1 L1.1. HIPOKSIA
LO.1. DEFINISI HIPOKSIA
Hipoksia adalah keadaan tubuh kekurangan oksigen untuk menjamin keperluan hidupnya. Dengan menipisnya udara pada ketinggian, maka tekanan parsiil oksigen dalam udara menurun atau mengecil. Mengecilnya tekanan parsiil oksigen dalam udara pernapasan akan berakibat terjadinya hipoksia (Dr. H. Sukotjo Danusastro, DSKP, MBA-Aspek Aerofisiologi dalam Penerbangan)
Hipoksia adalah penurunan pemasukan oksigen ke jaringan sampai di bawah tingkat fisiologis meskipun perfusi jaringan oleh darah memadai (kamus Dorland)
Hipoksia adalah kekurangan oksigen ditingkat jaringan. (W.F Ganong-Buku Ajar Fisiologi Kedokteran)
LO.2. KLASIFIKASI HIPOKSIA 1. Hipoksia Hipoksik
Hipoksia hipoksik merupakan masalah pada individu normal pada daerah ketinggian dan merupakan penyulit pada pneumonia serta penyakit pernafasan lain.
2. Hipoksia Anemik
Pada saat istirahat, hipoksia anemik tidaklah berat, kecuali bila defisiensi hemoglobin sangat besar, meskipun begitu, penderita anemia dapat mengalami kesulitan yang cukup besar sewaktu melakukan aktivitas fisik karena adanya keterbatasan kemampuan untuk meningkatkan pengangkutan O2 ke jaringan yang aktif.
3. Hipoksia Stagnan atau Isekemik
Pada keadaan normal aliran darah ke paru sangat besar, dan dibutuhkan hipotensi jangka panjang untuk menimbulkan kerusakan yang berarti. Pada hipoksia akibat sirkulasi yang lambat merupakan masalah bagi organ seperti ginjal dan jantung saat terjadi syok. Hati dan otak mungkin mengalami kerusakan akibat hipoksia stagnan pada gagal jantung kongestif.
4. Hipoksia Histotosik
Hipoksia yang disebabkan oleh hambatan oksidasi jaringan paling sering disebabkan oleh keracunan sianida. Sianida menghambat sitokrom oksidase dan mungkin beberapa enzim lainnya.
2 LO.3. PENYEBAB HIPOKSIA
Hipoksia dapat terjadi karena defisiensi oksigen pada tingkat jaringan akibatnya sel-sel tidak cukup memperoleh oksigen sehingga metabolisme sel-sel akan terganggu. Hipoksia dapat
terjadi ketika seseorang dengan domisili daerah dataran rendah pergi ke daerah dataran tinggi. Hal ini terjadi karena hemoglobin dalam darah yang berfungsi mengikat oksigen kekurangan suplai oksigen, karena semakin tinggi dataran daerah, maka semakin sedikit kadar oksigen, dan semakin tinggi tingkat tekanan oksigen pada udara. Karena penderita berdomisili didaerah rendah, maka hemoglobin penderita hanya cocok dengan kadar oksigen dan tekanan pada daerah dataran rendah saja, ketika penderita berpindah ke tempat tinggi maka hemoglobin akan bermasalah karena kadar oksigen tidak mencukupi jumlah
hemoglobin yang tersedia, maka terjadilah hipoksia
Hipoksia dapat disebabkan karena:
1.oksigenasi paru yang tidak memadai karena keadaan ekstrinsik, bisa karena kekurangan oksigen dalam atmosfer atau karena hipoventilasi (gangguan syaraf otot) 2.penyakit paru, hipoventilasi karena peningkatan tahanan saluran napas atau compliance paru menurun. Rasio ventilasi –perfusi tidak sama (termasuk peningkatan ruang rugi fisiologik dan shunt fisiologik). Berkurangnya membran difusi respirasi, 3.shunt vena ke arteri (shunt dari “kanan ke kiri’ pada jaringan),
4.transpor dan pelepasan oksigen yang tidak memedai (inadekuat). Hal ini terjadi pada anemia, penurunan sirekulasi umum, penurunan sirkulasi lokal (perifer, serebral, pembuluh darah jantung), edem jaringan,
5.pemakaian oksigen yang tidak memedai pada jaringan, misal pada keracunan enzim sel, kekurangan enzim sel karena defisiensi vitamin B.1
LO.4. DAMPAK HIPOKSIA
Dampak kecil dari hipoksia adalah:
1. kesulitan dalam koordinasi, berbicara, dan konsentrasi 2.kesulitan bernapas, mengantuk, kelelahan dan sianosis
3.penurunan penglihatan, pendengaran dan fungsi sensorik lainnya 4.keringat dingin
Bila berlanjut dapat mengakibatkan ketidaksadaran dan akhirnya meninggal. hal ini tergantung pada ketinggian dan kondisi pasien.
