BLOK BIOMEDIK 2

WRAP UP SKENARIO 1: Pendaki Gunung

KELOMPOK PBL A3

Disusun Oleh :

Ketua : Amalia Fatmasari (1102011022)

Sekretaris : Atya Shabrina Monika (1102011050)

Anggota :

1. Alifah Diendhia Putri (1102011021)

2. Athaya Marwah Vedita (1102011049)

3. Erina Imronikha(1102011089)

4. Erni Vuspita Dewi (1102011090)

5. Ilyas Ismail shaleh (1102011122)

6. Ika Yuniarti (1102011121)

7. Hanifa Adani (1102010118)

8. M. Fariz GS (1102011148)

FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS YARSI

JAKARTA

1

2011

SKENARIO

Pendaki Gunung

Raka, 19 tahun adalah anggota muda pencinta alam sebuah Universitas di Jakarta.

Pekan lalu Raka mengikuti pelatihan tehnik mendaki gunung. Saat itu dijelaskan

Instruktur, bahwa pada ketinggian tertentu dapat terjadi kelelahan dan sesak nafas

karena kekurangan oksigen. Oleh karena itu diwajibkan menggunakan sungkup

oksigen agar terhindar dari keadaan hipoksia seluler yang apabila terus berlanjut

dapat mengakibatkan kematian sel.

2

LI. 1. Mempelajari dan Memahami Hipoksia

LO 1.1 Definisi Hipoksia

Hipoksia adalah adalah penurunan pemasukan oksigen ke jaringan sampai di bawah tingkat fisiologik meskipun perfusi jaringan oleh darah memadai. Hipoksia juga bisa diartikan sebagai keadaan dimana tubuh kekurangan oksigen untuk menjamin keperluan hidupnya. Dengan menipisnya udara pada ketinggian, maka tekanan parsial oksigen dalam udara menurun atau mengecil. Mengecilnya tekanan parsial oksigen dalam udara pernapasan akan berakibat terjadinya hipoksia

Sifat-sifat hipoksia :

1) Tidak terasa datangnya, sehingga orang awam tidak tahu bahwa bahaya hipoksia ini telah menyerangnya. 2) Tidak memberikan rasa sakit pada seseorang, bahkan sering memberikan rasa gembira (euphoria) pada permulaan serangan-nya, kemudian timbul gejala-gejala lain yang lebih berat sampai pingsan dan bila dibiarkan dapat menyebabkan kematian

Gejala-gejala hipoksia:

Gejala yang timbul pada hipoksia sangat individual, sedang berat ringannya gejala tergantung pada lamanya berada di daerah itu, cepatnya mencapai ketinggian tersebut, kondisi badan orang yang menderitanya dan lain sebagainya. Gejala-gejala ini dapat dikelompokkan dalam dua golongan, yaitu:

1) Gejala-gejala Obyektif, meliputi : a) Air hunger, yaitu rasa ingin menarik napas panjang terus-menerus b)Frekuensi nadi dan pernapasan naik c)Gangguan pada cara berpikir dan berkonsentrasi d)Gangguan dalam melakukan gerakan koordinatif misalnya memasukkan paku ke dalam lubang yang sempit e)Cyanosis, yaitu warna kulit, kuku dan bibir menjadi biru f)Lemas g)Kejang-kejang h)Pingsan dan sebagainya.

3

2) Gejala-gejala Subyektif, meliputi : a)Malas b)Ngantuk c)Euphoria yaitu rasa gembira tanpa sebab dan kadang-kadang timbul rasa sok jagoan. Rasa ini yang harus mendapat perhatian yang besar pada awak pesawat, karena euphoria ini banyak membawa korban akibat tidak adanya keseimbangan lagi antara kemampuan yang mulai mundur dan kemauan yang meningkat

LO 1.2 Jenis Hipoksia

Hipoksia di bagi dalam 4 tipe :

1. Hipoksia hipoksik (anoksia anoksik), dimana PO2 darah arteri berkurang.

2. Hipoksia anemik, dimana PO2 darah arteri normal tetapi jumlah hemoglobin yang tersedia untuk mengangkut oksigen berkurang.

