Mekanisme Sistem Pernapasan pada ManusiaMarry Salvatrix Mekeng102013065E8Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida WacanaJalan Arjuna Utara No. 6 Kebon Jeruk- Jakarta BaratTelepon (021) 56999593-4 Fax (021) 56317331Email : marry.2013fk065@civitas.ukrida.ac.idAbstrak Proses pernapasan dilakukan melalui sebuah mekanisme pernapasan yang melibatkan saluran pernapasan atas dan bawah. Saluran perpasan atas dan bawah mempunyai struktur makroskopis dan mikroskopis. Dalam pernapasan juga harus diperhatikan nilai pH yang menentukan kesimbangan asam-basa Adanya kelainan pada satu atau lebih mekanisme pengendalian pH tersebut, bisa menyebabkan salah satu dari 2 kelainan utama dalam keseimbangan asam basa, yaitu asidosis atau alkalosis.Kata kunci: struktur saluran pernapasan, mekanisme pernapasan, keseimbangan asam-basaAbstractThe process of breathing is done through a mechanism that involves breathing upper and lower respiratory tract. Perpasan upper and lower channel has the macroscopic and microscopic structure. In breathing should also be noted that determining the pH value of the acid-base balance Abnormalities in one or more of these pH control mechanisms, can cause one of two major abnormalities in acid-base balance, namely acidosis or alkalosis.Keywords: the structure of the respiratory tract, the respiratory mechanism, acid-base balance

Anatomi Sistem PernapasanAnatomi saluran pernapasan terdiri atas saluran pernapasan bagian atas (rongga hidung, sinus paranasal, dan faring), saluran pernapasan bawah (laring, trakea, bronkus dan alveoli), sirkulasi pulmonal (ventrikel kanan, arteri pulmonar, arteriola pulmonar, kapiler pulmonar, venula pulmonarm vena pulmonar, dan antrium kiri), paru (paru kanan 3 lobus dan paru kiri 2 lobus), rongga pleura ,dan otot-otot pernapasan.Saluran Pernapasan AtasLubang hidung (cavum nasalis)Hidung dibentuk oleh tulang sejati (os) dan tulang rawan (kartilago). Hidung dibentuk oleh sebagian kecil tulang sejati, sisanya terdiri atas kartilago dan jaringan ikat. Bagian dalam hidung merupakan suatu lubang yang dipisahkan menjadi lubang kiri dan kanan oleh sekat (septum). Rongga hidung mengandung rambut yang berfungsi sebagai penyaring kasar terhadap benda asing yang masuk. Kita dapat mencium aroma karena di dalam lubang hidungterdapat reseptor. Reseptor bau terletak pada cribiform plate, di dalamnya terdapat ujung dari saraf kranial I (Nervous Olfactorius). Hidung berfungsi sebagai jalan napas, pengaturan udara, pengatur kelembapan udara, pengatur suhu, pelindung dan penyaring udara, indera pencium, dan reseptor suara. Fungsi hidung sebagai pelindung dan penyaring dilakukan oleh vibrissa, lapisan lendir, dan enzim lisozim. Vibrissa adalah rambut pada vestibulum nasi yang berfungsi sebagai penyaring debu dan kotoran (partikel berukuran besar). Debu-debu kecil dan kotoran (partikel kecil) yang masih dapat melewati vibrissa akan melekat pada lapisan lendir dan selanjutnya dikeluarkan oleh refleks bersin. Jika dalam udara masih terdapat bakteri (partikel sangat kecil), maka enzim lisozim akan menghancurkannya.Rongga Hidung terdiri atas 3 regio, yaitu vestibulum, penghidu, dan pernapasan. Vestibulum dilapisi oleh kulit yang mengandung bulu hidung, berguna untuk menahan partikel yang terkandung daam udara yang dihisap. Ke arah atas dan dorsal vestibulum dilapisi oleh limen nasi yang sesuai dengan tepi atas cartilago ala nasi major. Di mulai sepanjang limen nasi ini kulit yang melapisi vestibulum dilanjutkan dengan mukosa hidung. Regio penghidu berada di sebelah cranial; dimulai dari atap rongga hidung daerah ini meluas sampai setinggi concha nasalis superior dan bagian septum nasi yang ada di hadapan concha tersebut. Regio pernapasan adalah bagian rongga hidung selebihnya.FaringFaring seperti pipa yang panjangnya 12-14 cm membentang dari basis cranii sampai setinggi vertebra cervical 6 atau tepi bawah cartilago cricoidea. Di sebelah caudal dilanjutkan dengan oesophagus (kerongkongan). Di sebelah cranial dibatasi oleh bagian posterior corpus ossis sphenoidalis dan pars basilaris ossis occipitalis. Di sebelah dorsal dan lateral pharynx terdapat jaringan longgar yang menempati spatium peripharyngeale. Di sebelah dorsal, jaringan penyambung longgar tersebut memisahkan pharynx dari fascia alaris (lembar depan fascia prevertebralis). Di sebelah ventral, pharynx terbuka ke dalam rongga hidung, mulut dan larynx; dengan demikian dinding anteriornya tidak sempurna. Spatium parapharyngeale, atau yang biasa disebut pharyngeale laterale, mempunyai batas-batas sebagai berikut: Ventrolateral: ramus mandibulae dan M. pterygoideus medialis/internus; Posterolateral; glandula parotis dan pembungkusnya; Medial: dinding lateral pharynx; Caudal: sampai setinggi os. Hyoideum, dibatasi oleh glandula submandibularis dan pembungkusnya serta M. Stylohyoideus. Dorsal; fascia bersama yang membungkus A. carotis interna, V. jugularis