Buku Bahasa Indonesia Guyton And Hall Textbook of Medical Physiology 20-29
UNIT V
Cairan Tubuh dan Ginjal
GARIS BESAR UNIT
25 Regulasi Kompartemen Cairan Tubuh: Cairan Ekstraseluler dan Intraseluler; Edema
26 Sistem Urinaria: Anatomi Fungsional dan Pembentukan Urin oleh Ginjal
27 Filtrasi Glomerulus, Aliran Darah Ginjal, dan Pengendaliannya
28 Reabsorpsi dan Sekresi Tubulus Ginjal
29 Pemekatan dan Pengenceran Urin; Regulasi Osmolaritas Cairan Ekstraseluler dan Konsentrasi Natrium
30 Regulasi Kalium, Kalsium, Fosfat, dan Magnesium oleh Ginjal; Integrasi Mekanisme Ginjal untuk Pengendalian Volume Darah dan Volume Cairan Ekstraseluler
31 Regulasi Asam–Basa
32 Diuretik dan Penyakit Ginjal
BAB 25 
Regulasi Kompartemen Cairan Tubuh: Cairan Ekstraseluler dan Intraseluler; Edema
Pemeliharaan volume yang relatif konstan dan komposisi cairan tubuh yang stabil sangat penting untuk homeostasis. Beberapa masalah yang paling umum dan penting dalam kedokteran klinis timbul akibat kelainan pada sistem pengendalian yang mempertahankan kestabilan relatif cairan tubuh ini. Dalam bab ini dan bab-bab berikutnya mengenai ginjal, dibahas regulasi keseluruhan volume cairan tubuh, komponen cairan ekstraseluler, keseimbangan asam–basa, serta pengendalian pertukaran cairan antara kompartemen ekstraseluler dan intraseluler.
ASUPAN DAN PENGELUARAN CAIRAN SEIMBANG PADA KONDISI STEADY STATE
Kestabilan relatif cairan tubuh sangatlah luar biasa karena terjadi pertukaran cairan dan zat terlarut secara terus-menerus dengan lingkungan eksternal maupun di antara berbagai kompartemen tubuh. Sebagai contoh, cairan yang masuk ke dalam tubuh sangat bervariasi dan harus diseimbangkan secara cermat dengan pengeluaran air yang sama besarnya dari tubuh untuk mencegah peningkatan atau penurunan volume cairan tubuh.
ASUPAN AIR HARIAN
Air ditambahkan ke dalam tubuh melalui dua sumber utama:
- Dikonsumsi dalam bentuk minuman atau air yang terkandung dalam makanan, yang secara normal menambahkan sekitar 2100 ml/hari ke cairan tubuh.
- Disintesis di dalam tubuh melalui oksidasi karbohidrat, yang menambahkan sekitar 200 ml/hari.
Mekanisme ini menghasilkan total asupan air sekitar 2300 ml/hari (Tabel 25-1). Namun, asupan air sangat bervariasi antarindividu maupun pada individu yang sama dari hari ke hari, bergantung pada iklim, kebiasaan, dan tingkat aktivitas fisik.
KEHILANGAN AIR TUBUH HARIAN
Kehilangan Air Tak Terasa (Insensible Water Loss)
Sebagian kehilangan air tidak dapat diatur secara tepat. Sebagai contoh, manusia mengalami kehilangan air secara terus-menerus melalui evaporasi dari saluran pernapasan dan difusi melalui kulit, yang bersama-sama menyumbang sekitar 700 ml/hari kehilangan air dalam kondisi normal. Kehilangan ini disebut kehilangan air tak terasa (insensible water loss) karena kita tidak menyadarinya secara sadar, meskipun berlangsung terus-menerus pada semua manusia yang hidup.
Kehilangan air tak terasa melalui kulit terjadi secara independen dari proses berkeringat dan tetap ada bahkan pada individu yang lahir tanpa kelenjar keringat; rata-rata kehilangan air melalui difusi kulit adalah sekitar 300 hingga 400 ml/hari. Kehilangan ini diminimalkan oleh lapisan kulit yang mengalami kornifikasi dan kaya kolesterol, yang berfungsi sebagai penghalang terhadap kehilangan berlebihan melalui difusi. Ketika lapisan kornifikasi ini rusak atau hilang, seperti pada luka bakar luas, laju evaporasi dapat meningkat hingga 10 kali lipat, menjadi 3 hingga 5 L/hari. Oleh karena itu, penderita luka bakar harus diberikan cairan dalam jumlah besar, biasanya secara intravena, untuk menggantikan kehilangan cairan tersebut.
