keseimbangan asam basa fisiologis

KESEIMBANGAN ASAM BASA BAGIAN I FISIOLOGI(Paradigma Baru)

Iqbal Mustafa Yohanes WH GeorgeICU Pusat Jantung Nasional

RS Harapan KitaJakarta

PENDAHULUAN Seperti diketahui fungsi sel di dalam tubuh manusia akan berlangsung optimal jika pH lingkungan sedikit alkalis yaitu 740 atau konsentrasi ion hidrogen

sebesar 10ndash7 mmoll Oleh sebab itu keseimbangan ion hidrogen diatur secara

ketat (tightly regulated) oleh tubuh1

Sebagai contoh meski sehari-hari produk metabolisme sel tubuh menghasilkan kurang lebih 300 liter CO2 dan mengkonsumsi ratusan mEqliter asam dan basa

kuat pada waktu yang bersamaan namun konsentrasi ion hidrogen tubuh dapat

dipertahankan diantara 36-44 mEqliter12

Regulasi terhadap keseimbangan asam basa dilakukan oleh paru sebagai komponen respirasi dan ginjal sebagai komponen metabolik Kedua komponen ini berinteraksi secara simultan sehingga keseimbangan ion hidrogen selalu

stabil1

Penilaian adanya gangguan terhadap keseimbangan asam basa tubuh telah dikenal formula Hendersen-Hasselbach Formula ini dimulai dengan persamaan reaksi hidrasi CO2 yaitu

CO2(d) + H2O lt = gt H2CO3 lt = gt HCO3- + H+ (3)

dimana CO2(d) adalah gas CO2 yang terlarut (dissolved) Nilai CO2(d) dapat

diambil dari nilai tekanan parsial CO2 (PCO2) dengan mengalikannya dengan

konstanta kelarutan (003) Mengingat konsentrasi dari [H2CO3] sangat kecil

dan proporsional terhadap CO2 maka persamaan tersebut dapat disederhanakan

lagi menjadi

pCO2 + H2O lt = gt [HCO3-][H+] (3)

Selanjutnya agar persamaan hidrasi CO2 tersebut dapat diaplikasikan maka

persamaan dikonversi menjadi persamaan yang selama ini dikenal sebagai persamaan Henderson-Hasselbach (H-H) Persamaan ini yang digunakan oleh

mesin analisa gas darah saat ini23

pH = pK + log [HCO3-] (34)

prop pCO2

Dari persamaan diatas terlihat nilai pH[H+] semata-mata hanya tergantung

pada ion bikarbonat[HCO3-] Selain itu H-H hanya mendeskripsikan reaksi

hidrasi CO2 pada kondisi pCO2 40 mmHg (normal) sehingga jika pCO2 diluar

normal persamaan tersebut menjadi tidak relevan Namun yang lebih penting lagi adalah persamaan tersebut tidak dapat menemukan ldquobufferrdquo lain didalam

plasma selain HCO34

Persamaan ini tidak bisa disebut metode kuantitative sebab yang disebut metode kuantitative harus mempunyai hubungan sebab akibat (cause and effect) sedangkan persamaan H-H hanya didasari oleh hubungan empirik (relationship) semata Persamaan H-H memang dapat memprediksi nilai Y dari nilai X yang sudah ada namun tidak dapat menjelaskan mekanisme yang mendasari hubungan tersebut Jadi secara umum dapat dikatakan bahwa persamaan tersebut hanya dapat menyebutkan komponen mana yang menyebabkan perubahan pada pH darah sedangkan efek penyebab serta

mekanisme terjadinya tidak dapat dijelaskan3-5

Beberapa persamaan lain dicoba dikembangkan untuk menutupi kekurangan persamaan tadi seperti menghitung standard bikarbonat (SBE) dan anion gap

buffer base (BB) dan base excess (BE) namun hasilnya tetap sama45

Akhirnya Peter Stewart (1981) berhasil menemukan suatu metode baru dalam menilai status asam basa tubuh yang disebut metode kuantitatifmatematika Metode ini lebih akurat serta mampu menjelaskan secara rinci mekanisme patofisiologi yang terjadi pada gangguan keseimbangan asam basa Stewart mengatakan bahwa persamaan-persamaan diatas jelas-jelas tidak mampu menjelaskan mekanisme atau proses dari gangguan keseimbangan asam basa

yang terjadi sehingga mengaburkan keputusan dalam membuat terapi67

Tulisan ini merupakan tinjauan tentang teori dasar pendekatan Stewart sebagai mekanisme alternatif dalam menjelaskan secara lebih rinci dan jelas mengenai penyebab dan mekanisme terjadinya gangguan keseimbangan asam basa