interna, dan N. vagus yang dikenal sebagai saluran pembungkus buluh dan saraf (carotid steath).Ke sebelah dorsal spatium parapharyngeale ini berhubungan dengan spatium retropharyngeale. Batas sebelah dorsal spatium pharyngeale ini adalah fascia alaris. Pharynx dibagi menjadi 3 bagian, yakni: Nasopharynx (Epipharynx); berada di sebelah dorsal hidung dan sebelah cranial palatum molle. Rongga nasopharynx tidak pernah tertutup, berbeda dari oropharynx dan laringopharynx. Ke arah ventral berhubungan dengan rongga hidung melalui choanae (apertura nasalis posterior), yang masing-masing terpisah oleh septum nasi. Nasopharynx dan ororpharynx berhubungan melalui isthmus pharyngeum yang dibatasi oleh tepi palatum molle dan dinding posterior pharynx. Sewaktu proses menelan dan berbicara, isthmus pharyngeum ini tertutup oleh elevasi palatum molle dan pembentukan lipatan Passavant (fold of Passavant) yang terbentuk oleh kontraksi M. sphincter palatopharyngeal yang berfungsi sebagai sphincter, M. salpingopharyngeus, dan M. constrictor pharyngis superior di dinding dorsal pharynx. Oropharynx (Mesopharynx); terbentang mulai dari palatum molle sampai tepi atas epiglotis atau setinggi corpus vertebrata cervical 2 dan 3 bagian atas. Di sebelah ventral berhubungan dengan cavum oris melalui isthmus oropharyngeum (isthmus faucium) berhadapan dengan aspek pharyngeal lidah. Pada kedua dinding lateral ororpharynx terdapat masa jaringan limfoid yang disebut tonsilla palatina, tepatnya di sebelah dorsal gigi bawah molar ketiga dan diproyeksikan pada sebuah daerah bulat telur di atas bagian bawah M. masseter, sedikit di sebelah anterosuperior terhadap angulus mandibulae. Tonsilla palatina bervariasi ukurannya dan seringkali meradang, menimbulkan inflamasi dan hipertrofi; karena itu sukar menentukan bentuk normalnya. Laryngopharynx (Hypopharynx); membentang dari tepi cranial epiglotis sampai tepi inferior cartilago cricoidea atau mulai setinggi bagian bawah corpus vertebra cervical 3 sampai bagian atas vertebra cervical 6. Ke arah caudal laryngopharynx dilanjutkan sebagai oesophagus. Di dinding anteriornya yang tidak sempurna, terdapat pintu masuk ke larynx (aditus laryngis) dan di bawahnya terdapat permukaan posterior cartilago arytanoidea dan cartilago cricoidea. Pada masing-masing sisi ventro-caudo-lateral aditus laryngis ini terdapat fossa/recessus piriformis yang dibatasi di sebelah medial oleh plica aryepiglotica dan di sebelah lateral oleh cartilago thyrohyoidea dan membrana thyrohyoidea.Perdarahan berasal dari A. pharyngea ascendens, A. palatina ascendens, dan ramus tonsilaris cabang A. facialis, A. palatina major dan A. canalis pterigoidei cabang A. maxilaris interna dan rami dorsales linguae cabang A. lingualis. Pembuluh-pembuluh balik membentuk sebuah plexus yang ke atas berhubungan dengan plexus pterygoideus dan ke arah bawah bermuara ke dalam V. jugularis interna dan V. facialis. Sementara persarafannya berasal dari plexus pharyngeus. Plexus ini dibentuk oleh rami pharyngei N. glossopharyngeus (N. IX), N. vagus (N. X), dan serabut-serabut simpatik post-ganglioner dari ganglion cervicale superius; plexus tersebut berada pada jaringan penyambung di sebelah luar M. constrictor pharyngis medius.LaringLaring (Pangkal Tenggorok); merupakan saluran udara yang bersifat sphincter dan juga organ pembentuk suara, membentang antara lidah sampai trachea atau pada laki-laki dewasa setinggi vertebra cervical 3 sampai 6, tetapi sedikit tinggi pada anak dan perempuan dewasa. Larynx berada di antara pembuluh-pembuluh besar leher dan di sebelah ventral tertutup oleh kulit, fascia, dan otot-otot depressor lidah. Ke arah atas, larynx terbuka ke dalam laryngopharynx; dinding posterior larynx menjadi dinding anterior laryngopharynx. Ke arah bawah larynx dilanjutkan sebagai trachea. Tulang-tulang rawannya terdiri atas cartilago tyrohyoidea, cartilago cricoidea, dan cartilago epiglotis yang masing-masing sebuah, serta cartilago arytaenoidea, cartilago cuneiforme, dan cartilago corniculatum yang masing-masing sepotong. Pada laring, terdapat dua pasang lipatan lateral membagi rongga laring tersebut yaitu pasangan bagian atas yang disebut lipatan ventrikular (pita suara palsu), tidak berfungsi pada produksi suara, dan lipatan vocalis yang merupakan pita suara sejati. Pita suara sejati melekat pada tulang rawan thyroid dan kartilago cricoid, serta aritenoid. Pembuka diantara pita ini adalah glotis. Saat bernapas, pita suara terabduksi (tertarik membuka) oleh otot laring, dan glotis membentuk triangular. Saat menelan, pita suara teraduksi (tertarik menutup) dan glotis membentuk celah sempit. Dengan demikian, kontraksi otot rangka mengatur ukuran pembukaan glotis dan derajat ketegangan pita suara yang diperlukan untuk produksi suara.Perdarahan utama larynx berasal dari cabang-cabang A. thyreoidea superior dan A. thyreoidea inferior. Nadi-nadi ini disertai oleh