BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Sistem Pernapasan 2.1.1. Fisiologi Pernapasan Fungsi sistem pernapasan adalah untuk mengambil oksigen (O 2 ) dari atmosfer ke dalam sel-sel tubuh dan untuk mentranspor karbon dioksida (CO 2 ) yang dihasilkan sel-sel tubuh kembali ke atmosfer (Sloane, 2004). Respirasi melibatkan proses berikut : 1. Ventilasi pulmonal (pernapasan) adalah jalan masuk dan keluar udara dari saluran pernapasan dan paru-paru. 2. Respirasi eksternal adalah difusi O 2 dan CO 2 antara udara dalam paru dan kapilar pulmonar. 3. Respirasi internal adalah difusi O 2 dan CO 2 antara sel darah dan sel-sel jaringan 4. Respirasi selular adalah penggunaan O 2 oleh sel-sel tubuh untuk produksi energi dan pelepasan produksi oksidasi (CO 2 dan air) oleh sel-sel tubuh (Sloane, 2004). Sistem pernapasan mencakup paru dan sistem saluran yang menghubungkan tempat berlangsungnya pertukaran gas dengan lingkungan luar. Juga terdapat suatu mekanisme ventilasi yang terdiri atas rangka toraks, otot interkostal, diafragma dan unsur elastis serta kolagen paru penting dalam memindahkan udara melalui bagian konduksi dan respirasi paru. Sistem pernapasan dibagi dalam 2 bagian utama; - Bagian konduksi, terdiri atas rongga hidung, nasofaring, laring, trakea,bronkus, dan bronkiolus terminalis. - Bagian respirasi (tempat berlangsungnya pertukaran gas), terdiri atas bronkiolus respiratorius, duktus alveolaris, dan alveolus (Junqueira, 1997). Dalam mengambil napas ke dalam tubuh dan membuang napas ke udara dilakukan dengan dua cara pernapasan, yaitu: 1. Respirasi / Pernapasan Dada
- Otot antar tulang rusuk luar berkontraksi atau mengerut - Tulang rusuk terangkat ke atas - Rongga dada membesar yang mengakibatkan tekanan udara dalam dada kecil sehingga udara masuk ke dalam badan. 2. Respirasi / Pernapasan Perut - Otot difragma pada perut mengalami kontraksi - Diafragma datar - Volume rongga dada menjadi besar yang mengakibatkan tekanan udara pada dada mengecil sehingga udara pasuk ke paru-paru. Normalnya manusia butuh kurang lebih 300 liter oksigen perhari. Dalam keadaan tubuh bekerja berat maka oksigen atau O2 yang diperlukan pun menjadi berlipat-lipat kali dan bisa sampai 10 hingga 15 kali lipat. Ketika oksigen tembus selaput alveolus, hemoglobin akan mengikat oksigen yang banyaknya akan disesuaikan dengan besar kecil tekanan udara. Pada pembuluh darah arteri, tekanan oksigen dapat mencapat 100 mmhg dengan 19 cc oksigen. Sedangkan pada pembuluh darah vena tekanannya hanya 40 milimeter air raksa dengan 12 cc oksigen. Oksigen yang kita hasilkan dalam tubuh kurang lebih sebanyak 200 cc di mana setiap liter darah mampu melarutkan 4,3 cc karbondioksida / CO2. CO2 yang dihasilkan akan keluar dari jaringan menuju paru dengan bantuan darah (Komunitas & perpustakaan Indonesia). Prosesi kimiawi respirasi pada tubuh manusia: 1. Pembuangan CO2 dari paru-paru : H + HCO3 ---> H2CO3 ---> H2 + CO2 2. Pengikatan oksigen oleh hemoglobin : Hb + O2 ---> HbO2 3. Pemisahan oksigen dari hemoglobin ke cairan sel : HbO2 ---> Hb + O2 4. Pengangkutan karbondioksida di dalam tubuh : CO2 + H2O ---> H2 + CO2 2.2. Mekanika Pernapasan Hubungan timbal balik antara tekanan atmosfer,tekanan intra-alveolus, dan tekanan intrapleura penting dalam mekanika pernapasan. Udara cenderung
