1

FISIOLOGI CAIRAN DAN ELEKTROLIT

Bab 1. Pendahuluan 1.1 Sifat-Sifat Air

Air memiliki sifat-sifat penting , antara lain:

* Konsentrasi molar sangat tinggi

* Konstanta dielektrik besar

* Konstanta disosiasi sangat kecil

Konsentrasi air dalam sistem biologis sangat tinggi: 55.5 Molar pada 37 oC. Ini hampir 400 kali konsentrasi zat yang paling pekat dalam tubuh (yakni [Na+] dalam CES = 0.14M, [K+] dalam CES = 0.15 M). Makna dari ini adalah air merupakan sumber ion hidrogen yang tidak habis-habisnya untuk tubuh

Perhitungan Konsentrasi Air

Berat Molekul H2O = (1 + 1 + 16) = 18, jadi satu mol = 18 gram Satu ml Air beratnya kira-kira 1 gram (jadi 1 liter beratnya 1000 gram) Oleh karena itu: [H2O] = 1000/18 = 55.5 mol/L

Konstanta dielektrik besar artinya zat-zat yang molekulnya mengandung ikatan ionik akan cenderung berdisosiasi dalam air, menghasilkan larutan yang mengandung ion. Ini terjadi karena sebagai pelarut air menolak tarikan elektrostatik antara ion positif dan ion negatif yang mencegah menyatunya zat-zat ionik. Ion-ion suatu garam diikat oleh kekuatan ion yang didefinisikan sebagai Hukum Coulomb

Hukum Coulomb

F = (k.q1.q2)/D.r2 Di mana:

* F = daya antara dua muatan listrik q1 dan q2 pada jarak r

* D = konstanta dielektrik dari pelarut

Konstanta dielektrik yang besar dari air berarti daya antar ion dalam suatu garam sangat berkurang, sehingga memungkinkan ion untuk memisah. Ion-ion yang memisah ini dikelilingi oleh ujung-ujung kutup air yang bermuatan berlawanan dan menjadi terhidrasi. Penyusunan ini cenderung dilawan oleh

2

gerakan thermal acak dari molekul-molekul. Molekul air selalu berikatan satu sama lain melalui empat ikatan hidrogen dan usunan struktur ini menahan gerakan thermal acak. Sebenarnya ikatan hidrogen inilah yang menyebabkan besarnya konstanta dielektrik.

Air sendiri berdiosiasi menjadi ion tetapi konstanta disosiasi sangat kecil (kw = 4.3 x 10-16 mmol/L). Anehnya walaupun kecil, pengaruhnya terhadap sistem biologi sangat besar. Ini disebabkan disosiasi air menghasilkan proton (H+). Proton sangat reaktif dan memiliki makna biologis sekalipun konsentrasinya kecil.

Makna Fisiologis dari Sifat-Sifat Air

Sifat Makna Kosentrasi molar tinggi Sumber H+ yang tidak habis-habis

Konstanta dielktrik besar Memungkinkan zat-zat ionik larut sehingga menghasilkan spesies bermuatan

Konstanta disosiasi sangat kecil Menghasilkan [H+] dalam jumlah sangat sedikit tetapi

mempunyai efek biologis penting.

Air bersifat polar karena elektron-elektron yang bermuatan negatif yang mengikat hidrogen ke oksigen, hampir selalu berada di dekat atom oksigen. Akibatnya atom oksigen agak negatif sedangkan atom hidrogen agak positif

Di dalam air, NaCl akan terdisosiasi, di mana Cl- akan "melekat" ke atom H, sedangkan Na+ ke atom O

3

Karena massa dari H sangat kecil , maka di dalam suatu larutan selalu akan terjadi proton jumping. Hal ini penting dalam pembahasan Asam-Basa, di mana jika penambahan Na+ jauh lebih besar dari Cl-, maka OH- yang lebih dominan (basa), sedangkan bila Cl- jauh lebih banyak dari Na+, maka H3O+ yang lebih dominan(asam).

4

1.2. Komposisi Elektrolit

mEq/L Intraselular Ekstraselular Plasma Darah Interstisial

Kation Na+ 15 142 144 K+ 150 4 4 Ca++ 2 5 2.5 Mg++ 27 3 1.5 Anion

Cl- 1 103 114 HCO3- 10 27 30 HPO4= 100 2 2 SO4= 20 1 1 Asam organik - 5 5 Protein 63 16 6

Natrium

Ion natrium (Na+) merupakan ion terbanyak di cairan ekstraselular, yakni kira-kira 90% dari kation ekstraselular. Na+ sangat penting dalam imbang cairan dan elektrolit, karena jumlahnya hampir separuh dari osmolaritas cairan ekstraselular (142 dari 290 mOsmol/liter). Kadar normal 135 -145 mEq/L. Kadar Na+ yang tinggi diekstraselular dan kadar K+ yang tinggi di intraselular diatur oleh saluran ion natrium yang membuka menutup melalui perubahan voltase, serta adanya pompa Na+/K+ -ATPase. (lihat clip di bawah). Pompa ion ini bekerja mengeluarkan 3 Na+ untuk bertukar dengan 2 K+.

5

Aliran Na+ melalui saluran natrium (voltage-gated sodium channel) yang terdapat pada membran sel juga diperlukan untuk pembentukan dan penghantaran action potential di neuron dan sel otot. Kadar Na+ dalam darah diatur oleh aldosteron, ADH (antidiuretic hormone) dan ANP (atrial natriuretic peptide).

Aldosteron meningkatkan reabsorpsi Na+ di duktus koligentes (sedangkan K+ disekresi) (lihat gambar)

6

Sumber: Gennari FJ. Hypokalemia. NJEM. Vol 339 No 7. 451-458

Bila kadar Na+ plasma turun di bawah 135 mEq/L (hiponatremia) maka pelepasan ADH berhenti. Kekurangan ADH, pada gilirannya akan memungkinkan ekskresi air lebih banyak di dalam urin, sehingga kadar Na+ di cairan ekstraselular pulih kembali. ANP (atrial natriuretic peptide) memacu ekskresi Na+ oleh ginjal bila kadar Na+ di atas normal (hipernatremia).

Klorida

Ion klorida (Cl-) adalah anion teranyak di cairan ekstrasluler. Kadar normal 95-105 mEq/L. Cl- relatif mudah bergerak di antara kompartemen ekstra dan intraselular, karena kebanyakan membran plasma mengandung banyak Cl- leakage channel dan antiporter. Oleh karena itu, Cl- bisa membantu keseimbangan antara anion-anion dalam berbagai kompartemen cairan. Satu contoh adalah "chloride shift" yang terjadi antara sel darah merah dan plasma darah saat kadar CO2 dalam darah meningkat atau menurun, Dalam hal ini, pertukaran antiporter antara Cl- dan HCO3- memelihara kesimbangan anion antara CES(cairan ekstrasluler) dan CIS(cairan intraselular). Ion klorida juga Juga merupakan bagian dari asam klorida yang disekresi ke dalam getah lambung. ADH membantu mengatur imbang Cl- dalam cairan tubuh karena ADH mengatur jumlah kehilangan air dalam urin. Proses yang meningkatkan atau menurunkan reabsorpsi ion natrium juga mempengaruhi reabsorpsi Cl- Kalium

Ion Kalium atau potassium merupakan kation terbanyak di dalam sel (140 mEq/L). Kadar dalam darah 3.5- 5 mEq/L hanya mewakili 2% dari total kalium tubuh (TBK ~ 50 mEq/kgBB). K+ penting dalam memelihara potensial

7

membran dan pada fase repolarisasi dari action potential pada neuron dan serabut otot.(lihat clip)

K+ juga membantu memelihara volume cairan intraselular. Bila K+ bergerak ke dalam atau keluar dari sel, sering bertukar dengan H+, sehingga membantu mengatur pH cairan tubuh. Sebagai contoh, pada asidosis, K+ akan keluar dari sel untuk bertukar dengan H+, sehingga kadar K+dalam plasma naik. Dalam keadaan normal, kadar K+ diatur terutama oleh aldosteron. Bila kadar K+ dalam plasma tinggi, maka aldosteron disekresi lebih banyak. Kemudian aldosteron akan merangsang sel prinsipal dari duktus koligentes untuk mensekresi lebih banyak K+. Sebaliknya bila kadar K+ dalam plasma rendah, maka sekresi aldosteron berkurang, dan lebih sedikit K+ diekskresi dalam urin. Karena K+ dibutuhkan selama fase repolarisasi dari suatu action potential, kadar abnormal (terlalu tinggi atau terlalu rendah) bisa berakibat fatal.

Bikarbonat

Ion bikarbonat (HCO3-) adalah anion ekstraselular terbanyak kedua setelah Cl-. Kadar normal dalam plasma 22 - 26 mEq/L dalam darah arteri sistemik dan 23 - 27 mEq/L dalam darah vena sistemik. Kadar HCO3- bertambah saat darah mengalir melalui kapiler sistemik. Ini terjadi karena CO2yang dilepaskan oleh sel-sel metabolik aktif bergabung dengan air untuk membentuk asam karbonat, yang kemudian berdisosiasi menjadi H+ dan HCO3-. Saat darah mengalir melalui kapiler paru,kadar HCO3-menurun lagi karena CO2 diekshalasi. Cairan intrasel juga mengandung sedikit bikarbonat. Ginjal

8

merupakan regulator utama dari kadar HCO3-. Sel-sel interkalasi dari tubulus ginjal bisa membentuk HCO3- dan melepaskannya ke dalam darah bila kadar darah rendah, atau mengekskresikan kelebihan HCO3-bila kadar darah tinggi.

Kalsium

Karena jumlah terbesar dari kalisum disimpan dalam tulang,, kalsium merupakan mineral terbanyak di sana. Kira-kira 90% kalsium pada orang dewasa terdapat pada tulang dan gigi, di mana kalsium bergabung dengan fosfat membentuk kristal dari garam mineral. Dalam cairan tubuh, kalsium terdapat terbanyak di ekstraselular. Kadar Ca++ bebas atau tidak berikatan dalam plasma darah adalah 4.5 - 5.5 mEq/L. Di samping itu, dalam jumlah kira-kira sama melekat ke berbagai protein plasma. Ca++ berperan untuk pembekuan darah, pelepasan neurotransmiter, pemeliharaan tonus otot dan eksitabilitas saraf dan otot. Dua regulator utama dari kadar Ca++ dalam darah adalah PTH (paratiroid) dan kalsitriol (1,25-dihidroksi vitamin D3). Kalsitritol merupakan bentuk vitamin D yang bekerja sebagai hormon. Fosfat

Kira-kira 85% fosfat pada orang dewasa terdapat sebagai garam kalsium fosfat, yang merupakan komponen struktural dari tulang dan gigi. SIsanya 15% dalam bentuk ion. Ada tiga ion fosfat (H2PO4-, HPO42-, dan PO43-)yang merupakan anion intraselueler yang penting. Pada pH normal, HPO42- adalah bentuk terbanyak. Fosfat memberi kontribusi 100 mEq/L anion ke cairan intraselular. Konsentrasi normal dari ion fosfat dalam plasma adalah 1.7 - 2.6 mEq/L. Sebagaimana halnya kalsium, fosfat diatur oleh horon paratiroid dan kalsitriol

Magnesium

Pada orang dewasa, kira-kira 54% magnesium total tubuh merupakan matriks tulang sebagai garam magnesium. Sisanya 46% terdapat sebagai ion Mg++ dalam cairan intraselular dan 1% di ekstraselular. Mg++ adalah kofaktor untuk beberapa enzim ayang dibutuhkan utuk metabolisme karbohidrat dan protein, serta untuk Na+/K+-ATPase (pompa natrium-kalium). Mg++ esensial untuk aktivitas neuromuskular, transmisi sinaps, dan fungsi miokard. Di samping itu, sekresi PTH tergantung pada Mg++. Kadar normal dalam plasma rendah, hanya 1.3 - 2.1 mEq/L.

Bab 2. Kompartemen

2.1. Kandungan air tubuh

Pria "standar" dengan berat 70 kg mengandung 42 liter air atau 60% dari Berat badan. Wanita dewasa mengandung lebih sedikit air (55% BB), karena kandungan lemak wanita lebih besar.

9

Variasi dalam Kandungan air

Variasi karena usia: Neonatus mengandung lebih banyak air (70-80%) dibandingkan dewasa. ketika lahir, jumlah cairan interstisial secara proporsional tiga kali lebih besar dibandingkan dewasa. Menjelang usia 12 bulan, kandungan air sudah bekurang menjadi 60% yang merupakan nilai untuk dewasa. Air tubuh seagai persentase berat badan meurun secara progresif dengan bertambahnya umur. Menjelang usia 60 tahun, persentase air tubuh menjadi 50% BB karena bertambahnya proporsi jaringan lemak. Variasi antar jaringan: Kebanyakan jaringan mengandung air. Pengecualian adalah lemak dan tulang.