Kehilangan air tak terasa melalui saluran pernapasan secara normal rata-rata sekitar 300 hingga 400 ml/hari. Ketika udara memasuki saluran pernapasan, udara tersebut menjadi jenuh oleh uap air hingga mencapai tekanan uap sekitar 47 mmHg sebelum dikeluarkan. Karena tekanan uap udara yang dihirup biasanya lebih rendah daripada 47 mmHg, air terus-menerus hilang melalui paru-paru selama proses respirasi. Pada cuaca dingin, tekanan uap atmosfer menurun hingga hampir 0, sehingga kehilangan air dari paru-paru menjadi lebih besar seiring penurunan suhu. Proses ini menjelaskan sensasi kering pada saluran pernapasan saat cuaca dingin.
Kehilangan Cairan Melalui Keringat
Jumlah air yang hilang melalui keringat sangat bervariasi, bergantung pada aktivitas fisik dan suhu lingkungan. Volume keringat secara normal sekitar 100 ml/hari, tetapi pada cuaca yang sangat panas atau selama olahraga berat, kehilangan cairan melalui keringat kadang-kadang meningkat menjadi 1 hingga 2 L/jam. Kehilangan cairan ini dapat dengan cepat menguras cairan tubuh apabila asupan cairan tidak turut meningkat melalui aktivasi mekanisme rasa haus, sebagaimana dibahas pada Bab 29.
Kehilangan Air Melalui Feses
Secara normal hanya sejumlah kecil air (100 ml/hari) yang hilang melalui feses. Kehilangan ini dapat meningkat menjadi beberapa liter per hari pada individu dengan diare berat. Oleh karena itu, diare berat dapat mengancam jiwa apabila tidak dikoreksi dalam beberapa hari.
Kehilangan Air Melalui Ginjal
Sisa kehilangan air dari tubuh terjadi melalui urin yang diekskresikan oleh ginjal. Berbagai mekanisme mengendalikan laju ekskresi urin.
Cara terpenting tubuh mempertahankan keseimbangan antara asupan dan pengeluaran air, serta keseimbangan antara asupan dan pengeluaran sebagian besar elektrolit tubuh, adalah dengan mengendalikan laju ekskresi zat-zat tersebut oleh ginjal. Sebagai contoh, volume urin dapat serendah 0,5 L/hari pada individu yang mengalami dehidrasi atau setinggi 20 L/hari pada individu yang mengonsumsi air dalam jumlah sangat besar.
Variabilitas asupan ini juga berlaku untuk sebagian besar elektrolit tubuh, seperti natrium, klorida, dan kalium. Pada sebagian individu, asupan natrium dapat serendah 20 mEq/hari, sedangkan pada individu lain dapat mencapai 300 hingga 500 mEq/hari. Ginjal bertugas menyesuaikan laju ekskresi air dan elektrolit agar secara tepat sesuai dengan asupan zat-zat tersebut, serta mengompensasi kehilangan cairan dan elektrolit yang berlebihan yang terjadi pada keadaan penyakit tertentu. Pada Bab 26 hingga 32 akan dibahas mekanisme yang memungkinkan ginjal menjalankan fungsi-fungsi yang luar biasa ini.
KOMPARTEMEN CAIRAN TUBUH
Total cairan tubuh terutama didistribusikan ke dalam dua kompartemen, yaitu cairan ekstraseluler dan cairan intraseluler (Gambar 25-1). Cairan ekstraseluler dibagi menjadi cairan interstisial dan plasma darah.
Terdapat kompartemen cairan kecil lainnya yang disebut cairan transseluler. Kompartemen ini mencakup cairan pada ruang sinovial, peritoneal, perikardial, dan intraokular, serta cairan serebrospinal; umumnya dianggap sebagai tipe khusus cairan ekstraseluler, meskipun pada beberapa keadaan komposisinya dapat sangat berbeda dari plasma atau cairan interstisial. Seluruh cairan transseluler bersama-sama berjumlah sekitar 1 hingga 2 liter.
