Bagian Ilmu FaalFakultas Kedokteran

Universitas Tarumanagara

Ginjal

Ginjal melakukan berbagai fungsi yang bertujuan mempertahankan homeostasis

Diantara berbagai fungsi ginjal yang spesifik adalah :

1. Mempertahankan keseimbangan air tubuh 2. Mengatur keseimbangan berbagai ion CES antara lain: Na, K,Cl, HCO3, Ca, Mg, SO4, PO3 dan H

→ Fluktuasi yang kecil pada kadar elektrolit CES menimbulkan pengaruh besar, contoh : Perubahan Kadar K CES menimbulkan disfungsi jantung

3. Mempertahankan volume plasma yang sesuai dengan :

- Pengaturan jangka panjang tekanan darah arteri - Mengatur keseimbangan air dan garam

4. Mempertahankan keseimbangan asam basa tubuh (menyesuaikan pengeluaran ion H dan ion HCO3 melalui urin)

5. Mempertahankan osmolaritas berbagai cairan tubuh

6. Mengekskresi produk sisa metabolisme tubuh : urea, asam urat, kreatinin

7. Mengsekresi enzim dan hormon tertentu: Sistem rennin-angiotensin-aldosteron Erythropoetin 1-7 Dihydroxyvitamin D3

8. Glukoneogenesis

Struktur Ginjal :Ginjal dapat dibedakan atas :

Bagian medula Bagian korteks

Unit fungsional ginjal disebut nefron yang terdiri dari : Glomerulus Tubulus

Glomerulus terletak dibagian korteks ginjaldan dibedakan atas :Glomerulus kortikal (pada 2/3 bagian korteks sebelah luar)Glomerulus jukstamedula (di 1/3 bagian dalam korteks.

Jumlahnya hanya meliputi 15 % dari jumlah total glomerulus)

Jumlah glomerulus 1,3 juta tiap ginjal.

Glomerulus terdiri dari : Kapiler glomerulus Kapsula bowman

Tubulus terdiri dari : Tubulus proksimal pars konvoluta dan tubulus

proksimal lurus Ansa henle Tubulus distal lurus dan tubulus distal pars

konvolutaNefron bermuara di duktus colligen,

fungsional sangat erat hubungannya dengan tubulus ginjal dan sering disebut sebagai nefron distal/ terminal

Di nefron berlangsung 3 proses :1. Filtrasi di glomerulus2. Reabsorbsi di tubulus3. Sekresi di tubulus

Setiap ginjal mendapat darah dari arteri renalis (cabang langsung aorta abdominalis)

A. renalis bercabang-cabang menjadi cabang anterior dan posterior a. interlobaris → a. arcuata → a. interlobularis → arteriola afferen → kapiler glomerulus → arteriola efferent → kapiler peritubuler/vasa recta

Sistem vena mempunyai pola seperti sistem arteri. Setelah kapiler membentuk venula → v. Interlobularis → v. arcuata → v. interlobaris → v.renalis

Arteriola eferen glomerulus kortikal membentuk kapiler peritubuler yang meliputi tubulus didaerah korteks.

Arteriola eferen glomerulus jukstamedula membentuk berkas pembuluh yang lurus (vasa recta) yang masuk ke jaringan medula mengikuti ansa henle (yang panjang), kemudian membalik ke korteks bermuara ke dalam susunan vena.

Pada manusia permukaan seluruh kapiler ginjal kira-kira 12 meter persegi = permukaan seluruh tubulus ginjal

Pada keadaan istirahat arus darah ginjal pada orang dewasa adalah 1,2-1,3 liter/menit (kira-kira 25% curah jantung)

Persarafan ginjal :

Terutama berasal dari sistem saraf simpatis (N. splanchnicus)

Serat eferen menuju kepembuluh ginjal (arteriola afferen dan efferen) terutama bersifat vasokontriksi

Juga ada serat-serat yang berakhir dekat macula densa dan sel juksta glomerulus, yang bersifat noradrenergic

Dinefron berlangsung 3 proses : Glomerulus : filtrasi (ultrafiltrasi) Tubulus : reabsorbsi dan sekresi

Cairan yang dibentuk di kapsula bowman sama dengan cairan ultrafiltrasi plasma (plasma tanpa protein)

Susunan elektrolit cairan filtrat hampir sama dengan susunan elektrolit plasma

Pernyataan diatas menunjukkan adanya proses filtrasi yang dipengaruhi oleh berbagai faktor :

a. Tekanan filtrasib. Luas permukaan filtrasi (0,8 meter

persegi)c. Permiabilitas membran filtrasi

Tekanan filtrasi ditentukan oleh :a. Yang mendorong filtrasi = tekanan hidrostatik

dikapiler glomerulusb. Yang melawan filtrasi = tekanan hidrostatik di

kapsula bowman dan tekanan osmotik (tekanan onkotik) protein plasma

Tekanan-tekanan diatas disebut gaya-gaya Starling (Starling forces)Tekanan hidrostatik dikapiler glomerulus bergantung pada :

a. Tekanan darah sistemik b. Diameter arteriola afferent dan efferent

(konstriksi dan dilatasi)

