Thursday, March 18, 2010

Asam basa Tubuh

Asam Basa Tubuh
Oleh Rizka Hanifah

Homeostasis adalah ilmu yang mempelajari semua proses yang terjadi dalam organisme hidup untuk mempertahankan lingkungan interna di dalam kondisi agar optimal bagi kehidupan organisme yang bersangkutan. Faktor yang mempengaruhi homeostasis salah satunya adalah pH. Untuk mencapai homeostasis, harus ada keseimbangan antara asupan atau produksi ion hidrogen dan pembuangan ion hidrogen dari tubuh. Konsentrasi ion hidrogen dinyatakan dengan satuan pH. Di dalam tubuh, pH normal dapat bervariasi besarnya. Tergantung letak dan fungsinya. pH cairan ekstraseluler berkisar antara 7.35 – 7.45. pH darah arteri adalah 7,45 dan pH darah vena adalah 7,35, dan pH rata-rata darah 7.4. Keadaan dimana pH darah kurang dari 7.35 disebut asidosis sedangkan keadaan dimana pH darah lebih dari 7.45 disebut alkalosis.

Bila terjadi penyimpangan akan berakibat :


  • Perubahan eksitabilitas saraf dan otot. Asidosis terjadi penurunan eksitabilitas saraf karena penekanan pada SSP. Manifestasinya seperti koma dan disorientasi. Pada alkalosis terjadi peningkatan berlebihan eksitabilitas saraf yang dimulai dari sistem saraf perifer lalu ke SSP. Manifestasinya dapat berupa kedutan otot, spasme otot, dan kejang.
  • Mengganggu stabilitas membran sel,
  • Merubah struktur protein
  • Mengurangi aktivitas dari enzim.
  • Mempengaruhi kadar konsentrasi K+ dalam tubuh
Sewaktu melakukan reabsorpsi Na+ dari filtrar, sel tubulus ginjal mengeluarkan H+ dan K+ sebagai pengganti. Bila pada suatu kondisi asidosis dimana H+ akan lebih banyak dikeluarkan sehingga eksresi K+ menjadi lebih rendah daripada biasanya, maka akan terjadi retensi K+ yang dapat memepengaruhi kinerja jantung.

Kematian terjadi pada pH darah kurang dari 6.8 atau lebih dari 8.0. Oleh karena hal tersebut keseimbangan pH CES sangat penting untuk dijaga karena tubuh cenderung memproduksi asam akibat hasil dari berbagai metabolisme. Asam-asam tersebut yaitu:


  • Asam didapat dalam makanan. Asam yang diperoleh dari makanan ini berjumlah kecil. Karena tidak semuanya dapat terdisosiasi menghasilkan H+
  • Metabolisme protein
  • Metabolisme asam lemak]
  • Glikolilisis anaerob
  • Glikolisis aerob  
  • Metabolisme seluler 


Secara ringkas, sumber H+ secara terus menerus ditambahkan ke cairan tubuh dari tiga sumber :
1. Pembentukan asam karbonat.
H2O + CO2 D H2CO3 D H+ + HCO3−
CO2 dalam darah meningkat akibat hasil metabolisme di jaringan yang mendorong reaksi ke sisi asam (menghasilkan H+ dan HCO3-) dalam prosesnya. Penurunan kadar CO2 dalam darah mendorong reaksi ke sisi CO2 dimana ion hidrogen akan mengikat HCO3– dan membentuk H2CO3 lalu diubah menjadi CO2 dan H2O. Karbondioksida dihembuskan saat ion hidrogen yang dihasilkan ditingkat jaringan digabungkan ke molekul H2O.
2. Asam Organik yang dihasilkan selama penguraian.
Protein dalam daging banyak mengandung sulfur dan fosfor. Sewaktu molekul tersebut diuraikan, terbentuk asam sulfat dan fosfat. Karena keduanya adalah asam yang cukup kuat sebagian besar terurai dan membebaskan H+ ke dalam cairan tubuh.

3. Asam organik yang dihasilkan dari metabolisme perantara
Sebagai contoh asam lemak dihasilkan dari metabolisme lemak dan asam laktat dihasilkan oleh otot selama olah raga berat. Asam-asam ini mengalami disosiasi parsial dan menghasilkan H+ bebas.
Dengan demikian, ion hidrogen bebas yang dihasilkan harus dikeluarkan dari alrutan sementara dalam tubuh dan pada akhirnya harus dieliminasi dari tubuh sehingga pH tetap stabil (7.4). Mekanisme penjagaannya dilakukan dengan :

A. Pengaturan Jangka Pendek
Pengaturan jangka pendek dari pH dilakukan oleh sistem buffer yang menetralisir kelebihan ion H+, bersifat temporer dan tidak melakukan eliminasi.

