BAB I

PEMBAHASAN MATERI

A. PENGATURAN KESEIMBANGAN CAIRAN DAN ELEKTROLIT

Jumlah berbagi jenis garam di dalam tubuh hendaknya dijaga

dalam keadaan konstan. Bila terjadi kehilangan garam dari tubuh, maka

harus diganti dari sumber diluar tubuh, yaitu dari makanan dan

minuman. Tubuh mempunyai suatu mekanisme yang mengatur agar

konsentrasi semua mineral berada dalam batas-batas normal.

Pengaturan air dari tubuh diatur oleh ginjal dan otak.

Hipotalamus mengatur konsentrasi garam di dalam darah, merangsang

kelenjar pituitari mengeluarkan hormon antidiuretika (ADH), Ginjal

mengontrol volume cairan ekstrasel dengan mempertahankan

keseimbangan garam dan mengontrol osmolaritas cairan ekstrasel

dengan mempertahankan keseimbangan cairan. Ginjal mempertahankan

keseimbangan ini dengan mengatur keluaran garam dan air dalam urine

sesuai kebutuhan untuk mengkompensasi asupan dan kehilangan

abnormal dari air dan garam tersebut.

Pengaturan keseimbangan air oleh ginjal dan otak disajikan pada

diagram berikut :

Ginjal                                                                                            Otak

ADH dikeluarkan bilamana konsentrasi garam tubuh terlalu tinggi, atau

bila volume darah atau tekanan darah terlalu rendah. ADH merangsang

ginjal untuk menahan atau menyerap air kembali dan mengedarkannya

kembali kedalam tubuh. Jadi, semakin banyak air dibutuhkan tubuh,

semakin sedikit yang dikeluarkan. Bila terlalu banyak air keluar dari

tubuh, volume darah dan tekanan darah akan turun. Sel-sel ginjal akan

mengeluarkan enzim renin. Renin mengaktifkan protein di dalam darah

yang dinamakan angiotensin kedalam bentuk aktifnya angiotensin.

Angiotensin akan mengecilkan diameter pembuluh darah sehingga

tekanan darah akan naik. Disamping itu angiotensin mengatur

pengeluaran hormon aldosteron dari kelenjar adrenalin. Aldosteron akan

mempengaruhi ginjal untuk menahan natrium dan air. Akibatnya bila

dibutuhkan lebih banyak air, akan lebih sedikit air dikeluarkan tubuh.

1. Sumber intake dan kehilangan air dan elektrolit

Sumber intake dan kehilangan air

Agar tubuh mendapat hidrasi normal, air harus masuk dan

keluar secara seimbang. Konsumsi air sangat bervariasi pada tiap

individu dan sangat dipengaruhi oleh kebiasaan, tapi rata-rata 

2500 ml/hari pada dewasa. Kebanyakan air memasuki tubuh

melalui minuman atau makanan padat.Air dalam tubuh yang

diproduksi melalui metabolism seluler disebut air metabolism

atau air oksidasi.

Pengeluaran air terjadi melalui beberapa rute, yaitu 1)

insensible water loss, melalui evaporasi keluar dari paru-paru

atau langsung melalui kulit, 2) perspirasi, 3) feces, atau 4)

melalui urin (60%).   Pada orang sehat mempunyai kemampuan

untuk memelihara tonisitas cairan tubuh dalam rentang yang

sangat sempit  (280–300 mOsm/kg). 

Peningkatan osmolaritas plasma akan merangsang 1) haus

(mendorong minum air), 2) pelepasan ADH yang menyebabkan

ginjal mereabsorbsi air dan mengekskresi urin yang

terkonsentrasi.  Penurunan osmolalitas menghambat haus dan

pelepasan ADH, yang akan diikuti dengan pengeluaran urin

encer dalam volume yang besar.

Regulasi Output cairan

Output sejumlah air tidak terhindarkan. Kehilangan air

yang pasti terjadi (obligatory  water loss) menjelaskan mengapa

kita tidak dapat hidup lama tanpa minum.  Bahkan konservasi

air yang sangat ketat oleh ginjal tidak dapat mengkompensasi

tidak adanya intake air.Obligatory water loss termasuk

insensible water loss, air yang keluar bersama residu makanan di

feces, dan sensible water loss minimum melalui urin 500

ml/hari. Obligatory water loss melalui urin merefleksikan fakta

bahwa 1) saat kita makan diet yang adekuat, kidney akan

mengekskresikan 900–1200 mOsm solute untuk menjaga

homeostasis darah, 2) ginjal harus mengeluarkan solute urin

keluar tubuh bersama air.

