Terganggunya Sistem Homeostasis karena Perubahan Suhu Mariella
Valerie Bolang 102013433 / BP15Mahasiswa Fakultas Kedokteran
Universitas Kristen Krida WacanaJalan Terusan Arjuna No.6, Kebon
Jeruk, Jakarta Barat 11510 E-mail:
[email protected]
Abstrak Homeostasis adalah esensial bagi kelangsungan hidup
setiap sel, dan setiap sel, melalui aktivitas khususnya
masing-masing ikut berperan sebagai bagian dari suatu sistem tubuh
mempertahankan lingkungan internal yang dipakai bersama oleh semua
sel. Lingkungan internal harus dijaga relatif stabil. Homeostasis
bukan suatu keadaan kaku tetap tetapi stabil dinamik di mana
perubahan-perubahan yang terjadi diminimalkan oleh respons-respons
fisiologis kompensatorik. Setiap faktor yang diatur ditandai oleh
perubahan terus-menerus dan steady state mengisyaratkan bahwa
perubahan-perubahan ini tidak menyimpang jauh dari tingkat konstan.
Kata kunci: homeostasis, lingkungan internal, steady state
AbstractHomeostasis is essential for the survival of every cell,
and every cell, through a particular activity each had a role as
part of the body maintains a system of internal environment that is
shared by all cells. The internal environment must be maintained
relatively stable. Homeostasis is not a rigid state remains stable
but dynamic in which the changes occur is minimized by compensatory
physiological responses. Each factor is set characterized by
continuous change and steady state suggests that these changes do
not stray far from a constant level.Key words: homeostasis,
internal factor, steady state
Pendahuluan Makhluk hidup terdiri dari berjuta-juta sel yang
terorganisasi menjadi jaringan, organ, dan sistem. Kondisi-kondisi
dalam tubuh berubah secara konstan saat kita menguraikan makanan
dan mensintesis molekul-molekul sebagai respons terhadap
situasi-situasi tertentu. Akan tetapi, agar setiap sel dapat
berfungsi secara benar maka cairan yang mengelilingi sel (cairan
ekstraseluler) dan cairan dalam sel (cairan intraseluler) harus
tetap sama. Semua bagian tubuh bekerja sama untuk menjaga cairan
ekstraseluler dan cairan intraseluler dalam kondisi yang paling
baik atau optimum untuk sel. Usaha untuk mempertahankan lingkungan
internal tubuh inilah yang disebut homeostasis. Tinjauan pustaka
ini bertujuan agar kita lebih memahami sistem pertahanan dalam
tubuh terhadap perbedaan suhu lingkungan yang memungkinkan untuk
mempengaruhi kesehatan.
Homeostasis Istilah homeostasis digunakan oleh ahli fisiologi
untuk menjelaskan pemeliharaan aneka kondisi yang hampir selalu
konstan di lingkungan dalam. Pada dasarnya, semua organ dan
jaringan tubuh melaksanakan aneka fungsi untuk membantu
mempertahankan kondisi yang konstan ini.1 Sel-sel tubuh dapat hidup
dan berfungsi hanya jika cairan ekstrasel memungkinkan kelangsungan
hidup mereka; karena itu, komposisi kimiawi dan keadaan fisik
lingkungan internal ini harus dipertahankan dalam batas-batas yang
ketat. Karena sel-sel menyerap nutrien dan O2 dari lingkungan
internal maka bahan-bahan esensial ini harus terus-menerus
dikeluarkan dari lingkungan internal agar tidak mencapai kadar
toksik. Aspek-aspek lain lingkungan internal yang penting untuk
mempertahankan kehidupan, misalnya, suhu, juga harus dijaga relatif
konstan. Pemeliharaan lingkungan internal yang relatif stabil
disebut homeostasis (homeo artinya yang sama; stasis artinya
berdiri atau diam). Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh masing-masing
sistem tubuh memberi kontribusi bagi homeostasis sehingga
lingkungan di dalam tubuh dapat dipertahankan untuk kelangsungan
hidup dan fungsi semua sel. Sel-sel, sebaiknya, membentuk sistem
tubuh. Ini adalah tema sentral fisiologi: Homeostasis adalah
esensial bagi kelangsungan hidup setiap sel, dan setiap sel,
melalui aktivitas khususnya masing-masing, ikut berperan sebagai
bagian dari suatu sistem tubuh mempertahankan lingkungan internal
yang dipakai bersama oleh semua sel. Kenyataan bahwa lingkungan
internal harus dijaga relatif stabil tidak berarti bahwa komposisi,
suhu, dan karakteristik lainnya sama sekali tidak berubah. Baik
faktor eksternal maupun internal secara terus-menerus mengancam
untuk mengganggu homeostasis. Jika suatu faktor mulai menggerakkan
lingkungan internal menjauhi kondisi optimal maka sistem-sistem
tubuh akan memulai reaksi tandingan yang sesuai untuk memperkecil
perubahan tersebut. Karena itu, homeostasis bukan suatu keadaaan
kaku tetap tetapi stabil dinamik di mana perubahan-perubahan yang
terjadi diminimalkan oleh respons-respons fisiologis kompensatorik.
