Penyebab Diare yang disertai dengan Pernapasan Cepat dan Dalam

Mekanisme Pernapasan pada Manusiaserta Keseimbangan Asam-Basa

Oleh:

Restika Osin sukur102014127Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Jl.Arjuna Utara No.6 Jakarta 11510 Telp. 021-56942061 Fax. 021-5631731

e-mail : restika.2014fk127@civitas.ukrida.ac.idAbstrack

Most biochemical reactions in the living body can only take place at a certain pH . Therefore , body fluids should be a pH buffer solution that is always constant when metabolism takes place . The organ most responsible for maintaining blood pH are the lungs and kidneys . The body has three lines of defense against changes in hydrogen ion concentration in body fluids . The first is a buffer system , respiratory system and renal system . Abnormalities in blood pH can cause alkalosisi and acidosis . In this scenario the man had diarrhea so that the pH of the blood becomes acidosis.

Keywords:buffer system, repiratory system, renal system, alkalosis, acidosisAbstrak

Kebanyakan reaksi-reaksi biokimia dalam tubuh makhluk hidup hanya dapat berlangsung padapH tertentu. Oleh karena itu, cairan tubuh harus merupakan larutan penyangga agarpH senantiasa konstan ketika metabolisme berlangsung. Organ yang paling berperan untuk menjaga pH darah adalah paru-paru dan ginjal. Tubuh memiliki tiga lini pertahanan utama terhadap perubahan dalam konsentrasi ion hidrogen di cairan tubuh. Yang pertama adalah sistem buffer, sistem pernapasan dan sistem renal. Kelainan pada pH darah dapat menyebabkan alkalosis dan asidosis. Dalam skenario ini laki-laki tersebut mengalami diare sehingga pH darahnya pun menjadi asidosis.

Kata Kunci : sistem buffer, sistem pernapasan, sistem renal, alkalosis dan asidosis.

Pendahuluan

Respirasi (pernapasan) melibatkan keseluruhan proses yang menyebabkan pergerakan pasif O2 dari atmosfer ke jaringan untuk menujang metabolisme sel, serta pergerakan pasif CO2 selanjutnya yang merupakan produk sisa metabolisme jaringan ke atmosfer. Tujuan proses pernapasan yaitu untuk memperoleh energi. Pada peristiwa bernapas terjadi pelepasan energi.

Sistem pernafasan mencakup seluruh pernafasan yang berjalan ke paru, paru itu sendiri, dan struktur- struktur toraks (dada) yang terlibat menimbulkan gerakan udara masuk keluar paru melalui saluran pernafasan. Saluran pernapasan adalah saluran yang mengangkut udara antara atmosfer dan alveolus, tempat terakhir yang merupakan satu- satunya tempat pertukaran gas- gas antara udara dan darah dapat berlangsung. Suatu buffer asam-basa merupakan suatu larutan dari dua atau lebih zat kimia yang mencegah perubahan jelas dalam konsentrasi ion hydrogen.

PEMBAHASAN

Mekanisme Respirasi

Respirasi terdiri atas dua fase, yaitu fase inspirasi dan fase ekspirasi yang diakibatkan oleh penambahan dan pengurangan kapasitas cavitas thoracis secara bergantian. Frekuensi respirasi/pernapasan bervariasi antara 16 - 20 per menit pada orang normal yang sedang istirahat dan lebih cepat pada anak-anak serta lebih lambat pada orang tua.1Inspirasi

Inspirasi Biasa

Bandingkan cavitas thoracis dengan sebuah kotak yang memiliki satu pintu masuk di bagian atasnya. Pintu masuk ini berbentuk tabung yang disebut trachea. Kapasitas kotak ini dapat ditambah dengan pemanjangan semua diameternya, sehingga udara-udara dibawah tekanan atmosfer akan masuk ke dalam kotak melalui tabung. Sekarang bayangkan tiga diameternya cavitas thoracis dan bagaimana kapasitasnya akan bertambah.1Inspirasi Paksa

