Ginjal II (Proses Pembentukan Urin)

Proses Pembentukan Urin

• Aliran darah ginjal (Renal Blood  Flow=RBF) diukur dengan
•  - secara langsung         --> flowmeter
• - secara tidak langsung--> metode klirens  (Clearance) Inulin, P.A.H dan Kreatinin
• RPF = Jml zat yg diekskresi ginjal/mnt dibagi beda kdr zat dlm arteri & vena renalis

 Syarat zat untuk menghitung RBF (Renal Blood Flow) :

   - tidak dimetabolisme tubuh

   - disekresi (-) dan direabsorpsi (-)

   - tidak meracuni

   - tidak disimpan di ginjal

   - difiltrasi sempurna

   - mudah dianalisa

Ada 3 PROSES PEMBENTUKAN URIN

1. FILTRASI OLEH GLOMERULUS

2. REABSOPSI OLEH TUBULUS (terbesar di tubulus proksimal)

3. SEKRESI OLEH TUBULUS

PEMBENTUKAN URIN

• Kecepatan ekskresi urin = laju filtrasi - laju reabsorpsi + laju sekresi
• Zat difiltrasi bebas, mis : kreatinin
• Zat difiltrasi bebas tetapi sebagian direabsorpsi , mis: elektrolit.
• Zat difiltrasi bebas, ekskresi(-),semua direabsorpsi, mis : AA, glukosa
• Zat difiltrasi bebas , Reabsorpsi (-), zat cepat dibersihkan dari darah dan diekskresi dalam jumlah besar di urin.

     FILTRASI GLOMERULUS

• GFR = Kp ( (Pb. Pc) – a )

    Kp = konstante

    Pb = tekanan hidrostatik kapiler

    Pc = tekanan hidrostatik kapsula Bowmani

    a = tekanan koloid osmotik plasma

• Kapiler glomeruli  kapiler lain 
• Tekanan hidrostatik dipertahankan tetap
• Permeabilitas tinggi (50x kapiler otot)
• Luas permukaan glomerulus sangat luas
• Filtrasi terjadi bila tekanan darah kapiler glomerulus > jumlah tekanan osmotik plasma dan tekanan kapsula Bowmani.
• Jika tekanan darah aorta turun 40-50 mmHg urin tidak terbentuk.
• BM < 70.000 dapat difiltrasi glomerulus
• Klirens (Clearance) : jumlah plasma darah yang dibersihkan dari suatu zat oleh ginjal dalam satu  satuan waktu.

             Cx = Ux . V

                         Px

 SEKRESI DAN REABSORPSI TUBULUS

• Reabsorpsi tubulus :
• Tidak adanya zat tertentu dalam urin
• Sedikitnya volume urin dibandingkan banyaknya filtrat glomerulus
• Mekanisme Reabsorpsi dan sekresi tubulud : 
• Pinositosis : protein, Asam amino
• Transport pasif : air
• Transport aktif  

       Reabsorpsi glukosa

• Transport aktif
• Normal kadar glukosa plasma : 80-120 mg%
• Terjadi di permulaan tubulus proksimalis
• Nilai ambang glukosa terhadap ginjal 300 mg%
• Transport glukosa dalam tubulus tidak dipengaruhi insulin
• Hampir semua reabsorpsi partikel larutan di tubulus proksimal, kecuali reabsorpsi Na pada semua tubulus renalis kecuali pada  pars ascendens ansa Henle. 

        Ekskresi air

• Filtrasi glomerulus : 180 liter/hari
• Urin yang terbentuk : 1 liter/hari
• Urin pekat : air ditimbun melebihi larutan (garam).
• Urin encer : air dilepaskan dari tubulus melebihi larutan garamnya
• Reabsorpsi aktif di bagian permulaan tubulus proksimalis bersifat isotonis
• Pars ascendes ansa Henle impermeabel terhadap air, Na aktif dipompa keluar dari filtrat larutan bersifat hipertonis
• Filtrat di tubulus distalis bersifat hipotonis.
• Osmolalitas dan volume filtrat di tubulus distali tergantung pada vasopresin menaikkan permeabilitas sel tubulus  distalis, duktus kolektivus terhadap air menyebabkan  urin sedikit dan pekat.

