I.
PENDAHULUAN
Konsentrasi ion hidrogen di dalam
plasma dan ruang ekstraseluler adalah sebesar 40 nM. Angka ini sebanding dengan
nilai pH sebesar 7,40. Organisme berusaha agar nilai pH tersebut dapat
dipertahankan pada nilai yang konstan, karena perubahan konsentrasi proton yang
besar akan mengganggu kelangsungan hidup organisma.2,6,7
Yang berfungsi menjaga agar nilai pH tetap konstan adalah sistem dapar
plasma. Sistem ini dapat menghalangi gangguan keseimbangan asam basa yang
berlangsung dalam waktu singkat. Bila gangguan tersebut berlangsung lama, maka
yang menentukan adalah neraca yang seimbang antara aliran pemasukan dan
pembuangan proton. Bila sistem dapar atau keseimbangan asam-basa terganggu,
misalnya pada penyakit ginjal atau gangguan frekuensi pernapasan melalui
hipoventilasi atau hiperventilasi, maka kemudian terjadi pergeseran nilai pH
dalam plasma. Penurunan pH lebih dari 0,03 unit (dari nilai pH normal) dikenal
sebagai asidosis dan peningkatan pH disebut alkalosis.1,2,6
II. KESEIMBANGAN ASAM-BASA
Keseimbangan asam-basa
adalah homeostatis dari kadar ion hidrogen pada cairan-cairan tubuh. Asam terus
menerus diproduksi dalam metabolisme normal. Meskipun banyak terbentuk asam
sebagai hasil metabolisme, namun ion hidrogen cairan tubuh tetap rendah. Namun
demikian, kestabilan kadar ion hirogen tersebut harus dipertahankan agar fungsi
sel dapat berjalan normal, karena sedikit fluktuasi mempunyai efek yang penting
terhadap aktifitas enzim seluler. Karena efek terhadap enzim seluler inilah,
maka perubahan dari konsentrasi ion hidrogen yang relatif kecil dapat
berpengaruh besar dalam hidup seseorang.1,4
|
Asam yang Dihasilkan oleh Tubuh
|
|
Asam karbonat
Asam sulfur (sulfat)
Asam fosfor (fosfat)
Asam laktat
Asam sitrat
Ion amonium
Badan Keton:
Asam asetoasetat
β-hidroksibutirat
|
Dua tipe asam yang dihasilkan oleh proses metabolik dalam tubuh;
menguap dan tak menguap (volatile dan non volatile). Asam volatile dapat
berubah antara bentuk cairan maupun gas. Karbondioksida –produk akhir utama
dari oksidasi karbohidrat, lemak, dan asam amino- dapat dianggap sebagai asam
karena kemampuannya untuk membentuk asam karbonat (H2CO3) yang akan terurai
menjadi H+ dan HCO3-. Karena karbon dioksida adalah gas yang
dapat dikeluarkan melalui paru-paru, maka karbondioksida sering disebut sebagai
asam volatile.
Semua sumber-sumber lain dari ion hidrogen dianggap
sebagai asam non volatile atau fixed acids. Asam non volatile tak dapat berubah
bentuk manjadi gas untuk bisa dieksresikan oleh paru-paru, tapi harus
diekskresikan melalui ginjal. Asam-asam non volatile
dapat berupa asam organik maupun anorganik. Yang termasuk asam anorganik adalah
asam fosfat, asam sulfat, asam nukleat dan fosfo protein. Sedangkan yang
termasuk asam organik adalah asam laktat dan asam-asam keton, dibentuk selama metabolisme karbohidarat dan
lemak. Dalam keadaan normal, asam-asam ini tidak mempengaruhi PH tubulus
tetapi, dapat menumpuk pada keadaan abnormal tertentu.
Dalam keseimbangan asam
basa dikenal pula istilah pendapar atau penyangga; yaitu subtansi kimia yang
mengurangi perubahan pH dalam larutan yang disebabkan penambahan asam maupun
basa. Penyangga adalah campuran dari basa lemah dan garam basanya ( atau basa
lemah dan garam asamnya). Terdapat empat pasang sistem penyangga utama dari
tubuh yang membantu memelihara pH agar tetap konstan yaitu :
(1) Sistem penyangga bikarbonat/ asam karbonat ( NaHCO3 dan H2CO3)
(2) Sistem penyangga binatrium atau mononatrium fosfat (Na2 HPO4 dan NaH2PO4)
(3) Sistem penyangga dalam sel darah merah haemoglobin/oksihaemoglobin
(4) sistem penyangga protein.
