PBL+7

Sistem Pernafasan Manusia

Grace Stephanie Manuain [email protected]

FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS KRISTEN KRIDA WACANA

Pendahuluan

Manusia membutuhkan supply oksigen untuk proses respirasi sel serta metabolisme

sel.dan membuang karbondioksida sebagai hasil dari metabolisme sel. Pertukaran gas antar

oksigen dan karbondioksida dilakukan agar proses respirasi sel berlangsung secara terus

menerus.oksigen yang dibutuhkan untuk proses respirasi sel ini diambil dari atmosfer, yang

menyediakan kandungan gas oksigen sebanyak 21% dari seluruh gas yang ada. Oksigen

masuk kedalam tubuh melalui perantaraan alat pernapasan yang berada di luar.

Oleh karena itu , mengingat proses ini dalam tubuh kita , maka kita perlu memiliki

pengetahuan yang baik seputar proses pertukaran udara ini dari berbagai segi salah satunya

dari segi organ – organ yang terlibat dalam proses pertukaran udara tersebut.

1

Pembahasan

A. Struktur Organ

Struktur pada organ respirasi dibagi menjadi dua yakni struktur mikroskopis yakni

struktur secara histologi dan struktur makroskopis atau struktur anatomi.

Mikroskopis 1

Stuktur mikroskopis pada organ respirasi dibagi menjadi 2 bagian yakni:

a. Bagian konduksi, bagian yang menyalurkan udara / gas.

Bagian ini terdiri dari:

Rongga hidung

1. Vestibulum

Merupakan Epitel berlapis gepeng, terdapat vibrissae (rambut 2 kasar yang

berfungsi menyaring udara pernafasan) terdapat kelenjar sebasea dan kelenjar

keringat

2. Fossa nasalis (kavum nasi)

Dari masing-masing dinding lateral fossa nasalis keluar 3 tonjoilan mirip rak yang

biasa disebut konka. Antara lain: konka nasalis superior, konka nasalis media,

konka nasalis inferior. Hanya konka nasalis inferior dilapisi oleh epitel respirasi.

Faring: ruangan dibelakang kavum nasi,yang menghubungkan traktus digestivus dan

traktus respiratorius

bagian dari faring :

1. Nasofarings

2. Orofarings

3. Laringofarings

Laring

Menghubungkan faring dan trakea

Bentuk tidak beraturan / irreguler

Epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet kecuali ujung plika vokalis berlapis

gepeng

2

Epiglotis

Rangka terdiri dari T.R Elastis

Mempunyai 2 permukaan :

Permukaan lingual yang menghadap ke lidah

o epitel berlapis gepeng tanpa lapisan tanduk

o Ada kelenjar campur dan jaringan limfoid

Permukaan laringeal yang menghadap ke laring

- Epitel berlapis gepeng yang tipis dari permukaan lingual menjadi epitel bertingkat

torak bersilia bersel goblet,yang akan melanjutkan ke trakea dan bronkus

- Lamina propria dibawahnya mempunyai kelenjar campur ( lebih banyak daripada

permukaan lingual ).

Trakea

Gambaran khas trakea:

- Rangka berbentuk C terdiri atas T.R. Hialin

- Jumlah 16 – 20 buah

- Cincin – cincin tulang rawan satu dengan yang lain dihubungkan oleh jaringan

penyambung padat fibroelastis dan retikulin disebut lig.anulare untuk mencegah agar

lumen trakea jangan meregang berlebihan.

- sedang otot polos berperan untuk mendekatkan kedua tulang rawan

Bagian trakea yang mengandung tulang rawan disebut pars kartilagenia

Bagian trakea yang mengandung otot disebut pars membranasea

Bagian posterior trakea

- Terdapat banyak kelenjar sepanjang lapisan muskular

- Rangsangan N.laringeus rekuren menyebabkan kelenjar – kelenjar mengeluarkan

sekretnya.

Bronkus.

Bronkus terdiri dari 2 bagian utama yaitu :

Bronkus ekstrapulmonal : bagian dari bronkus sebelum memasuki organ paru

Bronkus intrapulmonal : bagian dari bronkus yang telah memasuki organ paru

3

Bronkiolus

o Diameter kira kira 1mm

o Tidak mempunyai tulang rawan

o Epitel selapis torak memiliki silia , ada yang memiliki sel goblet dan ada yang

tidak.

( bronkiolus besar epitel masih bertingkat torak )

oLamina propria : - tipis

- tidak ada kelenjar

- tidak ada Noduli limfatisi

- Otot polos relatif banyak daripada jaringan ikat

- serat elastin

Bronkiolus terminalis

• Diameter 0,3 mm

• Epitel selapis torak bersilia , tidak ada sel goblet

/ Epitel selapis torak rendah

• Diantara deretan sel ini ada sel clara :

- ada mikrovili

- granula kasar

b. Bagian respirasi, bagian yang berhubungan dengan pertukaran gas

Bagian ini terdiri dari:

Bronkiolus repiratorius

• Bagian antara bag.konduksi dan bag.respirasi

• Pendek 1 – 4 mm ,diameter 0,5 mm

• Epitel torak rendah / Epitel selapis kubis , ada yang memiliki silia dan ada yang

tidak, tidak ada goblet

• Diantara sel kubis terdapat sel clara

• Lamina propria : terdiri ata serat kolagen + serat elastin,otot.polos terputus-putus

4

Ductus alveolaris

• Dinding tipis,sebagian besar terdiri dari alveoli

• Dikelilingi sakus alveolaris

• DI mulut alveolus epitel selapis gepeng (sel alveolar tipe 1)

