Respirasi (Respiration Part 5)

REGULASI PUSAT RESPIRASI

Irama dasar dari respirasi diatur dan dikoordinasi oleh area inspiratori namun masih bisa dimodifikasi. Irama ini masih dapat berubah sebagai respon terhadap input dari 1) Korteks otak, 2) Kemoreseptor, 3) Propioreseptor, 4) Refleks Inflasi, 5) Pengaruh lainnya.

Pengaruh Korteks

Korteks serebral mempunyai hubungan dengan pusat respirasi sehingga seseorang dapat secara sadar mengubah pola pernafasanya. Bahkan bisa menahan nafas untuk beberapa saat sebagai suatu mekanisme protekstif mencegah cairan masuk ketika berenang atau gas beracun mengiritasi paru. Kemampuan untuk menahan nafas dibatasi oleh peningkatan kadar CO2 dan H+ di dalam tubuh. Ketika PCO2 dan kadar H naik sampai level tertentu area inspiratori akan terstimulasi dengan kuat sehingga timbulah impuls saraf. Impuls tersebut dihantarkan ke otot diafragma dan intercostalis eksterna sehingga berkontraksi dan terjadilah proses inspirasi, baik orang tersebut mau atau tidak. Jika secara sadar menahan nafas sampai menyebabkan pingsan, maka pola nafas akan kembali saat kesadaran benar-benar hilang. Impuls dari system hipotalamus dan limbic juga dapat menstimulasi pusat respirasi sehingga rangsang emosional dapat mengubah pola nafas misalnya saat tertawa atau menangis.

Pengaruh Kemoreseptor

Kemoreseptor memonitor perubahan kimia dalam cairan tubuh. Terdapat 2 macam kemoreseptor yaitu kemoreseptor sentral dan kemoreseptor perifer. Kemoreseptor sentral terletak di dekat medulla oblongata pada system saraf pusat. Kemoresptor sentral merespon perubahan kadar H+ dan atau PCO2 di cairan serebrospinal. Kemoreseptor perifer terletak di aortic bodies dan di carotid bodies yang sensitive terhadap perubahan PO2, H+ dan PCO2 dalam darah. Akson dari serabut saraf sensori aortic bodies merupakan bagian dari nervus vagus (X) sedangkan yang dari carotid bodies termasuk nervus glosofaringeus (IX).

Kondisi normal, PCO2 arteri adalah 40 mmHg. Apabila ada peningkatan sedikit saja dari PCO2 (kondisi ini disebut hiperkapnia atau hipercarbia) kemoreseptor sentral terstimulasi dengan kuat juga dengan adanya peningkatan H+ sebagai efek peningkatan PCO2. Kemoreseptor perifer juga terstimulasi karena kadar PCO2 dan H+. Perbedaan dengan kemoreseptor sentral adalah bahwa kemoreseptor perifer berespon terhadap penurunan PO2. Bila PO2 arteri turun kurang dari 100 namun masih lebih dari 50, kemoreseptor perifer terstimulasi. Kekurangan oksigen yang berat (sampai PO2 <50 mmHg) mengakibatkan penurunan aktivitas area inspiratori sehingga tidak berespon dengan baik terhadap input yang masuk dan impuls menjadi sedikit. Bila ini terjadi maka PO2 dapat terus turun (positive feedback) dengan akibat yang fatal.

Kemoreseptor berperan penting dalam mekanisme feedback negative menjaga PCO2, PO2 dan H+ dalam rentang normal. Bila PCO2 naik, H+ naik dan atau PO2 turun maka input dari kemoreseptor sentral dan perifer menstimulasi area inspiratori sehingga frekuensi dan kedalaman nafas bertambah. Pernafasan cepat dan dalam ini diesebut dengan istilah hiperventilasi, memungkinkan dihirup lebih banyak O2 dan dihembuskan lebih banyak CO2 sampai PCO2 dan H+ turun menjadi normal. Bila PCO2 turun dibawah 40 mmHg (hipokarbia atau hipokapnia) maka kemoreseptor sentral dan perifer tidak terstimulasi, tidak ada impuls yang dihantarkan ke area inspiratorik. Akibatnya area inspiratorik bekerja secara normal (standar) dan pola pernafasan seperti biasa sampai CO2 terakumulasi dan PCO2 naik menjadi 40 mmHg.

