Sistem Respirasi

SISTEM RESPIRASI
A. PENGERTIAN & BEBERAPA ISTILAH
Organisme hidup selalu mengikat oksigen dan melepaskan karbondioksida. Oksigen dipergunakan oleh organisme dalam proses oksidasi dan selanjutnya membentuk racun bagi organisme itu sendiri. Bagi semua hewan yang telah berkembang tinggi, memerlukan oksigen untuk mempertahankan metabolismenya. Dimana oksigen dari udara yang dihirup masuk dan mengeluarkan karbondioksida dari hasil metabolisme sel-sel di seluruh tubuh. Proses yang berkaitan dengan pengikatan oksigen dan pelepasan karbondioksida disebut respirasi dan fungsi sistem respirasi adalah menyediakan oksigen untuk darah dan melepaskan karbondioksida yang berlebihan dari darah. Pada hewan-hewan yang lebih kompleks, terdapat suatu struktur khusus untuk pertukaran O2 dan CO2 tidak secara langsung antara setiap sel dengan lingkungannya. Struktur tersebut, yaitu:
1) Mempunyai dinding tipis, permiabel untuk mempermudah difusi
2) Tetap dalam keadaan basah untuk memudahkan O2 dan CO2 larut
3) Mempunyai vaskularisasi yang baik.
Alat respirasi pada hewan vertebrata, berupa: insang (branchia) untuk hewan-hewan aquatik dan paru-paru (pulmo) untuk hewan hidup di darat.
INSANG (BRANCHIA)
Ada dua macam tipe insang, yaitu insang luar (branchia externa) dan inang dalam (branchia interna)
Insang luar bercabang-cabang, strukturnya seperti filamen atau bulu yang dibungkus oleh ektoderm dan tidak berhubungan dengan sakkus viseralis. Contohnya pada Chondrostei, Teleostei dan Amfibia.
Insang Dalam
Struktur insang dalam pada semua ikan sama, yang terdiri atas: skeleton viseralis, derivat arkus aorta, saraf kranialis, muskulus brankialis dan epitelium. Insang tersusun oleh filamen brankia atau lamella brankia yang terbentuk dari lipatan epitelium yang melapisi dinding lateral arkus viseralis, dan mempunyai anyaman kapiler darah. Struktur antara dua celah insang membentuk sakkus viseralis, dan bagian perifer arkus terbentuk septum brankialis yang terdiri atas jaringan ikat. Pada bagian arkus dekat farings, terbentuk “Gill rakers”. Deretan dari filamen brankia pada satu sisi arkus disebut hemibrankia dan deretan pada kedua sisi disebut holobrankia.
jumlah insang masing-masing pada: osteichthyes sebanyak 6 pasang, reptilia dan amfibia sebanyak 5 pasang, aves dan mamalia sebanyak 4 pasang. Arkus viseralis pada Ikan berfungsi sebagai penyokong insang. Arkus pertama disebut arkus mandibulare dan arkus viseralis II disebut arkus hyoideus. Celah antar arkus mandibulare dan arkus hyoideus disebut celah hyomandibulare. Pada Elasmobranchii, septum brankia berkembang baik dan celah hyomandibulare termodifikasi membentuk spirakulum, sedangkan pada Teleostei septum brankia mereduksi dan celah hyomandibulare menutup membentuk tutup insang atau operkulum.
Sistem respirasi pada manusia terdiri atas paru-paru dan saluran respirasi. Secara fungsional sistem respirasi dibagi menjadi bagian konduksi di proksimal yang menghubungkan bagian luar dengan bagian respirasi di distal, di tempat berlangsungnya gas antara darah dan udara yang dihirup. Bagian konduksi mencakup rongga hidung, farings ini merupakan saluran respirasi bagian atas, sedangkan larings, trakea dan sistem bronki yang bercabang-cabang merupakan bagian respirasi bagian bawah. Cabang terkecilnya bronkiolus, berhubungan langsung dengan bagian respirasi paru. Bronkiolus terdiri atas bronkioulus respiratorius, duktus alveolaris dan alveoli yang merupakan bagian terbesar dari volume paru. Udara yang masuk (udara inspirasi) melalui saluran respirasi dihangatkan dan dilembabkan. Selanjutnya udara inspirasi dibersihkan dari air, gas-gas yang terlarut, uap, udara, bakteri dan lain-lain yang disaring oleh rambut-rambut hidung atau diendapkan atau diserap oleh selaput lendir hidung.