Sistem penyangga bikarbonat/asam karbonat adalah penyangga
yang paling banyak secara kuantitatif, dan bekerja pada ECF. Penyangga ini
memegang lebih dari separuh kapasitas penyangga dalam darah. Sistem penyangga
fosfat merupakan penyangga yang penting dalam sel darah merah dan sel tubulus
ginjal. Karena haemoglobin yang tereduksi mempunyai afinitas yang kuat dengan
ion hidrogen maka kebanyakan ion-ion ini terikat dengan haemoglobin. Dalam
keadaan ini, hanya sedikit ion hidrogen yang masih tetap bebas, sehingga keasaman
darah vena hanya sedikit lebih besar dari darah arteri. Sewaktu darah vena
melalui paru-paru, haemoglobin menjadi jenuh dengan oksigen dan kemampuannya
untuk mengikat ion hidrogen menurun. Ion hidrogen dilepaskan, kemudian bereaksi
dengan bikarbonat membentuk CO2 yang kemudian diekspirasi melalui paru-paru.
Sistem penyangga protein paling banyak terdapat pada sel jaringan. Lebih dari
separuh dari 70 mmol ion hidrogen yang dihasilkan oleh diet sepenuhnya disanggah
dalam sel.
Karena berbagai asam
dan basa terus menerus memasuki tubuh melalui absorpsi makanan dan katabolisme
makanan, maka beberapa mekanisme diperlukan untuk menetralkan atau membuang substansi-substansi
ini. Sebenarnya, pH yang konstan dipelihara secara bersama-sama oleh sistem
penyangga tubuh, paru-paru dan ginjal. Respon segera (dalam beberapa detik)
terhadap bertambahnya atau berkurangnya konsentrasi ion hidrogen adalah
penyangga kimiawi dari ion hidrogen baik sistem
penyangga ECF maupun ICS. Akan tetapi, penyanggaan hanya merupakan usaha
sementara dalam memulihkan pH agar tetap normal. Usaha kedua untuk menstabilkan
kadar ion hidrogen adalah pengendalian paru-paru terhadap kadar CO2 dalam
cairan-cairan tubuh melalui ventilasi alveolar. Respon ini berlangsung cukup cepat.
Usaha terakhir pemulihan pH agar tetap normal pada keseimbangan asam-basa
terganggu adalah melalui pengaturan ginjal terhadap keadaan bikarbonat dalam
cairan tubuh. Respon ini relatif lambat membutuhkan beberapa hari untuk mencapai
koreksi sepenuhnya.
CA
CO2 + H2O H2CO3 H+ +
HCO3-
(40 mmHg) (1,2 mEq/L) (pH 7,4) (24 mEq/L)
Panah-panah dua arah
menunjukkan reaksi yang dapat berlangsung dua arah dengan kemungkinan yang
sama, tergantung dari kadar komponen-komponen pada masing-masing bagian dari
persamaan reaksi ini. Reaksi ini telah terjadi pada sel darah merah karena
adanya katalisasi enzim karbonik anhidrase (CA).
Sisi kiri dari
persamaan reaksi penyangga adalah komponen pernafasan: PCO2 +
H2O ≈ H2CO3. Komponen pernafasan terutama
dikendalikan oleh paru-paru melalui perubahan pada ventilasi alveolar. Jika
PCO2 di atas atau di bawah normal, jumlah ventilasi alveolar tidak akan memadai
(hipoventilasi) atau berlebihan (hiperventilasi). PCO2 diatur oleh fungsi paru
dan refleks pada batang otak, yang mengendalikan dorongan pernafasan. Sisi
kanan dari persamaan reaksi ini adalah komponen ginjal-metabolik: H2CO3 ≈ H+ + HCO3-.
