fluid, electrolyte, and acid–base homeostasis
TRANSCRIPT
FLUID, ELECTROLYTE, ANDACID–BASE HOMEOSTASIS
Resti Yulianti Sutrisno, M.Kep. Ns., Sp.Kep.MB
PSIK FKIK UMY
IDK 1 - 2020
Learning Objective
Kompartemen dan Komposisi Cairan Tubuh
Komposisi elektrolit di
cairan tubuh
Larutan isotonik,
hipotonik, dan hipertonik
Keseimbangan asam basa,
derajat keasaman
Total Body Water (TBW)
• Air merupakan komponen utama dalam tubuh.
• Komposisi cairan tersebut terdiri dari air dan zat terlarut baik yang termasuk elektrolit ataupun yang non elektrolit
• TBW 40-8O % dari berat tubuh, tergantung jumlah jaringan adipose yang berbeda (mengandung sedikit air)
• TBW pada wanita lebih kecil dibanding dengan laki-laki dewasa pada umur yang sama, karena ada hormone estrogen yang mendorong pengendapan lemak
• TBW pada neonatus lebih tinggi yaitu sekitar 70-80% berat badan
TBW berdasarkan
Usia
• Dalam persentas berat badan
Komposisidan KompartenenCairan Tubuh
Komposisi dan Kompartenen Cairan Tubuh
Body Fluid Compartment
Body fluids are present in two main “compartments”—
2/3 of body fluid is intracellularfluid (ICF) (intra- within) or cytosol,
the fluid within cells.
1/3, called extracellular fluid (ECF) (extra-outside), is outside cells and includes all other body fluids.
• About 80% of the ECF is interstitial fluid (inter- between), which occupies the microscopic spaces between tissue cells, and
• 20% of the ECF is plasma, the liquid portion of the blood.
Cairan Intraselular
• Membran sel bagian luar memegang peranan penting dalam mengatur volume dan komposisi intraselular.
• Pompa membran-bound ATP-dependent akan mempertukarkan Na dengan K dengan perbandingan 3:2.
• Oleh karena membran sel relativ tidak permeable tehadap ion Na dan ion K, oleh karenanya potasium akan dikonsentrasikan di dalam sel sedangkan ion sodium akan dikonsentrasiksn di ekstra sel.
• Potasium adalah kation utama ICF dan anion utamanya adalah fosfat.
• Akibatnya, potasium menjadi faktor dominant yang menentukan tekanan osmotik intraselular, sedangkan sodium merupakan faktor terpenting yang menentukan tekanan osmotik ekstraselular
Cairan Ekstraselular
• Fungsi dasar : menyediakan nutrisi bagi sel dan memindahkan hasil metabolismenya.
• Keseimbangan antara volume ektrasel yang normal terutama komponen sirkulasi (volume intravaskular)adalah hal yang sangat penting.
• Sodium merupakan kation ekstraselular terpenting dan merupakan faktor utama dalam menentukan tekanan osmotik dan volume sedangkan anion utamanya adalah klorida (Cl-), bikarbonat (HCO3-).
• Perubahan dalam volume cairan ekstraselular berhubungan dengan perubahan jumlah total sodium dalam tubuh. Hal ini tergantung dari sodium yang masuk, ekskeri sodium renal dan hilangnya sodium ekstra renal
Cairan Intertitial
• Normalnya sebagian kecil cairan interstisial dalam bentuk cairan bebas.
• Sebagian besar air interstisial secara kimia berhubungan dengan proteoglikan ekstraselular membentuk gel.
• Pada umumnya tekanan cairan interstisial adalah negatif ( kira-kira -5 mmHg).
• Bila terjadi peningkatan volume cairan iterstisial maka tekanan interstisial juga akan meningkat dan kadang-kadang menjadi positif. Pada saat hal ini terjadi, cairan bebas dalam gel akan meningkat secara cepat dan secara klinis akan menimbulkan edema
Cairan Intravaskular
• Cairan intravaskular terbentuk sebagai plasma yang dipertahankan dalam ruangan intravaskular oleh endotel vaskular.
