Karbon Dioksida atau CO2 adalah gas rumah kaca yang alami dan tidak berbahaya dalam jumlah kecil, tetapi seiring naiknya tingkat itu dapat mempengaruhi produktivitas dan tidur. Paling umum diproduksi di dalam ruangan oleh udara yang kita hembuskan, kadar CO2 berkonsentrasi di dalam ruangan dengan ventilasi yang lebih sedikit.
Apa itu
Karbon dioksida (CO2) adalah gas tidak berwarna yang terdiri dari sekitar 0,04% dari atmosfer Bumi. Di dalam tubuh manusia, karbon dioksida terbentuk dari metabolisme karbohidrat, lemak, dan asam amino, dalam proses yang dikenal sebagai respirasi sel. Meskipun respirasi seluler terkenal sebagai sumber ATP, respirasi seluler juga menghasilkan produk limbah, CO2. Tubuh menghilangkan kelebihan CO2 dengan menghembuskannya. Namun, CO2 dalam kisaran normal dari 38 hingga 42 mm Hg memainkan berbagai peran dalam tubuh manusia. Ini mengatur pH darah, merangsang pernapasan, dan mempengaruhi afinitas hemoglobin terhadap oksigen (O2). Fluktuasi kadar CO2 sangat diatur dan dapat menyebabkan gangguan pada tubuh manusia jika kadar normal tidak dipertahankan.
Mengapa CO2 Penting?
Karbon dioksida adalah gas yang terdiri dari satu bagian karbon dan dua bagian oksigen. Karbon dioksida adalah salah satu gas paling penting di bumi karena tanaman menggunakannya untuk menghasilkan karbohidrat dalam proses yang disebut fotosintesis. Karena manusia dan hewan bergantung pada tanaman untuk makanan, fotosintesis diperlukan untuk kelangsungan hidup di bumi.
Masalah Kekhawatiran
Retensi CO2 dikenal sebagai hiperkapnia. Hiperkapnia biasanya disebabkan oleh hipoventilasi atau peningkatan ruang mati di mana alveoli berventilasi tetapi tidak perfusi. Dalam keadaan hiperkapnia atau hipoventilasi, ada akumulasi CO2.
Peningkatan CO2 menyebabkan penurunan pH, yang mengarah ke keadaan asidosis pernapasan. Refleks kemoreseptor penting dalam memungkinkan tubuh merespon perubahan pO2, pCO2, dan pH. Kemoreseptor dapat dikategorikan sebagai periferal atau sentral. Kemoreseptor perifer diposisikan dalam karotid dan aorta.
Kemoreseptor sentral terletak di dekat permukaan ventrolateral medula. Sementara kemoreseptor periferal peka terhadap perubahan dalam sebagian besar O2 dan CO2 dan pH pada tingkat yang lebih rendah, kemoreseptor sentral peka terhadap perubahan pCO2 dan pH. Sel-sel glomus dalam karotid dan tubuh aorta mendeteksi keadaan hipoksia, hiperkapnia, dan asidosis.
Di sisi lain, kemoreseptor sentral tidak mendeteksi keadaan hipoksia. Mereka mendeteksi perubahan PCO2 dengan sangat cepat karena CO2 berdifusi melalui sawar darah-otak (BBB) dan masuk ke CSF dengan mudah. Di sisi lain, kemoreseptor sentral membutuhkan waktu lebih lama untuk mendeteksi perubahan pH arteri karena H + tidak melewati BBB. Ketika keadaan hiperkapnia diperkenalkan, aktivitas kemoreseptor sentral meningkat. Akibatnya, aliran simpatis ke pembuluh darah meningkat, dan upaya dilakukan untuk meningkatkan laju pernapasan.
Respirasi
Respirasi seluler adalah proses mengubah nutrisi yang dicerna dengan menggabungkannya dengan O2 dalam jaringan untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Reaksi kimia berikut mewakili hal itu.
C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O
O2 yang dibutuhkan untuk respirasi sel diperoleh selama inhalasi. CO2 yang dihasilkan dikeluarkan dari tubuh selama pernafasan.
Sistem Organ Terlibat
Sistem pernapasan dan peredaran darah, dalam hubungannya, memainkan peran yang luar biasa dalam regulasi CO2. Sementara sistem pernapasan bertanggung jawab untuk pertukaran gas, sistem sirkulasi bertanggung jawab untuk mengangkut darah dan komponennya ke dan dari jaringan.