GFR = Glomerulus Filtration Rate (Laju Filtrasi Glomerulus)

GFR = volume plasma yang difiltrasi per menitPengukuran GFR dengan cara :

Mengukur ekskresi zat danKadar zat dalam plasma

Digunakan :Zat yang mudah difiltrasi Tidak direabsorpsi dan tidak disekresi tubulusJumlah zat yang diekskresi tersebut persatuan waktu

= hasil volume plasma yang difiltrasi yang mengandung zat tersebut

Contoh : Zat x Jumlah x yang diekskresi = kadar x dalam urin

(Ux) X volume urin/menit (V) = Ux X V → berasal dari jumlah yang difiltrasi permenit = kadar x dalam filtrasi (plasma) X volume plasma yang difiltrasi permenit atau Px X GFR

Jadi Ux X V = Px X GFRGFR = Ux X V → GFR = U x V disebut clearance Px P

Clearance ialah volume plasma yang dibersihkan dari suatu zat permenit, jadi satuannya ialah ml/menit

Karena clearance x berasal dari filtrasi x ( tanpa reabsorpsi maupun sekresi) maka clearance x merupakan volume plasma (yang mengandung x) yang difiltrasi permenit = GFR

Zat yang digunakan untuk mengukur GFR, selain harus mudah difiltrasi di glomerulus dan tidak direabsorpsi serta tidak disekresi oleh tubulus masih harus memenuhi berbagai syarat berikut :Tidak mengalami metabolisme tidak disimpan di ginjal tidak terikat protein tidak toksikTidak mempunyai efek pada GFRMudah diukur kadarnya dalam plasma dan urin

Zat yang memenuhi syarat-syarat tersebut diatas ialah inulin

Contoh perhitungan GFR (menggunakan inulin = in) Uin = 29 mg/ml = kadar inulin dalam urin V = 1,1 ml/men = volume

pembentukan urin/menit Pin = 0,25 mg/ml = kadar inulin dalam

plasma

Cl in = Uin x V = 29 X 1,1P 0,25

Cl in = 128 ml/menit = GFR

GFR normal pada pria (rata-rata) = 125ml/menGFR normal pada wanita (rata-rata) =

110ml/men → 10% lebih rendahCl kreatinin endogen juga dapat diukur

(mudah diukur dan tidak perlu disuntikan)Banyak zat yang diambil dari cairan filtrasi

oleh tubulus, dan pada keadaan tertentu zat lain ditambahkan ke cairan tubulus

Umumnya fungsi tubulus melibatkan 2 macam proses :ReabsorpsiSekresi

Proses reabsorpsi dan sekresi merupakan proses transport melalui membran biologik:1. Transport aktif , membutuhkan Supply energi langsung yang berasal dari reaksi biokimia didalam sel tubulus2. Transport pasif yang semata-mata bergantung pada gaya-gaya fisik

Struktur mikroskop elektron epitel :Tubulus proksimal pars konvoluta dengan

brush border yang menambah luas permukaan tubulus proksimal, meningkat hingga 20-60 m persegi (m2) banyak mitokondria, lipatan membran basalis dan berbagai enzim.

Ansa henle Pars desenden, tidak mengandung brush

border, sel-sel lebih kecilPars asenden, ukuran sel seperti tubulus

proksimal, banyak mitokondria

Tubulus distal pars konvoluta, mempunyai mitokondria yang besar, lipatan membran basalis lebih nyata, sedikit mikrovilli

Duktus colligen, sel-sel lebih besar, mitokondria lebih kecil

Adanya mitokondria dalam jumlah besar → ada proses metabolisme yang intensif yang erat hubungannya dengan supply energi untuk transport aktif

Adanya enzym → menandakan transport aktifTransport aktif berlangsung di tubulus

proksimal, ansa henle asenden, tubulus distal dan duktus colligen

Contoh transport aktif → PAH (sekresi)Glukosa dan asam amino (reabsorpsi)Reabsorpsi dan sekresi aktif biasanya ada

batas maksimumnyaKemampuan tubulus untuk mereabsorpsi

maupun sekresi aktif akan mencapai maksimum (Tm) sebagai akibat :Jumlah carrier yang terbatasJumlah energi yang terbatas

Jenis transport aktif tersebut dapat dihambat secara kompetitif oleh zat lain yang mempunyai carrier yang sama atau secara non kompetitif oleh zat yang menghambat supply energi

Contoh : reabsorpsi glukosa dihambat oleh zat phlorizin sekresi PAH dihambat oleh zat probenecid