venanya. V. thyreoidea superior bermuara ke dalam V. jugularis interna dan V. thyreoidea inferior bermuara ke dalam. V. brachiocephalica sinistra. Sementara persarafan utama berasal dari cabang-cabang internus dan eksternus N. laryngeus superior, N. recurrens, dan saraf simpatis. Mungkin seluruh ramus internus N. laryngeus superior merupakan saraf sensorik otonom.1Anatomi Saluran Pernapasan Bagian BawahTrakheaTrakhea (Tenggorok) merupakan sebuah pipa udara yang terbentuk dari tulang rawan dan selaput fibro-muskular, panjangnya sekitar 10-11 cm, sebagai lanjutan dari larynx, membentang mulai setinggi cervical 6 sampai tepi atas vertebra thoracal 5. Ujung caudal trachea terbagi menjadi bronchus principalis (primer, utama) dan dexter dan sinister. Trachea terletak hampir di bidang sagital, tetapi biasanya bifurkasi trakea sedikit terdesak ke arah kanan oleh arcus aortae. Selama inspirasi dalam, mungkin inspirasi ini turun sampai setinggi vertebra thoracal 6. Bentuk trakeas sedikit kurang silindrik, karena datar di sebelah posterior. Trakea dapat tetap terbuka karena adanya 16 sampai 20 cincin kartilago berbentuk C. Ujung posterior mulut cincin dihubungkan oleh jaringan ikat dan otot sehingga memungkinkan ekspansi esofagus.Seperti yang telah disebutkan, pada vetebra toraks kelima, trakea akan bercabang menjadi dua bronkus utama, bronkus primer kanan dan bronkus primer kiri. Bronkus primer kanan berukuran lebih pendek, lebih tebal, dan lebih lurus dibandingkan bronkus primer kiri karena arkus aorta membelokan trakea bawah kekanan. Objek asing yang masuk kemungkinan akan masuk ke bronkus kanan. Setiap bronkus primer nantinya akan bercabang menjadi bronkus sekunder dan tertier dengan diameter semakin kecil. Saat tuba semakin menyempit, batang atau lempeng kartilago mengganti cincin kartilago. Suatu bronkus disebut ekstrapulmonar, sampai memasuki paru-paru. Setelah itu baru disebut intra pulmonar. Nantinya, percabangan bronki akan menjadi struktur dasar paru-paru yaitu bronki, bronkiolus, bronkiolus terminal, bronkiolus respiratorius, duktus alveolar, dan alveoli.Terutama trachea didarahi oleh A. tyreohyoidea inferior, sementara ujung thoracalnya didarahi oleh cabang Aa. Bronchiales yang naik untuk beranastomosis dengan A. thyreohyoidea inferior tersebut. Semua pembuluh darah ini juga memperdarahi oesophagus. Vena-vena yang membawa darah dari trachea berakhir di plexus venosus thyrohyoidea inferior. Persarafan utamanya berasal dari cabang-cabang tracheal N. vagi, Nn. Recurrens, dan truncus symphaticus serta disebarkan menuju otot-otot dan mukosa trachea. Ujung-ujung saraf simpatis membangkitkan bronchodilatasi, sementara parasimpatis menyebabkan bronchokonstriksi.Paru-paruParu-paru terletak pada rongga dada, berbentuk kerucut yang ujungnya berada di atas tulang iga pertama dan dasarnya berada pada diafragma. Paru-paru kanan mempunyai tiga lobus sedangkan paru-paru kiri mempunyai dua lobus. Kelima lobus tersebut dapat terleihat dengan jelas. Paru-paru kanan dan kri dipisahkan oleh ruang yang disebut mediastinum.PleuraPleura merupakan membran serosa yang menyelimuti paru-paru. Pleura ada dua macam yaitu pleura parietal yang bersinggungan dengan rongga dada (lapisan luar paru-paru) dan pleura viceral yang menutupi setiap paru-paru (lapisan dalam paru-paru). Diantara kedua pleura terdapat cairan pleura seperti selpaut tipis yang memungkinkan kedua permukaan tersebut bergesekan satu sama lain selama proses respirasi, dan mencegah pelekatan dada dengan paru-paru. Tekanan dalam rongga pleura lebih rendah daripada tekanan atmosfer sehingga mencegah kolaps paru-paru. Masuknya udara maupun cairan ke dalam rongga pleura akan menyebabkan paru-paru tertekan dan kolaps. Apabila terserah penyakit, pleura akan mengalami peradangan.2MikroskopikPada dasarnya dinding saluran napas terdiri atas tunika mukosa, lamina propria, tunika muskularis, dan kerangka tulang rawan. Makin kecil saluran napas itu, makin tipis dindingnya. Hanya sampai bronkus, kerangka tulang rawan terlihat, namun sampai yang kecil pun masih dilengkapi dengan otot polos dan epitel bersilia dan sel goblet. Sel goblet berguna untuk mensekresi mucus pada saluran pernapasan. Saluran udara yang paling kecil tidak lagi mengandung sel goblet. Hanya alveolus paru yang dilapisi epitel selapis gepeng.Bagian konduksi sistem pernafasan ditunjang oleh tulang rawan hialin. Trakea dilingkari oleh cincin-cincin tulang rawan hialin berbentuk C. Setelah bercabang menjadi bronki yang kemudian memasuki paru, cincin hialin diganti oleh lempeng-lempeng tulang rawan hialin. Saat diameter bronkiolus mengecil, semua lempeng hialin menghilang dari saluran pernafasan bagian konduksi. Bagian konduksi saluran nafas yang terkecil adalah bronkiolus terminalis.Mukosa trakea dilapisi oleh epitel bertingkat silindris bersilia bersel goblet. Dalam lamina propria terdapat kelenjar campur. Bagian trakhea yang mengandung