Struktur Sistem Pernafasan dan Mekanisme Pernafasan

Kelompok A-6Yoci Legi 102014148Lim Kee Zhen 102014237Jois Brigita Sombo 102013547Vania Marlina 102014049Novella Ruana Fista 102014197Mega Julia Thio 102010028Dewi Dyan Wahyuni P.P.S 102014107

FAKULTAS KEDOKTERANUNIVERSITAS KRISTEN KRIDA WACANA2015AbstractRespiration is the exchange of oxygen and carbon dioxide between the lungs environment. The lungs plays an important role in the process of respiration.. Breathing is divided into two kinds, namely external and internal respiration. The respiratory system consists of the nasal, pharynx, larynx, trachea, brokus, bronchioles and alveoli. The respiratory system can be divided into two parts depending on its function, namely the conduction and respiratory passage. Breathing mechanisms are of two kinds, chest and abdominal breathing. Breathing consists of two phases, inspiration and expiration. The muscles that are used when breathing can be divided into two parts, namely primary and supplementary. There are two patterns of breathing, namely, spontaneous and involuntary. Spontaneous rhythmic breathing pattern of the respiratory center in the brain stem that is the medulla oblongata and forced respiratory at the cerebral cortex. Respiratory center automation consists of three parts which are respiratory, apneustic and pneumotaxic centres. There are three main systems that regulate the concentration of hydrogen ions in body fluids to prevent acidosis or alkalosis which are the buffer system, respiratory system and renal system.Keywords: Respiration, breathing mechanism, buffer system.AbstrakPertukaran oksigen dan karbon dioksida antara paru-paru dengan lingkungan merupakan respirasi atau pernafasan. Organ yang berperan penting dalam proses respirasi adalah paru-paru atau pulmo.Pernafasan dibagi menjadi 2 macam, yaitu pernafasan eksternal dan internal.Sistem respirasi terdiri dari hidung/nasal, pharynx, larynx, trachea, brokus, bronkiolus, dan alveolus. Sistem pernafasan dapat dibagi menjadi 2 bagian tergantung fungsinya, yaitu bagian konduksi dan bagian respiratorik. Mekanisme pernafasan ada dua macam, yaitu pernafasan dada dan pernafasan perut.Pernafasan terdiri dari dua fase, inspirasi dan ekspirasi.Otot-otot yang digunakan waktu pernapasan dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu primer dan tambahan.Terdapat dua pola pernafasan yaitu, spontan dan paksa.Pola pernafasan spontan berirama dari pusat pernafasan di batang otak yaitu medulla oblongata dan pernafasan paksa pada kortex cerebri.Pusat pernafasan otomasi terdiri dari 3 bagian yaitu pusat respirasi, pusat apneustik dan pusat pneumotaksik.Terdapat 3 sistem utama yang mengatur konsentrasi ion hidrogen dalam cairan tubuh untuk mencegah asidosis atau alkalosis adalah sistem buffer, sistem pernafasan dan sistem renal.Kata kunci: Respirasi, mekanisme pernafasan, sistem buffer.PendahuluanOrgan yang berperan penting dalam proses respirasi adalah paru-paru atau pulmo. Sistem respirasi terdiri dari hidung/nasal, pharynx, larynx, trachea, brokus, bronkiolus, dan alveolus.Pertukaran oksigen dan karbon dioksida antara paru-paru dengan lingkungan merupakan respirasi atau pernafasan.Penghisapan udara ini disebut inspirasi dan menghembus disebut ekspirasi. Terjadi pertukaran O2 dari udara masuk ke dalam darah dan CO2akan dikeluarkan dari darah secara difusi dalam paru-paru. Oksigen yang diambil akan digunakan dalam metabolisme sel untuk menghasilkan senyawa kaya dengan energy, air serta karbon dioksida. Jadi, pernafasan juga dapat disebutkan sebagai proses untuk menghasilkan energi. Pernafasan dibagi menjadi 2 macam, yaitu pernafasaneksternal yaitu proses bernafas atau pengambilan oksigen dan pengeluaran karbon dioksida serta uap air antara paru-paru dan lingkungan.Pernafasaninternal atau respirasi sel terjadi di dalam sitoplasma sel dan mitokondrianya.Sistem pernafasan terdiri atas saluran atau organ yang berhubungan dengan pernafasan.Oksigen dari udara diambil dan dimasukan ke darah, kemudian di angkut ke jaringan.Karbon dioksida diangkut oleh darah dari jaringan tubuh ke paru-paru dan dinapaskan ke luar udara.Pada manusia, pernafasan terjadi melalui alat-alat pernafasan yang terdapat dalam tubuh atau melalui jalur udara pernafasan untuk menuju sel-sel tubuh.Struktur organ atau bagian-bagian alat pernafasan pada manusia terdiri atas cavum nasi, pharynx, larynx, trachea,bronchus dan paru-paru.

