Download docx - Bab II. Fisiologi Ginjal

Transcript
Page 1: Bab II. Fisiologi Ginjal

BAB II

2.1 ANATOMI GINJAL

Ginjal merupakan sepasang organ berbentuk kacang (bean shaped), terletak

retroperitoneal, dibelakang kavum abdomen. Ginjal kanan sedikit lebih rendah

dibandingkan ginjal kiri oleh karena besarnya lobus hepatis kanan, dengan rata-

rata ukurannya panjang 11 cm, lebar 6 cm dan tebal 4 cm.4

Ginjal terletak diantara vertebra T12 – L3. Masing – masing ginjal memiliki

fascies anterior, fascies posterior, margo medialis, margo lateralis, extremitas

superior, dan extremitas inferior. Kearah kranial masing-masing ginjal berbatas

pada diafragma yang memisahkannya dari cavitas pleuralis dan costa XII.

Diafragma ada disebelah atas-belakang ujung atas ginjal (upper pole) sehingga

pada saat inspirasi ginjal akan terdorong kebawah. Kearah kaudal ginjal berbatas

pada muskulus kuadratus lumborum. Tepi medial ginjal terdapat hilum renale

yang merupakan area kecil dimana arteri dan saraf ginjal masuk, serta vena dan

pelvis renalis keluar dari ginjal.1,5

2

Page 2: Bab II. Fisiologi Ginjal

Pada umumnya ginjal kiri lebih besar dari ginjal kanan dan pada ginjal laki-

laki lebih panjang dibandingkan ginjal perempuan, dengan berat sekitar 150 gram.

Ginjal dipertahankan dalam posisi tersebut oleh bantalan lemak yang tebal yang

membungkus ginjal yaitu lemak perirenal dan lemak pararenal, yang membantu

meredam guncangan. Lapisan jaringan ikat longgar yaitu fascia renal

membungkus jaringan lemak pada dinding abdomen. Hilum renale memberi jalan

ke suatu ruang dalam ginjal yang dikenal sebagai sinus renalis dan berisi pelvis

renalis, calices renales, pembuluh darah, saraf dan jaringan lemak yang banyaknya

dapat berbeda-beda.5,6

Ginjal terbagi atas korteks dan medulla. Piramida renalis adalah struktur

berbentuk kerucut yang membentuk medulla. Medulla meluas dari piramida

renalis sampai ke korteks. Kaliks minor berbentuk corong dimana papilla renal

meluas. Beberapa kaliks minor bergabung menjadi kaliks mayor. Setiap ginjal

mengandung 8-20 kaliks minor dan 2 atau 3 kalik mayor. Kaliks mayor

bergabung membentuk ruang disbut pelvis renalis yang ditutupi oleh sinus renalis.

Pelvis renalis menyempit menjadi pipa dengan diameter kecil yakni ureter yang

keluar pada hilum ginjal dan bersambung pada kandung kemih. Urin yang

terbentuk dalam ginjal mengalir dari papilla renalis ke kaliks minor yang akan

menuju kaliks mayor berkumpul pada pelvis renalis dan meninggalkan ginjal

melalui ureter.3,6

3

Page 3: Bab II. Fisiologi Ginjal

Nefron merupakan unit histologi dan fungsional ginjal yang terdiri dari

korpuskel ginjal yaitu glomerulus dan kapsula bowman, serta tubulus ginjl yaitu

tubulus proksimal, ansa henle, tubulus distal dan bermuara pada tubulus (duktus)

koligens yang mengumpulkan cairan dari beberapa nefron. Korpuskel ginjal,

tubulus proksimal dan tubulus distal berlokasi pada korteks ginjal tetapi tubulus

koligens, bagian ansa henle dan duktus papilaris berada pada medulla renalis,

terdapat sekitar 800.000-1.000.000 nefron pada setiap ginjal yang dapat

membentuk urinnya sendiri. Nefron tidak dapat meregenerasi dirinya sendiri dan

mengalami penurunan fungsi pada usia diatas 40 tahun sebanyak 10% tiap 10

tahun. 2,6

Nefron yang terletak dekat medulla disebut juxtamedullary nephrons disana

terdapat ansa Henle yang panjang yang meluas sampai ke dalam medulla .

Juxtamedullary nephrons hanya terdapat sekitar 15% dari nefron. Nefron yang

lain disebut cortical nephrons dimana ansa Henle tidak meluas sampai ke

medulla.2,7

4

Page 4: Bab II. Fisiologi Ginjal

2.2 FISIOLOGI GINJAL

Ginjal merupakan organ eksresi utama tubuh. Kulit, ginjal, paru dan usus

mengeliminasi beberapa produk sisa tetapi jika ginjal gagal berfungsi organ

eksresi lain tidak dapat berkompensasi dengan baik.3 Fungsi ginjal ialah :

1. Menjaga keseimbangan H20 dalam tubuh.

2. Mengatur konsentrasi larutan dalam darah. Ginjal membantu mengatur

konsentrasi ion seperti Na, Cl, K, Ca2, and HPO4.