Pertukaran gas terjadi di paru-paru dan jaringan. Selama inspirasi, udara akhirnya bergerak dari atmosfer ke alveoli di mana ia memulai proses pertukaran gas. Pada antarmuka alveolar-kapiler, O2 dilepaskan ke dalam darah dan CO2 diambil oleh alveoli. Sebaliknya, pertukaran gas dalam jaringan melepaskan CO2 ke dalam darah dan mengambil O2 dari darah sehingga O2 dapat dikirim ke jaringan. Gas-gas tersebut dipertukarkan melalui difusi sederhana dari area bertekanan tinggi ke tekanan rendah.
Fungsi
CO2 adalah pengatur pH darah. Dalam darah, CO2 dibawa dalam beberapa cara berbeda. Sekitar 80% hingga 90% larut dalam air, 5% hingga 10% larut dalam plasma, dan 5% hingga 10% terikat dengan hemoglobin.
Pengujian terkait
Gas darah arteri (ABG) diperlukan untuk mengevaluasi pasien yang diduga hiperkapnia. Hiperkapnia didefinisikan sebagai PaCO2 yang lebih besar dari 42 mm Hg. Jika PaCO2 lebih besar dari 45 mm Hg, dan PaO2 kurang dari 60 mm Hg, seorang pasien mengalami kegagalan pernapasan hiperkapital.
Patofisiologi
Ketika CO2 larut dalam air, ia membentuk asam lemah yang dikenal sebagai asam karbonat, H2CO3. H2CO3 dapat berdisosiasi menjadi ion hidrogen dan ion bikarbonat. Reaksi kimia berikut mewakili proses ini.
CO2 + H2O -> H2CO3 -> H + + HCO3-
Suatu larutan bersifat asam ketika ion H + hilang dalam larutan. Ketika kadar CO2 tinggi, ada pergeseran yang tepat dalam reaksi yang disebutkan di atas. Sebagai akibatnya, pH menurun, memperkenalkan keadaan asidosis. Sebaliknya, ketika kadar CO2 rendah, ada pergeseran kiri dalam reaksi. Dalam hal itu, pH meningkat karena penurunan konsentrasi ion H +, memperkenalkan keadaan alkalosis. CO2 juga memungkinkan pembentukan sistem penyangga yang menjaga pH darah dalam kisaran normal. H2CO3 menetralkan basa yang bertanggung jawab untuk meningkatkan pH darah, sedangkan HCO3– menetralkan asam yang bertanggung jawab untuk menurunkan pH darah.
Enzim penting yang mengkatalisis konversi
CO2 + H2O -> H + + HCO3-
adalah karbonat anhidrase. Karbonat anhidrase juga membantu menjaga keseimbangan asam-basa dalam darah dan hadir dalam konsentrasi tinggi dalam eritrosit. Menanggapi peningkatan atau penurunan kadar CO2 dalam darah, tubuh dapat merespons dengan hiperventilasi atau hipoventilasi.
CO2 yang terikat pada hemoglobin membentuk senyawa karbamino. Dalam keadaan di mana konsentrasi CO2 dan H + tinggi, ada penurunan afinitas hemoglobin untuk membawa O2. Jika konsentrasi CO2 rendah, ada peningkatan afinitas hemoglobin untuk membawa O2. Ini dikenal sebagai efek Bohr. Di sisi lain, jika konsentrasi O2 tinggi, ada peningkatan kapasitas untuk mengeluarkan CO2 dari jaringan. Ini dikenal sebagai efek Haldane.
Pergi ke:
Signifikansi Klinis
Anamnesis yang menyeluruh harus diambil untuk mendapatkan pemahaman tentang faktor-faktor yang mungkin memiliki tanda-tanda dan gejala hiperkapnia. Pasien dengan hiperkapnia dapat datang dengan takikardia, dispnea, kulit memerah, kebingungan, sakit kepala, dan pusing.
Jika hiperkapnia berkembang secara bertahap dari waktu ke waktu, gejalanya mungkin ringan atau mungkin tidak ada sama sekali. Kasus hiperkapnia lainnya mungkin lebih parah dan menyebabkan gagal napas.
Dalam kasus-kasus ini, gejala-gejala seperti kejang, papilledema, depresi, dan otot berkedut dapat terlihat. Jika pasien dengan COPD datang dengan tanda dan gejala hiperkapnia, perhatian medis segera harus dicapai sebelum CO2 mencapai tingkat yang mengancam jiwa.
Hiperkapnia harus dikelola dengan mengatasi penyebab yang mendasarinya. Ventilator tekanan positif non-invasif dapat memberikan dukungan kepada pasien yang mengalami kesulitan bernapas secara normal. Jika ventilator noninvasif tidak efisien, intubasi dapat diindikasikan. Bronkodilator juga dapat digunakan pada pasien yang menderita penyakit saluran napas obstruktif.
Dalam penelitian terbaru, penggunaan balon esofagus dalam menangani hiperkapnia pada pasien dengan sindrom gangguan pernapasan akut juga terbukti efektif.