Kata dinamik mengacu kepada kenyataan bahwa setiap faktor yang
diatur secara homeostasis ditandai oleh perubahan yang
terus-menerus, sedangkan stabil (mantap, steady state)
mengisyaratkan bahwa perubahan-perubahan ini tidak menyimpamg jauh
dari tingkat konstan, atau tetap.2Mekanisme Kompensasi Setiap
mekanisme kompensasi adalah respons segera sesaat terhadap situasi
yang menggeser suatu faktor dalam lingkungan internal menjauhi
tingkat yang diinginkan, sementara sebagian lainnya adalah adaptasi
jangka panjang yang berlangsung sebagai respons terhadap pajanan
berulang atau berkepanjangan ke situasi-situasi yang mengganggu
homeostasis. Adaptasi jangka panjang menyebabkan tubuh lebih
efisien dalam menanggapi tantangan yang berulang atau
terus-menerus. Reaksi tubuh terhadap olah raga mencakup respons
kompensasi jangka pendek dan adaptasi jangka panjang berbagai
sistem tubuh.2Macam-macam Homeostasis Homeostasis sendiri terdiri
atas 2 macam yaitu, homeostasis fisiologis dan psikologis. Dalam
tubuh manusia, homeostasis fisiologis dapat dikendalikan oleh
sistem endokrin dan sistem saraf otonom. Proses homeostasis
fisiologis ini terjadi melalui 4 cara yaitu sebagai berikut:
Pengaturan diri (self regulation)Secara otomatis, cara ini terjadi
pada orang yang sehat, seperti pengaturan fungsi organ tubuh.
KompensasiTubuh akan bereaksi terhadap ketidaknormalan dalam tubuh.
Sebagai contoh yang dapat disampaikan seperti peningkatan keringat
untuk mengatur suhu tubuh, serta penyempitan pembuluh darah perifer
dan terserangnya pembuluh darah bagian dalam untuk meningkatkan
kegiatan yang dapat menghasilkan panas sehingga suhu dalam tubuh
tetap dapat stabil apabila lingkungan berubah menjadi dingin secara
tiba-tiba. Umpan balik negatif (negative feedback) Cara ini
merupakan penyimpangan dari keadaan normal. Dalam keadaan abnormal,
tubuh akan secara otomatis melakukan mekanisme umpan balik negatif
untuk menyeimbangkan penyimpangan yang terjadi. Contoh, apabila
tekanan darah meningkat maka akan meningkatkan baroceptor. Kemudian
akan menurunkan rangsangan pada simpatik yang meningkatkan
parasimpatik, menurunkan denyut jantung dan kekuatan kontraksi,
sehingga terjadi dilatasi pembuluh darah dan akhirnya menurunkan
tekanan darah sampai pada keadaan normal melalui feedback
mekanisme. Umpan balik positif (positive feedback) Cara ini
digunakan untuk mengoreksi ketidakseimbangan fisiologis. Sebagai
contoh yang dapat diutarakan yaitu terjadinya proses peningkatan
denyut jantung untuk membawa darah dan oksigen yang cukup ke sel
tubuh apabila seseorang mengalami hipoksia. Kondisi mekanisme tubuh
tersebut terkait dengan kondisi dalam keadaan sakit.3Keadaan
menggigil yang terjadi pada laki-laki tersebut merupakan salah satu
usaha fisiologis tubuhnya untuk menghasilkan panas sehingga dapat
menyebabkan berbagai respons fisiologis yang terjadi dalam tubuhnya
yaitu sebagai berikut: Peningkatan konsumsi oksigen 2 sampai 5 kali
kecepatan normal Peningkatan kebutuhan metabolik sebesar 400%
sampai 500% Peningkatan kerja otot jantung, produksi
karbondioksida, vasokonstriksi kutan, dan akhirnya pembentukan asam
laktat.4Sedangkan homeostasis psikologis berfokus pada keseimbangan
emosional dan kesejahteraan mental. Proses ini didapat dari
pengalaman hidup dan interaksi dengan orang lain serta dipengaruhi
oleh norma dan kultur dalam masyarakat. Contohnya adalah mekanisme
pertahanan diri seperti menangis, tertawa, berteriak, memukul,
meremas, mencerca, dan lain-lain.4Faktor Eksternal dan Internal
yang berhubungan dengan Homeostasis Terdapat pula beberapa faktor
yang mempengaruhi dalam kestabilan proses homeostasis dalam tubuh.