• Sebagian besar elektrolit dapat dengan bebas keluar masuk melalui plasma dan interstisial yang menyebabkan komposisi elektrolit keduanya yang tidak jauh berbeda.
• Ikatan antar sel endotel yang kuat akan mencegah keluarnya protein dari ruang intravaskular. Akibatnya plasma protein (terutama albumin) merupakan satu-satunya zat terlarut secara osmotik aktif dalam pertukaran cairan antara plasma dan cairan interstisial.
Perpindahan Cairan
Intertisial Fluid akan bertukar dengan Intracelular melalui membran sel yang
permeable selektif.
Kemudian secara cepat cairan dari intravaskularakan saling bertukar dengan intertitial melalui
membran kapiler yang semipermeabel
Pertama cairan akan dibawa melalui pembuluh darah (bagian dari IVF)
Pertukaran Cairan IVF dan ISF
Pertukaran cairan melewati kapiler (pertukaran cairan diantara kapiler
dan intertitial) ditentukan oleh tekanan hidrostatik dan tekanan osmotik koloid (ditentukan oleh
albumin).
Pada ujung arteri dari kapiler, tekanan hidrostatik dari darah (mendorong
cairan keluar) melebihi tekanan osmotik koloid (menahan cairan tetap
didalam) sehingga mengakibatkan perpindahan dari bagian intravaskular
ke interstisial.
Pada ujung vena dari kapiler, cairan berpindah dari ruang interstisial ke ruang intravaskular karena tekanan
osmotik koloid melebihi tekanan hidrostatik.
Perpindahan cairan dari ISF dan ICF
Pertukaran cairan antara ruangan interstisial dan intraselular dibangun
oleh daya osmotik yang diciptakan oleh perbedaan konsentrasi zat terlarut
nondifusif.
Perpindahan air dari kompartemen yang hipoosmolar menuju kompartemen yang
hiperosmolar.
Difusi antara cairan interstisial dan cairan intraselular dapat terjadi melalui beberapa mekanisme: (1)secara
langsung melewati lapisan lemak bilayer pada membran sel, (2) melewati protein
chanel dalam membran, (3) melalui ikatan dengan protein carier yang
reversible yang dapat melewati membran (difusi yang difasilitasi).
Osmosis dan Tekanan Osmosis
Osmosis adalah proses pergerakan dari air yang melewati membran semipermeabel yang disebabakan oleh perbedaan konsentrasi.
Proses pergerakan air ini dari yang konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi.
Tekanan osmotik adalah daya dorong air yang dihasilkan oleh partikel-partikel zat terlarut didalamnya.
Tekanan osmotik tergantung dari jumlah zat yang tak terlarut didalamnya.
Larutan isotonik tidak mempunyai efek terhadap volume sel, sedangkan larutan hipotonik dan hipertonik akan meningkatkan dan menurunkan volume sel
Edema
The accumulation of fluid within the interstitial spaces.
Leads to:
• increased hydrostatic pressure
• lowered plasma osmotic pressure
• increased capillary membrane permeability
• lymphatic channel obstruction
Daily water loss equals daily water gain
Water loss occurs in four ways.... Each daY...
• The kidneys excrete about 1500 mL in urine,
• The skin evaporates about 600 mL (400 mL through insensible perspiration—sweat that evaporates before it is perceived as moisture—and 200 mL as sweat),
• The lungs exhale about 300 mL as water vapor, and
• The gastrointestinal tract eliminates about 100 mL in feces.
• In women of reproductive age, additional water is lost in menstrual flow.
On average, daily water loss totals about 2500 mL.
Daily water intake equals daily output
Elektrolit
• Elektrolit merupakan molekul terionisasi yang terdapat di dalam darah, jaringan, dan sel tubuh.
• Elektrolit atau ion adalah Garam yang terurai didalam air menjadi satu atau lebih partikel-partikel bermuatan
• Dalam bentuk positif (kation) maupun yang negatif (anion)
• Fungsi elektrolit
✓ menghantarkan arus listrik
✓ membantu mempertahankan pH dan level asam basa dalam tubuh
✓ memfasilitasi pergerakan cairan antar dan dalam sel melalui proses osmosis
• Elektrolit tubuh terdiri dari natrium (Na+), kalium (K+), kalsium (Ca2+), magnesium (Mg2+), klorida (Cl-), bikarbonat (HCO3-), fosfat (HPO42-) dan sulfat (SO42-).
