Fisiologi Cairan Tubuh

CAIRAN TUBUH

Cairan TubuhAir beserta unsur-unsur di dalamnya yang dibutuhkan untuk kesehatan sel

Binatang / makhluk 1 sel → milieu exterieur (cairan) → external environmentcontoh : amoeba → terjadi difusi melalui membran : O2, CO2, makanan

Binatang multisel → external environment : - air- udara

sel-nya hidup di internal environment / milieu interieur (= fluid environment)→ mempunyai susunan tertentu (konstan)

Pembagian cairan tubuh :1. Cairan Intraselular (ICF)2. Cairan Ekstraselular (ECF) : - plasma darah

- cairan interstisiil- limfe

3. Cairan transel : - cairan otak - cairan mata- cairan sendi - cairan perikard- cairan pleura - liur pencernaan

→ cairan ekstrasel khusus→ seluruhnya 1 –2 liter

Tubuh dewasa normal : 60 % air, 18 % protein, 7 % mineral, 15 % lemakTanpa air manusia hanya dapat bertahan beberapa hari

kehilangan 20 – 22 % kematian

Cairan Tubuh : 60 % Total Body Weight in adult45 – 55 % Total Body Weight in older adult70 – 80 % Total Body Weight in newborn infant97 % Total Body Weight in human embryo

Adult → 60 % Total Body Weight → 40 % ICF (2/3)20 % ECF (1/3)

ECF : - plasma 25 % ( = 5 % Total Body Weight)volume darah total (plasma + selular darah) = 8 % Total Body Weight

- cairan interstisiil 75 % (= 15 % Total Body Weight)

Cairan Tubuh total & hubungannya dengan tingkat obesitas

perbandingan lemak dan air dalam tubuh (% dari BB)

Cairan Tubuh total dari BB & hubungannya dengan umur dan jenis kelamin

Lemak AirGemuk 30 – 32 % 50 %BB normal 15 % 60 %Kurus 7 % 67 %

Umur Pria Wanita10 – 18 59 % 57 %18 – 40 61 % 51 %40 – 60 55 % 47 %

60- 52 % 46 %

Wanita lebih sedikit cairan tubuhnya : Higher body fat & Smaller amount of skeletal muscleAt puberty, sexual differences in body water content arise as males develop greater muscle mass.

- Kadar air di berbagai organ tubuh hampir sama, kecuali rangka- Kulit

Otot massa relatif besar → kadar air terbanyakHati

Persentase air di jaringan tubuh terhadap TBW :- Otot 50,8 - Otak 2,7- Rangka 12,5 - Paru 2,4- Kulit 6,6 - Jaringan lemak 2,3- Darah 4,7 - Ginjal 0,6- Intestine 3,2 - Limpa 0,4- Hepar 2,8 - Sisa bagian tubuh lain 11,0

100,0

Electrolyte Composition of Body Fluids

3 Kompartemen cairan tubuh :1. Plasma darah (Cairan Intravaskuler)2. Cairan Interstisiil3. Cairan Intrasel

Susunan :- Cairan intrasel → berbeda, tergantung pada sifat & fungsi sel- Kadar elektrolit berbeda nyata →

- ICF terutama mengandung ion K+, PO43- , Mg2+

- ECF : ion Na+, Cl -, HCO3–

- Protein : - interstisiil → relatif sedikit- plasma- intrasel

Ion Na & Cl → ekstraselIon K → intrasel

Fluid Compartments

Continuous Mixing of Body Fluids

Cara menetapkan volume cairan tubuh → cara tidak langsung dengan prinsip pengenceran

- Plasma darah → penyuntikan zat warna →- evans blue (berikatan dengan protein plasma- albumin serum berlabel yodium radioaktif

- Cairan ekstrasel → inulin radioaktif, dsb- Cairan interstisiil → volume ekstrasel – volume plasma- Cairan intrasel → Total Body Water – cairan ekstrasel- Total Body Water → D2O (heavy water)

- Walter Cannon → homeostasisusaha mempertahankan kondisi statis (konstan) di dalam internal environment

- Claude Bernard → Fixity of milieu interieur

- paru mengambil O2 yang baru yang diperlukan sel- ginjal mempertahankan kadar elektrolit pada batas normal- alat pencernaan mengatur absorpsi makanan, dsb

Water Turnover→ keseimbangan antara water intake dan water loss

External Fluid Exchange- Water intake : minum

makananoksidasi jaringan

- Water loss : - Ginjal → urine- Kulit → insensible perspiration- Keringat- Paru (udara pernafasan jenuh dengan uap air)- Feses

Internal Fluid Exchange→ pertukaran cairan antara berbagai kompartemen cairan tubuh

- Sekresi liur pencernaan & reabsorpsinya- Filtrasi di kapiler tubuh & reabsorpsinya- Filtrasi di kapiler glomerulus ginjal + reabsorpsinya- Pembentukan & absorpsi cairan otak (CSF)

GINJALTergantung :• Glomerular Filtration Rate (GFR)• Reabsorpsi Tubulus• 99% di reabsorpsi

200 liter water + 30.000 mmol Na+

2 liter water + 100 mmol Na+

SALURAN CERNA

Tergantung Sekresi:• Saliva• Gaster• Empedu• Pankreas• Usus

10 liter water + 1.500 mmol Na+

100 ml water + 15 mmol Na+

KERINGAT DAN PERNAPASAN

Keringat tergantung suhu tubuh

Pernapasan tergantung kecepatan bernapas

900 ml water + 30 mmol Na+

Fungsi Cairan Tubuh :