PARADIGMA BARU

Beberapa studi terbaru mengenai fisiologi asam basa saat ini tertuju pada metode atau pendekatan secara fisika kimia kuantitatif Analisa ini pertama kali diperkenalkan oleh Peter Stewart pada tahun 1978 dalam tulisannya Stewart PA Independent and Dependent variables of acid-base control Resphyration Physiology 339-26 Dilanjutkan dengan analisanya yang lebih rinci dalam bukunya Stewart Peter A How to Undestand Acid-base a Quantitative Acid-

base Primer for Biology and Medicine New York Elsevier 1981 7

Stewart berhasil menemukan suatu konsepparadigma baru dalam memahami mekanisme patofisiologi terjadinya gangguan keseimbangan asam basa yang begitu kompleks Dampak dari analisa Stewart ini berkembang secara perlahan tapi pasti terutama karena Stewart mampu menjelaskan fenomena yang sulit dijelaskan selama ini melalui cara lama yaitu asidosis karena dilusi dan

gangguan asam basa akibat perubahan pada konsentrasi albumin plasma67

KONSEP DAN TERMINOLOGI Pendekatan Stewart atau disebut metode kuantitatif ini memerlukan suatu konsep berpikir bahwa larutan adalah suatu sistim yang berinteraksi satu sama

lainnya89

ldquoit is a general property of systems that the quantitative results of several interacting but independent mechanisms can not be explained or understood solely in terms of the action of any single one of these mechanismrdquo

Terminologi dan konsep ini mutlak diperlukan untuk memahami kerangka berpikir tentang kimia asam basa dalam tubuh Meski cairan biologis merupakan suatu sistim yang dinamis dan kompleks namun menurut Stewart analisa masih dimungkinkan dengan memperhatikan keberadaan zat-zat yang terlibat dan bagaimana interaksi kimia dari masing-masing zat tersebut

terjadi89

Ion hidrogen merupakan salah satu contoh dari beberapa zat yang konsentrasinya sangat tergantung pada interaksi beberapa reaksi (keseimbangan) kimia Secara tradisional meski formula yang digunakan untuk

menghitung nilai keseimbangan dari [H+]) terlihat kompleks dan rumit namun

dengan menggunakan komputer semua dapat diselesaikan8 Hal ini telah

dibuktikan oleh Peter Stewart orang pertama yang menghitung nilai

keseimbangan ion hidrogen tersebut dengan menggunakan komputer7

Menurut Stewart konsentrasi ion hidrogen di dalam suatu larutan biologis dapat

ditentukan dengan menetapkan dahulu 2 variabel yang saling berinteraksi 6-9

1 Variabel Independen yang terdiri dari 3 variabel

1 pCO2

2 Perbedaan konsentrasi eletrolit kuat (kation-anion) yang disebut strong ions difference = SID

3 serta total konsentrasi asam lemah [Atot])

Variabel-variabel ini diatur dari luar sistim dan secara langsung mempengaruhi sistim namun sebaliknya tidak dipengaruhi sistim

2 Variabel dependen yaitu (H+HCO3-OH-dll) disebut sebagai ion-ion lemah

Variabel ini dipengaruhi oleh variabel indenpenden dengan kata lain nilai variabel ini tergantung perubahan pada variabel independen Sebaliknya variabel independen tidak terpengaruh oleh perubahan pada variabel dependen KONSEP VARIABEL DEPENDEN DAN INDEPENDEN Mengapa konsep dependen dan independen ini sangat penting Sebab menurut Stewart semua variabel dependen hanya dapat dihitung jika variabel independen

diketahui dan karena [H+] merupakan variabel dependen maka jelas [H+]

dapat dihitung asalkan kita mengetahui nilai dari variabel independen89

Untuk memahami lebih lanjut tentang teori Stewart ini diperlukan sedikit tinjauan tentang reaksi-reaksi kimia dasar Reaksi-reaksi ini tentunya tidak untuk membingungkan namun sekedar untuk mengetahui asal dari persamaan reaksi yang akan digunakan

Pertama-tama kita sepakati dahulu bahwa cairan tubuh mengandung ion-ion kuat dan lemah (strong ions amp weak ions) Ion-ion kuat adalah ion-ion yang sangat kuat berdisosiasi di dalam suatu larutan Sebagai contoh jika kita melarutkan natrium klorida (NaCl) ke dalam

air maka larutan tersebut akan mengandung ion Na+Cl-H+OH- dan molekul

H2O Baik Na+ maupun Cl- tidak akan berkombinasi dengan H+ maupun OH-

membentuk (mis NaOH atau HCl) sebab Na+ dan Cl- merupakan ion-ion kuat yang selalu berdisosiasi sempurna Oleh sebab itu adalah salah jika kita menyebut larutan tersebut sebagai larutan dari molekul NaCl karena larutan

tersebut tidak pernah ada7

Ion-ion kuat pada umumnya in-organik (Na+ Cl- K+) namun ada juga yang organik seperti laktat Laktat sebenarnya adalah ion lemah namun karena laktat mempunyai pKA 39 maka pada pH fisiologis laktat akan berdisosiasi secara

sempurna7

Secara umum dapat dikatakan bahwa setiap zat yang mempunyai konstanta

disosiasi gt 10ndash4 Eql dianggap sebagai ion-ion kuat Namun perlu diingat bahwa perkataan kuat ldquostrongrdquo disini bukan berarti ldquostrong (concentrated)

solutionrdquo tetapi ldquostrongly dissociatedrdquo67

Ion-ion lemah adalah ion yang hanya sebagian terdisosiasi di dalam larutan

yaitu CO2 HCO3- (volatile) dan weak acids (non volatile) HA harrH+ + A-

Dan karena disosiasi zat ini tidak lengkap maka di dalam larutan zat ini terdiri dari asam lemah plus produk disosiasinya Keseimbangan disosiasi dapat ditulis

sbb 67

[H+] x [A-] = KA x [HA] dimana KA adalah konstanta disosiasi untuk asam

lemah

Menurut Stewart perbedaan antara ion-ion kuat dan ion-ion lemah berdasarkan

konstanta disosiasinya367

Non-electrolyte KA lt 10 ndash12 Eql

Weak electrolyte KA antara 10 ndash4 dan 10 ndash12 Eql

Strong electrolyte KA gt 10 ndash4 Eql

Sedangkan suatu larutan disebut netral asam atau basa tergantung dari nilai

akar Kw (konstanta disosiasi air)367

Netral [H+] = radic Kw = [OH-]

