Apa yang dimaksud dengan Hipoksia?

Riani.Daisi · November 13, 2019, 7:04am

Hipoksia adalah kondisi kurangnya pasokan oksigen di sel dan jaringan tubuh untuk menjalankan fungsi normalnya. Hipoksia merupakan kondisi berbahaya karena dapat mengganggu fungsi otak, hati, dan organ lainnya dengan cepat. Apa yang dimaksud dengan Hipoksia?

Ayu_Permatasari1 · November 13, 2019, 7:13am

Hipoksia

Hipoksia merupakan keadaan di mana terjadi defisiensi oksigen, yang mengakibatkan kerusakan sel akibat penurunan respirasi oksidatif sel. Hipoksia merupakan penyebab penting dan umum dari cedera dan kematian sel. Tergantung pada beratnya hipoksia, sel dapat mengalami adaptasi, cedera, atau kematian.

Klasifikasi Hipoksia

Hipoksia dapat terjadi melalui berbagai mekanisme, di antaranya :

Hipoksia hipoksik
Terjadi akibat oksigenasi darah dari paru-paru yang tidak adekuat karena kurangnya jumlah molekul oksigen pada udara yang dihirup, misal pada ketinggian dan udara yang terkontaminasi.
Hipoksia patologik
Terjadi akibat oksigenasi darah dari paru-paru yang tidak adekuat karena defek pada difusi oksigen dari paru-paru ke darah meskipun jumlah molekul oksigen di udara adekuat.
Hipoksia hipemik
Hipoksia akibat penurunan kapasitas pengangkutan oksigen oleh se darah merah. Dapat disebabkan oleh anemia, kehilangan darah akut maupun kronik, keracunan karbon monoksida, serta efek senyawa golongan nitrir dan sulfat.
Hipoksia stagnan
Terjadi akibat tidak adekuatnya sirkulasi, meskipun kapasitas pengangkutan oksigen oleh darah normal. Penyebabnya antar lain gagal jantung, spasme arteri, dan pengumpulan darah di vena (venous pooling) pada proses turun dari ketinggian (descending, positive-G maneuver).
Hiposia histotoksik
Hipoksia yang disebabkan gangguan utilisasi oksigen oleh jaringan. Dapat disebabkan oleh intoksikasi alkohol, narkotik, serta toksin seperti sianida.

Efek Hipoksia

Berikut ini penjelasan efek yang terjadi pada tubuh bila mengalami Hipoksia di beberapa tingkat, diantaranya :

Efek pada Tingkat Seluler
Pada level seluler, hipoksia dapat menginduksi mekanisme adaptasi, kerusakan, hingga kematian sel. Kerusakan dan kematian sel terjadi melalui mekanisme-mekanisme. Sel menghasilkan energi melalui reduksi molekul O2 menjadi H2O. Dalam proses metabolisme normal, molekul-molekul oksigen reaktif yang tereduksi dihasilkan dalam jumlah kecil sebagai produk sampingan respirasi mitokondrial. Molekul-molekul oksigen reaktif tereduksi ini dikenal sebagai spesies oksigen reaktif ( reactive oxygen species , ROS). Sel memiliki mekanisme pertahanan untuk mencegah kerusakan akibat molekul ini, yang dikenal sebagai sistem antioksidan. Ketidakseimbangan antara proses pembentukan dan eliminasi ( scavenging ) radikal bebas berakibat pada stress oksidatif. Pada hipoksia, gangguan homeostasis ini dapat terjadi melalui kedua mekanisme. fungsi enzim-enzim antioksidan seperti superoksida dismutase, hidrogen peroksidase, katalase menurun akibat penurunan pH sel dan fungsi DNA.

Produksi spesies oksigen reaktif meningkat. Spesies oksigen reaktif ini berasal dari sel-sel parenkim jaringan, endotel vaskuler, ataupun dari leukosit yang menginfiltrasi karena terjadinya inflamasi. Anion superoksida dapat diproduksi sebagai hasil dari proses reduksi oksigen yang tidak sempurna oleh mitokondria yang mengalami kerusakan atau akibat aktivitas oksidase sel-sel parenkim, endotel, maupun leukosit.

Hipoksia menginduksi inflamasi melalui pelepasan mediator-mediator inflamasi oleh sel parenkim maupun endotel yang hipoksik. Neutrofil sebagai salah satu efektor inflamasi akut bekerja dengan membangkitkan radikal bebas.
Efek pada Tingkat Organ
Telah diketahui bahwa hipoksia menyebabkan penurunan fosforilasi oksidatif yang mengakibatkan penurunan produksi ATP pada berbagai sel.10 Meskipun demikian, hati merupakan salah satu jaringan yang yang memiliki kapasitas jalur glikolitik, yang juga menghasilkan ATP, lebih besar dari jaringan- jaringan tubuh lain, sehingga penurunan produksi ATP tidak sebesar yang terjadi pada jaringan lain karena adanya jalur ini.