Pada laki-laki dewasa dengan berat badan 70 kg, total air tubuh sekitar 60% dari berat badan, atau sekitar 42 liter. Persentase ini bergantung pada usia, jenis kelamin, dan derajat obesitas. Seiring bertambahnya usia, persentase berat badan total yang berupa cairan secara bertahap menurun. Penurunan ini sebagian disebabkan oleh fakta bahwa penuaan biasanya berkaitan dengan peningkatan persentase lemak tubuh, yang menurunkan persentase air dalam tubuh.
Karena perempuan secara normal memiliki persentase lemak tubuh yang lebih tinggi dibandingkan laki-laki, total air tubuh mereka rata-rata sekitar 50% dari berat badan. Pada bayi prematur dan bayi baru lahir, total air tubuh berkisar antara 70% hingga 75% dari berat badan. Oleh karena itu, ketika membahas kompartemen cairan tubuh rata-rata, perlu disadari bahwa terdapat variasi bergantung pada usia, jenis kelamin, dan persentase lemak tubuh.
Di banyak negara lain, rata-rata berat badan (dan massa lemak) telah meningkat dengan cepat selama 30 tahun terakhir. Rata-rata berat badan laki-laki dewasa berusia lebih dari 20 tahun di Amerika Serikat diperkirakan sekitar 88,8 kg (±196 pon), sedangkan pada perempuan dewasa sekitar 77,4 kg (±170 pon). Oleh karena itu, data yang dibahas untuk laki-laki rata-rata dengan berat badan 70 kg dalam bab ini dan bab-bab lainnya perlu disesuaikan ketika mempertimbangkan kompartemen cairan tubuh pada sebagian besar populasi.
KOMPARTEMEN CAIRAN INTRASELULER
Sekitar 28 dari 42 liter cairan tubuh berada di dalam triliunan sel dan secara kolektif disebut cairan intraseluler. Dengan demikian, cairan intraseluler mencakup sekitar 40% dari total berat badan pada individu “rata-rata”.
Cairan di setiap sel mengandung campuran khas berbagai komponen, tetapi konsentrasi zat-zat tersebut serupa dari satu sel ke sel lainnya. Bahkan, komposisi cairan sel sangat mirip, termasuk pada berbagai spesies hewan yang berbeda, mulai dari mikroorganisme paling primitif hingga manusia. Oleh karena itu, cairan intraseluler dari seluruh sel yang berbeda dianggap sebagai satu kompartemen cairan besar.
KOMPARTEMEN CAIRAN EKSTRASELULER
Semua cairan yang berada di luar sel secara kolektif disebut cairan ekstraseluler. Secara keseluruhan, cairan ini mencakup sekitar 20% dari berat badan, atau sekitar 14 liter pada laki-laki dengan berat badan 70 kg. Dua kompartemen terbesar dari cairan ekstraseluler adalah cairan interstisial, yang mencakup lebih dari tiga perempat (11 liter) cairan ekstraseluler, dan plasma, yang mencakup hampir seperempat cairan ekstraseluler, atau sekitar 3 liter.
Plasma merupakan bagian darah yang tidak mengandung sel; plasma secara terus-menerus bertukar zat dengan cairan interstisial melalui pori-pori membran kapiler. Pori-pori ini sangat permeabel terhadap hampir semua zat terlarut dalam cairan ekstraseluler, kecuali protein. Oleh karena itu, cairan ekstraseluler terus-menerus bercampur sehingga plasma dan cairan interstisial memiliki komposisi yang hampir sama, kecuali protein yang konsentrasinya lebih tinggi dalam plasma.
VOLUME DARAH
Darah mengandung cairan ekstraseluler (cairan dalam plasma) dan cairan intraseluler (cairan dalam eritrosit). Namun, darah dianggap sebagai kompartemen cairan tersendiri karena berada dalam ruang khususnya sendiri, yaitu sistem sirkulasi. Volume darah sangat penting dalam pengendalian dinamika kardiovaskular.