  Mekanisme “COUNTER-CURRENT”

• Mekanisme pemekatan urin = perbedaan kenaikkan osmolalitas menyebabkan aktivitas ansa henle sebagai  “counter-current multiplier dan vasa rekta sebagai “counter-current exchanger” dan kemudian proses pasif tergantung pada difusi air dan Na 

   Faktor-faktor yang mempengaruhi  konsentrasi urin

• Diuresis air menyebabkan kenaikkan tekanan osmotik efektif plasma memacu ekskresi vasopresin (ADH).
• Intoksikasi air menyebabkan diuresis maksimal (aliran urin 16 ml/menit > minum >> lama plasma hipotonis > intoksikasiair
• Ekskresi ureum menyebabkan pemekatan urin terhadap zat non urea lbh baik bila tdk ada ureum.
• GFR: GFR menurun menyebabkan urin lebih pekat 

 Ekskresi Na dan Cl serta pengaturannya

• Na difiltrasi dalam jumlah besar oleh glomerulus, direabsorpsi di seluruh tubulus renalis kecuali di pars ascenden ansa Henle. Normalnya 90-99% filtrat Na direabsorpsi kembali.
• Ekskresi Na sangat dipengaruhi GFR, juga oleh mineralokortikoid, Angiotensin II, Oksitosin, N. renalis
• Sebagian besar ion Na direabsorpsi bersama dengan Cl, sebagian lagi direabssorpsi dgn cara : 1 ion Na  ditukar  dg 1 ion K atau ion H 

       Ekskresi ion K

• Sebagian besar ion K yg difiltrasi, direabsorpsi kembali di tubulus proksimal, diekskresi oleh tubulus distalis.
• Ekskresi ion K menurun jika ;
• Jumlah ion K dalam tubulus distalis menurun
• Sekresi ion H naik

       Sekresi ion H

• Ion H dibentuk dari disosiasi , dicurahkan ke dalam lumen tubulus untuk ditukarkan dg ion Na
• Sel tubulus mengandung karbonik anhidrase yg mempercepat pemecahan H2CO3 > H+  + HCO3-
• pH batas dimana dapat terjadi sekresi ion H secara transport aktif adalah 5,5 

   REFLEKS BERKEMIH

• Refleks berkemih adalah refleks medula spnalis yang seluruhnya bersifat autonomik, tetapi dapat dihambat atau dirangsang oleh pusat dalam otak.
• Pusat-pusat ini antara lain : pusat perangsang dan penghambat kuat dalam batang otak, terutama terletak di pons, dan beberapa pusat yang terletak di korteks serebral yang terutama bekerja sebagai penghambat tetapi dapat menjadi perangsang 
• Refleks berkemih merupakan dasar penyebab terjadinya berkemih, tetapi pusat yang lebih tinggi normalnya memegang peranan sebagai pengendali sebagai berikut :
• Pusat yang lebih tinggi menjaga secara parsial penghambatan refleks berkemih kecuali jika peristiwa berkemih dikehendaki.
• Pusat yang lebih tinggi dapat mencegah berkemih, bahkan jika refleks berkemih muncul, dengan membuat kontsraksi tonik terus menerus pada sfingter eksternus kandung kemih samapi mendapatkan waktu yang baik untuk berkemih.
• Jika tiba waktu berkemih, pusat kortikal dapat merangsang pusat berkemih sakral untuk membantu mencetuskan refleks berkemih dan dalam waktu bersamaan menghambat refleks sfingter eksternus kandung kemih sehingga peristiwa berkemih dapat terjadi.
• Berkemih di bawah keinginan tercetus dengan cara sebagai berikut :
• Seseorang secara sadar mengkonstraksikan otot-otot abdomennya, yang meningkatkan tekanan dalam kandung kemih dan mengakibatkan urin ekstra memasuki leher kandung kemih dan uretra posterior di bawah tekanan, sehingga meregangkan dindingnya. Hal ini menstimulasi reseptor regang, yang merangsang refleks berkemih dan menghambat sfingter eksternus uretra secara simultan. Biasanya seluruh urin akan keluar, terkadang lebih dari 5 – 10 mL urin tertinggal di kandung kemih. 

       

SOURCE : FK UMY

Read More

Obesity Part II

PATHOLOGI CONSEQUENCES OF OBESITY

Obesity results in morbidity and mortality largely because of its associati on with other diseases, including diabetes, cardiovascular disease, hypertension, sleep apnea, endometrial cancer, colon cancer, and gall bladder disease. Overall , in the United States, the excess mortality of obesity accounts for 300,000 deaths per year. It was estimated that the total spent for both weight reducti on and treatment of the consequences of obesity was $100 billion in the United States in 2001. This represents 5.5% to 7.0% of all medical expenses.

Diabetes

The increased risk for type 2 diabetes in individuals with obesity is considerable. In persons aged 20 to 44, obesity i s associated with a fourfold increase in the relative risk of diabetes. In a
study of a cohort of more than 50,000 U.S. male health professionals, the risk of diabetes correlated strongly with BMI. In men with a BMI of 35 or higher, the multivariate relative risk of diabetes was 42.1 compared with the risk in men with a BMI of l ess than 23. BMI appears to be the dominant risk factor for type 2 diabetes. Even men with average relative weight had a significant increase in risk when compared with men in lower weight groups. A similar increased risk exists for women. Among 43,581 women enrolled in the Nurses' Health Study, the relati ve risk for type 2 diabetes at the 90th percentile of BMI
was 11.2 . Weight was the single most important predictor of diabetes. After adjustment for BMI, lack of exercise and a poor diet (i .e., foods with a high glycemic index and high in trans fat) were also associated with increased risk of diabetes. Another study examined new diagnoses of diabetes in a population between 18 and 44 years of age and found an inverse correl ati on with age and BMI. Adul ts developing
diabetes before age 44 had an average BMI of 39, whereas adults developing diabetes at 45 or older had an average BMI of 33. Among all adults, the odds ratio for developing diabetes is 6.38 for those with a BMI greater than 40. The results of these and other studies lend support to the concept that the vast majority of cases of type 2 diabetes could be prevented by the adoption of therapies and lifestyle characteristics that
decrease obesity.