Meskipun demikian, hati juga merupakan salah satu jaringan yang paling rentan terhadap hipoksia. Hipoksia pada hati biasanya dimulai dari area sentrilobuler, dengan area periportal tetap normoksik. Hal ini disebabkan area sentrilobuler terletak paling jauh dari traktus portalis, saluran tempat berjalannya a. hepatika dan v. porta hepatika. Penurunan produksi ATP sel menyebabkan penurunan fungsi Na+K+ATPase yang menyebabkan akumulasi Na+ intraseluler, sehingga terbentuk tekanan osmotik di intrasel meningkat, yang mendorong perpindahan pasif air mengikuti gradien konsentrasi, menyebabkan terjadinya pembengkakan sel.35,36 Terbentuk blebs yang berasal dari transformasi mikrovilli pada sel-sel parenkim yang anoksik. Bleb dapat menghilang bila keadaan kembali menjadi normoksia. Menghilangnya bleb ini dapat disebabkan oleh pelepasan bleb dari sel, yang berakibat pada pelepasan enzim-enzim intrasel.32,36 Pada sel-sel hati yang hipoksik juga dapat dijumpai pengerutan ( shrinking ) dari sel-sel parenkim, pelebaran sinusoid, dan dilatasi fenestrasi sinusoid. Pembengkakan dan pengerutan sel yang berat dapat menyebabkan nekrosis sel.

Kadar sitokrom P-450 yang berperan luas dalam metabolisme berbagai ditemukan tetap hingga menurun pada hipoksia kronik. Kadar enzim-enzim yang termasuk dalam sistem pertahanan terhadap radikal bebas didapatkan menurun pada hipoksia. Glutation reduktase dan glutation peroksidase menurun pada hipoksia akut dan kronik. Pada sebuah penelitian, pada sel-sel hati didapatkan kadar malondialdehid (MDA) sebagai penanda stress oksidatif meningkat pada hari ke-21, konsentrasi SOD menurun signifikan pada hari ke-21, aktivitas glutation reduktase menurun signifikan pada hari ke-21, dan aktivitas katalase menurun pada hipoksia hari ke- 1, namun kemudian kembali ke level semula pada hari-hari selanjutnya, sehingga hati mungkin lebih rentan mengalami stress oksidatif akibat hipoksia dibanding jaringan lain.

Hati juga salah satu jaringan yang dapat beradaptasi terhadap hipoksia kronik. Pada sebuah penelitian pada hewan percobaan dengan perlakuan hipoksia hipobarik selama 9 bulan didapatkan peningkatan massa mitokondria di hati. Peningkatan mitokondria mengkompensasi hipoksia melalui peningkatan difusi O2 intraseluler yang lebih homogen.

Hipoksia pada Ketinggian

Tekanan atmosfer dan tekanan parsial oksigen menurun pada area yang terletak tinggi di atas permukaan laut. Meskipun komposisi atmosfer tetap konstan pada berbagai ketinggian (78% nitrogen, 21% oksigen), tidak demikian dengan jumlah oksigen yang dapat dihirup secara fisiologis. Menurut Hukum Dalton, pada percampuran gas, tekanan total pada campuran sebanding dengan sumasi tekanan masing-masing gas dalam komposisi tersebut. Pada ketinggian setinggi permukaan laut, tekanan atmosfer total sebesar 760 mmHg dan tekanan parsial oksigen (PO2) adalah 159 mmHg. Tekanan oksigen sebesar ini adekuat untuk menghasilkan saturasi hemoglobin 98%.

Pada ketinggian 10,000 kaki, tekanan atmosfer total adalah sekitar 523 mmHg, dengan tekanan parsial oksigen 110 mmHg. Tekanan ini menghasilkan tekanan oksigen di alveoli (PAO2) sebesar 60 mmHg, dan saturasi hemoglobin 87%, yang menyebabkan gejala hipoksia insidiosa. Menurut sumber lain, manifestasi penyakit pada ketinggian ( high altitude illness ) mulai muncul pada ketinggian lebih dari 1,500 m (4,921 kaki) di atas permukaan laut.

Gambar dibawah ini menunjukan Hubungan Eksponensial Tekanan Barometrik terhadap Ketinggian

Hubungan antara saturasi hemoglobin, tekanan parsial oksigen berbentuk kurva sigmoid, yang meminimalisasi efek fisiologis dari penurunan tekanan parsial oksigen, yang menyebabkan proteksi pada individual hingga ketinggian 10,000 kaki. Di atas 10,000 kaki, persentase saturasi hemoglobin mulai mengalami penurunan.

