pbl mekanisme pernapasan dan organ yang terkait

25
Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait Kelompok F4 - NIM : 102012289 Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana Jalan Arjuna utara nomor 6, Jakarta Barat E-mail : [email protected] Pendahuluan Tentunya kita mengenal akan penyakit batuk dan sesak napas, dan bahkan kita juga pernah mengalaminya. Namun tentu banyak dari kita yang belum mengetahui bagaimanakah bisa terjadi sesak napas ataupun batuk. Kita harus mengetahui organ-organ yang berperan dalam mekanisme pernapasan dan organ-organ yang terkait di dalamnya. Oleh karena itu pada kesempatan kali ini, penulis membuat makalah dengan tujuan untuk membahas organ 1 Andrew Logan

Upload: trivana-renmaur

Post on 14-Jul-2016

125 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

makalah bkok 7

TRANSCRIPT

Page 1: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

Kelompok F4 - NIM : 102012289

Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Jalan Arjuna utara nomor 6, Jakarta Barat

E-mail : [email protected]

Pendahuluan

Tentunya kita mengenal akan penyakit batuk dan sesak napas, dan bahkan kita juga pernah

mengalaminya. Namun tentu banyak dari kita yang belum mengetahui bagaimanakah bisa

terjadi sesak napas ataupun batuk. Kita harus mengetahui organ-organ yang berperan dalam

mekanisme pernapasan dan organ-organ yang terkait di dalamnya. Oleh karena itu pada

kesempatan kali ini, penulis membuat makalah dengan tujuan untuk membahas organ yang

terkait dalam mekanisme pernapasan baik itu secara makroskopis maupun secara

mikroskopis. Selain itu, juga membahas bagaimana proses pernapasan itu bisa terjadi, otot-

otot mana yang berperan, siapa yang mengaturnya, berapa kapasitas volume pernapasan, dan

proses pertukaran oksigen dan karbon dioksida.

Isi

Organ Terkait Makroskopis

1

Andrew Logan

Page 2: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

Sistem pernapasan dibentuk oleh beberapa struktur. Seluruh struktur tersebut terlibat dalam

proses respirasi eksternal yaitu proses pertukaran oksigen antara atmosfer dan darah serta

pertukaran karbondioksida antara darah dan atmosfer. Sedangkan respirasi internal

(pernapasan selular) berlangsung di seluruh sistem tubuh. Struktur yang membentuk sistem

pernapasan dapat dibedakan menjadi struktur utama (principal structure), dan struktur

pelengkap (accessory structure).1

Yang termasuk struktur pelengkap sistem pernapasan adalah struktur penunjang yang

diperlukan untuk bekerjanya sistem pernapasan itu sendiri, yaitu berupa komponen

pembentuk dinding toraks (otot-otot dan iga), diafragma, dan pleura.1

Yang termasuk struktur utama sistem pernapasan adalah saluran udara pernapasan, terdiri

dari jalan napas dan saluran napas, serta paru (parenkim paru). Yang disebut sebagai jalan

napas adalah nares / hidung bagian luar (external nose), hidung bagian dalam (internal nose),

sinus paranasal, faring, dan laring. Sedangkan saluran napas adalah trakea, bronkus, dan

bronkiolus.1

Trakea merupakan sebuah pipa udara yang terbentuk dari tulang rawan dan selaput fibro-

muskular, panjangnya sekitar 10-11cm, sebagai lanjutan dari larynx, membentang mulai

setinggi cervical 6 sampai tepi atas vertebra thoracal 5. Ujung kaudal trakea terbagi menjadi

bronchus principalis (primer, utama) dexter dan sinister. Trakea terletak hampir di bidang

sagital, tetapi biasanya bifurkasio trakea sedikit terdesak ke arah kanan oleh arcus aortae.

Selama inspirasi dalam, mungkin bifurkasi ini turun sampai setinggi vertebra thoracal 6.