Although the precise mechanism by which obesity contributes to insulin resistance and type 2 diabetes has not yet been defined, it is likely related to the producti on of various factors derived from the adipocyte that act on fat, liver, or muscle to impair insulin action. Obesity is itself associated with
hyperinsulinemia, and insulin may induce insulin resistance
through down regulation of the insulin receptor. Potential candidate substances produced by fat that may cause insulin resistance include tumor necrosis factor and other cytokines,
such as interleukin -6, and resistin and adiponectin. Increased
levels of free fatty acids are also capable of inhibiting insulin action. It is intriguing that a recent report found that treatment with high-dose salicylate markedly improved insulin resistance, suggesting that obesity may induce an inflammatory state that contributes to insulin resistance.

Cardiovascular Disease

Obesity is an independent risk factor for cardiovascular disease, including coronary artery disease and congestive heart failure, in both men and women. Waist-to-hip ratio is the best predictor, and it i s noteworthy that increased waist -to-hi p ratio has an effect in women even at the relatively low BMI of 25.
Visceral obesity is associated with increased occurrence of hypertension and an atherogenic lipid profile, both of which contribute to the development of cardiovascular disease. In addition, in the obese state, there is a need for perfusion of a greater mass of tissue, resulting in an increase in cardiac work. Blood volume, stroke volume, and cardiac output are all increased and result in increased ventricular mass, which is
reversible with weight loss.

Pulmonary Disease

Abnormalities in pulmonary function may be seen in obese
patients. These range from quantitative abnormalities in pulmonary function tests that have no
established clinical significance to major dysfunction replete with symptoms and morbid consequences. The increased metabolic rate in obese subjects increases O2 consumption and CO2 production, and these changes result in increased minute ventilation. In subjects with marked obesity, the compliance of
the chest wall is reduced, the work of breathing i s increased, and the respiratory reserve volume and vital capacity are reduced; a resultant mismatch between ventilation and perfusion may result in hypoxemia. Severe obesity may cause hypoventilati on, defined by the development of CO 2 retention. The full designation of the obesity-hypoventilati on, or pickwicki an, syndrome includes somnolence, lethargy, and
respiratory acidosi s and typicallyal so includes sleep apnea. Such patients may have reduced ventilatory drive to hypoxia and hypercapni a, as well as obstructive or mechanical causes of hypoventilati on, and sleep studies may be necessary to distinguish among these.

Gallstones

Obesity is associated with enhanced biliary secretion of cholesterol . This results in supersaturation of bile and a higher incidence of gallstones —particularly cholesterol gallstones. Fasting, as opposed to more limited caloric restriction, increases the saturation of bile by reducing the phospholipid component, and cholecystitis induced by fasting is a well -recognized problem in obese individual's.

Cancer

Excess weight has been associated wi th increased rates of cancer. A recent study examining data for more than a million patients enrolled in the Cancer Prevention Study demonstrates convincingly that obese individuals are at increased risk for a number of cancers. The most dramatic increase in risk is seen for liver cancer. The relative risk of liver cancer was almost 2-fold hi gher in men with a BMI of 30.0 to 34.9 than in
normal -weight individual's, an d it was 4.5-fol d higher in men with a BMI greater than 35. In men with a BMI higher than 35, the risk of stomach cancer was increased 1.94 -fol d, that of kidney cancer was increased 1.7 -fol d, and that of esophageal cancer was increased 1.6-foldover the risk in normal -weight individual's. The effect of obesity on cancers of the gastrointestinal tract was not as great in women, but the increase in relative risk i n women was the same as that in men for kidney cancer. In women with a BMI greater than 35, the relative risk of cancer of the uterus was 2.8, of cancer of the
cervix was 3.8, and of breast cancer was 1.7.

