BAB II
KAJIAN PUSTAKA DAN KERANGKA PEMIKIRAN
2.1 Kajian Pustaka 2.1.1 Sistem Respirasi
2.1.1.1 Definisi Sistem Respirasi
Sistem respirasi atau pernapasan adalah sistem yang mempertahankan homeostasis dengan cara pertukaran gas oksigen dan karbondioksida antara atmosfer, darah, dan jaringan tubuh.1
Secara anatomis sistem respirasi dibagi menjadi dua, yaitu (1) saluran pernapasan atas yang terdiri atas hidung dan faring, serta (2) saluran pernapasan bawah yang terdiri atas laring, trakea, bronkus, dan paru-paru. Secara fungsional juga dapat dibagi menjadi dua, yaitu (1) zona konduksi, terdiri atas hidung, faring, laring, trakea, bronkus, bronkeolus, dan bronkiolus terminal. Fungsinya yaitu untuk menyaring, menghangatkan, melembabkan, dan menghantarkan udara ke paru-paru; serta (2) zona respirasi, terdiri atas bronkiolus respirasi, duktus alveolus, sakus alveolus, dan alveolus. Fungsinya yaitu tempat pertukaran gas antara udara dan darah.12
2.1.1.2 Struktur Paru-paru
Paru-paru merupakan sepasang organ yang fungsinya memfasilitasi pertukaran oksigen dari udara yang terhirup ke pembuluh darah. Strukturnya ringan, lembut, dan spongy. Secara anatomi, paru-paru memenuhi rongga toraks dan terbagi menjadi paru-paru kanan dan kiri. Paru-paru dilapisi oleh dua lapis membran serosa yang dinamakan pleura. Pleura viseral yang melekat pada
paru-paru dan pleura parietal yang melekat pada dinding toraks. Di antara pleura terdapat cairan pleura yang fungsinya untuk mengembangkan paru-paru sekaligus untuk lubrikasi mencegah gesekan antarpleura.13
Paru paru kanan dibagi menjadi tiga lobus, sedangkan paru-paru kiri dibagi menjadi dua lobus. Masing-masing lobus terbagi lagi menjadi segmen-segmen sesuai dengan tracheobronchial tree.13
Udara dihantarkan dari hidung ke faring, kemudian ke laring dan trakea. Setelah itu udara akan melewati traktus yang dinamakan tracheobronchial tree.
Tracheobronchial tree dimulai dari trakea yang bercabang menjadi bronkus
primer kanan dan kiri yang memasuki paru-paru melalui hilum. Setelah itu, bercabang lagi menjadi bronkus sekunder (secondary lobar bronchus), tiga cabang di paru kanan dan dua cabang di paru kiri, kemudian bercabang lagi menjadi beberapa bronkus tersier (tertiary segmental bronchus) yang mensuplai segmen-segmen bronkopulmonar. Segmen bronkopulmonar ini terdiri atas 20 sampai 25 cabang conducting bronchioles yang berakhir sebagai bronkiolus terminal yang masih memiliki fungsi sebagai konduksi. Selanjutnya, bronkiolus terminal berlanjut dan bercabang menjadi respiratory bronchioles yang memiliki struktur dinding lebih tipis. Pada struktur ini memungkinkan untuk terjadinya pertukaran gas dan akan bercabang lagi menjadi 2 sampai 11 duktus alveoli. Duktus alveoli ini akan bercabang lagi menjadi 5 sampai 6 sakus alveolus dan berakhir di alveolus. Ketika berusia delapan tahun jumlah alveolus mencapai 300 juta.12
2.1.1.3 Fisiologi Pernapasan
Tujuan respirasi adalah menyediakan oksigen untuk jaringan dan mengeluarkan karbondioksida. Dalam melaksanakan fungsi tersebut, pernapasan dapat dibagi menjadi tiga mekanisme utama, yaitu1,6
1) ventilisasi paru, yaitu masuk (inspirasi) dan keluarnya (ekspirasi) udara antara atmosfer dan alveolus. Disebut juga dengan bernapas;
2) pernapasan eksternal (pulmonary). Difusi oksigen dan
karbondioksida antara alveolus dan darah melewati membran respirasi;
3) pernapasan internal (jaringan). Pertukaran oksigen dan karbondioksida antara darah dan jaringan.