• Jaringan ikat fibroelastis, ada yang memiliki otot polos dan ada yang tidak

memiliki otot polos, sebagai titik titik kecil

• Terbuka ke atrium : ruang yang menghubungkan beberapa sakus alveolaris

Sakus alveolaris

• Kantong yang dibentuk oleh beberapa alveoli

• Terdapat serat elastin dan serat retikulin yang melingkari muara sakus alveoli

• Sudah tak punya otot polos

Alveolus/alveoli

• Kantong kantong kecil terdiri dari selapis sel seperti sarang tawon

• Pertukaran gas ( O2 dan CO 2) antara udara dan darah

• Di sekitar alveoli terdapat :

• - serat elastin : inspirasi --- melebar

expirasi --- menciut

• - serat kolagen : mencegah regangan yang berlebihan, sehingga kapiler + septum

interalveolaris tidak rusak

• Jumlah : 300 -500 juta alveoli

5

Makroskopis 2

Nasi (Hidung)

Nasi (hidung) dibentuk oleh os nasale dan

tulang rawan. Terdapat nares anterior yang

menghubungkan rongga hidung atau

cavum nasi dengan dunia luar dan akan

bermuara menuju vestibulum nasi. Cavum

nasi dilapisi selaput lendir yang sangat

kaya pembuluh darah, dan berhubungan dengan pharynx dan selaput lendir pada sinus

yang mempunyai lubang yang berhubungan dengan rongga hidung. Septum nasi

memisahkan cavum nasi menjadi dua. Struktur tipis ini terdiri dari tulang keras dan tulang

rawan, dapat membengkok ke satu sisi lain, dan kedua sisinya dilapisi oleh membran

mukosa. Di bagian posterior septum nasi, terdapat os ethmoidale di superior dan vomer di

inferiornya.

Rongga hidung terdiri atas tiga region, yakni

o Vestibulum

Vestibulum hidung merupakan sebuah pelebaran yang letaknya tepat di sebelah dalam

nares. Vestibulum ini dilapis oleh kulit yang mengandung bulu hidung, berguna untuk

menahan aliran partikel yang terkandung di dalam udara yang dihisap.

o Penghidu

Region penghidu berada di sebelah cranial; dimulai dari atap rongga hidung meluas

sampai setinggi concha nasalis superior dan bagian septum nasi yang ada dihadapan

concha tersebut.

o Pernfasan, bagian rongga hidung selebihnya.

Dinding lateral hidung terdapat tiga elevasi yakni:

(1) concha superior

(2) concha media

(3) concha inferior.

Dasar cavum nasi dibentuk oleh os maxilla dan os palatinum. Sedangkan atap cavum nasi

terdiri atas 3 daerah yang sesuai dengantulang yang membentuk atap tersebut, yakni region

sphemoidalis, ethmoidalis, dan frontonasal. Membrana mukosa olfactorius, pada bagian

6

atap dan bagian cavum nasi yang berdekatan, mengandung sel saraf khusus yang

mendeteksi bau yaitu nervus olfactorius.

Pharynx

Pharynx adalah saluran berotot yang berjalan dari dasar tengkorak sampai

persambungannya dengan oesophagus sebatas tulang rawan cricoid. Terletak di belakang

larynx (laryngopharyngeal). Di sebelah dorsal dan lateral pharynx terdapat jaringan

penyambung longgar yang menempati spatium peripharyngeal.

Pharynx dibagi menjadi tiga bagian, yakni:

Nasopharynx (Epipharyx)

Nasopharynx berada di sebelah dorsal hidung dan sebelah cranial palatum molle.

Nasopharyngx dan oropharyx berhubungan melalui isthmus pharyngeum yang

dibatasi oleh tepi pallatum molle dan dinding posterior pharynx. Sewaktu proses

menelan dan berbicara isthmus pharyngeum tertutup oleh elevasi pallatum molle dan

pembentukan lipatan Passavant di dinding dorsal pharynx. Pada masing-masing

dinding lateral nasopharynx dijumpai ostium pharyngeal tuba auditivae, yakni di

seblah dorsal dan caudal ujung posterior concha nasalis inferior.

Oropharynx (Mesopharyx)

Oropharynx terbentang mulai dari palatum molle sampai tepi atas epiglottis atau

setinggi corpus vertebra cervical 2 dan 3 bagian atas. Di sebelah ventral berhubungan

dengan cavum oris melalui isthmus oropharyngeum dan berhadapan dengan aspek

pharyngeal lidah. Pada tiap sisi arcus palatopharyngeus dan arcus palatoglossus

membentuk sinus tonsillaris yang berbentuk sgitiga dan berisi tonsila palatina.

Laryngpharynx (hipopharynx)

Laryngopharynx membentang dari tepi cranial epiglottis sampai tepi inferior

cartilago cricoidea atau mulai setinggi bagian bawah corpus vertebra cervical 3

sampai bagian atas vertebra cervical 6. Ke arah caudal dilanjutkan sebagai

oesophagus. Di dinding anterior terdapat pintu masuk ke dalam larynx (Aditus

laryngis) dan di bawah aditus laryngis ini terdapar permukaan posterior cartilago

arytaenoidea dan cartilago cricoidea.

7

Larynx

Larynx menghubungkan faring dengan trakea. Larynx sebagian besar dilapisi oleh epitel

respiratorius, terdiri dari sel-sel silinder yang bersilia. Larynx merupakan tabung pendek

berbentuk seperti kotak triangular dan ditopang oleh 9 kartilago yang terdiri atas:

1. Cartilago tidak berpasangan

o Cartilago thyreoidea

Cartilago thyreoidea merupakan tulang rawan larynx terbesar, terdiri atas dua

lamina persegi empat yang tepi anteriornyua menyatu kea rah inferior, membentuk

sebuah sudut yang menonjol, yang dikenal dengan promnentia laryngea (adam’s

apple) yang pada laki-laki lebih besar.

o Cartilago cricoidea

Cartilago cricoidea, berbentuk semu cicin stempel, membentuk bagian inferior

larynx. Masing-masing sisi cartilago cricoidea, di batas antar lamina dan arcus,

bersendi dengan cornu inferius cartilago thyreoidea. Tepi inferior cartilago cricoidea

bergabubg dengan cincin pertama tulang rawan trakea melalui lig. Cricotrcleale. Di

sebelah posterior, tepi superior lamina bersendi dengan basis cartilago arytaenoidea.

o Epiglotis adalah cartilago yang berbentuk daun dan menonjol keatas dibelakang

dasar lidah. Epiglotis ini melekat pada bagian belakang V cartilago thyroideum.