Plasma: 93% air

Lemak: 10-15% air

Tulang: 20% air.

2.2. Kompartemen

10

Air tubuh dikandung dalam berbagai organ dan jaringan tubuh. Air ini bisa dikelompokkan dalam kompartemen. Pembagian utama adalah cairan intraselular (CIS: kira-kira 40% berat badan) dan Cairan Ekstraselular (CES: kira-kira 20% dari berat badan). Cairan intraselular (CIS) Lokasi: Perbedaan antara CIS dan CES jelas dan mudah dipahami, keduanya dipisahkan oleh membran sel.

Komposisi: CIS kaya akan ion kalium dan magnesium dan rendah natrium.

Sifat: Cairan intraselular berperilaku serupa terhadap perubahan tonisitas di CES.

Cairan ekstraselular (CES)

11

CES dibagi lagi menjadi beberapa kompartemen yang lebih kecil (yakni plasma, cairan interstisial, cairan tulang dan jaringan ikat padat, serta cairan transelular) Cairan interstisial(ISF =interstitial fluid) Terletak di celah-celah jaringan tubuh. Cairan interstisial membasahi semua sel tubuh dan menjadi penghubung antara CIS dan kompartemen intravaskular. Oksigen, zat makanan dan chemical messenger semuanya melewati ISF. Karakteristik ISF hampir menyerupai CES, dengan pengecualian kandungan proteinnya lebih rendah. Cairan getah bening dianggap sebagai bagian ISF. Sistem limfatik mengembalikan protein dan kelebihan ISF ke dalam sirkulasi.

Plasma adalah kompartemen cairan yang betul-betul sebagai kumpulan cairan dalam satu lokasi. Perbedaannya dari ISF adalah kandungan protein lebih tinggi dan memiliki fungsi transpor.

Cairan tulang dan jaringan ikat padat bermakna karena mengandung kira-kira 15% dari air total tubuh. Cairan ini dimobilisasi sangat lambat sehingga tidak penting dalam penilaian efek pemberian cairan secara akut.

Cairan transelular merupakan kompartemen kecil yang mewakili semua cairan tubuh yang terbentuk dari aktivitas transpor sel. Cairan transelular dikandung dalam ruang yang dilapisi epitel. Yang termasuk cairan transelular adalah: cairan serebrospinal, cairan saluran cerna, urin dalam kandung kemih, aqueous humor dan cairan sendi. Cairan transelular penting karena memiliki fungsi khusus. Aliran cairan yang terkait dengan cairan saluran cerna sangat penting. Komposisi elektrolit dari berbagai cairan transelular tidak sama (lihat tabel):

Konsentrasi elektrolit pada Cairan transelular (dalam mmol/L) [Na+] [K+] [Cl-] [HCO3-] Saliva 20-80 10-20 20-40 20-60 Getah lambung 20-100 5-10 120-160 0 Getah pankreas 120 5-10 10-60 80-120 Empedu 150 5-10 40-80 20-40 Cairan ileum 140 5 105 40 Cairan kolon 140 5 85 60 Keringat 65 8 39 16 CSF (serebrospinal) 147 3 113 25

2.3. Osmolalitas dan Tonisitas

12

Osmolalitas adalah jumlah osmol zat terlarut (solute) per kg pelarut (solvent). Tonisitas adalah osmolalitas efektif atau effective osmolality yakni jumlah konsentrasi zat terlarut (solute) yang memiliki kekuatan menarik zat atau daya osmotik melalui membran. Untuk membedakan keduanya, mari kita bandingkan sebagai berikut:

Osmolalitas plasma = 2 x [Na+] + Glukosa (mg/dl) : 18 + Ureum (mg/dl): 2.8 Kisaran normal Osmolalitas plasma adalah 280 - 290 mOsm/kg.

Karena Ureum tidak memiliki daya osmotik,maka:

Tonisitas(osmolalitas efektif) = 2 x [Na+] + Glukosa (mg/dl) : 18 Satuan yang digunakan untuk menyatakan osmolalitas adalah mOsm/kg.

Osmolaritas adalah jumlah osmol zat terlarut per liter pelarut. Satuannya mOsm/L.

Cara menghitung mmol, mEq dan mOsm:

mmol = massa (mg) zat terlarut dalam 1 liter larutan : Berat Molekul solute Contoh: Berapa mmol jumlah natrium dan klor dalam 1 liter NaCl 0.9% ?

Jawab: Berat Atom Na 23; Cl 35.5. NaCl 0.9% = 0.9 g/dL = 9 g/L

mmol = massa NaCl (mg) dalam 1 L larutan : BM = 9000 : (23 + 35.5) = 154 mmol. Jadi Kandungan Na+ 154 mmol/L dan Cl- 154 mmol/L

mEq = mmol x valensi

Contoh : 154 mmol Na+ = 154 mEq Na+ (valensi Na = 1); 1.75 mmol Ca++= 3.5 mEq Ca++

mOsm = Jumlah osmol zat-zat dalam larutan. Biasanya dihitung sebagai mmol x jumlah partikel. NaCl jumlah partikel dua karena terionisasi menjadi Na dan Cl. CaCl2 jumlah partikel 3. Sebaliknya Glukosa dan ureum karena tidak berdisosiasi, maka jumlah partikel satu.

Contoh: berapa osmolaritas NaCl 0.9%?

Osmolaritas NaCl 0.9% = 154 + 154 = 308 mOsm/L

2.4. Tekanan Osmotik Koloid

13

Koloid

Koloid adalah partikel dengan berat molekul besar (normal BM > 30.000) dalam suatu larutan. Dalam plasma normal, protein plasma merupakan koloid utama. Komponen dari tekanan osmotik total yang dikontribusikan oleh koloid, dikenal sebagai tekanan osmotik koloid atau sebagai tekanan onkotik. Ini hanya kira-kira 0.5% dari tekanan osmotik total . Namun, karena koloid tidak mudah melintasi membran kapiler, tekanan onkotik sangat penting dalam dinamika cairan transkapiler.

Tekanan onkotik mudah diukur dilaboratorium dengan alat yang dinamakan onkometer. Prinsipnya, 2 kamar yang ditutupi dan dipisahkan satu sama lain oleh membran semi-permeabel, yakni permeabel terhadap air dan zat-zat dengan BM rendah, tetapi tidak bisa ditembus oleh molekul dengan BM > 30.000.

Persamaan van't Hoff

Tekanan osmotik (dan juga tekanan onkotik) untuk suatu larutan yang ideal bisa dikalkulasikan dengan substitusi sesuai dari persamaan van't Hoff.

Persamaan van't Hoff

Tekanan osmotik = n x (c/M) x RT di mana:

n = jumlah partikel disosiasi ( n = 1 untuk protein plasma)c= konsentrasi dalam g/LM = BM molekul. Jadi, c/M adalah kosentrasi molar dari zat tersebut. R = konstanta gas universal. T = Suhu absolut (K)

Jika nilai-nilai disubstitusi pada persamaan ini untuk sampel plasma biasa:

* T = 310 K (yaitu suhu 37 oC * R = 0.082

* n =1

dan:

* Mengalikan dengan 0.001 untuk mengubah osmol menjadi mOsmol

* Mengalikan dengan 760 untuk mengubah hasil dari atmosfer menjadi mmHg

14

* Mengalikan 280 untuk mengubah tekanan osmotik per mOsm/kg menjadi suatu nilai untuk plasma dengan osmolalitas 280 mOsm/kg

maka:

Tekanan osmotik total plasma adalah= 1 x 0.082 x 310 x 0.001 x 760 x 280= 5409 mmHg

Untuk osmolalitas plasma sebesar 280 mOsm/kg pada 37 oC

Tekanan osmotik total adalah kira-kira 5409 mmHg (kira-kira 7.1 atm) Setiap mOsm/kg solute memberi kontribusi tekanan osmotik kira-kira 19.32 mmHg

Sekarang pertimbangkan protein plasma sendiri dan hitung tekanan osmotik (onkotik). Dengan menggunakan nilai-nilai biasa untuk kosentrasi dan BM protein plasma, konsentrasi protein kira-kira 0.9 mOsmol/kg yang memprediksi tekanan onkotik sebesar 17.3 mmHg (yakni 19.32 x 0.9). Pengukuran dengan onkometer menunjukkan bahwa tekanan onkotik plasma adalah kira-kira 25 mmHg yang setara dengan konsentrasi protein plasma sebesar 1.3 mmol/kg.

Bab 3. Imbang Cairan

3.1. Pergantian Air (Water turnover) Dua hal yang perlu diketahui dalam pergantian air, yakni keseimbangan eksternal (external balance) dan aliran internal (internal fluxes)

Kesimbangan eksternal adalah perbandingan antara asupan air dan keluaran air ke lingkungan luar. Dalam setiap periode waktu, asupan = keluaran, sehingga organisme dikatakan dalam keseimbangan air.

Keseimbangan internal (internal flux) diartikan sebagai gerakan air melintasi kapiler seluruh tubuh (termasuk sekresi dan absorpsi berbagai cairan transselular) dan gerakan air antara cairan interstisial dan cairan intraselular.

Imbang eksternal

Volume air tubuh diatur secara ketat dengan mekanisme yang peka yang memberi respon terhadap perubahan osmolalitas dalam volume intravaskular. Taksiran kebutuhan air setiap hari berdasarkan atas beberapa faktor, namun yang mungkin paling akurat adalah laju metabolisme. .

15

Estimasi kebutuhan air harian

Berdasarkan laju metabolisme 80 - 110 ml/100 kcal Berdasarkan luas permukaan tubuh 1.5 L/m2/hari

Berdasarkan berat: 30 - 40 ml/kg/hari

Pada keadaan sakit, taksiran kebutuhan air ini menjadi tidak bisa diandalkan. Pemberian cairan harus selalu berdasarkan kondisi klinis (misal, kehilangan darah, kehilangan ciaran internal dalam rongga ketiga, gangguan hemodinamik yang membutuhkan bolus cairan, oliguria pada gagal ginjal akut). Kondisi ini di bahas di bab lain. Air dibutuhkan untuk menggantikan kehilangan harian normal, yang terdiri atas:

* Kehilangan air tak disadari (IWL atau insensible water loss)- dari kulit dan pernapasan

* Urin

* Keringat

* Tinja Pengeluaran urin obligat terjadi karena dibutuhkan untuk membuang berbagai zat terlarut dari tubuh. Pengeluaran air dari tempat lain (misal keringat dan tinja) biasanya sedikit pada keadaan normal. Kehilangan air melalui tinja rata-rata 200 ml/hari, namun pada diare bisa massif.

Kebutuhan air harian sangat bervariasi. Jumlah air yang dibutuhkan untuk urin bergantung pada beban ekskresi solute dan pemekatan urin maksimum yang bisa dicapai. Sebagai contoh, beban solute harian biasanya 600 mOsm pada pasien dengan kemampuan pemekatan urin maksimum sebesar 1200 mOsm/kg. Ini membutuhkan volume urin minimum 500 ml untuk mengekskresikan solute ini. Jika volume urin kurang dari jumlah ini, solute akan menumpuk dan akan terjadi gagal ginjal. Pasien usia lanjut biasanya tidak bisa mencapai osmolalitas urin 1200 mOsm/kg sehingga volume urin obligat yang dibutuhkan untuk ekskresi solute bisa lebih tinggi dari 500 ml.

Jumlah kehilangan cairan minimum dari tubuh diacu sebagai kehilangan air obligat.

Komponen pengeluaran air obligat (obligatory water loss) Nilai tipikal Insensible loss 800 ml Keringat minimal 100 ml

16

Tinja 200 ml Volume urin minimal untuk mengekskresikan solute 500 ml

Total 1600 ml

3.2. Insensible Water loss

Istilah ini mengacu sebaga kehilangan air yang disebabkan:

* Difusi transdermal: air yang keluar dari kulit dan menguap

* Kehilangan uap air dari saluran napas

KEY POINT: Ini adalah kehilangan air murni; tidak disertai kehilangan zat terlarut (solute) Kehilangan air tanpa zat terlarut ini berbeda dari keringat, karena keringat mengandung air serta zat terlarut. Perbedaan lain adalah keringat dihasilkan oleh kelenjar khusus dalam kulit Insensible loss dari kulit tidak bisa dihindari. Kehilangan harian adalah kira-kira 400 ml pada dewasa.

Insensible loss dari pernapasan juga kira-kira 400 ml/hari pada dewasa yang non-stres. Kehilangan air di sini bervariasi; meningkat jika hiperventilasi dan bisa menurun jika udara inspirasi dilembabkan pada suhu 37 oC (misal pasien ventilasi mekanik di ICU). Insensible loss minimum pada dewasa adalah kira-kira 800 ml. Ini setara dengan kehilangan panas sekitar 480 kcal/hari yang kira-kira 25% dari produksi panas basal. Pada cuaca rata-rata, aktivitas akan meningkatkan pengeluaran air dari pernapasan, sehingga total insensible loss lebih besar dari minimum. Untuk pasien rawat-inap dewasa yang tidak stres, diperkirakan 50 ml/jam.