tulang rawan disebut pars kertilaginea trakhea. Celah pada huruf C ini ditutup oleh jaringan ikat dengan kerangka jaringan otot polos. Bagian ini disebut pars membranasea trakhea. Di sekeliling trachea, meliputi bagian luar trachea baik pars kartilaginea maupun pars membranasea terdapat selubung jaringan ikat jarang yang disebut tunika adventisia.Bronkus intrapulmonal memiliki mukosa saluran napas yang tidak rata, berkelok-kelok dan dilapisi epitel bertingkat silindris bersilia bersel goblet. Dalam lamina propria terdapat berkas otot polos yang tersusun melingkar. Di bawah lapisan otot polos dapat ditemukan penggalan tulang hialin. Di antara penggalan tulang rawan tersebut, di bawah berkas otot polos, terlihat kelenjar campur. Permukaan luar dindingnya yaitu tunika adventisia merupakan jaringan ikat jarang.Mukosa pada bronkiolus juga sering tampak bergelombang. Pada bronkiolus yang besar, epitelnya selapis torak bersilia bersel goblet. Sementara pada bronkiolus yang kecil, epitelnya lebih rendah, epitel selapis kubis tak bersilia. Perubahan jenis epitel itu terjadi berangsur-angsur, semakin ke arah distal, dari bronkiolus besar ke bronkiolus kecil, epitel makin rendah, terlihat epitel tak bersilia. Sel goblet makin jarang, sampai akhirnya tak ditemukan lagi pada daerah yang epitelnya selapis kubis tak bersilia. Dalam lamina propria tidak lagi terdapat kelenjar maupun penggalan tulang rawan. Berkas serat otot polos pun semakin ke distal semakin tipis, sehingga sulit dikenali. Bronkiolus yang paling kecil akan menyalurkan udara ke dalam suatu lobulus disebut bronkiolus terminalis yang menyalurkan udara pernapasan ke asinus, yaitu suatu unit struktural paru.Bronkiolus terminalis hanya dapat dipelajari pada bronkiolus yang terpotong memanjang karena pendeknya saluran ini.Bagian superior atau atap rongga hidung mengandung epitel yang yang sangat khusus untuk mendeteksi dan meneruskan bebauan. Epitel ini adalah epitel olfaktoris yang terdiri atas tiga jenis sel, yaitu sel penyokong (sustentakular), sel basal, dan sel olfaktoris. Sel olfaktoris adalah neuron bipolar sensoris yang berakhir pada permukaan epitel olfaktori sebagai bulbus olfaktoris kecil. Di dalam jaringan ikat di bawah epitel olfaktoris terdapat N. olfaktoris (gabungan akson tak bermielin dan akson reseptor lain pada lamina propria) dan kelenjar olfaktoris. Sel olfaktorius terletak diantara sel basal dan sel penyokong. Sel sustentakuler atau sel penyokong merupakan sel silindris dengan inti lonjong dan ada granula kuning kecoklatan pada sitoplasmanya. Sel basa berbentuk segitiga dengan inti lonjong, merupakan sel cadangan yang membentuk sel penyokong dan menjadi sel olfaktorius.Mukosa olfaktoris terdapat pada permukaan konka superior, yaitu salah satu sekat bertulang dalam rongga hidung. Epitel olfaktoris dikhususkan untuk menerima rangsang bau yang terdiri dari epitel bertingkat semu silindris tinggi tanpa sel goblet. Epitel olfaktorius terdapat di atap rongga hidung, pada kedua sisi septum, dan di dalam konka nasal superior. Di bawah lamina propia terdapat kelenjar Bowman yang menghasilkan sekret serosa, berbeda dengan sekret campur mukosa dan serosa yang dihasilkan kelenjar di bagian lain rongga hidung.3Faring adalah ruangan di belakang kavum nasi, yang menghubungkan traktus digestivus dan traktus respiratorius. Yang termasuk bagian dari faring adalah nasofaring, orofaring, dan laringofaring. Nasofaring tersusun dari epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet. Orofaring terdiri dari epitel berlapis gepeng tanpa lapisan tanduk, sedangkan pada laringofaring epitelnya bervariasi, sebagian besar epitel berlapis gepeng tanpa lapisan tanduk.Laring terdiri dari epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet kecuali ujung plika vokalis berlapis gepeng. Dindingnya tersusun dari tulang rawan hialin, tulang rawan elastis, jaringan ikat, otot bercorak, dan kelenjar campur.Epiglotis adalah bagian superior laring, terjulur ke atas dari dinding anterior laring berupa lembaran pipih. Tulang yang membentuk kerangka epiglotis adalah sepotong tulang rawan elastin yang terletak di tengah. Permukaan lingual (anterior) dilapisi epitel berlapis gepeng tanpa lapisan tanduk. Lamina propia dibawahnya menyatu dengan perikondrium tulang rawan epiglotis. Sedangkan pada permukaan posterior yang menghadap ke arah laring (permukaan laryngeal) terdiri dari epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet. Dalam lamina propria kedua permukaan tersebut tedapat kelenjar campir. 