3. Hipoksia stagnant atau iskemik, dimana aliran darah ke jaringan sangat lambat sehingga oksigen yang adekuat tidak di kirim ke jaringan walaupun PO2 konsentrasi hemoglobin normal.

4. Hipoksia histotoksik dimana jumlah oksigen yang dikirim ke suatu jaringan adalah adekuat tetapi oleh karene kerja zat yang toksik sel-sel jaringan tidak dapat memakai oksigen yang disediakan.

LO 1.3 Penyebab Hipoksia

Terdapat beberapa penyebab hipoksia antara lain:1. Hypoventilasi ( ventilasi alveolar yang rendah)2. Sedikinya jumlah O2 yang diinspirasi3. Ketidakseimbangan Ventilasi- Perfusi 4. Pirau Vena-ke-Arteri (darah vena yang tidak teroksigenasi

memintas kapiler paru dan bercampur dengan darah yang teroksigenasi dalam pembuluh arteri)

5. Terdapat penyakit yang membuat sistem respirasi berjalan tidak semestinya contoh: kolaps paru, pneumotoraks, asma,emfisema dan fibrosis kistik

4

LO 1.4. Akibat dari Hipoksia

Pada hipoksia hipoksik dan bentuk hipoksia umum lain, otaklah yang pertama kali terpengaruh. Hipoksia yang tidak terlalu berat menimbulkan berbagai gangguan mental yang tidak berbeda dengan kelainan akibat alkohol: gangguan dalam mengambil keputusan, mengantuk, berkurangnya kepekaan terhadap nyeri dll. Gejala lain mencakup anoreksia,mual, muntah,takikardia dan pada hipoksia berat dijumpai hipertensi. Hipoksia yang terjadi pada ketinggian tertentu dapat pula menyebabkan kelelahan otot dan kematian sel (apopstosis).

Kadang pengaruh hipoksia pada rangsangan pernapasan membuat terjadinya Dispnea, proses pernapasan yang sulit atau berat pada subjek yang secara sadar merasakan sesak napas. Hipoksia juga bisa menyebabkan Sianosis, yaitu kondisi dimana hemoglobin tereduksi dan mempunyai warna gelap. Bila konsentrasi hemoglobin tereduksi di dalam darah kapiler lebih besar dari 5g/dL,jaringan akan terlihat biru-kehitaman.

Namun, perlu diingat bahwa sianosis tidak tampak pada hipoksia anemik dan pada keracunan karbon monoksida dan pada hipoksia histotoksik.

Definisi Kelelahan Otot (Ergonomik)

Kelelahan otot adalah ketidakmampuan otot untuk berkontraksi dan bermetabolisme yang timbul akibat kontraksi otot yang kuat dan lama,semakin lama semakin lemah, karena dalam serabut otot kekurangan energi. Atau ketidakmampuan otot untuk mempertahankan tenaga yang diperlukan dan yang diharapkan. Atau dapat diartikan lagi sirkulasi darah terhambat karena terjadi vasokontriksi. Menurutnya kadar gula di dalam darah yang akan mempengaruhi produktifitas kerja otot. Meningkatnya sisa metabolisme berupa asam laktat akan terakumulasi sehingga otot menjadi lemah.

5

Penyebab Kelelahan Otot

Karena kegagalan salah satu atau keseluruhan dari mekanisme neuromuscular yang terlabit dalam kontraksi otot, sebagai contoh, kegagalan otot untuk berkontraksi secara sadar, dapat terjadi karena:

a. Syaraf otot yang mensyarafi serabut-serabut otot didalam kesatuan motor untuk mengirimkan rangsangan-rangsangan persyarafan.

b. Persimpangan neuromuscular memancarkan rangsangan-rangsangan persyarafan dari syaraf motor keserabut-serabut otot.

c. Mekanisme kontraktil itu sendiri untuk menghasilkan tenaga.d. System syaraf pusat, seperti otak dan spinal cord memulai dan

memancarkan rangsangan-rangsangan persyarafan ke otot.

Penyebab lainya juga karena otot lokal tercurah pada neuromuscular junction, mekanisme kontraktil, dan sistem syaraf pusat.

