Regulasi Pernapasan

PENDAHULUAN

Proses pertukaran gas dalam tubuh, atau yang disebut juga respirasi, pada dasarnya terdiri atas tiga tahapan, yaitu: ventilasi pulmonal, respirasi eksternal atau respirasi pulmonal, dan respirasi internal atau respirasi jaringan. Ventilasi pulmonal atau bernapas merupakan jalan bagi seseorang untuk mendapatkan oksigen sekaligus mengeliminasi karbon dioksida. Pada ventilasi pulmonal, terjadi pertukaran gas antara atmosfer dan alveolus melalui proses inhalasi dan ekshalasi. Proses ini berlanjut pada respirasi eksternal, yaitu pertukaran gas antara alveolus dan darah di kapiler pulmonal melalui membran respiratorius. Akhir dari tahapan tersebut adalah respirasi internal, yaitu pertukaran gas antara darah dan sel-sel di jaringan tubuh. Tiap sel tubuh kemudian melangsungkan respirasi selular guna memproduksi energi yang dibutuhkan untuk bertahan hidup.1




Sama halnya dengan jantung yang terus berdenyut memompakan darah ke seluruh tubuh, bernapas merupakan kegiatan yang harus terus dilakukan guna mempertahankan kelangsungan hidup. Akan tetapi, terdapat perbedaan di antara kedua hal tersebut yang terletak pada pengaturannya. Jantung tersusun atas otot jantung involunter dengan pacemaker utamanya yang terletak di nodus sinoatrial, sedangkan proses bernapas lebih tergantung pada otot pernapasan yang merupakan otot rangka sehingga membutuhkan impuls dari saraf untuk berkontraksi secara sadar. Sederhananya, seseorang mampu menahan napas beberapa saat namun tidak mampu menahan jantungnya untuk berhenti berdetak walau hanya sekali. Pengaturan tersebut melibatkan pusat kontrol respirasi di otak dan faktor-faktor yang mempengaruhinya yang akan dibahas dalam pembahasan berikut ini.

PEMBAHASAN

Pusat Respirasi

Proses inhalasi dan ekshalasi dalam pernapasan terjadi karena perubahan ukuran toraks akibat kontraksi dan relaksasi otot respirasi. Karenanya, inhalasi disebut proses aktif, sementara ekspirasi merupakan proses yang pasif. Otot-otot ini berkontraksi ketika mendapatkan impuls dari pusat respirasi dan berelaksasi saat impuls tiada. Neuron asal impuls tersebut terletak di medulla oblongata dan pons, yang disebut sebagai pusat respirasi. Pusat respirasi berdasarkan fungsinya dibagi menjadi tiga area, yaitu: area ritmisitas medula yang terletak di medulla oblongata, area pneumotaksis dan area apneustik yang terletak di pons.1,2

1. Area ritmisitas medulla

Fungsi area ini adalah untuk mengontrol ritme dasar pernapasan. Area yang disebut sebagai pusat pernapasan medular ini tersusun atas dua kelompok neuron respirasi yaitu dorsal respiratory group (DRG) dan ventral respiratory group (VRG). DRG disusun terutama oleh neuron-neuron inspirasi, sedangkan VRG memiliki baik neuron inspirasi maupun neuron ekspirasi.2 Saat terjadi pernapasan biasa, hanya terjadi aktivasi pada DRG. Impuls yang muncul pada area inspirasi ini berjalan menuju otot interkostal eksternal melalui nervus interkostalis dan menuju ke diafragma melalui nervus frenikus, menyebabkan kontraksi pada otot inspirasi tersebut. Akibatnya, rongga dada membesar dan terjadilah inhalasi. Setelah 2 detik, area inspirasi tersebut menjadi inaktif sehingga impuls berhenti dan menyebabkan otot inspirasi berelaksasi. Terjadilah ekshalasi di mana terdapat recoil pasif dari paru dan dinding toraks.2,3

Ketika seseorang bernapas berlebih (forceful), DRG selain mengaktifkan otot inspirasi juga mengaktifkan VRG. Pengaktifan ini ternyata justru menimbulkan efek inhibisi pada neuron inspirasi DRG agar tidak terjadi inspirasi terus menerus. VRG yang terstimulasi, memiliki dua jenis neuron yaitu neuron inspirasi yang menstimulasi otot pernapasan tambahan seperti m. sternocleidomastoideus dan m. scalenus, serta neuron ekspirasi yang menstimulasi otot interkostal interal dan otot abdominal agar berkontraksi dan memperkecil rongga toraks.2,3

2. Area pneumotaksis

Area ini terletak di pons bagian atas yang mentransmisikan impuls inhibitori pada neuron inspirasi di DRG. Akibatnya adalah pemendekan durasi inhalasi, sehingga saat area ini lebih aktif, frekuensi napas akan lebih cepat. Pengaturan yang bersifat menginhibisi inspirasi ini ternyata juga diperankan oleh cabang ascendens dari n. vagus. Apabila terjadi kerusakan pada area pneumotaksis, maka yang terjadi adalah apneusis yaitu henti napas saat inspirasi.1,3

3. Area apneustik

Area ini terletak di pons bagian bawah yang sifatnya berkebalikan dengan area pneumotaksis. Impulsnya memperkuat neuron inspirasi DRG sehingga memperpanjang inspirasi.1,2,3

Faktor-faktor Regulasi Pernapasan

Bernapas merupakan kegiatan yang otomatis dilakukan oleh tubuh kita guna terus menjaga kelangsungan hidup. Pengaturan pernapasan sudah memiliki pusat yang terletak di batang otak. Namun, pengaturan ini rupanya juga masih terpengaruh oleh faktor-faktor lain. Secara garis besar, faktor yang mempengaruhi pengaturan pernapasan dibagi menjadi dua, yaitu kimia dan non kimia. Berikut pembahasannya.

Faktor kimia

Beberapa zat kimia berpengaruh pada seberapa cepat dan dalamnya pernapasan. Adapun zat kimia dalam tubuh yang berpengaruh pada pengaturan respirasi adalah oksigen, karbon dioksida, dan ion hidrogen. Terdapat dua jenis kemoreseptor yang bertugas dalam menangkap stimulus perubahan zat kimia tersebut, yaitu kemoreseptor sentral dan perifer. Kemoreseptor sentral terletak di lateral medulla oblongata dan mampu mendeteksi perubahan konsentrasi ion hidrogen dan/atau PCO2 di liquor serebrospinalis.1 Pengaktifan kemoreseptor tersebut akan berakibat pada meningkatnya inspirasi. Sementara itu, kemoreseptor perifer terletak di arcus aorta (badan aortik) dan percabangan a. carotis (badan karotid). Kemoreseptor perifer mendeteksi perubahan konsentrasi oksigen, karbon dioksida, dan ion hidrogen di darah. Kemoreseptor di badan aortik merupakan bagian dari neuron sensor n. vagus, sedangkan kemoreseptor di badan karotid merupakan bagian dari neuron glossofaringeal. Ketika PO2 turun dan PCO2 naik, kemoreseptor perifer teraktivasi dan inspirasi ditingkatkan.1,2,3

Faktor non kimia

Terdapat banyak macam faktor non kimia yang turut mempengaruhi regulasi pernapasan manusia, berikut pembahasannya.

· Pengaruh regio otak selain pusat respirasi

o Korteks serebri memiliki hubungan dengan pusat respirasi, sehingga seseorang dapat secara sadar mengatur pola pernapasannya. Kontrol sadar ini bersifat protektif. Seseorang dapat menahan napas agar air atau gas iritan tidak dapat masuk ke parunya. Akan tetapi, kemampuan ini terbatas karena di suatu titik kadar CO2 dan ion H+ yang tinggi dalam tubuh akan menstimulasi pusat pernapasan dan mau tidak mau orang tersebut bernapas.1

o Sistem limbik berhubungan dengan emosi misalnya saat seseorang cemas, impuls eksitatorik dikirimkan ke area inspirasi sehingga frekuensi dan kedalaman ventilasi pun bertambah.1

· Stimulasi proprioseptor terjadi segera setelah seseorang memulai latihan fisik. Impuls dari reseptor yang memonitor pergerakan sendi dan otot ini menstimulasi pusat inspirasi bahkan sebelum terjadi perubahan PO2, PCO2 dan H+. Pada saat yang bersamaan, upper motor neuron (UMN) dari girus presentralis turut mengirimkan impuls ke area inspirasi.1

· Refleks inflasi (Hering-Breurer) mencegah paru mengalami overekspansi. Di dinding bronkus dan bronkiolus, terdapat reseptor regangan yang akan mengirimkan impuls melalui n. vagus menuju pusat inspirasi dan area apneustik. Impuls ini menghambat pusat inspirasi sehingga terjadilah ekshalasi. Setelah ekshalasi, reseptor regang tidak lagi terstimulasi sehingga tidak ada yang menghambat inspirasi, terjadilah inspirasi kembali.1

· Suhu, semakin tinggi suhu tubuh makin cepat pernapasan.1

· Nyeri. Nyeri yang sangat akut, sakit dan tiba-tiba dapat menyebabkan seseorang menjadi apneu. Nyeri somatik yang lama dapat meningkatkan frekuensi pernapasan. Nyeri visceral dapat menurunkan frekuensi napas.1

· Peregangan otot sphincter ani dapat menstimulasi pernapasan.1

· Iritasi saluran napas baik fisik maupun kimia dapat menstimulasi reseptor iritan yang mengirimkan impuls ke pusat melalui saraf parasimpatis dan timbullah bronkokonstriksi. Bronkokonstriksi menyebabkan beban pernapasan meningkat sehingga seseorang akan sesak napas.1

· Tekanan darah yang naik tiba-tiba akan menurunkan frekuensi respirasi, dan sebaliknya. Hal ini terjadi karena baroreseptor aortik dan karotid yang mendeteksi perubahan tekanan darah, memiliki sedikit efek terhadap respirasi.1

PENUTUP

Pernapasan merupakan kegiatan otomatis yang harus terus tubuh lakukan guna melangsungkan kehidupan. Pengaturannya dipegang oleh pusat respirasi yang dipengaruhi juga oleh beberapa faktor baik kimia maupun nonkimia.

KEPUSTAKAAN

1. Tortora GJ, Derrickson B. Principles of anatomy and physiology: maintenance and continuity of the human body. 13th ed. Asia: John Wiley & Sons; 2011. Chapter The respiratory system; p. 951-5.
2. Levitzky MG. Lange pulmonary physiology. 7th ed. USA: McGraw-Hill’s Access Medicine; 2007. Chapter The control of breathing; p.
3. Sherwood L. Human physiology: from cells to systems. 7th ed. Canada: Cengage Learning; 2010. Chapter The respiratory system; p. 299-1.