Pengaruh Ketinggian terhadap Pernapasan
Udara mengalir masuk dan keluar paru selama tindakan bernapas karena berpindah mengikuti gradient antara alveolus dan atmosfer yang berbalik arah secara bergantian yang ditimbulkan oleh aktivitas siklik otot pernapasan. Terdapat tiga tekanan yang berbeda yang berperan penting dalam ventilasi. 1. Tekanan Atmosfer (barometrik) adalah tekanan yang ditimbulkan oleh berat udara di atmosfer pada benda di permukaan bumi. Pada ketinggian permukaan laut tekanan ini sama dengan 760 mmHg. Tekanan atmosfer berkurang seiring dengan bertambahnya ketinggian di atas permukaan laut karena lapisan-lapisan udara di atas permukaan bumi juga semakin menipis. Pada setap ketinggian terjadi perubahan kecil pada tekanan atmosfer disebabkan oleh perubahan kondisi cuaca yaitu ketikan tekanan barometrik naik atau turun (Sherwood, 2016). 2. Tekanan Intra-alveolus atau Tekanan Intrapulmonal adalahtekanan di dalam alveolus. Karena alveolus berhubungan dengan atmosfer melalui saluran pernapasan penghantar, udara cepat mengalir menuruni gradien tekanannya setiap kali tekanan intra-alveolus berbeda dari tekanan atmosfer, udara terus mengalir hingga tekanan seimbang (ekuilibrium) (Sherwood, 2016). 3. Tekanan Intrapleura adalah tekanan di dalam kantong pleura. Tekanan ini juga dikenal sebagai Tekanan Intratoraks yaitu tekanan yang ditimbulkan diluar paru di dalam rongga toraks.
Tekanan intrapleura biasanya lebih rendah daripada tekanan atmosfer, rata-rata 756 mmHg saat istirahat. Seperti tekanan darah yang dicatat dengan menggunakan tekanan atmosfer se bagai titik referensi (yaitu tekanan darah sistolik 120 mmHg adalah 120 mmHg lebih besar daripada tekanan atmosfer 756 mmHg atau dalam kenyataan 880 mmHg), 7 56 mmHg biasanya disebut sebagai tekanan -4 mmHg. Namun, sebenarnya tidak ada tekanan dibandingkan dengan tekanan atmosfer normal sebesar 760 mmHg (Sherwood, 2016). Pengaruh Ketinggian pada Tubuh
Tubuh kita secara optimal dilengkapi untuk berada dalam tekanan atmosfer normal. Naik ke gunung yang tinggi dan jauh di atas permukaan laut atau t urun ke kedalaman samudera dapat menimbulkan pengaruh pada tubuh (Sherwood, 2016). Tekanan atmosfer secara progresif berkurang seiring dengan bert ambahnya ketinggian. Pada ketinggian 18.000 kaki di atas permukaan laut, tekanan atmosfer hanya 380 mmHg separuh dari nilainya di permukaan laut. Karena proporsi oksigen dan nitrogen di udara tetap sama, PO₂ udara inspirasi di ketinggian ini adalah 21% dari 380 mmHg atau 8 0 mmHg, dengan PO₂ alveolus menjadi lebih rendah pada 45 mmHg. Pada setiap ketinggian di atas 1 -.000 kaki, PO₂ arteri turun ke bagian curam dari kurva oksigen-Hemoglobin di bawah kisaran aman region datar. Akibatnya persen dari saturasi Hemoglobin dalam darah arteri berkurang tajam dengan ber tambahnya ketinggian (Sherwood,2016).
