Mekanisme Kerja Pernapasan dan Mekanisme Transpor O2 serta CO2

Lili Juliani HiaMahasiswa Fakultas Kedokteran UKRIDAPendahuluan

Sistem respirasi atau sistem pernapasan merupakan suatu mekanisme yang penting dalam tubuh manusia. Sistem respirasi mencakup 2 proses yaitu respirasi internal yaitu meliputi proses metabolisme intra sel yang terjadi di mitokondria termasuk konsumsi oksigen dan produksi karbon dioksida selama pengambilan energi dari molekul nutrient. Yang kedua adalah pernapasan luar yang meliputi seluruh urutan langkah kejadian antara sel tubuh dengan lingkungan luar.Tujuan dari pernapasan adalah untuk menyediakan oksigen bagi jaringan dan membuang karbon dioksida , untuk mencapai tujuan ini , pernapasan dapat dibagi menjadi 4 fungsi utama yaitu :1 a. Ventilasi paru yang berarti masuk dan keluarnya udara antara atmosfer dan alveoli paru.

b. Difusi oksigen dan karbon dioksida antara alveoli dan darah.c. Pengangkutan oksigen dan karbon dioksida dalam darah dan cairan tubuh ke dan dari sel jaringan tubuh.

d. Pengaturan ventilasi dan hal hal lain dari pernapasan .Alamat Korespondensi :Lili Juliani HiaFakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Jl. Arjuna Utara No. 06 Jakarta 11510No Telp ( 021) 5694-2051 email : vivinretu@yahoo.co.idStruktur Makroskopis dan Mikroskopis Sistem Pernapasan

Struktur saluran pernapasan terdiri dari sistem saluran udara / tidak ada pertukaran gas yang dimulai dari hidung , faring , laring , trakea , bronkus sampai bronkiolus terminalis dan organ pertukaran gas ( sistem alveol paru ).a. Hidung

Di dalam hidung terdapat organum olfactorium primer.Fungsi hidung antara lain ialah

a. Fungsi penghidu b. Pernapasan

c. Penyaringan debu

d. Pelembapan udara pernapasan

e. Penampungan secret dari sinus paranasales dan ductus nasolacrimalis

Pada permukaan luar inferior hidung terdapat dua lubang yakni nares anterior yang terpisah satu dari yang lain oleh septum nasi .Terdiri dari vestibulum dan fosa nasal Vestibulum adalah bagian paling anterior dan paling lebar dari rongga hidung. Kulit luar hidung memasuki nares (cuping hidung) dan berlanjut ke dalam vestibulum, pada permukaan dalam nares terdapat banyak kelenjar sebasea dan kelenjar keringat, selain rambut tebal pendek atau vibrissa. Didalam vestibulum, epitelnya tidak berlapis tanduk lagi dan beralih menjadi epitel respirasi khas sebelum memasuki fosa nasal.2

Fosa nasal, terdiri dari 2 rongga yang dibatasi oleh septum nasi. Dari dinding lateral menonjol keluar 3 tonjolan bertulang mirip rak yang dikenal sebagai konka. Dari konka superior, media, dan inferior, hanya konka media dan inferior ditutupi oleh epitel olfaktorius. Didalam lamina propia konka terdapat plexus venosa besar yang dikenal sebagai badan pengembang (swell bodies) untuk menghangatkan udara yang masuk melalui hidung.2b. Faring

Faring adalah sebuah pipa musculomembranosa , panjang 12 14 cm membentang dari basis cranii sampai setinggi vertebra cervical 6 atau tepi bawah cartilago cricoidea.Paling lebar di bagian superior berukuran 3 ,5 cm.Di sebelah kaudal dilanjutkan dengan oesophagus ( kerongkongan ). Faring dibagi menjadi tiga bagian :3a. Nasopharing

b. Orofaring

c. Laringofaring Nasofarings adalah bagian pertama faring, yang kearah kaudal berlanjut sebagai oral organ ini, yaitu orofaring. Nasofaring dilapisi epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet, dibawah membrana basalis terdapat lamina propia terdapat kelenjar campur. Orofaring sendiri dilapisi epitel berlapis gepeng tanpa lapisan tanduk, terletak dibelakang rongga mulut dan permukaan belakang lidah. Nanti akan dilanjutkan bagian atas yang akan menjadi epitel mulut dan ke bawah ke epitel oesophagus.2c. LaringLaring merupakan saluran udara yang bersifat sphincter dan juga organ pembentuk suara , membentang antara lidah sampai trakea atau pada laki laki dewasa setinggi vertebra cervical 3 sampai 6 tetapi sedikit lebih tinggi pada anak dan perempuan dewasa.Laring berada di antara pembuluh pembuluh besar leher dan di sebelah ventral tertutup oleh kulit , fascia fascia dan otot otot depressor lidah.3 Laring adalah tabung tak teratur yang menghubungkan faring dengan trakea. Didalam lamina propia terdapat jumlah tulang rawan laryngeal. Tulang rawan yang lebih besar (tiroid, krikoid, dan kebanyakan aritenoid) adalah tulang rawan hialin, dan beberapa di antaranya mengalami perkapura pada orang tua. Tulang rawan yang lebih kecil (epiglottis, kuneifrom, kornikulata, dan ujung aritenoid) adalah tulang rawan elastis. Ligament mengikat tulang-tulang rawan. Fungsi sebagai penyongkong (menjaga agar jalan napas terbuka), tulang rawan ini berfungsi sebagai katup untuk mencegah makanan atau cairan yang ditelan memasuki trakea, dan juga berfungsi sebagai alat pengahasil nada suara untuk fonasi.2 d. Trakea