Pada inspirasi paksa yang dalam terjadi peningkatan kapasitas cavitas thoracis yang maksimum. Setiap otot yang dapat mengangkat costa berkontrkasi, termasuk musculus scalenus anterior, musculus scalenus medius, dan musculus sternocleidomastoideus. Pada gangguan pernapasan, semua otot yang ikut terlibat akan bekerja dengan kuat. Scapula difiksasi oleh musculus trapezius, musculus levator scapulae, dan musculi rhomboidei, sehingga memungkinkan musculus serratus anterior dan musculus pectoralis minor menarik costae ke atas. Jika extremitas superior dapat membantu dengan memegang belakang kursi atau meja, origo musculus pectoralis major pada sternum juga dapat membantu proses ini.1

Perubahan Paru pada Inspirasi

Pada inspirasi, radix pulmonalis turun dan letak biforcartio tracheae mungkin lebih rendah dua vertebra. Bronchi memanjang dan melebar, kapiler alveoli melebar sehingga membantu sirkulasi paru.Udara didrong masuk ke dalam arbor bronchialis (cabang-cabang bronchus) sebagai akibat tekanan udara atmosfer positif yang timbul pada bagian atas saluran pernapasan, dan tekanan negative pada permukaan luar paru akibat peningkatan kapasitas cavitas thoracis. Jaringan elastic dinding bronchus dan jaringan ikat teregang dengan mengembangnya paru. Waktu diaphragma turun, recessus costodiaphragmaticus cavitas pleuralis terbuka, dan margo inferior paru yang sedang mengembang turun ke tingkat yang lebih rendah.1Ekspirasi

Ekspirasi Biasa

Ekspirasi biasa sebagian besar merupakan fenomena pasif dan dilakukan oleh elastisitas paru, relaksasi musculi intercostales dan diaphragm, serta peningkatan tonus otot-otot dinding anterior abdomen yang mendorong diaphragm yang sedang relaksasi ke atas. Musculus serratus dalam peosterior inferior mempunyai peranan kecil dalam menarik costa bagian bawah ke distal.1Ekspirasi Paksa

Ekspirasi paksa merupakan proses aktif sebagai akibat kontraksi kuat otot-otot dinding anterior abdomen. Musculus quadratus lumborum juga berkontraksi dan menarik costa XII ke bawah. Dalam keadaan ini mungkin sebagian musculi intercostales berkontraksi dan menarik costae secara bersamaan dan menekan costa XII ke bawah. Musculus serratus posterior inferior dan musculus latissimus dorsi mungkin mempunyai peranan kecil.1