Penumpukan Asam Laktat

Penumpukan asam laktat menyertai didalam proses kelelahan selanjutnya diperkuat oleh fakta dimana dua mekanisme secara fisiologis yang karena asam laktat menghalangi fungsi otot. Mekanisme tersebut tergantung kepada efek asam laktat pada pH intraseluler atau konsentrasi ion hidrogen (H+) (Strauss, R.H. 1979).

Dengan meningkatnya asam laktat, konsentrasi H+ meningkat, dan pH menurun. Sedangkan peningkatan konsentrasi ion H+ menghalangi proses rangkaian eksitasi menurunnya sejumlah Ca²+ yang dikeluarkan dari retikulum sarkoplasma dan gangguan kapasitas mengikat Ca²+ — troponin. Dan peningkatan konsentrasi ion H+ juga menghambat kegiatan fosfofruktokinase, enzim kunci yang terlibat di dalam anaerobik glikolisis. Sehingga demikian lambatnya hambatan glikolisis, mengurangi penyediaan ATP untuk energi.

Kematian Sel

Kematian sel adalah keadaan dimana sel tidak melakukan aktivitas. Kematian ini bisa dibai menjadi 2, Apoptosis dan Nekrosis. Apoptosis adalah kematian sel yang terprogram. Apoptosis digunakan oleh organisme multisel untuk membuang sel yang sudah tidak diperlukan oleh tubuh. Apoptosis yang dialami oleh sel-sel yang terletak di antara jari menyebabkan masing-masing jari menjadi terpisah satu sama lain Bila sel kehilangan kemampuan

6

melakukan apoptosis maka sel tersebut dapat membelah secara tak terbatas dan akhirnya menjadi kanker. Sedangkan Nekrosis adalah kematian sel dari faktor luar. Hal ini akan menyebabkan pembengkakan sel, inflamasi, dan lisis.

LO 1.5. Pencegahan dan Terapi Penyembuhan pada Pasien Hipoksia

Pencegahan hipoksia dapat dilakukan dengan beberapa cara mulai dari penggunaan oksigen yang sesuai dengan ketinggian tempat kita berada, pernapasan dengan tekanan dan penggunaan pressure suit, pengawasan yang baik terhadap persediaan oksigen pada penerbangan, pengukuran pressurized cabin, mengikuti ketentuan-ketentuan dalam penerbangan dan sebagainya. Cara lain untuk pencegahan yaitu latihan mengenal datangnya bahaya hipoksia agar dapat selalu siap menghadapi bahaya tersebut. Pada kasus pendakian gunung, pencegahan dapat dilakukan dengan menyediakan pos-pos penghentian agar para pendaki dapat secara perlahan beradaptasi dengan lingkungan sekitar.

Untuk mengatasi efek dari penyakit ketinggian tinggi, tubuh harus kembali arteri pO 2 arah normal. Aklimatisasi, cara-cara yang tubuh menyesuaikan dengan ketinggian yang lebih tinggi, hanya sebagian memulihkan pO 2 ke tingkat standar. Hiperventilasi, respon tubuh yang paling umum untuk kondisi ketinggian tinggi, meningkatkan alveolar pO 2 dengan meningkatkan kedalaman dan tingkat pernapasan. Selain itu, ada komplikasi terlibat dengan aklimatisasi. Polisitemia, di mana tubuh akan meningkatkan jumlah sel darah merah dalam sirkulasi, mengental darah, meningkatkan bahaya bahwa jantung tidak dapat memompa itu.

Dalam kondisi ketinggian tinggi, hanya pengayaan oksigen dapat melawan efek hipoksia. Dengan meningkatkan konsentrasi oksigen di udara, efek dari tekanan udara lebih rendah dilawan dan tingkat arteri pO 2 adalah dikembalikan ke kapasitas normal. Sejumlah kecil oksigen tambahan mengurangi ketinggian setara di kamar iklim dikendalikan. Pada 4000 m, meningkatkan tingkat oksigen konsentrasi dengan 5 persen melalui konsentrator oksigen dan sistem ventilasi yang ada menyediakan setara ketinggian 3000 m, yang jauh lebih lumayan untuk meningkatnya jumlah rendah pendarat yang bekerja di ketinggian tinggi. Hal ini mengakibatkan produktivitas pekerja meningkat, kurang kelelahan, dan tidur ditingkatkan.