4Otot-otot pernapasanSebelum inspirasi dimulai, otot-otot pernapasan berada dalam keadaan lemas, tidak ada udara yang mengalir, dan tekanan intra-alveolus setara dengan tekanan atmosfer. Otot inspirasi utama-otot yang berkontraksi untuk melakukan inspirasi sewaktu bernapas tenang adalah diafragma dan otot interkostal eksternal. Inspirasi merupaan proses aktif. Kontraksi otot-otot inspirasi akan meningkatkan volume intratorakal. Otot inspirasi utama adalah diafragma, suatu lembaran otot rangka yang membentuk lantai rongga thoraks dan disarafi oleh saraf frenikus. Diafragma dalam keadaan melemas berbentuk kubah yang menonjol ke atas ke dalam rongga thoraks. Ketika berkontraksi (pada stimulasi oleh saraf frenikus), diafragma turun dan memperbesar volume rongga thoraks dengan meningkatkan ukuran vertikal (atas ke bawah). Dinding abdomen, jika melemas, menonjol keluar sewaktu inspirasi karena diafragma yang turun akan menekan isi abdomen ke bawah dan ke depan. 75% pembesaran rongga thoraks dilakukan oleh kontraksi diafragma.Dua otot interkostal terletak antara iga-iga (inter artinya "di antara"; kosta artinya "iga"). Otot interkostal eksternal terletak di atas otot interkostal internal. Kontraksi interkostal eksternal, yang serat-seratnya berjalan ke depan antara dua iga yang berdekatan, memperbesar rongga toraks dalam dimensi lateral (sisi ke sisi) dan anteroposterior (depan ke belakang). Ketika berkontraksi, interkostal eksternal mengangkat iga dan selanjutnya sternum ke atas dan ke depan, memperbesar bagian atas rongga thoraks. Saraf interkostal mengaktifkan otot-otot interkostal ini.Selama pernapasan tenang, ekspirasi normalnya merupakan suatu proses pasif. Pada awal ekspirasi, masih terdapat kontraksi ringan otot inspirasi. Kontraksi ini berfungsi sebagai peredam daya rekoil paru dan memperlambat ekspirasi. Sebaliknya, inspirasi selalu aktif karena ditimbulkan hanya oleh kontraksi otot inspirasi dengan menggunakan energi. Otot ekspirasi yang paling penting adalah otot dinding abdomen. Sewaktu otot abdomen berkontraksi terjadi peningkatan tekanan intra-abdomen yang menimbulkan gaya ke atas pada diafragma, mendorongnya semakin ke atas ke dalam rongga thoraks daripada posisi lemasnya sehingga ukuran vertikal rongga thoraks menjadi semakin kecil. Otot ekspirasi lain adalah otot interkostal internal, yang kontraksinya menarik iga turun dan masuk, mendatarkan dinding dada dan semakin mengurangi ukuran rongga thoraks. Hal ini berlawanan dengan otot interkostal eksternal.5

Mekanisme PernapasanUdara cenderung mengalir dari daerah dengan tekanan tinggi ke daerah dengan tekanan rendah, yaitu menuruni gradien tekanan. Maka hal ini yang menyebabkan udara mengalir masuk dan keluar paru selama tindakan bernapas. Terdapat 3 tekanan yang berperan penting dalam ventilasi:1. Tekanan atmosfer : Tekanan yang ditimbulkan oleh berat udara di atmosfer udara pada benda di permukaan bumi. 760 mmHg adalah tekanan pada ketinggian permukaan laut.2. Tekanan intra-alveolus (tekanan intraparu) : Tekanan di dalam alveolus. Udara dengan cepat mengalir menuruni gradien tekanannya, setiap tekanan intra-alveolus berbeda dari tekanan atmosfer, udara akan terus mengalir hingga tekanan seimbang (ekuilibrium).3. Tekanan intrapleura: Tekanan di dalam kantung pleura. Tekanan ini juga dikenal sebagai tekanan intrathoraks yaitu tekanan yang ditimbulkan di luar paru di dalam rongga thoraks. Tekanan intrapleura ini biasanya lebih rendah daripada tekanan atmosfer yaitu 756 mmHg saat istirahat.Rongga thoraks lebih besar daripada paru yang tidak teregang karena dinding thoraks tumbuh lebih cepat daripada paru sewaktu perkembangan. Terdapat 2 gaya yang berguna untuk menahan dinding thoraks dan paru saling berdekatan, juga meregangkan paru untuk mengisi rongga thoraks yang lebih besar, yaitu1. Daya kohesif cairan intrapleuraMolekul air dalam cairan intrapleura menahan tarikan yang memisahkan mereka karena molekul ini bersifat polar dan saling tarik. Daya rekat yang terbentuk di cairan intrapleura cenderung menahan kedua permukaan pleura menyatu. Karena itu, cairan intrapleura dapat dianggap sebagai lem antara bagian dalam dinding thoraks dan paru.2. Gradien tekanan transmural (trans: melintasi, mural: dinding)Tekanan intra-alveolus lebih rendah dari tekanan atmosfer sehingga tekanan yang menekan dinding paru lebih besar daripada tekanan yang mendorong ke dalam. Perbedaan netto tekanan ke arah luar ini disebut gradien tekanan transmural yang mendorong paru keluar, meregangkan sehingga paru selalu dipaksa mengembang untuk mengisi rongga thoraks.Tekanan intrapleura lebih rendah daripada tekanan atmosfer karena baik dinding thoraks maupun paru tidak berada pada posisi alaminya ketika keduanya saling menempel, maka keduanya secara terus-menerus berusaha untuk kembali ke posisi awal mereka. Paru yang teregang memiliki kecenderungan tertarik ke dalam menjauhi dinding thoraks sedangkan dinding thoraks yang tertekan cenderung bergerak keluar menjauhi paru. Namun gradien tekanan transmural dan daya rekat cairan intrapleura mencegah kedua struktur ini saling menjauh kecuali untuk jarak yang sangat kecil. Penurunan kecil tekanan intrapleura di bawah tekanan atmosfer juga disebabkan oleh pengembangan ruang vakum kecil yang tidak ditempati oleh cairan intrapleura yang