3. Menyaring darah. Kebanyakan volume filtrasi terutama ion dan molekul

berguna diserap kembali ke dalam darah. Sejumlah kecil air, sampah

metabolic, molekul toksin dan beberapa ion tetap difiltasi. Penambahan

produk sisa disekresi ke dalam filtrasi dan membentuk urin.

4. Mengatur volume plasma darah. Ginjal mempunyai fungsi utama

mengontrol volume cairan ekstraseluler. Dengan membuat urin terdilusi

dalam volume besar atau urin yang terkonsentrasi dalam jumlah kecil.

5. Menjaga keseimbangan asam basa (pH) tubuh. Ginjal mensekresikan

sejumlah ion H untuk mengatur pH cairan ekstraseluler.

6. Mengeluarkan (ekskresi) produk metabolism seperti urea, uric acid,

bilirubin dan kreatinin, serta benda asing seperti obat, peptisida dan lain

sebagainya yang tidak dibutuhkan oleh tubuh.

7. Mengatur pembentukan sel darah merah. Ginjal mensekresikan hormone

eritropoietin yang mengatur pembentukan sel darah merah pada sumsum

tulang.

8. Mengubah vitamin D kebentuk yang aktif.

Produksi urin

Nefron disebut unit fungsional ginjal karena merupakan struktural terkecil

yang membentuk urin. Tiga proses mayor pembentukan urin ialah filtrasi,

reabsorpsi dan sekresi. Filtrasi ialah pergerakan cairan melintasi membrane filtrasi

sebagai akibat perbedaan tekanan. Reabsorpsi merupakan pergerakan subtansi dari

filtrasi kembali ke darah. Pada umumnya banyak air dan larutan yang berguna di

reabsorpsi. Sekresi ialah transport aktif larutan ke dalam nefron. Urin yang dibuat

5

Page 5: Bab II. Fisiologi Ginjal

nefron terdiri dari larutan dan air yang difiltrasi dan larutan yang sekresikan ke

dalam nefron dikurangi larutan dan air yang di reabsorpsi.2,3

6

Page 6: Bab II. Fisiologi Ginjal

Filtrasi Glomerulus

Bagian dari cardiac output yang melintasi ginjal disebut fraksi ginjal. Fraksi

ginjal bervariasi dari 12-30% dari cardiac output pada dewasa saat istirahat rata-

rata 20-21% yang berarti kecepatan aliran darah ginjal sekitar 1176 mL/menit.

Plasma yang mengalir setiap menit disebut kecepatan aliran plasma ginjal setara

dengan kecepatan aliran darah ginjal dibagi porsi plasma dalam darah (sekitar

55%) 1176 x 0,55 = 646,8 ml plasma/ menit.8

Filtrasi glomerulus merupakan filtrasi plasma darah melalui glomerulus

menuju kapasul bowman (20%). Hal ini dipengaruhi oleh tekanan glomerulus (60

mmHg), tekanan dalam kapsul bowman (18 mmHg), tekanan osmotik koloid

dalam kapiler glomerulus (32 mmHg) dan tekanan filtrasi (10 mmHg), koefisien

filtrasi (12,5/menit/mmHg), serta laju filtrasi glomerulus (125 ml/menit).2

Cairan yang difiltrasika melalui glomerulus ke dalam kapsula bowman

disebut filtrat glomerulus. Jumlah filtrat glomerulus yang dibentuk setiap menit

dalam semua nefron kedua ginjal disebut laju filtrasi glomerulus. Rata-rata laju

filtrasi glomerulus pada orang normal 125 ml/menit, yaitu sekitar 180 liter per

hari atau lebih dari 2 kali berat badan total. Lebih dari 99% filtrate direarbsorpsi

di tubulus.2,7

7

Page 7: Bab II. Fisiologi Ginjal

Substansi Jumlah per

menit (ml)

Kalkulasi

Aliran darah

ginjal

1176 Jumlah darah yang mengalir ke ginjal per menit

setara dengan cardiac output (5600 mL darah

/menit) dikali persentase cardiac output (21%)

yang masuk ke ginjal

5600 ml darah/ menit x 0,21 = 1176 ml

darah/menit

Aliran plasma

ginjal

650 Jumlah plasma yang mengalir melalui ginjal tiap

menit setara dengan aliran darah ginjal dikali

persentase plasma dalam darah. Karena hematocrit

adalah persentase darah yang mengandung

element padat, persentase plasma dalam darah

ialah 100 dikurangi hematocrit. Diasumsikan

hematocrit 45, peresentase plasma dalam darah

ialah 55% (100-45) sehingga aliran plasma 55%

aliran darah ginjal

1176 ml darah/ menit x 0,55 = 650 ml plasma

/menit

Glomerulus

Filtration rate

(GFR)

125 Jumlah plasma (filtrate) yang masuk ke kapsul

Bowman per menit setara dengan aliran plasma

ginjal dikali persentase (19% fraksi filtrasi) plasma

yang masuk ke kapsul ginjal

650 ml filtrate/ menit x 0,19 = 125 ml filtrate

/menit

Urin 1 Filtrate yang tidak direabsorpsi yang keluar dari

ginjal per menit setara dengan GFR dikali

persentase (0,8%) filtrate yang tidak direabsorpsi

dalam darah

125 ml filtrate/ menit x 0,008 = 1 ml uin.menit

Ml urin per menit dapat diubah menjadi liter urin

per hari dengan dikalikan 1,44

8

Page 8: Bab II. Fisiologi Ginjal

1 ml urin/menit x 1,44 = 1,4 L/hari

Reabsorpsi tubular

Zat filtrasi meninggalkan lumen kapsul bowman dan mengalir sepanjang

tubulus proksimal, ansa henle dan tubulus distal dan masuk ke tubulus koligens.

