PERTUKARAN O2 DAN CO2

Udara dihirup melalui mulut dan hidung, lalu melewati faring, laring dan akhirnya sampai pada tabung fleksibel yang keras disebut trakhea (yaitu: batang tenggorok). Trakhea memiliki panjang kurang lebih 1 inchi dan panjangnya 4,25 inchi, serta bercabang membentuk bronkus primer kanan dan kiri. Bronkus primer kiri mengalirkan udara ke paru kiri; bronkus primer kanan mengalirkan udara ke paru kanan. Ketika bronkus primer memasuki paru, saluran ini terbagi lagi menjadi saluran yang lebih kecil, yang disebut bronkus sekunder dan bronkiolus. Bronkiolus merupakan segmen yang paling tipis dari percabangan bronkus dan mengalirkan udara ke alveoli yang akan mengalami pertukaran di permukaan paru. Alveoli berhubungan dengan jaringan pembuluh darah yang luas, dimana oksigen dipertukarkan dengan karbon dioksida.

OKSIGENOksigen dari alveolus dibawa ke kapiler darah dan berdifusi dalam darah (Difusi adalah peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah) tekanan oksigen dalam alveolus lebih tinggi daripada oksigen yang berada dalam darah sehingga tekanan oksigen yang lebih tinggi mendorong oksigen lebih banyak kedalam darah (terjadi difusi).Setelah berada di dalam darah masuk kedalam sel-sel darah merah ( oksigen berikatan dengan hemoglobin (Hb) membentuk oksihemoglobin (HbO2) selanjutnya akan beredar dalam darah menuju keseluruh tubuh. Darah yang banyak mengandung oksigen berwarna merah muda.Oksigen di alirkan oleh darah keseluruh jaringan tubuh dan akhirnya ke sel tubuh Begitu mencapai sel-sel tubuh oksigen meninggalkan hemoglobin dan berdifusi masuk ke dalam cairan jaringan tubuh oksigen dilepaskan sehingga HbO2 kembali menjadi Hb (Difusi oksigen keluar dari darah dan masuk ke dalam cairan jaringan dapat terjadi, karena tekanan oksigen di dalam cairan jaringan lebih rendah dibandingkan di dalam darah. Hal ini disebabkan karena sel-sel secara terus menerus menggunakan oksigen dalam respirasi selular) oksigen dilepaskan kesel tubuh di gunakan untuk oksidasi ( membakar) zat makanan. Proses oksidasi merupakan proses respirasi sel yang terjadi di dalam mitokondria proses respirasi menghasilkan energi dan zat sisa berupa karbondioksida.

KARBONDIOKSIDAKarbondioksida yang dibentuk melalui respirasi sel diangkut menuju paru-paru setelah sampai di alveolus, karbondioksida berdifusi dari kapiler ke alveolus (karena tekanan karbondioksida di dalam alveolus lebih rendah daripada di dalam darah) dari alveolus, karbondioksida dikeluarkan melalui saluran pernafasan saat ekspirasi dan keluar melalui hidung.