• Komposisi elektrolit yang mengisi kompartemen tubuh
Komposisi Elektrolit
• Elektrolit tubuh terdiri dari natrium (Na+), kalium (K+), kalsium (Ca2+), magnesium (Mg2+), klorida (Cl-), bikarbonat (HCO3-), fosfat (HPO42-) dan sulfat (SO42-).
Electrolyte and protein anion concentration in plasma, intertitial fluid, and intracellular fluid
Cations and Anions
CES
Sodium(Na+), chloride(Cl-),
bicarbonate (HCO3-),
CIS
Potassium(K+), magnesium (Mg2+),
and phosphate (HPO42-)
Sodium (Na)
• The most abundant ions in extracellular fluid
• 90% of the extracellular cations.
• The normal blood plasma Na concentration is 136–148 mEq/liter.
• When the blood plasma concentration of Na drops below 135 mEq/liter, a condition called hyponatremia
Chloride
CHLORIDE IONS (CL) ARE THE MOST PREVALENT ANIONS IN EXTRACELLULAR
FLUID.
THE NORMAL BLOOD PLASMA CL CONCENTRATION IS 95–105 MEQ/LITER.
Bicarbonate
• Bicarbonate ions (HCO3) are the second most prevalent extracellular anions.
• Normal blood plasma HCO3 concentration is 22–26 mEq/liter in systemic arterial blood
• Normal blood plasma HCO3 concentration is 23–27 mEq/liter in systemic venous blood.
Potassium ions (K)
POTASSIUM IONS (K) ARE THE MOST ABUNDANT CATIONS IN INTRACELLULAR FLUID (140
MEQ/LITER).
K PLAYS A KEY ROLE IN ESTABLISHING THERESTING MEMBRANE POTENTIAL AND IN THE
REPOLARIZATION PHASE OF ACTION POTENTIALS IN NEURONS AND MUSCLE FIBERS
THE NORMAL BLOOD PLASMA K CONCENTRATION IS 3.5–5.0 MEQ/LITER AND IS
CONTROLLED MAINLY BY ALDOSTERONE.
Calcium
A large amount of calcium is stored in bone,
it is the most abundant mineral in the body.
About 98% of the calcium inadults is located in the skeleton
and teeth, where it is combined with phosphates to
form a crystal lattice of mineral salts.
In body fluids, calcium is mainly an extracellular cation (Ca2).
The normal concentration of free or unattached Ca2 in blood plasma is 4.5–5.5
mEq/liter.
Phosphate
About 85% of the phosphate in adults is present as calcium phosphate salts, which are
structural components of bone and teeth.
The remaining 15% is ionized. Three phosphate ions (H2PO4, HPO4, and PO4) are
important intracellular anions.
The normal blood plasma concentration of ionized phosphate is only 1.7–2.6 mEq/liter.
Magnesium
In adults, about 54% of the total body magnesium is part of bone matrix as magnesium salts.
1
The remaining 46% occurs as magnesium ions (Mg2) in intracellular fluid (45%) and extracellular fluid (1%).
2
Mg2 is the second most common intracellular cation (35 mEq/liter).
3
Normal blood plasma Mg2 concentration is low, only 1.3–2.1 mEq/liter.
4
Parenteral Fluid Therapy
• To provide water, electrolytes, and nutrients to meet daily requirements
• To replace water and correct electrolyte deficits
• To administer medications and blood products
SolutionsAccording to whether their total osmolality is the same as, less than, or greater than that of blood
Isotonic if the total electrolyte content (anions + cations) is approximately 310
mEq/L.
Hypotonic if the total electrolyte content is less than 250 mEq/L
Hypertonic if the total electrolyte content exceeds 375 mEq/L.
Isotonik
• Isotonik Suatu cairan yang memiliki tekanan osmotik yang sama dengan yang ada didalam plasma.