Asam karbonat yang terbentuk oleh hidrasi gas karbon dioksida, terurai menjadi
ion hidrogen dan ion bikarbonat. Setengah dari persamaan ini terutama diatur
oleh ginjal.Ginjal ikut menjaga keseimbangan asam-basa dengan mengatur [HCO3-]
plasma melaui dua jalan :
1.
Reabsorpsi HCO3-
yang terfiltrasi dan mencegah kehilangannya dalam kemih.
2.
Ekskresi kelebihan H+
sehari-hari sebagai hasil metabolisme.
Dua pertiga dari kelebihan H+ diekskresikan dalam bentuk ion
amonium (NH4+); sepertiga diekskresikan dalam bentuk asam fosfat
(H3PO4)atau asam sulfat (H2SO4). Proses yang terakhir ini mengakibatkan
terbentuknya bikarbonat yang hilang karena menyangga beban H+
sehari-hari. Dengan demikian ginjal mampu menahan atau membuang HCO3- sesuai
kebutuhan, baik dengan Na+ dan K+, atau menukarnya dengan
Cl-.
Meskipun beberapa
sistem penyangga bekerja secara bersama-sama dalam tubuh, tapi hanya satu yang
perlu diukur untuk menganalisis gangguan asam-basa. Prinsip isohidrik
menyatakan bahwa semua sistem penyangga dalam sebuah larutan berada dalam
keseimbangan dengan ion hidrogen yang sama. Dengan demikian, secara praktis,
perubahan pada satu sistem penyangga mencerminkan secara persis perubahan pada
sistem penyangga yang lain. Dalam klinis, sistem asam karbonat/bikarbonat
merupakan penyangga yang dipilih untuk analisis gangguan asam-basa, karena
merupakan sistem penyangga terbesar dalam ECF dan paling mudah diukur.
Berdasarkan persamaan
Herderson-Hasselbalch, perbandingan bikarbonat dan asam karbonat menentukan
nilai pH plasma, dimana pH 7,4 dari plasma menunjukkan perbandingan bikarbonat
terhadap asam karbonat harus 20 : 1. Selama perbandingan 20 : 1 dipertahankan,
maka berapa pun nilai-nilai absolut yang lain, pH plasma akan tetap konstan.
III. GANGGUAN KESEIMBANGAN
ASAM-BASA
Batas normal dari pH
darah yaitu sekitar 7,4 dan batas terjauh yang masih dapat ditanggulangi yaitu
antara 6,8 sampai 7,8. Batas normal dari pH adalah 7,38
sampai 7,42 jika menggunakan nilai yang lebih peka yaitu satu standar deviasi
dari nilai rata-rata 7,4. Tetapi umumnya klinisi memakai nilai yang kurang peka
yaitu 7,35 sampai 7,45, dengan dua standar deviasi dari nilai-rata-rata.
pH darah yang kurang
dari 7,35 disebut asidemia dan proses yang menyebabkannya disebut asidosis. pH
sama dengan atau kurang dari 7,25 dapat membahayakan jiwa dan pH 6,8 sudah
tidak dapat ditanggulangi oleh tubuh. Demikian pula, pH darah yang lebih besar dari 7,45 disebut alkalemia dan proses yang menyebabkannya
disebut alkalosis. pH yang lebih tinggi dari 7,55 dapat membahayakan jiwa dan
pH yang lebih besar dari 7,8 tidak dapat ditanggulangi lagi oleh tubuh.
Empat gangguan
asam-basa primer dan kompensasinya dapat diperlihatkan dengan memakai persamaan
Henderson-Hasselbalch yang telah disederhanakan:
|
Keterangan: * = komponen metabolik yang dikendalikan
oleh ginjal.
**
= komponen pernapasan yang
dikendalikan oleh paru-paru.
Persamaan ini menekankan fakta bahwa perbandingan basa/asam harus 20 : 1
agar pH dapat dipertahankan dalam batas normal. Persamaan ini juga menekankan
kemampuan ginjal untuk mengubah bikarbonat basa melalui proses metabolik, dan
kemampuan paru-paru untuk mengubah PaCO2 (tekanan parsial CO2 dalam darah
arteri) melalui respirasi.
Ketidakseimbangan
metabolik terjadi jika gangguan primernya ada pada kadar bikarbonat. Karena
bikarbonat adalah pembilang pada persamaan di atas, maka peningkatan kadar
bikarbonat akan meningkatkan pH, yang disebut sebagai alkalosis metabolik.