Reabsorpsi GlukosaReabsorpsi glukosa berlangsung di segmen awal

tubulus proksimal dan dikaitkan dengan reabsorpsi ion Na; menggunakan carrier yang sama

Pada kadar glukosa darah normal (Pg normal pada keadaan puasa = 70-100mg/dl)

Semua glukosa yang difiltrasi akan direabsorpsi. Bila kadar glukosa plasma meningkat →Mula-mula kecepatan reabsorpsi berbanding lurus dengan

kecepatan yang difiltrasi sampai tercapai ambang ginjalPada peningkatan Pg selanjutnya kecepatan reabsorpsi

masih meningkat tetapi tidak linier dengan kecepatan filtrasi.

Sampai tercapai Tm glukosa. (Tm=transport maksimum glukosa)

Ambang ginjal untuk glukosa =180 mg/dl → plasma darah vena200 mg/dl → plasma darah arteri

Tm glukosa = 375 mg/menit (pria) = 300 mg/menit (wanita)

Transport glukosa merupakan contoh transport aktif sekunder

Glukosa masuk kedalam sel tubulus bersama ion Na yang berdifusi mengikuti gradient elektrokimianya. Kemudian ion Na secara aktif dipompa dari dalam sel ke ruang intersel lateral sedangkan glukosa keluar sel dengan cara difusi biasa.

Sekresi PAH (Para Amino Hippuric Acid)

Kecepatan sekresi PAH sebanding dengan kecepatan filtrasi PAH sampai tercapai Tm PAH. Sekresi PAH merupakan transport aktif. Proses sekresi pada dasarnya sama dengan proses reabsorpsi hanya arahnya berlawanan. Bila kadar plasma PAH meningkat mengikuti kecepatan filtrasinya, setelah tercapai Tm PAH peningkatan kecepatan filtrasinya tidak diikuti peningkatan kecepatan sekresinya

Tm PAH = 80 mg/menit

SISTEM COUNTER CURRENT

Terdiri dari :2 pembuluh sejajarberdekatancukup panjangaliran berlawanan berbentuk pipa U

1. Ansa henle (sistem countercurrent multiplier)2. Vasa recta (sistem countercurrent exchanger)

Ansa henle = susunan khas ginjal vertebrata. Mampu membentuk urin pekat

Dua fungsi utama :a. Pembentukan cairan yang encer → diekskresi sebagai urin akhir (final urine) yang encer atau dipekatkan di segmen distal

b. Pembentukan interstitium medula yang hiperosmolar sebagai syarat untuk pemekatan urin di duktus colligens

Ansa henle asenden : Relatif impermiabel terhadap air (relatif sedikit air

mengikuti garam ) Transport aktif Na dan Cl

Ansa Henle Asenden Transport aktif Cl keluar diikuti Na pasif

Nacl --- mendifusi pasif ke interstisium medula = proses penting pada pemekatan urin

Umpamakan ansa henle berisi cairan yang tidak mengalir yang berasal dari tubulus proksimal dengan osmolaritas 300 mmol/liter → meninggalkan tubulus proksimal Isosmotik terhadap plasma.

Aliran dari tubulus proksimal → ansa henle desenden :

tidak memompa air sangat permiabel terhadap air → difusi air ke cairan interstisium

Aliran dihentikan : Ansa henle asenden → garam keluar, interstisial → menjadi pekat

Ansa henle desenden Air keluar (proses pemekatan di ansa henle desenden)

Counter current multiplier :Cairan interstisial medula pekat (hiperosmolar) →

mendorong air keluar duktus colligen → proses pemekatan urin

Vasa recta (sistem countercurrent exchanger) Sangat permiabel terhadap solute dan air Fungsi :

Penting untuk mempertahankan hiperosmolaritas medulla

Mengangkut nutrient dan oksigen ke tubulus di medulla

Darah yang datang ke medulla melalui DVR (vasa recta desenden) → osmolaritas = darah sistemik (300 mmol) → mengalir ke medulla yang lebih dalam → mengadakan keseimbangan dengan interstisial disekitarnya (kehilangan air dan mendapat solute)

Pada tahap seimbang ini vasa recta ke luar medulla → cepat terjadi pemborosan gradient. Karena susunan counter current , waktu naik (AVR) melalui medulla darah kembali diseimbangkan.

