Keseimbangan Air dan Elektrolit

Keseimbangan Air dan ElektrolitV. Sutarmo Setiadji

Pendahuluan

Apa yang kita makan dan minum merupakan sumber asupan zat-zat yang diperlukan tubuh sehari-hari. Kecuali air yang kita minum sekitar 2 liter sehari, dan makanan yang kita santap 3 kali sehari yang berupa karbohidrat, protein dan lemak, juga berisi ion-ion atau electolit serta zat-zat lain yang tidak serta-merta terdapat di dalam tubuh. Elektrolit itu di antaranya ion Na+, K+, Cl-, HCO3-, HPO42-, dll. Zat-zat yang masuk melalui minuman atau makanan itu sering berlebih atau tidak selalu dapat atau langsung digunakan oleh tubuh. Maka untuk menjaga keseimbangan air dan zat-zat makanan di dalam tubuh, Jalan keluar dari tubuh atau alat ekskresi yang dapat digunakan di antaranyakelebihan zat atau zat yang tidak diperlukan harus dikeluarkan (diekskresi) dari dalam tubuh. Sehingga dengan demikian keseimbangan cairan dan zat-zat makanan di dalam tubuh selalu terjaga.

Jalan keluar dari tubuh atau alat ekskresi yang dapat digunakan di antaranya ialah kelenjar keringat untuk air dan ion Na+, melalui feses unuk zat-zat yang tidak tercerna serta beberapa zat lain, pernapasan untuk air dan CO2, dan ginjal sebagai alat ekskresi utama.

Satuan untuk mengukur konsentrasi suatu zat

Sehubungan dengan efek berbagai zat yang secara fisiologi penting, serta interaksi antar zat-zat tersebut, maka jumlah molekul, muatan listrik, dan partikel suatu zat dalam satu satuan volume cairan tubuh tertentu lebih mempunyai makna dari pada sekedar berat zat tersebut dalam satu satuan volume. Maka konsentrasi zat-zat tersebut lebih sering diekspresikan dalam mol (moles), ekivalen (equivalents), dan osmol (osmoles).

Mol

Satu mol (moles) merupakan berat gram-molekul suatu zat, yaitu berat molekul suatu zat dalam gram. Setiap satu mol suatu zat terdiri dari sekitar 6,02 X 1013 molekul (bilangan Avogadro)..Milimol = 10-3 (mol satu per seribu mol). Mikromol (mol) = 10-6 mol. Misalnya NaCl berat molekulnya = 23+35,5 = 58,5 g. Maka 1 mmol NaCl = 58,5 mg. Mol merupakan satuan baku (standard) untuk menyatakan jumlah suatu zat dalam sistem satuan internasional (SI).

Berat molekul suatu zat merupakan perbandingan (rasio) antara massa satu molekul zat dengan 1/12 massa atom karbon-12 (12C). Maka berat molekul tidak mempunyai satuan/dimensi. Dalton (Da) merupakan satuan massa yang besarnya sama dengan 1/12 massa atom karbon C-12, dan 1000 Da = 1 kDa. Kilodalton yang sering disingkat K sering digunakan untuk menyatakan massa molekul suatu protein. Misalnya suatu protein bermassa 64-K atau 64.000 Da, tetapi kita tidak dapat menyatakan berat molekul protein itu 64 kDa, karena berat molekul tidak bersatuan.

Ekuivalen (equivalent)

Konsep ekuivalen listrik penting dalam fisiologi karena banyak zat terlarut di dalam tubuh berbentuk partikel yang bermuatan. Satu ekuivalen (eq) yaitu 1 mol zat yang ter-ion dibagi dengan valensinya. Misalnya 1 mol NaCl dalam larutan terurai menjadi 1 eq ion Na+ dan 1 eq ion Cl-. Jadi 1 eq ion Na+ = 23 g karena ion Na+ bervalensi 1. Sedang 1 eq ion Ca2+.= 40 g/2 = 20 g, karena ion Ca2+ bervalensi 2. Satu milliequivalent (meq) = 1/1000 eq.