3
LI.2. HUBUNGAN KETINGGIAN, KADAR OKSIGEN DAN REGULASI SEL LI.3. PERANAN OKSIGEN DALAM METABOLISME TUBUH
Metabolisme aerob berperan dalam pembakaran nutrien dan membentuk energi. Proses ini menggunakan oksigen (O2) dan menghasilkan karbodioksida (CO2). Sistem sirkulasi berperan mengantarkan O2 dan nutrien ke jaringan tubuh dan kemudian mengambil CO2 yang terbentuk. Peran ganda dari sistem sirkulasi dalam hal transportasi oksigen dan karbondioksida disebut sebagai fungsi respirasi darah. Sistem transportasi oksigen terdiri dari sistem paru dan sitem kardiovaskular.
Proses pengantaran ini tergantung pada jumlah oksigen yang masuk ke paru-paru (ventilasi), aliran darah ke paru-paru dan jaringan (perfusi), kecepatan divusi dan kapasitas membawa oksigen. Kapasitas darah untuk membawa oksigen dipengaruhi oleh jumlah oksigen yang larut dalam plasma, jumlah hemoglobin dan kecenderungan hemoglobin untuk berikatan dengan oksigen (Ahrens, 1990). Jumlah oksigen yang larut dalam plasma relatif kecil, yakni hanya sekitar 3%.Sebagian besar oksigen ditransportasi oleh hemoglobin. Hemoglobin berfungsi sebagai pembawa oksigen dan karbon dioksida. Molekul hemoglobin dicampur dengan oksigen untuk membentuk oksi hemoglobin.Pembentukan oksi hemoglobin dengan mudah berbalik (revesibel), sehingga memungkinkan hemoglobin dan oksigen berpisah, membuat oksigen menjadi bebas.Sehingga oksigen ini bias masuk ke dalam jaringan. Adapun dalam sistem transpornya O2 dapat dibagi menjadi 2:
1. 1,5% O2 terlarut di plasma
2. 98,5% O2 berikatan dengan hemoglobin membentuk oksihemoglobin
Jumlah maksimum oksigen yang dapat bergabung dengan hemoglobin darah, untuk orang normal mengandung sekitar 15 gram hemoglobin dalam setiap 100 mililiter darah dan tiap gram hemoglobin dapat berikatan dengan maksimal 1.34 mililiter oksigen (1.39 mililiter bila hemoglobin secar kimiawi bersifat murni, tetapi ini dikurangi dengan yang tidak murni seperti methemoglobin). Sedangkan jumlah total oksigen yang terikat dengan hemoglobin di dalam darah arteri normal, dengan kejenuhan normal 97 persen, adalah kira-kira 19.4 mililiter tiap 100 mililiter darah. Waktu melewati kapiler jaringan, jumlah ini berkurang, rata-rata menjadi 14.4 mililiter (PO2, 40 mmHg, hemoglobin tersaturasi 75%), dengan demikian pada keadaan normal, kira-kira 5 mililiter oksigen ditranpor kejaringan oleh setiap 100 mililiter darah.