Asam [H+] gt radic Kw gt [OH-]

Basa [H+] lt radic Kw lt [OH-]

Selanjutnya persamaanformula yang akan digunakan untuk menghitung [H+]

mengandung 3 variabel independen dan 6 dependen6-9

Variabel independen pCO2 = Tekanan parsial CO2 dalam larutan yang diperiksa

SID = Strong ions difference dalam larutan

[ATot] = Konsentrasi total dari weak acid dalam larutan

pCO2 (tekanan parsial CO2)

CO2 dihasilkan oleh sel tubuh sebagai sisa pembakaran CO2 sangat mudah

melewati membran sel kemudian ke interstitial dan menembus membran kapiler masuk ke dalam darah CO2 diekskresi melalui paru dan sangat sensitif

sebagai kontrol feedback melalui kemoreseptor perifer dan sentral Reseptor-reseptor ini akan merespon setiap peningkatan pCO2 arteri untuk meningkatkan

ventilasi sehingga pCO2 kembali normal6

Jadi pada intinya nilai pCO2 arteri dan cairan tubuh tergantung dari suatu

mekanisme dari suatu keseimbangan kimia di dalam cairan tubuh Dan karena nilainya ditentukan dan diatur oleh faktor eksternal yaitu ventilasi dan sirkulasi

maka pCO2 disebut sebagai variabel indepeden6

SID (Strong ions difference) SID = (jumlah total konsentrasi kation kuat) dalam larutan dikurangi (jumlah total konsentrasi anion kuat) dalam larutan

Sebagai contoh jika suatu larutan hanya mengandung Na+ K+ dan Cl- maka

SID = [Na+] + [K+] ndash [Cl-]

Jika hanya ketiga ion-ion kuat (strong ion) ini yang ada dalam suatu larutan maka untuk mencapai keseimbangan netralitas elektron nilai SID harus sama dengan 0 Namun karena pada umumnya cairan biologis juga mengandung asam lemah maka SID tidak bisa 0 maka dalam larutan tersebut terdapat ion

lemah lain yang bermuatan 6

Di dalam plasma rumus untuk menentukan SID adalah

SID = [Na+] + [K+] + [Ca++] + [Mg++] ndash [Cl-] + [strong anion lain] (67)

SID dianggap sebagai variabel independen sebab ion-ion kuat (Na+ Cl-) yang dipakai untuk menghitung SID tidak dipengaruhi oleh sistim atau dengan kata lain didalam suatu larutan encer (mengandung air) ion-ion tersebut tidak bisa dipaksa untuk berkombinasi dengan ion-ion lemah membentuk suatu molekul baru menjadi misalnya NaOH atau NaCl namun ion-ion tersebut berdiri sendiri-sendiri sebagai bentuk ion bermuatan Karena sifatnya yang demikian maka ion-ion ini sangat kuat mempengaruhi larutan (sistim) dimana ion tersebut berada

dan regulasinya diatur oleh mekanisme dari luar sistim yaitu ginjal67

Ion-ion kuat in-organik seperti Na+ Cl- pada umumnya diabsorpsi dari usus dan dikeluarkan melalui sistim ekskresi ginjal Sedangkan ion-ion kuat organik (laktat keto-anion) di produksi dan dimetabolisme di jaringan dan dieksresi lewat urin Konsentrasinyapun tidak ditentukan oleh reaksi di dalam larutan (sistim) tersebut namun diatur sepenuhnya melalui mekanisme dari luar sistim 6

Jika dalam suatu larutan kita mempunyai nilai ion kuat tersebut maka kita dapat menghitung SID yang juga disebut sebagai SIDa (apparent SID) yaitu

SIDa = [Na+] + [K+] + [Ca++] + [Mg++] ndash [Cl-] + [laktat-] (6) 140 100 Nilai SID normal berkisar 40-42 mEql (didapat dari 140 ndash 100) sebab hanya

Na+ dan Cl- yang konsentrasinya tinggi dibanding ion kuat lain sehingga ion-

ion ini dianggap mewakili6

Lebih spesifik lagi dapat dikatakan bahwa karena [Na+] berperan penting pada

tonisitas maka peran [Cl-] menjadi lebih dominan dibanding [Na+] dalam

menentukan pH cairan ekstrasel (ECF)6

[ATot] (total konsentrasi asam lemah yang non-volatile) Menggambarkan jumlah total konsentrasi asam lemah non-volatile dalam sistim Secara kolektif semua asam-asam lemah dalam sistim dipresentasikan

sebagai HA Reaksi disosiasinya adalah 6

HA lt=gt H+ + A-

Hukum kekekalan massa (the conservation of mass) berarti jumlah total dari [ATot] di dalam sistim harus selalu konstanTidak ada satu reaksipun di dalam

yang dapat memproduksi atau mengkonsumsi A Konservasi dari A sbb [Atot] = [HA] + [A] (67)