bergerak dari daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah, yaitu, menuruni gradien tekanan. 2.2.1. Tekanan pada Ventilasi Terdapat tiga tekanan yang berbeda dalam ventilasi; 1. Tekanan atmosfer (barometik) adalah tekan yang ditimbulkan oleh berat udara di atmosfer terhadap benda-benda dipermukaan bumi. Tekanan atmosfer berkurang seiring dengan penambahan ketinggian diatas permukaan lautkarena kolom udara di atas permukaan bumi menurun. 2. Tekanan intra-alveolus, yang juga dikenal sebagai tekanan intrapilmonalis, adalah tekanan di dalam alveolus. Karena alveolus berhubungan dengan atmosfer melalui saluran pernapasan. 3. Tekanan intrapleura adalah tekanan di dalam kantung pleura. Tekanan ini juga dikenal sebagi tekanan intratoraks yaitu tekanan yang terjadi diluar paru di dalam rongga toraks. Tekanan intrapleura biasanya lebih kecil daripada tekanan atmosfer (Sherwood, 2001). 2.3. Pengaturan Pernapassan 2.3.1. Pusat pernapasan di batang otak Bernapas, seperti denyut jantung, harus berlangsung dalam pola siklik dan kontinu agar proses kehidupan dapat terus berjalan. Otot jantung harus berkontraksi dan berelaksasi secara berirama untuk secara bergantian mengosongkan darah dari jantung dan mengisinya kembali. Demikian juga, otototot pernapasan harus secara berirama berkontraksi dan berelaksasi agar udara dapat masuk dan keluar paru secara bergantian. 2.3.2. Olahraga meningkatkan ventilasi Olahraga sangat sangat meningkatkan ventilasi, tetapi mekanisme yang berperan masih belum jelas. Ventilasi alveolus dapat meningkat sampai dua puluh kali lipat selama olahraga berat untuk mengimbangi peningkatan kebutuhan akan penyerapan O 2 dan pengeluaran CO 2. Penyebab peningkatan ventilasi selama
olahraga masih bersifat spekulatif. Dapatlah diterima akal sehat bahwa perubahan tiga besar faktor kimia-penurunan PO 2, peningkatan PCO 2, dan peningkatan H + dapat menyebabkan peningkatan ventilasi tersebut. 2.4. Volume dan Kapasitas Paru 2.4.1. Volume Paru Untuk memudahkan penjelasan mengenai peristiwa ventilasi paru, maka udara dalam paru dibagi menjadi empat volume dan empat kapasitas, yang merupaka rata-rata pada laki-laki dewasa muda. 1. Volume tidal adalah volume udara yang diinspirasi atau diekspirasi setiap kali bernapas normal, besarnya kira-kira 500ml 2. Volume cadangan inspirasi adalah volume udara ekstra yang dapat diinspirasi setelah dan diatas volume tidal normal, biasanya mencapai 3000ml. 3. Volume cadangan ekspirasi adalah volume udara ekstra maksimal yang dapat diekspirasi melalui ekspirasi kuat pada akhir ekspirasi tidak normal, jumlah normalnya sekitar 1100ml. 4. Volume residu yaitu volume udara yang masih tetap berada dalam paru setelah ekspirasi paling kuat, besarnya kira-kira 1200ml. 2.4.2. Kapasitas Paru Untuk menguraikan peristiwa-peristiwa dalam siklus paru, kadang perlu menyatukan dua atau lebih volume diatas. Berbagai kapasitas paru yang penting yang dapat diuraikan sebagai berikut: 1. Kapasitas inspirasi sama dengan volume tidal ditambah volume volume cadangan inspirasi. Ini adalah jumlah udara (kira-kira 3500ml) yang dapat dihirup oleh seseorang, dimulai dari tingkat eksirasi normal dan pengembangan paru sampai jumlah maksimum.. 2. Kapasitas residu fungsional sama dengan volume cadangan ekspirasi ditambah volume residu. Ini adalah jumlah udara yang tersisa dalam paru pada akhir ekspirasi normal (kira-kira 2300ml).