Struktur Makroskopis Saluran Pernafasan

Gambar 1Struktur Saluran PernafasanSistem pernafasan dapat dibagi menjadi 2 bagian tergantung fungsinya, yaitu bagian konduksi dan bagian respiratorik. Bagian konduksi adalah bagian yang berfungsi dalam proses penghantaran dan bagian respiratorik yang terdiri atas alveoli dan regio distal lainnya yang berfungsi dalam pertukaran gas. Organ-organ respirasi dapat dibagi lagi menurut letaknya, yaitu saluran pernafasan atas yang terdiri dari daerah dari hidung hingga larynx dan saluran pernafasan bawah yang terdiri dari trachea, bronchus, bronchiolus, dan paru-paru.Saluran Pernafasan AtasSaluran pernafasan atas terdiri dari cavum nasi, pharynx dan larynx.Hidung terdiri atas hidung luar dan cavum nasi.Hidung luar dibentuk oleh kerangka tulang dan tulang rawan yang dilapisi oleh kulit, jaringan ikat dan beberapa otot kecil yang berfungsi untuk melebarkan atau menyempitkan lubang hidung. Cavum nasi berbentuk terowongan dari depan ke belakang dan dipisahkan oleh septum nasi dibagian tengahnya menjadi cavum nasi kanan dan kiri terdapat alae-nasi di bagian infero-lateral.Lubang masuk cavum nasi bagian depan disebut nares anterior dan lubang belakang disebut nares posterior (choana) yang menghubungkan kavum nasi dengan nasopharynx. Bagian dari kavum nasi yang letaknya sesuai alae nasi, dibelakang nares anterior terdapat vestibulum nasi.Vestibulum nasi dilapisi oleh kulit yang banyak kelenjar sebasea dan rambut-rambut panjang yang disebut dengan vibrissae. Septum nasi dibentuk oleh tulang dan tulang rawan, dinding lateral terdapat concha superior, concha media dan concha inferior.1Concha inferior merupakan tulang yang melekat pada os maxilla dan labirin ethmoid, sedangkan concha media, superior dan suprema merupakan bagian dari labirin ethmoid.Celah antara concha inferior dengan dasar hidung dinamakan meatus nasi inferior, berikutnya celah antara concha media dan inferior disebut meatus nasi media dan sebelah atas concha media disebut meatus nasi superior. Meatusnasi medius terdapat muara dari sinus maxillaris, sinus frontalis dan bahagian anterior sinus ethmoidalis. Terdapat celah yang berbentuk bulat sabit yang dikenal sebagai infundibulum di bagian anterior concha nasi.Hiatus semilunaris menghubungkan meatus medius dengan infundibulum.Rongga hidung juga berhubungan dengan mata melalui ductusnasolacrimalis.Saluran ini merupakan jalur yang dilalui air mata ke hidung.Tubaeustachii merupakan saluran yang menghubungkan rongga hidung dengan telinga.1Pharynx merupakan suatu saluran yang bermula dari dasar tenggorokan dan berakhir disekitar vertebra cervivalis keenam.Pharynx berbentuk seperti corong, bagian atas lebih besar daripada bagian bawah.Panjang pharynx sekitar 13cm pada orang dewasa,dinding pharynx tersusun oleh otot lurik yang berkontraksi secara otomatis. Otot yang penting dibagian pharynx adalah otot sfingter yang bertanggung jawab dalam proses menelan. Sfingter akan menutup kerongkongan ketika kita inspirasi dan akan menutup tenggorokan ketika kita menelan makanan.Pharynx dapat terbagi menjadi tiga bagian,yaitu nasopharynx, oropharynx dan laryngopharynx.Nasopharynx merupakan pharynx yang terletak dibelakang hidung hingga dasar uvula.Bagian depan menyambung terus dengan dengan lubang hidung belakang. Dibagian belakang terdapat suatu kumpulan jaringan limfa yang dikenal dengan jaringan adenoid. Pada dinding samping pharynx terdapat dua lubang untuk tuba eustachii yang menghubungkan nasopharynx dengan telinga bagian tengah.2Oropharynx merupakan pharynx yang terletak dibelakang rongga mulut, yaitu dari uvula hingga epiglotis.Struktur ini merupakan bagian dari sistem pencernaan. Pada dinding sampingnya terdapat tonsil yang terletak diantara selaput mulut depan dan belakang.Laryngopharynx terletak dibagian belakang oropharynx sekitar vertebra cervicalis keenam.Laryngopharynx merupakan saluran terakhir dari saluran pernafasan atas.Terdapat otot lurik di pharynx, struktur tunica muscularis pharynx terdiri dari m. constrictor pharyngis (yang dibagi kepada superior, media dan inferior), m. stylopharyngeus, m. salpingopharyngeus dan m. palatopharyngeus.M. constrictor pharyngis superior terdiri atas m. pterypharyngeus, m. buccopharyngeus, m. mylopharyngeus dan m. glossopharyngeus.M. constrictor pharyngis medius terdiri atas m. chondropharyngeus dan m. ceratopharyngeus. Manakala m. constrictor pharyngis inferior terdiri atas m. cricopharyngeus dan m. thyreopharyngeus.3Larynx terdapat di antara pharynx dan trachea,dindingnya terdiri dari 9 buah tulang rawan dan terdapat epiglotis dan plica ventricularis dan plica vocalis.Tulang rawan larynx terdiri atas satu cartilage thyreoidea, satu cartilage cricoidea, satu cartilage epiglottis, sepasang cartilage arytaenoidea, sepasang cartilage cuneiforme dan sepasang cartilage corniculatum.Ikat dan selaput extrinsic larynx yang menghubungkan larynx dan sekitarnya adalah membrana thyroidea, ligamentum hyoepiglotticum dan ligamentum cricotracheale.Manakala ikat dan selaput intrinsic yang menghubungkan struktur larynx adalah membrana fibroelastica larynx, membrana cricothyroidea, ligamentum vestibulare, ligamentum vocale dan ligamentum thyreoepiglotticum. Bagian yang membentuk cavum laryngis adalah vestibulum laryngis