Perubahan Paru pada Ekspirasi

Pada ekspirasi, radix pulmonis naik bersama dengan bifurcation tracheae. Bronchi memendek dan berkontraksi. Jaringan elastis paru memendek dan ukuran paru mengecil. Dengan bergeraknya diaphragma ke atas, daerah pars dipharagmatica dan costalis pleura parietalis yang berdekatan menjadi lebih banyak, dan ukuran recessus costodiphragmaticus mengecil. Pinggir bawah paru menyusut dan lebih tinggi letaknya.1Jenis Respirasi2 Pada bayi dan anak kecil costae terletak hampir horizontal. Jadi mereka terutama mengandalkan penurunan diaphragma untuk meningkatkan kapasitas thoraks pada inspirasi. Oleh karena respirasi diikuti dengan pembesaran ke dalam dan keluar dinding abdomen yang dapat dilihat dengan mudah, pernapasan pada usia ini disebut pernapasan jenis abdominal. Setelah tahun kedua, costae menjadi lebih oblik dan terbentuk pernapasan tipe dewasa. Pada orang dewasa, terdapat perbedaan seksual untuk pergerakkan pernapasan.Wanita terutama cenderung menggunakan pergerakkan costae daripada penurunan diaphragma untuk inspirasi. Hal ini disebut pernapasan jenis thoracal. Pria menggunakan baik pernapasan jenis abdominal maupun thoracal, tetapi terutama jenis abdominal.Mekanisme Pernapasan3 Paru-paru dan dinding torak memiliki sifat dasar yang berlawanan, yakni paru-paru memilki kecenderungan untuk kolaps dan dinding torak memiliki kecenderungan untung mengembang. Namun, dengan adanya tekanan transmural, ini yang menyebabkan paru-paru dan dinding torak seakan-akan bergerak bersamaan. Tekanan transmural ini meliputi: tekanan atmosfer yaitu tekanan yang ditimbulkan oleh berat udara yang ada di atmosfer paru berada di permukaan bumi. Tekanan atmosfer berkurang seiring dengan penambahan ketinggian di atas permukaan laut karena lapisan-lapisan udara di permukaan bumi juga semakin menipis. Pada setiap ketinggian terjadi perubahan minor tekanan atmosfer karena perubahan kondisi cuaca; Tekanan intra-alveolus: tekanan di dalam alveolus, karena alveolus berhubungan dengan atmosfer melalui saluran napas penghantar, udara cepat mengalir menuruni gradien tekanannya setiap tekanan intra-alveolus berbeda dari tekanan atmosfer, udara terus mengalir sampai kedua tekanan seimbang; Tekanan intrapleura: tekanan di dalam kantung pleura. Tekanan ini, yang juga dikenal dengan tekanan intrathoraks, adalah tekanan yang ditimbulkan diluar paru di dalam rongga thoraks. Tekanan intrapleura biasanya lebih rendah dari tekanan atmosfer (subatmosfirik). Sifat paru yang elastis, meliputi: Daya compliance, yakni kemudahan jaringan paru untuk diregang apabila ada udara yang mengisi dari dalam; Daya recoil, yakni kemampuan untuk kembali ke bentuk semula setelah diregang. Kecenderungan untuk kempis disebabkan oleh tegangan permukaan cairan yang melapisi alveolus memilki kecenderungan elastic yang terus-menerus untuk menegempiskan paru-paru karena adanya daya tarik antar molekul-molekul permukaan cairan tersebut yang cenderung mengurangi luas permukaan alveolus.

Keseimbangan Asam-Basa4 Merupakan proses metabolik yang bertujuam untuk mempertahankan keseimbangan pH dalam darah. pH areteri adalah pengukuran tak langsung terhadap konsentrasi ion hidrogen (H+) misalnya : makin besar konsentrasi , maka asam larutan dan makin tinggi pH. Dan mencerminkan keseimbangan antara karbondioksida (CO2) yang diatur oleh paru-paru dan bikarbonat (HCO3-), basa diatur oleh ginjal. CO2 terlarut dalam larutan untuk membentuk asam karbonat (H2CO3), dalam keseimbangan, maka komponen asam di tunjukkan sebagai CO2 ketimbang H2CO3.

Rasio asam-basa normal adalah 1:20, menunjukkan satu bagian CO2 (potensial H2CO3) terhadap duapuluh bagian HCO3- . Jika keseimbangan ini berubah, maka terjadi kekacauan pH; jika terdapat ekstra asam atau terjadi kehilangan basa dan pH < 7,35, maka akan terjadi asidosis; bila terjadi ekstra basa atau terjadi kehilangan asam dan pH > 7,45 maka terjadi alkalosis. Mekanisme ini sangat sensitif terhadap perubahan pH tanpa intervensi dari luar, bila tidak mampu pada kadar normal, sedikitnya dalam batasan yang dapat menopang kelangsungan hidup.

Sistem yang berperan dalam mempertahankan pH darah4

A. Sistem Buffer

Buffer terdapat pada semua cairan tubuh dan bekerja dengan segera (dalam 1 detik) setelah terjadi pH abnormal. Buffer ini berikatan dengan kelebihan asam atau basa untuk membentuk substansi yang tidak mempengaruhi pH.