Dengan tingginya tekanan parsial O2 (PO2) di darah dibanding di jaringan, maka O2 akan ditranspor dari darah ke jaringan. Faktor yang dapat mempengaruhi transpor O2 selain PO2 adalah pH, PCO2, suhu, & 2,3 BPG. Faktor-faktor tersebut akan mempengaruhi afinitas O2. Transpor oksigen merupakan bagian dari proses eksternal respirasi, yaitu pertukaran gas antara atmosfir dan paru-paru, pertukaran oksigen dan karbon dioksida antara paru-paru dan darah, transpor oksigen dan karbon dioksida dalam darah dan pertukaran gas antara darah dan sel.
Normalnya, sekitar 97% oksigen ditranspor dari paru-paru ke jaringan terikat dengan hemoglobin dan sisanya 3% terlarut dalam plasma. Untuk memonitor oksegenasi dalam jaringan digunakan beberapa parameter seperti oxygen delevery (DO2), oxygen Content (
4
CaO2) , tekanan parsial oksigen, saturasi oksigen, dan oxygen consumption (VO2). Terapi oksigen harus segera diberikan pada keadaan-keadaan hipoksemia atau yang dicurigai hipoksemia, Evaluasi terapi oksigen dapat dilakukan dengan pemeriksaan fungsi sistem kardiopulmoner dan analisa gas darah (J Med Nus. 2006;26 : 134-140). Transpor O2 dari paru ke jaringan diuraikan menjadi 4 parameter, yaitu:
1. Konsentrasi O2 di dalam darah
2. Kecepatan pengantaran/pengiriman (delivery) O2 di darah arteri 3. Kecepatan pengambilan (uptake) O2 dari kapiler darah ke jaringan 4. Fraksi O2 di kapiler darah yang masuk ke jaringan.
Oksigen tidak mudah larut di dalam air. Sekitar 93% plasma adalah air sehingga untuk memudahkan oksigenisasi darah diperlukan molekul khusus pengikat oksigen, yaitu hemoglobin. Konsentrasi oksigen (O2) dalam darah, juga disebut kandungan O2 (O2 content), merupakan gabungan O2 yang terikat pada hemoglobin dan O2 yang terlarut dalam plasma.
Konsentrasi O2 yang terikat pada hemoglobin (HbO2) ditentukan oleh variabel pada persamaan –> HbO2 = 1.34 x Hb x SO2
Hb adalah konsentrasi hemoglobin dalam darah dan biasa dinyatakan dalam gram per 100 militer (g/dL). Angka 1,34 adalah kapasitas pengikatan oksigen oleh hemoglobin. (dinyatakan dalam mL O2 per gram Hb). SO2 adalah rasio hemoglobin yang mengikat oksigen terhadap jumlah total hemoglobin dalam darah (SO2 = HbO2/total Hb), juga disebut saturasi O2 dari hemoglobin. HbO2 dinyatakan dengan satuan yang sama dengan Hb (g/dL). Mekanisme transport oksigen terdiri dari tiga tahap :
1. Sistem pernapasan yang membawa O2 udara sampi alveoli, kemudian difusi masuk ke dalam darah.
2. Sistem sirkulasi yang membawa darah berisi O2 kejaringan. 3. Sistem O2-Hb dalam eritrosit dan transpor ke jaringan.
Berdasarkan sistem reaksi kesetimbangan pengikatan oksigen oleh hemoglobin: Hb(aq) + O2(aq) ↔ HbO2(aq)
5
Gambar 1. http://www.scribd.com/doc/65798047/3-kurva-disosiasi
HbO2 merupakan oksihaemoglobin yang berperan dalam membawa oksigen ke seluruh jaringan tubuh termasuk otak. Tetapan kesetimbangan dari reaksi tersebut adalah: Kc = [HbO2] / [Hb][O2]
Pada ketinggian 3 km, tekanan parsial gas oksigen sekitar 0,14 atm, sedangkan pada permukaan laut tekanan parsial gas oksigen sebesar 0,2 atm.