berada di rongga pleura.Tekanan intra-alveolus dapat diubah dengan mengubah volume paru. Oleh karena itu, ekspansi paru tidak disebabkan oleh udara masuk ke dalam paru, tetapi karena turunnya tekanan intra-alveolus. Hukum Boyle mengatakan bahwa pada suhu konstan, tekanan yang ditimbulkan oleh suatu gas berbanding terbalik dengan volume gas. Maka saat volume gas dalam paru meningkat, tekanan yang ditimbulkan oleh gas akan menurun.Perubahan volume paru disebabkan secara tidak langsung oleh aktivitas otot pernapasan. Otot-otot tersebut mengubah volume rongga thoraks, sehingga ada perubahan yang terjadi pada volume paru karena dinding thoraks dan dinding paru berhubungan melalui daya rekan cairan intrapleura dan gradien tekanan transmural.6

Keseimbangan Asam-BasaDerajat keasaman merupakan suatu sifat kimia yang penting dari darah dan cairan tubuh lainnya.Satuan derajat keasaman adalah pH: pH 7,0 adalah netral pH diatas 7,0 adalah basa (alkali) pH dibawah 7,0 adalah asam.Suatu asam kuat memiliki pH yang sangat rendah (hampir 1,0); sedangkan suatu basa kuat memiliki pH yang sangat tinggi (diatas 14,0). Darah memiliki pH antara 7,35-7,45.Keseimbangan asam-basa darah dikendalikan secara seksama, karena perubahan pH yang sangat kecilpun dapat memberikan efek yang serius terhadap beberapa organ.Kelebihan asam akan dibuang oleh ginjal, sebagian besar dalam bentuk amonia. Ginjal memiliki kemampuan untuk merubah jumlah asam atau basa yang dibuang, yang biasanya berlangsung selama beberapa hari.Tubuh menggunakan penyangga pH (buffer) dalam darah sebagai pelindung terhadap perubahan yang terjadi secara tiba-tiba dalam pH darah. Suatu penyangga pH bekerja secara kimiawi untuk meminimalkan perubahan pH suatu larutan.Penyangga pH yang paliing penting dalam darah menggunakan bikarbonat. Bikarbonat (suatu komponen basa) berada dalam kesetimbangan dengan karbondioksida (suatu komponen asam). Jika lebih banyak asam yang masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih banyak bikarbonat dan lebih sedikit karbondioksida. Jika lebih banyak basa yang masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih banyak karbondioksida dan lebih sedikit bikarbonat.Pembuangan karbondioksida. Karbondioksida adalah hasil tambahan penting dari metabolisme oksigen dan terus menerus yang dihasilkan oleh sel. Darah membawa karbondioksida ke paru-paru dan di paru-paru karbondioksida tersebut dikeluarkan (dihembuskan). Pusat pernafasan di otak mengatur jumlah karbondioksida yang dihembuskan dengan mengendalikan kecepatan dan kedalaman pernafasan. Jika pernafasan meningkat, kadar karbon dioksida darah menurun dan darah menjadi lebih basa. Jika pernafasan menurun, kadar karbondioksida darah meningkat dan darah menjadi lebih asam.Dengan mengatur kecepatan dan kedalaman pernafasan, maka pusat pernafasan dan paru-paru mampu mengatur pH darah menit demi menit. Adanya kelainan pada satu atau lebih mekanisme pengendalian pH tersebut, bisa menyebabkan salah satu dari 2 kelainan utama dalam keseimbangan asam basa, yaitu asidosis atau alkalosis. Asidosis adalah suatu keadaan dimana darah terlalu banyak mengandung asam (atau terlalu sedikit mengandung basa) dan sering menyebabkan menurunnya pH darah. Alkalosis adalah suatu keadaan dimana darah terlalu banyak mengandung basa (atau terlalu sedikit mengandung asam) dan kadang menyebabkan meningkatnya pH darah.Asidosis dan alkalosis bukan merupakan suatu penyakit tetapi lebih merupakan suatu akibat dari sejumlah penyakit. Terjadinya asidosis dan alkalosis merupakan petunjuk penting dari adanya masalah metabolisme yang serius. Asidosis dan alkalosis dikelompokkan menjadi metabolik atau respiratorik, tergantung kepada penyebab utamanya,1. Alkalosis RespiratorikMerupakan suatu keadaan dimana darah menjadi basa karena pernapasan yang cepat dan dalam, sehingga menyebabkan kadar karbondioksida dalam darah menjadi rendah. Penyebabnya pernapasan yang cepat dan dalam (hiperventilasi), yang menyebabkan terlalu banyaknya jumlah karbondioksida yang dikeluarkan dari aliran darah. Penyebab hiperventilasi yang paling ditemukan adalah kecemasan. Adapun penyebab lain dari alkalosis respitatorik, yaitu rasa nyeri, sirosis hati, kadar oksigen darah yang rendah, demam dan overdosis aspirin.52. Alkalosis MetabolikMerupakan suatu keadaan dimana darah dalam keadaan basa karena tingginya kadar bikarbonat. Alkalosis metabolik ini terjadi jika tubuh kehilangan terlalu banyak asam. Sebagai contoh adalah kehilangan sejumlah asam lambung selama periode muntah yang berkepanjangan atau bila asam lambung disedot dengan selang lambung (seperti yang kadang-kadang dilakukan di rumah sakit, terutama setelah pembedaan perut). Selain itu juga, alkalosis metabolik dapat terjadi bila kehilangan natrium atau kalium dalam jumlah yang banyak mempengaruhi kemampuan ginjal dalam mengendalikan keseimbangan asam basa darah. Penyebab utama alkalosis metabolik adalah