Secara lebih terperinci, yang dimaksud sebagai alkalosis metabolik adalah
gangguan sistemik yang ditandai dengan peningkatan primer dari kadar bikarbonat
plasma, sehingga terjadi peningkatan pH (penurunan konsentrasi ion hidrogen). HCO3-
ECF 26 mEq/L dan pH 7,45. Adapun sebab-sebab terjadinya alkalosis metabolik
dapat dilihat pada tabel berikut.
Penurunan dari kadar bikarbonat menyebabkan penurunan pH, yang disebut
sebagai asidosis metabolik. Secara rinci asidosis metabolik adalah gangguan
sistemik yang ditandai dengan penurunan kadar bikarbonat plasma sehingga
terjadi penrunan pH (peningkatan kadar ion hidrogen). HCO3- ECF
adalah 22 mEq/L dan pH 7,35. Kompensasi pernapasan akan segera dimulai untuk
menurunkan PaCO2 melalui hiperventilasi sehingga asidosis metabolik jarang
terjadi secara akut. Sebab-sebab terjadinya asidosis metabolik adalah sebagai
berikut:
Ketidakseimbangan
respiratorik terjadi jika gangguan primernya ada pada kadar karbon dioksida
(asam karbonat). Kadar karbon dioksida merupakan penyebut pada persamaan
Henderson-Hasselbalch. Peningkatan PaCO2 akan menurunkan pH dan disebut sebagai
asidosis respiratorik. PaCO2 > 45 mmHg dan pH > 7,35. Asidosis
respiratorik dapat timbul secara akut
ataupun kronik. Hipoksemia selalu menyertai asidosis respiratorik jika pasien
bernafas dalam udara ruangan. Sebab-sebab asidosis respiratorik adalah sebagai
berikut:
Sebab-sebab Asidosis Respiratorik
(Sebab dasar = Hipoventilasi)
 |
Hambatan pada pusat pernafasan di medula oblongata
- Obat-obatan (kelebihan
opiat, sedatif, anestetik (akut); terapi oksigen pada hiperkapnea
kronik; henti jantung (akut); apnea saat
tidur.
Gangguan otot-otot pernafasan dan dinding dada
- Penyakit
neoromuskular (miastenia gravis, sindrom Guillain Barre, poliomielitis,
sklerosis
lateral amiotropik);
deformitas rongga dada; obesitas berlebihan; cedera dinding dada.
Gangguan pertukaran gas
- PPOM; tahap akhir
penyakit paru intrinsik yang difus; pneumonia dan asma yang berat;
edema paru akut; pneumotoraks.
Gangguan saluran nafas atas yang akut
- Aspirasi benda asing
atau muntah; laringospasme atau edema laring; bronkospasme berat.
 |
Penurunan PaCO2 akan meningkatkan pH, keadaan ini menyebabkan terjadinya
alkalosis respiratorik (hipokapnea). Keadaan ini dapat disebabkan oleh:
Sebab-sebab Alkalosis Respiratorik
(Sebab dasar = Hiperventilasi)
|
Perangsangan sentral terhadap pernafasan
- Hiperventilasi
psikogenik yang disebabkan oleh
stress emosional; gangguan SSP;
keadaan hipermetabolik (demam,
tirotoksikosis); cedera kepala; tumor otak; intoksikasi
salisilat (awal).
Hipoksia
- Pneumonia, asma,
edema paru; gagal jantung kongestif; fibrosis paru; tinggal di tempat
yang tinggi.
Ventilasi mekanik yang berlebihan
Mekanisme yang belum jelas
- Sepsis gram negatif;
sirosis hepatis; latihan fisik.
|
Keempat gangguan
keseimbangan asam-basa di atas dapat berdiri sendiri dapat pula terjadi
kombinasi; yang disebut sebagai gangguan asam-basa campuran.
IV. RESPON KOMPENSATORIK
TERHADAP PERUBAHAN pH
Jika pH berubah akibat
gangguan asam-basa primer, maka tubuh segera menggunakan respon
kompensatoriknya untuk mengembalikan pH ke nilai normal. Ada tiga respon
kompensatorik yang telah dibicarakan sebelumnya, yaitu:
1.