Ekuivalen listrik tidak harus sama dengan ekuivalen kimia. Satu gram eq suatu zat merupakan berat zat tersebut yang secara kimia ekuivalen dengan 8,000 (= 8 ) gram oksigen. Normalitas (N) larutan suatu zat yaitu jumlah gram ekuivalent zat tersebut di dalam 1 liter air. Jadi 1 N larutan HCl berisi 1 + 35,5 g/L = 36,5 g/L.

Osmol

Kalau mol menyatakan konsentrasi zat dalam jumlah molekul, maka osmol menyatakan konsentrasii zat dalam jumlah partikel. Untuk zat yang dalam larutan tidak berdisosiasi, misalnya glukose, protein, maka jumlah molekul dan jumlah partikel zat tersebut dalam larutan sama. Tetapi untuk zat yang dalam larutan berdisosiasi, misalnya NaCl yang dalam larutan berdisosiasi menjadi ion Na+ dan ion Cl-, maka dengan sendirinya jumlah molekul akan berbeda dengan jumlah partikelnya.

Yang berperan penting dalam menimbulkan tekanan osmosis di dalam cairan bukan jumlah molekul, tetapi jumlah partikel. Maka dalam cairan tubuh lebih sering digunalkan osmolaritas dari pada molaritas.

pH

Menjaga kestabilan kadar ion H+ di dalam cairan tubuh merupakan hal yang sangat penting bagi kehudupan. pH suatu larutan merupakan logaritma berbasis 10 resiprokal (kebalikan) konsentrasi ion H+ [H+] atau logaritma negatif [H+]. Dalam air murni, [H+] dan [OH-] sama, yaitu 10-7. Maka pH air murni pada 250C yaitu 7,0. Bila pH air berkurang satu (6,0) berarti [H+] bertambah 10 X lipat. Sebaliknya bila pH lebih dari 7, misalnya pH 8, maka berarti [H+] menjadi 10 X lebih rendah.

Dapar (buffer)

Dapar (buffer) yaitu asam lemah dan garamnya.

pH cairan intrasel dan ekstrasel dipertahankan dalam batas-batas yang sangat sempit. Misalnya pH cairan ekstrasel dipertahankan pada 7,40. Pada keadaan sehat, pH itu hanya bervariasi kurang dari 0,05. pH cairan tubuh ini disatabilkan oleh sistem dapar (buffer) di dalam tubuh. Dapar yaitu suatu zat yang dalam larutan dapat menangkap atau melepaskan ion H+, sehingga dengan demikian dengan adanya zat dapar itu pH cairan tidak akan berubah, kecuali bila penambahan asam atau basa relatif banyak.

Salah satu dapar di dalam tubuh yaitu asam karbonat (H2CO3), yang merupakan asam lemah. Di dalam air, H2CO3 akan terurai sesuai persamaan berikut:

Bila ion H+ ditambahkan ke larutan tersebut, ion H+ akan bereaksi dengan HCO3- membentuk H2CO3 (reaksi bergeser ke kiri). Sebaliknya bila OH- ditambahkan, OH- akan bereaksi dengan H+ membentuk air (reaksi bergeser ke kanan). Dalam hal ini memang ada H2CO3 yang terurai, namun demikian penambahan ion H+ sangat minim. Dapar lain yaitu protein plasma dan protein yang terdapat di dalam sel.

Difusi

Kata difus mempunyai arti terserak secara merata. Difusi merupakan proses tersebarnya partikel zat atau gas di dalam larutan oleh tenaga yang dimiliki oleh partikel itu sendiri. Karena besar tenaga itu bergantung dan berbanding lurus dengan suhu partikel itu, maka tenaga yang dimiliki oleh partikel itu sering disebut tenaga termik. Makin tinggi suhu partikel, makin kuat tenaga yang dimiliki. Makin rendah suhu partikel, makin lemah tenaga itu. Dan tenaga gerak itu akan mencapai harga nol bila suhu partikel mencapai 00 absolut atau 00 Kelvin.(K) yang sama dengan -2730C.

Semua partikel (molekul atau atom) di dalam larutan bergerak sehingga mereka saling bertabrakan. Brown pernah mengikuti gerak salah satu partikel itu yang ternyata geraknya selalu berubah-ubah arah karena bertabrakan dengan partikel lain. Gerak itu dikenal sebagai gerak Brown.