Di dalam plasma asam lemah non-volatile yang utama adalah

1 Protein [Pr Tot] = [Pr-] + [HPr]

2 Posfat [ Pi Tot] = [PO4 ndash3] + [HPO4

2 -] + [H2PO4-] + [H3PO4] (67)

Albumin [Alb] dianggap mewakili unsur protein sebagai total asam lemah [ATot] dibanding globulin karena globulin tidak berkontribusi secara berarti

terhadap total muatan negatif dari protein plasma [Alb] plasma dapat mempengaruhi sistim namun tidak diatur oleh sistim Faktor utama yang berperan untuk mengontrol kecepatan produksi albumin adalah tekanan osmotik

koloid dan osmolalitas di ruang ekstravaskular hati 6

Meski posfat terdapat dalam berbagai bentuk namun jumlah totalnya adalah konstan Kadarnya dalam plasma diatur bersamaan dengan pengaturan ion calsium Posfat hanya 5 merepresentasikan jumlah ATot Kontribusinya

terhadap ATot hanya akan bermakna jika konsentrasinya meningkat6

Sebagai kesimpulan dari ketiga variabel independen tersebut adalah6-9

1 pCO2 adalah variabel independent pertama yang diatur oleh kontrol

sistim respirasi 2 SID adalah variabel independen kedua yang diatur oleh ginjal dan

diestimasi sebagai ([Na+] - [Cl-]) 3 ATot adalah variabel independen ketiga yang diatur oleh hati dan

diestimasi sebagai [Alb]

Tujuan dari pendekatan Stewart adalah bagaimana menentukan [H+] atau pH

plasma tubuh Berikut adalah persamaan untuk menemukan [H+] mulai dari

sistim yang sederhana yaitu air sampai ke sistim yang lebih kompleks yaitu

plasma6-9

Air (Pure Water)

Bagaimana menentukan konsentrasi [H+] di dalam air

Air akan berdisosiasi menjadi [H+] dan [OH-] dalam jumlah yang sangat kecil (milimolL)

H2O harr H+ + OH- (7)

Persamaan keseimbangan disosiasi menjadi

[H+] x [OH-] = Kw x [H2O] (7)

Kw adalah konstanta disosiasi dari air dan nilainya tergantung temperatur

Karena produk disosiasi dari molekul [H2O] yaitu [H+] dan [OH-] sangat

kecil (masing-masing 110ndash7 moll maka nilai [H2O] secara esensial dapat

dianggap sama dengan konstan (hampir tidak berubah) Selanjutnya agar persamaan lebih praktis Kw dan [H2O]

dapat digabung membentuk suatu konstanta baru yaitu Kwrsquo merupakan ion-ion

produk dari disosiasi air7

Kwrsquo = [H+] x [OH-] (7)

Prinsip kenetralan elektrik harus terjadi dan ion-ion yang ada hanya H+ dan

OH- maka

[H+] = [OH-]

Dari 2 persamaan tersebut diatas maka [H+] dapat ditemukan

[H+] = (Kwrsquo) frac12 (67)

Dari sistim yang sederhana ini terungkap bahwa konsentrasi H+ dapat ditemukan dengan cara menggabungkan beberapa persamaan yang ada Prinsip

dasar yang digunakan di dalam menganalisa semua sistim untuk mencari [H+]

adalah 6-9

1 Kenetralan elektrik (electrical neutrality) 2 Hukum kekekalan massa 3 Keseimbangan disosiasi

Elektrolit kuat dalam air 7

Sistim ini lebih kompleks yaitu larutan yang mengandung Na+ dan Cl- Pada contoh ini timbul istilah yang disebut sebagai SID (strong ion difference)

Apa yang menentukan konsentrasi [H+] dalam larutan ini Pertama adalah dengan menuliskan persamaan keseimbangan disosiasi dari air

Kwrsquo = [H+] x [OH-] 1048774 [OH-] = Kwrsquo[H+]

Netralitas elektron

[Na+] + [H+] = [Cl-] + [OH-]

[Na+] ndash [Cl-] = [OH-] ndash [H+]

[OH-] = Kwrsquo[H+]

Kombinasi persamaan-persamaan tersebut menjadi

[H+] 2 + [H+] ([Na+] ndash [Cl-]) ndash Kwrsquo = 0

SID

[H+] 2 + (SID x [H+]) ndash Kwrsquo = 0

[H+] =radic Kwrsquo + SID 24 ndash SID2 (6-9)

Dari persamaan x2 diatas terlihat bahwa konsentrasi [H+] pada larutan yang

mengandung ion Na+ dan Cl- semata-mata hanya ditentukan oleh SID (SID hanya satu-satunya variabel yang berada disebelah kanan persamaan) atau dengan kata lain setiap perubahan pada SID akan menyebabkan perubahan pada