HIDUNG
Hidung terdiri atas kerangka tulang dan rawan yang dibungkus jaringan ikat dan kulit. Hidung dibagi menjadi rongga hidung (Cavum nasale) kiri dan kanan yang dibatasi oleh septum hidung (Septum nasale). Bagian anterior yang terbuka dari rongga hidung adalah nares dan di posterior ke dalam farings. Rongga hidung dibagi menjadi 2 bagian berdasarkan selaput lendir yang membatasinya, yaitu daerah respiratorius yang dibatasi oleh selaput lendir respirasi dan berperan dalam menghangatkan, melembabkan dan menyaring udara inspirasi. Daerah olfaktorius yang dibatasi oleh selaput lendir olfaktorius, dimana terdapat reseptor pembau.

DAERAH OLFAKTORIUS
Pada manusia, selaput lendir olfaktoprius merupakan daerah yang kecil (sekitar 2,5 cm2 pada tiap sisi) di atap rongga hidung, bagian atas septum nasale dan bagian bawah konka nasalis superior. Epitel olfaktorius adalah epitel berlapis selindris dengan tebal 60 mikrometer dan pada keadaan segar keadaan berwarna coklat kekuningan karena sel penyokong berisi pigmen. Epitel olfaktorius terdiri atas tiga jenis sel, yaitu sel reseptor olfaktorius, sel penyokong (sel sustentakuler) dan sel basali.

Sel reseptor olfaktorius adalah neuron bipolar, tersebar merata diantara sel-sel penyokong (sel sustentakuler), inti bulat dikelilingi sedikit sitoplasma dan terletak pada pertengahan antara sel-sel penyokong dan sel-sel basal. Bagian apikal sel menyempit menjadi juluran silindris halus yang meluas ke atas permukaan epitel, dengan ujung melebar disebut bulbus olfaktorius, sedikit menonjol di atas permukaan sel-sel penyokong dan mengandung silia olfaktorius non motil (tidak bergerak), biasanya 6 – 10 silia. Misalnya pada kucing, panjangnya 70 mikrometer dan pada katak 150 mikrometer. Bagian basal sel olfaktorius meruncing menjadi juluran licin berdiameter 0,5 mikrometer merupakan akson dari sel saraf, yang menembus lamina basal ke dalam jaringan ikat di bawahnya, akson-akson membentuk berkas, sekitar 20 serat yang tampak secara mikroskopis disebut fila olfaktorius dan secara umum dikenal sebagai nervus olfaktorius (saraf kranial pertama)

SEL PENYOKONG (SEL SUSTENTAKULER)
Sel-sel penyokong berbentuk selindris, berisi pigmen yang menyebabkan epitel olfaktorius berwarna coklat kekuningan. Sel penyokong terletak diantara sel-sel olfaktorius dan memiliki mikrovili yang panjang yang berganung dengan silia olfaktorius dalam lendir yang menutupi permukaan epitel.
SEL BASAL
Sel basal, selnya kecil, terletak diantara basal sel-sel reseptor olfaktorius dan sel penyokong. Epitel olfaktorius dapat berdegenerasi bila ada yang cedera. Dengan diberi label timidin tritiat, sel-sel basal ternyata membelah dan berkembang menjadi sel sustentakuler atau sel olfaktorius. Ini merupakan salah satu contoh yang diketahui tentang pergantian sel saraf oleh sel induk pada hewan dewasa. Contohnya dari hasil eksperimen pada Rodentia, sel olfaktorius dapat membelah dan terjadi diferensiasi sel-sel basal. Juga pada Mencit, sel-sel sensoris olfaktorius dapat bertahan 2 sampai 3 minggu. Lamina propria dari mukosa olfaktorius menutupi jaringan ikat padat yang berisi kelenjar tubulo alveolar bercabang yaitu kelenjar Bowman, yang merupakan kelenjar serosa dan saluran keluarnya menuju ke permukaan epitel olfaktorius. Sekret sereus berfungsi sebagai pelarut zat-zat yang tercium (melarutkan odoran dari udara).