Read More

Obesity

Obesity

Adipose tissue has three primary functions. Two are well
recognized and defined: to serve as the site for storage of
energy-rich fatty acids in the form of triglyceride and to effect
the controll ed release of the constituent fatty acids and glycerol
in response to neural , endocrine, and local signals for
metabolism at di stant sites. A third and increasingly important
role of adipose tissue is its function as an endocrine organ,
releasing a variety of factors that regulate metabolism. Obesity
is defined as astate of excessive adipose tissue mass and is
best viewed as a syndrome or group of diseases rather than as
a single di sease entity. The importance of thi s state derives
from its high prevalence in our society and i ts associati on with
serious morbidi ty, not the least of which i s a marked increase in
the prevalence of type 2 diabetes. Specific syndromes of
obesity, both in animal models and in humans, are associated
with identified neural , endocrine, or genetic causes. However,
the pathogenesis of obesity i n the vast majority of humans is
unknown and remains an unexplained chronic excess in calori c
intake relative to energy needs. An understanding of obesity
and its consequences requires the investigati on of the many
factors that control energy intake and energy expenditure, the
two interrel ated components of the energy -bal ance equation. As
with our understanding of pathogenesis, our understanding of
the molecular connection between obesity and its most
important complications is limited, and our approach to therapy,
as defined by clinical success rate, is extremely poor. In this
chapter, we will review the current understanding of the
pathogenesis, complications, and treatment of obesity.

DEFINITION AND INDICES OF OBESITY

The distribution of body weight in the population is a continuous
function without a clear separation between lean and obese.
The most medically relevant criterion relates to the
identificati on of a weight that confers morbidity. The selection
of a specific threshold is somewhat arbitrary, and a number of
different criteri a have been used. Initially, the approach was
through the use of life insurance data (Metropolitan Life) that
assess mortality as a function of body weight per height,
adjusted for frame size, with obesity defined on purely
statistical grounds as a weight that i s 20% or more above the
average weight per height. Over the past decade,
calculation of body mass index (BMI) has evolved as a more
standard measurement used to correlate weight with morbidity
and mortality. BMI i s calculated by determining weight in
kilograms and dividing by the height in meters squared. This
measurement has been used to define four classes of body
weight. A BMI of less than 18.5 is considered underweight and
carries a modestly increased risk of morbidity and mortality. A
BMI between 18.5 and 24.9 is considered normal . A BMI of more
than 25.0 but less than 29.9 i s considered overweight or
preobese and, statistically, carries a slightly increased risk of
comorbidi ties such as diabetes and cardiovascular disease
compared with the risk in normal -weight individuals. A BMI of
more than 30 is considered in the category, which is further
subdivi dedinto class I (BMI, 30 to 39.9), class II (BMI, 40 to
49.9), and class III (BMI, >50). These categories of obesity
carry respective risks of comorbidities that are moderate,
severe, and very severe, respectively . A second approach to
defining the obese state involves quantitation of adipose tissue,
either directly or indirectly. Values are obtained for a reference
group viewed as normal , and obesity is defined as level's of
adiposity exceeding that seen in the reference group.
The definition of obesity can be refined on the basis of the
realizati on that the accumulation of adipose tissue in different
depots has distinct consequences. Thus, many of the most
important complications of obesity, including insulin resistance,
diabetes, hypertension, and hyperlipidemia, are linked to the
amount of intra abdominal fat, rather than to lower-body fat
(i .e., buttocks and leg) or subcutaneous abdominal fat.
Abdominal fat, typically evident on physical examination, can be
estimated by determining the waist -to-hip circumference ratio
(with a ratio >0.72 considered abnormal), or more accurately
quantified by dual -energy x-ray absorptiometry (DEXA)
scanning or computed tomography.

PREVALENCE OF OBESITY
It i s obvious from casual inspection of the populati on that
obesity is prevalent in the United States, although the precise
prevalence figures vary to some degree, depending on the
nature of the population surveyed. In the United States, the
prevalence of overweight or preobesity , i .e., a BMI of 25 to
29.9, has remained fairly constant at 40% for men and 24% for
women over roughly a 30-year period (1960 to 1994). However,
in the same period, the prevalence of a BMI higher than 30 has
risen significantly, especially over the past decade. In 2001
more than 20% of all adults had a BMI greater than 30,
compared with 12% of all adults in 1991. Obesity among adults
aged 18 to 29 doubled from 7% i n 1991 to 14% in 2001. Among
people aged 50 to 59, more than 25% have a BMI greater than
30. When analyzed by race and ethnicity, a BMI
greater than 30 was most prevalent among black, non -Hispanic
people. Interestingly, rates of obesity correlate inversely with
educational level and areal most twice as high in adul ts who
have not completed high school as in adults who have finished
college or graduate school. This indicates that
environmental and cultural factors can act as inhibitors to
weight gain. At present 60% of the male population and 50% of
the female population have a BMI greater than 25, which is
associated with increased risk of morbidity and mortality.
As noted above, an important predictor of the morbidity and
mortality associated with obesity is the quantity of visceral fat.
A rough index of the relative amounts of visceral and abdominal
fat is the waist-to-hip ratio. The alternative patterns of body -fat
distributi on have been described as pear shaped (low waist -to-
hip ratio) and apple shaped (higher waist -to-hip ratio). When
the waist-to-hip ratio i s less than 0.8, the relative risk of
morbidities associated with obesity is l ower than when the
waist-to-hip ratio is greater than 1.0. Hence, the metabolic
syndrome, which i s a clustering of obesity and other
cardiovascular risk factors, is more likely to be associated with
visceral obesity.