Bentuk trakea sedikit kurang silindrik, karena datar di sebelah posterior.2,3

Trakea dan bronchus utama yang letaknya ekstrapulmonal (di luar paru) memiliki rangka

cincin tulang rawan hialin yang tidak sempurna, dipersatukan oleh jaringan fibrosa dan otot

polos.2,4

Bronkus setinggi discus intervertebrae T 4/5 trakea bercabang menjadi bronchus

primer/principalis dexter dan sinister. Bronchus principalis dexter lebih lebar, lebih pendek,

dan lebih vertikal daripada yang kiri, panjangnya sekitar 2.5 cm. Diameter lebar yang lebih

besar dan arahnya yang lebih vertikal, menjelaskan kekerapan suatu benda asing yang

tersedak, lebih sering memasuki bronchus principalis dexter daripada yang sinister.2,5

Paru-paru terletak sedemikian rupa sehingga masing-masing paru terletak di samping

mediastinum. Oleh karena itu, paru satu dengan yang lain dipisahkan oleh jantung dan

2

Page 3: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

pembuluh-pembuluh besar serta struktur lain di dalam mediastinum. Masing-masing paru

berbentuk kerucut dan diliputi oleh pleura visceralis, dan terdapat bebas di dalam cavitas

pleuralisnya masing-masing, hanya dilekatkan pada mediastinum oleh radix pulmonis.5

Masing-masing paru memiliki apex pulmonis yang tumpul, menonjol ke atas ke dalam leher

di atas clavicula; basis pulmonis yang konkaf tempat terdapat diafragma; facies costalis yang

konveks yang disebabkan oleh dinding thorax yang konkaf; facies mediastinalis yang konkaf

yang merupakan cetakan pericardium dan strukutr mediastinum lainnya. Di tengah facies

mediastinalis terdapat hilum pulmonis, yaitu sebuah cekungan tempat bronchus, pembuluh

darah, dan saraf yang membentuk radix pulmonis masuk dan keluar paru. 5

Pulmo dexter sedikit lebih besar dari pulmo sinister dan dibagi oleh fissura oblique dan

fissura horizontalis pulmonis dextri menjadi tiga lobus: lobus superior, lobus medius, dan

lobus inferior. Pulmo sinister juga dibagi oleh fissura oblique dengan cara yang sama menjadi

dua lobus, lobus superior dan lobus inferior. Pada pulmo sinister tidak ada fissura

horizontalis. Untuk melihat anatomi dari paru-paru dapat diliat pada gambar 1.5

Gambar 1. Paru-paru tampak ventral.6

3

Page 4: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

Pada paru dikenal istilah segmenta bronchopulmonalia, merupakan unit paru secara anatomi,

fungsi, dan pembedahan. Setiap bronchus lobaris (sekunder) yang berjalan ke lobus paru

mempercabangkan bronchi segmentales (tertier). Setiap bronchus segmentalis masuk ke unit

paru yang secara struktur dan fungsi adalah independen dan disebut segmenta

bronchopulmonalia. Untuk dapat lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2. Segmenta

bronchopulmonalia utama adalah sebagai berikut:5

1. Pulmo dexter:

a. Lobus superior:

i. Segmentum apicale

ii. Segmentum posterius

iii. Segmentum anterius

b. Lobus medius:

i. Segmentum laterale

ii. Segmentum mediale

c. Lobus inferior:

i. Segmentum superius

ii. Segmentum basale mediale

iii. Segmentum basale

iv. Segmentum basale laterale

v. Segmentum basale posterius

2. Pulmo sinister:

a. Lobus superior:

i. Segmentum apicoposterius

ii. Segmentum anterius

iii. Segmentum lingulare superius

iv. Segmentum lingulare inferius

b. Lobus inferior:

i. Segmentum superior

ii. Segmentum basale mediale

iii. Segmentum basale anterius

iv. Segmentum basale laterale

v. Segmentum basale posterius

4

Page 5: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

Gambar 2. Laring, Trakea, dan Bronkus.7

5

Page 6: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

Organ Terkait Mikroskopis

Hampir sebagian besar sel dalam sistem respirasi (terutama pada bagian konduksi) adalah sel

epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet (epitel respiratorium). Gambar dan penjelasan

epitel ini dapat dilihat pada gambar 3. Epitel respiratorium ini tersusun atas 5 jenis sel yang

hanya terlihat dengan mikroskop elektron, di antaranya:8

1. Sel kolumnar bersilia: paling banyak, memiliki banyak sekali silia.

2. Sel goblet: pada bagian ujung atasnya menghasilkan cairan/sekret yang terdiri dari

glikoprotein.