SINUS PARANASALIS
Sinus paranasalis adalah rongga yang berisi udara yang berhubungan dengan rongga hidung melalui lubang yang sempit. Sinus paranasalis dibatasi oleh selaput lendir yaang sama dengan rongga hidung, tetapi epitelnya dibangun oleh selapis silindris bersilia. Lamina propria sangat tipis dan berisi sedikit kelenjar. Lapisan lendir yang tipis menutupi seluruh rongga hidung, sinus paranasalis dan nasofarings. Dalam sinus paranasalis, silia bergetar ke arah rongga hidung, sedangkan silia di rongga hidung dan nasofarings bergetar ke arah orofarings. Lapisan lendir secara terus-menerus bergerak ke arah orofarings yang membersihkan zat-zat yang melekat.Sinus paranasalis berfungsi menghangatkan udara inspirasi.

LARINGS
Larings adalah organ berongga panjang 42 mm dan diameter 40 mm, terletak antara farings dan trakea. Larings berfungsi membentuk suara dan menutup trakea sewaktu menelan untuk mencegah masuknya makanan dan liur ke dalam saluran napas dan paru. Dindingnya dibentuk oleh tulang rawan tiroid dan krikoid dan sepotong tulang rawan fibroelastis tipis, yaitu epiglottis. Larings diikat oleh muskulus ekstrinsik pada tulang hioid dan muskulus intrinsik berhubungan dengan tulang rawan tiroid dan krikoid, jika berkontraksi dapat mengubah tensi pita suara, dan otot larings adalah otot lurik (skelet). Pada masing-masing sisi larings terdapat dua lipatan mukosa menjulur ke dalamnya, yaitu pasangan atas disebut lipat vestibular (pita suara palsu) dan pasangan bawahnya adalah lipat suara (pita suara palsu) dan pasangan bawahnya adalah lipat suara (pita suara). Larings dipersarafi oleh percabangan saraf vagus.