yang menghubungkan aditus laryngis dan plica vestibularis, sinus laryngis atau ventriculus laryngis Morgagni serta plica vocalis di tepi bawah cartilago cricodea.2,3Kelompok otot extrinsic larynx terdiri atas m. sternothyroideus, m. thyreohyoideus dan m. constrictor pharyngis inferior.Selain itu, kelompok otot intrinsic larynx terdiri atas m. cricothyroideus, m. cricoarytenoideus posterior, m. cricoarytenoideus lateralis, m. arytenoideus transversus, m. arytenoideus obliquus, m. aryepiglotticus dan m. thyreoarytenoideus.Persarafan larynx berasal dari cabang internal dan external nervus laryngeus superioris, nervus reccurent dan saraf simpatis. Seterusnya persarafan sensorik dan otonom berasal dari ramus internus nervus laryngeus superioris, nervus reccurent yang berlanjut ke nervus laryngeus inferioris untuk otot intrinsic larynx kecuali m. criocothyreoideus.3

Gambar 2Rongga HidungSaluran Pernafasan Bawah

Gambar 3Paru-ParuTrachea merupakan saluran pernafasan yang memanjang dari lanjutan larynx sampai vertebra cervicalis keenam. Trachea dibentuk oleh 22 cincin-cincin tulang rawan terletak di depan kerongkongan yang berbentuk C. Trachea menghubungkan rongga hidung maupun rongga mulut dengan paru-paru. Udara pernafasan juga boleh diambil ke paru-paru melalui mulut. Trachea selalu dalam keadaan terbuka sehingga proses pernafasan dapat dilakukan setiap saat..Bagian dalam trachea licin dilapisi oleh selaput lendir dan mempunyai lapisan yang terdiri dari sel-sel bersilia.Lapisan bersilia ini berfungsi untuk menahan debu atau kotoran dalam udara agar tidak masuk ke dalam paru-paru. Apabila udara yang masuk itu kotor dan tidak dapat disaring seluruhnya serta mengandung bakteri atau virus, akan mengakibatkan infeksi radang tenggorokan dan mengganggu jalannya pernafasan.2Trachea akan bercabang setinggi discus intervertebrale thoraxic 4/5, di mana akan bercabang menjadi bronchus primeratau bronchus principalis dexter dan sinister. Bronchus merupakan bagian yang menghubungkan paru-paru dengan trachea dan terdapat di paru-paru kanan dan kiri.Cabang bronchus ke kiri lebih mendatar bila dibandingkan dengan cabang bronchus ke kanan.Oleh karena itu, paru-paru kanan lebih mudah diserang penyakit dibanding paru-paru kiri.Setiap bronchus terdiri dari lempengan tulang rawan dan dindingnya terdiri dari otot halus. Bronchus bercabang-cabang lagi disebut bronchiolus di mana akan bercabang lagi ke bronchiolus terminalis.Dinding bronchiolus tipis dan tidak bertulang rawan.Disini akan berakhirnya saluran konduksi dan bermulanya saluran respirasi. Bronchiolus terminalis bercabang lagi kepada bronchiolus respiratorius dan ductus alveolaris seterusnya bercabang kepada saccus alveolaris. Alveolus terdapat di dalam saccus alveolaris.1Seterusnya paru-paru atau pulmo adalah alat respirasi terletak antara rongga dada dan di atasdiaphragma.Diaphragma adalah sekat rongga badan yang membatasi rongga dada dan rongga perut. Selain sebagai pembatas, diaphragma berperan aktif dalam proses pernafasan. Paru-paru terdiri dari dua bagian, yaitu paru-paru kanan dan paru-paru kiri.Paru-paru kanan terdiri dari tiga lobus sedangkanparu-paru kiri terdiri dari dua lobus.Paru-paru diselubungi oleh selaput elastis yang disebut pleura.Di dalam paru-paru terdapat kira-kira 300 juta alveoli dengan luas permukaan seluruhnya apabila direntangkan sekitar 80 meter persegi. Alveolus sangat tipis, namun elastis dan mengandung kapiler-kapiler darah yang membentuk jaring-jaring untuk pertukaran gas.3Rongga thorax terbagi tiga kompartemen, yaitu dua rongga pleura dan satu mediastinum.Pleura dibahagi kepada pleura parietalis dan pleura visceralis atau pulmonalis.Pleura parietalis dan dibedakan atas pleura costovertebralis atau costalis, pleura diaphragmatica, pleura cervicalis atau cupula pleurae serta pleura mediastinalis. Pleura visceralis terdiri atas 3 lapisan serat elastis dam mesothelium membungkus lobus-lobus paru-paru. Hilus pulmonis dilapisi pleura penghubung dan berfungsi sebagai lubang keluar masuk untuk organ pernafasan, bronchus dan pembuluh darah.4Struktur Mikroskopis Saluran Pernafasan

Gambar 4Mikroskopis Saluran PernafasanUdara masuk dan keluar melalui rongga hidung pada saat kita bernafas.Rongga hidung dipisahkan oleh suatu sekat yang disebut septum basal, menjadi bagian kanan dan kiri sedangkan dari rongga mulut dibatasi oleh maksila dan tulang langit-langit mulut.Rongga hidung dilengkapi dengan rambut hidung yang berfungsi sebagai penghalau benda-benda asing atau debu yang ikut masuk saat menghirup udara. Vibrissae berperan menyaring partikel-partikel debu yang kasar dan zat-zat lain pada saat udara masuk ke hidung,.Rongga hidung dilapisi dengan epitel silindris bersilia yang mengandung banyak sel goblet yang menghasilkan lendir.Mukus ini dengan sekresi serosa berperan untuk membasahi udara yang masuk dan melindungi pembatas alveolar halus dari pengeringan. Selain itu udara juga dihangatkan oleh jaringan vaskuler superfisial yaitu plexus Kisselbach.4Larynx merupakan tabung ireguler yang menghubungkan pharynx dengan trachea.Dalam lamina propia terdapat sejumlah tulang rawan larynx. Tulang rawan besar seperti thyroid, cricoid, dan arytenoid adalah tulang rawan hialin, dan pada orang tua sebagian dapat mengalami