pengaturan pernafasan

PENGATURAN PERNAFASAN

Dr.Fionaliza,MKM

TUJUAN

Untuk menghindari keadaan hipoksia atau hiperkapnea - kadar oksigen darah & jaringan tetap konstan, - kadar CO2 darah & jaringan tetap dlm batas normal

shg metabolisme dapat terlaksana & tidak menggangu homeostasis

PUSAT PERNAFASAN

• Bernafas adalah kerja otonom yg dikendalikan oleh SSP (medulla oblongata & pons)

• Terletak di bilateral Medula Oblongata dan Pons

SEREBRUM

SEREBELUM

MEDULA OBLONGATA

OTAK

Kontrol Pernapasan

3 KELOMPOK NEURON YG BERPERAN:

1. Kel. pernafasan dorsal/DRG (Dorsal Respiratory Group)

Jk tereksitasi menimbulkan inspirasi2. Kel. pernafasan ventral/VRG (Ventral

Respiratory Group) Jk terkesitasi menimbulkan inspirasi &

ekspirasi3. Pusat pneumotaksik (Kel.neuron di

bag. Atas pons ) Mengontrol kecepatan & pola nafas

PUSAT PERNAFASAN

• Menempati sebag.besar panjang medula

• Sebag besar terletak dlm nc.tractus solitarius yg merupakan akhir dr n.vagus & n.glosofaringeus yg memindahkan sinyal sensorisnya dari kemoreseptor perifer, baroreseptor & berbagai reseptor di paru ke dalam pusat nafas

KELOMPOK NEURON PERNAFASAN DORSAL

DRG

• Merupakan kumpulan neuron yang mengatur kerja otot eksternal interkostal dan otot diafragma.

• Irama dasar pernafasan t.u berasal dari kelp perfasan dorsal

• Fungsi:- Pencetus irama inspirasi btk “ramp

signal” (gel potensial aksi berangsur2 progresif & berhenti, kmd mulai lagi)

- Ramp signal mengakibatkan penghentian perangsangan diagfragma & timbul daya lenting elastisitas dinding dada & paru ekspirasi

- Keuntungan ramp signal: peningkatan vol paru yg mantap selama inspirasi shg tdk mengalami terengah2 (mengeluarkan nafas inspirasi yg penghabisan/ gaps)

• Cara pengaturan ramp signal:1.Mengatur kecepatan peningkat sinyal

landai dgn cepat selama pernafasan aktif shg paru dpt terisi dgn cepat

2.Mengatur titik batasan dimana sinyal landai tiba2 berakhir

Semakin dini sinyal landai berhenti , semakin singkat waktu inspirasi

KELOMPOK NEURON PERNAFASAN VENTRAL

• Terletak di sepanjang MO bag ventral 5 mm ant.lateral kelompok dorsal di ujung nc.retroambigus kaudalis & nc.ambigus rostralis

• merupakan kumpulan neuron yang mengatur kerja otot respirasi aksesori, yang berfungsi saat bernapas dengan kuat, yaitu saat inhalasi maksimal dan ekshalasi aktif.

• Tidak aktif selama respirasi normal dan tenang

• Tidak mengatur irama

• Fungsi: - Saat ispirasi & ekspirasi biasa tdk

menimbulkan potensial aksi- Pot.aksi tjd saat level pernafasan

meningkat (jika O2 rendah atau CO2 tinggi) kelompok pernapasan dorsal terangsang kuat dan akan diteruskan ke kolompok pernapasan ventral dan ke otot inspirasi-ekspirasi sehingga respirasi menjadi kuat

- Rangsang listrik pd beberapa neuron kelompok ventral menimbulkan efek inspirasi & ekspirasi t.u untuk menghasilkan signal ekspirasi yg kuat ke otot2 abdomen selama ekspirasi mekanisme pendorong bila dibutuhkan ventilasi yg lbh besar

a.  Aktivitas DRG meningkat selama periode 2 detik, sehingga menstimulasi otot-otot inspirasi, lalu terjadilah proses inhalasi

b. Setelah 2 detik, DRG berubah menjadi inaktif, lalu dibutuhkan waktu 3 sekon untuk “quite” dan memungkinkan otot-otot inspirasi berelaksasi. Maka terjadilah ekshalasi normal (pasif)

Selama respirasi normal

Selama bernapas dengan kuat

a.  Meningkatnya aktivitas DRG, yang menstimulasi aktivasi VRG pada otot-otot inspirasi

b. Di akhir inhalasi, otot-otot ekspiratori menstimulasi otot aksesori sehingga mampu melakukan ekshalasi aktif

PUSAT PNEUMOTAKSIK

• Letak: di bag.dorsal nc parabrachialis pons bag atas

• Berfungsi: membatasi kerja pusat neuron bag.dorsal shg inspirasi dpt dihentikan fase pengisian alveoli dibatasi

• Perangsangan akan mempercepat frekuensi nafas

Pneumotaksik

• Sinyal pneumotaksik yg kuat dpt meningkatkan pernafasan 30-40 kali permenit

• Sinyal pneumotaksik yg lemah dapat menurunkan kecepatan menjadi hanya beberapa kali permenit

PUSAT APNEUSTIC• Terletak di bag bawah pons• Membantu mekanisme inspirasi• Dalam keadaan normal fungsinya tak

terlihat (tertutup fungsi pusat pneumotaksik)

• Selama pernapasan normal, stimulasi dari pusat apneustik membantu peningkatan intensitas inhalasi sampai 2 sekon.