[H+] atau pH Misalnya jika nilai SID negatif (mengecil) maka [H+] akan

meningkat atau lebih besar dibanding [OH-] 1048774 asidosis sebaliknya jika SID

positif (lebih besar) maka [H+] akan lebih kecil dibanding [OH-] 1048774

alkalosis67

Cairan tubuh 67

Dari 2 contoh diatas terlihat bahwa pendekatan tersebut dapat dilakukan pada semua jenis cairan Meskipun cairan tubuh sangat kompleks namun Stewart dapat menemukan persamaan yang dapat digunakan untuk mendeskripsikan

sistim dan mencari nilai [H+]

Cairan tubuh adalah larutan encer yang mengandung beberapa ion-ion kuat

(inorganik dan organik) dan ion lemah (yang volatile sistim CO2HCO3- dan

asam lemah non volatile HA) Seperti diketahui bahwa variabel independen yang menentukan pH cairan tubuh adalah pCO2 SID dan [ATot] sedangkan

variabel-variabel seperti H+ OH- HCO3 dan [A-] sangat tergantung pada nilai-

nilai dari ketiga variabel independen Stewart menegaskan bahwa ada 6

persamaan yang secara simultan dperlukan untuk menemukan [H+] 6-7

1 Keseimbangan disosiasi air

a [H+] x [OH-] = Kwrsquo

2 Persamaan elektro netraliti

a [SID] + [H+] = [HCO3-] + [A-] + [CO3 ndash2] + [OH-]

3 Keseimbangan disosiasi asam lemah

a [H+] x [A-] = KA x [HA]

4 Hukum kekekalan massa untuk ldquoArdquo

a [ATot] = [HA] + [A-]

5 Persamaan keseimbangan pembentukan ion bikarbonat

a [H+] x [HCO3] = KC x pCO2

6 Keseimbangan pembentukan ion carbonat

a [H+] x [CO3ndash2] = K3 x [HCO3

-]

Persamaan no 5 merupakan dasar dari persamaan Hendersen-Hasselbach Hal ini penting untuk diingat bahwa Hendersen-Hasselbach hanya menggunakan

persamaan ke 5 lima saja dan tidak memperhitungkan persamaan yang lain7

Keenam persamaan diatas mencakup 3 variabel independen dan 6 varabel

dependent [HA] [A-] [HCO3-] [CO3

-2] [OH-] [H+] Selanjutnya keenam

persamaan tersebut dapat digunakan untuk mencari nilai salah satu dari variabel dependen berdasarkan nilai variabel independen Sedangkan nilai dari masing-

masing konstanta disosiasi dapat ditemukan pada referensi yang sudah ada7

Untuk mencarimenentukan nilai [H+] pada larutan yang kompleks tersebut digunakan bentuk persamaan kuadrat yang telah dipelajari di Sekolah Menengah Atas yang oleh ahli matematika disebut persamaan kuadrat pangkat

empat (a 4th order polynomial)

ax4 + bx3 + cx2 + dx + e = 0 (7) Nilai x tidak diketahui sedangkan abcd dan e adalah konstan yang nilainya sudah ditentukan

Selanjutnya persamaan untuk mencari [H+] menurut Stewart adalah

a[H+]4 + b[H+]3 + c[H+]2 + d[H+] + e = 0 (7) dimana a = 1 b = [SID] + KA c = KA x ([SID] ndash [ATot]) ndash Kwrsquo ndash KC x pCO2

d = - KA x (Kwrsquo + KC x pCO2) ndash K3 x KC x CO2

e = - ( KA x K3 x Kc x pCO2 )

Prinsip kenetralan elektrik

[SID]+[H+]-KCpCO2[H+]-KA[ATot](KA+[H+])-K3KCpCO2[H+]2-

Kwrsquo[H+] = 0 (67) Memang persamaan diatas jika diamati menjadi menakutkan tetapi dengan menggunakan program komputer yang sesuai maka solusi untuk menemukan konsentrasi ion hidrogen secara kuantitatif pada larutan yang kompleks tersebut menjadi sangat mudah dan cepat Dari persamaan-persamaan tersebut dapat disimpulkan bahwa H+] dalam plasma tergantung dari nilai-nilai SID ATot dan PCO2 sebagai berikut

[H+] dan [HCO3-] = ƒ([SID] pCO2 [ATot]) (6-9)

Namun bagaimanapun juga menurut Stewart persamaan tersebut diatas bukan untuk melibatkan kita kedalam perhitungan matematika yang rumit melainkan hanya sekedar menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk menyelesaikan persamaan tersebut sekaligus menentukan konsentrasi ion hidrogen di dalam suatu larutan asalkan nilai variabel independen dan konstanta keseimbangan

masing-masing variabel diketahui 67

Stewart secara esensial telah menciptakan suatu model matematika dari keseimbangan asam basa tubuh yang sebelumnya sulit dipahami Analisa Stewart ini memberikan suatu pandangan baru terutama para klinisi tentang apa yang sebetulnya terjadi pada tingkat kimia dalam reaksi keseimbangan asam

basa dan konsep ini betul-betul berbeda dengan yang sebelumnya 10-13

Jadi setiap perubahan pada variabel independen akan menyebabkan gangguan pada keseimbangan asam basa tubuh pertama perubahan pada pCO2 akan

menyebabkan asidosis respiratori dan kedua perubahan pada SID danatau

ATot akan menyebabkan asidosis metabolik1011

Perubahan pada pCO2 terjadi secara cepat oleh ventilasi sedangkan perubahan

pada SID yang disebabkan oleh adanya perubahan pada konsentrasi ion-ion kuat dalam tubuh berjalan lebih lambat Regulasi dari ion-ion kuat diatur oleh usus

