Anatomi Fisiologi

Cairan Tubuh

          Pada seorang dewasa, jumlah air tubuhnya kira-kira setengah dari berat badannya. Kandungan air tubuh tergantung berat badan, umur, dan kelamin, dan jumlah relatif lemak. Bayi terdiri atas 73% air, kandungan air ini makin menurun dengan meningkatnya umur, sehingga pada usia lanjut tinggal 45% atau kurang. Jadi seorang pria dewasa muda terdiri atas kira-kira 60% air, wanita dewasa muda 50% (karena lemak tubuhnya lebih banyak, dan otot rangka lebih kecil).

·         Kompartemen Cairan. Air terdapat dalam dua kompartemen cairan, yaitu kompartemen intrasel dan ekstrasel. Kompartemen ekstrasel dapat dibagi lagi dalam dua subkompartemen, yaitu plasma (bagian cair darah) dalam pembuluh darah dan cairan intertisial dalam interstisium jaringan.

·         Komposisi Cairan Tubuh. Air berfungsi sebagai solven universal. Yang dilarut dapat digolongkan sebagai elektrolit dan non-elektrolit. Contoh non-elektrolit adalah glukosa, lipid, keratinin, dan urea. Karena ion adalah partrikel bermuatan, maka disebut elektrolit. Konsentrasi elektrolit dari cairan tubuh biasanya diucapkan dalam mEq/L (milikievalen per liter).

·         Perbandingan Cairan Ekstrasel dan Intrasel. Kandungan elektrolit pada kedua kompartemen itu berbeda. Kandungan elektrolit cairan ekstrasel terutama adalah ion CI dan dari cairan intrasel adalah terutama ion K dan ion HPO₄.

Keseimbangan Air

            Agar hidrasi tubuh optimal, harus ada keseimbangan antara masukan dan keluaran air. Masukan air sangat bervariasi dari orang ke orang, dipengaruhi kebiasaan, namun diperkirakan antara 2000-2500 ml per hari pada orang dewasa. Kebanyakan air memasukkan air melalui makanan dan minuman, masing-masing 30% dan 60%. Sekitar 10% berasal dari proses metabolisme.

Keluaran air terjadi melalui berbagai jalan. Sejumlah air menguap melalui paru bersama udara ekspirasi atau melalui kulit (28%), ini disebut insensible water loss, yang keluar berupa keringat 8% dan tinja 4%. 60% dikeluarkan melalui urin. Kalau plasma kehilangan air, maka akan memicu dahaga dan penglepasan ADH.

Gangguan Keseimbangan Air

            Gangguan keseimbangan air dapat berupa dehidrasi, hidrasi hipotonik atau intoksikasi air, dan edema. Dehidrasi, terjadi bila keluaran air melebihi masukan air. Hal ini dapat terjadi pada perdarahan, luka bakar luas, muntah 40 dan diare berkepanjangan, berkeringat banyak, atau akibat diuretika berlebihan. Hidrasi hipotonik atau intoksikasi air, dapat terjadi pada insufisiensi ginjal atau minum air sangat banyak dengan cepat. Akibatnya terjadi hiponatremia, dengan gejala nausea, vomitus, kram otot, edema serebri. Bila tidak diatasi, timbul disorentasi, konvulsi, koma dan kematian. Edema, yaitu penimbunan cairan dalam celah interstisial. Yang dapat menimbulkan edema dan hipoproteinemia (akibat malnutrisi, penyakit hati, atau glomerulonefritis).