• Pada pernapasan kuat, pusat apneustik dapat merespon input sensori dari nervus vagus sehingga meningkatkan laju respirasi

MEKANISME RESPIRASI NORMAL/ISTIRAHAT

PROSES INSPIRASI rangsangan otomatis datang dari pusat

pernafasan dorsal medula oblongata. Sinyal dibawa n. splanknikus ke diafragma diafragma berkontraksi perluasan volume thorak & paru , penurunan tekanan intra thorak udara atmosfer mengalir masuk ke paru

PROSES EKSPIRASIrangsang dari pusat pernafasan dorsal

di medula oblongata dihentikan oleh pusat pneumotaksik di medula oblongata sinyal terhenti , diafragma relaksasi, rongga thorak menyempit tekanan naik udara keluar

MEKANISME PERANGSANGAN PUSAT NAFAS

1.Kontrol kimiawi oleh ion hidrogen

2.Kontrol oleh tekanan oksigen yg rendah

3.Kontrol oleh impuls sensorik perifer

4.Kontrol oleh korteks serebri

I. KONTROL KIMIAWI OLEH ION HIDROGEN

• Melalui area sensitif di batang otak yg terletak bilateral 1/5 mm dr kelp neuron ventral (area khemosensitif)

• Jk area ini terangsang oleh ion hidrogentjd potensial aksi yg mengimbas ke daerah neuron klp ventral yg berfungsi merangsang inspirasi & ekspirasi

a. Peran CO2 dlm mengontrol pusat nafas:

- CO2 dlm eritrosit berikatan dgn air menghasilkan ion karbonat & ion hidrogen shg peningkatan CO2 akan meningkatkan ion hidrogen

- Ion Hidrogen mudah melewati barrier darah otakmasuk ke lCS merangsang area kemoreseptor rangsangan diteruskan ke pusat nafas tjd perubahan inspirasi & ekspirasi

b. Efek konsentrasi CO2 & ion hidrogen terhadap ventilasi alveoli

• CO2 tinggi - Kadar ion H meningkat merangsang - pH darah meningkat pusat nafas

ventilasi alveoli

meningkat

kadar O2 kontans

• Oksigen tdk berpengaruh langsung terhadap pusat nafas

- Ventilasi meningkat jk tek partial O2 <60 mmHg shg merangsang reseptor perifer di bulbus aorta & bulbus karotis impuls diteruskan ke saraf sensorik yg berjalan bersama N IX & X medula oblongata merangsang pusat nafas pola nafas berubah

2. KONTROL OLEH TEKANAN OKSIGEN

3. KONTROL OLEH RESEPTOR SENSORIK PERIFER• Di paru tdpt bbrp reseptor sensorik:a.Reseptor J- Tdpt di juxta dinding alveoli- terangsang dgn bhn kimia dlm darah,

saat kapiler pulmonum penuh dgn darah atau pd edem pulmonum pd gagal jtg

- Rangsangan pd reseptor dpt menimbulkan percepatan nafas & dypsnoe

b. Reseptor regang di ddg bronchus & bronchiolus

- Terangsang oleh inflasi yg maksimal dr alveoli

- Untuk menghambat inspirasi maksimal yg dapat membahayakan robekan paru

- Impuls dibawa oleh saraf sensorik bersama N X ke batang otak & merangsang kelp neuron dorsal MO tjd umpan balik ramp signal dihambat, inspirasi dihentikan (Hering-Breuer Reflek)

• Refleks Hering-Breuer tjd Apabila tidal volume besar (> 1,5 liter),

dipicu untuk mencegah pengembangan paru berlebihan

c. Reseptor bersifat iritan di saluran nafas

- Epitel trachea, bronchus & bronchiolus mempunyai reseptor sensorikyg dapat mengubah pola nafas berupa bersin & batuk

Refleks Bersin

• Bersin dipicu oleh iritasi pada dinding nasal cavity akibat partikel yang dianggap toksik, iritan kimia, atau stimulasi mekanik.

• Glotis tertutup ketika paru-paru penuh oleh udara. • Otot perut dan otot internal interkostal

berkontraksi mendadak, menciptakan tekanan yang mendorong udara keluar dari saluran pernapasan ketika glotis terbuka.