- Struktur & Fungsi organ / jaringan- Transportasi : mengedarkan makanan, oksigen, elektrolit, hormon.- Eksresi : pembuangan produk sisa hasil metabolisme- Regulasi : pengaturan suhu tubuh- Lubrikasi : Pelumas sendi dan membran- Medium : sebagai medium pencernaan makanan (reaksi kimia sel)

- Tanpa makan → dapat hidup beberapa mingguTanpa minum → beberapa hari

- Kehilangan air tubuh (dehidrasi) :10 % → berbahaya20 – 22 % → kematian

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Gerakan Air dan Zat TerlarutZat yang terlarut di dalam cairan tubuh

ion K, Na, Ca, Cl, HCO3- ,PO4

protein,asam organik dsb→ tidak statis→ selalu ada pertukaran antara ruang yang satu dengan yang lain

→ dinamis

Membran→ membran permeabel selektifMembantu mempertahankan komposisi unik dari setiap kompartemen,

sementara memungkinkan gerakan nutrien dari plasma ke sel dan gerakan produk sisa ke luar dari sel dan akhirnya ke dalam plasma.

Meliputi : 1. Membran sel ; memisahkan CIS dari CIT (cairan interstisial), terdiri atas lipid dan protein

2. Membran kapiler ; memisahkan CIV dari CIT3. Membran epitelial ; memisahkan CIV dan CIT dari CTS (cairan

transelular). Contoh : epitel mukosa lambung, membran sinovial, tubulus ginjal.

Membran sel → hanya dapat dilewati air

Membran kapiler → pori > dari pori membran sel → semua bahan ECF dapat lewat, kecuali protein plasma

selectively permeable (semipermeable)– Allows some materials to pass.

Water, oxygen, carbon dioxide

– Prevents others from passing.Proteins, carbohydrates

• Different cells may be permeable to different chemicals or substances.

Osmolalitasthe concentration of osmotically active particles in solution expressed in terms of osmoles of solutes per kilogram of solvent.→ pengukuran kemampuan larutan untuk menciptakan tekanan osmotik dan dengan demikian mempengaruhi gerakan air.

Satuan : miliosmol (satu per seribu osmol) per kilogram air (mOsm/kg)1 osmol mengandung 6 x 10 23 partikel.

Osmolaritas → istilah lain yang digunakan untuk menggambarkan konsentrasi larutan.→ menunjukkan jumlah partikel dalam satu liter larutanSatuan : miliosmol per liter (mOsm/L)

Osmolarity of a solution is number of moles of “active” solutes per liter of solvent

• A 1 molar solution of glucose equals 1 osmolar• A 1 molar solution of NaCl is 2 osmolar

– NaCl Na+ + Cl-

• Symbol “M” means moles/liter not moles.• Physiological concentrations are low.

• millimolar (mM) = 10-3 M• micromolar (μM) = 10-6 M• nanomolar (nM) = 10-9 M• picomolar (pM) = 10-12 M11

Tekanan hidrostatik : tekanan yang dibuat oleh berat cairanTekanan osmotik : tekanan yang dibutuhkan untuk menghentikan

osmosis melalui membran semi permeabel.

Tekanan osmotik dipengaruhi :- kadar zat yang tidak berdifusi- Ukuran relatif zat- Ukuran pori

Tekanan onkotik : tekanan osmotik yang terjadi karena adanya zat koloid dan atau zat kristaloid dalam suatu larutan.

(plasma → protein ; albumin)

Tonisitas (Tonicity)→ the effective osmotic pressure equivalent→ osmolalitas efektif

Tekanan osmotik (mmHg) : 19,3 x osmolaritas (miliosmol / liter)

Tekanan osmotik total pada suhu 37 °C :- plasma darah : 5453 mmHg- interstisial : 5430 mmHg- intrasel : 5430 mmHg

Membran antara kedua kompartemen cairan tubuh, intrasel dan ekstrasel adalah semipermeabel

Proses Transport1. Pasif : tidak memerlukan energi2. Aktif : memerlukan energi

1. Diffusion2. Osmosis3. Facilitated Diffusion4. Gated Channels5. Active Transport6. Endocytosis7. Exocytosis

Aktif

Pasif

TRANSPORT PASIFDifusi : Gerakan spontan dan acak dari partikel pada semua arah

melalui larutan atau gas.Bergerak dari konsentrasi tinggi ke rendah (adanya gradien konsentrasi)karena random thermal motion, juga dapat terjadi karena perubahan potensial listrik yang melalui membran. Tidak membutuhkan energi.Partikel cukup kecil dan larut lemak → tidak tergantung substansi pembawa → difusi sederhana.

Difusi menuruni Gradien Konsentrasi (kimia)• di atas suhu nol mutlak semua molekul selalu begerak acak akibat

energi termal (Brownian Motion)

Sherwood, Human Physiology, 6th edition


Faktor-faktor yang meningkatkan difusi :- peningkatan suhu- Peningkatan konsentrasi partikel- Penurunan ukuran atau berat molekul dari partikel- Peningkatan area permukaan yang tersedia untuk difusi- Penurunan jarak lintas di mana massa partikel harus berdifusi→ faktor-faktor yang berlawanan akan menurunkan difusi

Sherwood, Fisiologi Manusia, edisi 2

Gerakan sepanjang Gradien Listrik


Filtrasi : Gerakan air dan zat terlarut dari area dengan tekanan hidrostatik tinggi ke area dengan tekanan hidrostatik rendah.