Keseimbangan Elektrolit

            Elektrolit meliputi garam, asam, dan basa. Garam (NaCl) memasuki tubuh bersama makanan dan minuman. Garam keluar dari tubuh melalui keringat, tinja dan urine. Bila tubuh kurang NaCl, keringat pun jadi lebih tawar. Ginjal harus mengendalikan keseimbangan elektrolit darah. Dalam hal resorbsi Na, hormon aldosteron berperan penting. Bila konsentrasi aldosteron tinggi, hampir seluruh ion Na diabsorbsi kembali. Selain aldosteron, juga ADH mempengaruhi resobrsi air. Bila konsentrasi ion Na darah turun, misalnya akibat banyak minum air sehingga volume darah naik, maka penglepasan ADH terhambat sehingga banyak lebih banyak air dikeluarkan bersama urine. Juga hormon kelamin wanita ada pengaruhnya. Estrogen secara kimiawi mirip aldosteron dan, seperti halnya aldosteron, memicu reabsorbsi NaCl oleh tubuli ginjal karena air ikut tertahan maka banyak wanita “menahan air” saat kadar estrogen darahnya naik selama siklus menstruasi, juga edema pada wanita hamil. Pengaruh progesteron adalah kebalikannya.

            Kalium, ion intrasel utama, dipengaruhkan agar neuromuskuler berfungsi normal, selain untuk sintesis protein. Perubahan konsentrasi ion K sangat berpengaruh pada membrane selnya. Terlalu banyak maupun terlalu sedikit ion K mempengaruhi ginjal, yaitu dengan mengatur sekresi K ke dalam fitrat oleh diktus koligentes. Aldosteron meningkat sekresi ion K. Agar keseimbangan elektrolit tercapai, setiap ion Na yang direabsorbsi, satu ion K disekresi. Kira-kira 90% kalsium (Ca) tubuh terdapat dalam tulang. Seperti halnya Na dan K, ion Ca mempengaruhi kerja neuromuskuler. Hipokalsemia dapat menimbulkan tetani otot, hiperkalsemia dapat menimbulkan aritmia jantung dan kematian. Yang mengatur keseimbangan Ca adalah hormon partiroid dan kalsitonin. Tulang adalah cadangan Ca dan fosfor untuk menjaga keseimbangan Ca.

            Bila kadar ion Ca darah turun, hormon paratiroid disekresi, yang akan meningkatkan kadar Ca dengan mempengaruhi: (1) Tulang, hormon paratiroid mengaktifkan osteoklas, yang merombak matriks tulang, dan membebaskan ion Ca dan PO₄ ke dalam darah. (2) Usus Halus, hormon paratiroid meningkatkan penyerapan ion Ca dari usus secara tidak langsung dengan merangsang ginjal mengubah vitamin D menjadi bentuk aktif (D₃) yang penting untuk absosbs Ca di usus halus. (3) Ginjal, hormon paratiroid meningkatkan reabsorbsi Ca oleh tubuli ginjal, dan menghambat reabsorbsi ion PO₄. Kalsitonin, dari kelenjar tiroid, dilepaskan sebagai respons terhadap naiknya kadar Ca darah. Garam Ca diendapkan pada tulang dan menghambat reabsorbsi tulang. Kalsitonin adalah antagonis dari hormon paratiroid.

Keseimbangan Asam-Basa

            Karena semua protein fungsional (seperti enzim, hb, sitokrom, dll) dipengaruhi oleh konsentrasi ion H, maka hampir semua reaksi biokimia dipengaruhi oleh pH normal darah adalah antara 7,35-7,45. Konsentrasi ion H dalam darah berturut-turut diatur oleh sistem buffer kimiawi, pusat pernapasan dibatang otak, dan mekanisme ginjal

            Buffer kimia bekerja dalam waktu sangat singkat setelah ada perubahan pH (dalam seper sekian detik) dalam mengatasi perubahan pH itu, dan merupakan garis pertahanan pertama. Penyesuaian kecepatan dan dalamnya napas dalam mengatasi asidosis maupun alkalosis terjadi dalam 1-3 menit. Ginjal, yang merupakan sistem pengatur paling kuat, memerlukan beberapa jam sampai 1-2 hari untuk mengatasi perubahan pH darah.

Sistem buffer kimia

          Asam adalah donor proton ion H) dan basa akseptor proton. Yang penting untuk sistem buffer adalah asam dan basa lemak. Ada 3 sistem buffer kimia yaitu sistem buffer bikarbonat, fosfat, dan protein.

