MEKANISME KONTROL RESPIRASI
Sistem pernafasan manusia merupakan suatu susunan yang sangat kompleks. Mulai dari alat tubuh yang dipergunakan dalam bernapas maupun dari segi bagaimana ia dapat bekerja secara optimal. Allah swt telah menciptakan susunan ini dengan begitu sempurna, tiada cacat sedikitpun. Setiap sel dan jaringan yang menyusunnya me nyusunnya memiliki fungsi dan peranannya tersendiri. Strukturnya yang begitu rumit menjadikan sistem ini begitu istimewa untuk menopang me nopang kehidupan kita para manusia. Pola napas pada saat tubuh menjalani exercise tidak bisa dipertahankan secara otonom karena tubuh kala itu butuh pasokan oksigen lebih banyak dari biasanya, sehingga harus dibantu dengan faktor lain. Secara umum, sistem kontrol respirasi respirasi diambil alih oleh ol eh kerja sistem saraf pusat di bagian bilateral medula oblongata dan pons pada batang otak. Daerah ini dibagi menjadi kelompok neuron utama ! ". Kelompok pernapasan dorsal , terletak di bagian dorsal #belakang$ medula yang terutama menyebabkan inspirasi. %. Kelompok pernapasan ventral , terletak di &entrolateral #depan samping$ medula, yang terutama menyebabkan inspirasi dan ekspirasi yang lebih dalam. . Pusat pneumotaksik , terletak di sebelah dorsal bagian superior pons, tepatnya di sebelah dorsal nuklous parabrakialis pada pons bagian atas, yang terutama mengatur kecepatan dan kedalaman napas. 'espirasi adalah pertukaran gas antara mahluk hidup dengan lingkungan sekitarnya. Pada serangga oxigen dibawa langsung ke sel( sel melalui suatu sistem percabangan trachea yang cukup e)sien.pada katak respirasi terjadi *+ melalui kulit, dan sisanya melalui sistem sirkulasi pulmonal. Pertukaran gas pada manusia melalui sistem sirkulasi pulmonal yang kompleks, dimana oksigen didistribusikan dan -% dikeluarkan dari seluruh sel(sel tubuh. 'espirasi 'espirasi pada manusia dibagi menjadi respirasi eksternal dan respirasi internal. 'espirasi 'espirasi eksternal adalah pertukaran gas antara darah dan udara di lingkungan sekitar, terbagi dalam empat e mpat proses ! ". / /entilasi entilasi ! Pergerakan massa udara dari luar ke dalam al&eoli dan distribusinya di dalam al&eoli.
%. Mixing ! Distribusi intrapulmonal molekul gas #al&eolar$ . Di0usi ! Proses masuknya gas melewati membran al&eoli(kapiler. 1. Perfusi al&eolar(sirkulasi kapiler ! pengambilan gas oleh aliran darah pulmonal 'espirasi internal adalah pertukaran gas antara darah dan jaringan, terdiri dari empat proses ! ". Sirkulasi arteri dalam menghantarkan darah yang mengandung oksigen. %. Distribusi kapiler . Difusi ! Proses masuknya gas ke dalam ruang interstitial dan melewati melewati membran 1. Metabolisme seluler melibatkan en2im respirasi. Pada dasarnya, &entilasi ber&ariasi berdasarkan metabolisme indi&idu dan reaksi kimia di darah. /entilasi yang e)sien tergantung pada ! ". Struktur normal %. 3oordinasi kerja otot . Perbedaan tekanan gas 1. 4ntegrasi neuromuskuler
Kemoreseptor 4nput a0eren yang paling penting terhadap neuron(neuron di pusat respirasi datang dari kemoreseptor sentral dan perifer. 3emoreseptor sentral terletak pada permukaan &entral medulla, di suatu area yang terpisah dari neuron(neuron pusat respirasi. 3emoreseptor( kemoreseptor ini responsif terhadap konsentrasi ion hidrogen cairan serebrospinal dan menyediakan akti&itas a0eren yang paling penting selama kontrol normal pernafasan. 5ipoksia akan menekan kemoreseptor sentral. 3emoreseptor perifer terletak ada badan karotis dan aorta dan sangat responsif terhadap hipoksia, asidosis, hiperkarbia dan obat(obat tertentu dalam darah yang mencapai mereka. 3emoreseptor perifer tidak sepenting kemoreseptor sentral selama kontrol normal respirasi, tapi mereka memberikan inpur a0eren yang penting terhadap pusat respirasi pada kondisi lingkungan atau stadium
penyakit tertentu. Prnyakit &askuler atherosklerotik atau diseksi operasi dapat menekan reseptor(reseptor ini dengan efek minimal pada respirasi yang tenang. 3emoreseptor adalah alat indera yang merespon terhadap rangsangan 2at kimia yaitu indra pembau #idung$ dan indra pengecap #lidah$.