Faktor-faktornya dibedakan menjadi dua yaitu faktor lingkungan luar
dan lingkungan dalam.Faktor lingkungan luar (eksternal) yaitu: Suhu
Sel-sel tubuh berfungsi secara optimal dalam rentan suhu yang
sempit. Sel-sel akan mengalami perlambatan aktifitas yang hebat
apabila suhunya terlalu dingin dan yang lebih buruk protein-protein
struktural dan enzimatiknya akan terganggu apabila suhunya terlalu
panas. Iklim Kondisi rata-rata cuaca dalam waktu yang panjang.
Studi tentang iklim dipelajari dalam meteorologi. Iklim di bumi
sangat dipengaruhi oleh posisi matahari terhadap bumi. Terdapat
beberapa klasifikasi iklim di bumi ini yang ditentukan oleh letak
geografis. Secara umum kita dapat menyebutnya sebagai iklim tropis,
lintang menengah dan lintang tinggi. Kondisi dan ruang Kondisi dan
ruang dimana laki-laki ini berjalan, sangat mempengaruhi suhu tubuh
laki-laki ini sehingga membuatnya mengigil, selain karena ia belum
terbiasa dengan lingkungan yang demikian. Kondisi yang ada disana
adalah musim dingin dan ia sedang berada diantara tempat terbuka /
diluar ruangan sehingga suhunya sangat rendah dan ia belum terbiasa
karena ia selama ini selalu berada di kota tropis yang hanya
memiliki dua musim (panas dan hujan), sehingga tubuhnya belum dapat
terbiasa dengan kondisinya yang sekarang.Sedangkan faktor dalam
yaitu faktor dari dalam tubuh yang ikut serta menyeimbangkan
keadaan dalam tubuh. Faktor lingkungan dalam (internal) yaitu:
Sistem SirkulasiSistem transportasi yang membawa berbagai zat,
misalnya zat gizi, O2, CO2, zat-zat sisa, elektrolit, dan hormon
dari satu bagian tubuh ke bagian tubuh lainnya. Sistem
RangkaMemberi penunjang dan proteksi bagi jaringan lunak dan
organ-organ tubuh. Sistem ini juga berfungsi sebagai tempat
penyimpanan kalsium, suatu elektrolit yang konsentrasinya dalam
plasma harus dipertahankan dalam rentang yang sangat sempit.
Bersama dengan sistem otot, sistem rangka juga memungkinkan
timbulnya gerakan tubuh dan bagian-bagiannya. Sistem
OtotMenggerakkan tulang-tulang yang melekat padanya. Dari sudut
pandang homeostasis semata-mata, sistem ini memungkinkan individu
menjauhi bahaya. Selain itu, panas yang dihasilkan oleh kontraksi
otot penting untuk mengatur suhu. Karena berada di bawah kontrol
kesadaran, individu mampu menggunakan otot rangka untuk melakukan
berbagai macam gerakan sesuai keinginan. Gerakan-gerakan tersebut,
berkisar dari keterampilan motorik halus yang diperlukan dan
diarahkan untuk mempertahankan homeostasis. Sistem
IntegumentBerfungsi sebagai sawar protektif bagian luar yang
mencegah cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing
masuk ke dalam tubuh. Sistem ini juga penting dalam mengatur suhu
tubuh. Jumlah panas yang dikeluarkan dari permukaan tubuh ke
lingkungan eksternal dapat disesuaikan dengan mengatur produksi
keringat dan dengan mengatur aliran darah hangat ke kulit.