Imbang cairan bisa diperkirakan sebagai berikut:

17

3.3. Keringat

Keringat penting untuk pengaturan suhu tubuh, namun juga bisa sebagai sumber penting darikehilangan air dan zat terlarut (solute). Kehilangan panas bisa begitu bermakna karena kehilangan 0.58 kcal untuk setiap ml air yang menguap.

Pengeluaran keringat bisa mencapai maksimum 50 ml/menit atau 2000 ml/jam pada dewasa yang berada di lingkungan panas. Kehilangan sampai 25% air tubuh bisa menyebabkan stres berat dan bisa fatal.

Kehilangan akibat Keringat

Kehilangan Cairan- bisa besar pada lingkungan panas, atau pada kegiatan jasmani

Kehilangan solute-Berkurang jika telah ada adaptasi ke cuaca panas(aklimatisasi)

Kehilangan panas - Bisa sangat besar karena panas laten yang besar dari penguapan air; di sini berperan penting dalam pengaturan suhu tubuh.

Ada berbagai jenis keringat, namun dari segi cairan, hanya keringat dari kelenjar ekrin yang penting. Volume cairan dari kelenjar apokrin sangat rendah.

18

Kelenjar ekrin merupakan derivat kulit yang terdapat pada lebih dari 99% permukaan kulit. Kelenjar ini disarafi oleh neuron kolinergik dan simpatis. Reseptor muskarinik bisa diblok oleh atropin dan ini bisa mencegah pengeluaran keringat.

Kontrol

Pengeluaran keringat dikontrol oleh suatu pusat di daerah preoptik dan anterior hipotalamus di mana terdapat neuron-neuron thermosensitif. Fungsi pengaturan panas hipotalamus juga dipengaruhi oleh input dari reseptor suhu di kulit. Suhu kulit yang tinggi menurunkan set point hipotalamus, sehingga memacu untuk berkeringat.

Keringat bukanlah air murni; selalu terdapat solute dalam jumlah kecil ().2-1%). Bila seseorang pindah dari lingkungan dingin ke lingkungan panas, perubahan adaptif terjadi dalam mekanisme keringat. Ini disebut sebagai aklimatisasi: laju produksi maksimum dari keringat serta komposisi solutenya berkurang. Kehilangan air harian melalui keringat sangat bervariasi: dari 100 sampai 8000 ml/hari. Kehilangan solute bisa sebesar 350 mmol natrium /hari ( atau 90 mmol pada orang yang aklimatisasi) pada kondisi ekstrem. Pada iklim dingin dan tanpa olah raga, kehilangan natrium bisa sangat rendah ( kurang dari 5 mmol/hari). [Na+] dalam keringat adalah 30-65 mmol tergantung pada derajat aklimatisasi. Perbedaan utama antara Keringat dan Insensible Water Loss

Keringat IWL Sumber Dari kelenjar keringat Dari kulit(transepitel) dan saluran

napas Kehilangan solute Ya, bervariasi Tidak ada

Peran Pengaturan suhu tubuh

Tidak bisa dicegah Penguapan cairan insensible

adalah sumber utama kehilangan panas setiap hari tidak dibarah kontrol regulasi

3.4. Getah bening

Getah bening adalah nama yang diberikan untuk cairan interstisial yang memasuki pembuluh getah bening atau limfatik. Kapiler getah bening terdapat pada hampir semua jaringan. Pengecualian adalah sistem saraf pusat dan tulang. Saluran interstisial kecil terdapat di otak dan cairan mengalir ke dalam CSF (cairan serbrospinal), untuk kemudian embali ke sirkulasi melalui villi arachnoid.

Kapiler getah bening bersifat buntu dan memiliki katup di antara sel-sel endotel limfatik yang berdampingan. Katup ini memungkinkan masuknya cairan interstisial namun mencegah kembalinya cairan ke ruang interstisial. Tekanan di dalam kapiler getah bening adalah kira-kira 1 mmHg ketika

19

istirahat dan ketika katup menutup. Kapiler getah bening saling berhubungan dan bergabung membentuk venula getah bening, dan kemudian vena getah bening besar mengosongkan diri melalui limfonodus (kelenjar getah bening) ke dalam duktus torasikus ( di kiri) dan duktus limfatikus dekstra. Kedua lintasan ini mengalirkan getah bening ke dalam sirkulasi.

Faktor-faktor dalam aliran getah bening (limfatik) Tidak ada pompa sentral dalam sistem limfatik Aliran maju disebabkan perbedaan (gradien) tekanan di dalam

pembuluh getah bening yang dibantu oleh katup untuk mencegah aliran balik.

Getah bening memasuki kapiler limfatik bila tekanan dalam jaringan rendah (sampai 2 mmHg) karena katup di antara sel-sel kapiler terbuka.

Cairan interstisial memasuki kapiler getah bening pada fase setelah tekanan eksternal lebih besar, karena serabut jaringan ikat cenderung membuka kapiler getah bening, membuka katup.

Bila tekanan interstisial bertambah melebihi 2 mmHg katup menutup (secara pasif karena gradien tekanan).

Sumber utama dari tekanan eksternal yang memacu aliran adalah denyut arteri dan kontraksi otot

Kedekatan pembuluh limfatik dengan arteri cenderung memudahkan aliran getah bening.

Pembuluh limfatik yang lebih besar memiliki otot polos pada dindingnya. "Kontraksi instrinsik" dari sel otot polos ini membantu aliran maju.

Pembuluh limfatik memiliki katup berdaun dua setiap beberapa mm dan ini sangat penting.

Fungsi getah bening

Mengembalikan protein dan cairan dari ISF (interstisial) ke sirkulasi untuk memelihara konsentrasi protein interstisial yang tetap rendah dan mempertahankan gradien tekanan onkotik pada membran kapiler. Edema terjadi jika tekanan onkotik ISF tidak dijaga rendah.

Peran dalam penyerapan dan transpor lemak dari usus halus Peran imunologis- Kelenjar getah bening dan sirkulasi sel-sel imun

seperti limfosit dan sel dendritik, eliminasi bakteri.

Getah bening dari kebanyakan bagian tubuh biasanya memiliki konsentrasi protein rendah. Getah bening hati berbeda karena:

Normal memiliki konsentrasi protein tinggi (karena koefisien refleksi rendah)

Kontribusi lebih dari separuh jumlah getah bening di duktus torasikus. Oleh karena itu, konsentrasi protein getah bening rata-rata dalam duktus torasikus jauh lebih tinggi dari tempat lain.

20

Duktus torasikus membawa kira-kira 80% dari aliran getah bening total. Pada istirahat, laju aliran ini kira-kira 120 ml/jam. Jika tekanan hidrostatik interstisial meninggi (yakni menjadi kurang negatif) karena filtrasi dan akumulasi cairan berlebihan, aliran getah bening bisa meningkat tajam. Khilus (chyle) adalah getah bening dari usus yang terlihat seperti susu karena mengandung banyak kilomikron (chylomicron). Kilomikron adalah kompleks trigliserida dg diameter 100 nm (mengandung asam lemak rantai panjang) yang diselubungi oleh selaput protein hidrofobik. Kilomikron memasuki pembuluh lakteal getah bening di villi usus, berjalan ke pembuluh limfatik, dan selanjutnya memasuki sirkulasi melalui duktus torasikus. 3.5. Cairan dan Usus

Cairan dalam lumen saluran cerna umumnya danggap sebaga bagian dari kompartemen transeluler. Perghantian cairan dalam usus sangat besar. Setiap hari, sejumlah bersih 9 sampai 10 liter cairan memasuki lumen saluran cerna

Pergantian cairan dalam usus Air dari makanan 2000 - 3000 ml/hari Saliva 1000 - 2000 Getah lambung 1000 - 2000 Empedu 500 - 1000 Getah pankreas 1000 - 2000 Sekresi usus 1000 - 2000

Kira-kira 98% cairan ini diserap kembali, sehingga ekskresi air melalui feses hanya kira-kira 200 ml /hari

Reabsorpsi ini tyerjadi terbanyak di jejunum dan ileum. Kira-kira 1500 ml/hari memasuki kolon dari ileum. Ini berarti lebih dari satu liter diserap di kolon.

Cairan dalam lumen usus bersifat isotonik menjelang sampai jejunum, karena air bisa bergerak keluar masuk usus sebagai respon terhadap gradien osmotik. Kehilangan berlebihan dari isi usus tidak langsung menyebabkan perubahan osmolalitas cairan tubuh. Terjadi penyerapan zat, air bergerak pasif menuju tempat yang lebih hipertonik. Kolon terlibat dalam reabsorpsi air dan elektrolit. Na+ diserap secara aktif dan air mengikuti secara pasif. Kehilangan natrium melalui feses hanya sekitar 5 mmol/hari.

Pergerakan air di usus lebih tepat dianggap sebagai siklus cairan dan bukan sebagai pergantian (turnover). Siklus cairan ini ke dalam lumen saluran cerna dan kembali ke sirkulasi dinamakan sirkulasi enterosistemik.

Kehilangan cairan melalui usus bisa internal atau eksternal. Kehilangan eksternal meliputi muntah-muntah, diare dan kehilangan melalui fistula.

21

Kehilangan internal diacu sebagai sekuestrasi cairan ke dalam lumen usus sebagai bagian dari CES non-fungsional atau "rongga ketiga". Hasil langsung dari kehilangan cairan ini mengakibatkan kontraksi isotonik dari CES. Gangguan elektrolit lazim terjadi namun bervariasi sesuai kondisi dan pengaruh ginjal. Retensi air oleh ginjal terjadi pada hipovolemia dan cenderung menyebabkan hiponatremia.

Pada obstruksi usus halus, kira-kira 1500 ml cairan terkumpul cepat dalam lumen usus. Menjelang terjadi muntah, kira-kira 3000 ml sudah terkumpul dalam lumen usus. Jika pasien hipotensi, berarti kira-kira 6000 ml telah terkumpul dalam lumen usus. Resusitasi cairan intravena biasanya dibutuhkan sebelum operasi pasien dengan obstruksi usus.

Selain getah lambung, semua sekresi lain ke dalam usus bersifat alkalis dengan [HCO3-] tinggi.

Kehilangan air abnormal dari usus menyebabkan gangguan asam-basa dan ini bisa sangat berat. Situasi tipikal adalah sebagai berikut:

Muntah-muntah menyebabkan alkalosis metabolik ("gastric alkalosis") disertai hiponatremia, hipokrloremia dan hipokalemia.

Diare akut (terutama yang disebabkan infeksi) menyebabkan asidosis metabolik hiperkloremik dengan anion gap normal

Diare kronik (terutama non-infeksi) bisa menyebabkan alkalosis metabolik.

Kesimpulan:

Sejumlah besar cairan bersiklus dalam usus setiap hari. (Reabsorpsi Na = 98%). Cairan usus bersifat isotonik.

Air mengalami reabsorpsi pasif mengikuti reabsorpsi aktif dari nutrien dan elektrolit. Gangguan elektrolit dan asam basa bisa terjadi pada kehilangan abnormal dari cairan usus.

3.6. Cairan Serebrospinal

Cairan serebrospinal (CSF = cerebrospinal fluid) dianggap sebagai bagian dari cairan transeluler. CSF mengisi ventrikel dan rongga subaraknoid dan membasahi otak dan medula spinalis. CSF dikandung dalam meningen dan bekerja sebagai bantalan untuk melinsungi otak dati cedera akibat perubahan posisi atau gerakan. Diperkirakan efek "water bath" ini menambah berat efektif otak dari net hanya 50 g menjadi 1400 g. Volume total CSF adalah 150 ml. Produksi harian adalah 550 ml/hari sehingga CSF berganti 3 sampai 4 kali per hari. CSF dibentuk oleh pleksus koroid (50%) dan langsung dari dinding ventrikel (50%). CSF mengalir melalui foramen Magendie & Luschka ke dalam rongga subaraknoid otak dan medula spinalis. Kemudian CSF diserap oleh villi araknoid (90%), dan secara langsung ke dalam venula serebral (10%).