Osmosis : Gerakan air (HANYA AIR) melewati membran semipermeabel dari area dengan konsentrasi zat terlarut rendah ke area dengan konsentrasi zat terlarut lebih tinggi

Pertukaran cairan melalui membran sel dengan cara osmosis →sangat cepat

Sedikit perbedaan tekanan osmotik intrasel & ekstrasel → segera dikoreksi → kembali seimbang

Osmosis• Difusi netto air menuruni gradien konsentrasinya dari daerah

dengan konsentrasi air tinggi (konsentrasi zat terlarut rendah) ke daerah dengan konsentrasi air rendah (konsentrasi zat terlarut tinggi)

Sherwood, Human Physiology, 6th

edition





Sel dalam cairan →- Isotonik → tidak berubah co. larutan NaCl 0,9 %, Glukosa 5%- Hipertonik → crenation (keriput) co. larutan NaCl 3 %, Manitol- Hipotonik → membengkak co. larutan garam (NaCl) 0,45 % (< 0,9%)

• Difusi terfasilitasi → tergantung substansi pembawa (protein carrier) → sesuai dengan penurunan gradien konsentrasi, tidak memerlukan energi


Transport Aktif : Perpindahan zat terlarut menembus membran sel pada keadaan tidak terdapatnya perubahan potensial listrik yang mempermudah atau gradien konsentrasi →membutuhkan energi.

Melawan gradien konsentrasiMenggunakan protein carrier & vesikel

- transportasi aktif → melawan gradien konsentrasi →memerlukan energi → pompa (contoh pompa Na+ - K+ ATP-ase)


• sebuah sel saraf mengandung sekitar satu juta pompa Na+ - K+ yang mampu memindahkan sekitar 200 juta ion/detik

Peran Pompa Na+ - K+ :1. Menimbulkan gradien konsentrasi Na+ dan K+ di kedua sisi

membran plasma semua sel; gradien ini sangat penting dalam kemampuan sel-sel saraf dan otot menghasilkan impuls saraf yang penting bagi fungsi sel-sel tersebut

2. Membantu mengatur volume sel dengan mengontrol konsentrasi zat terlarut di dalam sel sehingga memperkecil efek-efek osmotik yang akan menyebabkan pembengkakan atau pengerutan sel.

3. Energi yang digunakan untuk menjalankan pompa Na+ - K+ juga secara tidak langsung berfungsi sebagai sumber energi untuk kotransportasi glukosa dan asam amino menembus sel-sel ginjal dan usus (Na+ coupled co-transport carrier)

Animals need high conc. of Na+ inside & high conc. of K+ outside cells


How Does the Na+- K+ Pump Work?

1. 3 Na+ ions bind to carrier protein on cytosol side of memb.; a phospate group is removed from ATP simultaneously.

2. Phosphate group binds to carrier protein; protein changes shape.

3. Na+ ions are forced outside cell by new shape.

4. New shape allows 2 K+ ions bind to protein; phosphate group is released.

5. Protein goes back to original shape, which forces K+ ions inside the cell.

- 3 Na+ ions are forced out while 2 K+ ions are forced out.

• Transportasi aktif primer→ energi diperlukan secara langsung untuk memindahkan suatu zat melawan gradien konsentrasinya

• Tranportasi aktif sekunder→ energi diperlukan dalam keseluruhan proses, tetapi secara tidak langsung dibutuhkan untuk menjalankan pompa. Digunakan energi "bekas pakai" yang disimpan dalam bentuk gradien konsentrasi ion (contoh, gradien Na+) untuk memindahkan molekul kotransportasi melawan gradien konsentrasi.

• transport vesikuler→ dibungkus dalam vesikel bermembran → endositosis (ke dalam sel) dan eksositosis (ke luar sel)

Endositosis : - pinositosis- fagositosis

• zat yang dimasukkan endositosis adalah cairan → pinositosis (sel minum)

• zat yang dimasukkan endositosis adalah partikel multimolekul besar, misalnya sisa sel atau bakteri → fagositosis (sel makan)

The Microcirculation

• Important in the transport of nutrients to tissues.• Site of waste product removal.• Over 10 billion capillaries with surface area of 500-

700 square meters perform function of solute and fluid exchange.

Tekanan filtrasi→ tekanan hidrostatik dalam kapiler – tekanan hidrostatik cairan jaringan

Tekanan filtrasi dilawan oleh tekanan osmotik koloid

Normal :- Tekanan hidrostatik jaringan : ± 1 – 2 mmHg- Tekanan osmotik koloid : ± 25 mmHg

→ ujung arteriola kapiler → tekanan filtrasi > tekanan osmotik koloid →cairan mengalir ke ruang interstisiil

Donnan’s Law• The product of Diffusible Ions is the

same on the two sides of a membrane.

33 K+

33 Cl-67 K+

50 Pr -17 Cl-Step 2

66 Osmoles 134 Osmoles

50 K+ 50 K+

50 Cl- 50 Pr -Initial

100 Osmoles 100 Osmoles

Final

33 ml 67 ml

33 K+

33 Cl-67 K+

50 Pr -17 Cl-

Total Volume100 ml

IonsMove

H2Omoves

Starling-Landis Equation

http://www.bris.ac.uk/Depts/Physiology/Staff/DOB/teaching/lecture1/

Determinants of Net FluidMovement Across Capillaries

• Filtration rate = net filtration pressure (NFP) times filtration coefficient

• Filtration coefficient (Kf) = surface area times hydraulic conductivity of membrane

NFP = (Pc – Pif) – (Πc – Πif)

Πp should be Πc

Pusat Haus

- daerah sepanjang dinding anteroventral dari ventrikel ketiga (juga meningkatkan pelepasan ADH)

- Anterolateral nukleus preoptik hipotalamus→ osmoreseptor

Peningkatan rasa haus Penurunan rasa haus

↑ Osmolalitas↓ Volume darah↓ Tekanan darah↑ Angiotensin II

Kekeringan mulut

↓ Osmolalitas↑ Volume darah↑ Tekanan darah↓ Angiotensin II

Distensi lambung

↑ osmolalitas CES → dehidrasi intraselular pusat haus → rasa haus

↓ CES & tekanan darah → mungkin terjadi akibat input neural dari baroreseptor kardiopulmonar & baroreseptor arterial sistemik di dalam sirkulasi→ tidak tergantung pada jalur yang distimulasi oleh peningkatan osmolaritas plasma

Angiotensin II→ distimulasi oleh hipovolemia & tekanan darah rendah → rasa haus →

memulihkan volume darah dan tekanan darah kembali normal, bersama dengan kerjanya pada ginjal untuk menurunkan eksresi cairan.