Plica aryepiglottica, berjalan ke belakang dari bagian samping epiglottis menuju

cartilago arytenoidea, membentuk batas jalan masuk larynx.

2. Cartilago berpasangan

o Cartilago arytaenoidea

Cartilago arytaenoidea, terletak di bagian belakang larynx, sebelah superolateral

lamina cartilago cricoidea. Berbentuk pyramid dengan tiga permukaan, dua

pocessus, sebuah basis dan apex. Permukaan anterolateral mempunyai dua lekukan;

pada lekukan yang atas melekat lig. Ventriculare, lekukan yang bawah melekat M.

vocalis dan M. cricoarytaenoideus.

o Cartilago corniculatum

Cartilago corniculatum terletak di sebelah posterior, dalam plica aryepiglottica.

Bersandar pada apex cartilago arytaenoidea.

8

o Cartilago cueniforme

Cartilago cueniforme berada dalam plica aryepigottica.

3. Dua pasang lipatan lateral membagi rongga laring

o Pasangan bagian atas adalah lipatan ventricular (pita suara semua) yang tidak

berfungsi saat produksi suara

o Pasangan bagian bawah adalah pita suara sejati yang melekat pada cartilago

thyroidea, cartilago cricoidea, dan cartilago arytenoidea.

Trachea

Trachea adalah tabung fleksibel dengan panjang kira-kira 10 cm dengan lebar 2,5 cm.

Trachea berjalan dari cartilago cricoidea kebawah pada bagian depan leher dan di belakang

manubrium sterni, berakhir setinggi angulus sternalis (taut manubrium dengan corpus

sterni) atau sampai kira-kira ketinggian vertebrata thoracicae V dan bercabang menjadi

dua bronchus (bronchi). Trachea tersusun atas 16 - 20 cincin terbuka yang terbentuk dari

tulang rawan yang diikat bersama oleh jaringan fibrosa dan yang melengkapi lingkarannya

di sebelah belakang trachea, selain itu juga membuat beberapa jaringan otot.

Bronchus

Bronchus yang terbentuk dari belahan dua trachea pada ketinggian kira-kira vertebrae

thoracicae V, mempunyai struktur serupa dengan trachea dan dilapisi oleh jenis sel yang

sama. Bronchi (jamak) berjalan ke bawah dan menyamping, ke arah hilus pulmonalis.

Bronchus kanan lebih pendek dan lebih lebar, dan lebih vertikal daripada yang kiri, sedikit

lebih tinggi darl arteri pulmonalis dan mengeluarkan sebuah cabang utama di bawah arteri,

disebut bronchus lobus inferior. Bronchus kiri lebih panjang dan lebih langsing dari yang

kanan, dan berjalan di bawah arteri pulmonalis sebelum di belah menjadi beberapa cabang

yang berjalan ke lobus pulmo atas dan bawah.

Cabang utama bronchus principalis dextra et sinistra bercabang menjadi bronchus lobaris

sesuai dengan banyak lobus yang ada di pulmo dextra ataupun sinistra, kemudian menjadi

lobus segmentalis sesuai dengan banyak segmen yang ada. Percabangan ini berjalan terus

menjadi bronchus yang ukurannya semakin kecil, sampai akhirnya menjadi bronchiolus

terminalis, yaitu saluran udara terkecil yang tidak mengandung alveoli (kantong udara).

Bronchiolus terminalis memiliki garis tengah kurang lebih 1 mm. Bronchiolus tidak

diperkuat oleh cincin tulang rawan. Tetapi dikelilingi oleh otot polos sehingga ukurannya

9

dapat berubah. Seluruh saluran udara ke bawah sampai tingkat bronchiolus terminalis

berfungsi utama sebagai penghantar udara ke tempat pertukaran gas pulmo.

Alveolus yaitu tempat pertukaran gas asinus terdiri dari bronchiolus dan respiratorius yang

terkadang memiliki kantong udara kecil atau alveoli pada dindingnya. Ductus alveolaris

seluruhnya dibatasi oleh alveolus dan sakus alveolaris terminalis merupakan akhir pulmo,

asinus memiliki tangan kira-kira 0,5-1 cm. Terdapat sekitar 20 kali percabangan mulai dari

trachea sampai saccus alveolaris. Alveolus dipisahkan oleh dinding yang dinamakan pori-

pori kohn.

Pulmo

Pulmo terdapat dalam rongga thorax kiri dan kanan. Pulmo memilki :

1. Apex, apex pulmo meluas ke dalam leher sekitar 2,5 cm diatas calvicula

2. Permukaan costo vertebra, menempel pada bagian dalam dinding dada

3. Permukaan mediastinal, menempel pada perikardium dan jantung

4. Basis, berhadapan dengan diafragma

Pulmo dilapisi oleh pleura yaitu parietal pleura dan visceral pleura. Di dalam rongga

pleura terdapat cairan surfaktan yang berfungsi untuk lubrikasi dan mencegah uap-uap

H2O yang ada di alveolus saling tarik-menarik. Pulmo kanan dibagi atas tiga lobus yaitu

lobus superior, medius dan inferior sedangkan pulmo kiri dibagi dua lobus yaitu lobus

superior dan inferior dan satu lingula pulmo sebagai bakal lobus media yang tidak

sempurna. Tiap lobus dibungkus oleh jaringan elastik yang mengandung pembuluh limfe,

arteriola, venula, bronchial venula, ductus alveolar, saccus alveolar dan alveoli.