Saat melewati struktur ini, banyak zat yang sudah terfiltrasi mengalami reabsorpsi

tubular. Reabsorpsi tubular terjadi melalui dua mekanisme yaitu transport aktif

dan transport pasif. Dari 180 liter/ hari plasma yang di filtrasi, sebanyak 178,5

liter di rearbsorpsi dan 1,5 liter di buang melalui urin.3

Mekanisme transport aktif terjadi melalui dinding tubulus. Salah satunya

natrium dari lumen tubulus proksimal masuk kedalam kapiler tubulus. Transport

aktif terjadi dari bagian dalam sel epitel melalui membran basalis dan membran

sisi kedalam saluran-saluran basal di bawah sel epitel dan dalam ruang diantara

sel-sel tersebut, dan juga menurunkan potensial listrik di sisi dalam sel kenilai

yang rendah, ke 70 milivolt. Karena konsentrasi rendah dan potensial negatif di

sisi dalam, sel menimbulkan suatu perbedaan konsentrasi ion natrium dan juga

perbedaan listrik dan tubulus terhadap sisi dalam sel, ion natrium berdifusi dan

tubulus melalui sel epitel yang menghadap kelumen (brush border) ke dalam sel.

Zat lain selain natrium yang direabrbsorpsi seara aktif adalah glukosa, asam

amino, ion kalsium, ion klorida, ion fosfat, ion urat dan lain-lain. Sedangkan yang

di sekresikan adalah ion hydrogen dan ion kalium. Air mengikuti larutan

direabsorpsi melintasi dinding nefron. Ketika larutan nefron direabsorbsi, air juga

ikut direabsorpsi melalui proses osmosis.2,7

Mekanisme transport pasif terjadi melalui epitelium tubulus, yaitu melalui

bagian-bagian tubulus yang permeable seperti tubulus proksimal, yang

menyebabkan terjadinya osmosis air timbul dengan cepat. Selain itu, beberapa zat

lain yang tidak ditransport secara aktif seperti urea dapat berdifusi dari cairan

tubulus ke cairan peritubulus. Kecepatan zat lain yang tidak di transport secara

aktif ditentukan oleh jumlah air yang direarbsorspsi karena dapat menimbulkan

perbedaan konsentrasi dan permeabilitas membrane tubulus untuk zat tersebut.2,3

9

Page 9: Bab II. Fisiologi Ginjal

Reabsorpsi pada tubulus proksimal

Hasil filtrasi di kapsul bowman, di rearbsorpsi di tubulus proksimal sebanyak

65-75%. Fungsi utama dari tubulus proksimal yaitu reabsorpsi natrium (Na+).

Kebanyakan zat yang direabsorpsi harus melewati sel yang membuat dinding

nefron. Sel ini memiliki permukaan apikal berada pada permukaan dalam nefron,

permukaan basal yang membentuk dinding luar nefron dan permukaan lateral

yang melekat pada permukaan lateral sel lain nefron. Reabsorpsi dari kebanyakan

larutan dari tubulus proksimal dihubungkan dengan transport aktif primer Na+

melintasi membrane basalis epitel nefron dari sitoplasma ke cairan interstitial

yang membuat konsentrasi rendah Na+ di dalam sel. Saat sel membrane basalis

memerlukan energy dari ATP untuk mengeluarkan Na+ dari dalam sel ditukar

dengan K+ dengan counter transport. Karena konsentrasi Na+ dalam tubulus

tinggi, gradient konsentrasi tinggi berada pada lumen nefron ke cairan intraseluler

dari sel sepanjang nefron. Gradient konsentrasi Na+ merupakan sumber energy

untuk cotransport dari banyak molekul larutan dari lumen nefron ke sel nefron.7

Molekul pembawa yang membawa asam amino, glukosa dan larutan lainnya

berlokasi pada membrane apikal yang memisahkan lumen nefron dari sitoplasma

sel epitel. Setiap molekul pembawa ini melekat pada satu zat khusus untuk dibawa

10

Page 10: Bab II. Fisiologi Ginjal

bersama Na+. gradient konsentrasi Na+ menyediakan sumber energy untuk

membawa Na+ dan ioan atau molekul lain melekat pada molekul pembawa dari

lumen ke dalam sel nefron. Sekali molekul dibawa ke dalam sel, mereka melintasi

membrane basalis dari sel dengan difusi difasilitasi. Beberapa larutan juga

berdifusi antara sel dari lumen nefron ke cairan interstitial. Konsentrasi dari

larutan ini meningkat bersamaan denga larutan di bawa dan air berpindah secara

osmosis dari lumen ke cairan interstitial. Saat gradient konsentrasi meningkat di

atas konsentrasi dalam cairan interstitial, akan berdifusi antara sel epitel. Beberapa