22

Tekanan intraserebral (ICP) normal adalah 5 sampai 15 mmHg. Laju pembentukan CSF konstan dan tidak dipengaruhi ICP. Penyerapan ICP meningkat secara linier saat tekanan naik di atas 7 cm H2O. Pada tekanan sekitar 11 cm H2O, laju sekresi dan absorpsi setara. Komposisi CSF sama dengan cairan CES otak, tetapi berbeda dari plasma. Perbedaan utama adalah (lihat juga Bab Nilai Normal):

pCO2 lebih tinggi (50 mmHg) menyebabkan pH CSF lebih rendah (7.33)

Kandungan protein biasanya sangat rendah (0.2 g/L) menghasilkan kapasitas dapar lebih rendah

Kadar glukosa lebih rendah Kadar klorida lebih tinggi Kadar kolesterol sangat rendah

Bab 4. Dinamika Cairan Kapiler

4.1 Mikrosirkulasi

Mirkrosirkulasi diartikan sebagai pembuluh darah terkecil di dalam tubuh:

arteriol terkecil metarteriol sfingter prekapiler kapiler venula kecil

Pembuluh limfatik tidak termasuk. Arteriol mengandung otot polos dan merupakan titik utama dari resistensi vaskular sistemik. Pada otot rangka dan jaringan lain, sejumlah besar kapiler tetap menutup untuk waktu lama karena kontraksi sfingter prekapiler.Kapiler-kapiler ini berfungsi sebagai cadangan dan bisa membuka cepat sebagai respon terhadap kondisi lokal, seperti penurunan pO2 bila diperlukan aliran tambahan.

Mikrosirkulasi dari beberapa jaringan (misal kulit) memiliki hubungan AV langsung yang bekerja sebagai pintas (shunt). Aliran dalam pintas ini tidak ikut serta dalam perpindahan gas, nutrien dan zat sisa. AV shunt berada di bawah pengaturan sistem saraf. Di kulit, penutupan dan pembukaan pintas penting dalam pengaturan suhu.

Otot polos di dalam metarteriol dan sfingter prekapiler berkontraksi dan relaksasi teratur untuk menghasilkan aliran intermiten di dalam kapiler: ini dikenal sebagai vasomotion. Penurunan lokal dari pO2 merupakan faktor terpenting yang menyebabkan relaksasi sfingter prekapiler. Aliran intermiten

23

tidak disebabkan oleh kenaikan atau penurunan siklik dari tekanan darah, karena fluktuasi ini diredam oleh arteriol.

Fungsi utama dari mikrosirkulasi adalah memungkinkan perpindahan zat antar jaringan dan sirkulasi. Perpindahan ini terjadi terutama dalam dinding kapiler, namun beberapa pertukaran terjadi juga dalam venula kecil. Zat-zat yang terlibat termasuk air, elektrolit, gas (O2, CO2), zat sisa nitrogen, glukosa,lipid dan obat.

Elektrolit dan molekul kecil lain melintasi membran melalui pori-pori. Zat-zat larut lemak (termasuk oksigen dan karbon dioksida) juga mudah menembus dinding kapiler yang tipis (1 mm). Protein memiliki molekul besar dan tidak mudah menembus pori namun sedikit perpindahan terjadi melalui pinositosis (endositosis/eksositosis). Molekul air lebih kecil dari ukuran pori dalam kapiler sehingga mudah menembus dinding kapiler. Sel endotel kapiler pada beberapa jaringan (misal glomerulus, mukosa usus) memiliki gap besar (disebut fenestrasi) dalam sitoplasmanya. Pergerakan air melintasi kapiler ini jauh lebih cepat dibandingkan kapiler di jaringan tubuh lain yang tidak memiliki "jendela" (fenestrasi). Perpindahan air melintasi membran kapiler terjadi dengan dua proses: difusi dan filtrasi.

Difusi

Pergantian air melintasi membran secara difusi sangat besar (bisa sampai 80.000 liter per hari) dan jauh lebih besar daripada aliran darah total melalui kapiler (curah jantung) yang sebesar 8000 liter per hari. DIfusi terjadi dua arah dan tidak menghasilkjan gerakan air bersih melintasi dinding kapiler. Ini disebabkan difusi bersih tergantung pada adanya gradien konsentrasi untuk zat-zat (Hukum Difusi Fick) dan biasanya tidak ada perbedaan konsentrasi air pada membran kapiler. Aliran difusi bersih adalah nol.

Filtrasi

Ini sebenarnya disebut ultrafiltrasi karena protein plasma tidak melewati membran plasma pada kebanyakan jaringan. Filtrasi dianggap terjadi karena ketidakimbangan tekanan hidrostatik dan tekanan onkotik di sepanjang membran kapiler (Hipotesis Sterling - lihat Bagian berikutnya) Di seluruh tubuh, ada ultrafiltrasi keluar 20 liter dan ke dalam 10 liter per hari. Selisihnya (kira-kira 2 liter/hari) dikembalikan ke sirkulasi sebagai getah bening.

Filtrasi menghasilkan gerakan air netto karena ada ketidak-imbangan atara kekuatan yang memacu aliran keluar lumen kapiler dan kekuatan yang memacu aliran ke dalam lumen kapiler. Kekuatan ini bervariasi sehingga gerakan bersih bisa kearah dalam atau ke arah luar. Kekuatan ini juga

24

bervariasi di sepanjang kapiler dan situasi khas adalah gerakan keluar pada ujung areterial dan gerakan ke dalam pada ujung venula dari kapiler (lihat gambar berikut)

Perbandingan antara Difusi dan Filtrasi di Kapiler Difusi:

Volume air yang terlibat BESAR Dua arah di sepanjang kapiler Gerakan air netto diatur oleh gradien konsentrasi Tekanan hidrostatik dan onkotik(daya Sterling) tidak

terlibat dalam difusi Merupakan proses yang bertanggung jawab untuk

gerakan netto dari gas, nutrien dan zat sisa (karena zat ini bergerak sesuai dengan gradien konsentrasi)

Tidak ada gerakan air netto melintasi dinding kapiler

Filtrasi:

Ultrafiltasi sejati, karena protein tidak mudah melintasi kebanyakan membran kapiler

Volume yang terlibat lebih kecil dibandingkan difusi Gerakan cairan bisa kearah dalam (absorpsi) atau ke

arah luar, tetapi tidak dua arah pada titik yang sama di sepanjang kapiler

Gerkaan netto diatur oleh keseimbangan gradien

25

tekanan hidrostatik dan onkotik (Sterling forces) Proses ini tidak penting untuk perpindahan netto dari

gas, nutrien dan zat sisa Perpindahan air netto penting

Hukum Difusi Fick:

Ini menyatakan bahwa jumlah difusi suatu zat (flux) melalui membran sebanding dengan perbedaan konsentrasi (C2 - C1) di kedua sisi membran dan dengan luas permukaan (A) dan berbanding terbalik dengan ketebalan (t) membran. Konstanta proporsionalitas (k) adalah ukuran permeabilitas membran terhadap zat:

Flux = k x A(C2 - C1) / t 4.2 Hipotesis Sterling

Kutipan dari Sterling (1896)

".. There must be a balance between the hydrostatic pressure of the blood in the capilaries and the osmotic attraction of the blood for the surrounding fluids."

"...and whereas capilary pressure determines transudation, the osmotic pressure of the proteins of the serum determines absorption."

Hipotesis Sterling menyatakan bahwa gerakan cairan yang disebabkan filtrasi melintasi dinding kapiler tergantung pada keseimbangan antara gradien tekanan hidrostatik dan gradien tekanan onkotik di kedua sisi kapiler.

Empat "tenaga" (forces) Sterling antara lain: Tekanan hidrostatik dalam kapiler (Pc) Tekanan hidrostatik di interstisial (Pi) Tekanan onkotik di dalam kapiler (pc) Tekanan onkotik di interstisial (pi)

Kesimbang dari tenaga-tenaga ini memungkinkan kalkulasi kekuatan penggerak bersih (net driving pressure) untuk filtrasi. Net driving pressure = [(Pc - Pi) - (pc -pi)] Aliran cairan bersih sebanding dengan tekanan penggerak ini. Untuk mendapatkan persamaan untuk mengukur aliran cairan keluar dan kedalam lumen kapiler, perlu dipertimbangkan juga faktor-faktor tambahan:

26

koefisien refleksi (reflection coefficient) Koefisien filtrasi (filtration coefficient) atau Kf

Tekanan hidrostatik makin menurun ke arah ujung venula dari kapiler, dan tekanan dorong akan berkurang (dan biasanya menjadi negatif). Sedang keempat daya Sterling lain tetap konstan di sepanjang kapiler. Koefisien refleksi bisa dianggap sebagai faktor koreksi yang berlaku untuk gradien tekanan onkotik di dinding kapiler.

Sedikit kebocoran protein keluar dari dinding kapiler memiliki dua efek penting:

Tekanan onkotik interstisial lebih tinggi daripada seharusnya Tidak semua protein yang ada efektif dalam menahan air, sehingga

tekanan onkotik kapiler lebih rendah daripada tekanan onkotik yang diukur (begitupula halnya terdapat perbedaan antara osmolalitas dan tonisitas)

Kedua efek ini mengurangi gradien tekanan onkotik. Tekanan onkotik interstisial diperhitungkan karena nilainya dimasukkan dalam perhitungan gradien.

Koefisien refleksi (s) digunakan untuk mengkoreksi gradien yang diukur untuk memperhitungkan "tekanan onkotik efektif". Nilainya antara 0 dan 1. Sebagai contoh, CSF dan filtrat glomerulus memiliki konsentrasi protein sangat rendah dan koefisien refleksi untuk protein di dalam kapiler-kapiler ini mendekati 1. Protein melintasi dinding sinusoid hati relatif mudah dan konsentrasi protein dalam pembeluh getah bening hati sangat tinggi. Koefisien refleksi untuk protein di sinusoid rendah. Koefisien refleksi di kapiler paru berada di pertengahan: kira-kira 0.5.

Aliran bersih (net flux) yang disebabkan filtrasi melitasi dinding kapiler adalah proporsional terhadap daya dorong bersih (net driving pressure). Koefisien filtrasi (Kf) adalah kontanta proporsionalitas dalam persamaan Sterling. Persamaan Sterling:

Aliran cairan netto = Kf x (Net Driving Pressure) Aliran cairan netto = Kf x [(Pc - Pi) - Rc (Pc -pi) ] di mana:

Kf adalah koefisien filtrasi

rc adalah koefisien refleksi.

Koefisien filtrasi terdiri ats dua komponen karena aliran cairan bersih tergantung pada:

27

Luas dinding kapiler dimana perpindahan terjadi Permerabilitas dinding kapiler terhadap air (Faktor permeabilitas ini

biasanya dinamakan "hydraulic conductivity"

Koefisien filtrasi adalah produk dari kedua komponen ini. Kf = Area x Hydraulic conductivity

Kapiler yang "bocor" (misal karena histamin) akan memiliki koefisien filtrasi yang tinggi. Kapiler glomerulus dianggap sangat "bocor" karena ini dperlukan untuk fungsinya. Koefisien filtrasi sangat tinggi.

Nilai Sterling forces di kapiler sistemik (mmHg)

Ujung arteriolar dari kapiler Ujung venula dari kapiler Tekanan hidrostatik kapiler 25 10 Tekanan hidrostatik interstisial -6 -6 Tekanan Onkotik kapiler 26 26 Tekanan onkotik interstisial 5 5

Net driving pressure adalah kearah luar pada ujung arteriol dan ke arah dalam pada ujung venula dari kapiler. Perubahan ini disebabkan menurunnya tekanan kapiler di sepanjang kapiler (dari tinggi di ujung arteriol menjadi rendah di ujung venula)

28

Persamaan Sterling tidak bisa digunakan secara kuantitatif di klinik

Di klinik tidak mungkin kita mengetahui 6 parameter ini, sehingga kegunaannya tidak ada dalam perawatan pasien. Persamaan ini digunakan untuk menjelaskan observasi (misal menjelaskan edema karena hipoalbuminemia) 4.3. Glomerulus

Situasi di kapiler glomerulus sangat mencolok. Di tempat lain, kelebihan ultrafiltrasi bersih dari reabsorpsi adalah sekitar 2 sampai 4 liter per hari. Kelebihan ultrafiltrasi bersih di kapiler glomerulus dikenal sebagai laju filtrasi glomerulus (GFR) dan sebesar 180 liter/hari.

Situasi di glomerulus Koefisien filtrasi tinggi (disebabkan oleh permeabilitas yang tinggi dan luas

29

permukaan yang besar) Koefisien refleksi tinggi: kira-kira 10 (yakni filtrat merupakan ultrafiltrat sejati karena kapiler glomerulus pada hakikatnya tidak permeabel terhadap protein (sehingga tekanan onkotik dalam filtrat adalah nol) Tekanan hidrostatik dalam kapiler tinggi dan tidak berkurang banyak di sepanjang kapiler) Karena pengeluaran air yang banyak dan membran tidak permeabel terhadap protein, tekanan onkotik dalam kapiler semakin lama semakin tinggi di sepanjang kapiler. (Tekanan onkotik yang bertambah ini penting dalam reabsorpsi dari tubulus proksimal ke kapiler peritubular). Ada tekanan filtrasi bersih ke arah luar, yang sering sepanjang kapiler,

Nilai Sterling forces di kapiler glomerulus (mmHg)

Ujung arteriol afferen dari kapiler

Ujung arteriol effere dari kapiler

Tekanan hidrostatik kapiler (PGC) 60 58 Tekanan hidrostatik di Kapsul Bowman (PBc) 15 15 Tekanan Onkotik kapiler (pGC) 21 33 Tekanan onkotik di kapsul Bowman (pBC) 0 0 Net Filtratiopn Pressure 24 10

Persamaan yang dibahas sebelumnya bisa disederhanakan sebagai berikut:

GFR = Kf x (PGC - PBC -pGC)

Tekanan di kapiler glomerulus dipengaruhi oleh keseimbangan antara konstriksi arteriol affere dan eferen.