Trakea merupakan sebuah pipa udara yang terbentuk dari tulang rawan dan selaput fibromuskular , panjangngnya sekitar 10 -11 cm sebagai lanjutan dari laring , membentang mulai setinggi cervical 6 sampai tepi atas vertebra thoracal 5 .Ujung kaudal trakea terbagi menjadi bronkus principalis ( primer , utama ) dekstra dan sinistra.3Trakea dilapisi oleh mukosa respirasi. Terdapat 16-20 cincin tulang rawan hialin membentuk C, yang terdapat dalam lamina propia, berfungsi menjaga agar lumen trakea tetap terbuka. Ujung terbuka dari cincin berbentuk C terletak dipermukaan posterior trakea. Ligamen fibroelastis dan berkas-berkas otot polos (muskulus trakealis) terikat pada periosteum dan menjembatani kedua ujung bebas tulang rawan berbentuk C ini. Ligamen mencegah overdistensi dari lumen, sedangkan muskulus memungkinkan lumen menutup.2 Untuk mempertahankan trakea agar tidak kolaps terdapat cincin kartilago multipel yang mengelilingi trake pada kira kira lima perenam panjang trakea.Di semua bagian trakea yang tidak terdapat tulang rawan ( kartilago ) dindingnya terutama terbentuk oleh otot polos.1e. Bronkus

Merupakan generasi percabangan keduabelas sampai kelima belas dari pohon bronkus. Tidak ada lempengan tulang rawan pada dindingnya dan juga tidak ditemukan kelenjar pada bagian lamina proprianya, hanya ada sedikit sel goblet pada epitel di segmen awalnya. Pada bronkiolus yang lebih besar, epitelnya adalah epitel bertingkat silindris bersilia, yang semakin memendek dan makin sederhana sampai menjadi epitel selapis silindris bersilia atau selapis kuboid pada bronkiolus terminalis yang lebih kecil. Pada epitel di bronkiolus juga mengandung sel clara yang permukaannya tidak ditutupi mikrovili dan sitoplasma apikalnya mengandung sedikit granul sekresi padat di bagian atasnya (apexnya) yang berguna untuk menyekresi protein yang melindungi lapisan bronkiolus terhadap polutan oksidatif dan inflamasi. Di dekat permukaan bebas, sel clara berhubungan dengan sel-sel didekatnya dengan zonula occludens. Pada bronkiolus ini juga memperlihatkan daerah spesifik yang disebut badan neuroepitel. Pada badan ini mengandung banyak sekali granul sekretorik dan menerima ujung saraf kolinergik. Fungsi dari badan neuroepitel ini belum diketahui, namun badan-badan ini mungkin merupakan kemoreseptor yang bereaksi terhadap perubahan komposisi gas dalam jalan napas. Selain itu juga ikut berperan pada proses pemulihan sel-sel epitel jalan napas yang mengalami cedera.2 Pada dinding bronkus terdapat lempeng kartilago yang kecil dan melengkung yang mempertahankan rigditas namun tetap memungkinkan pergerakan yang cukup agar paru dapat mengembang dan mengempis.Kartilago ini secara progresif manjadi semakin kecil pada generasi akhir bronkus.1

Struktur Mikroskopis Bronkus 4

Diambil dari :Bagian Histologi FK UKRIDA.Penuntun praktikum Histologi.Jakarta:Penerbit FK Ukrida;2012.h 48.4f. Bronkus Respiratorius

Setiap bronkiolus terminalis bercabang menjadi 2 atau lebih bronkiolus respiratorius yang berfungsi sebagai daerah peralihan antara bagian konduksi dan bagian respirasi dari sistem pernapasan. Mukosa bronkiolus respiratorius secara struktual identik dengan yang ada pada bronkiolus terminalis kecuali dindingnya yang diselingi oleh banyak alveolus sakular tempat terjadi pertukaran gas. Dibagian bronkiolus respiratorius dilapisi oleh epitel kuboid bersila sel clara, tetapi pada tepi muara alveolus, epitel bronkiolus menyatu dengan sel-sel selapis alveolus gepeng. Makin kedistal alveolusnya dan jarak diantaranya makin kecil. Diantara alveolus, epitel bronkiolusnya terdiri atas epitel kuboid bersilia.2

Struktur Mikroskopis Bronkiolus Terminalis Bronkiolus Respiratorius 4

Diambil dari :Bagian Histologi FK UKRIDA.Penuntun praktikum Histologi.Jakarta:Penerbit FK Ukrida;2012.h 48.4g. Duktus Alveolaris Makin kedistal pada bronkiolus repiratorius, jumlah muara alveolus ke dalam dinding brinkiolus makin banyak sampai dinding itu seluruhnya ditempatinya, dan tabung itu kini disebut duktus alveolaris. Duktus alveolaris dan alveolus keduanya dipisahkan oleh sel alveolus gepeng yang sangat halus. Dalam lamina propia yang mengelilingi tepian alveolus terdapat anyaman sel otot polos. Berkas otot polos mirip sfingter ini tampak sebagai tombol di antara alveoli berdekatan.2Duktus alveolus bermuara kedalam atrium, yang berhubungan dengan sakus alveolaris, dua atau lebih sakus alveolaris timbul dari setiap atrium. Banyak serat elastin dan retikulin membentuk jalinan rumit sekitar muara atrium. Serat-serat retikulin berfungsi sebagai penunjang yang mencegah pengembangan yang berlebihan dan pengrusakan pada kapiler-kapiler halus dan septa alveolus yang tipis.2h. Alveolus