Konsentrasi molekul-molekul nutrienSel-sel memerlukan pasokan
molekul nutrien secara terus-menerus untuk menghasilkan energi.
Energi, sebaliknya, diperlukan untuk menunjang berbagai aktivitas
sel baik yang bersifat khusus maupun yang mempertahankan kehidupan.
Konsentrasi O2 dan CO2Sel-sel memerlukan O2 untuk melakukan reaksi
kimia pembentuk energi. CO2 yang dibentuk selama reaksi-reaksi ini
harus dikeluarkan sehingga tidak terbentuk asam yang meningkatkan
keasaman lingkungan internal. Konsentrasi zat sisaSebagian reaksi
kimia menghasilkan produk-produk akhir yang menimbulkan efek toksik
pada sel tubuh jika dibiarkan berakumulasi. pHPerubahan pada pH
(jumlah relatif asam) berpengaruh buruk pada fungsi sel saraf dan
merusak aktivitas enzim semua sel. Konsentrasi garam, air, dan
elektrolit lainKarena konsentrasi relatif garam (NaCl) dan air di
cairan ekstrasel mempengaruhi seberapa banyak air yang masuk atau
keluar sel, maka konsentrasi keduanya siatur secara cermat untuk
mempertahankan volume sel. Sel tidak berfungsi normal jika
membengkak atau menciut. Elektrolit-elektrolit lain berperan dalam
berbagai fungsi vital lain. Sebagai contoh, denyut jantung yang
teratur bergantung pada konsentrasi kalium (K+) yang relatif
konstan di cairan ekstrasel. Volume dan tekananKomponen lingkungan
internal yang beredar, yaitu plasma, harus dipertahankan pada
volume dan tekanan darah yang kuat untuk menjamin distribusi
penghubung antara lingkungan eksternal dan sel yang penting ini ke
seluruh tubuh.2Adanya lengkung refleks (respons loop) yang dapat
menjelaskan lebih terperinci disaat adanya stimulus atau rangsangan
yang diterima tubuh yang kemudian memberikan umpan balik. Setiap
rangsangan yang diberikan akan memberikan umpan balik yang berbeda
bagi tubuh namun urutan dan jalur yang digunakan tubuh untuk
memberikan renspon tetap sama. Dapat disimpulkan refleks adalah
respon otomatis terhadap stimulus tertentu yang menjalar pada rute
yang disebut lengkung refleks. Komponen-komponen lengkung refleks
adalah sebagai berikut: Stimulus Perbedaan temperatur antara
Jakarta dengan New York mengharuskan tubuh menyesuaikan pada suhu
dingin yang ada sehingga tubuh tetap sehat dan tidak mengalmi
sakit. Sensor / reseptorReseptor sensori yang paling banyak
terdapat pada kulit. Kulit yang mempunyai lebih banyak reseptor
untuk dingin dan hangat dibanding dengan reseptor yang ada dibagian
tubuh lain seperti lidah, saluran pernafasan, maupun organ viseral
lainnya. Apabila kulit menjadi dingin melebihi suhu tubuh, maka ada
tiga proses yang dilakukan untuk meningkatkan suhu tubuh. Ketiga
proses tersebut yaitu menggigil, untuk meningkatkan produksi panas,
berkeringat untuk menghalangi kehilangan panas, dan vasokonstriksi
untuk menurunkan kehilangan panas. Jalur aferenJalur yang
menghantarkan stimulus dari reseptor sensori menuju ke pusat
integrasi yang kemudian dapat menentukan bagaimana respon yang
diberikan tubuh terhadap rangsangan yang ada. Melintas di sepanjang
sebuah neuron sensorik sampai ke otak atau medulla spinalis.
Integrator / pusat integrasiSelain reseptor suhu permukaan yang
dimiliki oleh kulit, terdapat reseptor suhu lain yaitu reseptor
pada inti tubuh yang merespons terhadap suhu pada organ tubuh bagia
dalam, seperti visera abdominal, spinal cord, dan lain-lain.