2.1.1.4 Proses Bernapas
Ventilisasi paru dalam pelaksanaannya dibagi menjadi dua tahapan, yaitu inspirasi dan ekspirasi.1
1) Inspirasi
Proses ini disebut juga dengan inhalasi. Terjadi ketika otot interkostal eksterna dan diafragma berkontraksi maka tulang-tulang iga akan terangkat, sternum akan bergerak ke arah superior, serta diafragma yang awalnya berbentuk cembung ke atas akan menjadi datar. Ketiganya menyebabkan rongga toraks mengembang diikuti peningkatan volume dan penurunan tekanan intrapulmonari di bawah tekanan atmosfer sehingga memungkinkan udara untuk masuk ke dalam paru-paru.1
Ketika inspirasi dalam terjadi, contohnya pada saat olahraga, otot-otot inspirasi aksesoris akan bekerja, seperti otot sternokleidomastoid, otot serratus anterior, otot pektoralis minor, dan otot skalenus.6
2) Ekspirasi
Proses mengeluarkan udara dari paru-paru, disebut juga ekshalasi. Pada keadaan normal proses ini berlangsung secara pasif, artinya tidak ada otot yang berkontraksi, melainkan hanya relaksasi otot inspirasi. Hal ini akan menurunkan volume rongga toraks diikuti dengan peningkatan tekanan intrapulmonari melebihi tekanan atmosfer sehingga udara akan keluar dari paru-paru ke atmosfer, sementara paru-paru dan dinding toraks kembali ke keadaan semula. Inilah yang disebut sebagai sifat elastic recoil.1
Ketika ekspirasi paksa terjadi, proses aktif terjadi. Otot-otot abdominal dan otot interkostal eksternal akan berkontraksi untuk membantu mempercepat penurunan tulang iga, sternum, dan
membantu diafragma kembali cembung.6
Kedua proses ini melibatkan pergerakan kontraksi otot-otot dada yang nantinya akan mengembangkan rongga toraks serta relaksasi otot-otot tersebut untuk selanjutnya terjadi proses inspirasi dan ekspirasi seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Proses Mengembangnya Rongga Toraks dan Kontraksi Otot Saat Inspirasi dan Ekspirasi
Dikutip dari: Tortora1
2.1.1.5 Faktor-faktor yang Memengaruhi Ventilasi Paru-paru
1) Perubahan tekanan
Tekanan atmosfer dan paru dalam keadaan seimbang adalah 760 mmHg. Udara bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah sehingga agar udara dapat masuk, paru-paru harus menurunkan tekanan di dalamnya. Karena tekanan berbanding terbalik dengan volume (Hukum Boyle), hal ini dapat dicapai dengan mengembangkan paru-paru.1
2) Tegangan permukaan cairan alveolus (alveolar fluid)
Cairan alveolus yang tipis melapisi permukaan lumen alveolus dan memberikan tegangan permukaan. Tegangan ini muncul karena ketika molekul air di permukaan bertemu dengan udara maka ikatan antarmolekul air akan menjadi lebih kuat. Tegangan permukaan ini
akan menahan udara sehingga dapat dikeluarkan dari alveolus ke bronkus menyebabkan alveolus kolaps. Hal ini akan menimbulkan efek kontraksi elastis paru-paru atau yang biasa disebut sebagai surface
tension elastic force.1
3) Surfaktan
Agen aktif permukaan yang berfungsi mengurangi tegangan permukaan. Surfaktan merupakan campuran fosfolipid dan lipoprotein serta ion-ion yang menjaga agar alveolus tidak mengalami kolaps.1 4) Lung compliance
Compliance mengacu pada seberapa besar usaha untuk
merenggangkan paru-paru dan dinding toraks. Compliance yang
rendah berarti paru-paru dan dinding toraks sulit untuk
direnggangkan.1
Nilai compliance kedua paru pada orang dewasa rata-rata 200 mL/cm tekanan air transpulmonar. Itu berarti setiap kenaikan satu sentimeter tekanan air transpulmonar, volume paru-paru mengembang 200 mililiter.6
Secara normal paru-paru memiliki compliance yang tinggi sehingga mudah mengembang karena serat elastin di jaringan paru mudah meregang dan surfaktan di alveolus juga turut membantu menurunkan tegangan permukaan.1
5) Resistensi saluran pernapasan
Sama seperti aliran darah melalui pembuluh darah, aliran udara melalui saluran pernapasan juga dipengaruhi oleh tekanan dan retensi. Aliran udara akan menurun ketika retensi saluran napas bertambah. Pada saat inspirasi diameter saluran napas bertambah besar yang akan menurunkan retensi aliran sehingga udara dapat mudah masuk ke dalam paru-paru. Ketika ekspirasi terjadi sebaliknya, yaitu retensi bertambah akibat mengecilnya diameter saluran napas. Diameter saluran napas diatur juga oleh kontraksi dan relaksasi otot-otot dinding saluran napas yang dipengaruhi oleh persarapan. Saraf simpatis akan menyebabkan relaksasi otot polos tersebut sehingga terjadi dilatasi lumen saluran napas dan retensi berkurang. Setiap kondisi yang mengakibatkan penyempitan atau bahkan penyumbatan saluran napas akan meningkatkan retensi sehingga memerlukan tekanan yang lebih besar untuk mempertahankan aliran udara.1
2.1.1.6 Volume dan Kapasitas Paru-paru
Volume paru normal dipengaruhi di antaranya oleh usia dan jenis kelamin. Volume paru dibagi menjadi empat dan jika digabung akan menghasilkan volume maksimal paru-paru setelah mengembang.6
1) Tidal volume atau volume tidal (VT) adalah volume udara yang diinspirasikan dan diekspirasikan setiap kali bernapas normal; sekitar 500 mililiter pada pria dewasa.