Dalam larutan semua partikel bergerak, baik dari tempat yang berkonsentrasi rendah maupun dari yang berkonsentrasi tinggi. Namun demikian, hasil akhir proses difusi itu yaitu kondisi difus, yaitu kondisi dengan konsentrasi partikel yang sama di seluruh pelosok larutan. Maka yang paling menonjol dari proses difusi itu yaitu gerak partikel dari tempat yang berkonsentrasi tinggi ke tempat yang berkonsentrasi rendah. Maka orang sering mendefinisikan proses difusi sebagai proses bergeraknya partikel dari tempat yang berkonsentrasi tinggi ke tempat yang berkonsentrasi rendah. Apalagi kalau antara kedua tempat itu dibatasi oleh suatu membran. Antara kedua tempat itu dikatakan ada gradien konsentrasi (concentration gradient = perbedaan konsentrasi) atau gradien kimia (chemical gradient). Kecenderungan partikel zat berdifusi dari satu tempat ke tempat lain yang berbeda konsentrasi itu oleh Fick bahkan dibuat rumusnya. Rumus Fick itu yaitu:

J = - DA c/xJ = kecepatan difusi

D = koefisien difusi

A = area atau luas tempat terjadinya difusi

c/x = perbedaan konsentrasi

Tanda minus (-) menunjukkan arah difusi

Jadi bila antara kedua tempat perbedaannya negatif, dikalikan DA, maka hasilnya positif.

Permeabilitas membran di dalam tubuh sangat bervariasi. Namun demikian proses difusi tetap merupakan faktor penentu yang kuat dalam distribusi air dan zat-zat terlarut. Transport atau perpindahan zat melalui proses difusi ini tergolong trransport pasif, tidak memerlukan tenaga metabolik.

Osmosis

Bila dua tempat yang volumenya sama dan yang dipisahkan oleh membran semipermeabel, yang satu dituangi air murni dan yang lain dituangi larutan gula dengan volume yang sama. Mula-mula air dan larutan gula tingginya sama. Tapi lama-lama, karena molekul air berdifusi, larutan gula menjadi lwbih tinggi.

Difusi air melalui membran semipermeabel disebut osmosis. Bila kedua tempat itu sama-sama berisi air murni, difusi itu tidak terdeteksi. Tapi bila yang satu diisi air murni dan yang lain diisi larutan yang mngandung molekul yang tidak dapat menembus pori-pori membran, seperti halnya molekul gula, maka proses difusi itu akan memperlihatkan hasil berupa perbedaan tinggi itu.

Molekul gula yang tidak dapat menembus pori, ada yang pada posisi dekat dengan pori sehingga sering menghalangi molekul air yang berdifusi dari larutan gula ke arah air murni. Sedang molekul air yang berdifusi dari tempat air murni dapat lebih leluasa menembus pori. Dengan demikian molekul gula yang dekat dengan pori mempunyuai sifat ventil (seperti katup), menghalangi jalan molekul air dari satu arah. Maka hasilnya lebih banyak molekul air yang berdifusi dari tempat air murni ke arah larutan gula. Maka lama-lama ketinggian di larutan gula bertambah. Pertambahan itu akan berhenti setelah proses difusi antar kedua ruang itu seimbang.

Proses perpindahan air ke tempat yang bermolekul besar itu disebut osmosis. Selisih tinggi yang terjadi setelah seimbang disebut tekanan osmosis..Dalam hal ini sering pula dinyatakan bahwa air berosmosis dari tempat yang zat terlarutnya berkonsentrasi rendah ke tempat yang zat terlarutnya berkonsentrasi tinggi.

Tekanan osmosis suatu larutan, seperti halnya tekanan uap air, menurunkan titik beku dan juga meningkatkan titik didih, yang bergantung terutama kepada jumlah dan bukan pada jenis partikel. Hal tersebut karena sifat koligatif (hubungan antar partikel) suatu larutan. Pada larutan yang ideal, tekanan osmosis (P) berkaitan dengan suhu dan volume sama seperti tekanan gas:

P = nRT/Vn = jumlah partikel

R = konstan gas

T = suhu absolute (Kelvin)

V = volume

Bila T konstan (tetap), maka berarti P (tekanan osmosis) berbanding langsung dengan jumlah partikel dalam larutan setiap satuan volume larutan. Dengan alasan ini, maka konsentrasi suatu zat yang aktif menimbulkan tekanan osmosis dinyatakan dalam osmol. Satu osmol (osm) sama dengan berat gram molekul suatu zat dibagi jumlah partikel yang bergerak bebas yang dibebaskan dalam larutan. Satu miliosmol sama dengan 1/1000 osmol.