• Udara yang keluar dari laring berkecepatan 160 km/jam membawa mukus, partikel asing, dan gas iritan keluar dari saluran pernapasan melalui hidung.

Refleks Batuk• Refleks ini merupakan usaha untuk

mempertahankan udara yang masuk ke paru-paru tetap dalam keadaan bersih dari benda-benda asing.

• Saat udara masuk, udara mengisi paru-paru dan epiglotis menutup untuk menjebak udara dalam paru-paru.

• Adanya zat asing di saluran pernapasan menyebabkan kontraksi otot perut, diafragma, dan otot ekspirasi lain tekanan udara di dalam paru-paru meningkatpita suara dan epiglotis tiba-tiba terbuka lebar sehingga udara di dalam paru-paru seperti “meledak” membawa benda asing yang berada di sepanjang saluran pernapasan terbawa keluar melalui mulut.

4. KONTROL PUSAT NAFAS OLEH KORTEKS SEREBRI

• Tjd jk ada rangsangan:- sensorik (emosi takut) - motorik ( exsercise)

A.Pengaktifan pusat nafas melalui korteks sensorik

Rangsangan Emosi

Merangsang Korteks sensorik

Impuls diteruskan ke sist.limbik & MO

merangsang kelp neuron dorsal & ventral(pusat nafas)

B. Pengaturan Pernafasan Selama Latihan

• Latihan berat, pemakaian O2 s/d 20X• Pd atlet sehat: - Peningkatan ventilasi alveoli hampir

sama dgn peningkatan tingkat metabolisme

PO2, PCO2, pH arteri tetap hampir mendekati normal

Perubahan pola nafas saat excerciseDisebabkan oleh:1.Kiriman impuls yg berasal dari korteks ke MO

permulaan ekserciseSaat latihan dimulai, ventilasi alveoli segera

meningkat tanpa didahului oleh peningkatan PCO2 arteri otak melakukan antisipasi dgn peningkatan ventilasi ekstra dgn cara disamping mengirimkan impuls ke otot untuk berkontraksi jg mengirimkan impuls kolateral ke batang otak untuk merangsang pusat pernafasan

tek.arteri meningkat, ventilasi meningkat

Pengaktifan pusat nafas saat exercise

Exercise kortek motorik serebri aktif

Tract.piramidalis medula oblongataTract ekstrapiramidalis

mengaktifkan neuron MO Medula spinalis (dorsal & ventral)

Mengaktifkan otot rangka Perubahan pola nafas

2. Penurunan kadar O2 & penumpukan CO2 saat exercise metab meningkat pemakaian O2 banyak O2 CO2

• Kontraksi otot butuhkan ATP pembentukkan ATP O2 darah , CO2 darah .

- Penurunan O2 darah merangsang kemoreseptor di bulbus aorta & bulbus karotis n. vagus pusat pernafasan dorsal MO & pusat pernafasan ventral MO peningkatan sinyal ke diafragma & otot-otot inspirasi & ekspirasi pernafasan cepat dan kuat.

- Peningkatan CO2 darah berdifusi melalui sawar darah otak ke cairan serebrospinal & terjadi reaksi CO2 + H2O H2CO3

- H++ HCO3- (kadar ion H+ akan

merangsang kemosensitif MO) rangsangan ke pusat pernafasan ventral & dorsal peningkatan frekuensi & kekuatan inspirasi dan ekspirasi

3. Refleks perangsangan proprioseptif.Selama latihan, gerakan tubuh t.u lengan & tungkai dianggap merangsang proprioseptif sendi & otot menjalarkan impuls ke pusat nafas ventilasi meningkat.Jk saraf sensorik dari tungkai di hambatventilasi tdk meningkat meski ada gerakan dari lengan & tungkai

Pengaruh Temperatur Terhadap Sistem Respirasi

• Perubahan temperature mempengaruhi tingkat saturasi (pengikatan O2 oleh Hb) hemoglobin.

• Jika temperature naik maka saturasi Hb turun sehingga oksigen banyak dilepas.

• Jika temperature turun, Hb akan mengikat oksigen lebih kuat sehingga oksigen akan sulit dilepas ke jaringan.

• Temperatur ini mempengaruhi sistem pernapasan secara signifikan pada jaringan aktif yang panasnya terus ditingkatkan. Contoh, otot skelet aktif meningkatkan panas, dan panas ini menghangatkan darah yang mengalir melalui organ.

• Karena darah menjadi hangat, molekul Hb melepaskan lebih banyak oksigen.

MEKANISME PERTAHANAN PARU

• Mekanisme yg berkaitan dgn faktor fisik, anatomik dan fisiologik

• Mekanisme ekskalasi mucus /mucus blanket• Mekanisme fagositik dan inflamasi• Mekanisme respon imun

Saling berinteraksi