TIGA LINI PERTAHANAN TERHADAP PERUBAHAN [H+]Pemeliharaan alkalinitas normal CES (pH 7,4) merupakan kunci bagi keseimbangan H+. H+ bebas harus dikeluarkan dari tubuh untuk menjaga agar pH cairan tubuh tetap berada dalam kisaran normalnya. Terdapat tiga lini pertahanan terhadap perubahan [H+] untuk mempertahankan [H+] di cairan tubuh, yaitu :1. Sistem Dapar (penyangga) kimiawi2. Mekanisme Respirasi untuk mengontrol pH3. Mekanisme Ginjal untuk mengontrol pH juga

I. Sistem Dapar Kimiawi

Sistem dapar meminimalkan perubahan pH dengan berikatan atau menghasilkan H+ bebas.Sistem dapar kimiawi adalah campuran larutan dua senyawa kimia yang meminimalkan perubahan pH ketika asam atau basa di tambahkan atau di keluarkan. Contoh system penyangga ini adalah pasangan dapar asam karbonat:bikarbonat (H2CO3:HCO3-), yang terlibat dalam reaksi reversible berikut:H2CO3 H+ + HCO3-Ketika asam kuat nisalnya HCl di tambahankan ke larutan tak berpenyangga, maka semua H+ yang terurai akan tetap bebas dalam larutan. Berbeda ketika HCl ditambah ke larutan yang mengandung pasangan dapar H2CO3:HCO3-, maka HCO3- berikatan dengan H+ bebas untuk membentuk H2CO3. Pada kasus sebaliknya, ketika PH larutan meningkat akibat penambahan basa atau pengurangan asam,anggota pasangan dapar penghasil H+, H2CO3, membebaskan H+ untuk mengurangi peningkatan PH.Tubuh memiliki empat system dapar:1. Sistem dapar H2CO3:HCO3-1. Sistem dapar Protein1. Sistem dapar hemoglobin, dan1. System dapar fosfat.

A. Sistem dapar H2CO3:HCO3-Pasangan dapar H2CO3:HCO3- adalah system dapar terpenting di CES untuk menyangga perubahan PH. Ini adalah system penyangga CES yang paling efektif karena dua sebab. Pertama, H2CO3 dan HCO3- banyak ditemukan di CES sehingga system ini dapat menahan perubahan pH. Kedua, setiap komponen dari pasangan dapar ini diatur secara ketat.Ginjal mengatur HCO3-, dan system pernafasan mengatur CO2, yang menghasilkan H2CO3. Dengan demikian, system dapar H2CO3:HCO3- mencakup keterlibatan CO2 melalui reaksi berikut:CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-

Ketika H+ meningkat reaksi di atas terdorong ke sisi kiri persamaan, H+ berikatan dengan HCO3- sehingga tidak lagi berkontribusi pada keasaman cairan. Dalam situasi sebaliknya, ketika H+ menurun (oleh sebab diluar perubahan CO2, misalnya hilangnya HCl ketika muntah), reaksi terdorong ke sisi kanan persamaan. CO2 yang larut dan H2O di plasma membentuk H2CO3 yang menghasilkan H+ untuk menambah kekurangan H+. Namun system initidak dapan menyangga perubahan pH yang di timbulkan oleh H2CO3 , karena system dapar ini tidak dapat menyangga dirinya sendiri.

Persamaan Henderson-hasselbalchHubungan antara [H+] dan anggota-anggota pasangan dapar dapat dinyatakan sesuai persamaan Henderson-hasselbalch, pada system dapar H2CO3 : HCO3 adalah sebagai berikut:

CO2 larut dalam plasma dan membentuk H2CO3 sebanding dengan tekanan CO2 (pCO2 ), sehingga persamaan ini menunjukkan bahwa pH adalah perbandingan antara HCO3 dan CO Dalam keadaan normal, rasio antara HCO3- dan CO2 di CES adalah 20:1, yaitu terdapat lebih banyak HCO3 daripada CO2.Jadi,

Karena [HCO3-] diatur oleh ginjal, dan [CO2] oleh paru-paru, maka pH plasma dapat digeser naik atau turun oleh pengaruh ginjal dan paru. Ginjal dan paru masing-masing mengatur pH (dan karenanya [H+] bebas) terutama dengan mengontrol HCO3-] dan CO2] plasma, untuk memulihkan rasio keduanya ke normal. Dengan demikian,

B. Sistem Dapar Protein Terutama Penting di dalam SelProtein merupakan penyangga paling banyak pada cairan tubuh karena mengandung gugus asam dan basa yang dapat menyerahkan atau menyerap H+. Sistem protein sangat penting dalam menyangga perubahan H+ di CIS, karena jumlahnya sangat besar. Protein plasma jumlahnya terbatas dan bersifat memperkuat system H2CO3; HCO3- pada pendaparan ekstrasel.

