PERNAFASAN (RESPIRASI (RESPIRASI)) Dr.OK.M.SYAHPUTRA,M.Kes
• Pertukaran dua gas O2 dan CO2 antara tubuh dan lingkungan • Terbagi dalam 4 proses : - Pertukaran udara paru-paru - Diffusi O2 dan CO2 antara alveoli dan darah - Transport O2 dan CO2 dalam darah - Pengaturan ventilasi PERNAFASAN Merupakan Peristiwa kimia dan faal tubuh yg mempengaruhi difusi O2 dan CO2 - Huku Hukum m Boy Boyle le PV = R (konstanta) - Huku Hukum m Gay-L Gay-Lus ussa sac c
V
= RT
- Jadi : Hukum Gay-Lussac Gay-Lussac + Hukum Hukum Boyle Boyle Hukum gas ideal, yaitu : PV = nRT PERNAFASAN • Dimana : P = tekanan (mmHg) V = volume (ℓ) (ℓ) n = jlh massa gas (gr/mol) R = Konstanta = 62,36
Kecepatan berlangsungnya proses difusi dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti: 1. Perbedaan antara tek. Parsial gas diatas cairan dan tek. Gas didalamnya. 2. Luas daerah penampang lintang antar muka gas-cairan. 3. Panjang jarak yg harus ditempuh molekul-molekul 4. Besarnya daya larut gas dalam cairan. 5. Banyaknya jumlah molekul yang dapat berdifusi pada setiap perbedaan
tekanan. 6. Besarnya kecepatan atau penggerak kinetik molekul.
Tekanan Parsial dan Persentasi Konsentrasi gas-gas pernafasan adalah berbeda dlm udara alveoli dgn udara lembab. Hal ini disebabkan oleh : 1. Absorbsi O2 yg tetap dari udara alveoli. 2. Difusi CO2 yg tetap dari darah paru-paru kedalam alveoli. 3. Penggantian udara alveoli yg relatif lambat selama ventilasi normal. Keadaan setimbang yang stabil (steady state equilibrium) ada 2 faktor yang mempengaruhinya : 1. Tekanan Parsial gas yang mengelilingi air. 2. Kelarutan gas dalam cairan pada suatu suhu.
• Udara yang sampai dialveoli mengalami proses pemanasan dan pelembaban secara maksimal disepanjang saluran napas jenuh dengan air tekanan dalam paru tidak melebihi 760 mmHg tekanan partial komponen udara lainnya dikurangi. • Tekanan partial gas : desakan yang ditimbulkan oleh gas untuk masuk / keluar cairan ( PO2, PCO2, pN2 dsb ). • Kemampuan keseluruhan membran pernafasan total untuk melakukan pertukaran gas antara alveoli dan darah paru-paru dapat dinyatakan sbg kapasitas difusi, yaitu volume suatu gas berdifusi melalui membran pernafasan dlm 1 menit pd perbedaan tek. 1 mmHg. • Koefisien diffusi CO2 lebih besar 20 kali dibanding O2 meski PCO2 kapiler paru ( 45 mmHg ) hanya berbeda sedikit dari PCO2 alveoli ( 40 mmHg ), CO2 darah segera diseimbangkan dengan CO2 alveoli. • Tekanan partial gas dalam sistem pulmoner art.pulmoner
alveoli vena pulmoner
PO2
40
104
104
PCO2
45
40
40
PH2O 47 47 47 • Bila suatu gas dimasukan ke dlm ruang yg mengandung cairan seperti : air, molekul-molekul gas akan beradu dengan fase cair dalam usahanya untuk masuk & menciptakan suatu keadaan seimbang sehingga tekanan gas dalam
Benturan & masuknya molekul ke dalam cairan berlangsung degan suatu proses yang disebut DIFUSI. TRANSPORT OKSIGEN DARAH • Diikat reversible dan dibawa oleh hemeprotein “hemoglobin “ Hb + O2 HbO2 • Derajat pengikatan ditentukan oleh PO2 sekitar Hb • Affinitas Hb terhadap O 2 berkurang oleh : 1. Peninggian [ H+ ] 2. Peninggian PCO2 ( efek Bohr ) 3. Peninggian suhu 4. Peninggian [ 2,3 bifosfogliserat eritrosit ] TRANSPORT CO2 DARAH • 10% dalam bentuk larut dalam plasma • 20% CO2 berikatan dengan gugus amino terminal residu valin pada molekul globin dari Hb ( ikatan karbamino ) • 70% dalam bentuk garam HCO3• Efek Haldane : oksigenasi Hb diparu-paru meningkatkan pelepasan CO2, sebaliknya deoksigenasi Hb dijaringan perifer meningkatkan pengambilan CO2 • Chloride shift : gerakan Cl – untuk mengimbangi gerakan HCO3 – antara eritrosit dan plasma arah gerakan berbeda dijaringan dan dialveoli
OLEH SSPL • Diperantarai oleh PCO2 darah • PCO2 lebih besar dari 40 mmHg stimulasi medulla oblongata ventilasi alveoli meningkat • Sistem ini mengatur ekskresi dan retensi CO 2 darah pengaturan PCO2 berperan dalam pengaturan keseimbangan asam basa tubuh.