Mekanikal Reseptor pada Respirasi terdiri dari ". Saluran nafas bagian atas Pada bagian ini udara yang masuk ke tubuh dihangatkan, disarung dan dilembabkan %. Saluran nafas bagian bawah 6agian ini menghantarkan udara yang masuk dari saluran bagian atas ke al&eoli . Al&eoli terjadi pertukaran gas antara % dan -% 1. Sirkulasi paru Pembuluh darah arteri menuju paru, sedangkan pembuluh darah &ena meninggalkan paru. *. Paru terdiri dari ! Saluran nafas bagian bawah , Al&eolic, Sirkulasi paru 7. 'ongga Pleura 8erbentuk dari dua selaput serosa, yang meluputi dinding dalam rongga dada yang disebut pleura parietalis, dan yang meliputi paru atau pleura &eseralis 9. 'ongga dan dinding dada Merupakan pompa muskuloskeletal yang mengatur pertukaran gas dalam proses respirasi
Mekanisme Pertahanan dan Filtasi Udara :ormalnya, saluran pernafasan steril dari daerah sublaring sampai parenkim paru. Paru(paru dilindungi dari infeksi bakteri melalui mekanisme pertahanan anatomis dan mekanis, dan faktor imun lokal
dan sistemik. Mekanisme pertahanan awal berupa )ltrasi bulu hidung, re;eks batuk dan mukosilier aparatus. Mekanisme pertahanan lanjut berupa sekresi 4g A lokal dan respon in;amasi yang diperantarai leukosit, komplemen, sitokin, imunoglobulin, makrofag al&eolar, dan imunitas yang diperantarai sel. 6eberapa infeksi alat respirasi berasal dari partikel debu yang membawa agen infeksi dimana keluar 9 ? akan bertahan di orofaring, diameter +,* > * ? akan masuk sampai ke paru(paru dan diameter +,* ? dapat masuk sampai ke al&eoli tetapi dapat keluar bersama sekresi %$ Pembersihan melalui mukosilia $ Sekresi oleh humoral lokal 1$ =agositosis
Mekanisme mucociliary sebagai suatu mekanisme pertahanan lokal pada hidung dan sinus paranasal yang bergantung pada clearance mukosiliar
'e;ek 6atuk 6atuk adalah suatu mekanisme perlindungan berupa re;ek )siologis yang bertujuan untuk mengeluarkan dan membersihkan saluran pernapasan dari @benda asing@ yang merangsang terjadinya re;ek tersebut. 'e;ek batuk dapat ditimbulkan oleh !
" 'angsangan mekanis, misalnya asap rokok, debu, tumor . % Adanya perubahan suhu mendadak . 'angsangan kimiawi, misalnya gas dan bau(bauan . 1 Adanya peradangan < infeksi . * 'eaksi alergi .
Selain oleh kelima penyebab di atas, batuk pun merupakan gejala yang la2im terjadi pada penderita penyakit typus, penderita dekompensasi jantung dan pada penderita penyakit cacing gelang.