B. Pengaturan Jangka Panjang
Pengaturan jangka panjang dilakukan oleh paru dan ginjal melalui proses eliminasi. Eliminasi oleh paru memakan waktu menit sampai beberapa jam, dengan bahan eliminasi berupa CO2 sedangkan ginjal memakan waktu beberapa jam sampai beberapa hari, dnegan bahan eliminasi berupa ion hidrogen.
Sistem penyangga kimiawi adalah campuran dua atau lebih senyawa kimia dalam larutan yang memperkecil perubahan pH jika terjadi penambahan atau pengurangan basa ke/dari larutan tersebut. Sistem penyangga terdiri dari sepasang bahan yang terlibat dalam sutau reaksi reversible (suatu bahan yang dapat menghasilkan ion hidrogen beas ketika suasana mulai basa dan bahan lain yang dapat berikatan dengan ion hidrogen ketika suasana mulai asam).
1. Sistem bufer asam karbonat-bikarbonat (H2CO3:HCO3-)
Sistem bufer asam karbonat bikarbonat merupakan suatu komponen penting pada pengaturan pH cairan ekstraseluler yang terlibat dalam reaksi reversible berikut ini:

H2CO3 D H+ + HCO3−

Bila suatu asam seperti HCl ditambahkan ke dalam larutan penyangga, maka HCO3- akan segera mengikat ion-ion hidrogen hasil disosiasi HCl sehingga akan terbetuk H2CO3 dengan derajat keasaman yang lebih rendah. Namun, bila terjadi penambahan suatu basa, maka H2CO3 akan segera membebaskan H+ untuk memperkecil peningkatan pH. Sistem penyangga ini sangat efektif karena keduanya diatur ketat oleh ginjal dan paru. HCO3- diatur oleh ginjal sedangkan sistem pernafasan mengatur CO2 yang menghasilkan H2CO3. Dengan demikian akan terbentuk reaksi :

H2O + CO2 D H2CO3 D H+ + HCO3−

Penambahan asam akan mendorong reaksi ke sisi kiri sedangkan penurunan konsentrasi H+ atau basa mendorong reaksi ke sisi kanan. Karbon dioksida dan H2O yang terdisosiasi dalam plasma akan memebntuk H2CO3 yang menghasilkan tambahan ion hidrogen untuk mengganti defisit.

Sistem penyangga ini tidak dapat menyangga perubahan pH yang disebabkan oleh fluktuasi H2CO3. Sistem penyangga tidak dapat menyangga tubuhnya sendiri. Sebagai contoh, apabila terjadi retensi CO2 berkaitan dengan masalah pernafasan maka akan mendorong reaksi ke kanan sehingga terjadi peningkatan konsentrasi H+. Peningkatan akibat hal tersebut menyebabkan ion hidrogen tidak mampu mendorong reaksi ke sisi kanan. Demikian juga, bila terjadi penurunan konsentrasi ion hidrogen akibat defisit CO2, maka sistem panyangga tidka akan mampu mengkompensasi penurunan ion hidrogen. Karena masalah sebenarnya adalah kekurangan CO2 pembentuk H2CO3. Keterbatasan lain yang dimiliki sistem buffer ini adalah kemampuan penyelenggaraan buffer bergantung pada ketersediaan dari HCO3-. Oleh karena itu, ginjal mengaturnya secara ketat. Pengaturan ini akan dibahas di bagian pengaturan asam-basa oleh Ginjal.


2. Sistem Buffer Fosfat.
Sistem penyangga fosfat berperan penting sebagai penyangga sistem kemih dan juga menjaga CIS. Sistem buffer ini terdiri dari garam fosfat asam (NaH2PO4) yang dapat memberikan sebuah H+ bebas jika [H+] turun (suasana basa) dan sebuah garam fosfat basa (Na2HPO4) yang dapat menerima sebuah H+ bebas bila [H+] meningkat (suasana asam). Pada dasarnya, pasangan penyangga ini dapat secara berganti-ganti menukar sebuah ion hidrogen untuk sebuah Na+ sesuai tuntutan [H+]. Pasangan fosfat ini konsentrasinya relatif kecil pada CES sehingga kurang penting sebagai penyangga CES. Manusia mengkonsumsi lebih banyak fosfat daripada yang dibutuhkan, kelebihan fosfat yang difiltrasi ginjal tidak direabsorpsi kembali. Fosfat dieksresikan untuk menyangga urin yang sedang dibentuk dnegan manrik H+ yang disekresikan ke dalam cairan tubulus dari larutan.