Penyangga ECF dan ICF
2.
Respon pernafasan
terhadap PaCO2 melalui hipoventilasi atau hiperventilasi
3.
Respon ginjal terhadap
atau.
Asidosis metabolik
primer (penurunan) dikompensasi dengan pernapasan hiperventilasi, sehingga
penurunan PaCO2 dan memulihkan pH normal. Alkalosis metabolik primer
(meningkatnya HCO3-) dikompensasi dengan pernafasan hipoventilasi
sehingga meningkatkan dan memulihkan pH normal. Respon kompensatorik pernafasan
terjadi dalam beberapa menit. Sebaliknya, kompensai ginjal untuk asidosis
respiratorik primer (meningkatnya) atau alkalosis (penurunan PaCO2) dilakukan
dengan retensi atau ekskresi atau ion H+.. Tetapi kompensasi yang dilakukan
ginjal berlangsung lambat sehingga efeknya tidak dapat terlihat sampai
kira-kira 24 jam. Kompensasi penuh memerlukan waktu sekitar 2 sampai 3 hari.
Dengan demikian, asidosis respiratorik diklasifikasikan sebagai akut jika
kompensasi ginjal belum berjalan dan masih dalam keadaan normal. Jika
kompensasi ginjal telah berjalan dan HCO3- telah meningkat, maka
keadaan ini diklasifikasikan sebagai kronik. Alkalosis respiratorik primer
dapat juga diklasifikasikan sebagai akut atau kronik, tergantung apakah
kompensasi ginjal sebagaian atau lengkap. Pada persamaan Henderson-Hasselbalch,
jika pembilang, penyebut harus meningkat pula agar perbandingan tetap 20 : 1,
dan memperkecil penyimpangan pH dari normal. Kompensasi selalu melibatkan
perubahan kompensatorik pada pembilang (atau penyebut), dengan arah yang sama
seperti pada gangguan primer.
Gangguan asam basa sederhana
Respon kompensatorik yang akan terjadi pada gangguan asam basa primer
V. KESIMPULAN
Konsentrasi ion
hidrogen dalam ECF maupun ICF senantiasa harus dipertahankan dalam batas normal
dimana nilainya sebanding dengan nilai pH sebesar 7,35-7,45. Sedikit saja
perubahan dari nilai ini (0,03) maka akan menyebabkan gangguan sistemik berupa
asidosis ataupun alkalosis. Perubahan nilai pH sangat berpengaruh pada
aktifitas enzim seluler, sehingga gangguan sistemik akibat perubahan pH ini
dapat berakibat fatal bagi proses-proses fisiologis tubuh yang berlanjut ke
keadaan patologis hingga kematian. Namun terdapat proses fisiologis lain yang
senantiasa berusaha mengembalikan peningkatan atau penurunan pH pada nilai
normal. Yaitu sistem penyangga, organ paru-paru, dan ginjal. Ketiga sistem ini
melakukan respon kompensatorik terhadap keadaan-keadaan yang menyebabkan
terjadinya gangguan keseimbangan asam basa.
DAFTAR PUSTAKA
1.
Marks, DB, dkk. Biokimia
Kedokteran Dasar Sebuah Pendekatan Klinis. Jakarta:
EGC, 2000, hal. 35-40.
2.
Koolman, J, dkk. Atlas
Berwarna dan Teks Biokimia. Jakarta: Hipokrates, 2001,
Hal. 24-27;250-51.
3.
Matthews, CH, et al.
Biochemistry 3rded. Addison Wesley Longman, 2000, p.39-52.
4.
Price, S, dkk.
Patofisiologi Buku I ed. 4. Jakarta: 1995. hal. 327-49.
5.
Rodwell, VW. Air dan pH.
Dalam: Biokimia Harper ed. 25. Jakarta: EGC, 2003,
hal. 15-24.
6.
Swaminathan R. Handbook
of Clinical Biochemistry. New Delhi: Oxford University
Press, 2005, p. 29-42.
7.
Ionic Equilibria Review,
The Medical Biochemistry. Last Modified: July 29 2005.
Available at: www.
Indstate. Edu. Accessed: August 15 2005.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar