Sabtu, 30 Juni 2007

TRANSPOR O2 DAN CO2 (4)

TRANSPOR CO2
Karbondioksida (CO2) merupakan produk akhir utama dari metabolisme oksidatif, dan karena mudah berubah menjadi asam karbonat, CO2 dapat menjadi penyebab asidosis berat bila dibiarkan terakumulasi. Pentingnya eliminasi CO2 dari tubuh jelas terlihat pada mekanisme sistem kontrol ventilasi, yang bekerja mempertahankan PCO2 konstan di dalam darah arteri (PaCO2). Peningkatan PaCO2 5 mmHg dapat menyebabkan peningkatan volume semenit (minute ventilation) dua kali lipat. Untuk menghasilkan peningkatan ventilasi, PCO2 arteri akan turun hingga 55 mmHg. Sistem kontrol ventilasi yang lebih cenderung memperhatikan adanya hiperkapnia dan mengabaikan hipoksemia sangat menarik karena memberi kesan bahwa sistem ventilasi lebih perhatian pada pembuangan sisa metabolisme (CO2) daripada meningkatkan metabolisme anaerob (memberi suplai oksigen).

HIDRASI CO2

CO2 tubuh total pada orang dewasa dilaporkan sekitar 130 liter, yang tampaknya tidak mungkin di mana faktanya cairan tubuh total pada orang dewasa hanya berkisar 40-45 liter. Dilema ini dapat dijelaskan oleh tendensi CO2 masuk dalam reaksi kimia dengan air dan menghasilkan asam karbonat. Hidrasi CO2 dan perubahannya menjadi asam karbonat merupakan proses berkelanjutan dan keadaan ini perbedaan terus menerus yang menggerakkan CO2 ke dalam larutan. Karena CO2 terus menghilang, volume CO2 total dalam larutan dapat melebihi volume larutan. Jika kita kita pernah membuka botol sapanye hangat maka kita akan tahu berapa banyak CO2 yang dapat larut dalam larutan.

SKEMA TRANSPOR CO2
Transpor CO2 merupakan proses yang kompleks, terlihat pada gambar 5. Titik temu dari transport CO2 adalah reaksi CO2 dengan air (H2O). Pada tahap pertama reaksi ini melibatkan pembentukan asam karbonat (carbonic acid). Tahap ini biasanya reaksi lambat dan berlangsung 40 detik hingga selesai. Kecepatan reaksi The reaction speeds up considerably in the presence of the enzyme carbonic anhydrase and takes less than 10 milliseconds (msec) to complete (18). Karbonat anhidrase terbatas pada sel darah merah dan tidak terdapat di dalam plasma. Kemudian CO2 cepat terhidrasi hanya di dalam sel darah merah dan membuat perbedaan tekanan yang menyebaban CO2 masuk ke dalam sel.


Gambar 5. Reaksi kimia yang terjadi pada transpor CO2. Nilai dalam tanda kurung menunjukkan jumlah tiap komponen yang ada dalam 1 liter darah vena. Panah ganda menunjukkan kecenderungan jalur reaksi.

Asam karbonat langsung berdisosiasi menghasilkan ion hidrogen dan bikarbonat. Fraksi besar bikarbonat yang terbentuk dalam sel darah merah dimasukkan kembali ke dalam plasma bertukar dengan klorida. Ion hidrogen yang dibentuk dalam sel darah merah disangga (buffered) oleh hemoglobin. Melalui jalur ini, CO2 yang masuk ke dalam sel darah merah terurai dan bagian yang disimpan (hemoglobin) dan bagian yang dilepas (bikarbonat) agar ada ruangn untuk CO2 lain yang akan masuk ke dalam sel darah merah. Proses ini membuat tempat untuk menyimpan CO2 dalam sel darah merah dalam jumlah besar.

Fraksi kecil CO2 dalam sel darah merah bereaksi dengan kelompok amino bebas di hemoglobin untuk menghasilkan asam karbamat (carbamic acid), yang berdisosiasi untuk membentuk residu karbamino (HbNHCOO) dan ion hidrogen. Reaksi ini memberi kesempatan hemoglobin berperan sebagai penyangga (buffer)

KANDUNGAN CO2 DALAM DARAH
Hasil pemeriksaan PCO2 dapat dilihat pada tabel 4. Seperti oksigen, bentuk CO2 terlarut, dan konsentrasi CO2 terlarut ditentukan hasil PCO2 dan koefisien CO2 dalam air (misalnya 0,69 mL/L/mm Hg pada 37°C). Kandungan CO2 terlarut dalam arteri dan vena dapat dilihat pada tabel 4. Seperti oksigen, CO2 terlarut merupakan fraksi kecil dari total CO2 yang ada dalam darah.

CO2 total yang terdapat dalam darah merupakan gabungan beberapa komponen, termasuk CO2 terlarut dan konsentrasi bikarbonat dalam plasmda dan eritrosit, dan kandungan CO2 karbamino dalam eritrosit. Nilai normal tiap komponen ini di dalam darah dapat dilihat pada tabel 5. Jika nilai-nilai ini dijumlahkan maka CO2 total adalah 23 mEq/L, yaitu 17 mEq/L dalam plasma dan 6 mEq/L dalam sel darah merah. CO2 lebih besar dalam plasma ‘membohongi’ kita karena kebanyakan komponen plasma adalah bentuk bikarbonat yang telah dikeluarkan dari sel darah merah.





Karena CO2 mudah terurai menjadi ion-ion (hidrogen dan bikarbonat), konsentrasi CO2 sering dinyatakan dalam ekuivalen ion (mEq/L), terlihat pada gambar 5. Konversi ke satuan volume bisa dilakukan karena 1 mol CO2 akan memiliki volume 22,3 liter. Oleh karena itu:

CO2 (mL/L) = CO2 (mEq/L × 22.3)

Pada tabel 4 terlihat kandungan CO2 dalam darah dalam satuan volume. Perhatikan bahwa volume total CO2 dalam darah (sekitar 2,6 L) adalah 3 kali volume O2 dalam darah (805 mL).

HEMOGLOBIN SEBAGAI BUFFER
Gambar 5 memperlihatkan peran penting hemoglobin dalam transportasi CO2 dalam hal sebagai buffer ion hidrogen yang dibentuk dari proses hidrasi CO2 dalam sel darah merah. Kemampuan buffer hemoglobin tampak pada tabel 5. Perhatikan bahwa kapasitas buffer total hemoglobin adalah 6 kali lebih besar dari kemampuan buffer seluruh protein plasma

Kerja buffer hemoglonin merupakan sifat gugus imidazol yang terdapat pada residu 38 histidin di molekul. Gugus imidazol ini memiliki disosiasi kontsan dengan pK 7.0, sehingga mereka berperan sebagai buffer yang efektif pada kisaran pH 6 hingga 8 (buffer efektif pada selisih pH 1 unit dari nilai pK). Sebaliknya, sistem buffer asam karbonat-bikarbonat memiliki pK 6,1, maka sistem buffer ini akan efektif pada pH 5,1-7,1. Melihat perbandingan kisaran buffer hemoglobin dan bikarbonat maka hemoglobin lebih efektif sebagai buffer dibandingkan bikarbonat pada kisaran pH yang diinginkan (pH 7-8). Aspek fungsi hemoglobin ini perlu mendapat perhatian lebih.

MENGAPA HEMOGLOBIN BERLEBIH?
Sebagaimana telah dikemukakan, massa hemogloin dalam darah jauh lebih banyak dari yang dibutuhkan untuk transport oksigen, dan melihat peran hemoglobin dalam transport CO2, tampaknya kelebihan hemoglobin ini dibutuhkan untuk transport CO2. Melihat banyaknya volume CO2 dalam darah (lihat tabel 4), maka dapat dimengerti mengapa banyak sekali hemoglobin dalam datah.