Next to Obesity Part II

Read More

Kimia Pernapasan

            Pernapasan diartikan sebagai pertukaran gas oksigen (O2) dan karbondioksida (CO2) antara badan dan lingkungan sekitarnya.. Pernapasan dibagi menjadi 4 proses yaitu:

1.      Pertukaran udara paru-paru, yaitu keluar masuknya udara atmosfer dengan alveoli

2.      Difusi O2 dan CO2 antara alveoli dan darah

3.      Transport O2 dan CO2 ke dan dari sel-sel melalui darah

4.      Pengaturan ventilasi

Terdapat perbedaan kandungan udara atmosfer dengan udara ekspirasi. Pada udara atmosfer (inspirasi) terdapat O2 20,96%, CO2 0,04%, dan nitrogen 79%, sisanya gas–gas lain yang secara fisiologis kurang berperan. Udara ekspirasi mengandung gas nitrogen yang kurang lebih sama dengan udara inspirasi, tetapi O2 turun 15 % sedangkan CO2 meningkat 5%

Difusi gas ke paru-paru

            Udara inspirasi dapat melewati membran alveoli berdasarkan hukum fisika difusi akibat adanya perbedaan tekanan masing-masing gas. Tekanan gas disimbolkan sebagai P, misalnya PCO2. Sebagai gambaran pertukaran gas alveoli dengan darah dapat dilihat sebagai berikut:

PO2 di udara alveolar  107 mmHg

Po2 darah vena                     40 mmHg

Adanya perbedaan tekanan sebesar 67 mmHg tersebut membuat aliran O2 dari alveolar paru ke darah vena. Sebaliknya dengan CO2:

PCO2 udara alveolar           36 mmHg

PCO2 darah vena                 46 mmHg

Perbedaan tekanan sebesar 10 mmHg cukup untuk membuat CO2 mengalir dari darah ke paru-paru. Tekanan nitrogen antara darah vena dan paru relatif tidak berubah, sehingga dikatakan secara fisiologis dalam keadaan inert. Gas-gas yang masuk ke alveoli selanjutnya masuk ke darah arteri dengan cara difusi sederhana.

Transpor oksigen oleh darah

            Oksigen beredar ke sel-sel tubuh dibawa oleh hemoglobin dengan ikatan yang sederhana bukan sebagai ikatan oksida, sesuai persamaan berikut :

Derajat kombinasi oksigen dengan hemoglobin atau disosiasi oksihemoglobin ditentukan oleh tekanan O2 pada media sekitar hemoglobin. Pada tekanan 100 mmHg atau lebih, Hb dalam keadaan tersaturasi total. Pada keadaan ini sekitar 1,34 ml O2 berkombinasi dengan 1 gram Hb, sehingga bila diasumsikan konsentrasi Hb pada darah sebanyak 14,5 g%, maka total oksigen yang dibawa sebagai oksihemoglobin sebesar 14,5 x 1,34 = 19,43ml%.

Hubungan antara saturasi oksigen dengan tekanan oksigen telah dapat dirumuskan dan ditunjukkan dengan kurva disosiasi oksihemoglobin. Bentuk kurva bervariasi  tergantung tekanan CO2. Bentuk kurva pada tekanan CO2 40 mmHg menunjukkan keadaan fisiologis. Darah arteri yang mengandung O2 dengan tekanan 100 mmHg mengandung Hb yang tersaturasi 95-98%, pada keadaan ini hampir semua Hb membentuk oksiheoglobin. Peningkatan tekanan O2 selanjutnya hanya sedikit meningkatkan saturasi Hb.

Sejalan dengan tekanan O2 yang menurun, saturasi Hb menurun perlahan. Pada saat tekanan O2 menjadi 50 mmHg penurunan menjadi sangat cepat. Dalam jaringan yang terdapat O2 dengan tekanan 40 mmHg, oksihemoglobin terdisosiasi dan oksigen menjadi mudah digunakan oleh sel. Terdapat penurunan isi oksigen darah dari 20% menjadi hanya 15%. Penurunan ini masih menyisakan cadangan oksigen yang diperlukan pada keadaan paru-paru kekurangan oksigen.

Kurva disosiasi oksihemoglobin dapat bergeser ke kanan atau ke kiri. Pergeseran kurva disosiasi ke kanan mengakibatkan pembebasan oksigen yang lebih banyak dari oksihemoglobin, atau berarti mengurangi afinitas hemoglobin untuk oksigen. Sebaliknya pergeseran kek kiri menambah afinitas hemoglobin untuk oksigen. Pergeseran ke kanan dipengaruhi oleh faktor :

1.      Peningkatan ion hidrogen atau penurunan pH. Hal ini terjadi pada larutan elektrolit dibandingkan pada larutan murni.