Di luar obligatory water loss, konsentrasi solute dan

volume urin yang diekskresi tergantung pada intake cairan, diet,

dan kehilangan air melalui rute lain. Misalnya, bila kita

berkeringat banyak saat kepanasan, maka urin yang

diekskresikan lebih sedikit untuk menjaga keseimbangan air. 

Normalnya, ginjal mulai mengeliminasi kelebihan air sekitar 30

menit setelah dikonsumsi. Delay ini menunjukkan waktu yang

dibutuhkan untuk menghambat pelepasan ADH. Diuresis

memcapai puncaknya dalam 1 jam setelah minum dan menurun

sampai titik terndah setelah 3 jam.

 

2. Mekanisme regulasi cairan oleh ginjal dan kardiovaskuler,

termasuk pembuluh darah perifer.

Volume cairan tubuh berhubungan erat dengan “magnet

air” yaitu natrium/sodium. Kemampuan tubuh dalam menjaga

keseimbangan air melalui output urin sebenarnya adalah

masalah keseimbangan natrium dan air karena keduanya diatur

secara simultan oleh mekanisme yang bertugas mengatur fungsi

kardiovaskular dan tekanan darah.

Pengaruh ADH (vasopresin)

Jumlah air yang direabsorbsi pada duktus koligentes

sebanding dengan pelepasan ADH. Ketika kadar ADH rendah,

kebanyakan air yang mencapai duktus koligentes tidak

direabsorbsi tapi dibiarkan lewat karena tidak adanya aquaporin

pada membrane luminal pada sel principalis duktus koligentes

sehingga menghambat pergerakan air. Hasilnya adalah  urin

yang encer dan volume cairan tubuh  menurun. Saat tingkat

ADH tinggi, banyak aquaporin diinsersikan ke membran sel

principalis membrane luminal sehingga  sebagian besar air

dalam filtrate direabsorbsi, dan hanya sebagian kecil volume air

diekskresi.

Osmoreseptor pada hipotalamus mendeteksi konsentrasi

ECF dan memicu atau menghambat pelepasan ADH dari

pituitary posterior.Penurunan osmolalitas ECF menghambat

pelepasan ADH air diekskresi ke urin mengembalikan

osmolalitas darah ke normal.Sedangkan peningkatan osmolalitas

darah memicu pelepasan ADH.

Sekresi ADH juga dipengaruhi oleh perubahan drastis

dari volume dan tekanan darah.Penurunan tekanan darah  

memicu peningkatan sekresi ADH dari pituitary posterior baik

secara langsung melalui baroreseptor atau secara tidak langsung

melalui jalur renin-angiotensin.

Faktor yang memicu pelepasan ADH melalui penurunan

volume darah antara lain demam yang lama, keringat

berlebihan, muntah, diare, perdarahan berat, dan luka

bakar.Pada kondisi tersebut, ADH bekerja dengan

mengkonstriksikan arteriole langsung meningkatkan tekanan

darah.

3. Peran hipotalamus sebagai pusat haus

Mekanisme haus merangsang seseorang untuk minum.

Peningkatan osmolalitas plasma 2-3% saja sudah akan

merangsang pusat haus di hipotalamus. Salah satu tanda

kekurangan cairan adalah mulut kering yang disebabkan

peningkatan tekanan onkotik plasma sehingga hanya sedikit

cairan yang meninggalkan aliran darah karena kelenjar saliva

mengambil air yang dibutuhkannya dari darah maka hanya

sedikit saliva yang diproduksi timbul keinginan untuk minum.

Respon yang sama dihasilkan oleh penurunan volume atau

tekanan darah (10-15%), yang merupakan stimulus yang kurang

poten.

Neuron di pusat haus hipotalamus terstimulasi saat sel

osmoreseptornya kehilangan air melalui osmosis ke ECF yang

hipertonik, atau diaktifkan oleh angiotensin II, atau oleh input

baroreseptor, atau oleh stimulus lain. Secara keseluruhan,

peristiwa ini menyebabkan sensasi subyektif berupa haus  

merangsang untuk minum.

Segera setelah mulai minum, rasa haus langsung hilang,

walaupun air belum terabsorbsi ke darah.Hilangnya rasa haus

diawali oleh basahnya mukosa mulut dan pharing, serta

teregangnya reseptor pada lambung dan intestinum yang

memberikan sinyal feedback yang menghambat pusat

haus.Hilangnya rasa haus secara cepat ini ditujukan untuk

mencegah kita minum lebih dari yang dibutuhkan dan

menyebabkan overhidrasi, serta memberi waktu untuk

perubahan osmotik. 