2) Inspiratory reserve volume (IRV) atau volume cadangan inspirasi adalah volume udara ekstra yang dapat diinspirasikan setelah
inspirasi volume tidal, yaitu ketika seseorang bernapas dalam; biasanya sekitar 3.000 mililiter.
3) Ekspiratory reserve volume (ERV) atau volume cadangan ekspirasi adalah volume udara ekstra yang dapat dikeluarkan oleh ekspirasi kuat pada akhir ekspirasi volume tidal; kurang lebih 1.100 mililiter. 4) Residual volume (RV) atau Volume residu adalah volume udara sisa yang masih tetap berada pada paru-paru setelah ekspirasi kuat; rata-rata 1.200 mililiter.
Kapasitas paru merupakan kombinasi dua atau lebih volume paru untuk menggambarkan suatu siklus paru tampak seperti pada Gambar 2.2,:6
1) Inspiratory capacity (IC) atau kapasitas inspirasi yaitu gabungan dari volume tidal (VT) ditambah volume cadangan inspirasi (IRV) kurang lebih 3.500 mililiter udara yang dapat dihirup seseorang. Volume ini diperoleh setelah ekspirasi tidal kemudian dimulai dengan menarik napas secara maksimal.
2) Functional residual capacity (FRC) yaitu gabungan dari volume cadangan ekspirasi (ERV) ditambah volume residu (RV). Volume ini merupakan jumlah udara yang tersisa dalam paru-paru pada akhir ekspirasi tidal, sekitar 2.300 mililiter.
3) Vital capacity (VC) atau kapasitas vital yaitu gabungan dari volume cadangan inspirasi ditambah volume tidal dan volume cadangan ekspirasi. Volume ini merupakan udara maksimal yang dapat dikeluarkan dari paru-paru setelah inspirasi maksimal kemudian ekspirasi maksimal, sekitar 4.000 mililiter.
4) Tidal lung capacity (TLC) atau kapasitas total paru yaitu gabungan kapasitas vital (VC) ditambah volume residu (RV). Volume ini merupakan jumlah udara maksimal setelah paru-paru mengembang maksimal dengan inspirasi paksa, sekitar 5.800 mililiter.
Volume dan kapasitas paru pada perempuan berkisar 20 sampai 25% lebih kecil daripada laki-laki, seorang atlet mempunyai volume serta kapasitas paru lebih besar.6
2.1.1.7 Pemeriksaan Paru-Paru dengan Spirometri
Spirometri adalah metode pengujian fungsi paru dengan pengukuran volume udara dan juga kecepatan (flow) udara yang dapat diekspirasikan dari paru-paru setelah inspirasi maksimal.14 Spirometri merupakan pengukuran keterbatasan aliran udara paling sering digunakan saat ini karena hasilnya paling objektif serta dapat digunakan untuk membedakan penurunan fungsi paru akibat obstruksi, retraksi, atau keduanya. Indikasi dilakukan spirometri, selain untuk
Gambar 2.2 Volume Udara Saat Bernapas Normal, Inspirasi Maksimal, dan Ekspirasi Maksimal
mendiagnosis juga untuk memonitoring, mengevaluasi, dan kepentingan kesehatan masyarakat seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.1 .15
Pemeriksaan paru-paru dengan menggunakan spirometri tentunya memiliki keuntungan dan kelebihan, selain membantu pemeriksa untuk menentukan diagnosis pada pasien dengan indikasi kelainan fungsi paru,
Table 2.1 Indikasi Dilakukan Pemeriksaan Spirometri Diagnosis
Untuk mengevaluasi tanda dan gejala atau tes labolatorium abnormal Untuk mengukur efek penyakit pada fungsi paru-paru
Untuk skrining individu yang berisiko terkena penyakit paru-paru Untuk menilai prognosis
Untuk menilai status kesehatan sebelum memulai program aktivitas berat Monitoring
Untuk menilai intervensi terapeutik
Untuk mendeskripsikan perjalanan penyakit yang memengaruhi fungsi paru-paru Untuk memantau orang yang terpapar agen berbahaya (injurious agent)
Untuk memantau efek samping obat yang bersifat toksis terhadap paru-paru
Disability/impairment evaluation
Untuk menilai pasien dalam program rehabilitasi
Untuk menilai risiko sebagai bagian dari evaluasi asuransi Untuk menilai individu atas alasan yang legal
Public health
Survei epidemiologi Persamaan referensi Persediaan klinis
pemeriksaan ini juga dapat dilakukan sebagai pemeriksaan individu terkait dengan pengaruh lingkungan. Contohnya pada skrining kelompok yang berisiko terpapar agen-agen berbahaya yang dapat masuk ke dalam tubuh melalui sistem pernapasan, contohnya pada kelompok perokok.15