Berikut ini adalah tekanan atmosfer dan tekanan parsial oksigen (PO ₂) pada berbagai ketinggian: Ketinggian tempat dari permukaan laut 0 m (0 kaki) 1.000 m (3.280 kaki) 2.000 m (6.560 kaki) 3.000 m (9.840 kaki) 4.000 m (13.120 kaki) 5.000 m (16.400 kaki)
Tekanan atmosfer 760 mmHg 675 mmHg 598 mmHg 529 mmHg 466 mmHg 411 mmHg
Tekanan parsial oksigen (PO₂) 159 mmHg 141 mmHg 125 mmHg 110 mmHg 98 mmHg 86 mmHg
Sumber: Human Physiologi (Houssay, 1955)
Orang yang naik cepat ke ketinggian 10 .000 kaki atau lebih akan mengalami gejala Acute Mountain Sickness
yang berkaitan dengan hipoksia hipoksik dan alkalosis akibat hipokapnia yang
ditimbulkannya. Peningkatan dorongan bernapas untuk memperoleh lebih banyak oksigen menyebabkan alkalosis respiratorik karena CO₂ pembentuk asam dikeluarkan lebih cepat daripada yang dihasilkan. Gejala ini mencakup lesu, mual, hilangnya nafsu makan, bernapas terengah-engah, kecepatan jantung tinggi (dipicu oleh hipoksia sebagai tindakan kompensasi untuk meningkatnya penyaluran oksigen yang ada melalui jaringan), dan disfungsi saraf yang ditandai oleh gangguan penilaian, pusing bergoyang dan inkoordinasi (Sherwood,2016). Meskipun terdapat respon akut terhadap ketinggian, jutaan orang yang tinggal di temp at yang letaknya 10.000 di atas permukaan laut dengan beberapa desa terletak bahkan di ketinggian lebih dari 16.000 kaki. Ketika seseorang tinggal di tempat yang tinggi, respon-respon kompensasi akut berupa peningkatan ventilasi dan peningkatan curah jantung secara bertahap diganti dalam waktu beberapa hari oleh tindakan-tindakan kompensasi yang muncul lebih lambat yang memungkinkan oksigenasi adekuat ke jaringan dan pemulihan keseimbangan asam-basa normal. Pembentukan eritrosit meningkat dirangsang oleh eritropoetin sebagai respon terhadap berkurangnya penyaluran oksigen ke ginjal. Peningkatan jumlah eritrosit meningkatkan kemampuan darah mengangkut oksigen. Jumlah kapiler di dalam jaringan meningkat, mengurangi jarak yang harus ditempuh oleh oksigen ketika berdifusi dari darah ke sel (Sherwood,2016).
Respirasi pada Tempat yang Tinggi
Tekanan barometer diberbagai ketinggian tempat berbeda-beda. Penurunan tekanan barometer merupakan dasar penyebab semua persoalan hipoksia pada fisiologi manusia di tempat tinggi. Hal tersebut dapat dijelaskan bahwa seiring dengan penurunan tekanan barometer juga akan terjadi penurunan tekanan oksigen parsial yang sebanding, sehingga tekanan oksigen selalu tetap sedikit lebih rendah 20% -21% disbanding tekanan barometer total. Seseorang yang tinggal di tempat tinggi akan mengalami aklimatisasi. Aklimatisasi adalah penyesuaian tubuh secara fisiologi terhadap perubahan suatu tempat, dalam hal ini adalah PO ₂ yang rendah (Guyton, 1997).
Apabila seseorang berada di tempat yang tinggi selama beberapa hari, minggu atau tahun menjadi semakin teraklimatisasi terhadap tekanan parsial oksigen yang rendah, sehingga efek buruknya terhadap tubuh makin lama semakin berkurang. Proses aklimatisasi umumnya antara satu sampai tiga hari (Anonim,2008) Prinsip-prinsip utama yang terjadi pada aklimatisasi adalah peningkatan ventilasi paru yang cukup besar, sel darah merah bertambah banyak, kapasitas difusi paru meningkat, dan kemampuan sel dalam menggunakan oksigen meningkat sekalipun tekanan parsial oksigennya rendah (Guyton,1994). Aklimatisasi meliputi beberapa perubahan struktur dan fungsi tubuh, seperti mekanisme kemoreseptor dan tekanan arteri pulmonalis meningkat. Selanjutnya tubuh memproduksi eritrosit lebih banyak di dalam sumsum tulang untuk mengangkut oksigen, tubuh memproduksi lebih banyak enzim biphosphoglyserate yang memfasilitasi pelepassan oksigen dari hemoglobin ke jaringan tubuh. Proses aklimatisasi secara perlahan menyebabkan dehidrasi, urinasi dan m eningkatkan konsumsi alcohol serta obat-obatan. Dalam waktu yang lama dapat meningkatkan ukuran alveoli dan membran alveoli yang diikuti dengan perubahan pertukaran gas (Anonim, 2008). Setelah mengalami aklimatisasi seseorang di tempat yang tinggi akan mengalami peningkatan kapasitas difusi oksigen. Kapasitas difusi normal oksigen ketika melalui membran paru kira-kira 21 ml/mmHg/menit. Kapaasitas ini dapat meningkat sebanyak tiga kali lipat selama olahraga. Sebagian dari peningkatan tersebut disebabkan oleh peningkatan volume paru yang mengakibatkan meluasnya permukaan membran alveolus. Terakhir disebabkan oleh peningkatan tekanan arteri paru yang mendorong darah masuk lebih banyak ke kapiler alveolus (Guyton, 1994). Aklimatisasi alami pada orang yang tinggal di tempat tinggi, seperti penduduk yang tinggal di pegunungan Andes Himalaya (ketinggian 13.000-19.000 kaki di atas permukaan laut) mempunyai kemampuan yang sangat superior dalam hubungannya dengan sistem respirasi dibandngkan dengan pendududk dari tempat rendah.