BAGIAN KONDUKSI SALURAN NAPAS
TRAKEA
Trakea (G, tracheia = pita udara), mukosa trakea dibangun oleh epitel, lamina propria, submukosa, tulang rawan, kelenjar trakealis, tunika adventisia, pembuluh darah, pembuluh limf, dan saraf. Epitel trakea adalah epitel berlapis selindris yang terdiri atas sel bersilia, sel lendir (sel goblet) dan sel basal dengan inti tersusun berderet dekat membran basal. Pada penderita bronkitis kronis, sel-sel goblet meningkat dan dalam waktu yang lama akan menyebabkan perubahan epitel setempat menjadi epitel berlapis pipih yang disebut metaplasia skwamosa. Epitel trakea dengan mikroskop elektron tampak terdiri atas delapan jenis sel yang berbeda-beda, yang saling bertautan oleh kompleks taut dengan mikroskop elektron tampak terdiri atas delapan jenis sel yang berbeda-beda, yang saling bertautan oleh kompleks taut dengan mikroskop elektron tampak terdiri atas delapan jenis sel yang berbeda-beda, yang saling bertautan oleh kompleks taut kedap, yaitu sel-sel bersilia; sel lendir = sel goblet menghasilkan lendir yang melapisi ujung silia; sel sikat (brush cell) mempunyai permukaan seperti sikat terdiri atas mikrovili, dianggap sebagai reseptor sensoris karena berhubungan sel saraf aferen; sel serosa, terdapat sekitar silia, berisi retikulum endoplasma kasar, sekretnya mempunyai viskositas yang rendah; sel intermedia; sel basal merupakan bakal untuk jenis-jenis sel-sel lainnya; sel clara, berperan dalam pembentukan surfaktan; dan sel endokrin (sel kulchitsky bronchial), fungsinya belum diketahui, diduga berperan dalam penerimaan rangsang kimia dan dalam pengaturan pertumbuhan lobular, lamina propria, terdiri atas jaringan ikat longgar dan serabut-serabut kolagen. Pada trakea terdapat kelenjar, terletak di submukosa dekat dengan tulang rawan dan jenis kelenjarnya, mukoserosa.
Trakea merupakan saluran napas lanjutan dari larings, panjangnya 12 cm dengan diameter 1,5 cm pada orang dewasa, dindingnya terdiri atas 16-20 keping tulang rawan hialin yang berbentuk C. Cincin tulang rawan tidak utuh dipisahkan oleh jaringan ikat fibro-elastis, sehingga memberi keluasan bergerak bagi trakea dan berfungsi untuk menahan tekanan dari luar yang dapat menutup jalan napas. Dinding posterior trakea terbuka (tidak dilengkapi oleh tulang rawan), tetapi terisi berkas otot polos melintang di kedua ujung tulang rawan.
Tunika adventisia terdiri atas jaringan ikat berisi lemak yang dilalui oleh pembuluh darah trakea (dari arteri tiroidea inferior dan pembuluh vena ke vena tiroidea inferior) dan saraf-saraf dari nervus vagus dan trunkus simpatikus. Tunika adventisia terletak sebelah luar membran fibro-elastis dan perikondrium, merupakan permukaan luar tulang rawan yang paling tebal. Trakea terbagi jadi bronkus cabang utama kanan dan kiri ke kedua paru.
BRONKUS DAN PARU-PARU
Kedua cabang utama trakea disebut bronki primer atau bronki utama, yang memasuki hilus paru, berjalan ke bawah dan luar, bercabang menjadi bronki lobar. Paru (L, pulmo, pl, pulmonales = paru) adalah sepasang organ, paru kanan dan paru kiri digantungkan pada akarnya dan ligamentum pulmonalis pada kedua belahan rongga toraks, dipisahkan satu sama lain oleh jantung dan struktur lain dalam mediastinum. Paru kanan lebih besar dan lebih berat dari paru kiri karena penonjolan jantung lebih ke kiri. Paru kanan terdiri atas lobus atas, lobus tengah dan lobus bawah, yaitu tiga lobus kanan atas, dua dalam lobus tengah, dan lima dalam lobus bawah. Paru kiri terdiri atas lobus atas dan lobus bawah, yaitu lima lobus atas dan lima lobus bawah. Lobus dibagi menjadi unit yang lebih kecil disebut segmen bronkopulmonalis (bronki subsegmental), selanjutnya dibagi lagi menjadi lobulus. Permukaan luar paru dibungkus oleh selaput tipis disebut pleura viseralis. Pada saat lahir dan selama kehidupan, paru berwarna merah muda, tetapi dengan bertambahnya usia, secara progresif paru berwarna agak kelabu dan bahkan kelabu gelap. Hal ini terjadi karena penimbunan partikel karbon yang masuk melalui udara inspirasi dalam sel-sel fagositik di jaringan ikat, terutama jelas pada penduduk perkotaan dan perokok berat.

BRONKIOLUS
Tiap paru bercabang menjadi sejumlah cabang-cabang, sehingga disebut percabangan bronkus (bronchial tree = pohon bronkus). Dalam tiap paru, percabangan arteri pulmonalis (berisi darah venosa), arteri bronkialis (berisi darah arteri dari aorta), pembuluh limfa dan saraf mengikuti percabangan bronkus sepanjang bagian respiratorius. Tiap pembuluh bercabang menjadi kapiler-kapiler. Vena pulmonalis membawa oksigen dan darah dari paru ke jantung, sedangkan arteri pulmonalis, arteri bronkiolus dan saraf terletak antara dua sistem percabangan bronkus dari perifer sampai ke hillus. Jaringan ikat sepanjang vena membentuk septa besar disebut septa interlobaris yang membagi paru menjadi lobus, dan septa kecil membagi bronkopulmonalis disebut septa intersegmental. Bronkiolus berdiameter sekitar 0,3 – 0,5 mm, adalah generasi percabangan kedua belas sampai kelima belas dari pohon bronkus, dan berakhir pada bronkiolus terminalis, tidak terdapat pada tulang rawan, kelenjar dan lamina propria, tetapi dikelilingi oleh otot polos yang membentuk semacam anyaman longgar denga jaringan ikat dalam celah antar berkas. Otot polos pada dinding bronkiolus adalah relatif lebih tebal daripada bronkus, karena otot ini berkontraksi memberi efek yang lebih besar. Otot polos beristirahat pada waktu inspirasi dan berkontraksi mengerutkan lumen bronkioli pada waktu ekspirasi. Jika konstraksi terjadi terus, contohnya pada serangan asma, maka terjadi konstriksi bronkioli sehingga menyulitkan penderita untuk mengosongkan parunya selama ekshalasi. Pada tingkat bronkiolus tidak ada sel goblet dan epitelnya terdiri atas sel-sel kubus bersilia, dan sel-sel bronkiolar tanpa silia atau sel clara, sedikit sel endokrin dan sel sikat, serta sel intermedia.
BAGIAN RESPIRASI PARU
BRONKIOLUS RESPIRATORIUS