Gambar dibawah ini menunjukan Grafik Hubungan antara Ketinggian, PAO2, dan Saturasi Hemoglobin

Hipoksia bukanlah satu-satunya faktor yang berperan mengganggu homeostasis tubuh. Pada ketinggian, tekanan oksigen yang rendah, temperatur yang menurun dan radiasi ultraviolet yang meningkat juga berkontribusi mendorong terjadinya stress pada tubuh. Gejala penyakit akibat ketinggian lebih berat pada kombinasi normoksia dan hipobaria dibanding pada hipoksia dan normobaria. Temperatur menurun ± 6.5oC setiap ketinggian meningkat 1,000 m (3,280 kaki), yang meningkatkan kebutuhan oksigen untuk mempertahankan suhu tubuh. Penetrasi sinar ultraviolet meningkat 4% setiap ketinggian meningkat 300 m (985 kaki).

ksatria · November 13, 2019, 9:19am

Hipoksia adalah suatu keadaan di saat tubuh sangat kekurangan oksigen sehingga sel gagal melakukan metabolisme secara efektif. Berdasarkan penyebabnya hipoksia dibagi menjadi 4 kelompok, yakni : hipoksia hipoksik, hipoksia anemic, hipoksia stagnan dan hipoksia histotokik.

Jenis Hipoksia Hipoksik, adalah keadaan hipoksia yang disebabkan karena kurangnya oksigen yang masuk paru-paru. Sehingga oksigen tidak dapat mencapai darah, dan gagal untuk masuk dalam sirkulasi darah. Kegagalan ini bisa disebabkan adanya sumbatan / obstruksi di saluran pernapasan, baik oleh sebab alamiah atau oleh trauma/ kekerasan yang bersifat mekanik, seperti tercekik, penggantungan, tenggelam dan sebagainya.
Jenis kedua adalah Hipoksia Anemic, yakni keadaan hipoksia yang disebabkan karena darah (hemoglobin) tidak dapat mengikat atau membawa oksigen yang cukup untuk metabolisme seluler. Seperti, pada keracunan karbon monoksida (CO), karena afinitas CO terhadap hemoglobin jauh lebih tinggi dibandingkan afinitas oksigen dengan hemoglobin.
Jenis Hipoksia Stagnan, adalah keadaan hipoksia yang disebabkan karena darah - (hemoglobin) tidak mampu membawaoksigen ke jaringan oleh karena kegagalan sirkulasi, seperti pada heart failure atau embolisme, baik emboli udara vena maupun emboli lemak.
Sedangkan Hipoksia Histotokik, ialah keadaan hipoksia yang disebabkan karena jaringan yang tidak mampu menyerap oksigen, salah satu contohnya pada keracunan sianida. Sinida dalam tubuh akan menginaktifkan beberapa enzim oksidatif seluruh jaringan secara radikal, terutama sitokrom oksidase dengan mengikat bagian ferric heme group dari oksigen yang dibawa darah.

Etiologi

Hipoksia karena anemia (anemic hypoxia)

Berkurangnya konsentrasi hemoglobin dalam darah berhubungan dengan berkurangnya kapasitas darah mengangkut oksigen. Pada anemic hypoxia, PaO2 adalah normal. Namun sebagai konsekuensi turunnya konsentrasi hemoglobin, jumlah absolut oksigen yang diangkut per unit volume darah akan berkurang. Saat darah yang anemis ini melewati kapiler, sejumlah oksigen dilepaskan; pada saat ini PaO2 darah vena akan menurun di bawah tingkat normal.

Intoksikasi karbonmonoksida (CO)

Hemoglobin yang terikat dengan karbonmonoksida (karboksi-hemoglobin (CO-Hb)) tidak mampu mengangkut oksigen. Adanya CO-Hb, menggeser kurva disosiasi Hb-O2 ke kiri, sehingga oksigen hanya mampu dilepaskan pada tegangan yang lebih rendah. Dengan terbentuknya CO-Hb, turunnya kapasitas angkut oksigen akan menaikkan derajat hipoksia jaringan yang lebih berat bila dibandingkan dengan turunnya hemoglobin pada anemia biasa.