Kekeringan pada mulut→ lega setelah minum walaupun belum diabsorpsi dari saluran cerna

Distensi lambung → penurunan rasa haus hanya berlangsung singkat

Regulation of Water Intake:

Thirst Mechanism

Osmotic Thirst

• Loss of H2O– Perspiration, respiration, urination

• consumption of salty or sugary food• hypertonic extracellular solution induces cellular dehydration• Osmoreceptors

– Respond to change in osmotic pressure• Osmotically-receptive neurons

– POA, anterior hypothalamus, supraoptic nucleus, organum vasculosum of lamina terminalis (OVLT) - acircumventricular organ

• vasopressin acts to conserve water• water consumption increases• reduced plasma osmolality inhibits thirst and suppresses

vasopressin release

Hypovolemic Thirst

• Low extracellular volume• by hemorrhage, excessive perspiration or menstrual bleeding

– reduced blood volume• hypovolemic=thirst based on low volume.

– a. baroreceptors in blood vessels and the heart detect the initial drop in BP returning to heart.

– b. kidneys release renin--angiotensin I then II--causes blood vessels to constrict= raises BP.

• water and salts are lost together • water consumption induces body fluid dilution

– reduced blood osmolality -- stop drinking?• requires salt to restore body fluid osmolality• The brain activates responses such as thirst and salt hunger

Two Kinds of Thirst

Reduction in blood volume

Ambang batas stimulus osmolar untuk minum

the average osmotic threshold for thirst is approximately 295 mosmol/kg and varies among individuals.

konsentrasi natrium yang hanya meningkat sekitar 2 mEq/liter di atas normal

Mechanisms and

Consequences of ADH Release

A More Complete View of Fluid Regulation (I)

A More Complete View of Fluid Regulation (II)

Electrolyte (Na+, K+, Ca++) Steady State.• Molecules or ions with an electrical charge• Electrolytes are salts, acids, and bases, but electrolyte balance

usually refers only to salt balance• Amount Ingested = Amount Excreted.• Normal entry: Mainly ingestion in food. • Clinical entry: Can include parenteral administration.• Lost via perspiration, feces, and urine, Abnormal routes: e.g..

vomit and diarrhea• Concentration changes only when growing, gaining or losing

weight• Salts are important for:

– Neuromuscular excitability– Secretory activity– Membrane permeability– Controlling fluid movements

Natrium / Sodium• Na+ Ions - 136-142 mEq/liter

– Dominant ECF cations– Responsible for 90-95% of osmotic pressure– Contribute 280 mOsm of the total 300 mOsm ECF solute concentration

• Average daily intake exceeds normal requirements• Regulation of Na+ ions

– Kidneys major route of excretion– 65% of sodium in filtrate is reabsorbed in the proximal tubules, 25% is

reclaimed in the loops of Henle– Small quantities lost in sweat

• Hormonal controls– aldosterone causes increased reabsorption Na+– ADH release ceases if Na+ levels too low--dilute urine lost until Na+

levels rise– ANP increases Na+ and water excretion if Na+ levels too high

• Terms– Hypernatremia– Hyponatremia

Magnesium• Found in bone matrix and as ions in body fluids

– intracellular cofactor for metabolic enzymes, heart, muscle & nerve function

• 1.3-2.1 mEq/liter in plasma• Capacity of kidney to reabsorb is limited• Excess lost in urine• Decreased extracellular magnesium results in greater degree

of reabsorption• Urinary excretion increased in hypercalcemia,

hypermagnesemia, increased extracellular fluid volume, decreases in parathyroid hormone and acidosis

• Potassium ionsintracellular 120-125 mEq/literplasma 3.5-5.0 mEq/liter– Maintained in narrow range– Affect resting membrane potentials– Excessive ECF potassium decreases membrane potential– Too little K+ causes hyperpolarization and

nonresponsiveness– Aldosterone distal nephron P cells increases amount

secreted• Terms

– Hyperkalemia– Hypokalemia

Regulation of Potassium (K+) Balance

• Hipokalemia gradien konsentrasi sel dan CES ↑ K+ > banyak keluar sel potensial membran istirahat > -hiperpolarisasieg. Muscle weakness

• Hiperkalemia gradien konsentrasi ↓ K+ > banyak di dalam sel potensial membran istirahat > + depolarisasieg. Cardiac arrhythmias

Gangguan :- Kehilangan K+ pada diare- Koreksi diare yang tidak tepat defisiensi relatif Na+ & K+

- Penyakit ginjal- Diuretik yang tidak hemat kalium


• Hyperkalemia and hypokalemia can:– Disrupt electrical conduction in the heart– Lead to sudden death

• Less than 15% of filtered K+ is lost to urine regardless of need

• K+ balance is controlled in the cortical collecting ducts by changing the amount of potassium secreted into filtrate

• Excessive K+ is excreted over basal levels by cortical collecting ducts

• When K+ levels are low, the amount of secretion and excretion is kept to a minimum