Pada zat terlarut yang senyawanya tidak ter-ion, misalnya glukose, maka tekanan osmosisnya merupakan fungsi jumlah molekulnya. Bila zat terlarut terion (ter-ionisasi) dan membentuk larutan ideal, masing-masing ion aktif menimbulkan tekanan osmosis. Maka dalam larutan lebih baik digunakan istilah osmolaritas, bukan molaritas Molaritas menunjukkan jumlah molekul, sedang osmolaritas menunjukkan jumlah partikel yang aktif menimbulkan tekanan osmosis. Misalnya NaCl dalam larutan berdisosiasi menjadi ion Na+ dan ion Cl-. Dengan demikian setiap mol NaCl dalam larutan membentuk 2 osm. Dan 1 mol Na2SO4 dalam larutan berdisosiasi menjadi 2 ion Na+ dan 1 ion SO4=, dan menghasilkan 3 osm. Jadi tekanan osmosis lebih ditentukan oleh banyaknya partikel, bukan ditentukan oleh jumlah molekul..

Cairan tubuh bukan larutan yang ideal. Meskipun di dalamnya elektrolit kuat berdisosiasi sempurna, tetapi efek osmosis partikel bebasnya berkurang karena interaksi antar ion. Dengan demikian konsentrasi efektifnya yang menentukan efek osmosisnya, bukannya jumlah ekuivalen elektrolit dalam larutan. Dengan demikian 1 mmol NaCl per liter di dalam cairan tubuh akan menyumbang kurang dari 2 mosm partikel yang aktif memberi tekanan osmosis setiap liternya. Makin pekat suatu larutan, makin besar penyimpangan (deviasi) yang terjadi dari larutan ideal.

Konsentrasi osmolal suatu zat dalam cairan diukur dengan derajat depresinya pada titik beku. Satu osmol zat dalam larutan ideal akan mendepresi titik beku sebesar 1,86 0C. Jumlah miliosmol per liter dalam larutan sama dengan depresi titik beku dibagi 0,00186. Osmolaritas yaitu jumlah osmol per liter larutan (misalnya plasma). Osmolalitas yaitu jumlah osmol per kilogram pelarut. Dengan demikian osmolaritas dipengaruhi volume berbagai zat terlarut dalam larutan dan suhu, sedang osmolalitas tidak. Zat yang aktif menimbulkan tekanan osmosis di dalam tubuh terlarut dalam air, dan densitas air sama dengan 1, dengan demikian konsentrasi osmolal dapat dinyatakan dalam osmol per liter (osm/L) air. Maka di dalam tubuh umumnya konsentrasi osmolal lebih digunakan dari pada konsentrasi osmolar, dan osmolalitas dinyatakan dalam miliosmol per liter air (mosmol/L) karena 1 kg air volumenya 1 liter. Hal ini untuk mempermudah perhitungan karena orang biasanya yang diukur beratnya dalam kilogram.

Konsentrasi osmolal plasma: Tonisitas.

Titik beku plasma normal manusia rata-rata -0,54 0C yang sesuai dengan konsentrasi osmolal 290 mosm/L. Nilai ini bersesuaian dengan tekanan osmosis sebesar 7,3 atm terhadap air murni. Osmolalitas plasma mungkin diharapkan lebih tinggi dari itu karena jumlah ekuivalen semua kation dan anion di dalam plasma lebih dari 300 mosm/L. Namun plasma bukan larutan ideal dan interaksi antar ion di dalamnya mengurangi jumlah partikel bebas yang menggulirkan efek osmosisnya. Semua kompartemen cairan tubuh umumnya dalam keseimbangan osmosis.