Alveolus adalah penonjolan (evaginasi) mirip kantung bergaris tengah lebih kurang 200 m, dari bronkiolus, duktus alveolaris, dan sakus alveolaris. Alveoli adalah bagian terminal dari percabangan bronkus, merekalah yang memberi paru struktur sponsnya. Didalam struktur mirip mangkuk ini berlangsung pertukaran oksigen dan CO2 antara udara dan darah. Struktur dinding alveolus dikhususkan untuk memudahkan dan memperlancar difusi antara lingkungan luar dan dalam. Umumnya setiap dinding terletak diantara dua alveolus bersebelahan dan karenannya disebut sebagai septum atau dinding interalveolus. Satu septum interalveolus terdiri atas dua lapis epitel gepeng tipis, dan mengandung kapiler, fibroblast, serat elastin dan retikulan, makrofag. Kapiler dan matriks jaringan ikat membentuk intertisium. Didalam intertisium dari septum interalveolus terdapat jaringan kapiler yang paling luas dalam tubuh.2Udara dalam alveolus dipisahkan dari darah kapiler oleh tiga unsur yang secara kolektif disebut sebagai sawar darah udara: lapisan permukaan dan sitoplasma sel alveolus; lamina basal yang menyatu dari sel alveolus dan sel endotel; dan sitoplasma sel endotel. Didalam septum interalveolus, kapiler paru berkesinambungan ditunjang oleh jalinan serat retikulin dan elastin, serat-serat ini yang disusun agar dinding alveolus dapat mengembang dan mengerut, adalah alat penyangga struktural pertama dari alveolus. Membran basal, leukosit, makrofag, fibroblast, juga terdapat didalam intertisium septum. Membran basal dibentuk oleh penyatuan dua lamina basal yang diproduksi oleh sel endotel dan sel epitel (alveolar) dinding alveolus. Oksigen dari udara alveolus masuk kedarah kapiler melalui lapisan-lapisan tersebut diatas, CO2 berdifusi kearah yang berlawanan, pembensan CO2 dari H2CO3 dikatalisis oleh enzim karbon anhidrase yang terdapat dalam sel darah merah, lebih kurang 300 juta alveoli yang terdapat dalam paru sangat memperluas permukaan dalam untuk pertukaran gas, yang diperkirakan mencapai lebih kurang 140 m2. Septum interalveolus terdiri dari lima jenis sel utama: sel endotel kapiler, sel alveolus tipe 1 (gepeng), sel alveol tipe 2 (septal, alveoli besar), sel intersisial, termasuk fibroblast dan sel mast, dan makrofag alveolar.2 Sel endotel sangat tipis dan mudah dikacaukan dengan sel alveolar tipe 1. Pelapis endotel itu utuh dan tidak bertingkat. Ciri paling mencolok pada sitoplasma bagian gepeng dari sel adalah banyaknya vesikel pinositotik.Sel tipe 1, juga disebut sel alveolus gepeng, adalah sel yang sangat tipis yang melapisi permukaan alveolus. Sel tipe 1 merupakan 97% dari permukaan alveolus. Fungsi utama sel ini adalah mengadakan sawar dengan ketebalan minimal yang mudah dilalui gas. Sel tipe 2, juga disebut sel alveolar besar ditemukan terselip diantara sel alveolar tipe 1. Kedua jenis sel ini melekat melalui taut kedap dan desmosom. Sel tipe 2 berbentuk agak kuboid yang biasanya berkelompok 2 atau 3 sepanjang permukaan alveolus pada tempat pertemuan dinding alveolus dan membentuk sudut. Sel ini, yang tempat diatas membrane basal adalah bagian dari epitel karena mempunyai asal yang sama dengan sel tipe 1 yang melapisi dinding alveolus. Sel ini mirip dengan sel sekresi biasa, mereka memiliki mitokondria, RE kasar, kompleks golgi yang baik dan mikrofili pada permukaan apikal bebasnya.2 Pada sel janin histologi, mereka menampilkan ciri sitoplasma vektikular has atau berbusa, vesikel ini disebankan adanya badan-badan berlamel yang tetap terpelihara dan terdapat dalam jaringan dipersiapkan. Badan berlamel menghasilkan materi yang menyebar diatsa permukaan alveolus, memberi lapisan alveolar ekstraselular, yaitu surfaktan pulmonal, yang menurunkan takanan permukaan alveolar. Surfakatan juga mencegah alveolus agar tidak kolaps saat ekspirasi.2Mekanisme Kerja Pernapasan

Mekanisme kerja pernapasan meliputi dua proses yaitu inspirasi ( pemasukan O2 ) dan ekspirasi ( pengeluaran CO2 hasil metabolisme tubuh ). Untuk menjalankan mekanisme pernapasan tentu saja membutuhkan otot otot pernapasan baik otot otot inspirasi maupun ekspirasi .

Otot Pernapasan Inspirasi

Otot otot inspirasi adalah otot - otot yang mengelevasikan rangka dada.Otot pernapasan utama adalah otot inspirasi yang terpenting adalah diafragma selain itu juga diperlukan otot interkostalis eksterna . Otot inspirasi aksesorius misalnya scalenus anterior , scalenus medius ,scalenus posterior , sternocleidomastoideus , serratus anterior.1a. Diafragma

Merupakan jaringan musculofibrosa yang berbentuk dua belah kubah diantara rongga toraks dan rongga perut. Terutama cembung kearah posterosuperior yang menghadap rongga toraks dan cekung kearah anteroinferior yang menghadap rongga perut. Kontraksi diafragma akan medatarkan kubah , mengurangi tekanan rongga toraks sehingga menarik udara masuk ke paru.Tempat lekat diafragma meliputi :3a. Processus xiphoideus

b. Ujung ujung sterna iga dan tulang tulang rawan iga 7 12

c. Processu transverses vertebra lumbar 1 dan korpus vertebra lumbal atas,perlekatannya pada daerah lumbal ini berlangsung melalui perantaraan ligg.arcuatum mediale dan laterale serta crura diaphragmatica.