Termoreseptor di hipotalamus lebih sensitif terhadap suhu inti
(36,6C sampai 37,5C). Hipotalamus integrator sebagai pusat
pengaturan suhu inti berada di preoptik area hipotalamus. Bila
sensitif reseptor panas di hipotalamus dirangsang, efektor sistem
mengirim sinyal yang memprakarsai pengeluaran keringat dan
vasodilatasi perifer. Hal tersebut dimaksudkan untuk menurunkan
suhu, seperti menurunkan produksi panas dan meningkatkan kehilangan
panas. Jalur eferenJalur penghubung antara pusat integrasi dengan
efektor. Melintas di sepanjang akson neuron motorik sampai ke
efektor yang akan merespon impuls eferen sehingga menghasilkan aksi
yang khas.
EfektorSinyal dari sensitif reseptor dingin di hipotalamus
memprakarsai efektor untuk vasokonstriksi, menggigil, serta
melepaskan epineprin yang meningkatkan metabolisme sel dan produksi
panas. Hal tersebut dimaksudkan untuk meningkatkan produksi panas
dan menurunkan kehilangan panas ResponRespon yang didapatkan oleh
tubuh setelah adanya stimulus atau rangsangan yang dipaparkan pada
tubuh. Dalam kasus ini adalah temperatur dingin di kota New York
yang membantu pengurangan jumlah keluarnya keringat. Umpan balik
(feedback)Umpan balik yang didapat pemuda tersebut adalah umpan
balik negatif karena suhu tubuh pemuda tersebut kembali ke keadaan
semula (dalam suhu inti).5-7Umpan balik yang diterjemahkan oleh
saraf-saraf motorik manusia diklasifikasikan menjadi dua macam.
Umpan balik positif dan umpan balik negatif. Keduanya memiliki
perbedaan yang signifikan. Umpan balik negatif (negative feedback)
Merupakan suatu sifat sistem pengatur jika beberapa faktor dalam
tubuh menjadi berlebihan atau terlalu kurang, yang terdiri atas
serangkaian perubahan untuk mengembalikan faktor tersebut kembali
ke nilai rata-rata tertentu, sehingga mempertahankan homeostasis.2
Umpan balik positif (positive feedback)Sifat sistem pengatur yang
menimbulkan rangsangan pertama menyebabkan keadaan yang sama dan
lebih hebat. Umpan balik positif lebih dikenal sebagai lingkaran
setan, tetapi umpan balik positif yang ringan dapat diatasi oleh
mekanisme pengaturan umpan balik negatif yang dimiliki tubuh, dan
lingkaran setan tidak akan timbul. Hal ini disebabkan karna umpan
balik positif tidak menghasilkan kestabilan, melainkan
ketidakstabilan, dan sering kali menyebabkan kematian.2Didalam
kasus ini, laki-laki yang menggigil merupakan hasil dari refleks
dan menghasilkan umpan balik negatif dikarenakan pada saat sebelum
dia berjalan kaki untuk melihat kota berarti ia berada di dalam
ruangan yang memiliki suatu penghangat sehingga dia berada dalam
keadaan suhu tubuh yang normal namun ketika ia berjalan keluar
terjadi penurunan suhu secara drastis sehingga ia menjadi
kedinginan oleh sensor ini menghasilkan gerak refleks dengan umpan
balik negatif sehingga ia mengigil, mengigil sendiri dimaksudkan
untuk menjaga kita tetap dapat hidup dan sehat. Otak akan melakukan
pendeteksian sampai mana tubuh merasakan dingin, karena jika
temperatur internal dalam organ turun hingga kurang dari 37C, kita
akan meninggal dalam keadaan hipotermina, selama proses deteksi
tersebut, otak mulai menstimulasi otot-otot untuk mengigil sedikit
demi sedikit .Pada suhu rendah, mengigil akan sangat bermanfaat
untuk menjaga temperatur dalam tubuh sehingga organ-organ dalam
tubuh tetap dapat beraktivitas. Tentunya, mengigil ini akan sangat
banyak mengonsumsi energi dan faktanya kita hanya akan mengigil
pada suhu dingin yang tidak ekstrim.2Dalam tubuh manusia, terdapat
titik set (set point) yang dijadikan patokan dalam tubuh disaat
tubuh menghadapi sesuatu, misalnya stimulus. Set point merupakan
standar normal pada sistem tubuh. Set point setiap orang dapat
berbeda-beda, sesuai dengan genetik dan mampu atau tidaknya
seseorang beradaptasi terhadap keadaan yang mempengaruhi sistem
tubuh.