Terapi penyembuhan dapat dilakukan dengan pemberian terapi oksigen, yaitu pemberian campuran gas yang kaya akan oksigen. Namun, kadar oksigen dalam jumlah diatas normal juga dapat menimbulkan efek toksik.

7

LI. 2. Mempelajari dan Memahami Peran Oksigen dalam

Kehidupan

LO 2.1. Oksigen

Oksigen adalah unsur gas yang tidak berwarna, tidak berbau, dan diperlukan untuk kehidupan serta menunjang pembakaran. Oksigen membentuk 20-21% dari udara atmosfer. Oksigen diangkut ke jaringan oleh oksihemoglobin (hemoglobin jenuh disertai oksigen). Masing-masing dari keempat gugus heme di sebuah molekul hemoglobin memiliki afinitas yang berbeda terhadap oksigen, yang menyebabkan kurva disosiasi oksigen berbentuk sigmoid. Hal ini menunjukan betapa mudahnya gugus heme menyerahkan oksigen ke jaringan yang juga bergantung pada suhu, pH dan tekanan karbon dioksida. Penyaluran oksigen adalah jumlah oksigen yang diberikan ke jaringan yang bergantung pada curah jantunhg, kadar hemoglobuin dan saturasi hemoglobin. Konsumsi oksigen atau pengeluaran oksigen adalah laju pengeluaran oksigen dari darah oleh jaringan.

Oksigen memegang peranan penting dalam semua proses tubuh secara fungsional. Tidak adanya oksigen akan menyebabkan tubuh, secara fungsional, mengalami kemunduran atau bahkan dapat menimbulkan kematian. Oleh karena itu, kebutuhan oksigen merupakan kebutuhan yang paling utama dan sangat vital bagi tubuh. Pemenuhan kebutuhan oksigen ini tidak terlepas dari kondisi sistem respirasi. Bila ada gangguan pada salah satu organ sistem respirasi, maka kebutuhan oksigen akan mengalami gangguan.

Hemoglobin

Adalah sebuah protein globular yang mengangkut oksigen yang diperlukan untuk kehidupan manusia. Hemoglobin adalah molekul yang mempunyai empat subunit heme. Tiap subunit heme mengandung satu gugus heme yang terkonjugasi oleh suatu rantai polipeptida. Terdapat rantai dua α dan rantai dua β pada rantai polipeptida..Hemoglobin mengikat O2 untuk membentuk oksihemoglobin,O2 menempel pada Fe2+ di heme. Afinitas hemoglobin terhadap O2 dipengaruhi suhu,pH dan konsentrasi 2,3-bisfosfogliserat (2,3-BPG) dalam sel darah merah. Heme juga merupakan bagian dari struktur mioglobin ,yakni suatu pigmen pengikat oksigen yang ditemukan pada otot-otot merah.

8

Jika hemoglobin terpajan oksigen, maka molekul oksigen akan bergabung dengan rantai alfa dan beta, untuk membentuk oksihemoglobin. Oksihemoglobin berwarna merah terang jika oksigen dilepas ke jaringan maka hemoglobin disebut deoksihemoglobin atau hemoglobin tereduksi. Hemoglobin ini terlihat lebih gelap atau bahkan kebiruan saat vena terlihat dari permukaan kulit. Hemoglobin juga berkaitan dengan karbondioksida di bagian asam amino pada globin. Karbaminohemoglobin yang terbentuk hanya memakai 20 % karbon dioksida yang terkandung dalam darah. 80% sisanya dibawa dalam bentuk ion bikarbonat.

LO 2.2. Metabolisme dan Oksigen

Oksigen secara langsung berhubungan dengan aktifitas kimiawi di

dalam tubuh, yaitu dalam reaksi katabolisme yang melibatkan reaksi

fosforilasi oksidatif.Reaksi katabolisme misalnya respirasi aerob,

merupakan reaksi yang membutuhkan oksigen sebagai akseptor

electron.