Volume darah rata-rata pada orang dewasa sekitar 7% dari berat badan, atau sekitar 5 liter. Sekitar 60% darah terdiri atas plasma dan 40% terdiri atas eritrosit, tetapi persentase ini dapat sangat bervariasi pada individu yang berbeda, bergantung pada jenis kelamin, berat badan, dan faktor lainnya.
Hematokrit (Volume Eritrosit Terpakat)
Hematokrit adalah fraksi darah yang terdiri atas eritrosit, yang ditentukan dengan mensentrifugasi darah dalam tabung hematokrit hingga sel-sel menjadi terpakat rapat di dasar tabung. Karena proses sentrifugasi tidak dapat memadatkan eritrosit secara sempurna, sekitar 3% hingga 4% plasma tetap terperangkap di antara sel-sel tersebut, sehingga hematokrit yang sebenarnya hanya sekitar 96% dari hematokrit yang terukur.
Pada laki-laki, hematokrit terukur normalnya sekitar 0,40, sedangkan pada perempuan sekitar 0,36. Pada individu dengan anemia berat, hematokrit dapat turun hingga serendah 0,10, suatu nilai yang hampir tidak cukup untuk mempertahankan kehidupan. Sebaliknya, pada beberapa kondisi terjadi produksi eritrosit yang berlebihan sehingga timbul polisitemia. Pada individu tersebut, hematokrit dapat meningkat hingga 0,65.
KOMPONEN CAIRAN EKSTRASELULER DAN INTRASELULER
Perbandingan komposisi cairan ekstraseluler, termasuk plasma dan cairan interstisial, serta cairan intraseluler ditunjukkan pada Gambar 25-2 dan 25-3 serta Tabel 25-2.
Kesamaan Komposisi Ionik Plasma dan Cairan Interstisial
Karena plasma dan cairan interstisial hanya dipisahkan oleh membran kapiler yang sangat permeabel, komposisi ioniknya serupa. Perbedaan yang paling penting antara kedua kompartemen ini adalah konsentrasi protein yang lebih tinggi dalam plasma; karena kapiler memiliki permeabilitas yang rendah terhadap protein plasma, hanya sejumlah kecil protein yang bocor ke ruang interstisial pada sebagian besar jaringan.
Akibat efek Donnan, konsentrasi ion bermuatan positif (kation) sedikit lebih tinggi (sekitar 2%) dalam plasma dibandingkan dalam cairan interstisial. Protein plasma memiliki muatan negatif bersih dan karena itu cenderung berikatan dengan kation seperti ion natrium dan kalium, sehingga mempertahankan jumlah tambahan kation tersebut di dalam plasma bersama protein plasma.
Sebaliknya, ion bermuatan negatif (anion) cenderung memiliki konsentrasi sedikit lebih tinggi dalam cairan interstisial dibandingkan plasma karena muatan negatif protein plasma menolak anion yang juga bermuatan negatif. Namun, untuk tujuan praktis, konsentrasi ion dalam cairan interstisial dan plasma dianggap hampir sama.
Jika kembali melihat Gambar 25-2, dapat dilihat bahwa cairan ekstraseluler, termasuk plasma dan cairan interstisial, mengandung sejumlah besar ion natrium dan klorida serta jumlah ion bikarbonat yang cukup besar, tetapi hanya mengandung sedikit ion kalium, kalsium, magnesium, fosfat, dan asam organik. Komposisi cairan ekstraseluler diatur secara ketat oleh berbagai mekanisme, terutama oleh ginjal, sebagaimana akan dibahas kemudian. Regulasi ini memungkinkan sel-sel tetap terendam secara terus-menerus dalam cairan yang mengandung konsentrasi elektrolit dan nutrien yang tepat untuk fungsi sel yang optimal.
KOMPONEN CAIRAN INTRASELULER
Cairan intraseluler dipisahkan dari cairan ekstraseluler oleh membran sel yang sangat permeabel terhadap air tetapi tidak permeabel terhadap sebagian besar elektrolit tubuh.