K+, Ca2+ dan Mg2+ berdifusi di antara sel dari dinding tubulus proksimal dari

lumen tubulus ke cairan interstitial. Reabsorpsi dari larutan ini terjadi melalui

proses difusi bahkan dengan ion yang sama yang mengalami reabsorpsi dengan

proses cotransport. Reabsorpsi larutan pada tubulus proksimal dan tubulus sangat

permeable dengan air. Sebagai molekul larutan ditranspor dari nefron ke cairan

interstitial, air bergerak juga dengan arah yang sama dengan osmosis. Saat filtrate

mencapai akhir tubulus proksimal, volumenya dikurangi sekitar 65%. Konsentrasi

filtrate dalam tubulus proksimal tetap sama dengan cairan interstitial (300

mOsm/kg) karena dinding nefron permeabel dengan air.7,8

11

Page 11: Bab II. Fisiologi Ginjal

Cotranspor molekul dan ion melintasi epitel nefron tergantung pada transport

aktif ion natrium untuk pertukaran dengan ion Kalium melintasi membrane

basalis. Cotranspor ialah proses dimanan protein pembawa memindahkan ion atau

molekul dengan Na+ melintasi membrane apikal. Gradient Konsentrasi Na+

menyediakan energy untuk cotransport.8

Asam amino, glukosa, K+, Cl- dan banyak larutan masuk ke dalam sel nefron

dengan Na+. Air masuk dan keluar melalui proses osmosis. Glukosa, asam amino,

Na+, Cl- dan banyak larutan meninggalkan sel melintasi membran apikal dengan

proses difusi fasilitasi.7

Reabsorpsi Ansa Henle

Ansa henle turun ke medulla ginjal dimana konsentrasi larutan pada cairan

interstitial sangat tinggi. Segmen tipis ansa Henle sangat permeable dengan air,

permeable sedang dengan urea, Natrium dan kebanyakan ion yang merupakan

adaptasi pergerakan pasif larutan melewati dinding lengkungan dimana air lebih

cepat bergerak dibandingkan dengan larutan. Saat filtrate melewati segmen tipis

ansa Henle, air keluar dari nefron melalui proses osmosis. Beberapa larutan

bergerak ke dalam nefron. Seiring waktu berjalan filtrate mencapai ujung akhir

segmentipis ansa Henle, volume filtrate sudah berkurang 15-20% dan konsentrasi

filtrasi setara dengan konsentrasi cairan interstitial.7

Bagian tebal dan tipis lengan ascending ansa Henle sangat tidak permeable

dengan air jadi tidak ada tambahan air yang berdifusi dari nefron melewati lengan

ini. Lengan ascending ansa Henle dikelilingi dengan cairan interstitial yang

konsetrasinya menjadi rendah sampai ke korteks. Filtrate mengalir melewati

segmen tipis lengan, larutan berdifusi ke cairan interstitial membuat

konsentrasinya berkurang. Air tidak dapat mengikuti larutan karena segmen tipis

sangat tidak permeable denagn air. Segmen tebal juga sangat tidak permeabel baik

air maupun larutan. Larutan seperti Na+, K+ dan Cl- ditransport dari segmen tebal

lengan ascending ansa Henle ke cairan interstitial melalui proses cotranport.

12

Page 12: Bab II. Fisiologi Ginjal

Cotransport bertanggung jawab terhadap pergerakan K+ dan Cl- dengan Na+

melintasi membrane apikal lengan asecending ansa Henle.2,7

Sekali masuk ke sel lengan ascending C- dan K+ melintasi membrane sel

basalis masuk ke cairan interstitial dari konsentrasi tinggi masuk ke sel dengan

konsentrasi rendah di luar sel dengan difusi difasilitasi. Gradient konsentrasi Na+

dibuat dengan transport aktif Na+ keluar dari sel dengan pertukaran K+ melintasi

membran basalis.

Karena lengan ascending ansa Henle sangat tidak permeable dengan air dan

karena ion dikelurakan dari lengan ascending maka konsentrasi larutan dalam

nefron dikurangi sekitar 100 mOsm/ kg saat cairan mencapai tubulus distal. Hal

ini berbeda dengan konsentrasi cairan interstitial dalam korteks sekitar 300

mOsm/kg. Sehingga filtrate masuk ke tubulus distal lebih cair disbanding cairan

interstitial yang melingkupinya.7,8

Dinding lengan descending ansa Henle permeable terhadap air. Cairan

interstitiel dalam medulla ginjal dan darah dalam vasa recta memiliki konsentrasi

larutan tinggi (osmolalitas tinggi). Air secara osmosis bergerak dari tubulus ke

cairan interstitial dan vasa rekta. Perluasan nya, larutan berdifusi dari vasa rekta

dan cairan interstitial ke dalam tubulus. Segmen tipis dari lengan ascending dari

ansa Henle tidak permeable terhadap air tetapi permeable terhadap larutan.