Istilah tonisitas digunakan untuk memerikan (to describe) osmolalitas suatu cairan relatif terhadap plasma. Cairan yang osmolalitasnya sama dengan plasma disebut isotonik, yang lebih tinggi dari plasma disebut hipertonik, sedang yang osmolalitasnya lebih rendah dari plasma disebut hipotonik. Cairan yang pada awalnya isosmotik dengan plasma akan tetap isotonik, kecuali kalau beberapa komponennya berdfusi ke sel atau dimetabolime. Misalnya larutan NaCl 0,89 g% akan tetap isotonik karena komponennya tidak berdifusi ke sel dan juga tidak dimetabolisme. Sedang larutan glukose 5% mula-mula isotonik, tetapi karena glukose dimetabolisme akhirnya menjadi hipotonik.

Ada juga yang menyatakan tonisitas dikaitkan dengan tekanan osmosis sel. Kalau sel membengkak di tempatkan dalam larutan itu, maka dinyatakan tekanan itu hipotonik terhadap sel. Bila dalam larutan itu sel mengerut, larutan itu dinyatakan hipertonik. Bila sel tidak mengalami perubahan volume, larutan dinyatakan isotonik.

Dari sekitar 290 mosm/L osmolalitas plasma, hampir semuanya, kecuali sekitar 20%, disumbangkan oleh ion Na+ dan juga anion yang mengikutinya, terutama Cl- dan HCO3-. Sedang kation dan anion lain kecil sumbangannya. Protein plasma meskipun besar konsentrasinya bila dinyatakan dalam gram per liter, tetapi sumbangannya hanya sekitar 2 mosm/L karena besarnya berat molekulnya. Komponen plasma lain yang nonelektrolit yaitu glukose dan urea. Tetapi kontribusinya terhadap osmolalitas pada keadaan normal masing-masing hanya 5 mosm/L. Tetapi bila pada keadaan hiperglikemia atau uremia dapat menjadi besar sekali.

Osmolalitas total plasma penting untuk mengukur berat ringannya dehidrasi atau hiperhidrasi dan beberapa kelainan cairan dan elektrolit. Hiperosmolalitas dapat menyebabkan koma. Karena peranan yang dominan zat terlarut utama serta deviasi plasma dari larutan ideal, osmolalitas plasma dapat diukur dengan kesalahan yang relatif rendah dengan menggunakan rumus berikut:

Osmolalitas = 2 [Na+] + 0,055 [glukose] + 0,36 [BUN]

(mosm/L)(mEq/L)(mg/dl) (mg/dl)

BUN yaitu blood urea nitrogen. Rumus ini juga berguna untuk memberi perhation akan adanya zat terlarut lain dengan konsentrasi yang sangat tinggi. Osmolalitas yang teramati (diukur dengan depresi titik beku) yang jauh melampaui nilai yang dipredeksi dengan rumus ini mungkin menunjukkan adanya zat asing seperti misalnya etanol, manitol (yang kadang-kadang diinjeksikan untuk menimbulkan penyusutan sel yang membengkak), atau racun seperti misalnya etilenglikol dan metanol (zat anti pembekuan).

Khusus tekanan osmosis plasma yang disebabkan oleh protein plasma terhadap cairan antarsel pada daerah kapiler disebut tekanan onkotik.

Pengaturan volume sel

Tidak seperti sel tumbuh-tumbuhan yang dindingnya kaku, membran sel hewan dan juga manusia bersifat lentur (fleksibel). Dengan demikian sel hewan mudah mengalami pembengkakan bila cairan ekstrasel menjadi hipotonik dan mengalami penyusutan bila cairan ekstrasel hipertonik. Untungnya bila sel membengkak akan mengaktifkan kanal-kanal ion di membran sel sehingga meningkatkan efluks (keluarnya) ion K+, Cl-, dan zat organik kecil yang terlarut yang semuanya itu disebut osmolit organik. Air akan mengikuti partikel yang aktif menimbulkan osmosis keluar dari sel sehingga volume sel kembali normal.

Donnan equilibrium

Bila salah satu ion di salah satu sisi membran tidak dapat berdifusi melalui membran, distribusi ion-ion lain yang dapat berdifusi melalui membran dipengaruhi oleh melkanisme yang dapat diramalkan. Misalnya, muatan negatif ion yang tidak dapat berdifusi menghambat kation berdifusi ke arah sisi lain ion negatif yang tidak dapat berdifusi dan mempermudah difusi anion dari sisi lain.

