bab ii. fisiologi ginjal
DESCRIPTION
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...TRANSCRIPT
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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