Diperkirakan bahwa stiap pulmo mengandung 150 juta alveoli, sehingga mempunyai

permukaan yang cukup luas untuk tempat permukaan/pertukaran gas. Pulmo mendapat

suplai darah dari arteri pulmonalis dan arteri bronchialis yang bercabang-cabang sesuai

segmennya. Serta diinnervasi oleh saraf parasimpatis melalui nervus vagus dan simpatis

melalui truncus simpaticus. Tekanan darah pulmoner adalah sekitar 15 mmHg. Fungsi

sirkulasi pulmo adalah karbondioksida dikeluarkan dari darah dan oksigen diserap, melalui

siklus darah yang kontinyu mengelilingi sirkulasi sistemik dan parsial, maka suplai

oksigen dan pengeluaran zat-zat sisa metabolisme dapat berlangsung bagi semua sel

10

B. Mekanisme Pernafasan3

Tekanan intrapleura dalam rongga pleura (ruang antar pleura) adalah tekana sub

atmosfer, atau kurang dari tekan intra-alveolar. Peningkatan atau penurunan volume rongga

toraks mengubah tekanan intrapleura dan intraalveolar yang secara mekanik menyebabkan

pengembangan atau pengempisan paru-paru.

Otot-otot inspirasi memperbesar rongga toraks dan meningkatkan volumenya. Otot-otot

ekspirasi menururnkan volume rongga toraks.

Inspirasi : Mekanisme inspirasi dimulai ketika diafragma berkontraksi torak mengembang paru-paru

menyebabkan tekanan udara di paru-paru menurun dan udara masuk

membutuhkan kontraksi otot dan energy

o Otot inspirasi utama :

- Diafragma, otot yang berbentuk kubah yang jika sedang relaks akan memipih saat

berkontrksi dan memperbesar rongga toraks kearah anterior dan superior

- M. Intercostal Eksternus

o Otot inspirasi tambahan :

- Sternocleidomastoides

- Pectoralis mayor

- Serratus anterior

Ekspirasi : Mekanisme ekspirasi sebaliknya diafragma berkontraksi torak kembali ke semula tekanan

udara diparu-paru tinggi udara keluar.

o Ekspirasi tenang : proses pasif

- Relaksasi otot inspirasi

- Jaringan paru kembali kekedudukan semula sesudah terenggang (daya recoil)

o Ekspirasi kuat

Kontraksi otot-otot ekspirasi : -otot dinding perut

-otot intercostal internis

11

C. Transport dan pertukaran gas4

Transport O24

O2 yang larut (menurut hukum Henry) = 0,393 mL / 100 mL darah

O2 yang larut (keadaan sebenarnya) = 20 mL / 100 mL darah

Perbedaan yang besar ini karena kemampuan Hb dalam transpor O2 (O2 yang diikat oleh Hb

sangat banyak). Setiap globin mengandung 4 Heme, dalam gugus Heme mengandung ion

Fe(II), dan setiap atom Fe dalam heme mampu mengikat 1 molekul O2, sehingga setiap

molekul Hb dapat mengikat 4 molekul O2. Hb tersaturasi penuh dengan O2 bila seluruh Hb

dalam tubuh berikatan secara maksimal dengan O2. Semakin banyak O2 yang diikat, semakin

tinggi afinitasnya. Disosiasi oksi Hb (pengikatan dan pelepasan O2) ditentukan oleh PO2 di

medium sekeliling Hb. Kurva disosiasi Hb merupakan kurva yang menyatakan hubungan

antara PO2 dan saturasi. Kurva ini berbentuk sigmoid, standar pada pada suhu tubuh 370

celcius dan pH 7,4.

Bagian kurva yang mendatar untuk kisaran PO2 antara 60-100 mm Hg. Pada kisaran ini

peningkatan dan penurunan PO2 darah hampir tidak mempengaruhi kejenuhan HbO2.Pada

kisaran PO2 antara 0-60 mm Hg perubahan kecil PO2 memberi dampak yang cukup besar

terhadap kemampuan Hb untuk mengikat O2. Pada PO2 50 mmHg terjadi pelepasan dengan

cepat O2 dengan cepat. Ketika PO2 40 mmHg, Hb akan cepat melepaskan O2 yang diserahkan

ke jaringan.Hemoglobin dinyatakan 97% jenuh pada PO2 100 mmHg, seperti yang terjadi

pada udara alveolar.

12

Faktor-faktor yang mempengaruhi disosiasi oksi Hb dapat dilihat pada table di bawah ini:

Faktor Perubahan pada Faktor Disosiasi Saturasi

PO2

Meningkat Menurun Meningkat

Menurun Meningkat Menurun

PCO2

Meningkat Meningkat Menurun

Menurun Menurun Meningkat

PHMeningkat Menurun Meningkat

Menurun Meningkat Menurun

ElektrolitMeningkat Meningkat Menurun

Menurun Menurun Meningkat

TemperaturMeningkat Meningkat Menurun

Menurun Menurun Meningkat

Kadar 2,3 BPGMeningkat Meningkat Menurun

Menurun Menurun Meningkat

13

Transport CO24

Daya larut CO2 lebih besar daripada O2, tiap 100 ml darah hanya dapat membebaskan

0,3 C02 dalam bentuk terlarut. CO2 dapat diangkut dalam sel darah merah dan plasma.