Prinsip kerja spirometri adalah dengan menghembuskan udara kedalam
inlet maka karet yang dapat terisi udara akan mengembang dan menggerakkan plate sesuai dengan proporsi udara yang dihembuskan.6 Aspek penting dalam pengukuran fungsi paru menggunakan spirometri adalah force expiratoty volume
in one second (FEV1) dan force vital capacity (FVC) 14 a. Force expiratoty volume in one second (FEV1)
Adalah volume maksimal udara yang dikeluarkan pada satu detik pertama ketika ekspirasi maksimal setelah melakukan inspirasi maksimal. Nilai normal 80% sampai 120%.
b. Forced vital capacity (FVC)
Adalah jumlah volume maksimal udara yang diekspirasikan dengan kekuatan penuh setelah inspirasi maksimal. Nilai normal 80% sampai 120%.
Ada beberapa faktor yang dapat memengaruhi hasil pemeriksaan spirometri ini. Faktor-faktor yang dapat memengaruhi hasil spirometri hampir sama dengan faktor yang memengaruhi fungsi paru, antara lain karakteristik tubuh, perilaku dan gaya hidup, lingkungan, penyakit berkaitan dengan paru, penyakit ekstraparu, serta peralatan dan pelaksanaan tes.16
Faktor-faktor tersebut yang nantinya akan menjadi perancu pada pemeriksaan ini seperti yang tertera pada Tabel 2.2 dapat diminimalisir dengan beberapa persiapan sebelum dilakukan pemeriksaan.17
Tabel 2.2 Faktor-faktor yang Memengaruhi Penilaian Fungsi Paru Karakteristik
Usia
Jenis kelamin Tinggi badan
Berat badan (obesitas, distribusi lemak tubuh) Ras
Genetik
Kecepatan tumbuh kembang Perilaku dan gaya hidup
Merokok (aktif, pasif) Alkohol
Baju ketat
Nutrisi (konsumsi antioksidan rendah) Lingkungan
Polusi udara
Penyakit yang berkaitan dengan paru Asma
Penyakit paru obstruksi kronik (PPOK) Batuk kronik Sesak napas Penyakit ekstraparu Penyakit jantung Hipertensi Nutrisi (malnutrisi) Diabetes melitus Perubahan massa otot Gangguan hormon Kelainan tulang belakang Peralatan dan pelaksanaan tes
Alat (kalibrasi)
Teknik menghembuskan napas Dikutip dari: Otrowski dan Barud16
Sebelum pemeriksaan spirometri terdapat hal-hal yang harus diperhatikan dengan maksud untuk menghindari kemungkinan penyebab lain yang berkontribusi terhadap penurunan hasil pemeriksaan spirometri. Persiapan yang dimaksud antara lain mengenakan pakaian yang relatif longgar, tidak diperkenankan merokok satu jam sebelum tes, tidak diperkenankan meminum alkohol empat jam sebelum tes, tidak diperkenankan makan berlebihan dua jam
sebelum tes, tidak diperkenankan berolahraga tigapuluh menit sebelum tes, serta tidak diperkenankan meminum obat-obatan brokodilator beberapa jam sebelum tes dilaksanakan.17
2.1.1.8 Efek Tekanan Oksigen yang Rendah terhadap Fungsi Paru
Tekanan barometrik pada dataran tinggi dan dataran rendah sangatlah berbeda, katakanlah pada ketinggian permukaan laut tekanan barometrik adalah 760 mmHg, pada ketinggian 10.000 hanya 523 mmHg; dan pada ketinggian 50.000 adalah 87 mmHg.6,18 Penurunan tekanan ini menjadi persoalan utama kasus hipoksia pada fisiologi dataran tinggi, karena seiring terjadinya penurunan tekanan barometrik akan terjadi juga penurunan tekanan oksigen parsial secara proporsional sehingga tekanan oksigen selalu tetap dari waktu ke waktu. Setidaknya 21% tekanan barometrik total pada ketinggian laut.6
Seseorang yang tinggal di dataran tinggi selama beberapa hari, minggu, atau tahun menjadi semakin teraklimatisasi terhadap tekanan oksigen yang rendah sehingga efek buruknya terhadap tubuh makin lama makin berkurang dan memungkinkan orang tersebut bekerja lebih berat tanpa mengalami gejala hipoksia. Prinsip utama terjadinya aklimatisasi ialah6 (1) peningkatan ventilitas paru yang cukup besar; (2) peningkatan jumlah sel darah merah; (3) peningkatan kapasitas difusi paru; (4) peningkatan vaskularisasi perifer; dan (5) peningkatan kemampuan sel menggunakan oksigen sekalipun dalam keadaan tekanan oksigen yang rendah.