Ada tiga aperture pada diafragma, yaitu:3a. Hiatus aortikus yang dilalui oleh aorta desenden, vena azigos dan duktus torasikus.

b. Hiatus esophagus yang dilalui oleh esophagus

c. Aperture yang satu lagi dilalui oleh vena kava inferior.2 b. Mm.Intercostalis Externi

Sebelas pasang M.intercostalis externus ini membentang dari tepi inferior iga atas menuju tepi superior iga di bawahnya.Serabut serabut otot ini melintas serong kearah antero inferior. Paa saat inspirasi otot ini mengangkat iga iga ke arah atas karena kontraksi konsentrik serabut serabut otot ini sangat dekat dengan kelandaian iga iga pada tempat lekat otot tersebut.3

Otot pernapasan tambahan seperti sternokleidomastoideus berfungsi untuk mengangkat sternum ke atas.Serratus anterior berfungsi untuk mengangkat sebagian besar iga dan otot skalenus berfungsi untuk mengangkat dua iga pertama.1Otot Pernapasan Ekspirasi

Otot otot ekspirasi adalah otot otot yang menurunkan rangka dada.Ekspirasi dicapai dengan recoil pasif paru dan dinding dada namun pada laju ventilasi yang tinggi ekspirasi dibantu oleh kontraksi otot abdomen yang mempercepat recoil diafragma dengan meningkatkan tekanan abdomen ( misalnya olahraga). Otot yang aktif saat ekspirasi adalah Mm intercostalis interni.1,5a. Mm.Intercostalis Interni

Sebelas pasang M.intercostalis internus melintas antara tepi paling inferior lateral sulcus costae iga atas menuju tepi superior iga di bawahnya . Otot ini membentang dari ujung sterna daerah intercatilaginea sampai angulus costae di sebelah posterior . Kea rah columna vertebralis , di sebelah medial belakang / ujung vertebral sela iga , lapis ini berkesinambungan dengan lig.intercostalis interna . Serabut otot ini melintas serong ke arah postero inferior .Bagian interosseus Mm intercostalis interni merupakan otot yang paling aktif selama ekspirasi , menggerakkan iga iga ke arah bawah , karena kontraksi konsentrik serabut otot ini hampir tegak lurus dengan kelandaian iga iga pada tempat perlekatan otot tersebut.3Paru paru normal bersifat ringan lunak dan menyerupai sepon .Paru paru juga kenyal dan dapat mengisut sampai sekitar sepertiga besarnya.Masing masing paru paru memiliki puncak / apex , tiga permukaan , dan tiga tiga tepi .6Permukaan paru paru memiliki :6a. Facies costalis , terhampar pada sternum , cartilage costalis dan costa.

b. Facies mediastinalis , ke medial berhubungan dengan mediastinum dan ke dorsal dengan sisi vertebra.

c. Facies diaphragmatica / alas bertumpu pada kubah diafragma yang cembung , cekungan terdalam terdapat pada paru paru kanan , karena letak kubah sebelah kanan lebih tinggi.

Tepi paru paru memiliki :6a. Margo anterior adalah tepi pertemuan facies costalis dengan facies mediastinalis di sebelah ventral yang bertumpang pada jantung , incisura cardiac merupakan torehan pada tepi paru paru kiri.

b. Margo inferior membentuk batas lingkar facies diaphragmatica paru paru dan memisahkan facies diaphragmatica dari facies costalis dan facies mediatinalis.

c. Margo posterior ialah tepi pertemuan facies costalis dengan facies mediastinalis di dorsal , tepi ini lebar dan mencembung , terletak dalam ruang pada sisi vertebra.

Paru paru merupakan struktur elastis yang akan mengempis seperti balon dan mengeluarkan semua udaranya melalui trakea bila tidak ada kekuatan untuk mempertahankan pengembangannya.Juga tidak terdapat perlekatan antara paru paru dan dinding rangka dada kecuali pada bagian paru yang tergantung hilumnya dari mediastinum.Bahkan paru paru sebetulnya mengapung dalam rongga toraks dikelilingi oleh suatu lapisan tipis cairan pleura yang menjadi pelumas bagi gerakan paru di dalam rongga.Selanjutnya cairan yang berlebihan akan diisap terus menerus ke dalam saluran limfatik untuk menjaga agar terdapat sedikit isapan antara permukaan viseral dari pleura paru dan permukaan parietal pleura dari rongga toraks . Oleh karena itu kedua paru menetap pada dinding toraks seolah olah terlekat padanya , kecuali ketika dada melakukan pengembangan dan berkontraksi , maka paru paru dapat bergeser secara bebas karena terlumas dengan baik . Tekanan pleura adalah tekanan cairan dalam ruang sempit antara pleura paru dan pleura dinding dada.Tekanan pleura normal pada awal inspirasi adalah sekitar 5 sentimeter air yang merupakan nilai isap yang dibutuhkan untuk mempertahankan paru agar tetap terbuka sampai nilai istirahatnya.Kemudian selama inspirasi normal pengembangan rangka dada akan menarik paru ke arah luar dengan kekuatan yang lebih besar dan menyebabkan tekanan menjadi lebih negatif , menjadi rata rata sekitar 7,5 sentimeter air.1Tekanan alveolus adalah tekanan udara di bagian dalam alveoli paru.Untuk menyebabkan udara mengalir ke alveoli selama inspirasi , maka tekanan dalam alveoli harus turun sampai nilainya sedikit dibawah tekanan atmosfer .Selama inspirasi normal , tekanan alveolus menurun sampai sekitar 1 sentimeter air.Tekanan yang sedikit negatif ini cukup untuk menarik sekitar 0,5 liter udara ke dalam paru dalam waktu 2 detik sebagaimana yang diperlukan untuk inspirasi yang normal dan tenang. Selama ekspirasi terjadi tekanan yang berlawanan .Tekanan alveolus meningkat sampai sekitar +1 sentimeter air dan tekanan ini mendorong 0,5 liter udara inspirasi keluar paru pada saat ekspirasi selama 2 sampai 3 detik.1Tekanan transpulmonal yaitu perbedaan antara tekanan alveolus dan tekanan pleura.Ini merupakan perbedaan antara tekanan alveoli dan tekanan pada permukaan luar paru dan ini adalah nilai daya elastis dalam paru yang cenderung mengempiskan paru pada setiap pernapasan yang disebut tekanan daya lenting paru.Luasnya pengembangan paru untuk setiap unit peningkatan tekanan transpulmonal ( jika terdapat cukup waktu untuk mencapai keseimbangan ) disebut komplians paru.1Kerja insprasi dapat dibagi menjadi tiga bagian yaitu :1a. Yang dibutuhkan untuk pengembangan paru dalam melawan daya elastisitas paru dan dada yang disebut kerja komplians atau kerja elastis.