3. Sel sikat: memiliki banyak mikrovili pada permukaannya, sebagai reseptor sensorik.

4. Sel basal: kecil, bulat, ada pada bagian basal lamina, tidak ada pada bagian

permukaan epitel.

5. Sel granul kecil: mirip dengan sel basal, tetapi pada sel ini terlihat banyak granula.

Gambar 3. Komponen Epitel Respiratorium.9

Secara singkat, histologi dari sistem pernafasan adalah sebagai berikut:8,10

1. Trakea, memiliki rangka berbentuk C yang tersusun atas tulang rawan hialin (pars

kartilaginea trachea). Celah pada huruf C diisi oleh otot polos (pars membranasea

trachea).

2. Bronkus, dibagi menjadi 3 jenis:

a. Bronkus ekstrapulmonal: sama dengan trakea, diameter lebih kecil.

b. Bronkus intrapulmonal: epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet.

6

Page 7: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

c. Bronkus kecil: epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet.

d. Brokus terkecil: epitel selapis torak bersilia bersel goblet.

3. Bronkiolus, dibagi menjadi 3 jenis:

a. Bronkiolus besar: epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet.

b. Bronkiolus terminalis: epitel selapis torak bersilia.

c. Bronkiolus respiratorius: epitel torak rendah/epitel selapis kubis tidak bersilia.

Di antara sel kubis terdapat sel clara.

4. Duktus alveolaris: epitel selapis gepeng (sel alveolar tipe 1).

5. Sakus alveolaris: kantong yang dibentuk oleh beberapa alveolus, tidak memiliki otot

polos.

6. Alveolus: epitel selapis gepeng yang sangat tipis (sel alveolar tipe 1 & 2). Terdapat

sel septal (epitel berbentuk kuboid) dan sel debu (fagosit).

Mekanisme Pernapasan

Otot-otot Pernapasan

Menurut kegunaannya, otot-otot pernapasan dibedakan menjadi otot untuk inspirasi,

mencakup otot inspirasi utama dan tambahan, serta otot untuk ekspirasi tambahan.Untuk

lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.1

Otot inspirasi utama (principal), adalah M. serratus posterior, Mm. levatores costarum, M.

intercostalis externa, M. Subcostalis, M. transversus thoracis, dan otot diafragma. Otot

inspirasi tambahan (accessory respiratory muscle) yang sering juga disebut sebagai otot

bantu napas, yaitu M. pectoralis major, M. pectoralis minor, M. Sternocleidomastoideus, M.

scalenus anterior, medius, posterior, M. serratus anterior, M. latissimus dorsi, dna M.

iliocostalis bagian atas.1,2

Saat napas tenang (quiet breathing), untuk ekspirasi tidak diperlukan kegiatan otot, cukup

dengan daya elastis paru saja udara di dalam paru akan keluar saat ekspirasi. Namun, ketika

diperlukan ekspirasi kuat untuk active breathing, maka untuk ekspirasi diperlukan kontribusi

kerja otot-otot sebagai berikut M. intercostalis interna, M. iliocostalis bagian bawah, M.

Longissimus, M. rectus abdominis, dan M. obliquus abdominis externus et internus.1,2

7

Page 8: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

Sebelum inspirasi dimulai, otot-otot pernapasan berada dalam keadaan lemas, tidak ada udara

yang mengalir, dan tekanan intra-alveolus setara dengan tekanan atmosfer. Otot inspirasi

utama dirangsang untuk berkontraksi sehingga rongga toraks membesar. Otot inspirasi

utama ,diafragma yang dipersarafi oleh n. phrenicus, dalam keadaan melemas berbentuk

seperti kubah yang menonjol ke atas ke dalam rongga thoraks. Ketika berkontraksi,

diafragma turun dan memperbesar volume rongga thoraks dengan meningkatkan ukuran

vertical (atas dan bawah) sebesar 75%. Otot satunya lagi, yaitu m. interkostalis eksternus,

yang serat-seratnya berjalan ke bawah dan depan antara dua iga yang berdekatan,

memperbesar rongga thoraks dalam dimensi lateral (sisi ke kiri) dan anteroposterior (depan

ke belakang). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 4. 11

Gambar 4. Aktivitas Otot Pernapasan Pada Inspirasi.12

Sebelum inspirasi, pada akhir ekspirasi sebelumnya, tekanan intra-alveolus sama dengan