Bentuk pengakutan CO2 sebagai :

CO2 yang larut dalam plasma (4-6%)

Walaupun sedikit tapi penting

Asam karbonat H2CO3 (1-4%)

Secara fisis sedikit, tapi juga penting

Ikatan karbamino (20%)

- Efek Haldane : pengikatan O2 pada Hb akan mengusir CO2 (pelepasan CO2 dari

ikatannya sebagai karbamino Hb)

- Pembentukan karbamino Hb dipengaruhi oleh derajar saturasi Hb dan tidak

dipengaruhi oleh PCO2

- Efek Haldane merupakan akbiat dari oksi-Hb lebih asam daripada reduced Hb,

dimana oxygenisasi Hb (menjadi HbO2) meningkatkan pelepasan proton H+ dari mol

Hb. Diusirnya CO2 dari darah setelah oxygenasi Hb diakibatkan oleh meningkatnya

H+ yang kemudian berikatan dengan HCO3- membentuk H2CO3 yang oleh Carbonic

Anhidrase (CA) dipecah menjadi CO2 + H2O

- Transport CO2 dalam bentuk ikatan karbamino sebenarnya hanya menduduki 10%

tapi efek Haldane meningkatkan transport CO2 hingga dua kali lipat.

Ion bikarbonat dalam plasma (70%)

- CO2 yang masuk plasma akan masuk ke dalam erittrosit dan diubah menjadi H2CO3

yang kemudian terionisasi menjadi H+ + HCO3-

- H+ akan diikat oleh KHb menjadi HHb + K+

- HCO3- akan keluar dari eritrosit masuk ke plasma dan sebagai gantinya Cl- adri

plasma masuk ke eritrosit (Chloride Shift) dan mengimbangi pengeluaran ion

bikarbonat dari sel.

14

Pertukaran Gas 4

Pertukaran gas di paru-paru :

O2 larut secara fisik dalam plasma. Namun sebagian besar berdifusi dalam sel darah

merah dan kemudian bereaksi dengan deoksiHb membentuk oksi Hb sambil melepaskan H+.

Pada saat Hb jenuh dengan O2, afinitas terhadap CO2 menurun sehingga CO2 yang terikat

pada Hb akan berdifusi keluar dari sel darah merah melalui plasma menuju alveoli. Ion H+

yang dilepaskan hemoglobin berikatan dengan ion HCO3- yang berdifusi ke dalam sel darah

merah dari plasma dan saling bertukar tempat dengan Cl-. Reaksi antara H+ dan HCO3-

menghasilkan H2CO3. Asam karbonat pecah menjadi H2O dan CO2 dengan bantuan enzim

karbonat anhidrase. CO2 berdifusi keluar dari sel darah merah menuju ke plasma lalu ke

alveoli.

Pertukaran gas di jaringan :

CO2 terlarut dalam jumlah kecil dalam plasma. Namun sebagian besar berdifusi ke

lama sel darah merah dan bereaksi dengan air membentuk H2CO3 atau berikatan dengan Hb

membentuk carbamino Hb. Reaksi dikatalis oleh carbonate anhidrase. H2CO3 terdisosiasi

menjadi H+ dan HCO3-. Selama pergeseran klorida, ion HCO3

- berdifusi keluar dari sel darah

merah digantikan oleh Cl-. Kemusian HCO3- bertindak sebagai buffer mengontrol pH darah.

Dal sel darah merah, ion H+ dibuffer oleh Hb pada keadaan dimana Hb berikatan dengan H+.

Hb punya afinitas rendah dengan O2. Sejumlah kecil O2 diangkut dalam keadaaan terlarut

secara fisik. Kemudian, berdifusi keluar dari plasma masuk ke dalam sel jaringan.

15

D. Volume dan kapasitas paru5

Alat yang digunakan untuk mempelajari ventilasi paru adalah spirometri. Hasil dari

pencatatannya dinamakan spirometer. Dari hasil ini dapat dilihat perubahan volume paru

pada berbagai kondisi pernafasan. Udara dalam paru dibagi menjadi empat volume dan empat

kapasitas, yang merupakan rata-rata pada laki-laki dewasa muda.

Gambar1.spirometri.

Empat macam volume paru antara lain:

Volume tidal (VT)

volume udara yang diinspirasi atau diekspirasi setiap kali bernapas normal; besarnya

kira-kira 500 mL pada rata-rata orang dewasa muda.

Volume cadangan inspirasi (IRV)

volume udara ekstra yang dapat diinspirasi setelah dan di atas volume alun napas

normal; dan biasanya mencapai 3000 mL.

Volume cadangan ekspirasi (ERV)

jumlah udara ekstra yang dapat diekspirasi oleh ekspirasi kuat pada akhir ekspirasi alun

napas normal; jumlah normalnya adalah sekitar 1100 mL.

Volume residu (RV)

volume udara yang masih tetap berada dalam paru setelah ekspirasi paling kuat. Volume

ini besarnya kira-kira 1200 mL.

16

Untuk menguraikan peristiwa-peristiwa dalam siklus paru, kadang-kadang perlu

menyatukan dua atau lebih volume di atas. Kombinasi seperti itu disebut kapasitas paru.

Berbagai kapasitas paru yang dapat diuraikan sebagai berikut :

o Kapasitas inspirasi (IC) sama dengan volume alun napas ditambah volume cadangan

inspirasi. Ini adalah jumlah udara (kira-kira 3500 mL) yang dapat dihirup oleh

seseorang, dimulai pada tingat ekspirasi normal dan pengembangan paru sampai jumlah

maksimum.

IC = TV + IRV

o Kapasitas residu fungsional (FRC) sama dengan volume cadangan ekspirasi ditambah

volume residu. Ini adalah jumlah udara yang tersisa dalam paru pada akhir ekspiras

normal (kira-kira 2300 mL).

FRC = ERV + RV

o Kapasitas vital (VC) sama dengan volume cadangan inspirasi ditambah volume alun

napas dan volume cadangan ekspirasi. Ini adalah jumlah udara maksimum yang dapat

dikeluarkan seseorang dari paru, setelah terlebih dahulu mengisi paru secara maksimum

dan kemudian mengeluarkan sebanyak-banyaknya (kira-kira 4600 mL).

VC = IRV + TV + ERV

VC = IC + ERV

o Kapasitas paru total (TLC) adalah volume maksimum di mana paru dapat dikembangkan

sebesar mungkin dengan inspirasi paksa (kira-kira 5800 mL); jumlah ini sama dengan

kapasitas vital ditambah volume residu.