• a. NaCI normal 0,9 %
• b. Ringer laktat
• c. Komponen -komponen darah (albumin 5 %, plasma)
• d. Dextrose 5 % dalam air (D 5 W)
Cairan Isotonik
• Cairan Isotonik: osmolaritas (tingkat kepekatan) cairannya mendekati serum (bagian cair dari komponen darah), sehingga terus berada di osmolaritas (tingkat kepekatan) cairannya mendekati serum (bagiancair dari komponen darah), sehingga terus berada di dalam pembuluh darah.
• Bermanfaat pada pasien yang mengalami hipovolemi (kekurangan cairan tubuh, sehingga tekanan darah terus menurun).
• Memiliki risiko terjadinya overload (kelebihan cairan), khususnya pada penyakit gagal jantung kongestif dan hipertensi.
Isotonic Fluid
One liter of isotonic fluid expands the ECF by 1 L;
However, it expands the plasma by only 0.25 L because it is a crystalloid fluid and diffuses quickly into the ECF compartment.
For the same reason, 3 L of isotonic fluid is needed to replace 1 L of blood loss.
Because these fluids expand the intravascular space, patients with hypertension and heart failure should be carefully monitored for signs of fluid overload.
Hipotonik
Suatu larutan yang memiliki tekanan osmotik yang lebih kecil daripada yang ada didalam plasma darah.
One purpose of hypotonic solutions is to replace cellular fluid, because it is hypotonic as compared with plasma.
At times, hypotonic sodium solutions are used to treat hypernatremia and other hyperosmolarconditions.
Dextrose 2,5 % dalam NaCI 0,45 % , NaCI 0,45%, NaCI 0,2 %
Hipotonik
Cairan hipotonik: osmolaritasnya lebih rendah dibandingkan serum (konsentrasi ion Na+ lebih rendah dibandingkan serum), sehingga larut dalam serum, dan menurunkan osmolaritas serum.
Maka cairan “ditarik” dari dalam pembuluh darah keluar ke jaringan sekitarnya (prinsip cairan berpindah dari osmolaritas rendah keosmolaritas tinggi), sampai akhirnya mengisi sel-sel yang dituju.
Digunakan pada keadaan sel “mengalami” dehidrasi, misalnya pada pasien cuci darah (dialysis) dalam terapi diuretik, juga pada pasien hiperglikemia (kadar gula darah tinggi) dengan ketoasidosis diabetik.
Komplikasi yang membahayakan adalah perpindahan tiba-tiba cairan dari dalam pembuluh darah ke sel, menyebabkan kolaps kardiovaskular dan peningkatan tekanan intrakranial (dalam otak) pada beberapa orang.
Hipertonik
Hipertonik Suatu larutan yang memiliki tekanan
osmotik yang lebih tinggi daripada yang ada di dalam plasma darah.
Cairan hipertonik: osmolaritasnya lebih tinggi dibandingkan
serum, sehingga “menarik” cairan dan elektrolit dari jaringan
dan sel ke dalam pembuluh darah.
Mampu menstabilkan tekanan darah,
meningkatkan produksi urin, dan mengurangi
edema (bengkak).
Contoh Larutan Hipertonik
Penggunaannya kontradiktif dengan cairan
Hipotonik.
Misalnya Dextrose 5%, NaCl 45% hipertonik, Dextrose
5%+Ringer-Lactate, Dextrose 5%+NaCl 0,9%,
produk darah (darah), dan albumin.
Jenis Cairan Lain
Cairan Kristaloid
Bersifat isotonik, maka efektif dalam mengisi sejumlah volume cairan
(volume expanders) ke dalam pembuluh darah dalam waktu yang singkat, dan
berguna pada pasien yang memerlukan cairan segera. Misalnya Ringer-Laktat
dan garam fisiologis.
Cairan Koloid
Ukuran molekulnya (biasanya protein) cukup besar sehingga tidak akan keluar
dari membrane kapiler, dan tetap berada dalam pembuluh darah, maka
sifatnya hipertonik, dan dapat menarik cairan dari luar pembuluh darah.