penggunaan diuretik, kehilangan asam karena muntah atau pengosongan lambung dan kelenjar adrenal yang terlalu aktif.53. Asidosis RespiratorikMerupakan keasaman darah yang berlebihan karena penumpukan karbondioksida dalam darah sebagai akibat dari fungsi paru-paru yang buruk atau pernapasan yang lambat. Kecepatan dan kedalaman pernapasan mengendalikan jumlah karbondioksida dalam darah. Dalam keadaan normal, jika terkumpul karbondioksida pH darah akan turun dan darah menjadi asam. Tingginya kadar karbondioksida dalam darah merangsang otak yang mengatur pernapasan sehingga pernapasan menjadi lebih cepat dan lebih dalam. Penyebabnya jika paru-paru tidak dapat mengeluarkan karbondioksida secara adekuat. Hal ini dapat terjadi pada penyakit berat yang mempengaruhi paru-paru, seperti Emfisema, Bronkitis kronis, Pneumonia berat, Edema pulmoner dan Asma. Asidosis juga dapat terjadi bila penyakit-penyakit dari saraf atau otot dada menyebabkan gangguan terhadap mekanisme pernapasan dan akibat narkotika atau obat tidur yang kuat yang menekan pernapasan.4. Asidosis MetabolikMerupakan keasaman darah yang berlebihan, yang ditandai dengan rendahnya kadar bikarbonat dalam darah. Bila peningkatan keasaman melampaui sistem penyangga pH, darah akanbenar-benar menjadi asam. Seiring dengan menurunnya pH darah, pernapasan menjadi lebih dalam dan lebih cepat sebagai usaha tubuh untuk menurunkan kelebihan asam dalam darah dengan cara menurunkan jumlah karbondioksida. Pada akhirnya, ginjal juga berusaha mengkompensasi keadaan tersebut dengan cara mengeluarkan lebih banyak asam dalam air kemih. Tetapi kedua mekanisme tersebut bisa terlampaui jika tubuh terus menerus menghasilkan terlalu banyak asam, sehingga terjadi asidosis berat dan berakhir dengan keadaan koma. Penyebab asidosis metabolik ini dapat dikelompokkan kedalam 3 kelompok utama, yaitu jumlah asam dalam tubuh dapat meningkat jika mengkonsumsi suatu asam atau suatu bahan yang diubah menjadi asam. Sebagian besar bahan yang menyebabkan asidosis bila dimakan dianggap beracun. Tubuh dapat menghasilkan asam yang lebih banyak melalui metabolisme dan asidosis metabolik dapat terjadi jika ginjal tidak mampu untuk membuang asam dalam jumlah yang semestinya. Adapun penyebab utama dari asidosis metabolik, yaitu gagal ginjal, bahan beracun seperti etilen glikol, overdosis salisilat, metanol, paraldehid, asetazolamid atau amonium klorida dan kehilangan basa (misalnya bikarbonat) melalui saluran pencernaan karena diare.7Transport O2 dan CO2Tujuan utama bernapas adalah secara kontinyu memasuk O2 segar untuk diserap oleh darah dan mengeluarkan CO2 dari darah. Darah bekerja sebagai sistem trnaspor untukO2 dan CO2 antara paru dan jaringan, dengan sel jaringan mengekstraksi O2 dari darah dan mengeliminasi CO2 ke dalamnya.4 Gas Mengalir Menuruni Gradient Tekanan ParsialPertukaran gas di tingkat kapiler paru dan kapiler jaringan berlangsung secara difusi pasif sederhana O2 dan CO2 menuruni gradient tekanan parsial.4 Tekanan ParsialUdara atmosfer adalah campuran gas : udara kering tipikal mengandung 79%nitrogen (N2) dan 21% O2, dengan presentasi CO2, uap H2O, gas-gas lain dan polutan hampir dapat diabaikan. Secara keseluruhan, gas-gas ini menimbulkan tekanan atmosfertotal sebesar 760 mmHg di permukaan laut. Tekanan total ini sama dengan jumlah tekanan yang disumbangkan oleh masing-masing gas dalam campuran. Tekanan yang ditimbulkan oleh gas tertentu berbanding lurus dengan presentasi gas tersebut dalam campuran udara total. Setiap molekul gas, berapapun ukurannya, menimbulkan tekanan yang sama; sebagai contoh, sebuah molekul N2 menimbulkan tekanan yang sama dengan sebuah molekul O2. Karena 79% udara terdiri dari N2, maka 79% dari 760 mmHg tekanan atmosfer, atau 600 mmHg, ditimbulkan oleh molekul-molekul N2, demikian juga karena O2 membentuk 21% atmosfer, maka 21% dari 760 mmHg tekanan atmosfer, atau160 mmHg, ditimbulkan oleh O2. Tekanan yang ditimbulkan secara independen oleh masing- masinggas dalamsuatu campuran gasyangdisebut gasparsial, yang dilambangkan oleh P gas, Karena itu tekanan parsial O2 dalam udara atmosfer , PO2, normalnya 160 mmHg. Tekanan parsial CO2 atmosfer, PCO2, hampir dapat diabaikan (0.23 mmHg). Gas-gas yang larut dalam cairan misalnya darah / cairan tubuh lain juga menimbulkan tekanan parsial. Semakin besar tekanan parsial suatu gas dalam cairan, semakin banyak gas tersebut terlarut. Gradien Tekanan ParsialPerbedaan tekanan parsial antara darah kapiler dan struktur sekitar dikenal dengan nama gradient tekanan parsial. Terdapat gradient tekanan parsial antara udara alveolus dan darah kapiler paru. Demikian juga terdapat gradient tekanan parsial antara darah kapilersistemik dan jaringan sekitar. Suatu gas selalu berdifusi menuruni gradien tekanan 15 parsialnya dari daerah dengan tekanan parsial tinggi ke daerah dengan tekanan parsial rendah, serupa dengan difusi menuruni gradient konsentrasi.