TLC = VC + RV

TLC = IC + FRC

17

E. Pengaruh Perubahan Tekanan Atmosfer Pada Sistem Pernapasan6

1. Penurunan Tekanan Atmosfer

Makin tinggi dari permukaan laut maka tekanan atmosfer makin rendah.dalam hal ini ,

komposisi/kadar gas di udara tetap namun tekanannya yang mengalami perubahan.

Cth : pendaki gunung

- Ketinngian 3000m diatas permukaan laut.

Dalam keadaan ini tekanan oksigen di alveol mengalami penurunan hingga

60mmHg dan rangsangan untuk proses ventilasi menjadi semakin besar.Jika

ketinggian terus dinaikkan maka rangsangan ventilasi menjadi semakin besar

dan jika terus – menerus dinaikkan maka akan terjadi proses hiperventilasi.

- Ketinggian 3.700m

Dalam keadaan ini orang yang belum beradaptasi dengan baik akan

mengalami gangguan mental. Cth : eforia dan mudah marah.

- Ketinggian 5.500m

Dalam keadaan ini orang tersebut sudah mengalami hipoksia berat

(kekurangan kadar oksigen), penurunan tekanan darah , dan penurunan

kesadaran.

- Ketinggian 6.100m

Dalam keadaan ini orang tersebut akan segera mengalami gangguan SSP,

kejang – kejang , dan kehilangan kesadaran secara total.

Dalam keadaan seperti diatas maka pertolongan yang dapat diberikan adalah pemberian

oksigen pada orang tersebut.

18

2. Peningkatan Tekanan Atmosfer

Makin rendah dari permukaan laut makan tekanan atmosfer akan semakin tinggi.10 meter

air laut/10,4 meter air tawar dibawah permukaan air akan meningkatkan tekanan udara

sebesar 1 atmosfer.Semakin rendah seseorang dari permukaan laut maka semakin besar

resikonya untuk terkena penyakit dekompresi.

Cth : Penyelam

Secara normal kadar Nitrogen di udara adalah 80% dan gas ini secara normal tidak dapat

larut di jaringan tubuh.Pada saat menyelam tekanan sekitar akan semakin tinggi sehingga

menyebabkan tekanan gas nitrogen pun ikut meningkat. Sesuai hukum henry , jika tekanan

suatu gas meningkat maka gas tersebut akan mudah larut. Maka , Saat seseorang menyelam

maka gas nitrogen akan larut dalam darah dan jaringan tubuhnya.saat penyelam tersebut naik

ke permukaan secara tiba – tiba maka tekanan lingkungannya akan segera menurun begitu

juga dengan tekanan gas nitrogen. Dimana gas nitrogen yang larut tadi akan keluar dalam

bentuk gelembung – gelembung udara yang dapat menyumbat pembuluh darah. Hal ini

disebut penyakit dekompresi.

19

F. Pusat pernapasan6

Pusat pernapasan secara spontan dan berirama pada manusia diatur oleh batang otang,

sedangkan pusat pernapasan secara volunter diatur di korteks serebri.

Bila hubungan antara pusat dan perifer terputus maka pernapasan secara spontan akan

segera berhenti namun , pernapasan secara sengaja/volunter masih dapat dilakukan.

Pusat Pernapasan Otomasi :

1. Pusat Respirasi

Terletak di formatio retikularis pada medula oblongata. Yang secara antomi dibagi

menjadi :

a. Kelompok dorsal

b. Kelompok ventral

Kelompok Dorsal terutama terdiri dari Neuron I,secara periodik melepaskan impluse dengan

frekuensi 12-15/menit. Serat-serat yang keluar dari Neuron I sebagian besar berakhir pada

motor Neuron medula spinalis akan mempersarafi otot-otot inspirasi. Sebagian serat dari

neuron I menuju ke kelompok ventral. Kelompok Ventral terdiri dari neuron I dan neuron E,

keduanya tidak aktif pada pernapasan tenang bila kebutuhan ventilasi meningkat neuron

ventral diaktifkan melalui rangsangan dari kelompok Dorsal. Impluse melalui serat saraf yang

keluar dari Neuron I kelompok ventral akan merangsang motor neuron yang mempersarafi

otot-otot inspirasi tambahan melalui N IX dan N X. Neuron E akan dirangsang I Dorsal untuk

mengeluarkan Impluse yang menyebabkan kontraksi otot-otot ekspirasi(terjadi ekspirasi

aktif).

2. Pusat Apneustik ( Pons bagian bawah )

Berpengaruh tonik terhadap pusat inspirasi, pusat ini dihambat impluse aferen melalui

N X.

3. Pusat Pneumostatik (Pons bagian bawah)

Impluse dari sini menghambat aktifitas neuron I (rangsangn inspirasi berhenti).

20

E. Keseimbangan Asam – Basa

Derajat keasaman merupakan suatu sifat kimia yang penting dari darah dan cairan

tubuh lainnya. Satuan derajat keasaman adalah pH:

·  pH 7,0 adalah netral

·  pH diatas 7,0 adalah basa (alkali)

·  pH dibawah 7,0 adalah asam.

Suatu asam kuat memiliki pH yang sangat rendah (hampir 1,0); sedangkan suatu basa kuat

memiliki pH yang sangat tinggi (diatas 14,0). Darah memiliki ph antara 7,35-

7,45.Keseimbangan asam-basa darah dikendalikan secara seksama, karena perubahan pH

yang sangat kecil pun dapat memberikan efek yang serius terhadap beberapa organ.4

Tubuh menggunakan 3 mekanisme untuk mengendalikan keseimbangan asam-basa darah:

1. Kelebihan asam akan dibuang oleh ginjal, sebagian besar dalam bentuk amonia. 

Ginjal memiliki kemampuan untuk mengatur jumlah asam atau basa yang dibuang,

yang biasanya berlangsung selama beberapa hari.