Respirasi aerob merupakan serangkaian reaksi enzimatis yang mengubah glukosa secara sempurna menjadi CO2, H2O, dan menghasilkan energi sebesar 38 ATP.Pada pernapasan ini, pembebasan energi menggunakan oksigen bebas dari udara.

9

Gambar 1. Respirasi aerob (Campbell, 2006)

Oksigen yang kita dapatkan dari pernafasan, masuk ke dalam sel melalui

difusi.Dalam reaksi katabolisme misalnya glikolisis yang terjadi di

sitoplasma, oksigen bertindak sebagai akseptor elektron bersama hydrogen

yang kemudian membentuk molekul air (H2O) pada saat terjadi reaksi

fosforilasi oksidatif atau pembentukan ATP.

Gambar 2. Reaksi Glikolisis (Campbell 2006)

10

Glikolisis adalah serangkaian reaks ienzimatis yang memecah glukosa

(terdiridari 6 atom C) menjadi asam piruvat (terdiridari 3 atom

C).Reaksi ini melepaskan energi untuk menghasilkan ATP dan

NADH2.Glikolisis terjadi di sitoplasma dan tidak memerlukan

oksigen.Reaksinya adalah sebagaiberikut:

C6H12O6 —-> 2 asam piruvat + 2 ATP + 2 NADH + 2H+

Asam piruvat yang dihasilkanakan memasuki mitokondria untuk

melakukan siklus Krebs. Namun sebelum memasukis iklus Krebs,

asam piruvat (3C) inidiubah terlebih dahulu menjadi asetilkoA (2C) di

dalam matriks mitokondria melalui proses dekarboksilasi oksidatif.

Senyawa selain glukosa, misalnya fruktosa, manosa, galaktosa, dan

lemak dapat pula mengalami metabolisme melalui jalur glikolisis

dengan bantuan enzim-enzim tertentu. Apabila tidak ada oksigen yang

disuplai ke dalam sel, maka reaksi katabolisme tidak

dapatdilakukan.Apabila reaksi katabolisme tidak terjadi, maka

kebutuhan ATP untuk melakukan reaksi anabolisme tidak akan

terpenuhi, dan sel pun akan mengalami kematian atau nekrosis.

LO 2.3. Respirasi Seluler

Respirasi adalah pemanfaatan energi bebas dalam makanan menjadi energi bebas yang ditimbun dalam bentuk ATP. Dalam sel, ATP digunakan sebagai sumber energi bagi seluruh aktivitas hidup yang memerlukan energi.

Menurut Campbell et al. (2002), aktivitas hidup yang memerlukan energi antara lain:

• Kerja mekanis (kontraktil dan motilitas)• Transpor aktif (mengangkut molekul zat atau ion yang melawan

gradien konsentrasi zat) • Produksi panas (bagi tubuh burung dan hewan menyusui).

11

Namun, selain ketiga tujuan tersebut, energi dibutuhkan oleh tubuh untuk transfer materi genetik dan metabolisme sendiri.Respirasi merupakan fungsi kumulatif dari tiga tahapan metabolik yaitu :

• Glikolisis • Dekarboksilasi Oksidatif• Siklus krebs• Rantai transport electron dan fosforilasi oksidatif

Berikut dijelaskkan keempat proses tersebut:

1. GlikolisisAdalah rangkaian reaksi pengubahan molekul glukosa menjadi asam piruvat dengan menghasilkan NADH dan ATP.Sifat – sifat glikolisis ialah:a. Dapat berlangsung secara aerob maupun anaerobb. Dalam glikolisis terdapat kegiatan enzimatis dan AdenosineTrifosfat (ATP) serta Adenosine Difosfat (ADP)c. ADP dan ATP berperan dalam pemindahan fosfat dari molekul satu ke molekul lainnya.2. Reaksi Antara (Dekarboksilasi Oksidatif) Setelah glikolisis terjadi reaksi antara. (dekarboksilasi oksidatif), yaitu pengubahan asam piruvat menjadi 2 asetil KoA sambil menghasilkan CO2 dan 2NADH2 yang reaksinya adalah :

 Perubahan asam piruvat menjadi asetil KoA merupakan persimpangan jalan untuk menuju berbagai biosintesis yang lain. Asetil KoA yang terbentuk kemudian memasuki siklus krebs.