tekanan atmosfer, sehingga tidak ada udara mengalir masuk atau keluar paru. Sewaktu rongga

thoraks membesar, paru juga dipaksa mengembang untuk mengisi rongga thoraks yang lebih

besar. Sewaktu paru membesar, tekanan intra-alveolus turun karena jumlah molekul udara

yang sama kini menempati volume paru yang lebih besar. Pada gerakan inspirasi biasa,

tekanan intra-alveolus turun 1 mmHg menjadi 759 mmHg. Karena tekanan intra-alveolus

sekarang lebih rendah dari pada tekanan atmosfer, maka udara mengalir ke dalam paru

mengikuti penurunan gradient tekanan dari tekanan tinggi ke rendah. Udara terus masuk ke

8

Page 9: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

paru sampai tidak ada lagi gradien, yaitu sampai tekanan intra-alveolus setara dengan tekanan

atmosfer. Karena itu, ekspansi paru tidak disebabkan oleh udara masuk ke dalam paru; udara

mengalir ke dalam paru karena turunnya tekanan intra-alveolus yang ditimbulkan oleh

ekspansi paru. Sewaktu inspirasi, tekanan intrapleura juga menurun akibat ekspansi thoraks.

Peningkatan gradient transmural yang terjadi sewaktu inspirasi memastikan bahwa paru

teregang untuk mengisi rongga thoraks yang mengembang. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat

pada gambar 5. 11

Gambar 5. Perubahan Tekanan Pada Inspirasi dan Ekspirasi.12

Inspirasi dalam (lebih banyak udara dihirup) dapat dilakukan dengan mengkontraksikan

diafragma dan otot intercostal eksternal secara lebih kuat dengan mengaktifkan otot inspirasi

tambahan, untuk semakin memperbesar rongga thoraks. Kontraksi otot-otot tambahan ini,

yang terletak di leher, mengangkat sternum dan dua iga pertama, memperbesar bagian atas

rongga thoraks. Dengan semakin membesarnya volume rongga thoraks, maka paru juga

semakin mengembang dan mengakibatkan tekanan intra-alveolus semakin menurun, sehingga

terjadi peningkatan aliran masuk udara sebelum tercapai keseimbangan dengan tekanan

atmosfer, yaitu terjadi pernafasan yang lebih dalam.11

Pada akhir inspirasi, otot inspirasi melemas. Diafragma mengambil posisi aslinya yang

seperti kubah ketika melemas. Ketika otot interkostal melemas, sangkar iga yang sebelumnya

terangkat turun karena gravitasi. Tanpa gaya-gaya yang menyebabkan ekspansi dinding dada

dan paru yang semula teregang mengalami recoil ke ukuran prainspirasinya karena sifat

elastiknya. Sewaktu paru kembali mengecil, tekanan intra-alveous meningkat, karena jumlah

molekul udara yang lebih banyak yang semula terkandung di dalam volume paru yang besar

pada akhir inspirasi kini termampatkan ke dalam volume yang lebih kecil. Pada ekspirasi

9

Page 10: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

biasa, tekanan intra-alveolus meningkat sekitar 1 mmHg di atas tekanan atmosfer menjadi

761 mmHg. Udara kini meninggalkan paru menuruni gradien tekanannya dari tekanan yang

lebih tinggi ke tekanan yang lebih rendah. Aliran udara keluar berhenti ketika tekanan intra-

alveolus menjadi sama dengan tekanan atmosfer.11

Ekspirasi dapat menjadi aktif untuk mengosongkan paru secara lebih tuntas dan lebih cepat.