C. Sistem Dapar Hemoglobin Menyangga H+ yang Dihasilkan dari Asam KarbonatHb menyangga H+ yang dihasilkan CO2 yang diproduksi secara metabolis dalam transit antara jaringan dan paru. Sebagian besar CO2 membentuk H2CO3 yang terurai menjadi H+ dan HCO3-. Sebagian besar H+ tersebut terikat oleh Hb dan tidak lagi berkontribusi untuk keasaman cairan tubuh. Di paru-paru, reaksi berbalik dan CO2 yang terbentuk dihembuskan keluar (ekskresi).

D. Sistem Dapar Fosfat Penting sebagai Penyangga UrinKonsentrasi fosfat di CES relative rendah, sehungga kurang penting sebagai penyangga CES, namun, di CISsistem fosfat berperan penting. Selain itu, fosfat merupakan penyangga system kemih yang penting (berasal dari kelebihan fosfat tubuh yang difiltrasi dan tidak direabsorbsi oleh tubulus ginjal.

Sistem Dapar Kimiawi Bekerja sebagai Lini Pertahanan Pertama Terhadap Perubahan [H+]Sistem dapar adalah lini pertama pertahanan terhadap perubahan [H+] karena merupakan mekanisme pertama yang berespon dengan waktu yang singkat. Mekanisme pendaparan dengan cara melenyapkan ion hydrogen dari cairan tubuh antara waktu pembentukan dan eliminasinya. Namun, sebenarnya system dapar tidak mengeliminasi H+, melainkan hanya mengeluarkan ion-ion dan menggabungkannya ke dalam salah satu anggota pasangan dapar, sehingga ion hydrogen tersebut tidak berkontribusi terhadap keasaman cairan tubuh. Karena keterbatasan system dapar dalam menyerap H+ maka H+ harus dieliminasi dari tubuh untuk menghindari pengikatan H+ dengan penyangga cairan tubuh.

II. Mekanisme Respirasi

Sistem pernafasan mengatur konsentrasi H + dengan mengontrol laju pengeluaran CO2.

Sistem pernafasan berperan penting dalam asam basa melalui kemampuannya untuk mengubah ventilasi paru. Aktivitas pernafasan diatur oleh konsentrasi [H+] arteri. [H+] arteri meningkat, pusat pernafasan dibatang otak secara refleks meningkatkan ventilasi paru akibatnya banyak CO2 yang dihembuskan keluar sehingga dapat menghilangkan asam. Sebaliknya ketika konsentrasi H+ turun, ventilasi paru berkurang.

Sistem pernafasan berfungsi sebagai lini kedua pertahanan terhadap perubahan konsentrasi H+

Regulasi sitem pernafasan bekerja aktif, jika sistem dapar tidak merespons apabila terjadi perubahan pH maka dari itu, system ini sebagai lini pertahanan kedua setelah system dapar (penyangga). Sistem pernafasan mengembalikan PH ke 50%-75%. Ada dua faktor di luar system pernafasan yang menyebabkan ketidakmampuan system pernafasan mengompensasi secara penuh ketidakseimbangan asam-basa,yaitu :

0. Kemoreseptor perifer, dan kemoreseptor sentral bekerja bertentangan selama kompensasi respiratorik. Sebagai contoh ketika terjadi asidosis yang ditimbulkan oleh kausa nonrespirasi. Kemoreseptor perifer meningkatkan ventilasi ketika terjadi peningkatan [ H +] arteri sehingga lebih banyak CO2 yang dibuang keluar. Namun, karena penurunan CO2 maka kemoreseptor sentral menghambat pusat pernapasan. Kemoreseptor sentral menghentikan peningkatan kompensatorik ventilasi sebelum pH kembali normal.0. Gaya pendorong untuk peningkatan kompensatorik ventilasi berkurang seiring dengan bergeraknya pH menuju normal.

III. Mekanisme Ginjal

Ginjal Menyesuaikan Laju Eksresi H+ bergantung pada [H+] atau [CO2] plasmaGinjal mengontrol pH dgn menyesuaikan 3 faktor yg saling berkaitan, yaitu: Ekskresi H+ Ekskresi HCO3- Sekresi NH2 (Amonia)H+ yang menumpuk dalam tubuh harus dikeluarkan. Ginjal mengeliminasi H+ yang berasal dari asam sulfur, fosfat, laktat, asam karbonat, dan asam lainnya melalui urin.

MEKANISME SEKRESI H+ GINJAL1. Proses Sekresi H+ dimulai di sel tubulus2. H2O bereaksi dgn CO2 yang berasal dari plasma atau cairan tubulus yang berdifusi ke dalam sel tubulus atau CO2 yg diproduksi secara metabolis di dalam sel tubulus yang dipengaruhi karbonat anhidrase, membentuk H2CO3 yang terurai menjadi H+ dan HCO3-

3. Lalu pengangkut dependen energi di membran luminal membawa H+ keluar sel menuju lumen tubulus.

4. Lalu sel tubulus memindahkan Na+ di suatu bagian nefron yg berasal dari filtrat glomerulus dalam arah berlawanan sehingga sekresi H+ dan reabsorbsi Na+ berkaitan secara parsial.