Bifurkasio bronkiouls terminalis menghasilkan bronkiolus respiratorius, yaitu lubang pendek berdiameter 0,5-0,2 mm. Pada manusia terdapat tiga generasi berturut-turut bronkiolus respiratorius yang merupakan peralihan bagian konduksi ke bagian respirasi paru. Dinding dibatasi oleh epitel kubus, terdiri atas sel bersilia, sel Clara dan sel intermedia. Epitel dikelilingi oleh jaringan ikat dan otot polos. Bronkioulus respiratorius berbeda dengan bronkiouls terminalis, karena terdapat kantung-kantung yang menonjol keluar dari dindingnya disebut alveoli. (L, alveolus, singkatan alveus = kantung) diameter rata-rata 200 mikrometer, pada orang dewasa terdapat alveoli sebanyak 300 juta atau lebih, tempat terjadinya pertukaran gas, sehingga diberi nama bronkiolus respiratorius. Setiap kali bercabang, maka jumlah alveoli ini bertambah, sehingga sebagian besar dindingnya diganti oleh muaranya.

DUKTUS ALVEOLARIS
Percabangan bronkiolus respiratorius yang berbentuk saluran disebut duktus alveolaris, pada dindingnya terdapat banyak sekali alveoli dan berhimpitan, sehingga batas duktus tampak berupa penebalan tepian bebas septa diantara alveoli bersebelahan. Dinding saluran hanya mempunyai sekelompok epitel kubus yang tersebar dan membatasi kelompok kecil otot polos. Dan pada bagian akhir duktus alveolaris tidak ditemukan lagi otot polos. Setelah dua atau tiga kali bercabang,
setiap duktus alveolaris berakhir dalam sebuah ruang kecil disebut atrium, berupa lumen bersama atau vestibulum yang menghubungkan dengan dua atau lebih sakus alveolaris (kantung alveoli) atau empat atau lebih alveolus bermuara.

ALVEOLUS
Komponen fisiologik paling penting dari paru adalah alveoli pulmonar, yang komponen mirip kantung, sangat tipis pada ujung bronkioli respiratori, berdiameter rata-rata 200 mikrometer, pada orang dewasa terdapat alveoli sebanyak 300 juta atau lebih. Septa antar alveoli bersebelahan mengandung anyaman kapiler padat, serat-serat kolagen dan elasti halus yang dilapisi oleh epitel paru yang sangat tipis, terdiri dari 2 jenis sel, yaitu sel alveolar pipih (sel alveolar tipe-I), dan sel alveolar besar (alveolar tipe-II). Sel alveolar tipe I tebalnya 0,2 mikrometer, intinya pipih, tidak mengalami mitosis, tetapi bila terjadi kerusakan sel ini digantikan oleh sel alveolar tipe-II primitif kemudian differensiasi menjadi sel tipe-I. Barier difusi antara kapiler dan udara terdiri atas sitoplasma yang tipis dari sel endotel, dua lamina basalis (mungkin dipisahkan oleh jaringan ikat) dan sitoplasma yang tipis dari sel alveoli tipe-I. Sel alveolar tipe-II, bentuknya kubus, intinya besar dan bulat, sitoplasma berisi sejumlah vakuola yang berisi sitosom atau badan multilamelar, retikulum endoplasma kasar, aparatus golgi. Sitosom dibatasi oleh membran, berisi lamel-lamel merupakan lapis ganda fosfolipid bahan pembentuk surfaktan paru. Isi sitosom dilepaskan dari bagian apikal sel (eksositosis). Surfaktan adalah suatu lipid yang menurunkan tegangan permukaan pada permukaan antara udara dan cairan di alveoli untuk menjaga kestabilannya. Pengurangan tegangan sangat penting karena untuk mengisi alveoli dengan udara selama inspirasi, dimana usaha bernapas dilakukan. Contohnya pada bayi, segera setelah lahir melakukan gerakan inspirasi yang kuat, memaksa paru mengembang, sehingga surfaktan sangat penting disini, karena mencegah paru kolaps.
Antara kedua lapis epitel pada septa alveolar disebut interstisium dari paru, terdapat kapiler dan komponen serat, sel septa (fibroblas interstitial), sel mast dan sedikit limfosit. Septa tipis diantara alveoli bersebelahan berlubang-lubang kecil, yaitu pori alveolar (pori khon), berdiameter 8-10 mikrometer dan ada sampai 60 mikrometer.