Contohnya adalah albumin
Keseimbangan Asam Basa
• Tubuh dapat berfungsi normal karenaadanya keseimbangan asam basa, karenaregulasi ion hydrogen bebas [H+]
• Keseimbangan asam basa terdeteksi melaluinilai Ph serum (AGD) dengan nilai normal 7,35-7,45
• Three mechanisms (differing effective intervals) : Buffering systems in plasma, Ventilatory changes for CO CO2 excretion, Renal tubular excretion of Hydrogen ions
Buffer System
• protein buffer system, carbonic acid-bicarbonate buffer system, phosphate buffer systeme
• Protein terdiri atas asam amino yang mengandung karboksil –COOH dan setidaknya satu gugus amino. Kelompok karboksi bebas tersebut yang dapat bertindak sebagai asam dengan melepaskan H ketika pH dalam tubuh naik.
• Sistem penyangga protein banyak ditemukan di cairan intraseluler dan plasma darah contohnya protein hemoglobin sebagai buffer yang sangat baik dalam sel darah merah, albumin sebagai buffer utama dalam plasma darah.
Buffer System
• Hemoglobin menyangga H dari CO2 hasil metabolisme. CO2 berdifusi dari jaringan ke darah, kemudian bersama dengan H20 membentuk H dan HCO3 di dalam sel darah merah. Sebagian H tersebut akan terikat dengan Hemoglobin dan tereduksi sehingga tidak membuat cairan tubuh menjadi asam.
• Sistem penyangga fosfat terdiri dari garam fosfat basa (Na2HPO4) yang dapat menerima H+ bebas ketika pH meningkat, dan juga terdiri dari garam fosfat (NaH2PO4) yang asam yang dapat menyumbangkan H+ ketika pH turun. Fosfat banyak terdapat di sel, sehingga fosfat lebih berperan pada keseimbangan asam basa di intraseluler.
Sistem Pernapasan
• Saat pH arteri turun atau cenderung asam,
• maka ventilasi akan menurun sehingga pernapasan menjadi lebih dangkal dan lambat.
• Sehingga CO2 yang berdifusi dari sel ke pembuluh darah lebih cepat dibandingkan yang dari pembuluh darah ke paru.
• Sehingga peningkatan CO2 di pembuluh darah meningkatkan asam di darah dan dapat menaikkan pH.
Sistem Renal
• Ginjal dapat membantu mengontrol keseimbangan asam basa melalui tiga mekanisme yaitu ekskresi H+, ekskresi HCO3, dan sekresi amonia (NH3).
• Aktivitas metabolisme dalam tubuh secara terus menerus menambahkan asam ke dalam cairan tubuh. Asam di dalam cairan tubuh tidak boleh menumpuk dan harus dikeluarkan.
• Paru-paru hanya dapat mengeluarkan H+ yang dihasilkan oleh CO2, sedangkan masih ada H+ yang dihasilkan dari asam sulfur, fosfat, laktat dan yang lain di ginjal.
Sistem Renal
• H+ disekresi di tubulus proksimal, distal, dan koligenstes bersamaan dengan pengeluaran urine sehingga biasanya urine bersifat asam dengan pH 6,0.
• Ginjal juga memiliki mekanisme untuk mereabsorbsi HCO3 kembali ke plasma dan dapat berikatan dengan H+ sehingga dapat mengurangi keasaman.
Acid/Base Balance Extracellular Regulation
Important determinants of extracellular Ph :
• Pulmonary regulation of PaCO
• Renal tubular regulation of HCO
Basically, the pH is determined by the ratio of [HCO3 -/H2CO3]
Normal Values: Arterial and Venous Blood
• PH TURUN = ASIDOSIS
• PH NAIK = ALKALOSIS
ROME
• R = Respiratory = PaCO2 → Ph naik – pco2 turun, ph turun pco2 naik
• O = Opposite = Berlawanan >< Ph
• Ph = 7,2 pco2 = 50, HCO3 =24 – ASIDOSIS RESPIRATORIK
• Ph = 7,5 pco2 = 26, hco3 = 25 – ALKALOSIS RESPIRATORIK
• M = Metabolic = HCO3
• E = Equals = Sama / Searah --- ph
• Ph = 7,2 pco2 = 40 hco3 = 20 – asidosis metabolic
• Ph = 7,5 pcor = 43 hco3 = 43 – alkalosis metabolik