2.      Peningkatan tekanan CO2 yang menyebabkan pembentukan asam karbonat meningkat. Asam yang meningkat ini menyebabkan penurunan pH.

3.      Peningkatan suhu. Pada suhu yang meningkat saturasi hemoglobin menurun. Contoh pada PO2 100 mmHg, Hb tersaturasi 93% pada suhu 38°C, tetapi pada suhu 25°C tersaturasi 98%.

4.      Peningkatan konsentrasi 2,3-bisfosfogliserat (BPG) eritrosit, dengan persamaan reaksi sebagai berikut :

       

Keadaan no 1-3 terjadi pada saat kebutuhan oksigen jaringan meningkat, akibatnya memperbesar pembebasan oksigen. Konsentrasi BPG yang meninggi terjadi pada keadaan tekanan atmosfer yang rendah.  Pergeseran kurva disosiasi ke kanan oleh penigkatan tekanan CO2 dinamakan efek Bohr, terjadi akibat peninggian ion H akibat banyaknya asam karbonat.(lihat grafik 1)

Hemoglobin yang tidak mengandung oksigen (deoksigenated) mempunyai warna merah yang lebih gelap dibandingkan dengan oksihemoglobin, sehingga warna darah arteri lebih cerah daripada darah vena. Penurunan oksigenasi normal darah akan mengakibatkan warna kebiruan pada kulit disebabkan peningkatan Hbdeoksigenasi. Hal ini disebut sianosis, dan dapat terjadi pada keracunan sianida. Penampakan sianotik tergantung dari keadaan paling sedikit 5 g Hb deoksigenasi perdesiliter darah kapiler. Pada anemia berat, konsentrasi Hb demikian rendah sehingga tidak nampak sianotik. Pada keracunan gas CO terbentuk HbCO (karboksihemoglobin) yang berwarna merah cerry. Apabila hemoglobin telah berikatan dengan gas CO, maka O2 sukar terikat dengan Hb karena ikatan CO dengan Hb lebih besar (210 kali lebih cepat) daripada dengan O2. Jika gas CO terhirup sebesar 0,02% maka akan timbul pusing-pusing, apabila konsentrasi CO sampai 0,1% maka dapat timbul kematian dalam 4 jam.

Transpor CO2 darah.

            CO2 dibawa oleh darah baik di sel atau di plasma. Sejumlah besar CO2 tidak secara fisik larut dalam plasma, tetapi terdapat dalam beberapa bentuk yaitu:

1.      Sebagian kecil sebagai asam karbonat

2.      Ikatan karbamino CO2 yang ditransportasikan dengan protein (terutama hemoglobin)

3.      Sebagai bikarbonat yang berikatan dengan Na atau K

4.      CO2 terlarut.

Walaupun jumlah CO2 yang terlarut secara fisik hanya kecil, tetapi berpengaruh pada keseimbangan persamaan reaksi berikut ini:

Reaksi diatas dikatalisis oleh enzim karbonik anhidrase suatu enzim kompleks zink-protein yang terdapat di eritrosit. Dalam jumlah yang sedikit, enzim ini ditemukan di otot, tubuklus renalis, pankreas, dan spermatozoa, sedangkan dalam jumlah besar enzim karbonik anhidrase terdapat di sel parietal lambung yang terlibat dalam sekresi HCl.

            Efek pengubahan CO2 menjadi asam karbonat akan berpengaruh pada pH darah. Diketahui bahwa paru-paru dalam 24 jam harus mengeluarkan 20-40 liter 1N asam karbonat pada pH darah yang bervariasi, dan sebagian besar asam karbonat segera diubah menjadi bikarbonat yang berikatan dengan logam/kation seperti Na dan K. Rasio konsentrasi bikarbonat:asam karbonat (dihitung dengan persamaan Henderson-Hesselbalch) pada pH darah normal (7,40) harus berada pada perbandingan 20:1. Perubahan perbandingan konsentrasi tersebut akan berpengaruh pada pH darah yaitu isa menjadi asam (acidemia) atau basa (alkalemia).

 

Sistem buffer darah

            Meskipun darah vena banyak mengandung CO2, tetapi adanya sistem buffer menyebabkan perubahan pH darah hanya 0,01-0,03 unit. Buffer darah ini antara lain oleh adanya protein plasma, hemoglobin, oksihemoglobin, bikarbonat, dan fosfat inorganik. Pada keadaan masuknya CO2 ke darah, maka terjadi pergeseran rasio asam menjadi garamnya, sehingga diperlukan kation. Efek pembufferan dalam hal ini lebih banyak dilakukan oleh protein plasma karena dapat melepaskan banyak kation, yaitu sebesar 10% dari sistem buffer. Sistem buffer fosfat yang terdapat dalam eritrosit bertanggung jawab sekitar 25% jumlah total CO2 yang masuk ke darah. Walau demikian buufer terpenting adalah sistem buffer oleh hemoglobin dan oksihemoglobin yang bertanggungjawab sekitar 60% pengangkutan CO2.