2.1.2 Eritrosit dan Hemoglobin 2.1.2.1 Eritrosit
Eritrosit atau sel darah merah merupakan salah satu komponen sel yang terdapat dalam darah, fungsi utamanya adalah sebagai pengangkut hemoglobin yang akan membawa oksigen dari paru-paru ke jaringan.6 Eritrosit merupakan suatu sel yang kompleks, membrannya terdiri atas lipid dan protein, sedangkan bagian dalam sel merupakan mekanisme yang mempertahankan sel selama 120 hari masa hidupnya serta menjaga fungsi hemoglobin selama masa hidup sel tersebut.19 Eritrosit berbentuk bikonkaf dengan diameter sekitar 7,5 μm dan tebal 2 μm, namun dapat berubah bentuk sesuai diameter kapiler yang akan dilaluinya, selain itu setiap eritrosit mengandung kurang lebih 29 pg hemoglobin maka pada pria dewasa dengan jumlah eritrosit normal sekitar 5,4 jt/μL didapatkan kadar hemoglobin sekitar 15,6 mg/dL.20
2.1.2.2 Pembentukan Eritrosit
Proses pembentukan eritrosit yang dinamakan eritropoesis merupakan proses yang diregulasi ketat melalui kendali umpan balik. Pembentukan eritrosit dihambat oleh kadar hemoglobin di atas normal dan dirangsang oleh keadaan anemia dan hipoksia. Eritropoesis pada masa awal janin terjadi dalam yolk sac, pada bulan kedua kehamilan eritropoesis berpindah ke liver dan saat bayi lahir eritropoesis di liver berhenti dan pusat pembentukan eritrosit berpindah ke sumsum tulang.19 Pada masa anak-anak dan remaja semua sumsum tulang terlibat dalam hematopoesis, namun pada usia dewasa hanya tulang-tulang tertentu seperti tulang panggul, sternum, vertebra, costa, ujung proksimal femur, dan beberapa tulang lain yang terlibat eritropoesis. Pada tulang-tulang seperti disebut di atas
beberapa bagiannya terdiri atas jaringan adiposit. Pada periode stres hematopoetik tubuh dapat melakukan reaktivasi pada limpa, hepar, dan sumsum berisi lemak untuk memproduksi sel darah, keadaan ini disebut sebagai hematopoesis ekstramedular.21
Proses eritropoesis diatur oleh glikoprotein bernama eritropoetin yang diproduksi ginjal (85%) dan hati (15%). Pada janin dan neonatus pembentukan eritropoetin berpusat pada hati sebelum diambil alih oleh ginjal.20 Eritropoetin bersirkulasi di dalam darah dan menunjukkan peningkatan menetap pada penderita anemia, regulasi kadar eritropoetin ini berhubungan eksklusif dengan keadaan hipoksia. Sistem regulasi ini berkaitan erat dengan faktor transkripsi yang dinamai hypoxia induced factor-1 (HIF-1) yang berkaitan dengan proses aktivasi transkripsi gen eritropoetin. HIF-1 termasuk dalam sistem detektor kadar oksigen yang tersebar luas di tubuh dengan efek relatif luas (misalnya: vaskulogenesis, meningkatkan reuptake glukosa, dll.), namun perannya dalam regulasi eritropoesis hanya ditemui pada ginjal dan hati.19 Eritropoetin ini dibentuk oleh sel-sel endotel peritubulus di korteks ginjal, sedangkan pada hati hormon ini diproduksi sel Kupffer dan hepatosit. Selain keadaan hipoksia, beberapa zat yang dapat merangsang eritropoesis adalah garam-garam kobalt, androgen, adenosin, dan katekolamin melalui sistem β-adrenergik. Perangsangannya relatif singkat dan tidak signifikan dibandingkan dengan keadaan hipoksia.9
Eritropoetin yang meningkat dalam darah akan mengikuti sirkulasi sampai bertemu dengan reseptornya pada sel hematopoetik yaitu sel bakal/stem cell beserta turunannya dalam jalur eritropoesis. Ikatan eritropoetin dengan reseptornya ini menimbulkan beberapa efek seperti:
a. stimulasi pembelahan sel eritroid (prekursor eritrosit);
b. memicu ekspresi protein spesifik eritroid yang akan menginduksi diferensiasi sel-sel eritroid;
c. menghambat apoptosis sel progenitor eritroid.