3. Kapasitas vital sama dengan volume cadangan inspirasi ditambah volume tidal dan volume cadangan ekspirasi, ini adalah jumlah udara maksimum yang dapat dikeluarkan seseorang dari paru, setelah terlebih dahulu mengisi paru secara maksimum dan kemudian mengeluarkan sebanyak-banyaknya (kira-kira 4600ml). 4. Kapasitas paru total adalah volume maksimum yang dapat mengembangkan paru sebesar mungkin dengan inspirasi sekuat mungkin (kira-kira 5800ml). Volume dan kapsitas seluruh paru pada wanita kira-kira 20 sampai 25 persen lebih kecil daripada pria dan lebih lagi pada orang yang atletis dan bertubuh besar daripada orang yang bertubuh kecil dan astenis (Guyton & Hall, 2008) 2.5. Pengaruh Olahraga Terhadap VO 2 max Kecepatan pemakaian oksigen dalam metabolisme aerob maksimum disingkat menjadi VO 2 max. Dampak progresif latihan atletik terhadap VO 2 max yang dicatat dalam satu kelompok subjek yang dimulai pada tingkat tanpa latihan dan kemudian meningkat ke program latihan selama 7 sampai 13 minggu. Dalam penelitian ini, sangat mengejutkan bahwa VO 2 max meningkat hanya 10 persen. Seperti yang telah diterangkan sebelumnya VO 2 max pelari marathon kira-kira 45 persen lebih besar dari VO 2 orang yang tidak berlatih. Sebagian VO 2 max yang lebih besar ini mungkin ditentukan secara genetik, yaitu orang yang memiliki ukuran dada lebih besar berkaitan dengan ukuran tubuh dan otot pernapasan yang lebih kuat (Guyton & Hall, 2008). 2.6. Pengambilan Oksigen Maksimal (VO 2 max) 2.6.1. Pengertian VO 2 max Pengertian VO 2 max adalah V singkatan dari "volume" sementara O 2 adalah notasi kimia untuk oksigen. VO 2 max, juga dikenal sebagai "pengambilan oksigen maksimal" dapat dinyatakan dalam banyak cara (dari liter oksigen per menit atau lebih dinormalisasi mililiter oksigen per kilogram berat badan per menit). Pengukuran ditentukan oleh gabungan dari kemampuan sistem pernapasan
dan jantung untuk mengirim O 2 untuk mengkontaktilkan otot skelet dan kemampuan otot tersebut mengkonsumsi O 2 (Hargreaves, 2003). 2.6.2. Pengukuran VO 2 max VO 2 max dapat diukur dengan beberapa cara, VO 2 max diukur dengan meminta seseorang untuk berolahraga, biasanya dengan treadmill atau ergometer sepeda (sepeda stasioner dengan berbagai tingkat resistensi). Beban kerja secara bertahap ditingkatkan sampai orang tersebut kelelahan. Sampel udara ekspirasi yang dikumpulkan selama menit-menit terkahir olah raga, pada saat konsumsi O 2 maksimum karena yang bersangkutan bekerja sekeras mungkin, dianalitis untuk mengetahui presentase kandungan O 2 dan CO 2 nya. Selain itu, voume udara yang diekspirasi juga diukur. Kemudian digunakan persamaan untuk menentukan jumlah O 2 yang dikonsumsi, dengan memperhitungkan presentase O 2 dan CO 2 dalam udara inspirasi, volume total udara ekspirasi dan presentase O 2 dan CO 2 dalam udara ekspirasi (Sherwood, 2001). Tabel.2.1. Modbalke Treadmill Test Protocol Fitness Category* <30 ml/kg/min 30 39 ml/kg/min 40 49 ml/kg/min 50-59 ml/kg/min Very poor <14.59 <13.59 <12.29 <10.02 Poor 15.00-14.00-12.30-10.03-12.59 18.06 16.59 15.29 Fair 18.07-17.00-15.30-13.00-16.59 22.05 20.59 19.59 Good 22.06-21.00-20.00-17.00-20.29 26.00 24.42 23.13 Excellent 26.01-24.43-23.14-20.30-23.59 28.59 27.09 26.15 Superior 29.00+ 27.10+ 26.16+ 24.00+ *Based on the Cooper Clinic modified Balke treadmill protocol
2.7. Rokok 2.7.1. Pengertian Rokok Rokok adalah silinder dari kertas berukuran panjang antara 70 hingga 120 mm (bervariasi tergantung negara) dengan diameter sekitar 10 mm yang berisi daun-daun tembakau yang telah dicacah. Rokok dibakar pada salah satu ujungnya dan dibiarkan membara agar asapnya dapat dihirup lewat mulut pada ujung lainnya. 2.7.2. Kandungan Rokok Pada saat rokok dihisap komposisi rokok yang dipecah menjadi komponen lainnya, misalnya komponen yang cepat menguap akan menjadi asap bersamasama dengan komponen lainnya terkondensasi. Dengan demikian komponen asap rokok yang dihisap oleh perokok terdiri dari bagian gas (85%) dan bagian partikel (15%). Rokok mengandung kurang lebih 4.000 jenis bahan kimia, dengan 40 jenis diantaranya bersifat karsinogenik (dapat menyebabkan kanker), dan setidaknya 200 diantaranya berbahaya bagi kesehatan. Racun utama pada rokok adalah tar, nikotin, dan karbon monoksida (CO). Selain itu, dalam sebatang rokok juga mengandung bahan-bahan kimia lain yang tak kalah beracunnya (David E, 2003). Zat-zat beracun yang terdapat dalam rokok antara lain adalah sebagai berikut: 1. Nikotin Komponen ini paling banyak dijumpai di dalam rokok. Nikotin yang terkandung di dalam asap rokok antara 0.5-3 ng, dan semuanya diserap, sehingga di dalam cairan darah atau plasma antara 40-50 ng/ml. Nikotin merupakan alkaloid yang bersifat stimulan dan pada dosis tinggi bersifat racun. Zat ini hanya ada dalam tembakau, sangat aktif dan mempengaruhi otak atau susunan saraf pusat. Nikotin juga memiliki karakteristik efek adiktif dan psikoaktif. Dalam jangka panjang, nikotin akan menekan kemampuan otak untuk mengalami kenikmatan, sehingga perokok akan selalu membutuhkan kadar nikotin yang semakin tinggi untuk mencapai tingkat kepuasan dan ketagihannya. Sifat nikotin yang adiktif ini dibuktikan dengan adanya jurang antara jumlah perokok yang ingin berhenti merokok dan jumlah yang berhasil berhenti (Pdpersi, 2006).