Gambar sebelah kini menunjukkan kondisi awal, larutan Na-proteinat dipisahkan membran semipermeabel dengan larutan NaCl. Karena protein tidak dapat menembus membran, sedang ion Na+ dan ion Cl- dapat menembus membran dengan mudah, maka lama-lama akan terjadi kondisi seimbang seperti pada gambar kanan. Pada kondisi seimbang itu berlaku persamaan berikut:

[Naki+][Clki-] = [Naka+][Clka-]

ki = kiri; ka = kanan

Di dalam tubuh, keseimbangan Donnan ini mempunyai beberapa implikasi dalam hal distribusi ion. Pertama, di dalam sel banyak ion prot- yang mempunyai efek osmosis aktif. Hal ini membuat ion K+ yang banyak terdapat di dalam sel cenderung terdorong keluar sel dan Na+ cenderung masuk. Juga sel cenderung membengkak. Untunglah ada pompa Na+-K+ (Na+-K+ ATPase) yang mengembalikan ion-ion Na+ dan K+ ke posisinya. Kedua, distribusi ion yang relatif dapat menembus membran di dalam dan di luar sel tidak sama, sehingga ada perbedaan muatan antara intrasel dan ekstrasel. Potensial keseimbangan untuk masing-masing sel itu dapat dihitung dengan rumus Nernst. Ketiga, keseimbangan Donnan juga berlaku pada pergerakan ion antara ruang pembuluh darah dan ruang antarsel di kapiler.

Persamaan Nernst

Di dalam sel lebih negatif dibandingkan dengan di luar sel. Karena bermuatan negatif, ion Cl- cenderung untuk di dorong keluar dari dalam sel.mengikuti perbedaan muatan listrik. Tetapi keseimbangan akan dicapai. Potensial membran pada keseimbangan ini disebut potensial keseimbangan (equilibrium potential). Besar potensial keseimbangan itu dapat dihitung dengan persamaan Nernst:

ECl = Potensial keseimbangan Cl-

R = konstan gasT = suhu absolut

F = angka faraday (jumlah coulomb per mol muatan)

ZCl = valensi Cl (1)

[Clo-] = konsentrasi Cl- di luar sel

[Cli-] = konsentrasi Cl- di dalam sel

Kalau diubah dari ln (natural log) ke log berbasis 10 dan mengganti beberapa konstan ke angka sebenarnya, maka persamaan dapat diubah menjadi:

Kalau angka-angka konsentrasi ion Cl- di dalam dan di luar sel kita isikan, maka akan kita peroleh potensial keseimbangan untuk Cl- di dalam tubuh, yaitu = -70 mV (sesuai dengan potensial membran istirahat -70 mV pada sel saraf).

Untuk potensial keseimbangan K+:

Kalau dihitung maka potensial keseimbangan K+ yaitu = -90 mV

Potensial keseimbangan Na+ yaitu = + 60 mV.

Konsentrasi beberapa ion di dalam dan di luar sel

Konsentrasi dalam mmol/L H2O

IonDi salam selDi luar selPotensial keseimbangan

Na+15150+ 60

K+1505,5- 90

Cl-9125- 70

Potensial membran istirahat = - 70 mV

Karena komposisi cairan di dalam tubuh tidak hanya ion-ion itu satu-satu, maka untuk mengukur potensial membran sel digunakan rumus Goldman- Hodgkin-Katz yang menggabungkan seluruh ion-ion yang terlibat.

Pengaturan tonisitas, volume dan komposisi ion-ion cairan ekstrasel sebagai lingkungan hidup sel

Pengaturan cairan ekstrasel sebagai lingkungan hidup sel (milieu interieur) sangat vital, karena hidup sel sangat bergantung kepada kondisi yang stabil cairan ekstrasel itu (homeostasis). Pengaturan itu meliputi pengaturan tonisitas, volume dan komposisi ion-ion, termasuk ion H+. Pengaturan itu di antaranya melalui ginjal dan hormon antidiuresis (ADH = vasopresin) dan melalui fungsi paru.