Tekanan intra-alveolus harus lebih ditingkatkan di atas tekanan atmosfer dari pada yang

dicapai oleh relaksasi biasa otot inspirasi dan recoil elastik paru. Untuk menghasilkan

ekspirasi aktif, otot-otot ekspirasi harus lebih berkontraksi untuk mengurangi volume rongga

thoraks dan paru. Otot ekspirasi yang paling penting adalah otot dinding abdomen. Sewaktu

abdomen berkontraksi terjadi peningkatan tekanan intra abdomen yang menimbulkan gaya ke

atas pada diafragma, mendorongnya semakin ke atas ke dalam rongga thoraks dari posisi

lemasnya sehingga ukuran vertical rongga thoraks menjadi semakin kecil. Otot ekspirasi lain

adalah otot interkostal internal, yang kontraksinya menarik iga turun dan masuk,

mendatarkan dinding dada dan semakin mengurangi ukuran rongga thoraks. Untuk lebih

jelasnya dapat dilihat pada gambar 6.11

Gambar 6. Ekspirasi Tenang dan Ekspirasi Aktif.12

Pertukaran Oksigen dan Karbon Dioksida

Pertukaran gas di tingkat kapiler paru dan kapiler jaringan berlangsung seraca difusi pasif

sederhana. Ada 4 faktor yang mempengaruhi dalam difusi, yaitu permukaan membran,

gradien konsentrasi, tebal-tipisnya membran, jarak difusi.9,11

10

Page 11: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

Difusi pasif sederhana menuruni gradien tekanan parsial. Udara atmosfer adalah campuran

gas, 79% gas N2 dan 21% gas O2. Persentase gas lain dapat diabaikan. Secara keseluruhan,

gas-gas ini menyebabkan tekanan atmosfer sebesar 760 mmHg. Tekanan ini sama dengan

jumlah tekanan yang disumbangkan oleh masing-masing gas dalam campuran. Karena 79%

udara mengandung N2, maka 79% dari 760 mmHg, atau 600 mmHg, adalah tekanan yang

ditimbulkan oleh molekul-molekul N2. Demikian juga dengan O2, 21% dari 760 mmHg atau

160 mmHg adalah tekanan yang ditimbulkan oleh gas O2. Tekanan yang ditimbulkan

independen oleh masing-masing gas dalam suatu campuran gas inilah yang disebut sebagai

tekanan parsial. Gas-gas yang larut dalam darah juga menimbulkan tekanan parsial. Semakin

besar tekanan parsial suatu gas dalam darah, semakin banyak gas tersebut larut.11

Perbedaan tekanan parsial antara darah kapiler dan struktur sekitar dikenal sebagai gradien

tekanan parsial, seperti halnya kapiler paru terhadap alveolus, serta kapiler sistemik dan

jaringan. Suatu gas selalu berdifusi menuruni gradien tekanan parsialnya dari yang tinggi ke

rendah.11

Sewaktu melewati paru, darah mengambil oksigen dan menyerahkan CO2 dengan difusi

menuruni gradien tekanan parsial yang terdapat antara darah dan alveolus. Darah yang baru

kembali dari jaringan tubuh, relatif kekurangan O2 dan kaya akan CO2 dengan PO2 = 40

mmHg dan PCO2 = 46 mmHg. Sewaktu mengalir melalui kapiler paru, darah ini terpajan ke

udara alveolus. Karena PO2 alveolus pada 100 mmHg adalah lebih tinggi dari 40 mmHg,

maka O2 berdifusi dari alveolus ke dalam darah hingga tidak lagi terdapat gradien. Sewaktu

meninggalkan paru, PO2 adalah 100 mmHg, sama dengan alveolus.11

Gradien tekanan parsial untuk CO2 memiliki arah yang berlawanan. Darah yang masuk ke

kapiler paru memiliki PCO2 = 46 mmHg, sedangkan PCO2 alveolus hanya 40 mmHg,

sehingga CO2 berdifusi dari darah ke alveolus hingga PCO2 antara alveolus dan darah

seimbang, yaitu sama-sama 40 mmHg, baru kemudian meninggalkan kapiler paru. Untuk

lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 7.11

11

Page 12: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

Gambar 7. Difusi Gas Oksigen dan Karbondioksida.9

Volume Pernapasan

Jumlah udara yang masuk ke dalam paru setiap inspirasi (atau jumlah udara yang keluar dari

paru setiap ekspirasi) dinamakan volume alun napas (tidal volume / TV). Jumlah udara yang

masih dapat masuk ke dalam paru pada inspirasi maksimal, setelah inspirasi biasa disebut

volume cadangan inspirasi (inspiratory reserve volume / IRV). Jumlah udara yang dapat

dikeluarkan secara aktif dari dalam paru melalui kontraksi otot ekspirasi, setelah ekspirasi

biasa disebut volume cadangan ekspirasi (expiratory reserve volume / ERV), dan udara yang

masih tertinggal di dalam paru setelah ekspirasi maksimal disebut volume residu (residual

volume / RV). Ruang di dalam saluran napas yang berisi udara yang tidak ikut serta dalam

proses pertukaran gas dengan darah dalam kapiler paru disebut ruang rugi pernapasan.13