• Type A intercalated cells can reabsorb some K+ left in the filtrate


Influence of Aldosterone

• Aldosterone stimulates potassium ion secretion by principal cells

• In cortical collecting ducts, for each Na+ reabsorbed, a K+

is secreted • Increased K+ in the ECF around the adrenal cortex causes:

– Release of aldosterone– Potassium secretion

• Potassium controls its own ECF concentration via feedback regulation of aldosterone release

Regulation of Calcium• Ionic calcium in ECF is important for:

– Blood clotting– Cell membrane permeability– Secretory behavior

• Regulated within narrow range– Elevated extracellular levels prevent membrane

depolarization– Decreased levels lead to spontaneous action potential

generation– plasma 4.6-5.5 mEq/liter

• Hypocalcemia:– Increases excitability – Causes muscle tetany

Regulation of Calcium

• Hypercalcemia:– Inhibits neurons and muscle cells– May cause heart arrhythmias

• Calcium balance is controlled by parathyroid hormone (PTH) and calcitonin

• PTH increases Ca2+ extracellular levels and decreases extracellular phosphate levels

• Vitamin D stimulates Ca2+ uptake in intestines• Calcitonin decreases extracellular Ca2+ levels

Regulation of Calcium and Phosphate

• PTH promotes increase in calcium levels by targeting:– Bones – PTH activates osteoclasts to break

down bone matrix– Small intestine – PTH enhances intestinal

absorption of calcium– Kidneys – PTH enhances calcium reabsorption

and decreases phosphate reabsorption• Calcium reabsorption and phosphate

excretion go hand in hand

Regulation of Calcium and Phosphate

• Filtered phosphate is actively reabsorbed in the proximal tubules

• In the absence of PTH, phosphate reabsorption is regulated by its transport maximum and excesses are excreted in urine

• High or normal ECF calcium levels inhibit PTH secretion– Release of calcium from bone is inhibited– Larger amounts of calcium are lost in feces and urine– More phosphate is retained

Influence of Calcitonin

• Released in response to rising blood calcium levels

• Calcitonin is a PTH antagonist, but its contribution to calcium and phosphate homeostasis is minor to negligible

Phosphate• Present as calcium phosphate in bones and teeth, and in

phospholipids, ATP, DNA and RNA• plasma 1.7-2.6 mEq/liter• HPO4

-2 is important intracellular anion and acts as buffer of H+ in body fluids and in urine– mono and dihydrogen phosphate act as buffers in the blood

• Plasma levels are regulated by parathyroid hormone & calcitriol– resorption of bone releases phosphate– in the kidney, PTH increase phosphate excretion– calcitriol increases GI absorption of phosphate

Regulation of Phosphate Ions

• Under normal conditions, reabsorption of phosphate occurs at maximum rate in the nephron

• An increase in plasma phosphate increases amount of phosphate in nephron beyond that which can be reabsorbed; excess is lost in urine

Regulation of Anions• Chloride - 95-103 mEq/liter• Most prevalent extracellular anion• Moves easily between compartments due to Cl- leakage channels• Helps balance anions in different compartments• Regulation

– passively follows Na+ so it is regulated indirectly by aldosterone levels– ADH helps regulate Cl- in body fluids because it controls water loss in urine

• 99% of chloride is reabsorbed under normal pH conditions• Chloride shift & hydrochloric acid of gastric juice• When acidosis occurs, fewer chloride ions are reabsorbed• Other anions have transport maximums and excesses are excreted in

urine

Keseimbangan Asam-BasaPengaturan ketat konsentrasi ion hidrogen [H+] bebas

Komponen penting• Kation, suatu partikel ion dengan muatan positif; dalam medan

listrik bergerak ke kutup negatif (katoda)• Anion, suatu partikel ion dengan muatan negatif; dalam medan

listrik bergerak ke kutup positif (anoda)• Asam : Memberikan H+

HCl → H+ + Cl-

• Basa : Menerima H+

OH- + H+ → HOH

Tingkat disosiasi suatu asam selalu konstan konstanta disosiasi (K)

[H+] di CES 4 x 10-8 / 0,00000004 ekuivalen per liter35 – 45 nmol / L

pH pengukuran kuantitatif tingkat keasaman atau suasana alkali suatu larutan, mengacu pada air murniSecara matematika pH = log 1 / [H+]pH = -log [H+]

- [H+] penyebut berbanding terbalik dengan pH- Log perubahan satu satuan pH = 10 x [H+]

• Larutan netral mempunyai pH 7; dalam artian konsentrasi ion hydrogen adalah 10-7 molar atau 100 nanoequivalents/liter

pH <7 asam

pH >7 basa

pH darah arteri normal : 7,45pH darah vena normal : 7,35

pH vena < arteri o.k. adanya H+ yang dihasilkan oleh pembentukan H2CO3 dari CO2 yang diserap di kapiler jaringan

pH darah < 7,35 asidosispH darah > 7,45 alkalosispH darah < 6,8 / > 8,0 †

Homeostasis pH pentingFluktuasi [H+] mempunyai dampak pada :- Eksitabilitas saraf dan otot

asidosis penekanan eksitabilitas ↓ co., disorientasi, komaalkalosis eksitabilitas ↑ co., kedutan dan spasme otot, sensasi geli, gelisah, kejang

- Aktivitas enzimsebagian rx kimia menjadi lebih cepat sementara yang lain melambat

- Kadar K+

sel tubulus ginjal reabsorpsi Na+ & sekresi H+ atau K+

kecepatan sekresi K+ >< H+. Normal sekresi K+ > H+

[H+] sebagian besar dihasilkan aktivitas metabolik, sebagian kecil dari makanan

1. Pembentukan asam karbonat (H2CO3) sumber utama H+

oksidasi nutrien energi + H2O + CO2

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-

ca : enzim carbohydrate anhidrase

di kapiler sistemik hasil metabolisme CO2 ↑ rx ke sisi asamdi paru CO2 kapiler berdifusi ke alveolus dilepaskan ke atmosfer rx ke sisi CO2