PERUBAHAN SISTEM PERNAFASAN BAYI BARU LAHIR

Selama dalam uterus, janin mendapatkan oksigen dari pertukaran gas melalui plasenta. Setelah bayi lahir, pertukaran gas harus melalui paru – paru. Perkembangan paru-paru Paru-paru berasal dari titik tumbuh yang muncul dari pharynx, yang bercabang dan kemudian bercabang kembali membentuk struktur percabangan bronkus. Proses ini terus berlanjut setelah kelahiran hingga sekitar usia 8 tahun sampai jumlah bronkiolus dan alveolus akan sepenuhnya berkembang, walaupun janin memperlihatkan adanya bukti gerakan napas sepanjang trimester kedua dan ketiga (Varney’s, halaman 551). Ketidakmatangan paru-paru terutama akan mengurangi peluang kelangsungan hidup bayi baru lahir sebelum usia kehamilan 24 minggu, yang disebabkan oleh keterbatasan permukaan alveolus, ketidakmatangan system kapiler paru-paru dan tidak mencukupinya jumlah surfaktan.Ketidakmatangan paru-paru terutama akan mengurangi peluang kelangsungan hidup bayi baru lahir sebelum usia kehamilan 24 minggu, yang disebabkan oleh keterbatasan permukaan alveolus, ketidakmatangan system kapiler paru-paru dan tidak mencukupinya jumlah surfaktan. Awal adanya nafas Dua factor yang berperan pada rangsangan napas pertama bayi. 1. Hipoksia pada akhir persalinan dan rangsangan fisik lingkungan luar rahim yang merangsang pusat pernapasan di otak. 2. Tekanan terhadap rongga dada, yang terjadi karena kompresi paru-paru selama persalinan, yang merangsang masuknya udara kedalam paru-paru secara mekanis. Interaksi antara system pernapasan, kardiovaskuler dan susunan saraf pusat menimbulkan pernapasan yang teratur dan berkesinambungan serta denyut yang diperlukan untuk kehidupan. Jadi system-sistem harus berfungsi secara normal. Surfaktan dan upaya respirasi untuk bernafas Upaya pernapasan pertama seorang bayi berfungsi untuk : 1. Mengeluarkan cairan dalam paru-paru 2. Mengembangkan jaringan alveolus paru-paru untuk pertama kali Agar alveolus dapat berfungsi, harus terdapat surfaktan yang cukup dan aliran darah ke paru-paru. Produksi surfaktan dimulai pada 20 minggu kehamilan dan jumlahnya akan meningkat sampai paru-paru matang sekitar 30-34 minggu kehamilan. Surfaktan ini mengurangi tekanan permukaan paru dan membantu untuk menstabilkan dinding alveolus sehingga tidak kolaps pada akhir pernapasan Tanpa surfaktan, alveoli akan kolaps setiap saat setelah akhir setiap pernapasan, yang menyebabkan sulit bernapas. Peningkatan kebutuhan energi ini memerlukan penggunaan lebih banyak oksigen dan glukosa. Peningkatan kebutuhan energi ini memerlukan penggunaan lebih banyak oksigen dan glukosa. Berbagai peningkatan ini menyebabkan stress pada bayi yang sebelumnya sudah terganggu. Dari cairan menuju udara Bayi cukup bulan, mempunyai cairan di dalam paru-parunya. Pada saat bayi melalui jalan lahir selama persalinan, sekitar sepertiga cairan ini diperas keluar dari paru-paru. Seorang bayi yang dilahirkan melalui seksio sesaria kehilangan keuntungan dari kompresi rongga dada ini dan dapat menderita paru-paru basah dalam jangka waktu lebih lama. Dengan beberapa kali tarikan napas pertama, udara memenuhi ruangan trakea dan bronkus bayi baru lahir. Dengan sisa cairan di dalam paru-paru dikeluarkan dari paru dan diserap oleh pembuluh limfe dan darah. Semua alveolus paru-paru akan berkembang terisi udara sesuai dengan perjalanan waktu. Funsi system pernapasan dalam kaitanya dengan fungsi kardiovaskuler Oksigenasi yang memadai merupakan factor yang sangat penting dalam mempertahankan kecukupan pertukaran udara. Jika terdapat hipoksia, pembuluh darah paru-paru akan mengalami vasokonstriksi. Pengerutan pembuluh ini berarti tidak ada

pembuluh darah yang terbuka guna menerima oksigen yang berada dalam alveoli, sehingga menyebabkan penurunan oksigenasi jaringan, yang akan memperburuk hipoksia. Peningkatan aliran darah paru-paru akan memperlancar pertukaran gas dalam alveolus dan menghilangkan cairan paru-paru. Peningkatan aliran darah ke paru-paru akan mendorong terjadinya peningkatan sirkulasi limfe dan membantu menghilangkan cairan paru-paru dan merangsang perubahan sirkulasi janin menjadi sirkulasi luar rahim.

SURFAKTAN PARU

Surfaktan Paru dan PeranannyaPada pleura (Pleura adalah membran tipis terdiri dari 2 lapisan yaitu pleura visceralis dan parietalis) terdapat cairan intrapleura yang memiliki kohesivitas (daya tarik) tinggi sehingga bersifat mengembangkan paru dan menyatukan paru dengan rongga dada. Hal yang serupa terjadi apabila terdapat molekul air di paru. Gaya-gaya kohesif antara molekul-molekul air sedemikian kuatnya, sehingga apabila alveolus hanya dilapisi oleh air, tegangan permukaan ( gaya yang diakibatkan oleh suatu benda yang bekerja pada permukaan zat cair sepanjang permukaan yang menyentuh benda itu) akan menjadi besar, dan paru akan kolaps. Molekul cairan biasanya saling tarik menarik. Di bagian dalam cairan, setiap molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya; tetapi di permukaan cairan, hanya ada molekul-molekul cairan di samping dan di bawah. Di bagian atas tidak ada molekul cairan lainnya. Karena molekul cairan saling tarik menarik satu dengan lainnya, maka terdapat gaya total yang besarnya nol pada molekul yang berada di bagian dalam cairan. Sebaliknya, molekul cairan yang terletak dipermukaan ditarik oleh molekul cairan yang berada di samping dan bawahnya. Akibatnya, pada permukaan cairan terdapat gaya total yang berarah ke bawah. Karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang terletak di permukaan cenderung memperkecil luas permukaannya, dengan menyusut sekuat mungkin. Hal ini yang menyebabkan lapisan cairan pada permukaan seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang tipis. Fenomena ini kita kenal dengan istilah Tegangan Permukaan Besarnya tegangan permukaan yang ditimbulkan oleh air murni dalam keadaan normal dilawan oleh surfaktan paru yang disekresikan oleh sel-sel alveolus Tipe II. Surfaktan adalah zat cair yang menahan permukaannya biar tidak mengkerut. Surfaktan paru yang terselip di antara molekul-molekul air dalam ciaran yang melapisi alveolus akan menurunkan tegangan permukaan alveolus karena gaya kohesif antara sebuah molekul air dengan sebuah molekul surfaktan sangat rendah. Dengan menurunkan tegangan permukaan alveolus, surfaktan paru memberi kedua keuntungan penting :(1) Meningkatkan compliance paru, sehingga mengurangi kerja yang dibutuhkan untuk

