Fisiologi Anemia dan Transfusi Sel Darah Merah

Transfusi sel darah merah telah dikenal sejak pertengahan abad ke 17, meskipun belum menjadi lebih jelas pada awal abad ke 20 dimana transfusi sel darah telah menjadi bagian dari praktik klinik sehari-hari.

Riwayat dengan kadar hemoglobin dibawah 10 gr/dL dan hematokrit 30% telah diterima secara umum sebagai tlevel minimal, juga untuk keperluan pembedahan. Pertama kali diperkenalkan pada 1942 dengan aturan “10/30” telah diterima dengan baik sebagai “pemicu transfusi”, lebih dari sekedar pilihan dibanding data yang lain.

Nilai transfusi sel darah merah pada praktek klinisi sebagai terapi untuk anemia tidak dapat dibantahkan pada abad ini. Meskipun demikian, pada awal 1980, praktek transfusi mulai diteliti dengan cermat dan sistematis, termasuk pemeriksaan lebih lanjut pada resiko dan efek samping.

Beberapa petunjuk belakangan ini menyatakan batas transfusi yang lebih empirik pada beberapa praktek transfusi hanya untuk kebutuhan secara fisiologis, telah sulit untuk dijelaskan.

Beberapa konsep fisiologis tentang transport oksigen dan kegunaan lainnya dijelaskan pada awal abad ke 20 telah diterima secara luas.

Transport Oksigen

Hemoglobin merupakan molekul yang kompleks yang terdiri dari empat sel globin, setiap elemen mengandung cincin heme dimana oksigen dapat berikatan. Kapasitas pengangkutan oksigen dari hemoglobin, atau afinitas pengikatan ke O2, diperlihatakn pada hubungan antara saturasi hemoglobin dan tekanan sebagian dari oksigen (pO2).

Hubungan ini didasarkan pada kurva disosiasi antara oxyhemoglobin, memungkinkan inspirasi kapasitas paru yang efisien pada nilai pO2 yang tinggi dan ekspirasi atau pengeluaran pada jaringan dnegan nilai pO2 yang rendah.

Bagaimanapun juga afinitas pengikatan Hemoglboin dan O2 (derajat dari molekul saturasi O2 pada sudut tempat berikatan pada hemoglobin pada pO2 yang ada) mungkin dirubah oleh beberapa kondisi penyakit dan memainkan peran adaptasi yang signifikan sebagai respon menjadi anemia.

Nilai O2 yang diedarkan, baik keseluruh tubuh atau ke organ tertentu merupakan produk dari aliran darah dan isi dari arteri O2. untuk seluruh tubuh, O2 yang diantarkan (DO2) merupakan produk dari aliran darah total atau cardiac output dan isi dari arteri O2(CaCO2). Yang dituliskan dalam rumus :

DO2 = CO x CaCO2

Saat kondisi pernapasan dibawah kondisi normal, O2 yang ada pada arteri diangkut oleh hemoglobin dimana telah di saturasi dengan penuh, sementara sisanya menyatu dengan plasma.

Nilai yang dihilangkan pada O2 yang menyatu merupakan proporsi dengan tekanan sebagian dan dihitung dengan mengalikan pO2 dengan angka konstan (k=0,00301), dikenal dengan koefisien daya larut.

Hal ini, pada kebanyakan kasus, isi dari arteri O2 mungkin mendekati dari batas hemoglobin menggunakan rumus:

CaO2 (dalam ML/L = % sat x 1,39 (mL/g) x [Hb] (g/dL)

Jika CaCO2 dimasukkan dari rumus ke 2 ke 1, maka :

DO2 = CO x (%sat x 1,39 x [Hb])

Dimana CO = cardiac output dalam L/min, %sat = hemoglobin O2 saturasi dalam %, [Hb] = konsentrasi hemoglobin dalam g/dL dan 1,39 dalam konstanta ikatan hemoglobin (i.e, 1,39 mL dari O2 akan berikatan dengan 1 g dari hemoglobin saat saturasi penuh).

Cardiac output, pengukuran aliran darah keseluruh tubuh, merupakan determinan utama dalam pengangkutan O2. Ini mungkin dihitung degan mengalikan stroke volume (perbandingan antara end diastolik volume dan end sistolik volume dalam liter) dan heart rate ( bit per menit).

Stroke volume dipengaruhi oleh preload ( volume akhir sistolik ), afterload (tekanan arteri dan resistensi pada pertemuan itu selama setiap ejeksi ventrikel). Kerja jantung atau energi yang dilepaskan oleh jantung merupakan proporsi yang sama dengan denyut jantung, perubahan pada tekanan (tekanan arteri dan ventrikel kiri) dan volume ( fraksi ejeksi) selama siklus jantung ( 7 – 12).