            Sistem buffer oleh hemoglobin adalah berdasar kenyataan bahwa dalam bentuk oksi bersifat lebih asam daripada bentuk deoksi.  Pada paru-paru, pembentukan oksihemoglobin dengan demikian harus melepaskan ion H yang bereaksi dengan bikarbonat membentuk asam karbonat. Karena tekanan CO2 yang rendah di paru-paru maka reaksi bergeser ke pembentukan CO2 yang kemudian dilepaskan lewat udara ekspirasi.

            Meskipun tekanan O2 di jaringan rendah, tetapi bentuk oksihemoglobin akan melepaskan O2 ke sel dan terbentuk deoksihemoglobin (dibantu CO2;ingat efek Bohr). Pada saat yang sama CO2 hasil metabolisme memasuki darah, dan terbentuk H2CO3 yang selanjutnya membentuk ion H+ dan HCO3-. Hb tereduksi bertindak selaku anion menerima ion H+ membentuk Hb tereduksi-asam HHb. HHb selanjutnya masuk ke pulmo dan melepaskan H ion  karena pembentukan asam yang lebih kuat oksihemoglobin. Ion yang terlepas kemudian bergabung dengan HCO3 ion membentuk asam karbonat yang selanjutnya membebaskan CO2 yang dilepaskan keluar melalui udara ekspirasi. (lihat gambar 1)

            Telah dijelaskan di atas bahwa kapasitas buffer Hb sekitar 60% dan 25% lagi dari fosfat eritrosit, sehingga jumlah total kapasitas buffer darah 85%, terbesar dibandingkan plasma atau serum. Hampir semua CO2 berbentuk sebagai asam karbonat dengan bantuan enzim karbonik anhidrase yang terdapat di eroitrosit. Asam karbonat yang terbentuk di eritrosit kemudian dibuffer oleh fosfat dan hemoglobin dibantu oleh kalium. Ion bikarbonat yang terjadi kemudian kembali ke plasma bertukar dengan klorida ion, yang masuk ke eritrosit jika tekanan CO2 darah meningkat. Proses ini reversibel, dan dengan demikian klorida meninggalkan eritrosit menuju plasma jika tekanan CO2 menurun. Fakta ini ditunjukkan dengan kenyataan bahwa lebih banyak ion klorida di darah arteri  daripada darah vena.

            CO2 masuk ke sel eritrosit dari jaringan berbentuk asam karbonat. Sebagian asam karbonat kembali ke plasma, sisanya bereaksi dengan sistem buffer hemoglobin membentuk bikarbonat, kemudian kembali ke plasma bertukaran dengan klorida. Na-bikarbonat terbentuk di plasma dan ion klorida masuk ke sel bereaksi dengan kalium intrasel.

Pada keadaan normal sel eritrosit impermeabel terhadap natrium atau kalium, tetapi permeabel terhadap hidrogen, bikarbonat dan ion klorida. Kation intraselular  (kalium) secara tidak langsung berperan dalam plasma karena pertukaran klorida (chlorida shift) Hal ini menguntungkan karena plasma dapat membawa kelebihan CO2 (dalam bentuk NaHCO3) (lihat gambar 2)

                                                            Gambar 1 Buffer Hemoglobin 

Gambar 2.  Chlorida Shift

Keseimbangan asam-basa

            Telah dijelaskan di muka, bahwa pH darah tidak berpengaruh atau tetap normal selama rasio bikarbonat:asam karbonat= 20:1. Perubahan rasio ini akan membawa akibat berubahnya pH darah menjadi alkalosis atau asidosis. Kandungan asam karbonat (H2CO3) darah tergantung dari pasokan CO2  respirasi. Adanya gangguan dalam pasokan CO2 berakibat pada perubahan kadar asam karbonat. Perubahan ini disebut sebagai respiratorik. Asidosis respiratorik terjadi akibat penumpukan asam karbonat di darah, sedangkan alkalosis respiratorik terjadi apabila eliminasi CO2 berlebihan, sehingga terjadi pengurangan asam karbonat darah. Perubahan pH tak terjadi bila terjadi keseimbangan rasio bikarbonat:asam karbonat menjadi 20:1 kembali. Hal ini disebut asidosis atau alkalosis respiratorik terkompensasi. Penyesuaian rasio pada asidosis respiratorik dapat dilakukan oleh reabsorbsi bikarbonat oleh ginjal. Pada alkalosis respiratorik penyesuaian dilakukan dengan ekskresi bikarbonat ke urin.