3. Sistem Buffer Protein
Sistem penyangga protein jumlahnya paling banyak di cairan tubuh, mencakup protein intrasel dan protein plasma. Protein tersusun oleh asam amino yang bersifat amfoter, yaitu asam amino akan membentuk kation pada suasana asam dan membentuk anion pada suasana basa.
Yang termasuk sistem bufer protein adalah :
 bufer asam amino,
 bufer hemoglobin
 bufer plasma protein


Buffer asam amino
Bila terjadi peningkatan pH atau suasana basa, gugus -- COOH dari asam amino akan terdisosiasi menjadi asam lemah. Dalam hal ini asam amino bertindak sebagai donor H+ . Sedangkan bila terjadi penurunan pH atau suasana asam, gugus -- NH2 dari asam amino akan bertindak sebagai basa lemah. Dalam hal ini asam amino bertindak sebagai akseptor H+ menjadi NH3+ (ion amino).

Buffer Hemoglobin
Sistem penyangga hemoglobin merupakan penyangga utama terhadap perubahan asam karbonat. Bufer hemoglobin merupakan bufer intraselular yang bekerja di dalam sel darah merah. Hemoglobin menyangga H+ yang dibentuk dari CO2 hasil metabolik yang singgah dalam perjalanan anatara jaringan dan paru. CO2 secara terus menerus berdifusi ke dalam darah dari sel jaringan tempat gas tersebut dihasilkan. Sebagian besar CO2 ini membantuk H2CO3 yang akan terurai menjadi H+ dan HCO3-. Secara bersamaan, sebagian oksihemoglobin (HbO2) mengeluarkan O2 yang kemudian berdifusi kedalam sel. Hb tereduksi memiliki afinitas yang lebih besar terhadap H+. Dengan demikian, sebagian besar H+ yang dihasilkan oleh CO2 akan terikat ke Hb.

H+ + Hb = HHb

Di paru reaksinya berbalik. Sewaktu Hb menyerap O2 yang berdifusi dari alveolus ke dalam sel darah merah, afinitas Hb untuk H+ menurun sehingga H+ dilepaskan. Ion hidrogen tersebut kemudian berikatan dengan HCO3- membentuk H2CO3 yang kemudia menghasilkan CO2 untuk dikeluarkan melalui paru.


Buffer Protein Plasma
Bila pH ECF menurun (asam) , sel akan memompa H+ keluar ECF ke ICF dan akan di bufer oleh protein ICF. Bila pH ECF meningkat (basa), H+ akan dipompa dari ICF ke ECF. Perpindahan ion hidrogen tersebut akan digantikan oleh K+ .

Sistem Pernafasan

Sistem pernafasan berperan penting dalam keseimbangan asam-basa karena kemampuannya mengubah ventilasi paru dan dnegan demikian mengubah kecepatan eksresi CO2 penghasil H+. Jika konsentrasi ion hidrogen arteri meningkat pusat pernafasan dibatang otak seacra refleks akan terangsang untuk meingkatkan ventilasi paru (kecepatan dan kedalaman meningkat) sehingga lebih banyak CO2 yang dihembuskan ke luar. Sebaliknya, apabila konsentrasi hidrogen menurun, makan ventilasi paru akan berkurang. Akibatnya bernafas akan lebih dangkal dan lambat. Selanjutnya, CO2 hasil metabolisme akan berdifusi ke dalam darah lebih cepat dari pada pengeluaran gas tersebut dari darah oleh paru, sehingga terjadi penimbunan lebih banyak CO2 dalam darah. Paru sangat penting dalam mempertahankan konsentrasi ion hidrogen dalam plasma. Setiap hari paru mengeluarkan dari cairan tubuh H+ yang berasal dari asam karbonat dalam jumlah seratus kali lipat lebih banyak dibandingkan dengan jumlah H+ yang dikeluarkan oleh ginjal dari sumber-sumber asam non-karbonat. Pengaturan oleh sistem pernafasan bekerja dengan kecepatan sedang dan hanya aktif berperan jika sistem penyangga kimiawi saja tidak mampu meminimalkan perubahan konsentrasi ion hidrogen. Sistem ini berfungsi sebagai lini pertahanan kedua terhadap perubahan [H+]. Namun, tentu saja, jika perubahan [H+] terjadi akibat fluktuasi [CO2] yang timbul akibat gangguan pernafasan mekanisme pernafasan sama sekali tidak mampu mengkompensasi asidosis dengan pengeluaran CO2.