Beberapa Istilah

            Asam adalah donor proton. Asam memberi ion H kepada basa, dan menetralkan basa itu. Basa adalah akseptor proton.  Basa menerima ion H dari asam, dan menetralkan asam itu. pH adalah singkatan dari logaritma negatif dari konsentrasi ion H. pH netral = 7; pH > 7 = basa; pH < 7 = asam. Buffer adalah pasangan senyawa yang memberi atau menerima ion H untuk mencegah perubahan pH yang berlebihan dari cairan tubuh. Dalam cairan ekstrasel: sistem bikarbonat (HCO₃­^-) – asam karbonat (H₂CO_3­), rasio 20:1.

Sistem Buffer Bikarbonat

HCl                  +          NaHCO₃           →        H_2­­CO₂              +          NaCl

Asam kuat                   basa lemah                 asam lemah                garam

Karena asam kuat (HCl) dikonversi menjadi asam lemah (NaHCO₂) berakibat pH hany turun (menjadi asam) sedikit.

NaOH              +          H₂CO₃              →        NaHCO₃           +          H₂O

Asam kuat                   asam lemah                basa lemah                 air

Pengganti basa kuat (NaOH) dengan basa lemah (NaHCO₃) berakibat pH hanya naik sedikit.

Sistem Buffer Fosfat

HCl                  +          Na₂HPO₄          →        NaH₂PO₄          +          NaCl

Asam kuat                   basa lemah                 asam lemah                garam

NaOH              +          Na₂PO₄                                 NaH₂PO₄          +          H₂O

Basa kuat                    asam lemah                basa lemah                 air

            Karena konsentrasi sistem buffer fosfat dalam cairan ekstrasel hanya rendah (hanya serperenam dari buffer bikarbonat), maka relative kurang penting sebagai buffer untuk plasma darah, namun sangat penting sebagai buffer efektif dalam urin dan cairan intrasel, dimana konsentrasi fosfat lebih tinggi.

Sistem Buffer Protein

            Protein dalam plasma dan di dalam sel merupakan sumber protein paling banyak dan kuat, berupa sistem buffer protein.

R – COOH   R – COO + H_­­⁺

R – NH₂ + H⁺    R – NH₃⁺

Jadi ion H yang dibebaskan asam amino (reaksi 1), diikat oleh asam amino lain yang berfungsi sebagai basa (reaksi 2), sehingga mencegah turunnya pH larutan. Contoh yang baik adalah Hb dalam eritrosit, yang berfungsi sebagai buffer intrasel.

Paru Dalam Pengaturan Keseimbangan Asam-Basa

            Co₂ secara tetap dibentuk di dalam sel oleh berbagai proses metabolik. Setiap peningkatan konsentrasi CO₂ dalam cairan tubuh sebagai akibat respirasi sel akan menurunkan pH (menjadi lebih asam) sebagai berikut:

Respirasi sel         CO₂ + H₂O

                        = = = = H₂CO₃ = = = =              H⁺        +          HCO₃

                                 Asam karbonat         hidrogen        bikarbonat

            Sebaliknya, penurunan konsetrasi CO₂ meningkatkan pH, (lebih alkalis) oleh berkurangnya jumlah ion hidrogen. Dengan mengeluarkan CO₂ dari paru, maka pernapasan berperan penting dalam mempertahankan konsentrasi ion hidrogen, mempercepat pernapasan akan meningkatkan jumlah CO₂ yang dikeluarkan, sehingga menurunkan kadar CO₂. Ini, pada gilirannya, mengurangi asam karbonat yang terbentuk dan konsentrasi ion hidrogen juga menurun.

            Penyesuaian pH melalui pernapasan membutuhkan waktu satu sampai tiga menit yang jauh lebih lambat dari kerja sistem buffer. Meskipun begitu, kecepatan bernapas dapat dinaikkan sampai delapan kali normalnya. Ini yang menjadikan pengendalian pernapasan terhadap konsentrasi ion hidrogen sangat penting untuk waktu singkat.