Larutan berdifusi keluar dari tubulus dank e cairan interstitial yang lebih encer

saat lengan ascending ke atas ke kortek ginjal. Larutan berdifusi ke vasa rekta

descending.7

Dinding lengan ascending ansa Henle tidak permeable terhadap air. Na+

melintasi dinding membrane basalis dengan transport aktif, gradient konsentrasi

untuk Na+. K+ dan Cl– di kotrasnport dengan Na+ melintasi membrane apical

dan ion melewati difusi difasilitasi melintasi membrane sel basalis dari sel

tubulus. 7,8

Reabsorpsi pada tubulus distal dan tubulus koligens.

Cl- ditransport melintasi membrane apikal dari tubulus distal dan tubulus

koligens dengan Na+. gradient konsentrasi dari Na+ merupakan hasil transport

aktif Na+ melintasi sel membrane. Sebagai tambahan, tubulus koligens meluas

13

Page 13: Bab II. Fisiologi Ginjal

dari korteks ginjal dimana konsentrasi cairan interstitial berkisar 300 mOsm/kg

melintasi medulla ginjal dengan konsentrasi cairan interstitial sangat tinggi. Air

bergerak secara osmosis ke cairan interstitial dengan konsentrasi lebih tinggi

dimana tubulus distal dan tubulus koligens sangat permeable terhadap cairan.

Konsekuensinya, urin dibuat dalam volume kecil.7

Air tidak dapat berpindah secara osmosis ke dalam cairan interstitial ketika

tubulus distal dan tubulus koligens tidak permeable dengan air. Konsekuensinya

urin encer dengan volume besar dibuat. Produksi urin yang pekat atau encer di

bawah pengaruh hormone. Urea masuk ke filtrasi glomerulus karena sama dengan

konsentrasi plasma. Saat volume filtrate menurun pada nefron, konsentrasi urea

meningkat karena tubulus ginjal sangat tidak permeable dengan urea. Hanya

sekitar 40-60% dari urea secara pasif di reabsorpsi dalam nefron, meskipun sekitar

99% air di reabsorpsi. Sebagai tambahan urea, ion urat, kreatinin, sulfat, fosfat

dan nitrat direabsorpsi tetapi tidak seektensif air. Zat ini lebih terkonsentrasi

dalam filtrate saat volume filtrate menjadi lebih kecil. Zat ini sangat toksik jika

diakumulasi dalam tubuh, sehingga akumulasi zat ini dalam filtrasi dan eliminasi

melalui urin membantu menjaga homeostasis.2,3,7

Konjugasi dan eksresi

Beberapa obat, lingkungan polutan dan benda asing yang terdapat pada sisitem

sirkulasi direabsorpsi dari ginjal. Zat ini biasanya larut dalam lemak, komponen

nonpolar masuk ke filtrasi glomerulus dan direabsorpsi secara pasif sama dengan

proses reabsorpsi urea. Karena zat ini direabsorpsi secara pasif dalam nefron,

maka tidak diekresikan secara cepat. Sel hati melekatkan molekul lain dengan zat

ini melalui proses konjugasi yang akan mengubah zat ini menjadi zat yang lebih

larut dalam air. Zat ini kemudian masuk ke filtrasi tetapi tidak melewati dinding

nefron, tidak direabsorpsi dari tubulus renal dan konsekuensinya lebih cepat di

eksresikan dalam urin. Satu hal penting fungsi ginjal mengubah toksin nonpolar

menjadi bentuk yang mudah larut dalam air yang akan meningkatkan kecepatan

ekskresi dalam urin.2,3

14

Page 14: Bab II. Fisiologi Ginjal

Sekresi tubular

Sekresi tubular melibatkan pergerakan beberapa zat seperti produk

metabolisme yang menjadi toksik dalam konsentrasi tinggi. Dan obat atau zat

yang normalnya tidak diproduksi tubuh masuk ke nefron. Sekresi tubular dapat

berupa aktif atau pasif. Ammonia dibuat dalam sel epitel dari nefron dan berdifusi

ke dalam lumen nefron. H+, K+, penicillin, dan para-aminohippuric acid (p-

aminohippuric acid; PAH), sementara yang lainnya disekresi secara aktif dengan

transport aktif atau proses cotransport ke dalam nefron.3,8

Sebagai contoh, proses countertransport memindahkan H+ dari sel nefron ke

dalam lumen nefron. H+ melekat pada molekul pembawa di dalam membrane

plasma dan Na+ melekat pada molekul pembawa diluar membrane plasma. Saat

Na+ bergerak ke dalam sel, H+ bergerak keluar dari sel. Sekresi h+ dibuat sebagai

hasil reaksi air dan CO2 membentuk H+ dan HCO3-.7,8

Molekul countertransport mensekresikan H+ ke dalam lumen nefron dan Na+

masuk ke sel nefron dan HCO3- di cotransport melintasi membrane basal dari sel

dan masuk ke kapiler peritubular. H+ disekresikan ke tubulus proksimal dan distal

dan K+ secara aktif disekresikan ke tubulus distal. Penisilin dan p-aminohippuric