Sistem pengangkutan O2 di tubuh terdiri atas paru-paru dan sistem kardiovaskular. Pengangkutan O2 menuju jaringan tertentu bergantung pada jumlah O2 yang masuk ke dalam paru, adanya pertukaran gas di paru yang adekuat, aliran darah yang menuju jaringan, dan kapasitas darah yang mengangkut O2. Aliran darah bergantung pada derajat konstriksi jalain vaskular di jaringan serta curah jantung. Jumlah O2 yang larut dalam darah ditentukan oleh jumlah O2 yang larut, jumlah hemoglobin dalam darah, dan afinitas hemoglobin terhadap O2.Dinamika reaksi hemoglobin dengan O2 menjadikannya sebagai pembawa O2 yang sangat tepat. Hemoglobin adalah protein yang dibentuk dari empat subunit, masing-masing mengandung gugus shem (heme) yang melekat pada sebuah rantai polipeptida. Pada orang dewasa normal, sebagian besar molekul hemoglobin mengandung dua rantai dan dua rantai . Hem adalah suatu kompleks yang dibentuk dari satu porifirin dan satu atom besi fero. Masing-masing dari keempat atom besi dapat mengikat satu molekul O2 secara reversibel. Atom besi tetap berada dalam bentuk fero sehingga pengikatan O2 merupakan suatu reaksi oksigenasi, bukan reaksi oksidasi. Reaksi pengikatan hemoglobin dengan O2 lazim ditulis sebagai Hb + O2 HbO2 . Karena setiap molekul hemoglobin mengandungempat unit Hb, molekul ini dapat dinyatakan sebagai Hb4, dan pada kenyataannya bereaksi dengan empat molekul O2 membentuk Hb4O8.Struktur kuartener hemoglobin menentukan afinitasnya terhadap O2. Pada deoksihemoglobin, unit globin terikat erat dalam konfigurasi tense (T, tegang) yang menutunkan afinitas molekul terhadap O2. Saat O2 pertama kali terikat, ikatan yang menahan unit globin terlepas sehingga terbentuk konfigurasi realsed (R, rileks) yang memaparkan lebih banyak tempat pengikatan O2. Hasil akhirnya adalah peningkatan afinitas terhadap O2 sebesar 500 kali lipat. Di jaringan, reaksi-reaksi ini berbalik sehingga terjadi pelepasan O2. Perlaihan dari suatu keadaan ke keadaan lainnya diperkirakan berlangsung sekitar 108 kali selama kehidupan sebuah sel darah merah.Selain adanya transpor oksigen, dalam tubuh kita juga terjadi transpor karbon dioksida (CO2). Hal ini berkaitan dengan proses pendaparan (buffering) dalam tubuh kita. Kelarutan CO2 dalam darah kira-kira 20 kali lebih besar daripada kelarutan O2; karena itu, pada tekanan parsial yang sama didapatkan jauh lebih banyak CO2 dibandingkan O2 dalam larutan sederhana. CO2 yang cepat terdifusi ke dalam sel darah merah terhidrasi dengan cepat menjadi H2CO3 karena adanya karbonat anhidrase. H2CO3 akan berdisosiasi menjadi H+ dan HCO3- , dan H+ akan mengalami pendaparan, terutama oleh hemoglobin, sementara HCO3- memasuki plasma. Sejumlah CO2 dalam sel darah merah akan bereaksi dengan gugus amino hemoglobin dan protein lain (R), membentuk senyawa karbamino. Karena hemoglobin terdeoksigenasi mengikat lebih banyak H+ daripada yang diikat oleh oksihemoglobin dan lebih mudah membentuk senyawa karbamino, pengikatan O2 pada hemoglobin akan menurunkan afinitasnya terhadap CO2 (efek Haldane). Akibatnya, darah vena mengangkut lebih banyak CO2 daripada darah arteri, dan penyerapan CO2 di jaringan dan pelepasan O2 di paru berlangsung lebih mudah. Sekitar 11% dari CO2 yang ditambahkan ke dalam darah pembuluh kapiler sistemik akan diangkut ke paru dalam bentuk karbamino-CO2.Dalam plasma, CO2 bereaksi dengan protein plasma membentuk sejumlah kecil senyawa karbamino, dan sejumlah kecil CO2 mengalami hidrasi; namun karena hidrasinya berlangsung lambat karena tidak terdapat karbonat anhidrase.Saat darah melewati kapiler, terjadi peningkatan kandungan HCO3- di dalam sel darah merah yang jauh lebih besar dibandingkan di dalam plasma sehingga sekitar 70% HCO3- yang dibentuk di sel darah merah akan memasuki plasma. Kelebihan HCO3- yang meninggalkan sel darah merahakan ditukar dengan Cl- . Proses ini diperantarai oleh Band 3, suatu protein membran utama. Pertukaran ini disebut pergeseran klorida (chloride shift). Oleh sebab itu, terdapat perbedaan bermakna kandungan Cl- di dalam sel darah merah vena, yang jauh lebih banyak dibandingkan darah arteri. Pergeseran klorida berlangsung cepat dan selesai seluruhnya dalam waktu 1 detik.Perhatikan bahwa pada tiap penambahan molekul CO2 ke dalam sel darah merah, terjadi peningkatan satu partikel aktif osmotik baik HCO3- maupun Cl- dalam sel darah merah. Akibatnya, sel darah merah akan mengambil sejumlah air dan ukurannya meningkat. Oleh sebab itu, ditambah lagi dengan kenyataan bahwa sejumlah kecil cairan dalam darah arteri akan mengalir balik melalui sistem limfe dan bukan melalui vena, nilai hematokrit darah arteri pada keadaan normal. Di dalam paru, Cl- keluar dari sel darah merah sehingga sel mengerut.8

Kesimpulan Sesak napas yang dialami oleh pendaki gunung tersebut, dikarenakan perubahan tekanan udara pada ketinggian 3000 m. Perubahan tekanan udara ini menyebabkan terganggunya transport oksigen dan karbondioksida, yang dimana oksigen menjadi berkurang sehingga pendaki tersebut sesak napas. Sesak napas ini juga karena terganggunya keseimbangan asam-basa. Dalam kasus ini pendaki mengalami alkaosis reapiratorik.

Daftar pustaka1. Gunardi Santoso. Anatomi sistem pernafasan. Jakarta: Balai Penerbit FKUI; 2009. h 2-94.2. Gunardi S. Anatomi sistem pernapasan. Jakarta: Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia; 2007. h.2-933. Gunawijaya FA, Kartawiguna E. Histologi. Jakarta: EGC; 2007.h.160-64. Bloom, Fowcett. Buku ajar histologi. Jakarta; EGC;2003.h.629-485. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Jakarta; EGC; 2012. h.502-76. Sherwood L. Fisiologi manusia: dari sel ke sistem. Jakarta; EGC; 2005: h. 487-5317. Sloane E. Anatomi dan fisiologi. Jakarta: EGC; 2004.h.333-48. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Biokimia harper. Jakarta; EGC; 2012.

1