Faktor yang Mempengaruhi Laju Sekresi H+Efek langsung status asam-basa plasma disel tubulus ginjal berpengaruh pada besarnya sekresi H+. Namun, tidak ada faktor hormon atau saraf yang berperan. Ketika [H+] plasma dikapiler peritubulus naik, sel tubulus merespon, mensekresikan H+ dari plasma ke cairan tubulus untuk diekskresikan di urin. Begitu sebaliknya, ketika [H+] rendah, ginjal mengurangi sekresi dan ekskresi di urin untuk menahan H+. Ginjal tidak dapat meningkatkan [H+] karena tidak ada mekanisme reabsorpsi untuk H+. Cara ginjal untuk mengurangi ekskresi H+ dengan mengurangi sekresinya. Laju reaksi kimia untuk sekresi H+ dipengaruhi oleh [CO2]. Ketika [CO2] plasma meningkat, reaksi berlangsung lebih cepat dan laju sekresi H+ meningkat dan sebaliknya ketika [CO2] rendah maka laju sekresi H+ melambat.

Ginjal dapat menahan atau mengekskresikan HCO3 bergantung pada [H+] plasmaGinjal mengatur [HCO3-] plasma melalui dua mekanisme yang saling berkaitan :0. Reabsorpsi HCO3- yang terfiltrasi kembali ke plasma dalam jumlah bervariasi.0. Penambahan HCO3- baru ke plasma dalam jumlah bervariasiSatu H+ disekresikan ke dalam cairan tubulus, satu HCO3- secara bersamaan dipindahkan kedalam plasma kapiler peritubulus. Penggabungan Reabsorpsi HCO3- dengan Sekresi H+Reabsorpsi HCO3- berlangsung secara tak langsung karena bikarbonat tidak dapat berdifusi balik ke dalam sel.

Sekresi H+ yang digabungkan dengan reabsorpsi HCO3- menyatu ke molekul H2CO3 yang kemudian direabsorpsi. Kemudian HCO3- yang diproduksi melalui reaksi ini berdifusi kedalam plasma sebagai HCO3- yang tidak berkaitan dengan reabsorpsi HCO3- di lumen tubulus. H+ yang disekresikan akan berikatan dengan dapar urin khususnya fostas basa dan kemudian diekskresikan.

Penanganan H+ dan HCO3-oleh Ginjal Selama Asidosis dan AlkalosisSelama asidosis, H+ lebih banyak disekresikan, jumlah HCO3- yang terfiltrasi lebih rendah karena HCO3- plasma banyak digunakan dalam pendaparan kelebihan H+ di CES. Terdapat 2 konsekuensi untuk peningkatan ketidakseimbangan antara HCO3- yang difiltrasi dan H+ yang disekresi :0. Lebih banyak H+ yang disekresikan kemudian disekresikan lewat urin.0. Karena ekskresi H+ dikaitkan dengan penambahan HCO3-baru ke plasma maka lebih banyak HCO3- yang masuk ke plasma melalui ginjal. Tambahan HCO3- ini untuk menyangga kelebihan H+ ditubuhSaat alkalosis, laju sekresi H+ berkurang, [H+] rendah maka jumlah HCO3- yang menyangga H+ berkurang sehingga [HCO3-] plasma meningkat akibatnya,laju filtrasi HCO3- juga meningkat. Urin menjadi lebih basa karena kelebihan HCO3- yang tertinggal di cairan tubulus yang akan diekskresikan di urin.Kompensasi ginjal saat [H+] plasma meningkat sewaktu asidosis, yaitu :1. Peningkatan sekresi kemudian eksresi H+ di urin sehingga kelebihan H+ dieleminasi dan [H+] plasma berkurang2. Reabsorpsi semua HCO3- yang terfiltrasi, plus penambahan HCO3- baru ke plasma sehingga terjadi peningkatan [HCO3-] plasmaKompensasi ginjal saat [H+] plasma menurun sewaktu alkalosis, yaitu :1. Berkurangnya sekresi dan ekskresi H+ di urin, menahan H+ dan meningkatkan [H+] plasma2. Reabsorpsi tak tuntas HCO3- yang terfiltrasi dan karenanya terjadi peningkatan ekskresi HCO3- yang menurunkan [HCO3-] plasma.

Ginjal adalah Lini Ketiga Pertahanan terhadap Perubahan [ H+]Ginjal membentuk lini ketiga pertahanan terhadap perubahan H+ di cairan tubuh. Ginjal memerlukan beberapa jam sampai bahkan hari untuk mengompensasi perubahan pH cairan tubuh. Regulasi ginjal merupakan satu-satunya mekanisme yang tersedia untuk melawan kelainan asam-basa yang disebabkan oleh factor perpasan yang merupakan lini kedua pertahanan terhadap perubahan H+ . paru hanya dapat mengeluarkan asam karbonat dengan mengeluarkan CO2, sedangkan yang memiliki tugas mengeliminasi H+ yang berasal dari asam sulfur, fosfat, laktat, dan asam lainnya berada di ginjal. Ginjal adalah mekanisme regulasi asam-basa terkuat; organ ini tidak saja dapat mengubah-ngubah pengeluaran H+ tetapi juga dapat menahan atau mengeliminasi HCO3- yang bergantung pada status asam basa tubuh.

6