acid merupakan contoh zat yang tidak dibuat oleh tubuh secara normal yang

disekresikan secara aktif ke tubulus proksimal.8

Mekanisme konsentrasi urin

Ketika air dalam volume besar diminum sangat penting untuk menghilangkan

kelebihan air tanpa kehilangan eletrolit dalam jumlah besar atau zat lain yang

penting untuk menjaga homeostasis. Respon ginjal adalah membuat urin encer

dalam jumlah besar. Di lain pihak, ketika air minum susah didapatkan, membuat

urin encer dalam jumlah besar dapat menyebabkan dehidrasi cepat. Ketika air

yang diminum terbatas, ginjal membuat sejumlah kecil urin pekat yang

mengandung produk sampah untuk mencegah zat tersebut terakumulasi pada

system sirkulasi. Ginjal dapat membuat urin dengan konsentrasi yang bervariasi

antara 65 sampai 1200 mOsm/kg dimana osmolalitas cairan ekstraseluler

mendekati 300 mOsm/kg. Menjaga larutan konsentrasi tinggi dalam medulla,

fungsi countercurrent ansa Henle, mekanisme yang mengontrol permeabilitas

15

Page 15: Bab II. Fisiologi Ginjal

nefron distal terhadap air sangat penting bagi ginjal untuk mengontrol volume dan

konsentrasi urin yang dibuat.2

Pembentukan urin pekat.

Filtrat masuk ke tubulus distal setelah melewati ansa Henle dan kemudian

memasuki tubulus koligens. Mendekati akhir tubulus distal dan tubulus koligens,

dinding tubulus menjadi sangat permeable terhadap air. Terdapat hormone

antidiuretic (antidiuretic hormone/ADH). Air kemudian berdifusi dari lumen

nefron ke cairan interstitial konsentrasi lebih tinggi. ADH meningkatkan

permeabilitas membrane plasma dari nefron distal dan tubulus koligens terhadap

air. ADH melekat ke reseptor membrane, mengaktivasi protein G yang

meningkatkan sintesa cAMP pada sel tubulus distal dan tubulus koligens. cAMP

meningkatkan permeabilitas membrane plasma tubulus distal dan tubulus koligens

terhadap air dengan cara meningkatkan jumlah channel air pada membrane

plasma.2

Ketika terdapat ADH, air keluar dari tubulus distal dan tubulus koligens secara

osmosis. Saat tidak terdapat ADH, air tetap berada dalam nefron dan menjadi

urin. Pada tubulus proksimal, 85% filtrate direabsorpsi dan 15% dari volume

filtrate direabsorpsi dalam segmen tipis lengan descending ansa Henle. Sekitar

80% dari volume filtrate direabsorpsi pada struktur ini. Filtrate mengalir ke

tubulus distal dan tubulus koligens melalui medulla ginjal dengan larutan

konsentrasi tinggi. Jika terdapat ADH, air berdifusi dari tubulus koligens ke cairan

interstitial. Saat filtrate melewati tubulus koligens sekitar 19% filtrate

direabsorpsi. Jadi 1% dari filtrate tetap sebagai urin dan 99% filtrate di reabsorpsi.

Osmolalitas filtrate pada akhir tubulus koligens sekitar 1200 mOSm/kg. sebagai

tambahan terjadi penurunan dramatis volume filtrate dan peningkatan osmolalitas

filtrat. Produk sampah sepert urea dan creatinin sebagaimana ion K+,H-, fosfat

dan sulfat terjadi pada konsentrasi lebih tinggi dalam urin dibandingkan filtrate

yang asli karena air dikeluarkan dari filtrate. Beberapa zat direabsorpsi secara

selektif dari ginjal dan yang lainnya disekresikan ke dalam nefron sehingga zat

yang berguna tetap berada dalam tubuh dan zat toksin dikeluarkan.2,3

16

Page 16: Bab II. Fisiologi Ginjal

1. ADH berikatan dengan reseptor ADH dalam membrane plasma sel tubulus

distal dan tubulus koligens.

2. Ketika ADH berikatan dnegan resptornya, mekanisme protein G diaktivasi

yang akan mengaktivasi adenylate cyclase.

3. Peningkatan pembentukan cyclic adenosine monophosphate (cAMP)

meningkatkan permeabilitas sel epitel terhadap air dengan menambah jumlah

saluran air dalam membrane plasma.

4. Air kemudian keluar dari tubulus distal dan tubulus koligens ke cairan

interstitial secara osmosis yang akan menurunkan volume filtrate dan

meningkatkan osmolalitasnya.

Pembentukan urin encer

Jika ADH tidak ada atau konsentrasinya dikurangi, tubulus distal dan tubulus

koligens memiliki permeabilitas rendah terhadap air. Jumlah air yang bergerak

secara osmosis dari tubulus distal dan tubulus koligens rendah. Konsentrasi urin

yang diproduksi kurang dari 1200 mOSm/kg dan volumenya ditingkatkan.

Volume urin encer ini dapat lebih besar dari 1% filtrate yang dibuat setiap hari.