Berbeda dengan cairan ekstraseluler, cairan intraseluler hanya mengandung sedikit ion natrium dan klorida serta hampir tidak mengandung ion kalsium. Sebaliknya, cairan ini mengandung sejumlah besar ion kalium dan fosfat serta jumlah sedang ion magnesium dan sulfat, yang semuanya memiliki konsentrasi rendah dalam cairan ekstraseluler. Selain itu, sel mengandung protein dalam jumlah besar—hampir empat kali lebih banyak dibandingkan dalam plasma.
PENGUKURAN VOLUME KOMPARTEMEN CAIRAN TUBUH—PRINSIP PENGENCERAN INDIKATOR
Volume suatu kompartemen cairan dalam tubuh dapat diukur dengan memasukkan suatu zat indikator ke dalam kompartemen tersebut, membiarkannya terdistribusi secara merata ke seluruh cairan kompartemen, kemudian menganalisis sejauh mana zat tersebut mengalami pengenceran.
Gambar 25-4 menunjukkan metode pengenceran indikator untuk mengukur volume suatu kompartemen cairan. Metode ini didasarkan pada prinsip kekekalan massa, yang menyatakan bahwa massa total suatu zat setelah terdispersi dalam kompartemen cairan akan sama dengan massa total yang disuntikkan ke dalam kompartemen tersebut.
Pada contoh yang ditunjukkan dalam Gambar 25-4, sejumlah kecil zat warna atau zat lain yang terdapat dalam spuit disuntikkan ke dalam suatu ruang, kemudian zat tersebut dibiarkan terdispersi ke seluruh ruang hingga tercampur dengan konsentrasi yang sama di semua bagian. Selanjutnya, sampel cairan yang mengandung zat yang telah terdispersi diambil dan konsentrasinya dianalisis secara kimiawi, fotoelektrik, atau dengan metode lain.
Baca Juga: Lighten PDF Converter OCR 6.1.1 Full Version
Apabila tidak ada zat yang keluar dari kompartemen tersebut, maka massa total zat di dalam kompartemen (Volume B × Konsentrasi B) akan sama dengan massa total zat yang disuntikkan (Volume A × Konsentrasi A). Dengan penyusunan ulang persamaan secara sederhana, volume ruang B yang tidak diketahui dapat dihitung sebagai berikut:
Untuk perhitungan ini, perlu diketahui:
- Jumlah total zat yang disuntikkan ke dalam ruang (pembilang persamaan).
- Konsentrasi zat dalam cairan ruang tersebut setelah zat terdispersi (penyebut persamaan).
Sebagai contoh, jika 1 mililiter larutan yang mengandung 10 mg/ml zat warna didispersikan ke dalam ruang B, dan konsentrasi akhirnya dalam ruang tersebut adalah 0,01 mg/ml cairan, maka volume ruang yang tidak diketahui dapat dihitung sebagai berikut:
Metode ini dapat digunakan untuk mengukur volume hampir semua kompartemen dalam tubuh selama syarat-syarat berikut terpenuhi:
- Indikator terdispersi secara merata ke seluruh kompartemen.
- Indikator hanya terdispersi dalam kompartemen yang sedang diukur.
- Indikator tidak dimetabolisme atau diekskresikan.
Jika indikator dimetabolisme atau diekskresikan, harus dilakukan koreksi terhadap kehilangan indikator dari tubuh. Beberapa zat dapat digunakan untuk mengukur volume masing-masing cairan tubuh yang berbeda.
PENENTUAN VOLUME KOMPARTEMEN CAIRAN TUBUH TERTENTU
Pengukuran Total Air Tubuh
Air radioaktif (tritium, ³H?O) atau air berat (deuterium, ²H?O) dapat digunakan untuk mengukur total air tubuh. Bentuk-bentuk air ini bercampur dengan seluruh air tubuh dalam beberapa jam setelah disuntikkan ke dalam darah, dan prinsip pengenceran dapat digunakan untuk menghitung total air tubuh (Tabel 25-3).
Zat lain yang telah digunakan untuk mengukur total air tubuh adalah antipirin, yang sangat larut dalam lemak, cepat menembus membran sel, dan terdistribusi secara merata ke seluruh kompartemen intraseluler dan ekstraseluler.