EFEK HALDANE 
Hemoglobin memiliki kapasitas buffer yang lebih besar ketika dalam bentuk desaturasi, dan darah yang terdesaturasi penuh dapat mengikat tambahan CO2 sebanyak 60 mL/L. Peningkatan kandungan ini sebagai akibat desaaturasi oksihemoglobin ini dikenal sebagai efek Haldane. Kurva disosiasi pad gambar 6 menunjukkan bahwa efek Haldane berperan penting dalam pengambilan CO2 ke dalam darah vena. Dua titik dalam gambar menunjukkan bahwa kandungan CO2 dalam darah bena 40 mL/L lebih tinggi dibanding darah arteri. Tanda ‘}’ menunjukkan bahwa sekitar 60% prningkatan kandungan CO2 dalam darah vena berkaitan dengan peningkatan PCO2, sementara 40% berkaitan dengan desaturasi oksihemoglobin. Jadi, efek Haldane bertanggung jawab atas hampir setengah peningkatan kandungan CO2 dalam darah vena. Ini merupakan contoh lain peran penting hemoglobin dalam transpor CO2.


Gambar 6. Kurva disosiasi CO2 untuk darah arteri (SatO2 = 98%) dan darah vena (SatO2 = 70%). Dua titik menunjukkan kandungan CO2 dalam arteri dan vena. Tanda ’}’ menunjukkan kontribusi relatif dari desaturasi hemoglobin (efek Haldane) dan produksi CO2 metabolik (efek PcO2) untuk meningkatkan kandungan CO2 yang terjadi dari darah arteri ke darah vena.

ELIMINASI CO2 (VcO2)?
Disosiasi CO2 yang terjadi selama transpor dalam darah vena akan kembali saat darah mencpai paru-paru. CO2 yang terbentuk kemudian dieliminasi melalui paru-paru. Eliminasi CO2 (VcO2) dapat ditulis dengan persamaan yang sama dengan pmbentukan persamaan VO2.

VCO2 = Q x (CvCO2 – CaCO2) (Persamaan 14)

CvCO2 dan CaCO2 menggambarkan kandungan CO2 dalam darah vena dan arteri. Perhatikan bahwa komponen arteri dan vena terbalik bila dibandingkan dengan persamaan VO2. Penentuan VO2 dengan menggunakan variabel pada persamaan 14 terlihat pada gambar 7.
Sayangnya, tidak ada persamaan dasar yang sederhana untuk kandungan CO2 dalam darah, sehingga VcO2 biasanya diukur langsung. Sebagaimana terlihat pada tabel 3, VcO2 normal pada dewasa adalah 160–220 mL/menit, atau 90–130 mL/menit/m2. VcO2 normal sekitar 80% dari VO2, sehingga rasio VcO2/VO2 normalnya 0,8. Rasio VcO2/VO2, yang disebut sebagai respiratory quotient (RQ), digunakan untuk menentukan jenis substrat nutrisi utama yang dimetabolisme

VCO2 SEBAGAI EKSKRESI ASAM
CO2 adalah asam esensial karena kecenderungannya berdisosiasi dan membentuk asam karbonat. Kemudian saat kandungan CO2 dinyatakan dalam ekuivalen ion (mEq/L), VcO2 (mEq/menit) dapat digunakan untuk mnggambarkan kecepatan ekskresi asam volatil melalui paru. Ini tampak pada gambar 7. Kecepatan ekskresi asam normal adalah 9 mEq/min, atau 12.960 mEq dalam 24 jam. Karena ginjal mengekskresikan asam hanya 40 hingga 80 mEq tiap 24 jam, organ penting yang mengekskresikan asam dalam tubuh adalah paru, bukan ginjal.


Gambar 7. Skema yang menggambarkan faktor yang berperan dalam eliminasi CO2 melalui paru (VCO2). VCO2 dinyatakan sebagai aliran gas (mL/menit) dan sebagai ekskresi asam (mEq/menit) Q = curah jantung (cardiac output); CaCO2 = kandungan CO2 arteri; CvCO2 = kandungan CO2 vena.

Sumber kutipan
Marino PL. The ICU Book. 3rd edition. New York: Lippincott Williams & Wilkins, 2007.

1 komentar:

Anonim mengatakan...

Ini akan menjadi halaman web yang hebat, mungkin Anda tertarik untuk melakukan wawancara mengenai bagaimana Anda buat itu? Jika demikian e-mail saya!