Jika ADH tidak disekresikan, osmolalitas urin dapat mendekati osmolalitas filtrate

pada tubulus distal dan volume urin mencapai 20-30 L/ hari. Pada orang sehat,

bahkan ketika ginjal membuat urin encer, konsentrasi produk sampah dalam urin

17

Page 17: Bab II. Fisiologi Ginjal

cukup besar untuk menjaga homeostasis dalam tubuh. Konsekuensinya, zat yang

bermanfaat tetap dalam tubuh dan zat toksin dan air yang berlebih dikeluarkan.2,3

Pengaturan volume dan konsentrasi urin.

Urin dapat encer atau sangat pekat. Dapat dibuat dengan volume kecil atau

besar. Hal ini diatur dengan mekanisme menjaga osmolalitas dan volume cairan

ekstraseluler dalam batas yang sempit. Reabsorpsi filtrate pada tubulus proksimal

dan lengan descending ansa Henle relative tetap. Reabsorpsi filtrate dalam tubulus

distal dan tubulus koligens diatur dan dapat berubah secara dramatis tergantung

kondisi dimana tubuh terekspos. Jika dibutuhkan eliminasi urin encer dalam

jumlah besar , filtrate volume besar dibuat dan filtrate encer dalam tubulus distal

dan tubulus koligens dapat melewatinya dengan perubahan kecil dalam

konsentrasinya. Di lain pihak jika dibutuhkan air untuk menjaga homeostasis

maka dibuat filtrate yang lebih sedikit dan air direabsorpsi dari filtrate saat

melewati tubulus distal dan tubulus koligens. Hasilnya terjadi produksi volume

kecil urin yang sangat pekat. Pengaturan volume dan konsentrasi urin melibatkan

mekanisme hormonal, autoregulasi dan system saraf.2,3,8

Mekanisme hormonal

Hormon Antidiuretic

Tubulus distal dan tubulus koligens tetap tidak permeable relative terhadap air

saat ADH tidak ada. Ketika sedikit ADH disekresikan, bagian besar dari filtrate

secara normal direabsorpsi dalam tubulus distal dan tubulus koligens menjadi

urin. Orang yang tidak dapat sekresikan ADH sering membuat 10-20 L urin/hari

dan membuat masalah besar seperti dehidrasi dan imbalansi. Kondisi ini disebut

diabetes insipidus, diabetes memiliki arti pembuatan urin volume besar dan

insipidus berarti pembuatan urin encer, jernih dan tak berasa. Berbeda dengan

diabetes mellitus yang membuat urin volume besar yang mengandung glukosa

konsentrasi tinggi. Mellitus berarti madu atau manis.

Pituitary posterior mensekresikan ADH. ADH dilepaskan ke system sirkulasi

dari neuron terminal. Sel osmoreseptor dalam nulei supraoptic sangat sensitive

bahkan perubahan kecil dalam osmolalitas cairan interstitial. Jika osmolalitas

18

Page 18: Bab II. Fisiologi Ginjal

darah dan cairan tubuh meningkat, sel ini menstimulasi neuron sekresi ADH/

ADH-secreting neuron. Potensial aksi sepanjang akson neuron ADH-Sekreting ke

kelenjar pituitary posterior dimana akson melepaskan ADH pada ujung akhir.

Penurunan osmolalitas cairan interstitial dalam nuclei supraoptic menghambat

sekresi ADH dari kelenjar pituitary posterior.2,9

Baroreseptor yang memonitor tekanan darah dalam atria jantung, vena besar,

sinus karotis dan lengkung aorta juga mempengaruhi sekresi ADH ketika tekanan

darah meningkat atau menurun sekitar 5-10%. Penurunan tekanan darah dideteksi

oleh baroreseptor yang akan menurunkan frekuensi potensial aksi yang dikirim

sepanjang afferent pathway yang meluas sampai region supraoptik hipotalamaus.

Hasilnya sebuah peningkatan sekresi ADH, ketika osmolalitas darah meningkat

atau ketika tekanan darah menurun secara signifikan, sekresi ADH ditingkatkan

dan membuat ginjal meningkatkan reabsorpsi air. Reabsorpsi air menurunkan

osmolalitas darah yang juga meningkatkan volume darah yang akan meningkatkan

tekanan darah.

Sebaliknya ketika osmolalitas darah menurun atau tekanan darah meningkat,

sekresi ADH diturunkan. Penurunan level ADH menyebabkan ginjal menurunkan

reabsorpsi air dan membuat urin encer dengan volume besar. Peningkatan

kehilangan air dalam urin meningkatkan osmolalitas darah dan penurunan tekanan

darah. Sekresi ADH terjadi akibat perubahan kecil dalam osmolalitas ketika

terjadi perubahan tekanan darah. Jadi ADH sangat penting untuk mengatur

osmolalitas darah dibandingkan mengatur tekanan darah.2,3,9

Renin-Angiotensin-Aldosterone

Renin adalah enzim yang disekresikan oleh sel dari apparatus juxtaglomerular.

Kecepatan sekresi renin meningkat jika tekanan darah menurun dalam arteriol

afferent atau jika konsentrasi Na+ dalam filtrate menurun saat melewati sel

macula densa apparatus juxtaglomerular. Renin masuk ke sirkulasi umum

mengaktifkan angiotensinogen dan mengubahnya menjadi angiotensin I. enzim

proteolitik disebut angiotensin-converting enzyme (ACE) mengubah angiotensin I

menjadi angiotensin II. Angiotensin II merupakan zat vasokontriksi poten yang

meningkatkan resistensi perifer menyebabkan tekanan darah meningkat.