4.4. Mikrosirkulasi paru

Pertukaran gas merupakan fungsi primer dari paru. Sirkulasi paru memindahkan darah paru untuk berdekatan dengan alveolus (pada sawar darah-gas) sehingga pertukaran gas dipermudah. Aliran yang terkait sangat besar karena aliran darah pulmoner setara dengan curah jantung. Pertukaran gas yang efisien dipermudah karena membran gas-darah tipis dengan luas permukaan besar.

30

Ciri-ciri penting dari mikrosirkulasi paru adalah:

Kapiler paru (dan alveolus) memiliki dinding tipis yang meminimalkan rintangan difusi

Di dalam dinding alveolus, kapiler membentuk jaringan padat yang dianggap mirip selaput tipis darah. Ini membuat luas permukaan kapiler besar.

Tekanan di sirkuit paru jauh lebih rendah dibanding sirkulasi sistemik, dan resistensi vaskular paru sangat rendah. Tekanan sekedar cukup untuk membasahi permukaan apex paru pada orang dewasa sehat dalam posisi tegak.

Persamaan Sterling bisa diterapkan untuk mikrosirkulasi paru sama halnya seperti jaringan kapiler lain

Nilai Sterling forces di kapiler paru(mmHg) Tekanan hidrostatik kapiler(Pc) adalah 13 mmHg (ujung arteriol)

sampai 6 mmHg (ujung venula) tetapi bisa bervariasi karena efek hidrostatik dari gravitasi, terutama pada posisi tegak.

Tekanan hidrostatik interstisial (Pi) - bervariasi tetapi kisaran mulai dari nol sampai sedikit negatif.

Tekanan onkotik kapiler = 25 mmHg (sama seperti kapiler sistemik) Tekanan onkotik interstisial = 17 mmHg (ini taksiran menurut

pengukuran pada pembuluh limfatik paru)

31

Gradien Tekanan Onkotik

Tekanan onkotik interstisial tinggi. Ini menunjukkan kebocoran protein bermakna (terutama albumin) melintasi dinding kapiler yang tipis pada keadaan normal. Koefisien refleksi diperkirakan sebesar 0.5

Dengan memandang nilai-nilai tipikal dan koefisien refleksi, bisa ditaksir bahwa gradien onkotik bersih adalah kecil, namun mengarah ke reabsorpsi.

Gradien Tekanan Hidrostatik

Kapiler paru disebut "intra-alveolar vessel" dan tekanan yang mengenai mereka adalah emndekati tekanan alveolar (yang memiliki nilai rata-rata nol). Namun, pengukuran tekanan sebenarnya di interstisium alveolus mendapatkan tekanan sedikit negatif (misal - 2 mmHg). Di dekat hilum, tekanan interstisial menjadi lebih negatif dan ini memudahkan cairan berpindah dari interstisium alveolus ke limfatik paru.

Tekanan hidrostatik kapiler bervariasi karena efek gravitasi. Pikirkan: Paru yang tegak pada dasarnya tersuspensi dalam bidang gravitasi, sehingga tekanan dalam pembuluh darah pada dasar paru lebih tinggi daripada di puncak paru. Selisih tekanan ini setara dengan kolom air statik dari dasar ke puncak. Jarak yang terlibat adalah kira-kira 30 cm, sehingga selisih tekanan adalah 30 cm H2O atau kira-kira 23 mmHg. Jika tekanan arteri pulmonalis 25, maka jelas bahwa tekanan itu hanya cukup untuk perfusi puncak paru yang tegak.

Sirkuit paru memiliki resistensi rendah dan kira-kira separuh dari resistensi ini disebabkan kapiler paru yang tidak memiliki otot polos. Tekanan hidrostatik kapiler cepat dipengaruhi oleh perubahan-perubahan tekanan arteri pulmonalis dan tekanan atriuk kiri.

Efek keseluruhan

Keseimbangan tekanan-tekanan sterling pada paru umumnya memudahkan reabsorpsi . Ini dibuktikan oleh fakta klinis bahwa paru umumnya "kering" dan jelas harus memudahkan pertukaran gas. Pada kondisi normal, ada sedikit gerakan cairan bersih ke arah luar. Ini diperkirakan setara dengan laju aliran getah bening paru. Aliran biasanya kecil (misal 10 sampai 20 ml per menit) yaitu hanya 2% dari aliran darah pulmoner. Jadi, walaupun gradien tekanan hidrostatik bersih kearah luar dan koefisien refleksi tinggi membatasi keefektifan tekanan osmotik( yang membatasi gerakan cairan keluar kapiler), aliran getah bening yang rendah. Ini berarti keseimbangan daya-daya(forces) jelas untuk meminimalkan kehilangan cairan ke interstisium. Luas permukaan dinding kapiler yang besar membantu pertukaran gas dan memudahkan filtrasi dari kapiler ke interstisial. Cairan interstisial bergerak ke arah hilum di sepanjang ruang di samping pembuluh darah dan jalan napas. Tekanan hidrostatik interstisial mungkin menjadi lebih negatif saat hilum didekati. Filtrat yang berlebih dialirkan oleh pembuluh limfatik paru. Aliran

32

limfatik dipacu oleh kompresi eksternal yang ritmis selama siklus ventilasi dan adanya katup.

Persamaan Sterling tidak begitu berguna di klinik, karena tidak mungkin mengukur enam parameter. Apalagi, pengukuran tekanan hidrostatik interstisial dan tekanan onkotik serta koefisien refleksi tidak mungkin dilakukan. Yang bisa diketahui klinisi adalah kadar protein (sebagai indeks tekanan onkotik) dan nilai dari kateter arteri pulmonalis (tekanan baji sebagai taksiran tekanan atrium kiri dan tekanan vena pulmonalis rata-rata). Pemeriksaan klinis dan X-foto toraks jauh lebih berguna dalam menilai dan memantau edema paru.

Faktor-Faktor Pengaman untuk Mencegah Edema Paru

Untuk terjadinya edea paru, kelebihan cairan harus terlebih dulu menumpuk di interstisium (edema interstisial), kemudian harus berpindah ke alveolus (alveolar flooding). Paru relatif tidak mudah mengalami edema paru, karena da berbagai faktor:

Aliran getah bening yang meningkat: Filtrasi cairan yang bertambah menyebabkan meningkatnya aliran limfatik yang cenderung mengeringkan cairan dari interstisial

Penurunan tekanan onkotik interstisial (mekanisme oncotic buffering). Bila filtrasi meningkat, kehilangan albumin melalui filtrat menurun. Ini digabung dengan aliran limfatik yang meningkat akan membersihkan albumin dari interstisial, sehingga tekanan onkotik interstisial menurun. Perlindungan ini tidak bekerja jika membran kapiler rusak, misal oleh mediator-mediator pada sepsis.

Kelenturan(compliance) interstisial tinggi. Sejumlah besar cairan bisa berakumulasi dalam interstisium tanpa peninggian tekanan yang besar. Akhirnya, rongga interstisial menjadi penuh cairan, tekanan naik, dan alveolar flooding menyusul. Ini disebut "bathtub effect". Analoginya, bila bak mandi bisa memuat banyak air, tetapi sampai satu titik penuh, tiba-tiba terjadi tumpah.

Mekanisme pengamanan ini sangat efektif dalam mencegah edema paru yang terkait dengan peninggian tekanan hidrostatik. DIperkirakan, tekanan hidrostatik kapiler bisa naik tiga kali normal sebelum terjadi alveolar flooding (banjir di alveolus). Surfaktan juga membantu mencegah alveolar flooding. 4.5. Sawar Darah Otak

33

Dalam mempelajari hipotesis Sterling, biasanya dipikirkan kasus-kasus khusus yang penting dari glomerulus dan paru. Walaupun demikian, situasi dengan kapiler serebral sangat berbeda dan tampaknya jarang diperhatikan. Membran kapiler pada hampir seluruh tubuh bersifat permeabel terhadap zat terlarut (solute) BM rendah dalam darah tetapi agak kurang permeabel terhadap protein yang memiliki BM tinggi. Satu-satunya solute yang ada dan bisa memiliki daya osmotik di dinding kapiler adalah protein. Jadi tekanan onkotik plasma dan tekanan onkotik interstisial merupakan dua daya Sterling yang penting. Solute BM rendah mudah melintasi membran kapiler sehingga tidak memiliki efek osmotik di sel endotel kapiler.

Bagaimana perbedaan kapiler otak?

Perbedaan disebabkan oleh adanya sawar darah-otak.

Membran kapiler di kapiler serebral relatif tidak permeabel terhadap kebanyakan solute BM rendah yang ada di dalam darah (juga terhadap

protein plasma) Ion Na+ dan Cl- merupakan solute terbanyak. Zat-zat ini memiliki efek osmotik di membran kapiler serebral (lokasi sawar darah-otak). Oleh karena itu, daya-daya (forces) Sterling di kapiler serebral adalah:

tekanan hidrostatik di kapiler serebral tekanan hidrostatik dalam CES otak (ICP = intracranial pressure) tekanan osmotik plasma

34

tekanan osmotik dari CES otak

Perhatikan bahwa itu merupakan tekanan osmotik total, bukan tekanan onkotik. Tekanan onkotik sangat kecil dibandingkan tekanan osmotik yang dihasilkan solute-solute kecil di kapiler serebral. Kebocoran kecil dari solute BM rendah ini bisa diperhitungkan dengan koefisien refleksi seperti halnya protein plasma di jaringan kapiler. Peningkatan satu mOsm/kg dari gradien osmotik antara darah dan cairan interstisial otak akan menghasilkan daya 17 - 20 mmHg. Pada osmolalitas 287 mOsm/kg, maka tekanan osmotik total adalah kira-kira 5400 mmHg sebagaimana bisa dikalkulasi dengan persamaan van't hoff. Sebagai pembanding, tekanan onkotik plasma sebesar 25 mmHg... sangat kecil.

Oleh karena itu perubahan kecil sekalipun dalam tonisitas plasma akan memiliki efek mencolok pada volume cairan total di kompartemen intrakranial. Bukan hanya volume intrasel dari otak, melainkan juga volume CES otak yang berkurang oleh peningkatan osmolalitas plasma. Di jaringan tubuh lain, peningkatan osmolalitas plasma akan menambah volume interstisial, tetapi mengurangi volume CIS di jaringan tersebut.

Efek Peningkatan Osmolalitas Plasma TerhadapVolume Cairan Jaringan

Volume ISF Volume CIS Volume Cairan Total Otak Berkurang Berkurang SELALU berkurang

Jaringan lain Bertambah Berkurang Tergantung pada keseimbangan antara ISF yang meningkat dan ICF yang menurun

Pemberian infus larutan hipertonik yang mengandung solute BM rendah (misal salin hipertonik, manitol atau urea) akan mengeringkan otak. Di kapiler jaringan tubuh lain, Larutan salin hipertonik (misal NaCl 3%) dan manitol juga efektif pada membran sel dan akan menyebabkan dehidrasi seluler dari semua sel tubuh. Sedangkan, Urea bisa menembus kebanyakan membran sel dan tidak memiliki aktivitas osmotik.

Gerak cairan melintasi membran kapiler adalah proporsional dengan gradien tekanan netto (sebagaimana dinyatakan dalam persamaan Sterling. Konstanta proporsionalitas pada persamaan ini adalah koefisien filtrasi dan nilainya merupakan ukuran dari mudahnya air melintasi membran. Sebagaimana dibahas sebelumnya, koefisien filtrasi adalah produk dari luas total dinding kapiler dan hydraulic conductivity. Hydraulic conductivity merupakan ukuran permeabilitas membran terhadap air. Dibandingkan dengan kapiler tubuh lainnya, hydraulic conductivity (yakni permeabilitas air) dari kapiler otak, jauh lebih rendah. Ini sangat mengurangi jumlah air yang hilang dari otak sebagai respon terhadap perubahan tonisitas plasma, dan ini sangat untung mengingat besarnya perubahan tekanan osmotik yang bisa terjadi akibat perubahan tonisitas hanya beberapa mOsm/kg. Koefisien filtrasi

35

yang rendah ini perlu untuk mempertahankan volume intrakranial yang konstan.

Perhatikan perbedaan antara koefisien refleksi dan koefisien filtrasi.