b. Yang dibutuhkan untuk mengatasi viskositas paru dan struktur dinding dada yang disebut kerja resistensi jaringan.

c. Yang dibutuhkan untuk mengatasi resistensi jalan napas terhadap pergerakan udara ke dalam paru yang disebut kerja resistensi jalan napas.

Volume paru terdiri dari:1a. Volume tidal adalah volume udara yang diinspirasi atau diekspirasi setiap kali bernapas normal.

b. Volume cadangan inspirasi adalah volume udara ekstra yang dapat diinspirasi setelah dan diatas volume tidal normal bila dilakukan inspirasi kuat biasanya mencapai 3000 ml.

c. Volume cadangan ekspirasi adalah volume udara ekstra maksimal yang dapat diekspirasi melalui ekspirasi kuat pada akhir ekspirasi tidal normal jumlah normalnya adalah sekitar 1100 ml.

d. Volume residu yaitu volume udara yang masih tetap berada dalam paru setelah ekspirasi paling kuat , volume ini besarnya kira kira 1200 ml.

Penyatuan dua atau lebih volume diatas disebut kapasitas paru .Kapasitas paru terdiri dari :1a. Kapasitas inspirasi yaitu jumlah udara ( kira kira 3500 ml ) yang dapat dihirup oleh seseorang , dimulai dari tingkat ekspirasi normal dan pengembangan paru sampai jumlah maksimum.b. Kapasitas residu fungsional yaitu jumlah udara yang tersisa dalam peru pada akhir ekspirasi normal ( kira kira 2300 ml ).

c. Kapasitas vital yaitu jumlah udara maksimum yang dapat dikeluarkan seseorang dari paru , setelah terlebih dahulu mengisi paru secara maksimum dan kemudian mengeluarkan sebanyak banyaknya.

d. Kapasitas paru total adalah volume maksimum yang dapat mengembangkan paru sebesar mungkin dengan dengan inspirasi sekuat mungkin .

Gambar 1.Mekanisme Pernapasan 7Mekanisme pernapasan .Diunduh dari biologysmylife.blogspot.com14 Mei 2012.

Mekanisme Transpor Oksigen dan Karbon Dioksida

Setelah alveoli diventilasi dengan udara segar , langkah selanjutnya dalam proses pernapasan adalah difusi oksigen dari alveoli ke pembuluh darah paru dan difusi karbon dioksida dalam arah sebaliknya , keluar dari pembuluh darah . Proses difusi secara sederhana merupakan gerakan molekul molekul secara acak yang menjalin jalan ke seluruh arah melalui membran pernapasan dan cairan yang berdekatan .Walaupun demikian dalam fisiologi pernapasan kita tidak hanya memperhatikan mekanisme dasar terjadinya difusi tetapi juga kecepatan difusi .Pada fisiologi pernapasan banyak sekali campuran gas gas terutama oksigen , karbon dioksida dan nitrogen .Kecepatan difusi masing masing gas ini berbanding langsung dengan tekanan yang disebabkan oleh gas itu sendiri yang disebut tekanan parsial gas .Selain perbedaan tekanan berbagai faktor lain juga mempengaruhi kecepatan difusi gas dalam cairan .Faktor faktor tersebut antara lain :1a. Daya larut gas dalam cairan , makin besar daya larut gas makin banyak jumlah molekul yang tersedia untuk berdifusi pada perbedaan tekanan parsial tertentu.

b. Luas penampang cairan ,makin besar luas penampang lintang daerah difusi itu makin besar jumlah total molekul yang berdifusi.

c. Jarak yang harus dilalui gas sewaktu difusi , makin jauh jarak yang harus ditempuh oleh molekul makin lama waktu yang dibutuhkan olehmolekul tersebut untuk berdifusi.