Namun demikian efeknya terbatas.

1. Bikarbonat : Buffer yang paling penting, buffer ini terdapat dalam jumlah yang paling besar dalam cairan tubuh. Dihasilkan oleh ginjal dan membantu dalam mengekskresi H+. 2. Fosfat : Membantu dalam ekskresi H+ dalam tubulus ginjal

3. Anonium : Setelah kelebihan asam, amonia (NH3) di hasilakan oleh sel tubulus ginjal dan berikatan dengan H+ dalam tubulus ginjal untuk membentuk amonium NH4+. Proses ini memungkinkan ekskresi H+ ginjal lebih besar.

4. Protein : Terdapat dalam sel-sel , darah, dan plasma. Hemoglobin adalah buffer protein yang paling penting.

B. Sistem Repiratorik

Ion-ion hidrogen menimbulkan kerja langsung pada pusat pernapasan di otak. Asidemia meningkatkan ventilasi alveolar sampai 4-5 kali kadar normal, sedangkan alkalemia menurunkan ventilasi alveolar sampai 50%-75% dari tingkat normal. Respon terjadi dengan cepat dalam 1-2 menit, selama masa di mana paru-paru mengeluarkan atau menahan karbondioksida dalam hubungan langsung pada pH arteri. Meskipun sistem pernapasan tidak dapat memperbaiki ketidakseimbangan dengan sempurna, namun efektif 50%-75%.

C. Sistem Renalis

Sistem ini mengatur keseimbangan asam-basa dengan meningkatkan atau menurunkan konsentrasi bikarbonat dalam cairan tubuh. Pengarturan ini dilakukan melalui serangkaian reaksi kompleks yang melibatkan H+ , ion natrium (Na+), dan sekresi HCO3- , reabsorbsi, dan pengubahan, serta sintesis amonia untuk diekskresi dalam urine. Sekresi H+ diatur oleh jumlah karbon dioksida di dalam cairan ekstraselular: makin besar konsentrasi karbondioksida, makin besar jumlah sekresi H+ , mengakibatkan urine asam. Bila H+ diekskresikan, maka dihasilkan bikarbonat oleh ginjal, membantu mempertahankan keseimbangan asam basa 1:20. Bila cairan ekstraselular alkalotik, ginjal menyimpan H+ dan mengeluarkan natrium bikarbonat, mengakibatkan urine basa.

Persamaan Henderson-Hasselbach5 Ditulis sebagai berikut :

[H3O+] = Ka x [Asam] / [basa konjugasi] dengan

pH = -log[H3O+]

Larutan penyangga adalah campuran antara asam yang tidak terurai dan basa konjugatnya yang menyebabkan suatu larutan dapat menahan perubahan pH waktu di tambahkan H+ atau OH. Suatu penyangga memiliki kapasitas penyangga paling besar bila rentang pH-nya terletak di dekat pK, nya.

Karena dalam proses metabolisme normal di hasilkan asam, tubuh harus memiliki penyangga yang dapat mempertahankan pH, dalam rentang yang sesuai untuk kehidupan.