Normal sistem pernafasan mengimbangi tingkat metabolisme

ca

2. Asam anorganikco. sulfur dan fosfor dalam protein makanan diuraikan menjadi asam sulfat dan asam fosfat

3. Asam organik yang dihasilkan dari metabolisme perantaraco. otot asam laktat

metabolisme lemak asam lemak

Pemasukan H+ bersifat terus menerus, bervariasi dan pada dasarnya tidak diatur

Sistem penyangga / buffer / dapar kimiawiLarutan buffer adalah larutan yang dapat memperkecil

penyimpangan pH pada penambahan suatu asam kuat atau basa kuat.

Buffer Campuran dari:• As. Lemah & garamnya dg basa kuat, atau• Basa lemah dan garamnya dg asam kuat.

Sistem Buffer• Buffer Bikarbonat

CO2 (larut) + H2O H2CO3 HCO3- + H+

• Buffer non BikarbonatHbuf H+ + Buf-

Penambahan H / OH pada Buffer

• Bila mendapat tambahan H+

HCO3- + H+ H2CO3 CO2 + H2O

H+ + Buf- Hbuf

•Bila mendapat tambahan OH-

H2CO3 + OH- H2O + HCO3-

Hbuf + OH- H2O + Buf-

Buffers Change Strong Acids to Weak Acids

HCl + NaOHStrong Acid

BaseH2CO3+ NaClWeak Acid Salt

Protein Buffer System

• Plasma and intracellular proteins are the body’s most plentiful and powerful buffers

• Some amino acids of proteins have:– Free organic acid groups (weak acids) – Groups that act as weak bases (e.g., amino groups)

• Amphoteric molecules are protein molecules that can function as both a weak acid and a weak base

Phosphate Buffer System

• Nearly identical to the bicarbonate system • Its components are:

– Sodium salts of dihydrogen phosphate (H2PO4¯), a weak acid

– Monohydrogen phosphate (HPO42¯), a weak base

• This system is an effective buffer in urine and intracellular fluid

Na2HPO4 + H+ NaH2PO4 + Na+

Buffer utama dalam eritrosit

Grup imidazol terdpt ion ferro yg mengikat O2⇒ peran sebagai buffer

Terdiri dari :

⇒ Sistem oxyhemoglobin (HbO2)

⇒ Sistem reduce hemoglobin (HHb)

Hemoglobin Buffer System

O2

paru – paru

vena HbO2 75% HbO2 95% arteri

Hb 25% Hb 5%

jaringan

O2

H+ + Hb HHb

Sirkulasi vena

Sirkulasi arteriParu-Paru Jaringan

HCO3-HCO3

- HCO3-

H2CO3H2CO3

HHb HHbHHb

HbO2 HbO2HbO2

CO2CO2H2O

H2O

H+ H+

O2 O2

Cairan interstitial

•Buffer Bikarbonat

Plasma

• Sistem Buffer Bikarbonat

• Protein

• Fosfat anorganik

Eritrosit

• Hemoglobin

• Buffer Bikarbonat

• Fosfat organik

• Fosfat anorganik

Presentasi Sistem Buffer dalam darah:

•Bikarbonat plasma 35%

•Bikarbonat Eritrosit 18%

•Hemoglobin 35%

•Protein plasma 7%

•Fosfat organik 3%

•Fosfat anorganik 2%

Secara keseluruhan:

Sistem Buffer Bikarbonat Terbesar (53%)

Dalam plasma buffer terbesar adalah Sistem • Buffer Bikarbonat

Dalam Eritrosit buffer terbesar adalah• Hemoglobin

Σ Buffer secara keseluruhan

→ ”Buffer Base” (BB)

Normal Buffer Base (NBB)

→ BB pada keadaan normal

( pH & HCO3- ) → Normal

NBB dipengaruhi kadar Hb !!!

Hb 20 g/dL → NBB = 50 mM/L

Hb 15 g/dL → = 48 mM/L

Hb 10 g/dL → = 46 mM/L

Hb 5 g/dL → = 44 mM/L

Base Excess (BE) → BB yang dijumpai – NBB

Istilah lain Delta base

BE dapat memberi nilai 0, + atau –

nilai normalnya adalah –3 sampai +3

Secara in vitro digunakan untuk menerangkan gangguan asam basa yang bersifat metabolic, baik berupa metabolik asidosis atau metabolik alkalosis.

BE <–3 mengindikasikan defisiensi basa atau kelebihan asam; metabolik asidosis

BE >+3 mengindikasikan kelebihan basa atau kekurangan asammetabolik alkalosis.