Kapasitas inspirasi (inspiratory capacity / IC) merupakan volume udara maksimal yang dapat

dihirup pada akhir ekspirasi tenang normal (IC = IRV + TV). Kapasitas residual fungsional

(functional residual capacity / FRC) adalah volume udara di paru pada akhir ekspirasi pasif

normal (FRC = ERV + RV). Kapasitas vital (vital capacity / VC) adalah volume udara

maksiml yang dapat dikeluarkan dalam satu kali bernapas setelah inspirasi maksimal. Subyek

pertama-tama melakukan inspirasi maksimal lalu ekspirasi maksimal (VC = IRV + TV +

12

Page 13: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

ERV). VC mencerminkan perubahan volume maksimal yang dapat terjadi pada paru.

Kapasitas paru total (total lung capacity / TLC) adalah volume udara maksimal yang dapat

ditampung oleh paru (TLC = VC + RV). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 8.11

Gambar 8. Volume Paru-paru.12

Pengukuran kapasitas vital sering kali digunakan di klinik sebagai indeks fungsi paru. Nilai

tersebut bermanfaat dalam memberikan informasi mengenai kekuatan otot-otot pernapasan

serta beberapa aspek fungsi pernapasan lain. Fraksi volume kapasitas vital yang dikeluarkan

pada satu detik pertama melalui ekspirasi paksa (volume ekspirasi paksa 1 detik, FEV1,

kapasitas vital berwaktu/timed vital capacity) dapat memberikan informasi tambahan;

mungkin diperoleh nilai kapasitas vital yang normal tetapi nilai FEV1 menururn pada

penderita penyakit seperti asma, yang mengalami peningkatan tahanan saluran udara akibat

konstriksi bronkus. Pada keadaan normal, jumlah udara yang diinspirasi selama satu menit /

ventilasi paru, volume respirasi semenit) sekitar 6 L (500 mL/napas x 12 napas/menit).

Ventilasi volunter maksimal (Maximal Voluntary Ventilation / MVV), atau yang dahulu

disebut kapasitas pernapasan maksimum (Maximal Breathing Capasity), adalah volume gas

terbesar yang dapat dimasukkan dan dikeluarkan selama 1 menit secara volunter. Pada

keadaan normal, MVV berkisar antara 125-170 L/menit.13

Pusat Pengendalian Pernapasan

Pola bernapas yang ritmik dihasilkan oleh aktivitas saraf yang siklik ke otot-otot pernapasan.

Dengan kata lain, aktivitas pemacu yang menciptakan irama napas terletak di pusat kontrol

13

Page 14: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

pernapasan di otak, bukan di paru atau otot pernapasan itu sendiri. Saraf yang ke sistem

pernapasan sangat penting untuk mempertahankan bernapas dan secara refleks menyesuaikan

tingkat ventilasi untuk menyamai kebutuhan akan penyerapan O2 dan pengeluaran CO2 yang

berubah-ubah. Selain itu, aktivitas pernapasan dapat dimodifikasi secara sadar agar kita dapat

berbicara, bernyanyi, bersiul, bermain alat musik tiup, atau menahan napas selagi berenang.11

Kontrol saraf atas respirasi melibatkan tiga komponen berbeda:11

1. Faktor yang menghasilkan irama inspirasi/ekspirasi bergantian

2. Faktor yang mengatur besar ventilasi (kecepatan dan kedalaman bernapas) untuk

memenuhi kebutuhan tubuh

3. Faktor yang memodifikasi aktivitas pernapasan untuk tujuan lain. Modifikasi yang

terakhir ini mungkin bersifat volunter, misalnya dalam mengontrol napas untuk

berbicara, atau involunter, misalnya manuver pernapasan yang berkaitan dengan

batuk atau bersin.

Pusat kontrol pernapasan yang terdapat di batang otak menghasilkan pola bernapas yang

berirama. Pusat kontrol pernapasan primer, pusat respirasi medula, terdiri dari beberapa

agregat badan saraf di dalam medula yang menghasilkan sinyal ke otot-otot pernapasan.