Walaupun rasa haus merupakan indikator yang efektif

akan kebutuhan cairan, tapi  tidak selalu tepat. Hal ini terutama

terjadi pada saat atletik dimana rasa haus dapat dipuaskan jauh

sebelum kebutuhan cairan terpenuhi.Selain itu, orang tua atau

disorientasi mungkin tidak mengenali sinyal haus.

4. Mekanisme regulasi elektrolit terutama natrium oleh ginjal dan

kardiovaskuler

Keseimbangan elektrolit

Elektrolit sebenarnya  termasuk garam, asam, dan basa.

Tetapi istilah keseimbangan elektrolit sering merujuk pada

keseimbangan garam pada tubuh.Garam berperan penting dalam

mengontrol pergerakan cairan dan menyediakan mineral yang

penting untuk eksitabilitas, aktivitas sekretorik, dan

permeabilitas membran.

Garam memasuki tubuh melalui makanan, minuman, dan

sejumlah kecil berasal dari aktivitas metabolik, Contohnya,

fosfat dibebaskan dalam katabolisma asam nukleat dan matriks

tulang.    

Garam hilang dari tubuh kita melalui keringat, feces, dan

urin.Walaupun keringat normalnya hipotonik, tapi sejumlah

besar garam dapat hilang pada saat cuaca panas sebanding

banyaknya produksi keringat.Kelainan gastrointestinal dapat

menyebabkan kehilangan garam melalui feces atau

vomitus.Oleh karena itu kemampuan renal dalam mengatur

keseimbangan cairan sangat berperan.

Peran utama Natrium dalam keseimbangan cairan dan elektrolit

Natrium memegang peran penting dalan homeostasis

cairan dan elektrolit.Garam NaHCO3 dan NaCl mencapai 90–

95% dari solute dalam ECF, atau berkontribusi 280 mOsm dari

konsentrasi total solute di ECF (300 mOsm). Pada konsentrasi

normal plasma  142 mEq/L, Na+ merupakan kation paling

banyak dalam ECF dan berperan utama menentukan tekanan

osmotik. Membran plasma sel relative tidak permeable terhadap 

Na+, tetapi sejumlah Na+ dapat berdifusi ke dalam sel dan lalu 

harus dipompa keluar melawan  gradien elektrokimia.

Penting untuk dipahami bahwa walaupun jumlah

Na+ tubuh berubah, tetapi konsentrasi di ECF relatif stabil

karena pengaturan volume air. Karena cairan tubuh berada

dalam keseimbangan osmotik maka perubahan Na+ plasma tidak

hanya mempengaruhi volume plasma dan tekanan darah, tapi

juga volume ICF dan IF (Interstitial fluid). Ion  Na+ terus

menerus bergerak antara sekresi organ tubuh dan ECF. Misalnya

: 8 L Na+ yang berada dalam sekresi organ (cairan gastric,

intestinal, dan pancreas, saliva, dan empedu) diekskresikan ke

traktus digestivus tiap hari, hanya untuk direabsorbsi lagi

sebagian besar.  

Regulasi keseimbangan Natrium

Regulasi natrium dan air berhubungan erat dengan

tekanan dan volume darah, dan melibatkan berbagai kontrol

neural dan hormon.

Pada penjelasan berikut, keseimbangan Na+ akan diawali

oleh penjelasan tentang peran aldosteron lalu diikuti dengan

berbagai feedback yang berinteraksi mengatur keseimbangan

natrium, air, dan tekanan darah.

Pengaruh aldosteron

Aldosteron berperan penting dalam regulasi konsentrasi

ion di ECF. Tetapi dengan atau tanpa aldosteron, 65% natrium

di filtrate renal  direabsorbsi di TCP dan 25% lainnya di LOH.

Bila konsentrasi aldosteron tinggi, seluruh natrium yang

tersisa akan direabsorbsi di TCD dan duktus koligentes. Air

akan mengikuti natrium kalau memungkinkan, yaitu bila ADH

sudah meningkatkan permeabilitas duktus koligentes. Karena itu

hasil akhir kerja aldosteron biasanya berupa retensi air dan

elektrolit.

Bila pelepasan aldosteron dihambat  maka tidak akan

terjadi reabsorbsi Na+ setelah TCD. Jadi, walaupun ekskresi

sejumlah besar natrium pada urin selalu  sebagai akibat dari

sekresi sejumlah besar air, tetapi tidak berlaku sebaliknya.