(absorpsi) dan ginjal (ekskresi)1213

Kontribusi utama terhadap ATot dalam cairan tubuh adalah protein dan [Alb]

penting untuk kompartemen ekstrasel Pada umumnya protein disintesis oleh hati dan perubahan pada konsentrasi protein lebih lambat dibanding SID sehingga pada gangguan keseimbangan asam basa SID lebih banyak berperan Dengan kata lain jika ATot konstan maka perubahan pada SID dan pCO2

merupakan penyebab gangguan keseimbangan asam basa 1213

INTERAKSI ANTAR MEMBRAN Masing-masing kompartemen cairan tubuh dipisahkan oleh suatu membran dan

lapisan epitel Nilai [H+] masing-masing kompartemen ditentukan oleh masing-masing variabel independen dari tiap-tiap kompartemen Jadi gangguan keseimbangan asam basa yang terjadi di dalam suatu kompartemen disebabkan oleh perubahan pada satu atau lebih variabel independen di kompartemen yang

bersangkutan67

Interaksi asam basa antar membran Seperti diketahui bahwa tubuh kita mempunyai 3 kompartemen utama interstitial intraseluler dan plasma Ketiga kompartemen ini saling berinteraksi melalui membran sel dan membran kapiler Demikian juga dengan asam basa

akan saling berinteraksi melalui membran-membran ini7

Difusi CO2 melaewati membran sangat mudah dan cepat sehingga setiap

perbahan yang terjadi pada pCO2 akan cepat diatasi oleh perubahan ventilasi

Konsekuensinya adalah 7

Konsentrasi [H+] di semua cairan kompartemen tubuh mudah berubah atau diatur Perubahan pada pCO2 tidak akan menyebabkan terjadinya

perbedaan konsentrasi [H+] dari masing-masing kompartemen

Protein paling banyak terdapat di intrasel dan plasma kecuali di interstitial Albumin karena bermolekul besar tidak dapat melewati membran kecuali pada keadaan tertentu seperti kebocorankerusakan membran Dengan dasar ini maka

setiap perubahan konsentrasi [H+] antar membran jelas bukan berasal dari

pergerakan protein710-13

Konsentrasi posfat [Pi] dalam plasma sedikit sekali dan diatur sepenuhnya oleh regulasi kalsium sehingga transfer posfat melewati membran juga tidak

berkontribusi secara bermakna dalam interaksi asam basa 7

Dari keterangan diatas terlihat bahwa SID merupakan bariabel independen yang terpenting dalam pengaturan asam basa antar membran Ion-ion kuat dapat melewati membran melalui mekanisme channel ion (pasif) atau pompa transport (aktif) Ion-ion kuat ini juga dapat bergerak mengikuti atau melawan perbedaan

konsentrasi7

Jadi dari ketiga variabel independen ini pCO2

CO2 sangat mudah melewati membran sehingga tidak

berkontribusi dalam menyebabkan perbedaan status asam basa antar membran

[ATot]

protein juga tidak dapat melewati membran jadi tidak juga berkontribusi dalam menyebabkan perbedaan status asam basa antar membran

SID Ion-ion kuat dapat melewati membran maka ion-ion kuat merupakan kontributor utama dalam kesimbangan asam basa antar membran

Perubahan pada SID merupakan mekanisme utama dalam menentukan perbedaan status asam basa antar membran dibanding pCO2 dan [ATot]

Prosesnya bisa melalui pertukaran (Na+ - H+) atau (K+ - H+) melewati

membran7

Didalam pengaturan keseimbangan asam basa selama ini ginjal yang dianggap berperan dalam mengeluarkan asam dari tubuh (misalnya jika pH urin lebih

rendah dari plasma berarti sejumlah H+ diekskresi oleh ginjal) Jika kita memahami teori Stewart maka pernyataan ini tidak benar Memang betul bahwa

ginjal mempunyai peran dalam menurunkan konsentrasi [H+] dalam plasma

namun mekanismenya bukan melalui ekskresi [H+] tersebut410-13

Menurut teori Stewart penurunan konsentrasi [H+] dalam plasma tersebut

adalah akibat regulasi tubuh terhadap SID (terutama Cl-) melalui tubulus ginjal Ion klorida akan difiltrasi namun tidak di reabsorbsi sehingga nilai SID dalam plasma dijaga tetap seimbang Jadi pembentukan amoniagenesis di ginjal

berfungsi menghasilkan NH4+ agar Cl- dapat diekskresi dalam bentuk NH4Cl

Jadi pentingnya peran [NH4+] bukan karena sifatnya yang dapat mengangkut

H+ namun karena sifat ko-ekskresinya bersama klorida467

Contoh lain dari interaksi asam basa antar membran terjadi di lambung Cairan

lambung bersifat asam bukan karena transport H+ kedalam lambung tetapi karena pergerakan ion klorida Ion klorida akan disekresi kedalam lambung dari plasma sehingga SID cairan lambung menjadi kecil dan karena SID kecil maka