Selain itu, dua pusat pernapasan lain terletak lebih tinggi di batang otak di pons, yaitu pusat

pneumotaksik dan pusat apnustik. Kedua pusat di pons ini mempengaruhi sinyal keluar dari

pusat pernapasan di medula.11

Kita menghirup dan menghembuskan napas secara ritmis karena kontraksi dan relaksasi

bergantian otot-otot inspirasi, diafragma dan otot interkostal eksternal, yang masing-masing

disarafi oleh saraf frenikus dan saraf interkostal. Badan-badan sel dari serat-serat saraf yang

membentuk saraf ini terletak di medula spinalis. Impuls yang berasal dari pusat di medula

berakhir di badan-badan sel neuron motorik ini. Ketika neuron motorik diaktifkan maka

neuron tersebut sebaliknya mengaktifkan otot-otot pernapasan, menyebabkan inspirasi; ketika

neuron-neuron ini tidak menghasilkan impuls maka otot inspirasi melemas dan

berlangsunglah ekspirasi.11

Pusat pernapasan medula terdiri dari:11

Kelompok respiratorik dorsal (KRD) terutama terdiri dari neuron inspiratorik yang

serat-serat desendensnya berakhir di neuron motorik yang mensyarafi otot inspirasi.

Ketika neuron-neuron KRD ini melepaskan muatan maka terjadi inspirasi; ketika

14

Page 15: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

mereka tidak menghasilkan sinyal terjadilah ekspirasi. Ekspirasi diakhiri karena

neuron-neuron inspiratorik kembali mencapai ambang dan melepaskan muatan. KRD

memiliki hubungan penting dengan kelompok respiratorik ventral.

Kelompok respiratorik ventral (KRV) terdiri dari neuron inspiratorik dan neuron

ekspiratorik, yang keduanya tetap inaktif selama bernapas normal tenang. Bagian ini

diaktifkan oleh KRD sebagai mekanisme penguat selama periode-periode saat

kebutuhan akan ventilasi meningkat. Hal ini terutama penting pada ekspirasi aktif.

Selama bernapas tenang tidak ada impuls yang dihasilkan di jalur desendens oleh

neuron ekspiratorik. Hanya ketika ekspirasi aktif barulah neuron ekspiratorik

merangsang neuron motorik yang menyarafi otot-otot ekspirasi (otot abdomen dan

interkostal internal). Selain itu, neuron-neuron inspiratorik KRV, ketika dirangsang

oleh KRD, memacu aktivitas inspirasi ketika kebutuhan akan ventilasi tinggi.

Selama itu KRD umumnya dianggap menghasilkan irama dasar ventilasi. Namun,

pembentukkan irama pernapasan sekarang secara luas dipercayai terletak di kompleks pra-

Bӧtzinger, suatu regio yang terletak dekat dengan ujung atas (kepala) pusat respiratorik

medula. Suatu anyaman neuron di regio ini memperlihatkan aktivitas pemacu, mengalami

potensial aksi spontan serupa dengan yang terjadi di nodus SA jantung. Para ilmuwan

percaya bahwa kecepatan neuron inspiratorik KRD melepaskan muatan secara berirama

didorong oleh masukan sinaptik dari kompleks ini. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada

gambar 10.11

Gambar 10. Pusat-pusat Kontrol Pernapasan di Batang Otak.12

15

Page 16: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

Pusat pernapasan di pons melakukan “penyesuaian halus” terhadap pusat di medula untuk

membantu menghasilkan inspirasi dan ekspirasi yang lancar dan mulus. Pusat pneumostaksik

mengirim impuls ke KRD yang membantu “memadamkan” neuron-neuron inspiratorik

sehingga durasi inspirasi dibatasi. Sebaliknya, pusat apnustik mencegah neuron-neuron

inspiratorik dipadamkan, sehingga dorongan inspirasi meningkat. Dengan sistem check-and-

balance ini, pusat pneumotaksik mendominasi pusat apnustik, membantu menghentikan

inspirasi dan membiarkan ekspirasi terjadi secara normal. Tanpa rem penumotaksik ini, pola