kalsifikasi. Tulang rawan hialin larynx terdiri atas tulang rawan thyroid, tulang rawan cricoid dan sepasang tulang rawan arytenoid.Manakala tulang rawan yang lebih kecil seperti epiglottis, cuneiformis, corniculatum, dan ujung aritenoid adalah tulang rawan elastin. Ligamentum menghubungkan tulang rawan tersebut satu sama lain, dan sebagian besar bersambung dengan otot-otot intrinsic larynx, otot-otot intrinsic larynx ini tidak bersambungan karena mereka adalah otot lurik. Selain berperanan sebagai penyokong yang mempertahankan jalan udara tetap terbuka, rawan-rawan ini berperanan sebagai katup untuk mencegah makanan atau cairan yang ditelan masuk trachea serta berperanan dalam pembentukan irama fonasi.2,4Pharynx bermula dari choana dan berlanjut sampai ke batas larynx.Bagian pharynx dibagi kepada nasopharynx, oropharynx dan laryngopharynx.Nasopharynx adalah bagian superior yang dibentuk atas epitel respiratori, oropharynx adalah bagian tengah yang dibentuk atas epitel berlapis gepeng serta laryngopharynx adalah bagian inferior yang dibentuk atas epitel berlapis gepeng.Epitel respiratori di nasopharynx adalah epitel bertingkat torak bersilia bersel Goblet.Terdapat muara dari saluran yang menghubungkan rongga hidung dan telinga tengah yang disebut osteum pharyngeum tuba auditiva serta kelompok jaringan limfoid yang disebut tonsila tuba mengelilinginya. Lamina propia nasopharynx mengadungi kelenjar campur dan bagian posterior nasopharynx mengandung tonsila pharyngea yang merupakan kumpulan jaringan limfoid yang tidak berbungkus kapsul.3Epiglotis yang menonjol dari pinggir larynx meluas ke pharynxdan mempunyai permukaan yang menghadap ke lidah dan larynx.Seluruh permukaan yang menghadap ke lidah dan bagian permukaan apikal yang menghadap ke larynx diliputi oleh epitel berlapis gepeng.Ke arah basis epiglottis pada permukaan yang menghadap larynx, epitel mengalami perubahan menjadi epitel bertingkat toraks bersilia.Kelenjar campur mukosa dan serosa terutama terdapat di bawah epitel toraks, bebas menyebar ke dalam dan menimbulkan bercak pada rawan elastin yang berdekatan.Di bawah epiglottis, mukosa membentuk dua pasang lipatan yang meluas ke dalam lumen larynx.Pasangan yang di atas merupakan plica vestibularis, epitel respirasi yang di bawahnya terletak sejumlah kelenjar seromukosa dalam lamina proprianya.Pasangan yang bawah merupakan lipatan yang merupakan plica vocalis.Di dalam plica vocalis yang diliputi oleh epitel berlapis gepeng, terdapat berkas-berkas besar sejajar dari selaput elastin yang merupakan ligamentum vocale. Sejajar dengan ligamentum terdpat berkas-berkas otot lurik yaitu m.vocalis yang mengatur regangan pita serta ligamentum dan akanmenimbulkan suatu suara dengan tonus yang tidak sama.5

Gambar 5Mikroskopis TrakeaTrachea merupakan tabung berdinding tipis yang terletak dari basis larynx (tulang rawan cricoid)ke tempat di mana trachea bercabang menjadi 2 bronchus primer.Tracheadibatasi oleh mukosa respirasi dan terdapat 20 tulang rawan hialin berbentuk seperti huruf C yang berperanan mempertahankan lumen trake agar tetap terbuka.Ligamentum fibroelastindan berkas-berkas otot polos (m. trachealis) melekat pada perikondrium dan menghubungkan ujung-ujung bebas tulang rawan tersebut.Ligamentum mencegah peregangan lumen yang berlebihan, sementara itu otot memungkinkan rawan saling berdekatan.Kontraksi otot disertai dengan penyempitan lumen trachea dan digunakan untuk respon batuk. Setelah kontraksi, penyempitan lumen tracheaakan menambah kecepatan udara ekspirasi yang membantu membersihkan jalan udara.6Trachea membelah menjadi 2 bronkus primer yang masuk ke dalam paru-paru pada tiap hilus pulmonis.Struktur ini dikelilingi oleh jaringan penyambung padat dan membentuk akar paru-paru.Setelah masuk ke dalam paru-paru, bronchus primer menuju ke arah bawah dan luar untuk membentuk 3 bronchus pada paru-paru kanan 2 bronchus pada paru-paru kiri.Bronchus lobaris bercabang-cabang membentuk bronkus yang lebih kecil yang di sebut bronchiolus. Masing-masing bronchiolus masuk ke lobus paru-paru yang membentuk 5-7 bronchiolus terminalis.6Lobulus paru-paru berbentuk piramid dengan apex yang mengarah ke arah permukaan paru-paru.Tiap lobulus dibatasi oleh septum jaringan penyambung tipis yang terlihat pada fetus.Bronchiolus tidak mempunyai kelenjar pada mukosanya dan adanya sel-sel goblet yang tersebar dalam epitel permulaan.Pada bronchiolus yang lebih besar, epitelnya bersilia menjadi epitel kubis bersilia pada bronchiolus terminalis. Selain sel-sel bersilia, bronchiolus terminalis juga mempunyai sel-sel clara yang permukaan apikalnya berbentuk seperti kubah yang menonjol ke arah lumen. Sel-sel clara pada manusia merupakan sel-sel sekretori. Bronchiolus respiratorius dibatasi oleh epitel kubis bersilia, tetapi pada tepi lubang alveolaris, epitel bronkiolus menuju epitel pembatas alveolus.Epitel bronkiolus terdiri atas epitel kubis bersilia. Bronkiolus respiratorius digunakan untukmenggambarkan fungsi pada segmen jalannya pernafasan.5,6Ductus alveolaris dan alveoli dibatasi oleh sel-sel epitel selapis gepeng yang sangat tipis.Dalam lamina propria, di sekitar tepi alveoli merupakan jala sel otot polos yang saling berhubungan.Ductus alveolaris bermuara ke dalam atria, ruang yang menghubungkan antara