Koefisien refleksi memberikan ukuran sebaik apa solute melintasi membran, sedangkan koefisien filtrasi (atau lebih tepat disebut hydraulic coductivity) memberikan ukuran sebaik apa pelarut (air) melintasi membran. Perbedaan ini penting dipertimbangkan dalam otak, karena kerusakan otak tidak perlu menghasilkan perubahan setara pada setiap koefisien di daerah kerusakan. Sebagai contoh, sering dikatakan bahwa larutan manitol hipertonik kurang efektif dalam mengurangi air di kawasan otak yang abnormal atau rusak (dibandingkan pada kawasan normal), namun ini tidak benar. Kawasan yang rusak mungkin memiliki koefisien refleksi lebih rendah untuk solute BM rendah sehingga sutau peningkatan gradien osmotik yang ditimbulkan manitol menjadi kurang efektif di kawasan ini. Tetapi, kawasan yang rusak juga memiliki hydraulic conductivity lebih tinggi dan air lebih mudah meninggalkan otak di kawasan ini. Efek bersihnya adalah kawasan otak yang rusak akan dikeringkan sebanyak (atau lebih) dari kawasan yang tidak rusak. Kesimpulan

Sawar darah-otak tidak permeabel terhadap solute BM rendah, sehingga tekanan osmotik plasma (bukan tekanan onkotik plasma) adalah daya Sterling yang diperhitungkan di sini. Untuk alasan sama, tekanan osmotik dari interstisial otak juga merupakan daya Sterling (bukan tekanan onkotik cairan interstisial). Koefisien refleksi yang ditimbulkan solute-solute ini digunakan sebagai pengganti koefisien refleksi untuk protein. Refleksi ini sangat tinggi untuk kebanyakan solute yang larut air ini.

Persamaan Sterling juga berubah karena alasan lain: hydraulic conductivity dari kapiler serebral jauh lebih rendah dari kapiler lain. Koefisien filtrasi rendah. Ini meminimalkan dehidrasi yang terjadi sebagai respon terhadap perubahan tonisitas plasma. Penerapan persamaan Sterling pada otak berbeda dari tempat lain di tubuh. Anehnya ini jarang diperhatikan, terutama relevansi klinisnya (misal penggunaan manitol hipertonik). Akhirnya, karena prinsip Pascal, tekanan cairan interstisial di dalam otak sama dengan tekanan CSF (yakni tekanan intrakranial) Kapiler otak memang merupakan "kasus istimewa" dari penerapan hipotesis Sterling.

Bab 5. Pengaturan Metabolisme Air

36

5.1. Gambaran Umum

Unsur-Unsur dari Sistem Pengaturan Sederhana

Sistem kontrol dasar untuk mengatur fisiologi terdiri atas beberapa komponen:

Sensor -- Ini adalah reseptor yang memberi respon langsung atau tidak langsung terhadap perubahan variabel yang dikendalikan

Pusat Pengatur (Central Controller)-- Ini adalah komponen koordinasi dan integrasi yang menilai input dari sensor dan memprakarsai respon

Efektor -- Ini adalah komponen yang berupaya mengubah nilai variabel, secara langsung ataupun tidak langsung.

Agar sistem kontrol berfungsi efektif, harus terdapat lengkung tertutup (closed loop). Perubahan yang diitimbulkan oleh aksi efektor harus dideteksi oleh sensor. Pemantauan oleh sensor menyediakan umpan-balik (feedback) ke Pusat Pengatur. Jenis sistem ini diacu sebagai servo-control system.

Pada keadaan normal, kebanyakan asupan air melalui air yang ditelan (sebagai air, cairan atau pada makanan). Osmoreseptor yang sensitif menyesuaikan imbang air dengan perubahan-perubahan ekskresi air yang dimediasi oleh ADH dan perubahan asupan air yang dimediasi oleh rasa haus. Mekanisme pengaturan air ini sering diacu sebagai Thirst-ADH

37

mechanism. Bagian-bagian berikut membahas komponen-komponen sistem pengaturan dengan lebih rinci.

5.2. Sensor

Sensor-sensor utama yang terlibat dalam pengaturan imbang air tubuh adalah:

Osmoreseptor Reseptor volume (Baroreseptor tekanan rendah) Baroreseptor tekanan tinggi

Osmoreseptor

Osmoreseptor adalah sel-sel khusus di hipotalamus yang memberi respon terhadap perubahan-perubahan dalam tonisitas ekstraseluler.

38

Mekanisme tepat tidak diketahui,namun ada kemungkinan perubahan-perubahan dalam volume sel mempengaruhi konsentrasi molekul intrasl tertentu yang penting, serta mempengaruhi aktivitas saluran ion di membran sel.

Karena Na+ (dan anion obligatnya, Cl- , HCO3- & protein-) membentuk 92% tonisitas CES, reseptor-reseptor ini (selama fisiologi normal) berfungsi memantau [Na+] ekstraseluler. Osmoreseptor ini pernah disebut sebagai "osmo-sodium receptor". Ini tidak tepat karena variabel yang disensor langsung adalah tonisitas dan ini bisa berubah tanpa tergantung [Na+] pada situasi non-fisiologis (misal infus manitol); tetapi hampir pada semua kondisi fisiologis ini bisa dianggap benar.

Osmoreseptor bersifat sangat sensitif

Osmoreseptor memberi respon terhadap perubahan sekecil 1 sampai 2% peningkatan tonisitas. Asupan air bisa sangat bervariasi, namun osmolalitas plasma bervariasi hanya satu sampai dua persen karena sistem kontrol yang efisien dan kuat, digabung dengan osmoreseptor ini.

Reseptor-reseptor ini memantau "imbang air" secara tidak langsung karena mereka memandang efek kelebihan atau defisit air berdasarkan efek tersebut terhadap tonisitas. Ini bisa menimbulkan masalah jika air CES dan solute naik bersamaan sehingga [Na+] dan tonisitas tetap konstan. Inilah yang terjadi pada pemberian infus intravena dari normal salin (yakni ekspansi isotonik dari CES). Untung, tubuh memiliki beberapa mekanisme yang mengenali perubahan dalam volume intravaskular. Ini adalah peran dari baroreseptor.

Perhatikan bahwa osmoreseptor efektif dalam merespon [Na+] ekstraseluler, dan ini juga merupakan faktor yang efektif mengendalikan distribusi air antara CIS dan CES. Jadi, [Na+] ekstraseluler menyetel volume CES dan mengendalikan penyebaran air tubuh. Oleh karena itu [Na+] CES merupakan monitor efektif dari air tubuh total.

Baroreseptor

Volume intravaskular efektif bisa dinilai secara independen oleh baroreseptor tekanan rendah (volume receptor), yang juga memberi input ke hipotalamus. Volume reseptor ini terdapat pada atrium kanan dan vena besar, serta member respon terhadap tekanan intramural di dinding pembuluh darah tersebut.

Baroreseptor kurang sensitif (tetapi lebih kuat) daripada osmoreseptor Ambang reseptor volume untuk menyebabkan perubahan dalam sekresi ADH adalah perubahan volume darah sebesar 8 sampai 10%. Namun, bila dirangsang baroreseptor menyebabkan kadar ADH jauh lebih tinggi daripada yang terlihat degan stimulasi osmoreseptor.

39

Hipovolemia adalah stimulus yang lebih kuat untuk pelepasan ADH dibandingkan dengan hiperosmolalitas. Rangsang pelepasan ADH oleh hipovolemia akan melampaui penghambatan hipotonik dan volume akan disimpan dengan mengesampingkan tonisitas. Kadar maksimum ADH yang dicapai oleh deplesi volume bermakna (misal sebesar 20%) adalah kira-kira 40 pg/ml. Ini lebih besar dibandingkan 12 - 15 pg/ml yang dicapai dengan peningkatan osmolalitas.

Baroreseptor tekanan tinggi memberi input ke hipotalamus via lintasan adrenergik

Baroreseptor ini berlokasi di sinus karotis dan memberi respon terhadap perubahan MAP (mean arterial pressure). Input ke hipotalamus dari reseptor volume dan baroreseptor tekanan tinggi jarang konflik karena hipovolemia cenderung menyebabkan hipotensi (dan sebaliknya). Stimulus non-osmotik lain

Di samping perubahan volume intravaskular, ada lagi faktor-faktor non-osmotik yang mempengaruhi sekresi ADH. Ini termasuk input dari pusat-pusat di otak yang lebih tinggi dan berbagai jenis obat. 5.3. Pengaturan Sentral (Central Cotroller)

Pusat Pengatur (Central Controller) untuk homeostasis air adalah hipotalamus tetapi tak ada "pusat" anatomis tunggal yang berepran untuk menghasilkan respon terpadu terhadap perubahan-perubahan dalam keseimbangan air. Banyak lintasan yang saling berhubungan dengan berbagai pusat atau kawasan di hipotalamus. Osmoreseptor terletak di

40

kawasan yang dikenal sebagai AV3V (anteroventral 3rd ventricle). Lesi-lesi di kawasan AV3V pada tikus menyebabkan adipsia akut.

Pusat haus terletak di hipotalamus lateral. Pusat ini menerima input dari osmoreseptor di kawasan AV3V dan dari organ suformical dan organum vasculosum dari lamina terminalis (OVLT) yang merupakan tempat kerja untuk angiotensin II. OVLT terdapat di kawasan AV3V.

ADH (antidiuretic hormone) dibentuk terutama di neuron supraoptik dan nukleus paraventrikular. Inti-inti ini menerima input dari osmoreseptor dan juga dari lintasan adrenergik asenden dari baroreseptor tekanan rendah dan baroreseptor tekanan tinggi. Baru-baru ini Aquaporin A telah diidentifikasi pada sel-sel di hipotalamus, khususnya di neukleus paraventrikular dan supraoptik.

Bagian-bagian penting dari hipotalamus yang terlibat dalam imbang air adalah:

Osmoreseptor Pusat haus OVLT dan SFO atau subfornical organ (merespon terhadap

angiotensin II) Nukleus supraoptik dan nukleus paraventrikular (untuk sintesis ADH)

5.4. Mekanisme Efektor

Mekanisme efektor adalah:

Haus ADH (Antidiuretic hormone)

Kontrol Asupan Air : Haus

Haus adalah mekanisme untuk menyesuaikan asupan air melalui GIT

Kontrol Keluaran Air : ADH dan Ginjal ADH menyesuaikan keluaran air melalui ginjal. ADH sering dinamakan "Vasopressin". Istilah ini diartikan sebagai sifat vasokonstriksi pada dosis besar hormon

Haus dan ADH keduanya bisa meningkat bila air dibutuhkan tubuh. Hasil fisiologisnya adalah memperbaiki defisit air. Mekanisme efektor ini dibahas pada 2 bagian berikut. Seluruh sistem untuk pengaturan homeostasis air ini sering diacu sebagai " the thirst-ADH mechanism" walaupun ini hanya mengacu pada bagian efektor dari sistem kontrol.

5.5 Haus

41

Haus adalah dorongan fisiologis untuk minum air. Dari kajian-kajian diketahui bila subyek melaporkan sensasi hasrat yang disadari untuk minum. Pada kondisi normal, kebanyakan asupan air tidak disebabkan haus tetapi oleh faktor sosial dan kultural (minum sesudah makan atau iistirahat kerja, air dalam makanan). Haus memberikan dukungan untuk faktor-faktor perilaku ini dan terhadap respon ADH. Haus dan mekanisme ADH diatur di hipotalamus. Asupan air dianggap terdiri atas dua komponen: komponen regulatorik (karena haus) dan komponen non-regulatorik (semua asupan cair lainnya) Rangsang terhadap Haus

4 rangsang utama untuk haus adalah:

Hipertonisitas. Dehidrasi sel bekerja melalui mekanisme osmoreseptor di hipotalamus

Hipovolemia: Volume renda dideteksi oleh baroresptor tekanan rendah di vena besar dan atrium kanan.

Hipotensi: Baroreseptor tekanan tinggi di sinus carotis dan aorta menyediakan sensor untuk input ini.

Angiotensin II: Ini dihasilkan akibat pelepasan renin oleh ginjal (misal sebagai respon terhadap hipotensi renal).

Ada bukti kuat untuk peran suatu oktapeptida Angiotensin II dalam fisiologi haus: Angiotensin II adalah perangsang haus (dipsogen) yang kuat. Kerjanya dimediasi melalui efek angiotensin II pada reseptor spesifik yang terletak di organ SFO (subfornical organ) dan organum vasculosum of the lamina terminalis (OVLT). Baik SFO dan OVLT adalah organ di sekitar ventrikel (circumventricular organs). Mereka terletak di luar sawar darah-otak sehingga memungkinkan zat-zat hematogen (dalam hal ini angiotensin II) mempengaruhi neuron. Lintasan saraf dari SFO ke hipotalamus menggunakan angiotensin II sebagai neurotransmitter. Lintasan saraf asenden yang berasal dari baroresptor tekanan rendah dan tinggi memasuki daerah yang sama di hipotalamus. Hipovolemia dan hipotensi adalah fasilitator untuk terjadinya haus. Tidak diketahui apakah osmoreseptor yang merangsang haus itu sama atau berbeda dari osmoreseptor yang merangsang pelepasan ADH, namun semuanya terdapat dikawasan hipotalamus yang sama. Ambang osmotik untuk haus bisa disetel lebih tinggi daripada untuk pelepasan ADH, namun hal ini disanggah. Jika demikian halnya, ada kesan bahwa haus memberikan dukungan pada situasi-situasi di mana perubahan tonisitas plasma tidak dikoreksi hanya dengan perubahan ADH. Haus dan ADH saling terkait di hipotalamus melalui sambungan saraf antara kedua daerah tersebut.