Pengukuran Volume Cairan Ekstraseluler
Volume cairan ekstraseluler dapat diperkirakan dengan menggunakan beberapa zat yang terdispersi dalam plasma dan cairan interstisial tetapi tidak mudah menembus membran sel. Zat-zat tersebut meliputi natrium radioaktif, klorida radioaktif, iotalamat radioaktif, ion tiosulfat, dan inulin.
Ketika salah satu zat ini disuntikkan ke dalam darah, biasanya zat tersebut akan terdispersi hampir sepenuhnya ke seluruh cairan ekstraseluler dalam waktu 30 hingga 60 menit. Namun, beberapa zat ini, seperti natrium radioaktif, dapat berdifusi ke dalam sel dalam jumlah kecil. Oleh karena itu, sering digunakan istilah ruang natrium (sodium space) atau ruang inulin (inulin space) daripada menyebut hasil pengukuran tersebut sebagai volume cairan ekstraseluler yang sebenarnya.
Perhitungan Volume Intraseluler
Volume intraseluler tidak dapat diukur secara langsung. Namun, volume ini dapat dihitung sebagai berikut:
Pengukuran Volume Plasma
Volume plasma dapat diukur menggunakan zat yang tidak mudah menembus membran kapiler dan tetap berada dalam sistem vaskular setelah disuntikkan.
Salah satu zat yang paling sering digunakan untuk mengukur volume plasma adalah albumin serum yang diberi label iodin radioaktif (¹²?I-albumin) atau zat warna yang berikatan kuat dengan protein plasma, seperti Evans blue dye (juga disebut T-1824).
Perhitungan Volume Cairan Interstisial
Volume cairan interstisial tidak dapat diukur secara langsung, tetapi dapat dihitung sebagai berikut:
Volume cairan interstisial = Volume cairan ekstraseluler − Volume plasma
Pengukuran Volume Darah
Apabila hematokrit (fraksi volume darah total yang terdiri atas sel) dan volume plasma diukur menggunakan metode yang telah dijelaskan sebelumnya, volume darah juga dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
Sebagai contoh, jika volume plasma adalah 3 liter dan hematokrit adalah 0,40, maka volume darah total dihitung sebagai berikut:
Cara lain untuk mengukur volume darah adalah dengan menyuntikkan eritrosit yang telah diberi label bahan radioaktif ke dalam sirkulasi. Setelah eritrosit tersebut bercampur dalam sirkulasi, radioaktivitas sampel darah campuran dapat diukur, dan volume darah total dapat dihitung menggunakan prinsip pengenceran indikator.
Salah satu zat yang dapat digunakan untuk memberi label pada eritrosit adalah kromium radioaktif (?¹Cr), yang berikatan kuat dengan eritrosit.
PERTUKARAN CAIRAN DAN KESEIMBANGAN OSMOTIK ANTARA CAIRAN INTRASELULER DAN EKSTRASELULER
Masalah yang sering dijumpai dalam penatalaksanaan pasien sakit berat adalah mempertahankan kecukupan cairan pada satu atau kedua kompartemen, baik intraseluler maupun ekstraseluler.
Baca Juga: [Buku Bahasa Indonesia] Cosmos - Carl Sagan
Sebagaimana dibahas pada Bab 16 dan pada bagian berikut dalam bab ini, jumlah relatif cairan ekstraseluler yang terdistribusi antara plasma dan ruang interstisial terutama ditentukan oleh keseimbangan gaya hidrostatik dan gaya osmotik koloid yang bekerja melintasi membran kapiler.
Sebaliknya, distribusi cairan antara kompartemen intraseluler dan ekstraseluler terutama ditentukan oleh efek osmotik zat terlarut berukuran kecil—terutama natrium, klorida, dan elektrolit lainnya—yang bekerja melintasi membran sel. Hal ini disebabkan karena membran sel sangat permeabel terhadap air tetapi relatif impermeabel terhadap ion-ion kecil seperti natrium dan klorida.
Oleh karena itu, air bergerak dengan cepat melintasi membran sel, dan cairan intraseluler tetap isotonik terhadap cairan ekstraseluler.
Pada bagian berikutnya akan dibahas hubungan antara volume cairan intraseluler dan ekstraseluler serta faktor-faktor osmotik yang dapat menyebabkan perpindahan cairan di antara kedua kompartemen tersebut.
Comments (0)