multilokularis alveoli dengan dua atau lebih alveolaris pada setiap atrium.Serabut-serabut elastin memungkinkan alveoli mengembang pada waktu inspirasi dan secara pasif berkontraksi pada saat ekspirasi. Kolagen berperan sebagai penyokong yang mencegah peregangan yang berlebihan dan sebagai pencegah kerusakan-kerusakan kapiler halus dan septa alveoli yang tipis.5,6Alveoli merupakan evaginasi kecil dari bronkiolus respiratorius, ductus alveolaris , dan saccus alveolaris. Alveoli merupakan bagian terminal cabang-cabang bronchus dan bertanggungjawab akan struktur paru-paru yang menyerupai busa. Secara struktural alveoli menyerupai kantung kecil yang terbuka pada salah satu sisinya.Dalam struktur yang menyerupai mangkok ini, oksigen dan karbon dioksida mengadakan pertukaran antara udara dan darah.Dinding alveoli dikhususkan untuk menyelenggarakan difusi antar lingkungan eksterna dan interna.Umumnya, tiap-tiap dinding dari 2 alveoli yang berdekatan bersatu dan dinamakan septum atau dinding interalveolaris.Septum Alveolaris terdiri atas dua lapisan epitel pipih tipis yang diantaranya terdapat kapiler-kapiler, jaringan penyambung merupakan intertisial. Di dalam interstisial septa alveolaris paling kaya akan jaringan kapiler dalam tubuh.6Kapiler-kapiler pulmonalis yang beranastomosis disokong oleh jalian serabut kolagen dan elastin di alveolus.Serabut-serabut ini, yang dirancang agar memungkinkan pengembangan dan kontraksi dinding alveoli, merupakan struktur primer penyokong alveoli.Dalam interstitial septa juga ditemukan leukosit, makrofag, dan fibroblast.Oksigen udara alveoli masuk ke dalam kapiler darah melalui membran yang membatasi udara dan alveoli, CO2 berdifusi dengan arah yang berlawanan.Pelepasan CO2 dari H2CO3 dikatalisis oleh enzim anhidrase karbonat yang terdapat dalam sel-sel darah merah.Sel endotel kapiler sangat tipis sekali dan mempunyai inti yang lebih kecil, tampak lebih panjang daripada inti sel-sel pembatas, sel tipe I merupakan sel yang sangat tipis yang membatasi permukaan sel alveoli.Sitoplasma pada bagian tipis terutama mengandung vesikel pinositotik, yang memegang peranan penting dalam turnover surfaktan (di jelaskan di bawah) dan pembuangan partikel-partikel kecil yang merupakan kontaminan dari permukaan luar. Secara sitologis, sel epitel pipih dan sel endotel kapiler satu sama lain merupakan bayangan cermin.Sel tipe II juga dinamakan sel septal, ditemukan terselip diantara sel-sel epitel pipih, dimana mereka mempunyai hubungan okludens dan desmosom.Sel tipe II merupakan sel yang secara kasar kubis yang biasanya ditemukan dalam kelompokan 2 atau 3 sel sepanjang permukaan alveoli pada tempat-tempat dimana dinding alveoli bersatu dan membentuk sudut. Sel-sel ini, yang terletak pada lamina basalis, merupakan bagian dari epitel, karena mempunyai asal yang sama seperti sel epitel pipih yang membatasi dinding alveoli.5Sel tipe III akan membentuk selubung ekstra sel dan menimbulkan suatu zat yang menyebar diatas permukaan alveoli disebut surfakatan yang mempunyai aktivitas permukaan yang unik. Lapisan surfaktan terdiri atas hipofase proteinaceous cair yang diliputi oleh selaput monomolekuler fosfolipid, terutama terdiri atas dipalmitoil lesitin.Surfaktan berperan dalam fungsi utama ekonomi paru-paru dan membantu dalam mengurangi regangan permukan sel pipih alveolar. Tanpa Surfaktan, sel-sel yang sangat tipis ini cenderung akan membulat, suatu fenomena umum yang diperlihatkan akibat kebutuhan untuk mengurangi energi yang dikeluarkan untuk mempertahankan permukaan yang lebih luas, yang terdapat pada sel-sel yang tipis. Pengurangan regangan permukaan, berarti lebih sedikit tenaga inspirasi yang dibutuhkan oleh alveoli yang mengembang, jadi mengurangi kerja pernafasan.Lapisan surfaktan tidak statis tetapi sca konstan mengalami turnover.Lipoprotein dengan lambat dibuang dari permukaan oleh vesilkel-vesikel pinositotik sel-sel epitel pipih.Cairan bronko-alveolar membantu pembuangan partikel-partikel dan unsur yang berbahaya dari udara inspirasi. Dalam cairan terdapat beberapa enzim litik misalnya , lisosim, kolagenase, dan glukuronidase.6Pleura adalah membran serosa yang meliputi paru-paru yang diliputi oleh sel-sel mesotel yang terletak pada lapisan jaringan penyambung halus yang mengandung serabut kolagen dan elastin.Serabut-serabut elastin pleura viseralis bersambungan dengan serabut-serabut yang terdapat pada parenkim paru-paru.Oleh karena itu, kedua lapisan tersebut membatasai rongga yang semata-mata dibatasai oleh sel gepeng mesotel. Dinding rongga pleura, seperti semua rongga serosa misalnya periotenum dan perikardium, sangat permeabel terhadap air dan zat lain. Cairan ini berasal dari plasma darah dengan cara eksudasi.MekanismeKerja Otot Pernafasan