d. Berat molekul gas

e. Suhu cairan

Difusi gas melalui membran pernapasan melukiskan unit pernapasan yang terdiri dari bronkiolus respiratorius , duktus alveolaris , atria dan alveoli.Kira kira 300 juta alveoli di kedua paru , masing masing alveolus mempunyai diameter rata rata 0,2 mm . Dinding alveolus sangat tipis dan diantara alveoli terdapat jaringan kapiler yang hampir padat dan saling berhubungan .Karena luasnya pleksus kapiler inilah maka aliran darah dalam dinding alveolus telah diuraikan sebagai suatu lembaran aliran darah.Dengan demikian jelas bahwa gas alveolus berada sangat dekat dengan darah kapiler paru.Selanjutnya pertukaran gas antara udara alveolus dan darah paru terjadi melalui membran di seluruh bagian terminal paru , tidak hanya dalam alveoli itu sendiri .Semua membran ini secara bersama sama dikenal sebagai membran pernapasan yang juga disebut membran paru .1Faktor faktor yang mempengaruhi kecepatan difusi gas melalui membran pernapasan antara lain :1a. Ketebalan membran

b. Luas permukaan membran

c. Koefisien difusi gas dalam substansi membran

d. Perbedaan tekanan parsial gas antara kedua sisi membranPeran Hemoglobin dalam Pengangkutan Oksigen

Pada keadaan normal , sekitar 97 % oksigen yang diangkut dari paru ke jaringan dibawa dalam campuran kimiawi dengan hemoglobin di dalam sel darah merah sisanya sebanyak 3 % diangkut dalam bentuk terlarut dalam cairan plasma dan sel darah.Dengan demikian pada keadaan normal , oksigen dibawa ke jaringan hampir seluruhnya oleh hemoglobin.Molekul oksigen bergabung secara longgar dan reversible dengan bagian heme dari hemoglobin .Bila PO2 tinggi seperti dalam kapiler paru oksigen akan berikatan dengan hemoglobin , tetapi bila PO2 rendah seperti dalam kapiler jaringan , oksigen dilepaskan dari hemoglobin .Ini adalah dasar untuk hampir seluruh pengangkutan oksigen dari paru ke jaringan.1

Darah orang normal mengandung sekitar 15 gram hemoglobin dalam setiap 100 ml darah dan tiap gram hemoglobin dapat berikatan maksimal dengan 1 , 34 ml oksigen ( 1,39 ml bila hemoglobin secara kimiawi bersifat murni , tetapi ketidakmurnian seperti methemoglobin mengurangi jumlah ini ).Jumlah total oksigen yang terikat dengan hemoglobin di dalam darah arteri sistemik normal dengan saturasi 97 persen , kira kira adalah 19 ,4 ml tiap 100 ml darah .Saat melewati kapiler jaringan , jumlah ini berkurang , rata rata menjadi 14 ,4 ml ( PO2 40mmHg , saturasi hemoglobin 75 %).Dengan demikian pada keadaan normal , kira kira 5 ml oksigen diangkut dari paru ke jaringan oleh setiap 100 ml aliran darah.1Meskipun hemoglobin diperlukan untuk pengangkutan oksigen ke jaringan , hemoglobin mempunyai fungsi utama lainnya untuk kehidupan .Fungsi ini adalah fungsi hemoglobin sebagai sistem dapar oksigen jaringan .Dengan ini hemoglobin dalam darah bertanggung jawab terutama untuk stabilisasi tekanan oksigen dalam jaringan.Fungsi ini dapat dijelaskan sebagai berikut .Pada keadaan basal jaringan membutuhkan kira kira 5 ml oksigen dari setiap 100 ml darah yang melalui kapiler jaringan.Untuk setiap 5 ml darah oksigen yang dilepaskan oleh setiap 100 ml aliran darah , PO2 harus turun kira kira 40 mmHg .Oleh karena itu PO2 jaringan normalnya tidak dapat meningkat di atas 40 mmHg , karena seandainya terjadi demikian , oksigen yang diperlukan jaringan tidak dapat dilepaskan dari hemoglobin .Dengan cara ini , dalam keadaan normal hemoglobin mengatur batas atas tekanan oksigen dalam jaringan , yaitu sekitar 40mmHg.1PO2 normal dalam alveoli kira kira 104 mmHg , tetapi ketika seseorang mendaki gunung atau naik pesawat udara , PO2 dapat turun dengan mudah sampai kurang dari setengah jumlah ini .Bila PO2 alveolus diturunkan sampai 60 mmHg , saturasi oksigen hemoglobin arteri masih 89 % hanya 8 % dibawah saturasi normal sebesar 97 %.Selanjutnya jaringan masih mengeluarkan kira kira 5 ml oksigen dari setiap 100 ml darah yang mengalir melalui jaringan tersebut , untuk mengeluarkan oksigen , PO2 darah vena turun menjadi 35 mmHg PO2 hanya 5 mmHg di bawah nilai normal sebesar 40mmHg.Dengan demikian PO2 jaringan hampir tak berubah walaupun PO2 alveolus secara nyata menurun menjadi 104 menjadi 60 mmHg .1Bila darah menjadi sedikit asam , dengan penurunan pH dari nilai normal 7 ,4 menjadi 7,2 pergeseran kurva disosiasi oksigen hemoglobin rata rata 15 persen ke kanan.Sebaliknya peningkatan Ph normal 7 ,4 menjadi 7 ,6 akan menggeser kurva ke kiri dengan besar yang sama.Selain perubahan pH dikenal pula beberapa faktor lain yang menyebabkan pergeseran kurva .Tiga faktor diantaranya menggeser kurva ke kanan ialah :1a. Peningkatan konsentrasi karbon dioksida , pergeseran kurva disosiasi oksigen hemoglobin sebagai respons terhadap peningkatan karbon dioksida dan ion hidrogen dalam darah memberi pengaruh penting dalam meningkatkan pelepasan oksigen dari darah dalam jaringan dan meningkatkan oksigenasi darah dalam paru.Pengaruh ini disebut efek Bohr.Pengaruh ini dapat dijelaskan sebagai berikut ketika darah melalui jaringan , karbon dioksida berdifusi dari sel jaringan ke dalam darah .Proses ini menaikkan PO2 dan kemudian meningkatkan H2CO3 darah ( asam karbonat ) darah dan konsentrasi ion hydrogen.Efek ini menggeser kurva disosiasi oksigen hemoglobin ke kanan dan kearah bawah yang memaksa oksigen terlepas dari hemoglobin dan dengan demikian meningkatkan jumlah pengiriman oksigen ke jaringan.Terjadi efek yang berlawanan di dalam paru yang menyebabkan karbon dioksida berdifusi dari darah ke dalam alveoli .Efek ini menurunkan PCO2 darah dan menurunkan konsentrasi ion hidrogen , menggeser kurva disosiasi oksigen hemoglobin ke kiri dan kearah atas.Oleh karena itu jumlah oksigen yang berikatan dengan hemoglobin pada PO2 alveolus tertentu , menjadi sangat meningkat sehingga menyebabkan pengiriman oksigen ke jaringan dalam jumlah yang lebih besar. b. Peninggian suhu darah