Nikotin yaitu zat atau bahan senyawa porillidin yang terdapat dalam Nicotoana tabacum, Nicotiana rustica dan spesies lainnya yang sintesisnya bersifat adiktif dapat mengakibatkan ketergantungan. Nikotin ini dapat meracuni saraf tubuh, meningkatkan tekanan darah, menyempitkan pembuluh perifer dan menyebabkan ketagihan serta ketergantungan pada pemakainya. 2. Karbon Monoksida (CO) Gas karbon monoksida (CO) adalah sejenis gas yang tidak memiliki bau. Unsur ini dihasilkan oleh pembakaran yang tidak sempurna dari unsur zat arang atau karbon. Gas karbon monoksida bersifat toksis yang bertentangan dengan oksigen dalam transpor maupun penggunaannya. Gas CO yang dihasilkan sebatang rokok dapat mencapai 3-6%, sedangkan CO yang dihisap oleh perokok paling rendah sejumlah 400 ppm (parts per million) sudah dapat meningkatkan kadar karboksi haemoglobin dalam darah sejumlah 2-16% (Sitepoe, M., 1997). 3. Tar Tar merupakan bagian partikel rokok sesudah kandungan nikotin dan uap air diasingkan. Tar adalah senyawa polinuklin hidrokarbon aromatika yang bersifat karsinogenik. Dengan adanya kandungan tar yang beracun ini, sebagian dapat merusak sel paru karena dapat lengket dan menempel pada jalan napas dan paruparu sehingga mengakibatkan terjadinya kanker. Pada saat rokok dihisap, tar masuk kedalam rongga mulut sebagai uap padat asap rokok. Setelah dingin akan menjadi padat dan membentuk endapan berwarna coklat pada permukaan gigi, saluran pernapasan dan paru-paru. Pengendapan ini bervariasi antara 3-40 mg per batang rokok, sementara kadar dalam rokok berkisar 24-45 mg. Sedangkan bagi rokok yang menggunakan filter dapat mengalami penurunan 5-15 mg. Walaupun rokok diberi filter, efek karsinogenik tetap bisa masuk dalam paru-paru, ketika pada saat merokok hirupannya dalam-dalam, menghisap berkali-kali dan jumlah rokok yang digunakan bertambah banyak (Sitepoe, M., 1997).