            Gangguan pH juga dapat terjadi karena perubahan kadar bikarbonat plasma, yang disebut sebagai metabolik. Asidosis metabolik terjadi jika terjadi penurunan bikarbonat yang berlebihan tanpa perubahan pada asam karbonat, sebaliknya alkalosis metabolik terjadi jika kadar bikarbonat berlebihan. Kompensasi dilakukan dengan cara pengubahan asam karbonat yaitu dengan eliminasi CO2 (hiperventilasi) pada kasus yang pertama atau retensi CO2 (depresi pernapasan) pada kasus kedua. Kandungan CO2 plasma terlihat lebih rendah pada asidosis metabolik dan lebih tinggi pada alkalosis metabolik. (lihat gambar 3)

            Penyebab gangguan keseimbangan asam-basa dapat dikelompokkan menjadi kelompok berikut:

1.      Asidosis metabolik disebabkan oleh penurunan bikarbonat pada diabetes tak terkontrol dengan ketosis, beberapa kasus muntah yang mengeluarkan cairan alkali, penyakit ginjal, keracunan garam asam, kehilangan berlebihan cairan intestinal pada diare atau kolitis, kehilangan berlebih elektrolit. Tanda penting bagi yang tak terkompensasi adalah hiperpneu.

2.      Asidosis respiratorik disebabkan peningkatan relatif asam karbonat. Terjadi pada gagal napas seperti pneumonia, emfisema, congestive failure, asma, atau depresi pusat napas karena keracunan morfin.

3.      Alkalosis metabolik terjadi karena peningkatan bikarbonat pada keadaan ingesti berlebihan alkali (seperti makan antasida pada kasus obstruksi pilorus), muntah berkepanjangan,  kehilangan berlebih asam lambung pada kuras lambung (disebut sebagai hipokloremik alkalosis). Defisiensi kalium sering terjadi pada hipokloremik alkalosis, juga pada penyakit Cushing’s, dan selama pengobatan dengan kortikotropin atau kortison.

4.      Alkalosis respiratorik terjadi pada penurunan asam karbonat. Hal ini terjadi pada keadaan hiperventilasi (histeri, gangguana sistem saraf pusat yang mengenai sistem pernapasan, tahap awal keracunan salisilat, penggunaan respirator) dan koma hepatikum.

Semua keadaan alkalosis tak terkompensasi ditandai dengan pernapasan yang dangkal dan lambat, urin mungkin alkali tapi biasanya memberi reaksi asam meskipun bikarbonat darah meningkat. Hal ini karena defisit natrium dan kalium yang mengikutinya.

Gangguan Keseimbangan Asam Basa

            Pada kebanyakan situasi ketakseimbangan asam basa yang sederhana tersebut, fungsi normal dari paru-paru dan ginjal dapat diperkirakan. Juga kejadian simultan dari dua gangguan primer belum ditinjau, situasi semacam ini sering ditemui. Pada kasus-kasus seperti ini skema sederhana seperti pada tabel 1. di atas tidak berlaku, meski mekanisme kompensasi bekerja pada kapasitas penuh. Evaluasi sifat dan besaran kondisi-kondisi semacam ini memerlukan catatan-catatan riwayat penyakit dan pemeriksaan fisik menyeluruh bersama-sama dengan analisis data laboratorium. Contoh-contoh macam-macam gangguan tersebut diberikan dalam tabel 2. berikut.

Tabel 2.  Contoh Gangguan dalam keseimbangan asam-basa

No. Kasus	pCO2 arteri dalam		pH	Bikarbonat (mmol/L)	Komentar
	mmHg	kPa
1	40	(5,33)	7,40	24,5	Normal
2	25	(3,33)	7,60	24,5	Alakalosis respiratorik berat (penderita diberi pertukaram udara buatan)
3	31	(4,13)	7,51	24,5	Alakalosis respiratorik sedang (hiperventilasi ringan)
4	60	(8,00)	7,22	24,5	Asidosis respiratorik tidak terkompensasi, misal hipoventilasi akibat narkotik dengan dosis terlalu tinggi
5	60	(8,00)	7,37	35,0	Asidosis respiratorik terkompensasi sebagian oleh alkalosis metabolik (berasal renal), misal penderita dengan obstruksi paru-paru kronik
6	32	(4,27)	7,65	35,0	Campuran alkalosis dan metabolik, penderita dalam kasus 5 pada ventilasi mekanik diperpanjang
7	22	(2,93)	7,35	11,0	Asidosis metabolik dengan alakalosis respiratorik sekunder, misal penderita dengan diabetik berat
8	50	(6,67)	7,07	15,0	Campuran asidosis metabolik dan respiratorik misalnya penderita pada kasus 7 yang pertukaran udaranya sangat tertekan oleh sedasi berat.

Gambar 3. Perubahan Rasio karbonat dan bikarbonat pada asidosis dan alkalosis

Read More