilasi maksimal dan ekspirasi maksimal dalam satu detik (FEV1) pada pria rata-rata menunjukkan nilai yang lebih besar daripada wanita. Laki-laki juga memiliki diameter saluran konduksi udara yang lebih besar (misal: trakhea), alveolus yang berjumlah lebih banyak, serta luas permukaan difusi yang lebih besar pula.

Dalam kondisi santai, tidak ada perbedaan bermakna antara pernafasan laki-laki dan perempuan. Namun pada kondisi ventilasi di bawah maksimal, wanita cenderung menunjukkan frekuensi (f) yang lebih tinggi dan volume tidal (VT) yang lebih rendah dibandingkan pria. Hal ini mungkin dimaksudkan agar minute ventilation (ṾE) yang merupakan hasil perkalian antara f dengan VT menjadi tetap.

Pemanfaatan oksigen di jaringan oleh wanita dan pria telah banyak diteliti, namun masih menunjukkan konsistensi yang belum bermakna. Sebagai contoh, pengukuran perbedaan gradien a-v (perbedaan kandungan oksigen di darah arteri dengan darah vena) tidak menunjukkan perbedaan signifikan. Sementara itu gradien A-a (perbedaan PO2 antara alveoli dengan pembuluh darah) lebih besar pada wanita sedangkan PaO2 di wanita lebih rendah. Pada akhirnya, ventilasi alveolar (ṾA, udara yang masuk dan dapat melakukan kontak dengan alveolus, bandingkan dengan ṾE) pada wanita dan pria adalah sama.

Penelitian lain2 berhasil membuktikan beberapa perbedaan dalam tinjauan mengenai sistem respirasi pada pria dan wanita, yakni: (1) perbedaan faktor dimensi (morfologi, menilai hubungan struktur dengan fungsi); faktor imunologi (penting untuk mempertimbangkan perjalanan penyakit asma); serta faktor hormonal.

Perbedaan Sistem Respirasi Pada Berbagai Kelompok Umur

Tinjauan Volume Paru dan Kapasitas

Kapasitas paru total (TLC) manusia bertambah secara linear, dari anak-anak hingga mencapai angka terbesar di usia belasan hingga awal dua puluh tahun. Sampai usia sepuluh tahun, pertumbuhan lebih didominasi oleh ukuran, sedangkan setelah itu proliferasi sel tidak terlalu banyak terjadi dan banyak terjadi hipertrofi yang berujung ke maturitas sistem pernafasan.1 Ruang rugi anatomis (anatomical dead space) juga bertambah seiring dengan pertambahan usia.

Pada usia 50 tahun ke atas, TLC seseorang cenderung berkurang atau tetap. Namun demikian dapat dipastikan bahwa kapasitas vital paru (VC) dan kapasitas inspirasi (IC) akan berkurang sementara volume residu (RV) dan kapasitas residual fungsional (FRC) bertambah. Nilai FEV1 juga berkurang disebabkan oleh berkurangnya kemampuan recoil paru, kekakuan dalam rongga toraks, serta kehilangan kemampuan otot-otot pernafasan.

Modul Respirasi 2010-2011 / Pemicu 1

Tinjauan Ventilasi Paru

Ventilasi paru pada anak-anak dan dewasa dapat dikatakan hampir sama. Perbedaan yang nyata adalah ambang batas pengaturan nilai PCO2 di anak-anak lebih rendah dibandingkan dengan ambang pada usia dewasa. Seperti yang telah diketahui bahwa PCO2 dikendalikan sedemikian rupa, diatur agar nilainya tidak beranjak dari 40 mmHg (CO2 berperan pula sebagai imbangan asam-basa, sehingga tetap dibutuhkan meskipun merupakan zat sisa metabolisme). PCO2 yang tinggi akan merangsang bagian saraf pusat (khususnya pusat pernafasan di medulla) yang kemudian akan meningkatkan ventilasi.3

Gambar 1 – Ventilasi paru pada rata-rata orang berusia 6-76 tahun dalam kondisi santai (rest) dan aktivitas fisik maksimal1