bernapas akan berupa tarikan napas panjang yang terputus mendadak dan singkat oleh

ekspirasi. Pola bernapas yang abnormal ini dikenal sebagai apnusis; karena itu, pusat yang

mendorong tipe bernapas ini disebut pusat apnustik. Apnusis terjadi pada jenis tertentu

kerusakan otak berat.11

Ketika volume alun napas besar (lebih dari 1 liter), misalnya sewaktu olahraga, reflex hearing

breuer terpicu untuk mencegah inflasi paru berlebihan. Reseptor regang paru di lapisan otot

polos saluran napas yang besar. Potensial aksi dari reseptor – reseptor regang ini merambat

melalui serat saraf aferen ke pusat medulla dan menghambat neuron inpiratorik. Umpan balik

negative dari paru yang sangat teregang ini membantu menghentikan inspirasi tepat sebelum

paru mengalami pengembangan berlebihan.11

Penutup

Struktur yang membentuk sistem pernapasan dapat dibedakan menjadi struktur utama dan

struktur pelengkap. Hampir sebagian besar sel dalam sistem respirasi (terutama pada bagian

konduksi) adalah sel epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet. Otot-otot pernapasan dibagi

menjadi otot inspirasi tenang, otot inspirasi tambahan, dan otot ekspirasi tambahan.

Pertukaran gas di tingkat kapiler paru dan kapiler jaringan berlangsung seraca difusi pasif

sederhana yang menuruni gradien tekanan parsial. Paru-paru juga memiliki kapasitas volume

yang berbeda-beda. Pusat pernapasan terdapat di batang otak. Saraf yang ke sistem

pernapasan sangat penting untuk mempertahankan bernapas dan secara refleks menyesuaikan

tingkat ventilasi untuk menyamai kebutuhan akan penyerapan O2 dan pengeluaran CO2 yang

berubah-ubah. Selain itu, aktivitas pernapasan dapat dimodifikasi secara sadar agar kita dapat

berbicara, bernyanyi, bersiul, bermain alat musik tiup, atau menahan napas selagi berenang.

16

Page 17: PBL Mekanisme Pernapasan Dan Organ Yang Terkait

Mekanisme Pernapasan dan Organ yang Terkait

Daftar Pustaka

1. Djojodibroto RD. Respirologi. Jakarta: EGC; 2009. h. 5-20.

2. Gunardi S. Anatomi sistem pernapasan. Edisi ke-2. Jakarta: Balai Penerbit Fakultas

Kedokteran Universitas Indonesia; 2009. h. 50-4, 78-101.

3. Moore KL, Agur AMR. Anatomi klinis dasar. Jakarta: Hipokrates, 2002. h. 397-401, 433-

44.

4. Faiz A, Moffat D. At a glance: anatomi. Jakarta: Penerbit Erlangga, 2002. h. 11.

5. Snell RS. Anatomi klinik untuk mahasiswa kedokteran. Edisi ke-6. Jakarta: Penerbit Buku

Kedokteran EGC, 2006. h. 54-61, 88-96.

6. Agur AMR, Dalley AF. Grant’s atlas of anatomy. 13 th ed. Philadelphia: Lippincott

Williams & Wilkins; 2013. p. 34-5.

7. Paulsen, Waschke. Sobotta atlas of human anatomy latin nomenclature : internal organs.

15th ed. Munich: Elsevier GmbH; 2011. p. 32.

8. Junqueira LC, Carneiro J. Basic histology: text and atlas. USA: The McGraw-Hill

Companies, 2003. p. 349-66.

9. Silverthorn DV. Human physiology: an integrated approach. 5th ed. San Fransisco:

Pearson Education, 2010. p. 575-606.

10. Gunawijaya FA, Kartawiguna E. Penuntun praktikum: kumpulan foto mikroskopik

histologi. Jakarta: Penerbit Universitas Trisakti, 2010. h. 160-8.

11. Sherwood L. Fisiologi manusia: dari sel ke sistem. Edisi ke-6. Jakarta: Penerbit Buku

Kedokteran EGC, 2012. h. 496-540.

12. Sherwood L. Human physiology: from cells to systems. 7th ed. Belmont: Cengage

Learning; 2010. p. 470-86.

13. Ganong WF. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi ke-20. Jakarta: EGC; 2002.

17