Gambar 6Otot-Otot PernafasanInspirasi dan ekspirasi adalah fase pernafasan. Inspirasi merupakan proses pemasukan udara ke dalam paru-paru. Ekspirasi merupakan pross pengeluaran udara dari paru-paru.Mekanisme pernafasan ada dua macam, yaitu pernafasan dada dan pernafasan perut.Otot-otot yang digunakan waktu pernapasan dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu primer dan tambahan.Otot pernapasan primer adalah diaphragma yang dibentuk oleh dua hemidiaphragma terbentuk kubah yang membentuk dasar torak dan memisahkan torak dari abdomen.Pada waktu inspirasi, diaphragma berkontraksi dan mendatar, serta turun ke arah abdomen.Kontraksi diaphragmatic menyebabkan ukuran longitudinal paru bertambah.Pada waktu ekspirasi, diafragma mengalami reaksi dan naik kembali ke posisi istirahat.Otot pernapasan bertambah, terletak dalam leher dan dada bagian atas, dapat membantu diafragma memperbesar volume rongga dada.Otot pernapasan tambahan meliputi otot-otot sternocleidomastoideus, trapezius, intercostalis, dan rhomboideus. Otot-otot yang berperan untuk proses inspirasi adalahdiaphragm,m. intercostalis externus, m. sternocleidomastoideus danm. elevator scapula. Sedangkan otot-otot yang berperan dalam proses ekspirasi adalah otot abdominalis (m. rectus transversus dan m. obliquus), m. intercostalis internus dan m. serratus inferior posterior.7Otot terpenting untuk peristiwa inspirasi adalah diaphragma.Ini terdiri dari duatu lapisan tipis otot berbentuk kubah yang tepinya lekat pada iga sebelah bawah. Perangsangan otot ini dilaksanakan oleh syaraf phrenicus dan ketika berkontraksi abdomenakan tertolak ke bawah, terjadi penambahan dimensi vertikal dari rongga dada. Selain itu tulang rangka terangkat dan bergerak keluar, yang juga menyebabkan penambahan diameter lateral dan torak. Otot pernapasan tambahan yaitu m. scalenus dan m. sternocleidomastoideus tidak berfungsi pada pernapasan tenang.Untuk waktu ekspirasi otot terpenting yaitu otot dinding abdomen yang terdiri dari rectus abdominalis, obliquus internus, dan obliquus externus serta trasversus abdominalis.Pada kontraksi otot-otot ini tahanan intra abdominal naik dan diafragma tertolak keatas, otot-otot ini juga berkontraksi kuat ketika batuk dan muntah. Otot intercostals internal membantu ekspirasi aktif dengan menarik iga-iga ke bawah dan dalam serta mengurangi volume torak.7Pernafasan Dada Inspirasi terjadi jika otot antar tulang rusuk berkontrak sehingga tulang rusuk dan dada terangkat.Akibatnya rongga dada membesar, paru-paru mengembang, dan penurunan tekanan udara di dalam paru-paru.Karena tekanan udara di luar tubuh lebih besar, maka udara yang kaya oksigen masuk ke dalam tubuh.Ekspirasi terjadi jika otot antar tulang rusuk berelaksasi sehingga tulang-tulang rusuk dan dada turun kembali pada kedudukan semula.Akibatnya, rongga dada mengecil, volume paru-paru berkurang, dan peningkatan tekanan udara di dalam paru-paru.Kemudia, udara yang kaya karbon dioksida terdorong keluar tubuh melalui hidung.Pernafasan PerutInspirasi terjadi jika otot diafragma berkontraksi sehingga letaknya sedikit mendatar.Keadaan ini mengkibatkan rongga perut turun kebawah, rongga dada membesar, paru-paru mengambang, dan tekanan udara di dalam paru-paru mengecil.Akibatnya udara yng kaya oksigen masuk kedalam tubuh.Ekspirasi terjadi jika otot diafragma berelaksasi sehingga letaknya kembali pada kedudukan semula.Kondisi ini mengakibatkan rongga perut kembali ke posisi semula, rongga dada mengecil, volume paru-paru berkurang, dan tekanan udara di dalam paru-paru membesar.Akibatnya udara yang kaya karbon dioksida terdorong keluar tubuh.Mekanisme Pernafasan Dada dan PerutPada fase inspirasi pernafasan dada otot antar tulang rusuk, musculus intercostalis eksternus akan berkontraksi dan menyebabkan tulang rusuk terangkatseterusnya paru-paru mengembang. Oleh karena itu tekanan udara dalam paru-paru menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar jadi udara luar masuk ke paru-paru.Pada fase ekspirasi pernafasan dada otot antar tulang rusuk relaksasi dan menyebabkan tulang rusuk menurun seterusnya paru-paru mengecil.Oleh karena itu tekanan udara dalam paru-paru lebih besar dibandingkan dengan tekanan udara luar jadi udara keluardari paru-paru.Pada fase fnspirasi pernafasan perut otot diaphragm berkontraksi dari posisi dari melengkung menjadi mendatar menyebabkan paru-paru mengambang.Oleh karena itu tekanan udara dalam paru-paru lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar jadi udara masuk ke paru-paru.Pada fase ekspirasi pernafasan perut otot diaphragma relaksasi dari posisi dari mendatar kembali melengkung menyebabkan paru-paru mengecil.Oleh karena itu tekanan udara di paru-paru lebih besar dibandingkan tekanan udara luar jadi udara keluar dari paru-paru.Mekanisme Pengaturan PernafasanOtot-otot pernafasan merupakan otot rangka dan memerlukan rangsangan melalui persarafan untuk berkontraksi.Terdapat dua pola pernafasan yaitu, spontan dan paksa.Pola pernafasan spontan berirama dihasilkan lepas muatan dari pusat pernafasan di batang otak yaitu dari medulla oblongata. Aktivitas pernafasan juga dapat dimodifikasi untuk berbicara, bernyanyi dan sebagainya.8Pusat pernafasan otomasi terdiri dari 3 bagian yaitu pusat respirasi, pusat apneustik dan pusat pneumotaksik. Pusat respirasi di formation reticularis medulla oblongata di mana akan lepas muatan berirama untuk menghasilkan pernafasan spontan. Pusat respirasi ini terdiri dari 2 kelompok neuron, kelompok dorsal dan ventral.Kelompok dorsal terdiri dari neuron I dan akan melepaskan impulsee dengan frekuensi 12-15/menit secara periodic. Serat-serat saraf neuron I akan berakhir di motor neuron medulla spinalis dan mempersarafi otot-otot inspirasi utama. Sebagian serat saraf dari neuron I dari kelompok dorsal akan