KESEIMBANGAN ASAM BASA Sistem Homeostasis PH Cairan Tubuh Gangguan-gangguan Asam Basa • Pengertian pH Defanisi pH -log Keseimbangan (H+)
• Untuk menghitung pH larutan : • Hitung konsentrasi ion Hidrogen (H+) • Hitung logaritma ion Hidrogen • Nilai pH adalah nilai Log dari No.2 • pH darah normal : 7,4 + 0,05 • Konsentrasi pH ditentukan oleh ion Hidrogen (H+) pH CAIRAN TUBUH • Nanoekivalan konsentrasi ion H ( 40 nEq / L ) dalam keseimbangan terhadap
• Ph = - log 10 [ion H] = log 10 ( 1 / [ion H] ), karena [ion H] = 4 * 10-8 Eq / L, maka : Ph = 7,4 • Ph cairan tubuh normal antara 7,3 – 7,4 dan nilai ph yang mungkin untuk hidup antara 6,8 – 8. PRODUK ASAM DARI METABOLISME • Katabolisme asam amino mengandung sulfur menghasilkan asam sulfurik dan katabolisme fosfolipid menghasilkan asam fosforik • Kedua jenis asam tersebut merupakan asam yang tidak dapat menguap ( non volatile acid ) dan dibentuk sekitar 40 – 80 mEq / hari • Katabolisme karbohidrat dan lipid membentuk sekitar 15.000 – 20.000 mMol CO2 / hari, yang termasuk asam yang mudah menguap ( volatile acid ). KESEIMBANGAN ASAM BASA Ion H+ berasal dari: 1. Oxidasi karbohidrat/ hidrat arang yg tdk sempurna 2. Oxidasi FFA yg tdk sempurna ketosis 3. NH3 dari deaminasi oxidatif asam amino NH3 urea 4. Proses pengangkutan CO2 dr jaringan ke paru-paru tdpt ion H+ dlm darah Asam dan Basa HA = H+ + A- , maka asam diartikan sebagai suatu donor proton ( HA ) dan basa
• Eritrosit dan sel tubulus ginjal mengandung enzym karbonat anhidrase, mengkatalisa : CO2 + H2O H2CO3 . H+ + • Asam karbonat merupakan donor proton ( H2CO3 HCO3 - ), maka CO2 selalu digolongkan sebagai asam. MEKANISME FISIOLOGIS HOMEOSTASIS PH • Sistem kerja buffer yang dipengaruhi sifat-sifat fisik dan kimianya • Sistem pernapasan yang mengatur perubahan pCO2 melalui perubahan ventilasi • Sistem pengaturan ginjal terhadap penyimpanan bikarbonat tubuh BUFFER • Substansi yang dapat menerima proton ( ion H ) dan meminimalisasi perubahan Ph. • Suatu larutan asam lemah dengan garamnya. • Buffer- buffer penting tubuh : 1. ECF : HCO32. ICF : HPO4= , H2PO4- dan protein ( Hb ). 3. Karbonat tulang. BUFFER PENTING TUBUH • Efektivitas tergantung pada : - Ph lazim yang dapat dipertahankan
- Mekanisme khusus yang dimiliki, seperti HCO3 yang merupakan bagian dari sistem terbuka ( volatile ) • Bikarbonat : pKa 1,3 U dibawah Ph fisiologis, konsentrasi ekstrasel tinggi, berada dalam keseimbangan dengan CO2 ( bagian dari sistem terbuka).
• Fosfat : konsentrasi intrasel tinggi, penting pada pengasaman urine, dengan pKa 6,8 mempertahankan ph cairan tubulus distal 6 s/d 7. • Protein : protein plasma sebagai buffer ekstrasel dengan peran terbatas, Hb berperan besar sebagai buffer intrasel. • Karbonat tulang : simpanan buffer yang potensial, berperan penting sebagai respon jangka panjang pada asidosis kronis. PENGATURAN ASAM BASA OLEH GINJAL • Dengan mengatur [ HCO3 - ] darah. • Ambang ginjal untuk HCO3 - : 26 – 28 mmol/ L, sedangkan [HCO3 - ] plasma : 25 – 26 mmol/L sangat sedikit diekskresi. • HCO3 – hasil filtrasi darah mengalami reabsorbsi ditub. Proksimal ( 90 %) dan ditub. Distal ( 10 %). • CO2 hasil filtrasi dan CO2 yang berasal dari HCO3 berdiffusi bebas kesel tubulus dalam sel : CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- ( oleh karbonat anhidrase). • PCO2 darah PCO2 sel tubulus [H+] sekresi H+ kelumen ( antiport H+- Na+ ) mereabsorbsi HCO3 dan/atau diekskresi melalui urine.