MAKROFAG ALVEOLAR

Permukaan respirasi paru berkontak terus-menerus dengan udara atmosfir sekitarnya karenanya terus-menerus terancam serangan mikroorganisme, debu dan partikel-partikel yang dihirup. Hal ini tidak dapat disingkirkan dari alveoli oleh pergerakan silia akan tetap disingkirkan oleh sel makrofag alveolar, secara aktif dan bergerak bebas memfagosit organisme-organisme tersebut. Makrofag berisi debu disebut sel debu (dust cell) berjalan secara amuboid dari alveoli ke bronkioulus, kemudian ditransformasikan ke atas melalui gerakan silia kecepatan 1 cm permenit dengan lapisan lendir ke farings dan ditelan.

PLEURA
Pleura (G, pleura-iga, pl. tempat) adalah kantung tertutup yang mengelilingi paru. Kedua sisi mediastinum terdiri atas dua lapisan, sebelah dalam lapisan viseralis disebut pleura pulmoner membungkus seluruh permukaan paru dan melanjutkan diri di hilus menjadi lapisan luar, terdiri atas selapis mesotel yang terletak di atas jaringan ikat padat tipis berisi serat-serat elastis; pleura parietalis membatasi permukaan dalam dinding dada dan sebagian diafragma, terdiri atas mesotel dengan jaringan ikat lebih tebal di bawahnya. Kedua lapisan dipisahkan oleh rongga pleura, dan keduanya merupakan membran serosa.

PEMBULUH DARAH
Paru menerima darah deoksigen dari jantung sebelah kanan yang bercabang menjadi arteri pulmonalis kiri dan kanan melalui percabangannya di dinding alveoli. Dari sini vena pulmonalis membawa darah kaya oksigen menuju ke atrium kiri jantung arteri bronkialis cabang aorta desendens, memperdarahi dinding percabangan bronkus dan pleura. Vena bronkialis mencurahkan darah yang lebih kecil dari arteri bronkialis. Arteri pulmonalis dan percabangannya mengikuti percabangan bronkus sampai duktus alveolaris, dimana ujung-ujung percabangannya berakhir pada pleksus kapilaris di dinding alveoli, kemudian darah dicurahkan melalui vena pulmonalis yang juga menerima darah dari kapiler-kapiler pleura. Vena pulmonalis berjalan dalam jaringan ikat segmental dan menuju ke vena pulmonalis. Vena pulmonalis juga membawa darah dari arteri bronkialis. Arteri pulmonalis adalah arteri tipe elastis, begitupula dengan vena pulmonalis berisi serta elastis tetapi tidak berbentuk lamina elastika.

PERSARAFAN
Paru menerima persarafan simpatis dari trunkus simpatikus dan parasimpatis dari nervus vagus, kedua jenis persarafan ini berperan dalam pembentukan pleksus pulmonalis anterior dan posterior dekat hilus. Serat-serat saraf mengikuti percabangan bronkus sampai sejauh duktus alveolaris dan mempersarafi otot polos dan kelenjar-kelenjar dengan saraf eferen, mukosa dengan saraf aferen. Rangsangan parasimpatis dari nervus vagus menghasilkan kontraksi otot polos percabangan bronkus dan sekresi kelenjar. Sebaliknya, rangsang simpatis atau pemberian zat-zat simpatomimetik, misalnya epinefrin untuk melebarkan bronkus.