Sejumlah urin yang mengandung sedikit natrium dapat

diekskresi untuk menjaga keseimbangan air.

Pemicu paling penting dari pelepasan aldosteron adalah

mekanisme renin-angiotensin yang difasilitasi oleh apparatus

juxtaglomerular. Bila apparatus JG merespon 1) stimulasi

simpatik, 2) penurunan konsentrasi NaCl filtrate, atau 3)

penurunan regangan arteriole (akibat penurunan tekanan darah

sistemik), maka sel granular akan melepas renin mengkatalisa

reaksi yang menghasilkan angiotensin II pelepasan aldosteron.

Sedangkan tekanan darah renal yang tinggi dan konsentrasi

NaCl filtrate tinggi akan menghambat pelepasan renin,

angiotensin II, dan aldosteron. Sel adrenal korteks juga akan

secara langsung menstimulasi pelepasan aldosteron melalui

peningkatan kadar kalium pada ECF.

Aldosteron bekerja lambat, dalam hitungan jam atau

hari. Pada prinsipnya efek aldosteron adalah untuk menurunkan

output urin dan menuingkatkan volume darah. Selain melepas

aldosteron, angiotensin II juga menghasilkan sejumlah aksi,

yang semuanya bertujuan untuk meningkatkan volume dan

tekan arah.

Baroreseptor Cardiovascular 

Volume darah  dimonitor dan diatur dengan hati-hati

untuk menjaga tekanan darah dan fungsi kardiovaskular. Bila

volume darah meningkat, baroreseptor di jantung, aorta, dan

arteri karotis member peringatan ke pusat kardiovaskular di

batang otak. Segera sesudahnya, impuls syaraf  simpatik  ke

renal akan menurun arteri afferent  berdilatasi.  Saat filtrasi

glomerulus meningkat output air dan natrium meningkat.

Fenomena ini adalah bagian dari reflex baroreceptor.

Penurunan tekanan darah sistemik menyebabkan reflex

konstriksi arteriole afferent, yang  akan menurunkan

pembentukan filtrate dan ouput urin dan meningkatkan tekanan

darah sistemik. Baroreceptor memberikan informasi tentang

volume sirkulasi yang penting untuk menjaga keseimbangan

cardiovascular. Karena konsentrasi Na+  menentukan volume

cairan, maka baroreseptor dapat dianggap sebagain reseptor

natrium juga.

Peran  Atrial Natriuretic Peptide (ANP)

ANP dilepaskan pleh sel di atrium jantung saat teregang

oleh peningkatan tekanan darah. Pengaruh ANP adalah

menurunkan tekanan dan volume darah dengan cara

menghambat semua kejadian yang memicu vasokonstriksi dan

retensi natrium dan air. Cara kerja ANP terutama dengan

memfasilitasi ekskresi Na+ dan air oleh ginjal, dengan

menghambat reaborbsi Na+ oleh duktus koligentes dan

menghambat pelepasan ADH, renin, dan aldosteron. ANP juga

bekerja secara langsung dan tidak langsung (melalui hambatan

pembentukan renin sehingga menghambat pembentukan

angiotensin II) untuk vasodilatasi.

Pengaruh hormon lain

Hormon seks wanita. Estrogen merupakan zat kimia

yang mirip seperti aldosteron, dan seperti halnya aldosteron ia

meningkatkan reabsorbsi NaCl pada tubulus renalis. Karena air

mengikuti NaCl maka wanita meretensi cairan saat kadar

estrogen meningkat (sesuai siklus menstruasi). Edema yang

dialami oleh  wanita hamil juga disebabkan oleh estrogen.

Progesteron cenderung menurunkan reabsorbsi  Na+ dengan cara

mengeblok efek aldosteron pada tubulus renalis, sehingga

mempunyai efek seperti diuretik.

Glukokortikoid.

Efek umum dari glukokortikoid (misal kortisol dan

hidrokortisol)  adalah meningkatkan reabsorbsi Na+, tapi juga

meningkatkan GFR sehingga menutupi efeknya terhadap

tubulus. Saat kadar glukokortikoid tinggi, ia akan menunjukkan

efek seperti aldosteron dan menyebabkan edema.

5. Regulasi Kalium dan anion

Regulasi Kalium

Kalium merupakan kation intraseluler utama, dibutuhkan

untuk fungsi neuromuscular normal dan beberapa aktivitas

metabolic. Konsentrasi relative kalium di ICF dan SCF langsung

mempengaruhi resting membrane potential sehingga sedikit saja

perubahan konsentrasi K di ECF akan berefek terhadap neuron

dan otot. Kelebihan kalium di ECF akan menurunkan potensial

membrane terjadi depolrisasi penurunan eksitabilitas

membran. Kekurangan kalium di ECF menyebabkan

hiperpolarisasi tidak responsif.