ontrol s!stem pernapasan Paru(paru bekerja secara otonom, maksudnya tidak ada yang mempengaruhi akti)tasnya, atau bekerja dengan kehendak sendiri< otomatis. 3emampuan otonom yang dimiliki paru adalah sekitar "1("7 kali pernapasan permenit. " kali pernapasan " x inspirasi B " x ekspirasi. Pola napas pada saat tubuh menjalani exercise tidak bisa dipertahankan secara otonom karena tubuh kala itu butuh pasokan oksigen lebih banyak dari biasanya, sehingga harus dibantu dengan faktor lain. Secara umum, sistem kontrol respirasi diambil alih oleh kerja sistem saraf pusat di bagian bilateral medula oblongata dan pons pada batang otak. Daerah ini dibagi menjadi kelompok neuron utama ! ". Kelompok pernapasan dorsal , terletak di bagian dorsal #belakang$ medula yang terutama menyebabkan inspirasi. %. Kelompok pernapasan ventral , terletak di &entrolateral #depan samping$ medula, yang terutama menyebabkan inspirasi dan ekspirasi yang lebih dalam. . Pusat pneumotaksik , terletak di sebelah dorsal bagian superior pons, tepatnya di sebelah dorsal nuklous parabrakialis
pada pons bagian atas, yang terutama mengatur kecepatan dan kedalaman napas. Adalagi yang namanya saraf(saraf sensoris yang mendeteksi paru. Perlu diingat bahwa saraf(saraf sensoris ini berujung sebagai reseptor, seperti kemoreseptor perifer, baroreseptor dan reseptor% lainnya di dalam paru. :anti kumpulan reseptor(reseptor ini akan bergabung menjadi nucleus traktus solitarius yakni ujung akhir dari saraf sensoris pernapasan yang terdapat pada ner&us &agus dan ner&us glosofaringeus. Pada akhirnya kedua ner&us ini akan berhubungan dengan kelompok pernapasan bagian dorsal. Melalui ini, mekanisme penghantaran informasi dari paru ke pusat respirasi bagian dorsal bisa berlangsung. Pernapasan Normal Pada pernapasan biasa, pusat saraf dorsal akan melepaskan sinyal inspirasi ritimis #yang teratur$. 3alau di guyton disebutkan bahwa pelepasan sinyal% inspirasi ritmis ini belum diketahui penyebabnya. Sinyal inspirasi yang dilepaskannya ini berupa sinyal yang landai #ramp signal$, gunanya supaya inspirasi kita itu terjadi secara perlahan dan dapat meningkatkan &olume paru dengan mantap, sehingga kita tidak bernapas terengah(engah. Perlu diingat lagi bahwa sinyal(sinyal ini akan dihantarkan ke paru dan otot% diafragma melalui saraf% motorik pernapasan. Setelah pusat dorsal melepaskan sinyal inspirasi yang landai tersebut, pusat pneumotaksik akan mentransmisikan sinyal ke area inspirasi. Cfek utama di sini adalah mengatur titik penghentianE inspirasi landai, dengan demikian mengatur lamanya proses inspirasi. 3alau sinyal pneumotaksik ini kuat, inspirasi dapat berlangsung hanya dalam +,* detik, akibatnya &olume inspirasi juga sedikitF kalau sinyal pneumotaksik ini lemah, inspirasi dapat berlangsung terus selama * detik bahkan bisa lebih, akibatnya &olume inspirasi menjadi banyak sekali. :ah, kalau sinyal inspirasi landai itu telah berhenti, maka paru secara otomatis akan mengalami fase ekspirasi. Paru(paru kita mempunyai suatu sifat istimewa yakni elastis dan punya daya lenting. Gadi ekspirasi ini terjadi sebagai imbas dari inspirasi, dimana disini udara yang keluar tentunya telah bertukar dengan -%. 8egasnya, ekspirasi tenang yang normal, murni disebabkan akibat sifat elastis daya lenting paru dan rangka toraks. #guyton hal.*1+$
Pernapasan !" Le#ih $alam :ah, kalau kita bernapas lebih dalam, disini baru terjadi peranan dari kelompok saraf pernapasan bagian &entral. Sedangkan pada pernapasan tenang yang normal, kelompok saraf &entral ini inaktif. 6ila rangsangan pernapasan guna meningkatkan &entilasi paru menjadi
lebih besar dari normal, sinyal respirasi yang berasal dari mekanisme getaran dasar di area pernapasan dorsal akan tercurah ke neuron pernapasan &entral. Akibatnya, area pernapasan &entral turut membantu merangsang pernapasan ekstra. 'angsangan area &entral ini berupa rangsangan listrik yang menyebabkan inspirasi dan juga ekspirasi. 8etapi yang paling penting disini adalah sinyal untuk ekspirasi, karena sinyal% ini langsung dihantarkan dengan kuat ke otot( otot abdomen selama ekspirasi yang sangat sulit. 4ntinya, pernapasan &entral ini gunanya sebagai pendorong bila dibutuhkan &entilasi paru yang lebih besar, khususnya selama latihan )sik berat.