Ginjal

Merupakan lini pertahanan ketiga. Namun, ginjal merupakaan mekanisme pengatur asam-basa paling kuat; ginjal tidak saja mengubah-ubah pengeluaran [H+] tapi juga menahan atau mengeliminasi HCO3- bergantung pada kondisi tubuh. Ginjal mampu memulihkan pH ke arah normal secara lebih efektif daripada paru, yang hanya dapat menyesuaikan jumlah CO2 pembentuk [H+] di tubuh. Ginjal mengontrol pH cairan tubuh dengan menyesuaikan tiga faktor :
1. Eksresi ion hidrogen
2. Eksresi HCO3-
3. Sekresi Amonia
Eksresi Ion Hidrogen
Ion hidrogen yang terbentuk akibat aktivitas metabolik tidak boleh dibiarkan menumpuk. Ion hidrogen harus dieliminasi dari tubuh. Paru hanya mampu mengeluarkan asam karbonat melalui eliminas CO2. Tugas untuk mengeliminasi H+ yang berasal dari asam sulfat, fosfat, laktat, dan asam lain terletak pada ginjal. Ginjal mengeluarkan asam yang dihasilkan dari sumber-sumber asam non karbonat secara terus menerus.Karena ginjal dalam keadaan normal mensekresika H+, urin biasanya asam dengan pH rata-rata 6.0. Namun, organ tersebut dapat mengubah-ubah kecepatan sekresi H+nya untuk mengkompensasi perubahan ion hidrogen yang timbul dari kelainan konsentrasi asam karbonat. Apabila [H+] plasma yang melewati kapiler peritubulus meningkat di atas normal, sel-sel tubulus akan berespon dengan mensekresikan H+ dalam jumlah yang lebih daripada normal dari plasma ke dalam cairan tubulus untuk dieksresikan di urin.

Proses sekresi H+ berawal di sel-sel tubulus dengan CO2 yang datang dari tiga sumber yaitu CO2 yang berdifusi ke dalam sel tubulus baik dari plasma ataupun cairan tubulus atau CO2 yang diproduksi secara metabolis di dalam sel tubulus. CO2 tersebut kemudian akan berikatan dengan H2O menjadi H2CO3 yang kemudian akan terurai menjadi H+ dan HCO3-. Suatu pembawa yang bergantung energi di membran luminal kemudian mengangkut H+ ke luar sel ke dalam lumen tubulus. Di bagian nefron, pembawa ini mengangkut Na+ yang berasal dari filtrat glomerulus ke arah yang berlawanan sehingga sekresi H+ dan reabsorpsi Na+ secara parsial berkaitan.
Apabila [CO2] plasma meningkat kecepatan sekresi H+ juga akan meningkat, begitupun sebaliknya.

Eksresi Bikarbonat
Ginjal mengatur keberadaan ion bikarbonat melalui dua mekanisme :
1. Reabsorpsi kembali HCO3- yang difiltrasi ke dalam plasma di tubulus proksimalis
2. Penambahan HCO3- baru ke plasma pada tubulus distalis untuk menggantikan HCO3- yg dipakai oleh asam yang tdk menguap (HCL, H3PO4, H2SO4 dan as. organik) dlm drh hasil proses metabolisme.
Bikarbonat dengan bebas difiltrasi, tetapi karena membran luminal tidak permeable terhadap HCO3- yang difiltrasi tersebut, zat ini tidak dapt berdifui ke dalam sel tersebut. Dengan demikian, reabsorpsi dilakukan secara tidak langsung. Ion hidrogen berikatan dengan bikarbonat membentuk H2CO3 dibawah penagruh karbonat anhidrase, terurai menjadi CO2 dan H2O. CO2 kemudian dengan mudah menembus membran tubulus. Selanjutnya CO2 tersebut kembali berikatan dengan H2O membentuk H2CO3 yang terurai menjadi H+ dan HCO3-. Selanjutnya, HCO3- yang terbentuk dapat berdifusi pasif ke luar sel dan kedalam plasma kapiler-peritubulus.