Sehingga, untuk tekanan darah yang ada, peningkatan cardiac output akan meningkatkan konsumsi O2 di otot jantung atau untuk cardiac output normal, konsumsi O2 juga akan meningkaatkan tekanan darah.

Hipoksia jaringan ( dan anoksia) akan muncul jika penghantaran O2 menurun samapi ke tingkat dimana jaringan tidak lagi mendapat O2 yang cukup untuk memenuhi kebutuhan metabolismenya.

Dari persamaan yang 1 dan 3, didapatkan bahwa hipoksia jaringan bisa diakibatkan oleh penurunan penghantaran O2 yang mengakibatkan penurunan konsentrasi hemoglobin (anemic hipoksia), cardiac output (stagnant hipoksia), atau saturasi hemoglobin (hipoksic hipoksia).

Setiap bagian penting dari DO2 memiliki substansi fisiologis yang memungkinkan tubuh manusia untuk beradaptasi pada peningkatan yang signifikan pada kebutuhan O2 atau penurunan pada salah satu faktor dari DO2 yang merupakan manifestasi dari berbagai penyakit.

Pada orang sehat, jumlah O2 yang dihantarkan melampaui jumlah kebutuhan O2 pada saat istirahat dengan faktor dua hingga empat kali lipat. Sebagai contoh, jika kita memperkirakan tingkat hemoglobin ada pada 15,0 gr per dL, saturasi oksigen 99%, dan cardiac output 5 liter per menit, dan penghantaran O2 akan menjadi 1032 mL per menit.

Pada saat istirahat, jumlah O2 yang dibutuhkan atau yang dikonsumsi oleh seluruh tubuh berkisar 200 – 300 mL per menit. Jumlah penurunan hemoglobin dibawah 10 g per dL akan menghasilkan penghantaran O2 menjadi 688 mL per menit. Meskipun penuurunan penghantaran O2 ini yang berkisar 33 %, masih menyisakan dua kali lipat penghantaran O2 sebagai perbandingan dengan konsumsi O2.

Bagaimanapun juga, penurunan konsentrasi hemoglobin sebaanayk 5 gr per dL dengan semua parameter, termasuk cardiac output, akan menurunkan kadar O2 yang dihantarkan ke tingkat kritis 342 mL per menit, dibawah kondisi stabil, penurunan secara dramatis O2 ini tidak akan mempengaruhi konsumsi O2.

Meskipun demikian, dibawah tingakt kritis atau batas dari O2 (DO2crit), konsumsi O2 akan menurun dengan penurunan konsentrasi hemoglobin( dan penurunan penghantaran O2). Oleh karena itu, hubungan yang bifasik antara penghantaran oksigen dan konsumsi adalah ; porsi penghantaran O2 secara independen berada dibawah nilai ambang (DO2crit), dimana konsumsi oksigen tidak dipengaruhi oleh penghantaran O2 dan faktor penghantaran atau porsi suplai penghantaran, dimana penghantaran O2 secara linear berhubungan dengan konsumsi O2.

Porsi akhir dari hubungan dibawah DO2crit mengidikasikan adanya hipoksia jaringan. Penelitian baik secara klinis maupun laboratorium telah dilakukan untuk menilai DO2crit. Penelitian klinis paling akurat menemukan nilai batas nya adalah 4 mL/min/kg saat penelitian klinis dan laboratorium lain menemukan nilai antara 8 mL/min/kg.

DO2crit, atau batas anaerob, tidak mungkin menjadi nilai mutlak satu-satunyatapi akan sangat bergantung pada hal lain seperti tingkat metabolisme basal, spesifik organ atau jaringan tertentu, beberapa kelanjutan penyakit, atau mungkin faktor kompleks seperti umur pasien atau perubahan secara genetis.

Saat darah telah mengandung oksigen maka akan didistribusikan ke seluruh oragn dan jaringan melalui arteri dan kemudian masuk ke mikrosirkulasi. Aliran darah dalam organ diatur oleh arteri berukuran sedang, pada awalnya berespon pada perubahan stimulasi otonom dan pelepasan substansi vasodilator.

Dalam sistem organ, sel darah merah dibawa kedalam mikrosirkulasi dimana O2 dilepaskan ke jaringan melalui jaringan kapiler berdinding tipis. Sekali dilepaskan, O2 tersebar melalui ruang intersisiel kemudian menemukan jalan menuju ke dalam sel dan mitokondriauntuk digunakan pada proses respirasi tingkat sel. Ada perubahan lain pada mikrovaskuler berupa peningkatan penghantaran O2 pada kondisi anemia.