c. Peningkatan 2 ,3 difosfogliserat ( DPG ) yaitu suatu senyawa fosfat yang secara metabolik penting terdapat dalam darah dengan konsentrasi yang berubah ubah tergantung pada kondisi metabolik yang berbeda.DPG normal dalam darah mempertahankan kurva disosiasi oksigen hemoglobin sedikit bergeser ke kanan setiap saat .Tetapi dalam keadaan hipoksia yang berlangsung lebih dari beberapa jam , jumlah DPG dalam darah sangat meningkat sehingga menggeser kurva disosiasi oksigen hemoglobin lebih ke kanan.Ini menyebabkan oksigen dikirimkan ke jaringan pada tekanan oksigen 10 mmHg lebih besar daripada keadaan tanpa peningkatan DPG ini.Oleh karena itu pada beberapa keadaan hal ini dapat menjadi suatu mekanisme penting untuk menyesuaikan diri terhadap hipoksia khusunya terhadap hipoksia akibat aliran darah jaringan yang kurang baik .Pengangkutan Karbon Dioksida dalam Darah

Untuk memulai proses pengangkutan karbon dioksida , karbon dioksida berdifusi keluar dari sel jaringan dalam bentuk molekul karbon dioksida yang terlarut.Waktu memasuki kapiler jaringan , karbon dioksida segera menginisiasi serangkaian reaksi secara kimia dan fisika yang penting untuk transport karbon dioksida.Ada beberapa jenis pengangkutan karbon dioksida antara lain:a. Pengangkutan karbon dioksida dalam bentuk terlarut

Sebagian kecil karbon dioksida ditranspor dalam bentuk terlarut ke paru.Telah dijelaskan bahwa PCO2 darah vena adalah 45 mmHg dan darah arteri adalah 40 mmHg.Jumlah karbon dioksida terlarut dalam cairan darah pada tekanan 45mmHg kira kira 2,7ml/dl ( 2,7 volume persen ).Jumlah yang terlarut dalam tekanan 40 mmHg kira kira 2,4 ml atau berbeda 0,3 ml.Oleh karena itu , kira kira hanya 0,3 ml karbon dioksida yang diangkut dalam bentuk karbon dioksida terlarut oleh setiap 100 ml aliran darah.Jumlah ini kira kira 7 % dari semua karbon dioksida yang diangkut secara normal.1b. Pengangkutan karbon dioksida dalam bentuk ion bikarbonat.

Karbon dioksida yang terlarut dalam darah bereaksi dengan air untuk membentuk asam karbonat.Reaksi ini terjadi sangat lambat dan tidak penting seandainya tidak ada enzim protein di dalam sel darah merah yang disebut karbonik anhidrase , yang berfungsi untuk mengkatalisis reaksi antara karbon dioksida dan air , serta mempercepat reaksi ini kira kira 5000 kali lipat.Oleh karena itu , berbeda dengan reaksi dalam plasma yang memerlukan waktu berdetik detik atau bermenit menit , maka dalam sel darah merah reaksi ini terjadi sedemikian cepatnya sehingga mencapai keseimbangan hampir sempurna dalam waktu sepersekian detik .Ini memungkinkan sejumlah besar karbon dioksida bereaksi dengan cairan sel darah merah bahkan sebelum darah tersebut meninggalkan kapiler jaringan.1Dalam waktu sepersekian detik selanjutnya asam karbonat yang dibentuk dalam sel darah merah ( H2CO3 ) terurai menjadi ion hydrogen dan ion bikarbonat ( H+ dan HCO3).Kemudian sebagian besar ion hydrogen bersatu dengan hemoglobinfdalam sel darah merah sebab protein hemoglobin merupakan dapar asam basa yang kuat.Lalu banyak ion bikarbonat yang berdifusi dari sel darah merah ke dalam plasma sementara ion klorida berdifusi ke dalam sel darah merah untuk menggantikannya.Hal ini dapat terjadi karena adanya protein pembawa bikarbonat klorida yang khusus dalam membrane sel darah merah yang menggerakkan kedua ion ini bolak balik dengan cepat dalam arah yang berlawanan.Dengan demikian kadar klorida sel darah merah vena lebih besar daripada sel darah merah di arteri , fenomena ini disebut pergeseran klorida.Di bawah pengaruh karbonik anhidrase , gabungan karbon dioksida dengan air dalam sel darah merah yang bersifat reversible , meliputi sekitar 70 % dari seluruh karbon dioksida yang diangkut dari jaringan ke paru .1c. Pengangkutan karbon dioksida dalam gabungannya dengan hemoglobin dan protein plasma karbaminohemoglobin