Hasil

Haus menyebabkan subyek minum. Ini merupakan pertahanan kuat terhadap hiperosmolalitas. Selama minum tidak dibatasi dan seseorang sanggup minum, maka hiperosmolalitas yang bermakna tidak akan berkembang. Sebagai contoh, pasien usia lanjut dengan hiperglikemia non-ketotik, tidak

42

menjadi hiperosmolar secara bermakna, kecuali asupan air dibatasi untuk alasan tertentu.

Minum merangsang mekanoreseptor di mulut dan faring. Reseptor-reseptor tepi ini menyediakan input ke hipotalamus dan sensasi haus mereda. Ini terjadi bahkan sebelum tonisitas plasma menurun. Ini merupakan pelindung terhadap over-ingesti air, karena ada penundaan yang tak terhindarkan sebelum air yang ditelan diserap dan siap untuk menurunkan osmolalitas plasma.

5.6 ADH di Hipotalamus dan Hipofisis Posterior

ADH disintesis di hipotalamus dan ditranspor ke hipofisis posterior.

ADH adalah suatu nonapeptida yang dibuat di nukleus supraoptik dan nukleus paraventrikular dan beberapa daerah lain dari hipotalamus. Peran utamanya adalah pengaturan imbang air melalui efeknya pada ginjal. ADH dikenal juga sebagai vasopressin karena respon vasopressor terhadap dosis farmakologis hormon ini. Manusia dan kebanyakan hewan memiliki vasopressin arginin, tetapi pada babi, arginin digantikan oleh lisin.

ADH diproduksi dari protein prekursor yang jauh lebih besar (prepropresso-physin). Gen untuk prekursor ini terletak pada kromosom 20 dan terkait erat dengan gen oksitosin. Gen-gen ini mungkin berasal dari suatu gen ansestral akibat duplikasi gen kira-kira 350 juta tahun yang lalu. Protein prekursor ADH mengandung rangkaian untuk tiga peptida terpisah. Selama menuruni akson saraf ke hipofisis posterior ketiga peptida ini memisah menjadi ADH, neurophysin dan suatu glikopeptida. Peran kedua peptida terakhir belum jelas, namun neurophysin mungkin berperan sebagai pembawa atau protein pengikat di dalam granul-granul ini.

Granul-granul sekretorik yang mengandung ADH dan neurophysin bergerak menuruni akson (axonal transport) ke ujung saraf di hipofisis posterior. Dari sini, granul disekresi ke sirkulasi sistemik melalui proses eksositosis (memerlukan kalsium). ADH intravaskular memiliki waktu paruh hanya sekitar 15 menit, dan cepat dimetabolisme di dalam hati dan ginjal menjadi produk tidak aktif. Kerja ADH pada Ginjal ADH bekerja pada reseptor di membran basolateral sel-sel pada duktus koligentes(collecting duct) di korteks dan medula, dan BUKAN pada membran apikal (atau luminal). Membran-membran ini memiliki sifat berbeda. Membran apikal dari sel-sel ini tidak permeabel terhadap air bila tidak ada ADH. Sebaliknya membran basolateral selalu permeabel terhadap air.

43

ADH memulai aksi fisiologisnya dengan bergabung dengan reseptor spesifik. Ada dua jenis reseptor vasopressin: V1 dan V2. Reseptor V1 terletak di pembuluh darah dan berperan untuk aksi vasopresor.

Reseptor V2 berada pada membran basolateral dari duktus koligentes ginjal. Berbagai agonis dan antagonis pada reseptor-reseptor ini telah dikembangkan oleh para peneliti. Desamino-d-arginine vasopressin (dDAVP) adalah agonis V2 sintetik yang digunakan di klinik dalam pengobatan diabetes insipidus.

Aksi pada reseptor V2 mengaktifkan adenilat siklase untuk membentuk siklik AMP (cAMP= messenger kedua). cAMP mencetuskan serangkaian peristiwa yang menyebabkan vesikel spesifik di dalam sitoplasma bergerak dan menyatu dengan membran apikal. Vesikel-vesikel ini mengandung saluran air (aquaporin 2) yang sekarang diselipkan ke membran apikal (yakni luminal), sehingga membuat membran apikal(luminal) menjadi permeabel terhadap air. Efek Aldosteron tanpa ADH di duktus koligentes. Membran luminal (apikal) tidak permeabel terhadap air tanpa adanya ADH. Perhatikan pompa Na-K-ATP ase di membran basalis, menukar 3 molekul ke intestisial dengan 2 molekul K ke arah lumen.

44

Efek Aldosteron dengan ADH di duktus koligentes. Membran luminal (apikal) menjadi permeabel terhadap air karena saluran air (aquaporin 2) diselipkan pada membran luminal (apikal).

Air bergerak ke dalam sel melalui saluran-saluran ini sebagai respon terhadap gradien osmotik. Kemudian air masuk ke sirkulasi dengan melintasi membran basolateral. Membran basolateral selalu permeabel terhadap air, sedangkan membran apikal bersifat permeabel hanya bila saluran air diselipkan. Bila kadar cAMP intraseluler menurun, saluran air lepas dari membran dan berubah bentuk lagi sebagai vesikel.

Siklus penyelipan (insersi) saluran air dan kemudian pelepasan dari membran luminal diacu sebagai vesicular trafficking, dan ini merupakan mediator akhir dari permeabilitas air yang bergantung pada ADH di duktus koligentes.

45

Aquaporin 3 & 4 adalah saluran air yang berlokasi di membran basolateral. Permeabilitasnya terhadap air tidak diubah oleh aksi ADH dan keberadaannya berarti membran basilar terus-menerus permeabel terhadap air.

Temuan-temuan lain yang menarik di bidang ini adalah:

Diuretik merkuri berikatan dengan titik spesifik pada aquaporin 2 dan menghambat reabsorpsi air. Ini merupakan mekanisme kerja diuretik

Bentuk autosomal dominan dari diebets insipidus nefrogenik disebabkan mutasi pada gen aquaporin 2

Bentuk X-linked dari diabetes nefrogenik disebabkan oleh mutasi pada gen untuk reseptor vasopressin V2 (gen reseptor ini berada pada kromosom X)

Lithium menyebabkan regulasi-kebawah yang mencolok dari ekspresi aquaporin 2 dan menyebabkan diabetes insipidus nefrogenik yang akuisita.

Efek global terhadap Ginjal Bila tidak ada ADH, membran apikal dari duktus koligentes memiliki

permeabilitas sangat rendah terhadap air. Sejumlah besar urin hipotonik diproduksi. Sampai 12% beban filtrasi 180 L/hari diekskresi (volume urin sampai 23 liter/hari).

Jika ada ADH, sel jauh lebih permeabel terhadap air. Pada kadar ADH maksimal, kurang dari 1% air filtrasi diekskresi (volume urin 500 ml/hari)

Lengkung umpan-balik: Reabsorpsi air mengurangi [Na+'] dan ini didteksi oleh osoreseptor di hipotalamus. Ini memungkinkan kontrol umpan-balik yang sensitif terhadap sekresi ADH. (Aquaporin 4 ditemukan pada sel-sel pusat haus di hipotalamus dan mungkin terlibat dala mekanisme yang memantau tonisitas plasma)

5.7 Osmoreseptor dan Ginjal

Peran osmoreseptor hipotalamus dalam pengaturan homeostasis air telah diukur secara eksperimental dan aspek-aspek kuantitatif dari fungsinya dibahas di sini.

Di bawah osmolalitas 280 mOsm/L, kadar ADH sangat rendah Kurve mulai naik tajam dan linier pada osmolalitas di atas 280

mOsm/L.

Nilai 280 mOsm/L adalah nilai ambang (atau set point) dari osmoreseptor. [ADH] = 0.38 x (POsm - 280)

46

Di mana: [ADH] adalah konsentrasi ADH dan POsm adalah osmolalitas plasma.

Kepekaan adalah 0.38 pg ADH/ml per mOsm/kg. [ADH] akan meningkat sebesar 0.38 pg/ml untuk setiap kenaikan 1 mOsm/kg osmolalitas plasma. Kepekaan osmoreseptor bisa dinilai lebih baik jika ini dinyatakan sebagai berikut: Setiap peningkatan osmolalitas plasma sebesar 1% ( 2.9 mOsm/kg) akan meningkatkan kadar [ADH] sebesar 1 pg/mL. Peningkatan ini memiliki efek bermakna terhadap osmolalitas urin.

Langkah berikutnya adalah memperhitungkan hubungan antara [ADH] dan osmolalitas urin. Saat [ADH] meningkat efek antidiuretik bertambah dan osmolalitas urin naik sampai batas yang disesuaikan oleh kemampuan pemekatan maksimal ginjal. Untuk dewasa muda, osmolalitas urin maksimum berkisar antara 1200 sampai 1400 mOsm/kg.

UOsm = 250x ( [ADH] - 0.25) di mana: [ADH] adalah konsnetrasi ADH plasma, dan UOSm adalah osmolalitas urin.

250 adalah kepekaan mekanisme ginjal yang merespon terhadap ADH. Ambang [ADH] adalah 0.25 pg/mL. Dengan kata lain: Setiap peningkatan [ADH] 1 pg/mL akan menyebabkan osmolalitas urin meningkat sebesar 250 mOsm/kg. Respon ginjal sangat sensitif.

Kepekaan sistem ini dalam mengendalikan osmolalitas plasma dan imbang air dapat disebut sebagai keuntungan dari sistem. Keuntungan besar karena ada mekanisme yang peka terhadap perubahan osmolalitas plasma yang digabung dengan mekanisme sensitif untuk mengubah osmolalitas urin sebagai respon terhadap perubahan [ADH].

Kepekaan osmoreseptor (0.38) adalah sedemikian rupa sehingga kenaikan osmolalitas sebesar 2.63 mOsm/kg (yakni 1/0.38) akan mengakibatkan kenaikan 1 pg/mL dari [ADH].. Kepekaan respon ginjal adalah 250. Dengan demikian setiap peningkatan osmolalitas plasma sebesar 1 mOsm/kg akan menghasilkan kenaikan osmolalitas urin sebesar = 250 : 2.63 = 95 mOsm/kg.

Ingat dua batasan pada sistem ini:

Ambang osmoreseptor adalah 280 mOsm/kg Pemekatan urin maksimum oleh ginjal (1200 - 1400 mOsm/kg pada

dewasa muda) [ADH] pada ambang osoreseptor adalah 0.5 pg/mL. [ADH] pada konsentrasi urin maksimum adalah 5 pg/mL. Osmolalitas plasma pada orang dewasa sehat adalah rata-rata 287 mOsm/kg dan ini diasosiasikan dengan [ADH] sebesar 2 sampai 2.5 pg/mL.

47

Antidiuresis maksimal terjadi pada osmolalitas plasma 294 mOsm/kg. Ini adalah osmolalitas rata-rata di mana mekanisme haus diaktifkan. Ini melukiskan interaksi antara ADH dan mekanisme haus untuk pengaturan imbang air. Ambang haus untuk rangsang osmotik memiliki set point lebih tinggi daripada untuk pelepasan ADH; oleh sebagian ahli haus dianggap sebagai mekanisme pendukung jika perubahan ADH tidak memadai untuk memelihara osmolalitas.

Pada ambang osmoreseptor (280 mOsm/kg), [ADH] lebih kecil dari 0.5 pg/ml dan osmolalitas urin berada pada nilai minimum. Rumus ini meramalkan osmolalitas urin minimal sekitar 60 mOsm/kg {yakni 250 x (0.5-0.25)} jika[ADH basal 0.5 pg/mL. Osmolalitas urin minimum pada dewasa muda berkisar antara 40 sampai 100 mOsm/kg.

Untuk mengekskresi beban solute harian sebesar 600 mOsm pada osmolalitas urin minimum 60 mOsm/kg membutuhkan volume urin sebanyak 10 liter (lebih dari 400 ml/hari). Kepentingan dari ini dalah produksi urin bisa meningkat sebanyak itu bila [ADH] rendah. Oleh karena itu, hiponatremia hipotonik tidak bisa menetap, jika kemampuan ginjal mengekskresi urin normal.