3. Siklus Krebs ( Siklus Asam Sitrat) Pada siklus krebs ini (terjadi dimatriks mitokondria) asetil KoA

diubah menjadi KoA. Asetil KoA bergabung dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat. KoA dilepaskan sehingga memungkinkan untuk mengambil fragmen 2C lain dari asam piruvat. Pembentukan asam sitrat terjadi diawal siklus krebs , sementara itu sisa dua karbon dari glukosa dilepaskan sebagai CO2. Selama terjadi pembentukan – pembentukan , energy yang dibutuhkan dilepaskan untuk menggabungkan fosfat denga ADP membentuk molekul ATP.    Pada siklus krebs , pemecahan rantai karbon pada glukosa selesai, Jadi,

12

sebagai hasil dari glikoslisis , reaksi antara dan siklus krebs adalah pemecahan satu molekul glukosa 6 karbon menjadi 6 molekul 1 karbon, selain itu juga dihasilkan 2 molekul ATP dari glikolisis dan 2 ATP lagi dari siklus krebs.Perlu diingat bahwa tiap – tiap proses melepaskan atom hydrogen yang ditranspor ke sistem transport electron oleh molekul pembawa .

4. Sistem transport electron Pada sistem transpor electron berlangsung pengepakan energy dari

glukosa menjadi ATP.Reaksi ini terjadi didalam membaran dalam mitokondria, hydrogen dari siklus krebs yang tergabung dalam FADH2dan NADH diubah menjadi elektorn dan proton.Pada sistem transport electron ini, oksigen adalah akseptor electron yang terakhir , setelah menerima electron , O2 akan bereaksi dengan H+ membentuk H2O. pada sistem ini dihasilkan 34 ATP.Jadi total ATP yang dihasilkan dari respirasi seluler adalah sebagai berikut:(Secara tidak langsung secara lewat sistem transport elektron langsung)Glikolisis                 2 NADH2 = 6 ATP                            2 ATPReaksi antara          2 NADH2 = 6 ATP Siklus Krebs           6 NADH2 = 18 ATP                           2 ATP                              2 FADH2 = 4 ATP

                        ------------------------------------              ------------------

                                               34 ATP                            4 ATP

13

Daftar Pustaka

Danusastro, Sukotjo. Aspek Aerofisiologi dalam Penerbangan.

http://www.kalbe.co.id/files/cdk/files/05AspekAerofisiologi93.pdf/

05AspekAerofisiologi93.html (as copied in December 14th 7.30 PM)

Fauci, A.S., Eugene B., Hauser ,S.L., Longo, D.L. 2008. Harrison’s Principles of

Internal Medicine Vol.2 . Mc Graw Hill

Ganong,W.F. 2008. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran Edisis 22. Jakarta: Penerbit

Buku Kedokteran EGC

Griwijoyo, Santosa. 2006. Ilmu Faal Olahraga, Fungsi Tubuh Manusia pada

Olahraga untuk Kesehatan dan untuk Prestasi

Hairy, Jusunul. 1989. Fisiologi Olahraga. Jakarta: Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Pengembangan Tenaga Kependidikan.

Murray, Robert K., Granner D K., Rodwell Victor W,.2006. Biokimia Harper. Jakarta : Pernerbit Buku Kedokteran EGC

Siregar, Amelia(2010). Chemistry Org. “http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/biologi-

pertanian/metabolisme-sel/katabolisme-respirasi/”

Soekarman, R,. 1991. Energi dan Sistem Energi Predominan pada Olahraga.Jakarta:

Komite Olahraga Nasional Indonesia Pusat.

Swanson, A T., Kim, S I., Glucksman M J,. 2012. Essential Biokimia Disertai Biologi

Molekuler dan Genetik.. Tangerang Selatan: Binarupa Aksara

“Pengobatan Hipoksia” http://www.news-medical.net/health/Hypoxia-Treatment-%28Indonesian%29.aspx (as copied in December 14th 7.30 PM)

14

15