Saat dalam keadaan santai, ventilasi paru tidak bervariasi banyak (variasi kurang dari 2 L.menit -1). Apabila seseorang berpikir tentang kebutuhan jaringan yang lebih tinggi pada masa anak-anak dibandingkan dengan usia yang lebih tua, hal ini tampak dari ventilasi paru per satuan berat badan (L.menit -1.kg-1), yang mana jelas terlihat bahwa pada usia muda lebih tinggi secara kuanitatif,menurun saat remaja, dan akhirnya cenderung menetap sampai usia lanjut. Meskipun ventilasi paru anak dan dewasa nyaris sama, terdapat perbedaan volume tidal (lebih kecil pada anak-anak) sehingga membutuhkan frekuensi nafas yang lebih tinggi dibandingkan orang dewasa (stabil di angka kurang lebih 10 kali bernafas setiap menit dengan V T sekitar 500 ml pada jenis kelamin laki-laki).

Kelompok Usia4 Frekuensi NafasLahir – 1 tahun 30 – 60 kali / menit

1 – 3 tahun 24 – 40 kali / menit3 – 6 tahun 22 – 34 kali / menit6 – 12 tahun 18 – 30 kali / menit12 – 18 tahun 12 – 16 kali / menit

Respons sistem pernafasan terhadap aktivitas fisik agak berbeda sesuai dengan golongan umur. Anak-anak dan remaja cenderung menunjukkan respons berlebihan seiring dengan kebutuhan akan pasokan O2 dan pembuangan CO2. Lagi-lagi hal ini dapat dijelaskan dengan rendahnya nilai VT pada anak-anak. Salah satu parameter yang dapat digunakan juga adalah ekuivalensi ventilasi, yang menunjukkan jumlah udara yang

Modul Respirasi 2010-2011 / Pemicu 1

diproses untuk setiap liter oksigen yang digunakan (rasio ṾE / ṾO2). Pada anak-anak, nilai ekuivalensi ventilasi lebih besar dibandingkan orang dewasa, menunjukkan bahwa respons ventilasi anak-anak terhadap peningkatan aktivitas fisik menunjukkan adanya eksagerasi (berlebihan). Terlebih lagi pada anak perempuan, nilai ini lebih tinggi melampaui nilai pada rata-rata anak laki-laki. 1 Respons ini merupakan respons yang berlebihan dan tidak menunjukkan adanya suatu efisiensi dan efektivitas, sehingga di usia beranjak remaja respons berlebihan ini perlahan-lahan memudar. Sementara itu pada orang yang berusia lanjut, efek eksagerasi ini kembali muncul. VT akan ditingkatkan terlebih dahulu, sebelum kompensasi terhadap peningkatan ṾE

dilakukan dengan peningkatan frekuensi nafas.

Gambar 2 – Ventilasi paru sebagai respons terhadap aktivitas fisik maksimal pada anak laki-laki dan perempuan hingga pria dan wanita dewasa. Parameter aktivitas fisik yang digunakan adalah treadmill 7,3

km/jam pada anak-anak dan 9,6 km/ jam pada orang dewasa1

Dari tinjauan sistem imunologis yang bekerja pada sistem respirasi, cairan yang melapisi mukosa sistem pernafasan orang tua yang sehat memiliki proporsi neutrofil yang lebih besar dibandingkan orang dewasa yang lebih muda. IgA, IgM, rasio limfosit CD4+/CD8+ juga meningkat, menunjukkan stimulus antigen yang meningkat di mukosa saluran nafas bawah seiring dengan peningkatan usia.5 Aktivitas yang tinggi disertai dengan kemampuan menginduksi inflamasi dapat mengakibatkan cidera pada paru dan jaringan lain.