mengembangkan paru; dan (2) Menurunkan kecenderungan paru untuk menciut, sehingga paru tidak mudah kolaps. Hal

ini penting untuk menjaga stabilitas paru.

Surfaktan utama pada paru adalah lecithin, yang diproduksi oleh pneumosit tipe II. Jumlah lecithin pada paru fetus meningkat secara progresif, dimulai sejak 22 minggu semenjak kehamilan dan meningkat secara tajam pada umur 35-36 minggu kehamilan dimana parunya sudah matang.

Epitel alveoli merupakan perubahan transisi dari epitel kolumner menjadi epitel selapis gepeng yang berlangsung sejak kehamilan 5 bulan. Lapisan tipis epitel alveoli terdiri dari 2 tipe, tipe I dan tipe II. Tipe I subseluler organela & Tipe II banyak mitokondria, retikulum endoplasmik, dan badan golgi.

Ada tiga jenis sel utama pada dinding alveolar ( pneumocytes ):

Tipe I (alveolar skuamosa) sel (pneumosit tipe 1) yang membentuk struktur dinding alveolar

Tipe II (alveolar Agung) sel-sel (pneumosit tipe 2) yang mensekresi surfaktan paru untuk menurunkan tegangan permukaan air dan memungkinkan membran untuk memisahkan, sehingga meningkatkan kemampuan untuk gas tukar. Surfaktan terus dirilis oleh exocytosis. Ini membentuk berair yang mendasari mengandung protein dan fosfolipid hypophase Film atasnya terutama terdiri dari fosfatidilkolin dipalmitoil.

Makrofag yang merusak bahan asing, seperti bakteri.

METABOLISME SURFAKTAN

Paru terdiri dari 40 tipe sel yang berbeda. Sel yang melapisi alveoli terutama terdiri dari 2 tipe sel, yaitu penumosit tipe I dan tipe II. Tipe I sebagai sel utama alveoli merupakan epitel yang tipis melapisi dinding alveoli dan berkontak erat dengan sel endotel kapiler, yang memungkinkan pertukaran gas bisa terjadi. Sel tipe II, yang lebih kecil dari tipe I terletak di sudut-sudut alveoli, berbentuk kuboid dan mengandung lamelar inclusion spesifik. Badan lamelar adalah tempat penyimpanan surfaktan intraseluler.

Surfaktan dibuat oleh endoplasmik retikulorum (Sel tipe II menangkap prekusor pembentuk phospholipid dan protein dan sintesa terjadi dalam retikulum endoplasma) dikirimkan menuju badan multivesikel dengan perantara badan golgi (dimodifikasi dalam aparatus golgi) dan selanjutnya disimpan di badan lamellar (Fosfolipid surfaktan disimpan oleh sel penumosit II di dalam badan lamellar, yang merupakan vesikel khusus, Badan lamelar ini disekresikan dengan cara eksositosis dan dibuka diluar sel membentuk tubular mielin. Dari sini dihasilkan surfaktan monolayer, yang diabsorbsi ke air – liquid interface) setelah dikeluarkan dari badan lamellar fosfolifid diatur dalam bentuk tubulomielin sebelum dipaparkan sebagai lapisan tunggal pada alveoli yang langsung mengadakan interaksi antara cairan dan udara Dengan demikian, surfaktan menstabilkan diameter alveoli dan mecegah kolaps alveoli selama respirasi dengan meminimalkan kekuatan kolaps surfaktan dan proteinnya diambil oleh sel pneumosit tipe 2 untuk dikatabolisme dan digunakan kembali.