Kegunaan BE di klinik untuk pemberian terapi, biasanya terapi belum diberikan bila kadar belum mencapai –5 atau +5

Henderson-Hasselbalch equation

Konstanta disosiasi H2CO3 :[H+] [HCO3

-] / [H2CO3] = K

pH = log 1 / [H+]

pH = pK + log [HCO3-] / [H2CO3]

H2CO3 CO2 + H2O

pH = pK + log [HCO3-] / [CO2]

pK untuk H2CO3 = 6,1

Keadaan normal rasio [HCO3-] / [CO2] dalam CES 20:1

pH = 6,1 + log 20/1= 6,1 + 1,3= 7,4

[HCO3-] yang dikontrol fungsi ginjal

[CO2] yang dikontrol fungsi pernafasan

[CO2] ≈ tekanan parsial CO2 (PCO2)

pH =

Dehidrasi→ kehilangan cairan tubuhterjadi pada : - diare

- muntah kronis- evaporasi melalui kulit pada luka bakar luas- pengeluaran Na ginjal ↑ ↑ disertai pengeluaran air

- Intake air kurang → volume ECF ↓

→ osmolalitas ECF ↑ → ICF mengalir ke ECF sampai tercapai keseimbangan osmotik

Volume ICF & ECF ↓ → dehidrasi

Dehidrasi Isotonik- Ada kekurangan keseimbangan air dan natrium (dalam proporsi yang sama)- Konsentrasi natrium serum normal (130 – 150 mmol/L)- Osmolaritas serum normal (275 – 295 mOsmol/L)- Hypovolemia terjadi sebagai hasil kehilangan banyak cairan ekstraselular

Dehidrasi Hipertonik (Hipernatremik)- Terdapat kekurangan air dan natrium, tetapi proporsi kekurangan airnya

lebih banyak- Konsentrasi natrium serum meningkat ( >150 mmol/L)- Osmolaritas serum meningkat ( >295 mOsmol/L)- Sangat haus yang lebih berat derajadnya bila dibandingkan dengan derajad

dehidrasinya- Kejang mungkin bisa terjadi ; terutama bila konsentrasi natrium lebih dari

165 mmol/L- Biasanya akibat dari pemasukan cairan hipertonik pada saat diare, atau

paparan ke lingkungan panas dengan insensible water loss besar.

Dehidrasi Hipotonik (Hiponatremik)- Adanya kekurangan air dan natrium, tetapi kekurangan natriumnya

secara relatif lebih banyak- Konsentrasi natrium serum rendah ( < 130 mmol/L)- Osmolaritas serum rendah (275 mOsmol/L)- Dapat terjadi pada penderita diare yang minum air dalam jumlah

besar atau cairan hipotonik yang mengandung konsentrasi garam atau bahan terlarut lain yang rendah seperti sari buah , cola dan the.

- Terjadi karena air diabsorpsi dari usus sementara kehilangan garam (NaCl) tetap berlangsung dan menyebabkan kekurangan natrium dan kelebihan air.

Prinsip penanggulangan dehidrasi → mengganti volume cairan yang hilang (oral / parenteral)

< = 2,5 % → tidak ada dehidrasi

TBW ♀ < TBW ♂ (Total Body Water)→ sebab lemak ♀ > ♂

Ratio TBW → bervariasi sesuai jumlah jaringan lemakLean body Mass : berat total jaringan tanpa lemak

TBW = ± 73,2 % LBM

Derajat dehidrasi Jumlah kehilangan cairanRingan 2,5 – 5 % BBSedang 5 – 10 % BBBerat > 10 % BB

Ratio ECF (CES) / ICF (CIS) → lebih besar pada bayi dan anak-anak dibandingkan dengan dewasa

Absolut ECF anak < dewasa→ dehidrasi lebih cepat terjadi pada bayi dan anak-anak

Dewasa : 2/3 cairan tubuh adalah CIS. Pada bayi hanya setengahnya

Bayi tidak mampu mengungkapkan rasa haus

Susunan garam oralit (yang dianjurkan WHO)

NaCl 3,5 gramKCl 1,5 gramNaHCO3 2,5 gramGlukosa 20 gram

→ larutkan dalam 1000 cc air

Komposisi Oralit (dalam mmol/L)Na 90K 20HCO3 30Cl 80Glukosa 111

SISTEM LIMFATIK- jalur tambahan di mana cairan dapat mengalir dari ruang interstisial

ke dalam darah ; cairan : limfe (bening)Cairan yang berdifusi dari membran kapiler → cairan interstisiil →tidak semua kembali ke pembuluh darah, sebagian masuk ke pembuluh limfe

- kapiler darah → ruang interstisial ujung vena kapiler darahkapiler limfe

- dapat mengangkut protein (mencapai 25-50% total protein plasma) yang beredar dan zat-zat berpartikel besar keluar dari jaringan tubuh ,yang tidak dapat diabsorpsi langsung ke kapiler darah.

- terdapat pada hampir seluruh tubuh, kecuali : permukaan kulit, SSP, saraf perifer, endomisium otot dan tulang (pembuluh interstisial kecil, prelimfatik → pembuluh limfatik ; otak → CSF → darah).

- total cairan limfe : 2 – 3 L / hari- susunan isinya hampir sama dengan susunan cairan jaringan

asalnya, tetapi banyak mengandung limfosit dan fibrinogen (karena itu cairan limfe dapat membeku), tidak ada CO2, mengandung sedikit O2, dan cairan limfe yang berasal dari usus banyak mengandung lemak.

Komponen :Kapiler limfatikSangat halus, berpori-pori ; menuju ke pembuluh limfatik ; mempunyai katup di

ujungnya.Pembuluh limfatikStruktur mirip vena ; lebih kecil dan lebih banyak ; mempunyai banyak katup untuk

mencegah aliran balik ; berjalan melewati nodus limfatik.Nodus limfatik / kelenjar limfatik / limfonodus = filter biologisUkuran bervariasi : dari seujung jarum pentol – kacang almond.Umumnya berkelompok di berbagai bagian tubuh ; banyak pada palatin (langit

mulut), tonsil faringeal, agregat folikel limfatik di usus halus, kelenjar timus, apendiks, limpa.