Respiratory Hypoxia

Pada penyakit paru stadium lanjut, biasa ditemukan darah arteri tanpa saturasi. Penyebab respiratory hypoxia tersering adalah :

Ketidakseimbangan antara ventilasi dan perfusi, yaitu terjadi akibat perfusi dari alveoli yang miskin ventilasi.
Hipoventilasi yang berhubungan dengan peninggian PaCO2. Kedua bentuk respiratory hypoxia ini dapat dikenali karena biasanya akan membaik setelah pemberian oksigen selama beberapa menit.
Shunting aliran darah melalui paru dari kanan ke kiri oleh perfusi dari bagian paru tanpa ventilasi (Misalnya pada atelektasis paru atau shunting melalui hubungan arteri-vena pada paru). Menurunnya PaO2 hanya dapat sedikit diperbaiki dengan FIO2 100 %.

Hipoksia sekunder karena ketinggian

Ketika seseorang mendaki pada ketinggian 3000 meter dengan cepat, Pa O2 alveolar turun menjadi kira-kira 60 mmHg, dan dapat muncul gangguan memori dan gangguan serebral lainnya. Pada ketinggian di atas 3000 meter, saturasi arteri turun dengan cepat dan gejala-gejala yang timbul lebih serius. Pada ketinggian 5000 meter, orang yang tidak terlatih tidak mampu lagi berfungsi secara normal.

Hipoksia sekunder akibat shunting ekstrapulmoner dari kanan ke kiri

Secara fisiologis, penyebab hipoksia ini mirip dengan shunting intrapulmoner dari kanan ke kiri yang disebabkan oleh kelainan jantung congenital seperti Tetralogi Fallot, transposisi dari arteri-arteri besar, dan sindroma Eisenmenger. Sebagaimana shunting dari kanan ke kiri melalui paru, PaO2 tidak dapat dikembalikan ke tingkat normal dengan pemberian oksigen 100 %.

Circulatory Hypoxia

Hipoksia disebabkan karena menurunnya perfusi jaringan; PaO2 di vena dan jaringan menurun. Namun seperti pada anemic hypoxia, PaO2 normal. Circulatory hipoxia yang menyeluruh terjadi pada gagal jantung dan sebagian besar syok.

Hipoksia organ khusus

Penurunan sirkulasi pada organ tertentu yang mengakibatkan hipoksia sirkulatorik lokalisata dapat disebabkan oleh obstruksi arterial organic atau akibat vasokonstriksi, seperti yang terjadi di ekstremitas atas pada fenomena Raynaud. Hipoksia iskemik yang disertai kepucatan jaringan terjadi pada penyakit obliterasi arteri organik. Hipoksia setempat juga dapat terjadi dari obstruksi vena serta sebagai resultan dari kongesti dan berkurangnya aliran darah arteri.

Edema, yang mana akan memperbesar jarak difusi oksigen dalam mencapai sel, juga dapat menyebabkan hipoksia setempat.Dalam upaya menjaga perfusi yang adekuat pada organ-organ penting, terjadi konstriksi yang akan menurunkan perfusi
ekstremitas pada penderita dengan gagal jantung atau syok hipovolemik.

Hipoksia karena meningkatnya kebutuhan Oksigen

Bila peningkatan konsumsi oksigen pada jaringan tanpa disertai peningkatan perfusi, hipoksia jaringan akan terjadi dan PaO2 darah vena akan menurun. Biasanya gambaran klinis penderita dengan hipoksia akibat peningkatan metabolisme agak berbeda dari hipoksia jenis lainnya; kulit teraba hangat dan kemerahan karena peningkatan aliran darah kutaneus yang melepaskan banyak panas dan sianosis menjadi tidak terlihat. Contoh klasik dari peningkatan kebutuhan oksigen jaringan adalah olahraga. Peningkatan kebutuhan ini dipenuhi oleh beberapa mekanisme yang terjadi secara serentak, yaitu :

Meningkatnya cardiac output dan ventilasi, yang akan mengangkut oksigen ke jaringan aliran darah akan dialirkan terutama ke otot-otot yang terlibat dengan merubah resistensi vaskuler pada circulatory beds, secara langsung dan atau secara refleks.
Meningkatnya ekstraksi oksigen dari darah dan peningkatan perbedaan oksigen arteri dan vena.
Menurunnya pH jaringan dan darah kapiler sehingga oksigen mampu lebih banyak dilepaskan dari Hb. Bila semua kapasitas ini dilampaui, hipoksia khususnya pada otot tertentu tersebut akan terjadi.

Penggunaan oksigen yang tidak sesuai.

Sianida dan beberapa racun lainnya yang mirip menyebabkan hipoksia seluler. Jaringan tidak mampu menggunakan oksigen, sebagai konsekuensinya darah vena cenderung memiliki tegangan oksigen yang tinggi. Keadaan ini dinamakan hipoksia histotoksik.