2. Tubuh menggunakan penyangga pH (buffer) dalam darah sebagai pelindung terhadap

perubahan yang terjadi secara tiba-tiba dalam pH darah. Suatu penyangga ph bekerja

secara kimiawi untuk meminimalkan perubahan pH suatu larutan.

Penyangga pH yang paling penting dalam darah adalah bikarbonat.

Bikarbonat (suatu komponen basa) berada dalam kesetimbangan

dengan karbondioksida (suatu komponen asam).

Jika lebih banyak asam yang masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih

banyak bikarbonat dan lebih sedikit karbondioksida.

Jika lebih banyak basa yang masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih

banyak karbondioksida dan lebih sedikit bikarbonat.

21

3. Pembuangan karbondioksida.

Karbondioksida adalah hasil tambahan penting dari metabolisme oksigen dan terus

menerus yang dihasilkan oleh sel. Darah membawa karbondioksida ke paru-paru dan

di paru-paru karbondioksida tersebut dikeluarkan (dihembuskan).

Pusat pernafasan di otak mengatur jumlah karbondioksida yang dihembuskan dengan

mengendalikan kecepatan dan kedalaman pernafasan. Jika pernafasan meningkat, kadar

karbon dioksida darah menurun dan darah menjadi lebih basa. Jika pernafasan menurun,

kadar karbondioksida darah meningkat dan darah menjadi lebih asam.

Dengan mengatur kecepatan dan kedalaman pernafasan, maka pusat pernafasan dan paru-

paru mampu mengatur pH darah menit demi menit.

Adanya kelainan pada satu atau lebih mekanisme pengendalian ph tersebut, bisa

menyebabkan salah satu dari 2 kelainan utama dalam keseimbangan asam basa,

yaitu asidosis atau alkalosis

Asidosis adalah suatu keadaan pada saat darah terlalu banyak mengandung asam (atau terlalu

sedikit mengandung basa) dan sering menyebabkan menurunnya pH darah.

Alkalosis adalah suatu keadaan pada saat darah terlalu banyak mengandung basa (atau terlalu

sedikit mengandung asam) dan kadang menyebabkan meningkatnya pH darah.

Asidosis dan alkalosis bukan merupakan suatu penyakit tetapi lebih merupakan suatu akibat

dari sejumlah penyakit.Terjadinya asidosis dan alkalosis merupakan petunjuk penting dari

adanya masalah metabolisme yang serius.

Asidosis dan alkalosis dikelompokkan menjadi metabolik atau respiratorik, tergantung

kepada penyebab utamanya.Asidosis metabolik dan alkalosis metabolik disebabkan oleh

ketidakseimbangan dalam pembentukan dan pembuangan asam atau basa oleh ginjal.

Asidosis respiratorik atau alkalosis respiratorik terutama disebabkan oleh penyakit paru-paru

atau kelainan pernafasan.5

22

Asidosis Respiratorik

Asidosis Respiratorik adalah keasaman darah yang berlebihan karena

penumpukan karbondioksida dalam darah sebagai akibat dari fungsi paru-paru yang buruk

atau pernafasan yang lambat. Kecepatan dan kedalaman pernafasan mengendalikan jumlah

karbondioksida dalam darah.Dalam keadaan normal, jika terkumpul karbondioksida, pH

darah akan turun dan darah menjadi asam. Tingginya kadar karbondioksida dalam darah

merangsang otak yang mengatur pernafasan, sehingga pernafasan menjadi lebih cepat dan

lebih dalam. Penyebab asidosis respiratorik terjadi jika paru-paru tidak dapat mengeluarkan

karbondioksida secara adekuat.

Hal ini dapat terjadi pada penyakit-penyakit berat yang mempengaruhi paru-paru, seperti:

- Emfisema

- Bronkitis kronis

- Pneumonia berat

- Edema pulmoner

- Asma.

Asidosis respiratorik dapat juga terjadi bila penyakit-penyakit dari saraf atau otot dada

menyebabkan gangguan terhadap mekanisme pernafasan. Selain itu, seseorang dapat

mengalami asidosis respiratorik akibat narkotika dan obat tidur yang kuat, yang menekan

pernafasan.5

Asidosis Metabolik

Asidosis Metabolik adalah keasaman darah yang berlebihan, yang ditandai dengan

rendahnya kadar bikarbonat dalam darah. Bila peningkatan keasaman melampaui sistem

penyangga pH, darah akan benar-benar menjadi asam. Seiring dengan menurunnya pH darah,

pernafasan menjadi lebih dalam dan lebih cepat sebagai usaha tubuh untuk menurunkan

kelebihan asam dalam darah dengan cara menurunkan jumlah karbon dioksida.

Pada akhirnya, ginjal juga berusaha mengkompensasi keadaan tersebut dengan cara

mengeluarkan lebih banyak asam dalam air kemih. Tetapi kedua mekanisme tersebut bisa

terlampaui jika tubuh terus menerus menghasilkan terlalu banyak asam, sehingga terjadi

asidosis berat dan berakhir dengan keadaan koma.

23

Penyebab asidosis metabolik dapat dikelompokkan kedalam 3 kelompok utama:

1. Jumlah asam dalam tubuh dapat meningkat jika mengkonsumsi suatu asam atau suatu

bahan yang diubah menjadi asam.

Sebagian besar bahan yang menyebabkan asidosis bila dimakan dianggap beracun.

Contohnya adalah metanol (alkohol kayu) dan zat anti beku (etilen glikol).

Overdosis aspirin pun dapat menyebabkan asidosis metabolik.

2. Tubuh dapat menghasilkan asam yang lebih banyak melalui metabolisme.

Tubuh dapat menghasilkan asam yang berlebihan sebagai suatu akibat dari beberapa

penyakit; salah satu di antaranya adalah diabetes melitus tipe I.