menuju ke kelompok ventral yang terdiri dari neuron I dan E. Kedua-dua neuron tidak aktif pada pernafasan tenang, neuron I diaktifkan oleh rangsangan dari kelompok dorsal bila kebutuhan ventilasi meningkat. Impulsee melalui serat saraf yang keluar dari neuron I kelompok ventral akan merangsang motor neuron yang mempersarafi otot-otot imspirasi tambahan melalui N IX dan N X. Neuron E akan dirangsang oleh neuron I kelompok dorsal untuk mengeluarkan impulsee yang menyebabkan kontraksi otot-otot ekspirasi untuk ekspirasi aktif. Neuron E ventral akan mengeluarkan impulsee yang menghambat neuron I dorsal. Pusat respirasi mempu melepaskan impulsee spontan berirama tetapi dipengaruhi oleh impulsee dari berbagai bagian, misalnya impulsee aferen dari jaringan parenkim paru melalui N X, kortex cerebri, pusat apneustik dan pusat pneumotaksik.8Pusat pneumotaksik berada di bagian atas pons dan impulsee dari sini menghambat aktivitas neuron I untuk menghentikan rangsang inspirasi dan mencegah paru-paru terlalu mengembang. Saraf pernafasan terdiri dari N Phrenicus yang mempersarafi diaphragm, N spinal thoraxic yang mempersarafi otot-otot intercostalis serta saraf simpatis dan parasimpatis.9Pusat pernafasan juga dipengaruhi oleh rangsang kimia dan non kimia.Rangsang kimia melalui chemoreceptor perifer dan central.Pernafasan dipengaruhi oleh PO2, PCO2 dan ion H+ dalam darah arteri.Pusat chemoreceptor di permukaan ventral medulla manakala chemoreceptor perifer terletak di arcus aorticus dan caroticus. Rangsang non kimia terjadi di kortex cerebri secara langsung, tidak langsung, peningkatan suhu, dengan bantuan propioseptor dan reseptor regang untuk reflex Hering Breuer. Impulse aferen dari N X mengandungi DRG yang menghambatkan neuron I.9Volume dan Kapasitas Paru-ParuPengukuran Kapasitas dan volume paru-paru dapat diukur dengan spirometer.Jarum penunjuk spirometer ditempatkan pada titik 0.Untuk mengukur Tidal Volume(TV) dilakukan inspirasi normal, kemudian diekspirasikan ke dalam spirometer dengan normal.Untuk mengukur expiratory reserve volume (ERV) setelah inspirasi normal, dilakukan ekshalasi maksimal ke dalam spirometer.Untuk mengukur Vital Capacity(VC) dilakukan inspirasi maksimal kemudian ekspirasi maksimal ke dalam spirometer, setiap prosedur diulangi tiga kali untuk mendapatkan rata-rata.Inspiratory Reserve Volume (IRV) dihitung dengan persamaan : IRV = VC ( ERV + TV ).Total Lung Capacity (TLC) dapat dihitung dengan TLC = VC + RV.Tidal Volume (TV) adalah volume udara keluar dan masuk pada pernapasan tenang kira-kira 500 ml. Tidal Volume dipengaruhi oleh berat badan, jenis kelamin, usia dan kondisi fisik. Inspiratory Reserve Volume(IRV) adalah volume udara maksimal yang dapat diinspirasi setelah volume tidal kira-kira 2000 ml. Expiratory Reserve Volume(ERV)adalah udara maksimal yang masih dapat dikeluarkan setelah ekspirasi biasa kira-kira 1000 ml. ERV dapat diukur dengan cara praktikum menghirup napas normal dan menghembuskan napas sekuat-kuatnya pada spirometer. Nilai ERV sendiri adalah pengurangan angka yang tercatat pada spirometer dikurangi dengan TV yang telah diukur sebelumnya.Nilai ERV adalah sekitar 700 ml untuk wanita dan 1200 ml untuk pria.Vital Capacity (VC) adalah volume udara maximum yang dapat diinspirasi dan diekspirasi selama pernapasan yang dipaksakan sekitar 3500 ml untuk wanita dan 4500 ml untuk pria.Inspiratory Capacity (IC) dapat dihitung dengan IC = TV + IRV, kira-kira 2500 ml. Residual Volume (RV) adalah udara yang masih tersisa dalam paru-paru setelah ekspirasi maksimal dan terdiri dari volume kolaps dan volume minimal kira-kira 1200 ml. Volume kolaps adalah udara yang masih dapat dikeluarkan dari paru-paru sesudah ekspirasi maksimal bila paru kolaps. Manakala volume minimal adalah udara yang tinggal dalam paru-paru sesudah paru-paru kolaps dan digunakan di ilmu kedokteran kehakiman untuk membuktikan apakah bayi lahir meninggal atau mati setelah lahir.Keseimbangan Asam-BasaTerdapat 3 teori asam basa yaitu teori Arrhenius, teori Bronsted-Lowry dan teori Lewis.Asam dan basa adalah sifat kimia zat yang sangat penting untuk diketahui.Sifat asam basa sangat berkaitan dengan lingkungan kimiawi zat tersebut. Menurut Arrhenius, asam menghasilkan H+ dalam larutannya zat apabila dilarutkan dalam air. Contohnya HCl(aq) menghasilkan H+(aq) dan Cl-(aq) serta CH3COOH(aq) menghasilkan H+(aq) dan CH3COO-(aq). Manakala basa adalah zat yang apabila dilarutkan dalam air terionisasi menghasilkan OH-. Contohnya NaOH(aq) menghasilkan Na+(aq) dan OH-(aq) serta NH4OH(aq) menghasilkan NH4+(aq) dan OH-(aq).Menurut Bronsted dan Lowry, asam adalah ion atau molekul yang dapat memberikan proton (H+) kepada basa dan disebut donor proton sedangkan basa adalah ion atau molekul yang dapat menerima proton disebut akseptor proton. Proton adalah inti atom H ataupun atom H yang tidak mempunyai electron.Contohnya HCl(aq) dan NH3(aq) menghasilkan NH4-(aq) dan Cl-(aq). Setiap asam mempunyai basa konjugasi, demikian juga setiap basa mempunyai asam konjugasi.Menurut Lewis, asam adalah suatu spesies yang dapat menerima pasangan electron bebas atau akseptor pasangan elektron dalam suatu reaksi kimia. Manakala basa adalah suatu spesies yang dapat memberikan pasangan electron bebas atau donor pasangan elektron. Contohnya AlCl3dan PCl3menghasilkan Cl3Al dan PCl3. AlCl3 adalah asam karena dapat menerima pasangan electron dari PCl3 dan PCl3 adalah basa karena dapat memberikan pasangan electron bebasnya.10