Eritropoetin bersama-sama dengan stem cell factor, interleukin-3, interleukin-11,
granulocyte-macrophage colony stimulating factor, dan trombopoetin akan
mempercepat proses maturasi stem cell eritroid menjadi eritrosit.22 Secara umum proses pematangan eritosit dijabarkan di bawah ini:
1. Stem cell: eritrosit berasal dari sel induk pluripoten yang dapat memperbaharui diri dan berdiferensiasi menjadi limfosit, granulosit, monosit, dan megakariosit (bakal platelet).
2. BFU-E: burst-forming unit eritroid, merupakan prekursor imatur eritroid yang lebih fleksibel dalam ekspresi genetiknya menjadi eritrosit dewasa maupun fetus. Sensitivitas terhadap eritropoetin masih relatif rendah.
3. CFU-E: colony-forming unit eritroid, merupakan prekursor eritroid yang lebih matur dan lebih terfiksasi pada salah satu jenis eritrosit bergantung pada subunit hemoglobinnya.
4. Proeritroblas, eritroblas dan normoblas: progenitor eritrosit ini secara morfologis lebih mudah dibedakan dan dibandingkan dengan sel prekursornya, masih memiliki inti, bertambah banyak melalui pembelahan sel dan ukurannya mengecil secara progresif seiring dengan penambahan hemoglobin dalam sel tersebut.
5. Retikulosit: eritrosit imatur yang masih memiliki sedikit sisa nukleus dalam bentuk poliribosom yang aktif mentranslasi mRNA, komponen membran sisa dari sel prekursornya, dan hanya sebagian enzim, protein serta fosfolipid yang diperlukan sel selama masa hidupnya. Selelah proses enukleasi, retikulosit akan memasuki sirkulasi dan menghabiskan sebagian waktu dalam 24 jam pertamanya di limpa untuk mengalami proses maturasi yaitu terjadi
remodeling membran, penghilangan sisa nukleus, dan penambahan
serta pengurangan protein, enzim, dan fosfolipid. Setelah proses ini barulah eritrosit mencapai ukuran dan fungsi optimalnya dan menjadi matur.21
2.1.2.3 Hemoglobin
Hemoglobin merupakan protein yang berperan paling besar dalam transpor oksigen ke jaringan dan karbondioksida ke paru-paru. Hemoglobin merupakan protein heme sama seperti mioglobin, mioglobin yang bersifat monomerik (mengandung satu subunit) banyak ditemukan di otot, sedangkan hemoglobin yang ditemukan di darah memiliki empat subunit polipeptida maka disebut tetramerik.9 Subunit dari hemoglobin masing-masing mengandung satu bagian
heme dan suatu polipeptida yang secara kolektif disebut globin, terdapat dua
pasang polipeptida dalam setiap molekul hemoglobin yaitu dua dari subunit tersebut mengandung satu jenis polipeptida dan dua lainnya mengandung poipeptida jenis lain. Pada orang dewasa normal 2 subunit mengandung polipeptida rantai α, sedangkan subunit lainnya mengandung polipeptida β sehingga hemoglobin jenis ini disebut hemoglobin A dengan kode α
Gambar 2. 3 Struktur Heme dengan Fe di tengah Struktur Tersebut
Dikutip dari: Harper9
darah orang dewasa ditemukan sekitar 2,5% hemoglobin dengan polipeptida rantai β yang disubtitusikan polipeptida rantai δ.20
Tiap hemoglobin dapat mengikat empat molekul O
2, satu molekul untuk tiap subunit/heme-nya (Gambar 2.3). Pada proses pengikatan oksigen ini terjadi fenomena yang disebut cooperative binding, yaitu molekul oksigen dalam satu struktur tetramer hemoglobin akan mudah berikatan bila sudah ada molekul oksigen yang telah berikatan. Fenomena ini memungkinkan pengikatan oksigen dari paru-paru dan pelepasan oksigen yang maksimal ke jaringan.9 Selain mengangkut oksigen ke jaringan, hemoglobin juga berperan dalam mengangkut CO
2 yang merupakan hasil sampingan respirasi dan proton (H +
) dari jaringan perifer. Afinitas ikatan CO
2 lebih tinggi daripada O2 sehingga tingginya kadar CO2 dapat menurunkan kemampuan transpor oksigen dari hemoglobin.20
2.1.2.4 Pembentukan Hemoglobin