Dalam keadaan normal, ion hidrogen yang disekresikan sedikit lebih banyak dibandingkan dnegan ion bikarbonat yang difiltrasi. Dengan demikian, semua HCO3- yang difiltrasi direabsorpsi karena ketersediaan H+ di cairan tubulus untuk berikatan dengannya dan membentuk CO2 yang mudah direabsorpsi. Kelebihan sedikit ion hidrogen akan dieksresikan oleh urin. Pada saat semua HCO3- yang difiltrasi telah direabsorpsi dan terbentuk sekresi H+ tambahan sebagai hasil dari disosiasi H2CO3 yang terbentuk. Sekresi Ion hidrogen tambahan tersebut akan berikatan dengan penyangga urin, terutama fosfat basa (HPO4-2) dan kemudian dieksresikan.

Pada saat asidosis, akan lebih banyak ion hidrogen yang disekresikan dibandingkan normal, dan pada saat yang sama lebih sedikit HCO3- yang difiltrasi karena ion tersebut dibutuhkan untuk menyangga kelebihan H+. Peningkatan ketidaksamaan antara HCO3- yang difiltrasi dan H+ yang disekresi menyebabkan pH urin menjadi lebih asam. Pada situasi alkalosis, kecepatan sekresi ion hidrogen akan berkurang dan kecepatan filtrasi HCO3- akan meningkat dibandingkan normal. Oleh karena itu, tidak semua HCO3- yang difiltrasi akan direabsorpsi karena ion bikarbonat lebih banyak dibanding ion hidrogen. Kelebihan HCO3- akan dibuang lewat urin, dan membuat urin menjadi lebih basa.


Sekresi Amonia
Penyangga urin yang penting meliputi penyangga fosfat yang difiltrasi dan amonia yang disekresi. Dalam keadaan normal, H+ yang disekresikan pertama-tama disangga oleh sistem penyangga fosfat, yang berada di cairan tubulus karena kelebihan ingesti fosfat telah difiltrasu tetapi tidak direabsorpsi. Jika sekresi H+ meningkat kapasitas fosfat urin untuk menyangga akan terlampaui, tetapi ginjal tidak berespon dengan mensekresikan lebih banyak fosfat basa. Setelah semua ion fosfat basa yang disekresikan menghisap H+, keasaman cairan tubulus dengan cepat meningkat. Jika terdapat asidosis, sel-sel tubulus mensekresikan NH3 ke dalam cairan tubulus setelah penyangga fosfat urin menjadi jenuh. Keberadaan NH3 ini memungkinkan ginjal terus mensekresikan tambahan ion H+ karena NH3 akan berikatan dengan H+ bebas dicairan tubulus untuk membentuk ion amonium (NH4+)

NH3 + H+ = NH4+

Membran tubulus tidak permeable untuk ion amonium sulfat sehingga ion tersebut akan dikeluarkan bersama urin. Sekresi NH3+ selama asidosis berfungsi untuk menyangga kelebihan H+ di cairan tubulus, sehingga dapat disekresikan H+ dalam jumlah besar ke dalam urin sebelum pH turun ke nilai batas 4.5 Apabila tidak terdapat sekresi NH3+, tingkat sekresi H+ akan dibatasi sesuai dengan kapasitas penyangga fosfat yang kebetulan ada karena kelebihan dalam makanan. NH3+ sengaja disintesis dari asam amino glutamin di dalam sel-sel tubulus, kemudian berdifusi mengikuti penurunan gradien konsentrasi ke dalam cairan tubulus. 



DAFTAR PUSTAKA

1. Sherwood, Lauralee. Human Physiology. 6thed. USA: The Thomson Corporation. 2007.
2. Guyton A.C. Physiology of The Human Body. 5th ed. Philadelphia: W.B. Saunders Company. 1979.
3. Mark DB, Mark AD, Smith CM. Basic MedicalBiochemistry: A Clinical Approach. Williams & Wilkins. 1996.
4. Yaseen S. Metabolic Alkalosis. 18 Agustus. 2009. Diunduh dari http://emedicine.medscape.com/article/243160-overview. Pada tanggal 17 Maret 20:37.
5. Quinn A. Metabolic Acidosis. 13 November 2009. Diunduh dari http://emedicine.medscape.com/article/768268-overview. Pada tanggal 17 Maret 20:39.
6. Minaoui WE. Respiratory Acidosis. 2 April 2009. Diunduh dari http://emedicine.medscape.com/article/301574-overview. Pada tanggal 17 Maret 20:41
7. Drwiega AL. Respiratory Alkalosis. 12 Februari 2009. Diunduh dari http://emedicine.medscape.com/article/301680-overview. Pada tanggal 17 Maret 20:42


Reaksi:

0 komentar:

Post a Comment