Set PointSuhu tubuh yang diukur di mulut (per oral) secara
tradisional sebesar 98,6oF (37oC) dianggap normal. Namun, suatu
studi baru-baru ini menunjukkan bahwa suhu tubuh bervariasi di
antara individu dan bervariasi sepanjang hari, berkisar dari 96,0oF
(35,5oC) pada pagi hari hingga 99,9oF (37,7oC) pada malam hari,
dengan rata-rata keseluruhan 98,2oF (36,7oC)Sedangkan aklimatisasi
juga diperlukan dalam pertahanan tubuh terhadap temperatur dingin
Kota New York. Aklimatisasi merupakan salah satu bentuk adaptasi
tubuh yang dilakukan secara alami. Aklimatisasi merupakan proses
adaptasi suhu alami yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup,
biasanya disebabkan oleh perubahan suhu atau iklim di tempat yang
dikunjungi atau tempat yang tidak biasa dijumpai setiap
hari.Manusia biasanya tinggal di lingkungan yang lebih dingin
daripada suhu tubuh mereka, tetapi mereka terus-menerus
menghasilkan panas secara internal, yang membantu mempertahankan
suhu tubuh. Produksi panas akhirnya bergantung pada oksidasi bahan
bakar metabolik yang berasal dari makanan. Perubahan suhu tubuh di
kedua arah mengubah aktivitas sel-peningkatan suhu mempercepat
reaksi-reaksi kimia sel, sedangkan penurunan suhu memperlambat
reaksi-reaksi tersebut. Karena fungsi sel sensitif terhadap
fluktuasi suhu internal maka manusia secara homeostasis
mempertahankan suhu tubuh pada tingkat yang optimal agar
metabolisme sel berlangsung stabil. Panas berlebihan berakibat
lebih serius daripada pendinginan. Bahkan peningkatan moderat suhu
tubuh mulai menyebabkan malfungsi saraf dan denaturasi protein
ireversibel. Sebagian besar orang mengalami kejang ketika suhu
tubuh internal mencapai sekitar 106oF (41oC); 110oF (43,3oC), yang
dianggap sebagai batas atas yang memungkinkan kehidupan.8
KesimpulanMenggigil yang dialami oleh laki-laki dalam kasus ini
merupakan respon dari kondisi lingkungan luar dengan temperatur
rendah, sedangkan laki-laki tersebut sudah terbiasa di wilayah
tropis dengan temperatur yang lebih tinggi. Menggigil yang
dialaminya merupakan sebuah respon dari proses adaptasi tubuh yang
berguna meningkatkan panas dalam tubuh, sehingga tubuh kembali
dalam rentang normal.
Daftar Pustaka1. Guyton AC, Hall JE. Buku ajar fisiologi
kedokteran. 11th ed. Elsvier (Singapore): Pte Ltd and EGC Medical
Publisher; 2006.h.4,7-8.2. Sherwood L. Fisiologi manusia: dari sel
ke sistem. 6th ed. Singapore: Pte Ltd and EGC Medical Publisher;
2009.h.9-12,710.3. Uliyah M, Hidayat AAA. Ketrampilan dasar praktik
klinik. Ed 2. Jakarta: Salemba Medika; 2008.p.2-3.4. Carpenito LJ.
Diagnosis: Aplikasi pada praktik klinis. Ed 9. Jakarta: EGC; 2009.
p.148.5. Siagian M. Homeostasis: Keseimbangan yang halus dan
dinamis. Jakarta: Departemen Ilmu; 2004. 6. Faal FK UI.
http//www.efkidp.homeostasismanusia.com. Diunduh tanggal 22 Agustus
2014.7. Asmadi. Teknik prosedural: Konsep dan aplikasi kebutuhan
dasar pasien. Jakarta: Salemba Medika; 2008.p.156-7.8. Sloane E.
Anatomi fisiologi untuk pemula. Jakarta: EGC; 2004.p.164.1