Sel alveoli tipe II yang menghasilkan surfaktan dapat mencegah kolapsnya alveoli pada saat akhir ekspirasi sehingga bayi dapat bernafas dengan usaha nafas yang minimal. Perkembangan surfaktan pada jaringan paru- rongga udara, mencegah alveoli kolaps selama ekspirasi dan membuat alveoli terbuka lebih mudah pada inspirasi berikutnya. Pada bayi dengan paru- paru yang masih imatur tidak mempunyai surfaktan dalam jumlah yang cukup pada saat lahir sehingga alveolus akan kolaps pada saat akhir ekspirasi dan tidak mampu berkembang kembali pada saat inspirasi, sehingga pada waktu inspirasi butuh usaha besar.

Kolapsnya alveolus karena kurangnya surfaktan akan menimbulkan sesak nafas pada BBL yang dikenal respiratory distress syndrome.

Pengurangan pengembangan paru-paru berperanan penting pada hipoventilasi alveolus, dan ventilasi-perfusi yang tidak seimbang. Hipoksemia dapat menyebabkan asidosis metabolik, dan keduanya dapat menyebabkan vasokonstriksi pulmonal dan hipoksemia yang menganggu. Kekurangan surfaktan menimbulkan atelektasis yang progresif , kolaps alveolar, berkurangnya pengembangan paru, udem paru, dan pengurangan kapasitas yang sangat besar untuk pertukaran udara. Situasi ini membuat cepat lelah, penurunan usaha bernafas, hipoksia, sianosis, asidosis, dan berakhir pada kematian.

Ada 3 langkah dalam proses oksigenasi yaitu ventilasi, perfusi paru dan difusi.1). Ventilasi

Ventilasi adalah proses keluar masuknya udara dari dan paru-paru, jumlahnya sekitar 500 ml. Ventilasi membutuhkan koordinasi otot paru dan thoraks yang elastis serta persyarafan yang utuh. Otot pernapasan inspirasi utama adalah diagfragma.Diafragma dipersyarafi oleh saraf frenik, yang keluarnya dari medulla spinalis pada vertebra servikal keempat.Udara yang masuk dan keluar terjadi karena adanya perbedaan tekanan udara antara intrapleura dengan tekanan atmosfer, dimana pada inspirasi tekanan intrapleural lebih negative (725 mmHg) daripada tekanan atmosfer (760 mmHG) sehingga udara masuk ke alveoli.Kepatenan Ventilasi terganutung pada faktor :1. Kebersihan jalan nafas, adanya sumbatan atau obstruksi jalan napas akan menghalangi masuk dan keluarnya udara dari dan ke paru-paru.2. Adekuatnya sistem saraf pusat dan pusat pernafasan3. Adekuatnya pengembangan dan pengempisan paru-paru4. Kemampuan otot-otot pernafasan seperti diafragma, eksternal interkosa, internal interkosa, otot abdominal. 

2). Perfusi ParuPerfusi paru adalah gerakan darah melewati sirkulasi paru untuk dioksigenasi, dimana pada sirkulasi paru adalah darah deoksigenasi yang mengalir dalam arteri pulmonaris dari ventrikel kanan jantung.Darah ini memperfusi paru bagian respirasi dan ikut serta dalam proses pertukaan oksigen dan karbondioksida  di kapiler dan alveolus. Sirkulasi paru merupakan 8-9% dari curah jantung. Sirkulasi paru bersifat fleksibel dan dapat mengakodasi variasi volume darah yang besar sehingga digunakan jika sewaktu-waktu terjadi penurunan voleme atau tekanan darah sistemik. 

3). DifusiOksigen terus-menerus berdifusi dari udara dalam alveoli ke dalam aliran darah dan karbon dioksida (CO2) terus berdifusi dari darah ke dalam alveoli. Difusiadalah pergerakan molekul dari area dengan konsentrasi tinggi ke area konsentrasi rendah. Difusi udara respirasi terjadi antara alveolus dengan membrane kapiler. Perbedaan tekanan pada area membran respirasi akan mempengaruhi proses difusi. Misalnya pada

tekanan parsial (P) O2 di alveoli sekitar 100 mmHg sedangkan tekanan parsial pada kapiler pulmonal 60 mmHg sehingga oksigen akan berdifusi masuk ke dalam darah. Berbeda halnya dengan CO2 dengan PCO2 dalam kapiler 45 mmHg sedangkan pada alveoli 40 mmHg maka CO2 akan berdifusi keluar alveoli.