Respon osmoreseptor bisa dipengaruhi oleh beberapa faktor lain:

Volume intravaskular Laju perubahan osmolalitas Jenis solute (zat terlarut) yang ada dalam darah

Respon osmoreseptor bersifat agak rate-dependent: peninggian cepat dari osmolalitas plasma akan menghasilkan peningkatan [ADH] jauh lebih tinggi pada permulaannya, dibandingkan jika kenaikan osmolalitas plasma perlahan-lahan. Efek ini lebih jelas jika osmolalitas plasma meningkat dengan laju > 2% per jam. Beberapa zat terlarut (solute) dalam darah tidak begitu efektif dalam merangsang osmoreseptor. Natrium dan pasangan anionnya memberi kontribusi 92% dari tonisitas plasma. Jadi pada kondisi normal, osmoreseptor merespon terhadap perubahan konsentrasi natrium. Glukosa dan urea juga memberi kontribusi terhadap osmolalitas plasma, namun keduanya mudah menembus membran sel dan merupakan solute yang 'tidak efektif' memberikan kontribusi terhadap tonisitas plasma. Peningkatan kadar urea bisa memiliki efek mencolok pada osmolalitas plasma tetapi tidak terhadap tonisitas darah, sehingga tidak mempengaruhi [ADH]. Osmoreseptor mendeteksi tonisitas darah tetapi bukan osmolalitas darah. Jika da insulin, glukosa bisa memasukiu sel osmoreseptor dan merupakan osmol yang tidak efektif. Pada kasus hiperglikemia karena defisiensi insulin, glukosa tidak memasuki sel jadi sekarang ia efektif mengubah tonisitas plasma dan bisa menyebabkan pelepasan ADH.

5.8 Interaksi antara Pengaturan Volume dan Osmolalitas

48

Perubahan volume darah atau tekanan darah memiliki efek penting terhadap fungsi osmoreseptor. Ambang dan kepekaan osmoreseptor keduanya bisa berubah. Secara umum, perubahan terjadi sedemikian rupa, sehingga cenderung memperbaiki gangguan (tentu saja bila ginjal bisa merespon terhadap perubahan [ADH]). Eksperimen pada manusia memperlihatkan bahwa perubahan-perubahan volume darah tidak menimbulkan efek sampai perubahan tersebut mencapai sebesar 7 sampai 10%. Perubahan-perubahan dalam tekanan darah memiliki efek serupa. Ini diduga dideteksi melalui mekanisme baroreseptor karotis.

Hipovolemia meningkatkan respon ADH terhadap osmolalitas tertentu. Ini menyebabkan retensi air oleh ginjal untuk membantu mengoreksi hipovolemia, tetapi ini terjadi dengan mempertahankan osmolalitas normal plasma. Hipovolemia mengganggu ekskresi air dan cenderung menyebabkan hiponatremia hipotonik.

5.9 Penanganan Air oleh Ginjal

Ada mekanisme renal lainnya yang bisa memiliki efek penting terhadap ekskresi air dan mekanisme ini bekerja tanpa tergantung pada sistem efektor Haus-ADH. Ini adalah mekanisme efektor tambahan yang penting dan semuanya bekerja mengubah ekskresi air dan natrium melalui ginjal. Mekanisme tambahan utama yang bekerja di tingkat ginjal antara lain:

Keseimbangan glomerulus Autoregulasi Sistem kontrol Tekanan-Volume Intrinsik Peptida natriuretik

Keseimbangan Glomerulus

Keseimbangan glomerulus adalah mekanisme renal yang betul-betul bersifat lokal. Tubulus proksimal cenderung menyerap suatu proporsi konstan dari filtrat glomerulus. Efek ini adalah untuk meminimalkan efek perubahan GFR terhadap ekskresi natrium dan air.

Bagaimana mekanisme ini bekerja? Ini tidak dipahami lengkap, tetapi mungkin ada beberapa faktor terlibat. Perubahan-perubahan dalam tekanan onkotik sangat penting. Perubahan tekanan hidrostatik dan pengangkutan solute ke tubulus proksimal mungkin terlibat.

Bila GFR meningkat, konsentrasi protein (& tekanan onkotik) pada arteriol eferen segera meningkat sehingga menyebabkan tekanan onkotik di kapiler peritubular meningkat. Ini menghasilkan bertambahnya gradien yang lebih memihak ke reabsorpsi dan melawan ("mengimbangi") efek GFR yang meningkat terhadap volume cairan yang meninggalkan tubulus proksimal. Ini adalah mekansime autoregulasi yang bekerja lokal. Pengaruhnya adalah terhadap ekskresi air, jika tekanan onkotik plasma merendah

49

Autoregulasi Aliran Darah Ginjal Autoegulasi aliran darah ginjal adalah mekanisme lokal lain yang mempengaruhi ekskresi air. Jika tekanan perfusi ginjal meningkat, arteriol aferen mengalami vasokonstriksi sehingga aliran plasma ke ginjal (RPF) dan GFR dipelihara konstan. Mekanisme autoregulasi tekanan ini tidak dipahami, tetapi mungkin disebabkan respon miogenik lokal (yakni otot polos arteriol aferen dapat merespon terhadap regangan yang bertambah, dengan cara berkontraksi dan meningkatkan resistensi arteriol aferen).

RPF dan GFR diautoregulasi dan dijaga konstan untuk meminimalkan efek perubahan tekanan darah terhadap keluaran urin. Walaupun demikian, aliran urin tidak diautoregulasi. Peninggian tekanan darah akan menyebabkan meningkatnya aliran urin walaupun GFR dipengaruhi sedikit. Mengapa demikian? Peningkatan GFR kecil tetapi masih bisa menghasilkan peningkatan aliran urin, walaupun efek peninggian GFR diibangi oleh mekanisme glomerulotubular. Mekanisme lokal ini penting dalam menjaga volume intravaskular. Tekanan darah yang berubah juga akan mempengaruhi sekresi ADH melalui input baroreseptor karotis dan ini akan mempengaruhi ekskresi air dengan arah sama seperti mekanisme lokal di ginjal

5.10 Kesimpulan

50

Ginjal merupakan organ terpenting dalam pengaturan imbang air di dalam tubuh. Pada keadaan normal, osmoreseptor yang sensitif di hipotalamus mendeteksi setiap perubahan dalam tonisitas ekstraseluler dan merespon dengan mengubah sekresi ADH dari hipofisis posterior. Reseptor volume jauh kurang sensitif, dan sebenarnya berfungsi sebagai sensor pendukung. Kebanyakan asupan air tidak disebabkan oleh haus. Mekanisme haus berfungsi sebagai mekanisme efektor pendukung.

Ginjal adalah organ efektor untuk homeostasis air tubuh Laju filtrasi glomerulus (GFR) sangat besar (180 L/hari) dibandingkan dengan jumlah urin. Kebanyakan air di dalam filtrat diserap kembali oleh proses renal yang tidak tergantung pada kerja ADH.

Pengaturan Laju Filtrasi Glomerulus Jenis Pengaturan Stimulus Utama Mekanisme dan Tempat Kerja

Efek terhadap GFR

Autoregulasi Ginjal

Mekanisme miogenik

Peregangan serabut otot polos dinding arteriol aferen karena peninggian tekanan darah

Serabut otot polos yang teregang berkontraksi, sehingga menyempitkan lumen arteriol aferen

Mengurangi

Tubuloglomerular feedback

Transpor cepat ion Na dan Cl ke makula densa karena tekanan darah sistemik meninggi

Bekurangnya pelepasan nitric oxide (NO) oleh aparatus juxtaglomerulus menyebabkan konstriksi arteriol aferen

Mengurangi

Regulasi saraf Peningkatan aktivtas simpatis ginjal melepaskan epinefrin

Konstriksi arteriol aferen melalui aktivasi reseptor alfa-1 dan meningkatkan pelepasan renin

Mengurangi

Regulasi hormonal

Angiotensin II Penurunan volume darah atau tekanan darah merangsang produksi angiotensin II

Konstriksi arteriol aferen dan arteriol eferen Mengurangi

Atrial natriuretic peptide (ANP)

Peregangan atrium jantung merangsang sekresi ANP

Relaksasi sel mesangial dalam glomerulus meningkatkan luas permukaan kapiler yang tersedia untuk filtrasi

Meningkatkan

Zat-Zat yang Menjalani Filtrasi. Reabsorpsi dan Eskresi dalam Urin

Zat Filtrasi * (memasuki kapsul Bowman per hari)

Reabsorpsi(kembali ke sirkulasi darah per hari

Urin (ekskresi per hari

Air 180 liter 178-179 liter 1-2 liter Protein 2.0 g 1.9 g 0.1 g Ion natrium (Na+) 579 g 575 g 4 g

51

Ion klorida (Cl-) 640 g 633.7 g 6.3 g Ion bikarbonat (HCO3-) 275 g 275 g 0.03 g

Glukosa 162 g 162 g 0 g

Urea 54 g 24 g 30 g

Ion kalium (K+) 29.6 g 29.6 g 2 g

Asam urat 8.5 g 7.7 g 0.8 g

Kreatinin 1.6 g 0 g 1.7 g

* Dengan asumsi GFR 180 liter per hari. Di samping mengalami filtrasi danm reabsorpsi, urea juga disekresi. Setelah hampir semua K diserap kembali di tubulus proksimal dan lengkung Henle, sejumlah K disekresi oleh principal cell di duktus koligentes.

Referensi:

Tortora & Grabowski Principles of Anatomy & Physiology. John Wiley & Sons. Inc 10th edition p. 964.

Bab 6. Pengaturan Volume Kompartemen

6.1 Definisi

Osmosis diartikan sebagai aliran air melintasi membran ke tempat yang memiliki konsentrasi zat terlarut (solute) lebih tinggi, sedangkan membran tidak permeabel terhadap solute tersebut.

Semua kompartemen cairan tubuh adalah isotonik karena gerakan air melintasi membran terjadi dengan cepat dan mudah. Distribusi air yang dihasilkan antara kompartemen pada hakikatnya adalah gerakan air melintasi membran.

Apa yang menentukan distribusi air tubuh total di antara CIS dan CES?

Untuk sementara dianggap bahwa sel memiliki jumlah zat terlarut (solute) yang konstan yang memberikan tonisitas tertentu ke Cairan intraseluler (CIS). Air mudah menembus membran sel, jadi: Tonisitas intraseluler harus selalau sama dengan tonisitas CES.

Jika kadar solute konstan maka tonisitas CES (yang dapat bervariasi) menentukan berapa banyak air akan memasuki sel. Air memasuki sel sampai gradien osmolar hilang (tidak ada perbedaan osmol antara CIS dan CES).

52

Tonisitas ekstraseluler menentukan distribusi relatif dari total air tubuh antara CIS dan CES. Jika tonisitas CES meningkat, maka air akan bergerak keluar sel dan volume ekstraseluler akan bertambah dengan "mengorbankan" volume intraseluler. Ini merupakan dasar dari penggunaan infus hipertonik seperti manitol 20% untuk mengurangi volume intraseluler: efek ini akan terjadi pada semua sel, namun organ sasaran biasanya otak. Jika tonisitas CES menurun, maka berlaku situasi sebaliknya.

Apa yang menentukan tonisitas CES? Na+ dan anion pasangannya memberi kontribusi 92% dari tonisitas CES. Na+ merupakan osmol efektif pada membran sel karena permeabilitas membran yang rendah terhadapnya serta adanya pompa natrium yang bersama-sama "mengusir" Na+ dari CIS. Volume relatif (yakni distribusi) air antara CIS dan CES bisa dianggap ditentukan oleh Na+ ekstraseluler.

Oleh karena itu, jika kandungan solute intraseluler konstan, maka: Distribusi air tubuh antara CES dan CIS ditentukan oleh [Na+] CES

Sebagai contoh, jika [Na+ ] meningkat (pada jumlah air tubuh yang konstan), maka volume CES bertambah (dan volume CIS berkurang dalam jumlah sama) Apa yang menentukan distribusi CES antara intravaskular dan interstisial?

Membran kapiler adalah membran semipermeabel yang relevan di sini. Air dan elektrolit semuanya bisa menembus membran ini. Semua elektrolit dan spesies molekul ayng lebih kecil tidak efektif dalam menimbulkan daya osmosis pada membran ini.

Plasma mengandung sedikit partikel dengan berat molekul besar (koloid, terutama protein) yang memberi kontribusi hanya kira-kira 0.5 % dari osmolalitas total plasma. Protein-protein ini memiliki permeabilitas yang sangat terbatas melintasi membran kapiler. Karena protein merupakan satu-satunya senyawa yang bisa menimbulkan daya osmotik di membran kapiler, protein berperan dalam mengusahakan seluruh daya osmotik pada membran ini. Fakta bahwa konsentrasi protein ISF (interstitial fluid) lebih rendah berarti ada gradien osmotik pada membran kapiler. Gradien ini biasanya diacu sebagai "gradien tekanan onkotik" Istilah tonisitas jarang digunakan dalam kontek