[H+] akan lebih banyak dari [OH-] 1048774 pH akan turun467

KESIMPULAN Pendekatan Stewart ini perlahan-lahan mulai diaplikasikan di beberapa journal penelitian tentang keseimbangan asam basa tubuh Pendekatan ini memberi suatu pandangan baru ke dalam proses kimia yang menentukan pH cairan tubuh Perbedaan yang jelas terlihat antara H-H dengan Stewart ini adalah jika pada pendekatan H-H perhatian tertuju pada ion bikarbonat maka pada pendekatan Stewart ion klorida merupakan anion terpenting sebagai faktor kausatif

KEPUSTAKAAN

1 Leblanc M Kellum JA Biochemical and Biophysical Principles of Hydrogen Ion Regulation In Critical Care Nephrology Kluwer Academic Publishers Dordrecht The Netherlands 1998 pp 261-277Ronco C Bellomo R (eds)

2 Morfei J Stewartrsquos Strong Ions Difference Approach to Acid-Base Analysis Respir Care 199944(1)45-52

3 Wilkes P Acid-base lecture in Acid-base management University of Ottawa Departemen of Anesthesiology Physics and Fluids Core Program october 112001

4 Kellum JA Determinants of Blood pH in Health and Disease Critical Care 200046-14

5 Jones NL A quantitative physciochemical approach to acid-base physiology Clin Biochem 1990 2389-195

6 Schalkwyk JVm A Basic Approach to Body pH Cited on 1999 Available on httpwwwanaesthetistcomicuelecionz

KESEIMBANGAN ASAM BASA BAGIAN I FISIOLOGI

Iqbal Mustafa Yohanes WH George

PENDAHULUAN

PARADIGMA BARU

KONSEP DAN TERMINOLOGI

Variabel ini dipengaruhi oleh variabel indenpenden dengan kata lain nilai variabel ini tergantung perubahan pada variabel independen Sebaliknya variabel independen tidak terpengaruh oleh perubahan pada variabel dependen KONSEP VARIABEL DEPENDEN DAN INDEPENDEN

SID (Strong ions difference)

Cairan tubuh 67

INTERAKSI ANTAR MEMBRAN

Interaksi asam basa antar membran

prop pCO2

Dari persamaan diatas terlihat nilai pH[H+] semata-mata hanya tergantung

pada ion bikarbonat[HCO3-] Selain itu H-H hanya mendeskripsikan reaksi

hidrasi CO2 pada kondisi pCO2 40 mmHg (normal) sehingga jika pCO2 diluar

normal persamaan tersebut menjadi tidak relevan Namun yang lebih penting lagi adalah persamaan tersebut tidak dapat menemukan ldquobufferrdquo lain didalam

plasma selain HCO34

Persamaan ini tidak bisa disebut metode kuantitative sebab yang disebut metode kuantitative harus mempunyai hubungan sebab akibat (cause and effect) sedangkan persamaan H-H hanya didasari oleh hubungan empirik (relationship) semata Persamaan H-H memang dapat memprediksi nilai Y dari nilai X yang sudah ada namun tidak dapat menjelaskan mekanisme yang mendasari hubungan tersebut Jadi secara umum dapat dikatakan bahwa persamaan tersebut hanya dapat menyebutkan komponen mana yang menyebabkan perubahan pada pH darah sedangkan efek penyebab serta

mekanisme terjadinya tidak dapat dijelaskan3-5

Beberapa persamaan lain dicoba dikembangkan untuk menutupi kekurangan persamaan tadi seperti menghitung standard bikarbonat (SBE) dan anion gap

buffer base (BB) dan base excess (BE) namun hasilnya tetap sama45

Akhirnya Peter Stewart (1981) berhasil menemukan suatu metode baru dalam menilai status asam basa tubuh yang disebut metode kuantitatifmatematika Metode ini lebih akurat serta mampu menjelaskan secara rinci mekanisme patofisiologi yang terjadi pada gangguan keseimbangan asam basa Stewart mengatakan bahwa persamaan-persamaan diatas jelas-jelas tidak mampu menjelaskan mekanisme atau proses dari gangguan keseimbangan asam basa

yang terjadi sehingga mengaburkan keputusan dalam membuat terapi67

Tulisan ini merupakan tinjauan tentang teori dasar pendekatan Stewart sebagai mekanisme alternatif dalam menjelaskan secara lebih rinci dan jelas mengenai penyebab dan mekanisme terjadinya gangguan keseimbangan asam basa

PARADIGMA BARU






lainnya89



terjadi89









1 pCO2















sempurna7







sbb 67


lemah











































HA lt=gt H+ + A-






2 -] + [H2PO4-] + [H3PO4] (67)














plasma6-9

Air (Pure Water)





[H+] x [OH-] = Kw x [H2O] (7)









OH- maka

[H+] = [OH-]





adalah 6-9






Netralitas elektron

[Na+] + [H+] = [Cl-] + [OH-]


[OH-] = Kwrsquo[H+]



SID








alkalosis67

Cairan tubuh 67














a [H+] x [A-] = KA x [HA]


a [ATot] = [HA] + [A-]