Hemoglobin merupakan gabungan heme dan globin yang membentuk struktur tetramer. Sintesis globin terjadi seperti protein pada umumnya yang dapat dilihat pada Gambar 2.4, mRNA dari intisel akan ditranslasi ribosom untuk merakit rantai asam amino untuk membentuk globin. Proses pembentukan heme relatif lebih kompleks, bahan dasar heme adalah asam amino glisin dan suksinil-KoA, hasil dari siklus asam sitrat. Pada awalnya proses ini terjadi di dalam mitokondria, kemudian setelah terbentuk δ-aminolevulinat (ALA) reaksi terjadi di sitoplasma sampai terbentuk coproporhyrinogen III, kemudian substrat akan masuk kembali ke dalam mitokondria untuk menyelesaikan serangkaian reaksi pembentukan heme yaitu penambahan besi fero ke cincin protoporphyrin.9
Fungsi utama eritrosit adalah sebagai transport gas baik oksigen ataupun karbondioksida. Faktor penting fungsi tersebut adalah kontrol afinitas hemoglobin terhadap oksigen yaitu 2,3-diphosphoglycerate (2,3-DPG). Pada keadaan tidak mengangkut oksigen, celah-celah antara rantai beta akan diisi dan diikat oleh 2,3-DPG yang membentuk jembatan di antara rantai beta dan membentuk suatu formasi deoxyhemoglobin (T form)
Gambar 2.4 Sintesis Hemoglobin di Retikulosit
Dikutip dari: Harmening23
yang memiliki afinitas rendah terhadap oksigen. Ketika hemoglobin mengangkut oksigen, ikatan atau jembatan dari 2,3-DPG akan rusak sehingga rantai beta akan tertarik keluar membentuk suatu formasi oxyhemoglobin (R form) yang memiliki afinitas tinggi terhadap oksigen dengan keempat rantainya berikatan dengan oksigen seperti tampak pada Gambar 2.5 .23
Gambar 2.5 Struktur Hemoglobin saat Berikatan dengan Oksigen
Gambar 2.6 Transisi T Form Menjadi R Form Setelah Berikatan dengan Oksigen
Dikutip dari: Harper9
Perubahan hemoglobin dari T form ke R form tidak langsung terjadi begitu sejumlah oksigen berikatan seperti yang digambarkan pada Gambar 2.6 tetapi semakin besar kemungkinannya seiring dengan makin banyaknya oksigen yang terikat. Jembatan garam yang menghubungkan subunit-subunit di dalam T form terputus secara progresif seiring dengan penambahan oksigen yang terikat, dan bahkan rantai garam yang belum terputus akan melemah secara progresif kemudian menghilang.9
Pengikatan ini meningkatkan secara bermakna afinitas heme yang belum teroksigenasi terhadap oksigen karena pengikatan selanjutnya mensyaratkan putusnya jembatan garam yang berjumlah lebih sedikit.9
2.1.2.5 Pemeriksaan Hemoglobin Metode Sahli
Metode Sahli merupakan metode pengukuran kadar Hb darah dengan menilai perubahan warna hasil perubahan hemoglobin menjadi asam hematin dengan pertolongan larutan HCL, lalu kadar asam hematin ini diukur dengan membandingkan warna yang terbentuk dengan warna standar memakai mata
biasa. Jumlah larutan dalam tabung yang nantinya akan dipakai sebagai nilai hemoglobin.24
2.1.2.6 Pengaruh Lingkungan Dataran Tinggi pada Nilai Hemoglobin
Perubahan fisiologis nilai hemoglobin pada dataran tinggi sangat dipengaruhi oleh keadaan hipoksia. Hipoksia yang terjadi di dalam tubuh nantinya akan diterima oleh baroreseptor di tubulus renal dan akan memproduksi eritropoetin,6,8,25 yang selanjutnya menstimulus sumsum tulang untuk memproduksi sel darah merah lebih banyak yang artinya terjadi peningkatan pembentukan hemoglobin pula pada keadaan hipoksia.6,9
Peningkatan hemoglobin juga disertai dengan peningkatan jumlah 2,3-DPG nya. Peningkatan 2,3-2,3-DPG ini menurunkan afinitas hemoglobin terhadap oksigen sehingga meningkatan pelepasan oksigen di jaringan.9
Pada semua aspek aklimatisasi, penduduk asli dataran tinggi lebih superior dibandingkan dengan penduduk yang berpindah dari dataran rendah. Proses aklimatisasi pada penduduk asli berlangsung mulai dari kelahiran atau setara dengan 10 tahun tinggal di dataran tinggi.5,26
.2.2 Kerangka Pemikiran
Paru-paru merupakan organ vital manusia yang berperan sebagai salah satu bagian organ pernapasan. Tanpa paru-paru seseorang tidak dapat hidup, oleh karena itu paru-paru harus dijaga fungsinya. Struktur dan fungsi paru itu sendiri dipengaruhi oleh beberapa faktor, selain dari internal (faktor dari dalam tubuh) juga ada yang dipengaruhi oleh faktor eksternal, yaitu lingkungan tempat tinggal.