Area inspiratorik terstimulasi lebih kuat oleh peningkatan PCO2 daripada penurunan PO2. Sehingga seseorang yang mempraktekan latihan hiperventilasi secara sadar (mengatur agar nafas cepat dan dalam) dan terjadi hipokapnia selanjutnya dapat menahan nafas lebih lama. Misalnya seorang perenang yang hiperventilasi (narik nafas kuat-kuat) sebelum menyelam agar lebih lama berada dalam air. Walaupun begitu hal ini juga berisiko karena kadar O2 dapat turun sampai level yang sangat rendah dan menyebabkan pingsan sebelum kenaikan PCO2 cukup untuk menstimulasi area inspiratorik. Bila pingsan di airlah yang sangat berbahaya karena berisiko tenggelam.

Pengaruh Stimulasi Propiosepsi

Ketika berolahraga, terjadi perubahan nafas menjadi cepat dan dalam karena timbulnya impuls dari propioseptor di otot dan sendi menstimulasi area inspiratorik. Pada saat yang sama akson kolateral (cabang) upper motor neuron dari korteks motorik primer (gyrus precentral) juga memberikan stimulus ke area inspiratorik.

Pengaruh Refleks Inflasi

Reseptor yang sensitive terhadap regangan (baroreseptor atau stretch reseptor) terdapat di dinding bronki dan bronkeolus. Ketika reseptor teregang karena proses inspirasi maka impuls akan dihantarkan via nervus vagus (X) ke area inspirasi dan apneustik. Area inspiratorik dihambat secara langsung dan area apneustik dihambat untuk menstimulasi area inspiratorik. Akibatnya ekspirasi terjadi. Karena tidak lagi teregang, impuls hilang dan efek inhibisi terhadap area inspirasi dan apneustik menjadi berhenti dan terjadilah inspirasi. Refleks ini disebut dengan Inflation (Hering-Breurer) Reflex, yang terutama berfungsi sebagai mekanisme protektif agar tidak mengembang berlebihan daripada sebagai komponen kunci regulasi normal respirasi.

Pengaruh Lainnya

Stimulasi system limbic: kecemasan emosional dapat menstimulasi system limbic dan menghantarkan input eksitatori ke area inspiratori sehingga nafas menjadi lebih dalam dan cepat. Temperature: peningkatan temperature tubuh (saat demam atau olahraga) akan meningkatkan frekuensi nafas. Penurunan suhu tubuh akan menurunkan frekuensi nafas. Nyeri: Nyeri yang tiba-tiba dan sangat akan menimbulkan apneu sesaat, tetapi nyeri berkepanjangan akan menyebabkan peningkatan frekuensi nafas. Nyeri visceral mungkin malah memperlambat pernafasan. Peregangan otot sphincter ani: Tindakan ini akan meningkatkan pernafasan dan kadang dipakai untuk menstimulasi bayi baru lahir atau orang yang berhenti bernafas. Iritasi jalan nafas: Iritasi secara mekanik atau kimia pada jalan nafas membuat penghentian nafas tiba-tiba diikuti bersin atau batuk. Tekanan darah: baroreseptor aorta dan karotis yang mendeteksi perubahan tekanan darah mempunyai sedikit efek terhadap respirasi. Peningkatan tekanan darah tiba-tiba akan menurunkan frekuensi nafas dan sebaliknya, penurunan tekanan darah tiba-tiba akan meningkatkan frekuensi nafas.