- Reabsorbsi HCO3 - Bereaksi dengan buffer HPO4= / H2PO4- dan menjadi penukar Na+ pada Na2HPO4 menjadi NaH2PO4 (penghematan Na ) -Breaksi dengan NH3 (deaminasi oksidatif asam-asam amino disel tubulus) membentuk NH4+ ( pKa = 9,6 untuk dapat menetralisir asam kuat (sulfat dan fosfat) yang akan diekskresi melindungi mukosa saluran kemih PERSAMAAN HENDERSON-HASSELBACH • Ph = pKa + log ([ A- ] / [ HA ]). • Ph = pKa + log ([HCO3-] / [H2CO3]). • CO2 larut dalam plasma dan membentuk H2CO3 sebanding dengan tekanan CO2 ( pCO2 ), sehingga persamaan ini menunjukkan bahwa Ph adalah perbandingan antara HCO3- dan pCO2. • 7,4 = 6,1 + log ( [HCO3-] / [H2CO3] ), untuk mempertahankan Ph ideal tersebut, perbandigan antara konsentrasi garam dan asam karbonat adalah 20 : 1. • Jadi : pH = 6,1 + Log20 40x0,03 7,4 = 6,1+ Log 20
1,3 pH ↓ = acidosis
1 7,4 = 7,4
pH ↑ = alkalosis
GANGGUAN-GANGGUAN KESEIMBANGAAN ASAM BASA Gangguan metabolik :
- Asidosis metabolik.
- Alkalosis metabolik Gangguan respirasi : - Asidosis respiratorik. - Alkalosis respiratorik. Setiap gangguan primer akan disertai respon sekunder dari sistem berlawanan (gangguan primer metabolik direspon dengan perubahan sistem respirasi dan sebaliknya). Ph dikembalikan mendekati normal tetapi tidak terjadi kompensasi berlebihan. ASIDOSIS METABOLIK • Paling banyak ditemukan. • Penurunan [HCO2-], karena banyak digunakan menanggulangi kelebihan asamasam organik sisa meetabolisme. • Ditemukan pada penderita diabetes, gagal ginjal, gastroenteritis (dehidrasi), tirotoksikosis, dsb. • Bila mekanisme kompensasi dapat mengembalikan PH normal -> asidosis metabolik terkompensasi -> konsentrasi bikarbonat meningkat. KOMPENSASI PADA ASIDOSIS METABOLIK
• Peningkatan H+ disangga HCO3- plasma dan Hb (dtk – mnt). • Peningkatan ventilasi menurunkan PCO2 ( mnt ). • Peningkatan H+ disangga HCO3- intertisial (30 mnt). • Peningkatan H+ disangga protein dan fosfat intra sel ( jam ). • Penghematan dan pembentukan HCO3- oleh ginjal (2 – 6 hari). ALKALOSIS METABOLIK • Peningkatan HCO2- karena konsumsi atau hilangnya substansi asam yang berlebihan. • Ditemukan pada pemakai obat-obatan ulkus peptikum yang lama, obstruksi usus (muntah), dsb. • Kompensasi tubuh berupa : − Pernapasan lambat dan dangkal untuk retensi CO2. − Mengurangi ekskresi H+ dengan ekakresi garam NaHCO2 dan NaPO4 . − Menekan pembentukan NH3. ASIDOSIS RESPIRATORIK •Peningkatan PCO2 karena gangguan fungsi paru -> retensi CO2 . •Ditemukan pada pneumonia, emfisema, keracunan morfin dan barbiturat, dsb. • Bikarbonat yang dibentuk dari CO yang meninggi karena asidosis respiratorik
ALKALOSIS METABOLIK • Peningkatan HCO3- karena konsumsi atau hilangnya substansi asam yang berlebihan. • Ditemukan pada pamakai obat-obat ulkus peptikum yang lama, obstruksi usus (muntah ), dsb. • Kompensasi tubuh berupa : - Pernapasan lambat dan dangkal untuk retensi CO2 - Mengurangi ekskresi H+ dengan ekskresi garam NaHCO3 dan Na2HPO4 . - Menekan pembentukan NH3 . KOMPENSASI PADA ASIDOSIS RESPIRATORIK • Peningkatan H+ disangga oleh Hb eritrosit (dtk-mnt) • Peningkatan H+ disangga oleh protein dan fosfat intrasel (jam). • Peningkatan ekskresi H+ dengan peningkatan pembentukan amoniak di tubuli distal dan pembentukan bikarbonat baru oleh ginjal (2-6hr). ALKALOSIS RESPIRATORIK • Penurunan PCO2 karena gangguan fungsi paru (hiperventilasi). • Ditemukan pada keadaan keracunan salisilat, demam tinggi, histeria, dsb. • Kompensasi tubuh dengan penurunan ekskresi H+ oleh ginjal. • Kompensasi respiratorik untuk gangguan-gangguan metabolik berlangsung
Acid Base Disorders pH
[H+]
Metabolic acidosis
[HCO3-]
pCO2
Metabolic alkalosis
[HCO3-]
pCO2
Respiratory acidosis
pCO2
[HCO3-]
Respiratory alkalosis
pCO2
[HCO3-]
Disorder
Primary disturbance
Secondary response