Lingkungan tempat tinggal cukup banyak memberikan pengaruh pada perubahan fungsi paru karena lingkungan mempunyai peran menyediakan gas untuk bernapas. Semakin tinggi daerah tempat tinggal, tekanan oksigen akan semakin rendah. Seperti halnya tinggal di tempat yang tinggi dengan tekanan oksigen yang rendah akan menyebabkan orang teraklimatisasi. Tekanan oksigen yang rendah akan membuat tubuh mengalami hipoksia.
Fungsi paru sebagai organ pernapasan juga dipengaruhi keadaan hipoksia tersebut sehingga pada keadaan hipoksia akan perjadi perubahan fisiologis paru-paru berupa peningkatan ventilitas paru-paru yang cukup besar berupa peningkatan
respiratory rate sebagai kompensasi menangkap oksigen lebih banyak. Hal ini
yang nantinya akan memengaruhi nilai forced expiratory volume in one second (FEV1) sebagai tes fungsi paru.
Selain itu, hipoksia yang terjadi juga akan mengaktifkan detektor hypoxia
induced factor-1 (HIF-1) yang akan meningkatkan pembentukan eritropoetin.
Eritropoetin ini nantinya akan menuju ke sumsum tulang dan menginduksi pematangan stem sel menjadi eritrosit matang, karena itu juga hipoksia yang terjadi akan memengaruhi nilai hemoglobin.
Dari pembahasan di atas proses aklimatisasi yang terjadi di dataran tinggi terhadap tubuh berupa hipoksia dapat memengaruhi kapasitas paru dan nilai hemoglobin. Kapasitas paru ini dapat digambarkan dengan spirometri melalui penilaian forced expiratory volume in one second (FEV1) dan menilai kadar hemoglobin melalui pengukuran metode Sahli.
Pada karyawan yang bekerja di dataran tinggi akan memiliki fungsi paru dan nilai hemoglobin yang lebih tinggi, hal ini yang nantinya juga akan
berpengaruh pada kinerja karyawan tersebut, terutama karyawan rumah sakit yang diharuskan memiliki kinerja yang baik guna menunjang kinerja rumah sakit tersebut sebagai pusat pelayanan kesehatan, baik di dataran tinggi ataupun di dataran rendah.
Dari pemaparan teori di atas dapat dipahami jika nantinya fungsi paru dan nilai hemoglobin penduduk asli dataran tinggi akan lebih tinggi dibandingkan dengan penduduk di dataran rendah. Hal ini lah yang akan penulis buktikan pada penelitian yang akan dilakukan selanjutnya dengan menggunakan sempel karyawan rumah sakit di dataran tinggi dan karyawan rumah sakit di dataran rendah. Selanjutnya, kerangka pemikiran ini dibuat dalam bentuk bagan seperti pada Gambar 2.7 .
Gambar 2.7 Kerangka Pemikiran
Tekanan oksigen yang berbeda antara dataran tinggi dan dataran rendah
Terjadi keadaan hipoksia jaringan Pengaruh jumlah ambilan oksigen Pengaruh frekuensi pernapasan Proses kompensasi pada sistem pernapasan Pengaruh aktifasi
HIF-1 di jaringan, terutama di ginjal Pengaruh pada nilai Hemoglobin Pengaruh produksi eritrosit Pengaruh produksi eritropoetin Pengaruh pada kapasitas paru 1. Kapasitas paru lebih tinggi 2. Nilai hemoglobin lebih tinggi bergantung pada tempat tinggal Proses aklimatisasi fisiologi tubuh Pada rumah sakit dataran rendah Pada rumah sakit
dataran tinggi 1. Kapasitas paru lebih rendah 2. Nilai hemoglobin lebih rendah Dibandingkan