19

Page 19: Bab II. Fisiologi Ginjal

Angiotensin II juga meningkatkan kecepatan sekresi aldosterone, sensasi haus,

memakan garam dan sekresi ADH. Kecepatan sekresi renin menurun jika tekanan

darah dalam arteriol afferent meningkat. Atau jika konsentrasi Na+ dari filtrate

meningkat say melewati macula densa apparatus juxtaglomerular.

Penurunan besar konsentrasi Na+ dalam cairan interstitial secara langsung

membuat sel aldosterone-secreting dari korteks adrenal meningkatkan kecepatan

sekresi aldosterone. Angiotensin II lebih penting dibandingkan level Na+ dalam

darah dalam pengaturan sekresi.2,9

Aldosterone.

Aldosterone adalah hormon steroid dosekresikan oleh sel korteks kelenjar

adrenal masuk ke system sirkulasi dari kelenjar adrenal ke sel dalam tubulus distal

dan tubulus koligens. Molekul aldosterone berdifusi melalui membrane plasma

dan melekat pada reseptor molekul dalam sel. Kombinasi molekul aldosterone

dengan reseptor molekul meningkatkan pembentukan transport protein molekul

yang meningkatkan transport Na+ melintasi membrane basal dan apikal sel

nefron. Hasilnya terjadi peningkatan pengeluaran Na+ kembali ke darah.

Penurunan sekresi aldosterone menurunkan kecepatan perpindahan Na+. sebagai

konsekuensinya, konsentrasi Na dalam tubulus distal dan tubulus koligens tetap

tinggi. Karena konsentrasi filtrate melintasi tubulus distal dan tubulus koligens

lebih besar dibandingkan konsentrasi normal larutan, pergerakan air secara

osmosis dari tubulus distal dan tubulus koligens menjadi berkurang, volume urin

meningkat dan urin memiliki konsentrasi Na+ yang lebih besar.2,9

20

Page 20: Bab II. Fisiologi Ginjal

1. Aldosterone disekresikan dari korteks adrenal masuk ke sel tubulus distal

2. Aldosterone melekat pada reseptor intraseluler dan meningkatkan

pembentukan protein transport dari membrane basalis dan apical

3. Protein transport yang baru dibuat meiningkatkan kecepatan absorpsi Na+

dan K+, H+ disekresikan., Cl- bergerak bersama Na+ karena tertarik oleh

efek positif Na+.

Hormon lainnya

Hormon polipeptida disebut hormon atrial natriuretic disekresikan dari sel otot

jantung dalam atrium kanan saat volume darah dalam atrium kanan meningkat dan

meregangkan sel otot jantung. Hormon Atrial natriuretic menghambat sekresi

ADH dari kelenjar pituitary posterior dan reabsorpsi Na+ dalam ginjal yang akan

membuat urin encer dalam volume besar. Hasilnya akan menurunkan volume

darah dan tekanan darah menjadi lebih rendah. Hormon Atrial natriuretic

menyebabkan arteri dan vena berdilatasi yang akan menurunkan resistensi perifer

dan tekanan darah yang lebih rendah yang akan menyebabkan penurunan volume

darah dan venous return dalam atrium kanan.

21

Page 21: Bab II. Fisiologi Ginjal

Dua zat lainnya yakni prostaglandin dan kinin dibentuk dalam ginjal dan

berefek pada fungsi ginjal. Pengaturannya tidak jelas tetapi kedua zat ini

mempengaruhi kecepatan pembentukan filtrate dan reabsorpsi Na+. Prostaglandin

kemungkinan mensensitisasi pembuluh darah ginjal terhadap stimulus dan

angiotensin II.2,9

Autoregulasi

Autoregulasi dalam ginjal untuk menjaga glomerular filtrate rate (GFR)

relative stabil selama terjadi perbedaan tekanan darah sistemik yang lebar.

Contohnya, GFR relative konstan saat tekanan darah sistemik berubah antara 90

dan 180 mm Hg. Autoregulasi melibatkan perubahan derajat konstriksi pada

arteriol afferent. Mekanisme persis kerja autoregulasi tidak jelas. Saat tekanan

darah sistemik meningkat, terjadi konstriksi arteriol afferent dan mencegah

peningkatan aliran darah renal dan tekanan filtrasi melintasi membrane filtrasi

dari korpuskel renalis. Sebaliknya penurunan tekanan darah sistemik

menghasilkan dilatasi arteriol afferent yang akan mencegah penurunan aliran

darah renalis dan tekanan filtrasi melintasi membrane filtrasi.2,6

Autoregulasi juga dipengaruhi oleh kecepatan aliran filtrate melewati sel

macula densa. Macula densa mendeteksi peningkatan kecepatan aliran dan

memberikan sinyal ke apparatus juxtaglomerulus untuk mengkonstriksikan

arteriol afferent. Hasilnya terjadi penurunan tekanan filtrasi melintasi membrane

filtrasi korpuskel renalis.2,7,8

22