Pertahanan terhadap perubahan tonisitas

Tonisitas cairan antarsel dipertahankan terutama melalui fungsi sektresi vasopresin dan mekanisme rasa haus. Osmolalitas total cairan tubuh berbanding langsung dengan jumlah total ion Na+ dan K+ dibagi jumlah air total. Dengan demikian perubahan osmolalitas cairan tubuh terjadi bila ada ketidakseimbangan antara jumlah elektrolit dan jumlah air yang dikonsumsi dan diekskresi. Tubuh akan mengatur, bila tekanan osmosis plasma meningkat maka sekresi hormon arginin vasopresin oleh hipofisis posterior meningkat dan mekanisme retensi air oleh ginjal meningkat dan rasa haus dirangsang. Dengan demikian air akan ditahan didalam tubuh untuk mengencerkan plasma yang hipertonik, dan masukan air juga ditingkatkan. Sebaliknya bila plasma hipotonik, sekresi arginin vasopresin yang juga disebut hormon antidiureesis dihambat dan kemih (urine) yang encer diekskresikan. Dengan mekanisme demikian tonisitas cairan tubuh dipertahankan pada batas-batas yang sangat sempit pada nilai normal. Pada keadaan sehat, osmolalitas plasma berkisar antara 280 295 mosm/kg air.

Pertahanan terhadap perubahan volume

Volume cairan ekstrasel dipertahankan terutama oleh jumlah total zat terlarut yang aktif menimbulkan tekanan osmosis. Ion Na+ dan Cl- merupakan zat yang paling banyak dan aktif menimbulkan tekanan osmosis dalam cairan ekstrasel. Perubahan kadar Cl- terjadi sekunder terhadap perubahan Na+, maka Na+ paling menentukan volume cairan ekstrasel. Maka mekanisme yang mengontrol kadar Na+ merupakan mekanisme utama yang berperan pada perubahan volume cairan ekstrasel. Namun ternyata ada mekanisme lain, yaitu melalui hormon vasopresin. Rangsang volume lebih mendominasi mekanisme tersebut. Angiotensin II merangsang sekresi aldosteron dan vasopresin. Hal ini juga menimbulkan rasa haus dan konstriksi pembuluh darah yang juga mempertahankan tekanan darah. Angiotensin II berperan utama dalam reaksi tubuh terhadap hipovolemia. Peningkatan volume cairan ekstrasel juga merangsang ANP (atrial natriuretic peptide, A-type natriuretic peptide) dan BNP (brain natriuretic peptide, B-type natriuretic peptide) oleh jantung, yang menyebabkan natriuresis dan diuresis.

Aldosteron

Aldosteron merupakan salah satu hormon mineralokortikoid yang diproduksi oleh korteks adrenal. Aldosteron dan steroid lain yang mempunyai aktivitas mineralokortikoid meningkatkan reabsorpsi ion Na+ di ginjal, kelenjar keringat, saliva, dan kolon. Dengan demikian Na+ ditahan di cairan ekstrasel, sehingga volume cairan ekstrasel meningkat.

Di ginjal, terutama pada sel P (principal cells) di duktus koligentes, aldosteron meningkatkan retensi Na+ melalui pertukaran dengan ion K+ dan ion H+ di tubulus renalis, sehingga menimbulkan diuresis K+ dan meningkatkan keasaman kemih.

Seperti halnya steroid yang lain (hormon yang larut dalam lemak), aldosteron akan bereaksi dengan reseptornya yang berada di dalam sitoplasma. Kompleks hormon-reseptor ini masuk ke dalam nukleus dan merangsang transkripsi mRNA pembentuk protein yang mengubah fungsi sel. Protein yang pembentukannya dirangsang aldosteron ini mempunyai dua efek. Yang pertama yaitu efek cepat yang meningkatkan aktivitas kanal ion Na+ epitel (ENaC) dengan meningkatkan insersi kanal ion ini ke membran sel dari pool-nya di sitoplasma. Efek kedua merupakan efek lambat yang meningkatkan sintesis ENaC.

Aldosteron juga berikatan dengan membran sel meningkatkan aktivitas membran dalam pertukaran N+-K+. Dan ini menyebabkan meningkatnya ion N+ di dalam sel. Dalam semua efek aldosteron, umumnya memakan waktu sekitar 10 30 menit atau lebih lama lagi. Hal ini menunjukkan bahwa kerja aldosteron memerlukan pembentukan protein baru sehingga memerlukan waktu cukup lama. Pembentukan aldosteron dirangsang oleh angiotensin II. Mula-mula angiotensinogen yang terdapat di peredaran darah diubah oleh renin menjadi angiotensin I, angiotensi I diubah oleh ACE (angiotensin converting enzyme) menjadi angiotensin II. Angiotansin II merangsang korteks adrenal untuk mensekresi aldosteron.