Gambar 7 Pengaturan Keseimbangan Asam BasaTerdapat 3 sistem utama yang mengatur konsentrasi ion hidrogen dalam cairan tubuh untuk mencegah asidosis atau alkalosis adalah sistem buffer, sistem pernafasan dan sistem renal.Saat terjadi perubahan dalam konsentrasi ion hidrogen,sistem buffer tidak mengeliminasi ion-ion hidrogen dari tubuh atau menambahnya kedalam tubuh tetapi hanya mengikat sampai keseimbangan tercapai kembali.Kemudian sistem pernafasan juga bekerja untuk mengeliminasi CO2 dan oleh karena itu H2CO3 dari tubuh.Kedua pengaturan ini menjaga konsentrasi ion hidrogen dari perubahan yang terlalu banyak sampai pengaturan yang ketiga bereaksi lebih lambat, ginjal dapat mengeliminasi kelebihan asam dan basa dari tubuh.Walaupun relative lambat, ginjal merupakan sistem pengaturan asam-basa yang paling kuat selama beberapa jam sampai beberapa hari.Ginjal memiliki kemampuan untuk merubah jumlah asam atau basa yang dibuang, yang biasanya berlangsung selama beberapa hari, asam yang berlebihan akan dibuang oleh ginjal dalam bentuk ammonia.10Selain itu, tubuh juga menggunakan sistempenyangga pH (buffer).Tubuh menggunakan buffer dalam darah sebagai pelindung terhadap perubahan yang terjadi secara tiba-tiba dalam pH darah.Sistem buffer terpenting dalam pengendalian pH adalah dari plasma dan erythrocyte yaitu sistem bikarbonat atau asam karbonat (HCO3-/H2CO3).11Seterusnya sistem renal melalui pengaturan ekskresi asam dan mengatur Na+ dan H+.Selain itu, melalui pengaturan ekskresi ammonia oleh sel-sel tubulus ginjal yang dapat membentuk ammonia dari asam-asam amino intrasel terutama glutamin.Untuk mengimbangi Na+ dari filtrate glomeruli masuk ke sel-sel tubulus dan meningkatkan pertukaran Na+ dan H+ untuk menaikkan reabsorpsi HCO3-.Pada asidosis metabolic produksi NH4+ ditingkatan dan pada alkalosis metabolic diturunkan.Faktor asidosis metabolik adalah kekurangan bikarbonat, penurunan pH, produksi asam organic lebih laju daripada eliminasinya serta ekskresi asam. Mekanisme kompensasinya terdiri dari 3 sistem, sistem buffer, sistem pernafasan dirangsang untuk hiperventilasi agar ekskresi CO2 meningkat serta sistem renal pada ginjal yang meningkatkan pertukaran Na+ dan H+, pembentukan ammonia dan reabsorpsi HCO3-. Faktor alkalosis metabolic adalah kelebihan bikarbonat dan peningkatan pH. Mekanisme kompensasinya adalah sistem buffer, sistem pernafasan dirangsang untuk hipoventilasi dan sistem renal pada ginjal menurunkan pertukaran Na+ dan H+, pembentukan ammonia serta reabsorpsi HCO3-.11Seterusnya faktor asidosis respiratorik adalah kelebihan H2CO3 dan penurunan pH.Mekanisme kompensasinya adalah asam karbonat masuk ke dalam darah terutama dibuffer oleh Hb dan protein pada sistem buffer. Selain itu, pada sistem pernafasan dirangsang untuk hiperventilasi untuk mengeluarkan CO2 serta sistem renal yang meningkatkan pertukaran Na+ dan H+, pembentukan ammonia dan reabsorpsi HCO3-. Faktor alkalosis respiratorik adalah kekurangan H2CO3 dan peningkatan pH.Alkalosis respiratorik disebabkan oleh peningkatan atau keadaan pernafasan, demam, hysteria yang menyebabkan hiperventilasi, hipoksia, keracunan salisilat serta eliminasi CO2 yang berlebihan. Mekanisme kompensasinya adalah pada ginjal, sistem renal menurunkan pertukaran Na+ dan H+, pembentukan ammonia dan reabsorpsi HCO3-.10,11KesimpulanRespirasi adalah proses penting untuk metabolisme sel supaya dapat bertahan hidup. Terdapat banyak faktor dan mekanisme pernafasan yang harus diatur oleh pusat pernafasan yang terdiri dari pusat respirasi, pusat apneustik dan pusat pneumotaksik.Keseimbangan asam dan basa dalam tubuh harus diperhatikan untuk menjaga kondisi agar tetap sehat.Keseimbangan antara cairan dalam tubuh dapat dipeoleh dengan melihat perbandingan antara pemasukan dengan pengeluaran cairan.

Daftar Pustaka1. Netter FH. Atlas of human anatomy. 6th Ed. Philadelphia, Elseviers Heatlth Science; 2014: 193-9.2. Schlossberg L, D George.The Johns Hopkins atlas of human functional anatomy. 4th Ed. America, John Hopkins University Press: 1997; 160-4.3. Dauber W. Pocket Atlas of human anatomy: founded by Heinz Feneis. 5th Ed. New York, Georg Thieme Verlag; 2011: 435-47.4. Putz R, Pabst R. Sobatta atlas of human anatomy. 14th Ed. Germany, Elsevier GmbH; 2006: 352-78.5. Drake RL, Vogl AW, Mitchell AWM, Tibbitts RM, Richardson PE. Grays atlas of human anatomy. 2nd Ed. America, Elseviers Heatlth Science; 2014: 79-87.6. Agur AMR, Dalley AF. Grants atlas of anatomy. 13th Ed. America, Lippincott Williams & Wilkins; 2013: 19-45.7. Rogers K. The respiratory system. New York, Britannica Educational Publishing; 2011: 41-9, 53-4.8. Kaminsky DA. Respiratory system. 2nd Ed. Philadelphia, The Netter Collections of Medical Illustrations; 2011 (3): 50-61.9. West JB. Respiratory physiology. 9th Ed. America, Lippincott Williams & Wilkins, 2012: 95-124.10. Pandey K, Shukla JP. Regulatory mechanism in vertebrates. New Delhi, Rajsons Printers; 2005: 105-39.11. Klpmann WR, Stummvoll HK, Lehmann P. Electrolytes, acid-base balance and blood gases. America, Springer; 2007: 157-60.1