Karbon dioksida juga bereaksi langsung dengan radikal amino molekul hemoglobin , untuk membentuk senyawa karbaminohemoglobin ( CO2Hgb).Gabungan karbon dioksida dengan hemoglobin ini adalah reaksi reversibel yang terjadi dengan ikatan longgar , sehingga karbon dioksida mudah dilepaskan ke dalam alveoli yang memiliki PCO2 lebih rendah daripada kapiler paru.1Kurva disosiasi karbon dioksida memperlihatkan ketergantungan karbon dioksida darah total dalam semua bentuknya terhadap PCO2 .1Pengikatan oksigen dengan hemoglobin cenderung mengeluarkan karbon dioksida dari darah.Sesungguhnya efek ini yang disebut efek Haldane.Efek Haldane disebabkan oleh fakta sederhana bahwa gabungan oksigen dengan hemoglobin dalam paru menyebabkan hemoglobin menjadi asam yang lebih kuat.Hal ini menyebabkan pindahnya karbon dioksida dari darah dan masuk ke dalam alveoli melalui dua cara yaitu :1a. Semakin tinggi keasaman hemoglobin , semakin berkurang kecenderungannya untuk bergabung dengan karbon dioksida untuk membentuk karbaminohemoglobin , jadi memindahkan banyak karbon dioksida dalam bentuk karbamino dari darah.

b. Meningkatnya keasaman hemoglobin juga menyebabkan hemoglobin melepaskan sejumlah ion hidrogen , dan ion ion ini berikatan dengan ion bikarbonat untuk membentuk asam karbonat , kemudian terurai menjadi air dan karbon dioksida dan karbon dioksida dikeluarkan dari darah masuk ke dalam alveoli dan akhirnya ke udara. Alkalosis

Pada alkalosis , rasio HCO3- terhadap CO2 di dalam cairan ekstrasel meningkat , menyebabkan peningkatan pada pH ( penurunan konsentrasi H+ ) seperti yang terbukti dari persamaan Handerson Hasselbalch.Tanpa memperhatikan penyebab alkalosis , baik akibat gangguan metabolik atau respiratorik , masih terdapat suatu peningkatan rasio HCO3- terhadap H+ did alam cairan tubulus ginjal .Efek akhir dari mekanisme kompensasi ini adalah kelebihan HCO3- yang tidak dapat direabsorbsi dari tubulus dan oleh karena itu diekskresikan dalam urin. Jadi alkalosis HCO3- dikeluarkan dari cairan ekstra sel melalui ekskresi ginjal yang mempunyai efek yang sama seperti dengan penambahan H+ pada cairan ekstrasel.Ii membantu mengembalikan konsentrasi H+ dan pH kembali normal.Pada alkalosis respiratorik terdapat peningkatan pH cairan ekstrasel dan penurunan konsentrasi H+ .Penyebab alkalosis adalah penurunan PCO2 plasma yang disebabkan oleh hiperventilasi.Pengurangan PCO2 kemudian menimbulkan penurunan kecepatan sekresi H+ oleh tubulus ginjal .Penurunan sekresi H+ mengurangi jumlah H+ dalam cairan tubulus ginjal. Akibatnya jumlah H+ tidak cukup untuk bereaksi dengan semua HCO3- yang difiltrasi.Oleh karena itu HCO3- yang tidak dapat bereaksi dengan H+ , tidak direabsorbsi dan diekskresikan dalam urin.Hal ini menghasilkan penurunan konsentrasi HCO3- plasma dan koreksi terhadap alkalosis.Oleh karena itu respons kompensasi terhadap pengurangan PCO2 primer pada alkalosis respiratorik adalah pengurangan konsentrasi HCO3- plasma yang disebabkan oleh peningkatan ekskresi HCO3- oleh ginjal .1

Alkalosis respiratorik disebabkan oleh ventilasi yang berlebihan oleh paru.Jenis alkalosis respiratorik fisiologis terjadi ketika seseorang mendaki hingga mencapai tempat yang tinggi .Kandungan oksigen yang rendah dalam udara akan merangsang pernapasan yang menyebabkan banyak sekali pelepasan CO2 dan terbentuknya alkalosis respiratorik ringan.1Kesimpulan

Sesak napas yang dialami oleh laki laki itu adalah suatu hal yang fisiologis , hal ini terjadi karena adanya penurunan tekanan atmosfer , dimana komposisi / kadar gas di udara tetap dan tekanan gas menurun , PO2 alveol 60 mmHg yang mengakibatkan rangsang ventilasi meningkat , semakin tinggi tempatnya maka rangsang ventilasi semakin tinggi sehingga terjadi hiperventilasi , hal ini mengakibatkan alkalosis respiratorik.

Daftar Pustaka1. Guyton,Hall.Buku ajar Fisiologi Kedokteran.11thed.Jakarta:Penerbit Buku Kedokteran EGC;2007.h 495 - 537.

2. Carlos JL. Histologi dasar.Jakarta:EGC; 2005.h. 341-55.

3. Gunardi S.Anatomi sistem pernapasan.Jakarta:FKUI;2009.h 14 71.4. Bagian Histologi FK UKRIDA.Penuntun praktikum Histologi.Jakarta:Penerbit FK Ukrida;2012.h 48.5. Ward J , Clarke R, Linden R. At a glance Fisiologi. Jakarta:Erlangga;2007.h 51.6. Moore KL,Agur AMR.Anatomi klinis dasar.Jakarta:Hipokrates;2002.h 45 7.

7. Mekanisme pernapasan.Diunduh dari biologysmylife.blogspot.com , 14 Mei 2012.

13