Pem#atasan sin!al inspirasi oleh re%eks &erin"'(reuer Selain sinyal pusat pneumotaksik, masih ada sinyal(sinyal saraf sensoris yang berasal dari paru untuk membantu mengatur pernapasan. Hang paling penting adalah yang terletak di bagian otot dinding bronkus dan bronkiolus seluruh paru, yaitu reseptor regang, yang menjalarkan sinyal melalui ner&us &agus ke kelompok neuron pernapasan dorsal apabila paru(paru menjadi sangat teregang akibat inspirasi terlalu lama. Sinyal ini akan menghentikanE inspirasi landai yang dilepaskan oleh pusat pernapasan dorsal tadi. #kurang lebih mekanisme penghentiannya mirip dengan penghentian oleh sinyal pusat penumotaksik$. 4ni disebut re;eks in;asi 5ering(6reuer. 'e;eks ini juga ikut meningkatkan kecepatan pernapasan, sama halnya dg sinyal pneumotaksik. Ian baca di gayton, re;eks ini kemungkinan tidak diaktifkan sampai &olume tidal meningkat dari kali normal, jadi re;eks ini terutama muncul sebagai mekanisme protektif untuk mencegah in;asi #peregangan$ paru yang berlebihan daripada yang dibutuhkan biasanya.J Pen"aturan kimia)i *O+ dan &, di area kemosensiti- •
•
Di dekat medula oblongata, tepatnya +,% mm di bilateral #samping$ area pernapasan &entral, ada suatu area neuron yang sangat sensitif dengan perubahan konsentrasi -% ataupun ion 5B dalam darah. Area ini disebut area kemosensitif. Area ini bakal merangsang bagian lain dalam pusat pernapasan. Apabila suatu saat konsentrasi -% dan 5B yang dihasilkan jaringan otak meningkat, ia akan berdifusi ke dalam sawar darah otak. Perlu diingat, bahwa sawar darah di otak ini punya dinding yang khusus, dimana ia hanya mengi2inkan 2at(2at tertentu untuk lewat. #semacam benteng pertahanan, yang lebih dikenal dengan 6lood 6rain 6arrier< 666$. :ah, -% ini sangat permeable terhadap 666 tsb, namun tidak permeable sama sekali terhadap ion 5B, sehingga yang mudah berdifusi ke sawar darah otak adalah -%.
•
Sawar darah otak ini juga dilengkapi dengan neuron(neuron kemosensitif yang bakal mendeteksi perubahan konsentrasi -% dalam sawar darah. -% di dalam sawar darah otak ini bakal bereaksi dengan air membentuk ion 5B dan asam 5-(. :ah, 5B yang dihasilkan melalui reaksi inilah yang sebenarnya lebih merangsang area kemosensitif melalui neuron% kemosensitif tadi. Apabila area kemosenstif ini terangsang, maka pusat pernapasan lainnya ikut terangsang dan pola napas pun mengalami perubahan.
Kemoreseptor Peri-er •
•
•
Di luar otak, ternyata juga terdapat sistem kemoreseptor tersendiri yang juga turut andil dalam pengaturan pernapasan. 3emoreseptor di luar otak ini disebut kemoreseptor perifer. =ungsinya yang terpenting adalah untuk mendeteksi perubahan oksigen dalam darah walaupun respetor ini juga sedikit berpengaruh terhadap perubahan konsentrasi -% dan 5B di dalam darah. Sebagian besar kemoreseptor ini terletak di badan karotis #karotic body$ dan di badan aorta #aortic body$. 3arotic body terletak di bilateral pada percabangan arteri karotis komunis. Serabut saraf aferennya berjalan melalui ner&us 5ering ke ner&us glosofaringeus dan kemudian ke area pernapasan dorsal di medula oblongata. Sedangkan aortic body terletak di sepanjang arkus aortaF dimana serabut saraf aferennya berjalan melalui ner&us &agus, juga ke area pernapasan dorsal di medula oblongata. 'eseptor ini akan mendeteksi perubahan kadar %, -% dan ion 5B. Misalkan apabila kadar % dalam arteri menurun, kemoreseptor perifer ini menjadi sangat terangsang. Singkatnya, ia bakal mengirimkan impuls ke pusat pernapasan untuk meningkatkan frekuensi napas.