-]


































bersangkutan67














konsentrasi7




[ATot]





membran7














KEPUSTAKAAN









PENDAHULUAN

PARADIGMA BARU




Cairan tubuh 67








lainnya89



terjadi89









1 pCO2















sempurna7







sbb 67


lemah











































HA lt=gt H+ + A-






2 -] + [H2PO4-] + [H3PO4] (67)














plasma6-9

Air (Pure Water)





[H+] x [OH-] = Kw x [H2O] (7)









OH- maka

[H+] = [OH-]





adalah 6-9






Netralitas elektron

[Na+] + [H+] = [Cl-] + [OH-]


[OH-] = Kwrsquo[H+]



SID








alkalosis67

Cairan tubuh 67














a [H+] x [A-] = KA x [HA]


a [ATot] = [HA] + [A-]





-]


































bersangkutan67














konsentrasi7




[ATot]





membran7














KEPUSTAKAAN









PENDAHULUAN

PARADIGMA BARU




Cairan tubuh 67








1 pCO2















sempurna7







sbb 67


lemah











































HA lt=gt H+ + A-






2 -] + [H2PO4-] + [H3PO4] (67)














plasma6-9

Air (Pure Water)





[H+] x [OH-] = Kw x [H2O] (7)









OH- maka

[H+] = [OH-]





adalah 6-9






Netralitas elektron

[Na+] + [H+] = [Cl-] + [OH-]


[OH-] = Kwrsquo[H+]



SID








alkalosis67

Cairan tubuh 67














a [H+] x [A-] = KA x [HA]


a [ATot] = [HA] + [A-]





-]


































bersangkutan67














konsentrasi7




[ATot]





membran7














KEPUSTAKAAN









PENDAHULUAN

PARADIGMA BARU




Cairan tubuh 67







sempurna7







sbb 67


lemah











































HA lt=gt H+ + A-






2 -] + [H2PO4-] + [H3PO4] (67)














plasma6-9

Air (Pure Water)





[H+] x [OH-] = Kw x [H2O] (7)









OH- maka

[H+] = [OH-]





adalah 6-9






Netralitas elektron

[Na+] + [H+] = [Cl-] + [OH-]


[OH-] = Kwrsquo[H+]



SID








alkalosis67

Cairan tubuh 67














a [H+] x [A-] = KA x [HA]


a [ATot] = [HA] + [A-]





-]


































bersangkutan67














konsentrasi7




[ATot]





membran7














KEPUSTAKAAN









PENDAHULUAN

PARADIGMA BARU




Cairan tubuh 67








































HA lt=gt H+ + A-






2 -] + [H2PO4-] + [H3PO4] (67)














plasma6-9

Air (Pure Water)





[H+] x [OH-] = Kw x [H2O] (7)









OH- maka

[H+] = [OH-]





adalah 6-9






Netralitas elektron

[Na+] + [H+] = [Cl-] + [OH-]


[OH-] = Kwrsquo[H+]



SID








alkalosis67

Cairan tubuh 67














a [H+] x [A-] = KA x [HA]


a [ATot] = [HA] + [A-]





-]


































bersangkutan67














konsentrasi7




[ATot]





membran7














KEPUSTAKAAN









PENDAHULUAN

PARADIGMA BARU




Cairan tubuh 67




plasma6-9

Air (Pure Water)





[H+] x [OH-] = Kw x [H2O] (7)









OH- maka

[H+] = [OH-]





adalah 6-9






Netralitas elektron

[Na+] + [H+] = [Cl-] + [OH-]


[OH-] = Kwrsquo[H+]



SID








alkalosis67

Cairan tubuh 67














a [H+] x [A-] = KA x [HA]


a [ATot] = [HA] + [A-]





-]


































bersangkutan67














konsentrasi7




[ATot]





membran7














KEPUSTAKAAN









PENDAHULUAN

PARADIGMA BARU




Cairan tubuh 67






Netralitas elektron

[Na+] + [H+] = [Cl-] + [OH-]


[OH-] = Kwrsquo[H+]



SID








alkalosis67

Cairan tubuh 67














a [H+] x [A-] = KA x [HA]


a [ATot] = [HA] + [A-]





-]


































bersangkutan67














konsentrasi7




[ATot]





membran7














KEPUSTAKAAN









PENDAHULUAN

PARADIGMA BARU




Cairan tubuh 67














a [H+] x [A-] = KA x [HA]


a [ATot] = [HA] + [A-]





-]


































bersangkutan67














konsentrasi7




[ATot]





membran7














KEPUSTAKAAN









PENDAHULUAN

PARADIGMA BARU




Cairan tubuh 67































bersangkutan67














konsentrasi7




[ATot]





membran7














KEPUSTAKAAN









PENDAHULUAN

PARADIGMA BARU




Cairan tubuh 67














konsentrasi7




[ATot]





membran7














KEPUSTAKAAN









PENDAHULUAN

PARADIGMA BARU




Cairan tubuh 67




membran7














KEPUSTAKAAN









PENDAHULUAN

PARADIGMA BARU




Cairan tubuh 67










PENDAHULUAN

PARADIGMA BARU




Cairan tubuh 67



keseimbangan asam basa fisiologis

Documents