Kelainan akibat perubahan pH6,4 Asidosis dan Alkalosis Respiratorik

Faktor apapun yang menurunkan kecepatan ventilasi paru-paru meninggikan konsentrasi karbon dioksida terlarut di dalam cairan ekstrasel, yang sebaliknya menimbulkan peningkatan asam karbonat dan ion hydrogen, jadi menyebabkan asidosis. Karena jenis asidosis ini disebabkan oleh kelainan pernapasan, ia disebut asidosis respiratorik. Sebaliknya, ventilasi paru-paru berlebihan membalikkan proses tersebut dan menurunkan konsentrasi ion hydrogen, jadi menyebabkan alkalosis, keadaan ini disebut alkalosis respiratorik. Seseorang dapat menimbulkan asidosis respiratorik pada dirinya sendiri dengan hanya menahan pernapasaanya, yang dapat dilakukan sampai pH cairan tubuh tutun menjadi 7,0. Sebaliknya, secara sadar ia dapat bernapas secara berlebihan dan menyebabkan alkalosis dengan pH kira-kira 7,8. Asidosis respiratorik sering disebabkan oleh keadaan patologis. Misalnya, kerusakkan pusat pernapasan di dalam medulla oblongata, yang menyebabkan berkurangnya pernapasan, obstruksi saluran napas, pneumonia,berkurangnya luas permukaan paru-paru,dan faktor lain apapun yang mengganggu pertukatan gas diantarab darah dan udara alveolus, menyebabkan asidosis respiratorik. Sebaliknya, keadaan patologis jarang menyebabkan alkalosis respiratorik. Meskipun demikian, kadang-kadang psikoneurosis menyebabkan seseorang bernapas berlebihan sedemikian rupa sehingga ia mengalami alkalosis. Suatu jenis alkalosis respiratorik fisiologis terjadi bila seseorang naik ke tempat tinggi. Rendahnya kandungan oksigen udara merangsang pernapasan, yang menyebabkan pengeluaran karbon dioksida secara berlebihan dan timbulnya alkalosis respiratorik ringan.

Asidosis dan Alkalosis Metabolik

Sebab sebab asidosis metabolik oleh kegagalan ginjal untuk mengekskresikan asam metabolik yang biasanya dibentuk di dalam tubuh, pembentukkan asam metabolik di dalam jumlah berlebihan di dalam tubuh, pemberian asam metabolik intravena, atau penambahan asam metabolik melalui traktus gastrointenstinal. Asidosis metabolik dapat pula disebabkan oleh hilangnya basa dari cairan tubuh. Beberapa keadaan khusus yang menyebabkan asidosis metabolik ialah diare,muntah,uremia,diabetes mellitus. Sebab-sebab alkalosis metabolik tidak terjadi sesering asidosis metabolik. Tetapi ada beberapa sebab umum alkalosis metabolik yaitu, alkalosis yang disebabkan oleh pemberian diuretik (kecuali inhibitor karbonik anhidrase), penelanan obat alkalosis berlebihan, alkalosis yang disebabkan oleh hilangnya ion klorida, alkalosis yang disebabkan oleh aldosteron berlebihan.

Efek Asidosis dan Alkalosis

Asidosis efek utamanya adalah depresi sistem saraf pusat. Bila pH darah turun di bawah 7,0, sistem saraf menjadi sedemikian tertekan sehingga orang tersebut mula-mula mengalami disoreintasi dan kemudian koma. Oleh Karen itu penderita yang hampir mati karena asidosis diabetik, asidosis lain biasanya meninggal dalam keadaan koma. Pada asidosis metabolik, tingginya konsentrasi ion hydrogen menyebabkan peningkatan kecepatan dan dalamnya pernapasan.Oleh karena itu, salah satu tanda diagnostic untuk asidosis metabolic adalah meningkatnya ventilasi paru-paru. Sebaliknya pada asidosis respiratorik, pernapasan biasanya tertekan karena ini merupakan penyebab asidosis tersebut, yang berlawanan dengan efek pada asidosis metabolic.