Jika diabetes tidak terkendali dengan baik, tubuh akan memecah lemak dan

menghasilkan asam yang disebut keton.

Asam yang berlebihan juga ditemukan pada syok stadium lanjut, dimana asam

laktat dibentuk dari metabolisme gula.

3. Asidosis metabolik bisa terjadi jika ginjal tidak mampu untuk membuang asam dalam

jumlah yang semestinya.

Bahkan jumlah asam yang normal pun bisa menyebabkan asidosis jika ginjal tidak

berfungsi secara normal.

Kelainan fungsi ginjal ini dikenal sebagai asidosis tubulus renalis (ATR) atau rhenal

tubular acidosis (RTA), yang bisa terjadi pada penderita gagal ginjal atau penderita

kelainan yang mempengaruhi kemampuan ginjal untuk membuang asam.5

24

Penyebab utama dari asidosis metabolik:

  Gagal ginjal

  Asidosis tubulus renalis (kelainan bentuk ginjal)

  Ketoasidosis diabetikum

  Asidosis laktat (bertambahnya asam laktat)

  Bahan beracun seperti etilen glikol, overdosis salisilat, metanol, paraldehid, asetazolamid

atau amonium klorida

  Kehilangan basa (misalnya bikarbonat) melalui saluran pencernaan karena

diare, ileostomi atau kolostomi.

Alkalosis Respiratorik

Alkalosis Respiratorik adalah suatu keadaan dimana darah menjadi basa karena

pernafasan yang cepat dan dalam, sehingga menyebabkan kadar karbondioksida dalam darah

menjadi rendah.

Penyebabnya dimana pernafasan yang cepat dan dalam disebut hiperventilasi, yang

menyebabkan terlalu banyaknya jumlah karbondioksida yang dikeluarkan dari aliran darah.

Penyebab hiperventilasi yang paling sering ditemukan adalah kecemasan.4

Penyebab lain dari alkalosis respiratorik adalah:

- rasa nyeri

- sirosis hati

- kadar oksigen darah yang rendah

- demam

- overdosis aspirin.

25

Pengobatan :

Biasanya satu-satunya pengobatan yang dibutuhkan adalah memperlambat

pernafasan. Jika penyebabnya adalah kecemasan, memperlambat pernafasan bisa meredakan

penyakit ini. Jika penyebabnya adalah rasa nyeri, diberikan obat pereda nyeri.

Menghembuskan nafas dalam kantung kertas (bukan kantung plastik) bisa membantu

meningkatkan kadar karbondioksida setelah penderita menghirup kembali karbondioksida

yang dihembuskannya. Pilihan lainnya adalah mengajarkan penderita untuk menahan

nafasnya selama mungkin, kemudian menarik nafas dangkal dan menahan kembali nafasnya

selama mungkin. Hal ini dilakukan berulang dalam satu rangkaian sebanyak 6-10 kali. Jika

kadar karbondioksida meningkat, gejala hiperventilasi akan membaik, sehingga mengurangi

kecemasan penderita dan menghentikan serangan alkalosis respiratorik.5

Alkalosis Metabolik

Alkalosis Metabolik adalah suatu keadaan dimana darah dalam keadaan basa karena

tingginya kadar bikarbonat.

Alkalosis metabolik terjadi jika tubuh kehilangan terlalu banyak asam.

Sebagai contoh adalah kehilangan sejumlah asam lambung selama periode muntah yang

berkepanjangan atau bila asam lambung disedot dengan selang lambung (seperti yang

kadang-kadang dilakukan di rumah sakit, terutama setelah pembedahan perut).

Pada kasus yang jarang, alkalosis metabolik terjadi pada seseorang yang

mengkonsumsi terlalu banyak basa dari bahan-bahan seperti soda bikarbonat. Selain itu,

alkalosis metabolik dapat terjadi bila kehilangan natrium atau kalium dalam jumlah yang

banyak mempengaruhi kemampuan ginjal dalam mengendalikan keseimbangan asam basa

darah.

26

Penyebab utama akalosis metabolik:

1. Penggunaan diuretik (tiazid, furosemid, asam etakrinat)

2. Kehilangan asam karena muntah atau pengosongan lambung

3. Kelenjar adrenal yang terlalu aktif (sindroma Cushing atau akibat penggunaan

kortikosteroid).5

Kesimpulan :

Mekanisme pernapasan akan mempengaruhi kinerja pernapasan seseorang, maka jika

terjadi gangguan pada mekanismenya maka keseluruhan sistem pernapasan seseorang juga

akan terganggu.

Daftar Pustaka

1. Junqueira LC, Carneiro J. Histologi Dasar Teks dan Atlas. In: Dany F, editor. System

Pernafasan. 10th ed. Jakarta :EGC; 2007.p.336-52.

2. Ethel Sloane. Anatomi dan Fisiologi. Sistem Pernafasan. Jakarta : EGC; 2004.p.266-75.

3. Fisiologi Respirasi. Edisi 11 Maret 2009. Diunduh dari jayarasti.blogspot.com/2009/03. 18

Mei 2009.

4. Guyton AC, Hall JE. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. In : Rachman LY, Hartanto H,

Novrianti A, Wulandari N, editors. Prinsip-prinsip Fisika Pertukaran Gas; Sifusi Oksigen

dan Karbon Dioksida Melalui Membran Pernafasan. 11st ed. Jakarta : EGC ; 2008.p.515-

37.

5. Ward JPT, Ward J, Leach MR, Wiener CM. At a Glance Sistem Respirasi. In : Safitri A,

editors. Tekanan dan Volume Selama Pernapasan Normal. 2nd ed. Jakarta : Penerbit

Erlangga ; 2008. p.14-5.

6. Gunadi S,Salim D,Wibawani N,Goenawan J , etc. Sistem Respirasi-1.Jakarta : Ukrida,

2012.

27

28