Gangguan oksigenasi menyebabkan berkurangnya oksigen di dalam darah (hipoksia semia) yang selanjutnya akan menyebabkan berkurangnya oksigen di jaringan (hipoksia). Pada perdarahan dan syok terjadi gabungan hipoksia stagnan dan anemik.
(Sumber : http://astaqauliyah.com/2010/03/referat-kedokteran-konsep-dasar-transpor-oksigen/ asta qauliyah
http://sangayuudara.wordpress.com/2011/06/21/transport-oksigen-dalam-darah/ sang ayu udara
http://www.scribd.com/doc/65798047/3-kurva-disosiasi Tiara Dea Kuswanto)
LI.4. PERANAN HEMOGLOBIN DALAM TRANSPOR OKSIGEN
Hemoglobin merupakan zat protein yang ditemukan pada sel darah merah yang memberi merah pada darah. Hemoglobin terdiri dari zat besi yang merupakan pembawa oksigen. Batasan normal hemoglobin pada pria dewasa adalah 13,5-17 gr/dl, sedangkan pada wanita dewasa 12-15 gr/dl.
Hemoglobin berperan dalam memelihara fungsi transpor oksigen dari paru-paru ke jaringan. Hemoglobin mengambil oksigen di paru-paru kemudian dibawa ke seluruh jaringan tubuh sebagai bahan bakar , mengatur pertukaran oksigen dan karbondioksida di dalam jaringan-jaringan tubuh.
Struktur Hemoglobin
Hemoglobin mengandung empat subunit: dua rantai-α dan rantai-β. Walaupun urutan asam amino berbeda, struktur tiga dimensi rantai-α dan rantai-β hemoglobin serupa satu sama lain dan serupa dengan lantai polipeptida tunggal dari mioglobin. Rantai-α hemoglobin memiliki 141 residu asam amino, sedangkan rantai-β memiliki 146 residu asam amino.
6
Marks et al, 1996, Biokimia Kedokteran Dasar :Sebuah Pendekatan Klinik, hal. 86. EGC. Jakarta
Reaksi Pengikatan Oksigen
Hemoglobin mengikat oksigen membentuk oksihemoglobin, kemudian dibawa keseluruh tubuh melalui sistem peredaran darah. Mekanisme pengikatan oksigen oleh hemoglobin merupakan reaksi kesetimbangan.
Hb + O2 ⇆ HbO2
Reaksi pengikatan oksigen oleh Hb terjadi dalam paru-paru. Reaksi tersebut berjalan ke arah kanan karena konsentrasi oksigen bertambah. Ketika oksigen mulai beredar kedalam jaringan tubuh, konsentrasi oksigen akan berkurang karena digunakan untuk proses pembakaran. Dengan demikian, reaksi didalam jaringan berjalan ke arah kiri. Reaksi kesetimbangan dalam peredaran darah ini dapat menjelaskan alasan mengapa mengisap gas karbon monoksida (CO) yang beracun dapat mengganggu kesehatan. Ketika gas CO terisap dan larut dalam peredaran darah, gas CO berikatan dengan Hb. Co dan O2 akan bersain ketat agar dapat
berikatan dengan Hb. Tetapan kesetimbangan kimia Hb-CO lebih besar daripada tetapan kesetimbangan Hb-O2 sehingga Hb lebih mudah mengikat CO.
HbO2 + CO ⇆ HbCO + O2
Adanya CO dalam tubuh menyebabkan kemampuan darah untuk mengikat oksigen berkurang. Gas CO akan menggantikan oksigen sehingga yang beredar dalam tubuh adalah gas CO yang beracun.