Alkalosis efek utamanya adalah kepekaan berlebihan dari sistem saraf. Efek ini terjadi baik di dalam sistem saraf pusat maupun di dalam sistem saraf perifer, tetapi biasanya saraf perifer dipengaruhi sebelum sistem saraf pusat. Saraf-saraf menjadi demikian peka sehingga mereka secara otomatis dan berulang-ulang mencetuskan impuls meskipun mereka tidak dirangsang oleh rangsang normal. Sebagai akibatnya, otot-otot berada dalam keadaan tetani, yang berarti suatu keadaan spasme tonik.Tetani ini biasanya timbul pertama-tama di dalam otot-otot lengan bawah, kemudian wajah, dan akhirnya seluruh tubuh. Penderita alkalosis dapat meninggal karena tetani otot pernapasan.Kompensasi Respiratorik untuk Asidosis atau Alkalosis Metabolik Dijelaskan bahwa tingginya konsentrasi ion hydrogen pada asidosis metabolic menyebabkan peningkatan ventilasi paru-paru, yang sebaliknya menyebabkan pengeluaran karbon dioksida dengan cepat dari cairan tubuh dan menurunkan konsentrasi ion hydrogen. Jadi, efek respiratorik ini membantu mengkompensasi asidosis metabolic tersebut. Biasanya, sistem pernapasan dapat mengkompensasi diantara 50 sampai 75 persen. Yaitu, jika faktor metabolic membuat pH darah turun menjadi 7,0 pada ventilasi normal paru-paru, kecepatan ventilasi paru-paru biasanya cukup meningkat untuk mengembalikan pH darah menjadi 7,2 sampai 7,3. Efek berlawanan terjadi pada alkalosis metabolic.Yaitu, alkalosis mengurangi ventilasi paru-paru, yang sebaliknya menyebabkan peningkatan konsentrasi ion hydrogen. Disini kembali kompensasi dapat terjadi sampai kira-kira 50 sampai 75 persen.lihat tabel 1.

Asidosis respiratorikAsidosis metabolikAlkalosis respiratorikAlkalosis metabolik

PenyebabHipoventilasi, penyakit paru, depresi pusat pernapasanDiare, diabetes, olahraga berat, asidosis uremik, gagal ginjalHyperventilasi, demam, cemas, tempat tinggiMuntah berat, konsumsi antasida

CO2 Content[CO2] meningkat, [CO2] menurun[CO2] menurun[CO2] meningkat

Ciri Rasio menurun

pH menurunRasio menurun

pH menurunRasio meningkat

pH meningkatRasio meningkat

pH meningkat

kompensasiDapar kimiawi menyerap H+, reabsorpsi HCO3-Menyerap H+, paru mengeluarkan CO2, ginjal eksresi H+ dan menahan HCO3-Dapar kimiawi melepaskan H+,mengerem hyperventilasi, menurunkan reabsorpsi HCO3-Membebaskan H+, ventilasi berkurang, menahan H+ dan memeksresikan HCO3-

Tabel 1 : Ringkasan dari kelainan akibat perubahan pH.6KesimpulanTubuh akan selalu mempertahankan kondisi normal demi kelangsungan kehidupan. Salah satunya dengan menjaga keseimbangan pH darah menggunakan sistem buffer. Sistem buffer tubuh yang berperan penting adalah ginjal dan paru-paru. Ketidak seimbangn pH darah dapat mengakibatkan asidosis dan alkalosis. Dalam skenario ini laki-laki tersebut mengalami diare sehingga pH darahnya pun menjadi asidosis.1 laki-laki tersebut melakukan pernapasan cepat dan dalam guna melakukan hiperventilasi untuk membuang kadar CO2 yang berlebihan.

Daftar Pustaka

1. Snell R.S. Anatomi Klinik. Jakarta: EGC; 2006.h.84-99

2. Gunardi S. Anatomi sistem pernapasan. Jakarta: Penerbit FKUI; 2007.h.3-89

3. Sherwood L. Sistem pernapasan. In Sherwoood L. Fisiologi Manusia. 6th ed. Jakarta: EGC; 2007.h.506-17

4. Dewi I.N, Ester M. Keseimbangan cairan,elektrolit dan asam basa. Jakarta: EGC; 2007.h.135-6

5. Salim D, Winata H, Goenawan J, Gunardi S, Husin E. Respiratory1. Jakarta: Ukrida; 2015.h.137-9

6. Arthur C, Guyton. Teks fisiologi kedokteran. Jakarta: EGC; 2002.h.1-3

11