Bila ada mekanisme untuk meningkatkan retensi Na+, tubuh juga mempunyai mekanisme untuk mengekskresi ion Na+.

Pengaturan ekskresi Na+

Ion Na+ difiltrasi di glomerulus dalam jumlah yang banyak. Tetapi lebih dari 96% ion Na+ diserap kembali oleh ginjal. Karena ion Na+ merupakan ion yang paling banyak di cairan ekstrasel dan karena garam Na+ merupakan 90% zat yang aktif menimbulkan tekanan osmosis dalam plasma dan cairan antarsel, maka jumlah Na+ di dalam tubuh merupakan penentu utama volume cairan tubuh. Melalui berbagai mekanisme, ion Na+ diatur ekskresinya sesuai dengan yang dikonsumsi. Ion Na+ yang diekskresikan melalui kemih dapat berkisar dari hanya 1 mEq/d pada saat konsumsi garam rendah sampai 400 mEq/d pada saat konsumsi Na+ tinggi.

Pengaturan imbangan ion K+ di dalam tubuh juga sangat penting. Perubahan kadar K+ darah akan berpengaruh pada potensial membran istirahat sel. Bila kadar K+ di plasma dan cairan antarsel berkurang (hipokalemia), selisih potensial antara intrasel dan ekstrasel menjadi lebih tinggi, banyak ion K+ akan meninggalkan sel dan sel menjadi lebih negatif (hiperpolarisasi) dan menjauhi ambang letup (firing level) dan sel sukar dirangsang. Sebaliknya bila kadar K+ plasma dan cairan antarsel meningkat, selisih potensial antara intrasel dan ekstrasel berkurang dan ion K+ tetap tinggi di dalam sel dan sel mengalami depolarisasi. Hipokalemia berbahaya, tetapi hiperkalemia jauh lebih berbahaya. Jadi imbangan ion K+ sangat penting pada fungsi jaringan peka rangsang (excitable tissues), yaitu sel-sel saraf dan sel-sel otot, termasuk otot rangka, otot jantung, dan otot polos.

Air di dalam tubuh

Air merupakan molekul yang paling banyak di dalam tubuh. Di dalam buku-buku, angka-angka baku untuk air di dapat dari orang perempuan dengan berat badan 60 kg, sedang untuk laki-laki dengan berat badan 70 kg. Misalnya jumlah air pada perempuan dengan umur antara 17 dan 39 tahun sekitar 50% dari berat badan, sedang untuk laki-laki dengan umur yang sama jumlah airnya sekitar 60%. Jadi kalau seorang perempuan beratnya 60 kg, maka air yang terkandung di dalam tubuhnya yaitu 30 litar (berat jenis air 1, sehingga air dengan berat 30 kg sama dengan air bervolume 30 liter). Dan laki-laki dengan berat 70 kg air yang terkanduing di dalam tubuhnya 42 liter. Pengukuran volume air di dalam tubuh umumnya menggunakan asas Fick (V1 X C1 = V2 X C2). Zat yang digunakan misalnya aspirin, atau zat lain.

Jumlah air yang masuk ke dalam tubuh biasanya seimbang dengan jumlah air yang keluar.

No.Air masukAir keluar

1.Minum dan makanan: 2,2 liter/hariKulit dan paru 0,9 liter/hari

2.Hasil metabolisme : 0,3 liter/hariKemih (urine) 1,5 liter/hari

3.Feses 0,1 liter/hari

Jumlah 2,5 liter/hariJumlah 2,5 liter/hari

H2CO3

H+ + HCO3-

Molekul gula bersifat ventil

Molekul air

Na+

Prot-

Na+

Cl-

m

Na+

Cl-

Prot-

Na+

Cl-

m

Kondisi awal

Kondisi seimbang

ECl

=

RT[Clo-]

FZCl

ln

[Cli]

ECl

=

[Cli-]

log

[Clo-]

61.5

pada 37 0C

EK

=

[Ki+]

log

[Ko+]

61.5

pada 37 0C

ENa

=

[Nai+]

log

[Nao+]

61.5

pada 37 0C