Usia juga memainkan peranan terhadap hiperreaktivitas bronkus maupun perubahan-perubahan yang terkait dengan reseptor. Pengujian dengan metakolin (suatu senyawa parasimpatomimetik) menyebabkan spasme bronkus (bronchospasme) setelah menghirup senyawa ini. Pengujian dilakukan dengan menilai FEV1

yang berkurang setelah bronchospasme yang terjadi. Orang yang muda dan lanjut usia memiliki reaktivitas yang meningkat (sedikit metakolin dibutuhkan untuk mengurangi FEV1 secara signifikan, yakni sekitar 20% pengurangan). Demikian juga dengan responsivitas reseptor β terhadap senyawa agonisnya. Disfungsi

Modul Respirasi 2010-2011 / Pemicu 1

reseptor β seiring dengan peningkatan usia mengakibatkan dibutuhkan peningkatan obat agonis β jika digunakan untuk mengatasi kondisi bronkospasme (misal pada pengobatan simptomatik penyakit asma).

Latihan Fisik dan Sistem Respirasi

Kebutuhan respirasi yang meningkat secara kronik akibat latihan fisik yang dilakukan secara rutin. Aktivitas fisik di darat (seperti bersepeda, berlari) tidak secara signifikan mengakibatkan perubahan kapasitas dan volume paru, namun aktivitas fisik di air (berenang dan scuba) menunjukkan penignkatan volume dan kapasitas yang meningkat. Perbedaan yang terjadi ini belum dapat dijelaskan secara jelas. Namun demikian berenang dapat meningkatkan kapasitas dan volume paru sebab pernafasan dilakukan dengan melawan resistensi air, menggunkakan pola pernafasan yang melibatkan ekspasni paru hingga kapasitas paru total secara berulang-ulang.

VT seseorang yang rutin berolahraga meningkat dan frekuensi berkurang. Hal ini serupa dengan adaptasi yang terjadi pada sistem kardiovaskular, di mana volume sekuncup meningkat yang disertai dengan pengurangan frekuensi jantung. Pada akhirnya nilai VE tidak berubah saat istirahat baik di olahragawan maupun orang biasa. VE seseorang dengan aktivitas fisik tinggi akan meningkat pada kondisi maksimal, menyebabkan orang ini mampu melakukan aktivitas fisik lebih banyak dan lebih tinggi dibandingkan seseorang yang VE-nya rendah, sebab VO2 (kemampuan maksimal penggunaan O2 jaringan) cenderung ditentukan oleh sistem respirasi, bukan sistem kardiovaskular.1 Proses adaptasi ini terjadi 6-10 minggu setelah melakukan program latihan.

Sementara itu dari tinjauan pertukaran gas, nyaris tidak ada adaptasi melalui latihan fisik. Kapasitas difusi meningkat pada perenang ulung. Kapasitas difusi lebih bergantung pada fakrot genetik. Demikian pula gradien a-v O2 juga tidak berbeda bermakna.

Singkat kata latihan fisik rutin tidak terlalu banyak memengaruhi sistem respirasi. Hal ini disebabkan oleh kemampuan sistem respirasi untuk meningkat sangat dahsyat, bahkan pada orang normal. Dengan kata lain cadangan fungsional sistem respirasi (reserve capcaity) lebih dari cukup bahkan untuk aktivitas fisik yang sangat tinggi. Dalam tubuh seseorang dengan latihan fisik yang tinggi, adaptasi lebih dominan terjadi pada sistem metabolisme dan kardiovaskular, serta muskuloskeletal.

Kepustakaan

1. Plowman SA, Smith DL. Exercise physiology. For health, fitness, and performance. Third edition. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2011.

2. Martin HS. Physiologic basis of respiratory disease. Ontario: BC Decker Inc; 2005.3. Barrett KE, Boitano S, Barman SM, Brooks HL. Ganong’s revioew of medical physiology. Twenty-

third edition. New York: McGraw Hill Medical; 2010.4. Department of Health New York State. [Internet]. 2008 [cited 2011 Jun 22]. Available from:

http://www.health.state.ny.us/nysdoh/ems/pdf/assmttools.pdf5. Sharma G, Goodwill J. Effect of aging on respiratory system physiology and immunology. Clinical

Interventions in Aging. 2006 Sep; 1(3):253-60.

Modul Respirasi 2010-2011 / Pemicu 1