4. Timah Hitam (Pb) Timah Hitam (Pb) yang dihasilkan oleh sebatang rokok sebanyak 0,5 ug. Sebungkus rokok (isi 20 batang) yang habis dihisap dalam satu hari akan menghasilkan 10 ug. Sementara ambang batas bahaya timah hitam yang masuk ke dalam tubuh adalah 20 ug per hari (Sitepoe, M., 1997). 5. Amoniak Amoniak merupakan gas yang tidak berwarna yang terdiri dari nitrogen dan hidrogen. Zat ini tajam baunya dan sangat merangsang. Begitu kerasnya racun yang ada pada ammonia sehingga jika masuk sedikit pun ke dalam peredaran darah akan mengakibatkan seseorang pingsan atau koma. 6. Hidrogen Sianida (HCN) Hidrogen sianida merupakan sejenis gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak memiliki rasa. Zat ini merupakan zat yang paling ringan, mudah terbakar dan sangat efisien untuk menghalangi pernapasan dan merusak saluran pernapasan. Sianida adalah salah satu zat yang mengandung racun yang sangat berbahaya. Sedikit saja sianida dimasukkan langsung ke dalam tubuh dapat mengakibatkan kematian. 7. Nitrous Oxide Nitrous oxide merupakan sejenis gas yang tidak berwarna, dan bila terhisap dapat menyebabkan hilangnya pertimbangan dan menyebabkan rasa sakit. 8. Fenol Fenol adalah campuran dari kristal yang dihasilkan dari distilasi beberapa zat organik seperti kayu dan arang, serta diperoleh dari tar arang. Zat ini beracun dan membahayakan karena fenol ini terikat ke protein dan menghalangi aktivitas enzim. 9. Hidrogen Sulfida Hidrogen sulfida adalah sejenis gas yang beracun yang gampang terbakar dengan bau yang keras. Zat ini menghalangi oksidasi enzim (zat besi yang berisi pigmen)
2.7.3. Kategori Perokok 1. Perokok Pasif Perokok pasif dalah asap rokok yang di hirup oleh seseorang yang tidak merokok. Asap rokok merupakan polutan bagi manusia dan lingkungan sekitarnya. Asap rokok lebih berbahaya terhadap perokok pasif daripada perokok aktif. Asap rokok yang dihembuskan oleh perokok aktif dan terhirup oleh perokok pasif, lima kali lebih banyak mengandung karbon monoksida, empat kali lebih banyak mengandung tar dan nikotin (Wardoyo, 1996). 2. Perokok Aktif Menurut Bustan (1997) rokok aktif adalah asap rokok yang berasal dari hisapan perokok atau asap utama pada rokok yang dihisap (mainstream). Dari pendapat di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa perokok aktif adalah orang yang merokok dan langsung menghisap rokok serta bisa mengakibatkan bahaya bagi kesehatan diri sendiri maupun lingkungan sekitar. 2.7.4. Jumlah Rokok Yang Dihisap Menurut Bustan (1997) jumlah rokok yang dihisap dapat dalam satuan batang, bungkus, pak per hari. Jenis rokok dapat dibagi atas 3 kelompok yaitu: 1. Perokok Ringan: Disebut perokok ringan apabila merokok kurang dari 10 batang per hari. 2. Perokok Sedang: Disebut perokok sedang jika menghisap 10-20 batang per hari. 3. Perokok Berat: Disebut perokok berat jika menghisap lebih dari 20 batang. 2.7.5. Lama Menghisap Rokok Menurut Bustan (1997) merokok dimulai sejak umur kurang dari 10 tahun atau lebih dari 10 tahun. Semakin awal seseorang merokok makin sulit untuk berhenti merokok. Rokok juga punya dose-response effect, artinya semakin muda usia merokok, akan semakin besar pengaruhnya. Apabila perilaku merokok dimulai sejak usia remaja, merokok dapat berhubungan dengan tingkat arterosclerosis.
Risiko kematian bertambah sehubungan dengan banyaknya merokok dan umur awal merokok yang lebih dini (Smet, 1994). Merokok sebatang setiap hari akan meningkatkan tekanan sistolik 10 25 mmhg dan menambah detak jantung 5 20 kali per menit (Sitepoe, M., 1997). Dampak rokok akan terasa setelah 10-20 tahun pasca digunakan. 2.8. Pengaruh Rokok Terahadap Pernapasan Secara luas diketahui bahawa merokok dapat mengurangi napas atlet. Pernyataan ini benar karena banyak terdapat alasan. Pertama, salah satu dampak nikotin adalah menyebabkan konstriksi bronkiolus terminal paru-paru, yang meningkatkan resistensi aliran udara ke dalam dan ke luar paru-paru. Kedua, efek iritasi asap rokok itu sendiri meningkatakn peningkatan sekresi cairan ke dalam cabang-cabang bronkus, juga pembengkakakan lapisan epitel. Ketiga, nikotin melumpuhkan silia pada permukaan sel epitel pernapasan yang normalnya terus bergerak untuk memindahkan kelebihan cairan dan partikel asing dari saluran pernapasan. Dengan semuanya itu, bahkan perokok ringan sekalipun sering merasakan adanya tahanan pernapasan selama latihan maksimum dan tingkat kinerjanya dapat berkurang. Yang lebih hebat lagi adalah pengaruh rokok kronis, ada sedikit perokok kronis yang tidak menderita beberapa tingkat emfisema. Pada penyakit ini terjadi hal berikut ; 1. Bronkitis kronis 2. Obstruksi bronkioli terminalis yang banyak 3. Destruksi banyak dinding alveolus. Pada emfisema berat, sebanyak empat per lima membran respiratorius dapat rusak, bahkan latihan ringan sekalipun dapat mengakibatkan gawat pernapasan. Kebanyakan pasien seperti itu bahkan tidak dapat melakukan kegiatan sederhana seperti berjalan mengelilingi sebuah ruangan tanpa terengahengah (Guyton & Hall, 2008).