Fungsi : - memfiltrasi kuman. Infeksi → radang : bengkak dan nyeri- memproduksi limfosit- memproduksi beberapa antibodi dan antitoksin

Duktus limfatikus- duktus limfatikus dekstra (sisi kanan kepala, sebagian toraks,

ekstremitas kanan atas), bermuara di vena subklavia kanan.- duktus limfatikus sinistra / duktus torasikus (ekstremitas bawah,

organ abdomen & pelvis serta sisi kepala kiri, sebagian toraks sebelah kiri, lengan kiri), bermuara di vena subklavia kiri.

Structure of lymphatic capillaries and a collecting lymphatic, showing also the lymphatic valves

Cairan LimfeFungsi :- Mempertahankan kadar protein yang rendah dalam cairan

interstisiil- Mengembalikan protein ke dalam peredaran darah- Mempertahankan mekanisme counter current di ginjal- Mengangkut enzim dengan molekul besar (lipase)- Mengangkut asam lemak rantai panjang & kolesterol dari saluran

pencernaan

(Sistem Limfatik)- Nodus menyaring cairan limfe dari infeksi kuman dan bahan-

bahan berbahaya.- Nodus memproduksi limfosit untuk sirkulasi.

• Aliran Limfe :- tubuh bagian bawah- kepala kiri- lengan & thoraks kiri

ductus thoracicus

vena jugularis interna

vena subclavia kiri

• Aliran Limfe :- Leher & kepala kanan- Lengan & thoraks kanan

ductus limfatikus kanan

vena jugularis interna

vena subclavia kananLihat gambar

Aliran limfe terjadi karena :- gerakan otot rangka (olah raga, dsb)- Respirasi, pada inspirasi dan ekspirasi rongga dada →

mengakibatkan adanya perubahan tekanan- efek hisap akibat aliran kecepatan tinggi dari darah di

dalam vena di tempat pembuluh limfe berakhir (kontraksi otot jantung)

- kontraksi ritmik dinding saluran limfe besar

Gangguan sistem limfatikObstruksi → saluran limfe tersumbat oleh filariaBagian tubuh yang terkena terutama ekstremitas dan skrotum

→ Filariasis → Kaki gajah

Cerebro Spinal Fluid (CSF)Volume rongga yang meliputi otak & sumsum tulang belakang

± 1650 ml→ ± 150 ml diisi CSF

Cairan otak terdapat di :- ventrikel otak- sisterna sekitar otak- ruangan sub arachnoid yang meliputi otak dan sumsum tulang belakang

Ruangan tersebut saling berhubungan → CSF dapat mengalir bebas

Dibentuk di ventrikel otak oleh pleksus choroideus pada ke 4 ventrikel otak (terutama ventrikel lateralis) , sebagian kecil oleh pembuluh darah otak dan medulla spinalis ; dengan cara sekresi aktif

kecepatan produksi 500 ml/hari ; pertukaran 3 x sehari.

- Dari ventrikel lateralis (vent. I & II) melalui foramen monroi → ventrikel III , bersama dengan CSf yang dibentuk di ventrikel III → melalui akuaduktus Sylvii → ventikel IV, bersama dengan CSF yang dibentuk di ventrikel IV →melalui foramen Magendi & Luschka → sisterna magna → ruang sub aranoid yang mengelilingi seluruh otak dan MS (ruang di antara piamater & membran arachnoidea).

- Diserap melalui vili araknoidalis ke dalam vena, terutama sinus venosus serebrum.

- Komposisi : air, protein, glukosa, elektrolit, sedikit limfositKonsentrasi natrium = plasma ; klorida > 15% ; kalium < 40% ; glukosa < 30%.

- Fungsi utama : fungsi protektif otak dan MS

Susunan CSF tidak sama dengan ECF :- kadar Na 7 % >- glukosa 30 % <- K 49 % <

Fungsi CSF :melindungi otak terhadap goncangan / benturan (bantalan / cushion)

Pukulan sangat keras→ fenomena countrecoup

kerusakan pada otak petinju tidak di daerah frontal tetapi di daerah occipital

CSF tidak dapat melindungi otak terhadap pukulan rotasi (pukulanrotasi → uppercut) → KO

Fungsi CSF lain → pengatur isi tengkorak (reservoir)volume darah otak ↑ → volume CSF ↓

Ruang PerivaskularRuangan antara pembuluh daarah yang masuk ke jaringan otak dan piamaterFungsi seperti saluran limfe untuk jaringan otak

Fungsi ruang perivaskular→ - mengangkut protein dari ruang interstisial otak ke CSF

- mengangkut bahan lain dari otak ke ruang sub arachnoidcontoh : pada peradangan otak, sedarah putih yang mati diangkut keluar melalui ruang perivaskular

Gangguan aliran CSF :Ada obstruksi → aliran ke ruang sub arachnoid terhambat →hidrocefalus interna / non-komunikansCairan tertimbun di sebelah proksimal sumbatan dan melebarkan ventrikel apabila foramen Luschka dan Magendie tersumbat atau terdapat hambatan dalam sistem ventrikel

CSF menumpuk dalam ventrikel atau ruang sub arachnoid (kapasitas reabsorpsi villi arakhnoidalis menurun) → hidrosefalus eksterna / komunikans

Sawar darah-otak(blood-brain barrier & blood-CSF barrier)- Tempat : pleksus koroideus dan semua endotel kapiler serebrum (tight

junction).- Kecuali pada : hipofisis posterior, kelenjar pineal, daerah postrema

(permeabilitas baik) → memiliki reseptor sensorik terhadap perubahan pada cairan tubuh.

- Sangat permeabel : air CO2, O2, sebagian besar substansi larut lemak (co. alkohol)

- Sedikit permeabel : elektrolit (natrium, kalium, klorida)- Tidak permeabel : protein plasma, molekul organik ukuran besar yang

tidak larut lemak.- CSF-otak sangat permeabel

Documents

Fisiologi Cairan Tubuh