Organ yang paling sensitif terhadap konsentrasi kalium

adalah jantung. Hiper- atau hipokalemia akan mengganggu

konduksi elektrik jantung sudden death. 

Kalium juga menjadi bagian sistem buffer. Perpindahan

ion hidrogen ke dalam dan keluar sel menginduksi perpindahan

kalium ke sisi yang berlawanan, dengan tujuan untuk menjaga

keseimbangan  kation. Karena itu kalium ECF akan meningkat

saat asidosis karena kalium keluar dan hydrogen masuk ke sel.

Pada alkalosis terjadi sebaliknya.

Tempat regulasi kalium : Duktus Koligentes korteks

Sebagaimana natrium, keseimbangan kalium dijaga oleh

mekanisme renal. Tetapi terdapat perbedaan regulasi.Jumlah

natrium yang direabsorbsi ke tubulus sesuai dengan kebutuhan,

dan natrium tidak pernah disekresi ke filtrat.Sedangkan pada

kalium, tubulus proksimal mereabsorbsi 60-80% kalium dalam

filtrate dan 10-20% di LOH, sehingga sekitar 10% hilang

bersama urin tanpa terpengaruh oleh kebutuhan.Tanggung jawab

mengatur keseimbangan kalium dilakukan oleh duktus

koligentes korteks, terutama dengan mengatur jumlah kalium

yang disekresikan ke filtrat.

Bila kadar kalium ECF sangat tinggi maka kalium perlu

diekskresikan lebih banyak oleh duktus koligentes. Bahkan

jumlah kalium yang diekskresikan dapat melebihi yang

difiltrasi. Bila jumlah kalium ECF sangat rendah, kalium akan

berpindah dari sel ke ECF, dan ginjal akan mengurangi ekskresi

dan sekresi kalium Tapi perlu diingat bahwa mekanisme utama

regulasi kalium adalah dengan mengekskresikannya. Karena

ginjal mempunyai keterbatasan untuk meretensi kalium, maka

kalium akan tetap hilang bersama urin walaupun dalam keadaan

defisiensi. Sebagai akibatnya, tidak adanya intake kalium akan

menyebabkan defisiensi berat.

Pengaruh terhadap sekresi  kalium

a. Faktor paling penting yang mempengaruhi sekresi kalium adalah

konsentrasi kalium dalam plasma. Diet tinggi kalium akan

meningkatkan kalium ECF dan memicu kalium memasuki sel

principalis di duktus koligentes lalu disekresi ke filtrate.

Sedangkan diet rendah kalium atau kehilangan kalium dalam

jumlah banyak menekan sekresi kalium (dan  menghambat

reabsorbsi) oleh duktus koligentes.

b. Faktor kedua yang berpengaruh adalah aldosteron.  Aldosteron

menstimulasi sel  principalis untuk mereabsorbsi natrium dan

sekaligus meningkatkan sekresi kalium. Jadi peningkatan

natrium plasma akan diiringi penurunan kalium plasma.Sel

korteks adrenal secara langsung dapat mendeteksi kadar kalium

dalam ECF di sekitarnya. Bila terjadi peningkatan kalium ECF

(walaupun ringan) akan merangsang korteks adrenal melepas

aldosteron dan meningkatkan sekresi kalium. Karena itu kalium

mengontrol konsentrasinya sendiri di ACF melalui regulasi

feedback pelepasa aldosteron. Selain itu aldosteron juga

disekresi sebagai respon terhadap renin-angiotensin.  

Regulasi Anion

Klorida (Cl-) adalah anion utama yang bersenyawa

dengan natrium di ECF dan pergerakannya juga mengkuti

natrium.Sebagaimana natrium, klorida membantu menjaga

tekana osmotic darah. Saat pH darah normal atau sedikit alkali,

sekitar 99%  Cl– dalam filtrate direabsorbsi.

Saat terjadi asidosis, lebih sedikit Cl– yang berikatan

dengan  Na+ karena digantikan reabsorpsi  HCO3– untuk

mengembalikan pH darah ke normal. Jadi pilihan antara  Cl– dan

HCO3– tergantung regulasi asam basa. Anion lain seperti sulfat

dan nitrat direabsorbsi maksimal, tapi bila konsentrasinya dalam

filtrat melebihi yang mampu direabsorbsi maka sisanya dibuang

ke urin