Darah keluar medulla AVR osmolaritas hanya sedikit lebih tinggi daripada di DVR

Metabolisme Air Pengendalian keseimbangan air :

Pemasukan air → mekanisme rasa haus → hipotalamus dan SSO

Ekskresi air --- ginjal disesuaikan dengan keperluan tubuh

Ekskresi urin pekat/encer ---- fungsi tubulus

Reabsorpsi air

1. Kira-kira 65 % air dan NaCl yang difiltrasi, direabsorpsi di tubulus proksimal .

Cairan tubulus tetap isoosmotik(passive obligatory osmotic reabsorption following active Na reabsorption)

2. Reabsorpsi air di ansa henle desenden (15 %): Lebih banyak NaCl direabsorpsi di ansa henle

asenden (sistem countercurrent ) Cairan yang masuk tubulus distal konvoluta =

hipoosmotik 3. Cairan di tubulus konvoluta dan connecting tubule

→ hipoosmotik sedikit/ tidak ada air direabsorpsi Ansa henle asenden, tubulus distal konvoluta,

connecting tubule → diluting segments

4. Ada ADH reabsorpsi air di duktus colligens (facultative) ADH maksimal → reabsorpsi air meningkat → 19%Akhir duktus colligens kortikal → cairan isoosmotikSisa air direabsorpsi di duktus colligens medula →

terbentuk urin yang sangat pekat

Filtrat glomerulus = 125 ml/menit --- jumlah air total yang direabsorpsi = 124 ml/menit --- tubulus proksimal = 65 %, ansa henle = 15 % .

Bila ada ADH di duktus colligen = 19%. Total = 99%

1 persen filtrate yang diekskresi = 1 - 1,5 L urin/hari

SISTEM RENIN-ANGIOTENSINRenin dihasilkan oleh sel juksta glomerulus

di dinding arteriola aferen = enzim proteolitik

Disekresi ke dalam darah oleh ginjalHati mengsekresi :

angiotensinogen → angiotensin I Renin

Paru mengsekresi converting enzyme angiotensin I → angiotensin II

converting enzyme

Struktur Juksta Glomerular Apparatus Tubulus distal lewat diantara arteriola aferen dan

arteriola eferen Sel-selnya mengalami modifikasi (menjadi lebih padat)

= makula densa Dinding arteriola aferen juga mengadakan perubahan =

sel juksta glomerulus Mengandung granula yang mengsekresi renin

Pengendalian sekresi renin :1. Baroreseptor intrarenal. Sel yang mengsekresi renin =

baroreseptor intrarenal Sekresi renin berbanding terbalik dengan perubahan

tekanan di apparatus jukstaglomerulus2. Kemoreseptor. Sel macula densa = kemoreseptor.

Peka terhadap kadar Na cairan tubulus

Kadar Na ditubulus distal meningkat → output renin naik

Efek Biologis Angiotensin( Angiotensin II )

Vasokontriksi (efek langsung pada otot polos arteriola)

Merangsang sistem saraf simpatisMerangsang sekresi ADHMenimbulkan rasa hausMerangsang sekresi aldosteron

Urea Glukosa → Reabsorpsi aktifUrea = produk akhir katabolisme protein →

reabsorpsi pasif (difusi). Kemampuan difusi tinggi → gerakan melalui membran biologis hanya memerlukan gradient difusi

Urea mendifusi di corpuscle ginjal → kadar urea di kapsula bowman = plasma kapiler pertubuler

Cairan mengalir sepanjang tubulus proksimal → reabsorpsi air → kadar urea di lumen tubulus meningkat → urea mendifusi dari lumen tubulus ke cairan interstisium → kapiler peritubulus

Reabsorpsi urea = proses pasif yang bergantung pada reabsorpsi air

Sesudah melalui tubulus proksimal konvoluta → proses lebih kompleks (kira-kira 50 persen urea telah direabsorpsi)

Tubulus proksimal lurus dan ansa henle ?Tubulus distal konvoluta → urea cairan

tubulus menjadi 2x lebih banyakTubulus proksimal lurus dan ansa henle

(terutama bagian tipis) ---- sekresi ureaAnsa henle bagian tebal tidak mengsekresi

urea

Tubulus distal konvoluta ---- duktus colligen medulla ----- reabsorpsi urea (permiabilitas terhadap urea tinggi) disertai reabsorpsi air berlebihan

Urea yang lolos duktus colligen = 40% dari yang difiltrasi = urea yang ekskresi di urin akhir

Reabsorpsi = kira-kira 60%. Urea tidak direabsorpsi di tubulus distal. (impermiabel terhadap urea )

SEKRESI ADH :

Rangsang utama untuk meningkatkan sekresi ADH :Osmolaritas plasma meningkatVolume cairan ekstrasel menurun

Faktor lain yang mempengaruhi ekskresi air :Distal delivery of fluid = jumlah cairan yang isotonik

yang sampai ke ansa henle. (ditentukan oleh GFR dan reabsorpsi air di tubulus proksimal)

Volume dan susunan cairan tersebut berperan pada ekskresi air

Distal delivery of fluid menurun (GFR menurun atau reabsorpsi ditubulus proksimal naik) ---- pembentukan urin pekat,biarpun tanpa ADH

Pemasukan air meningkat (minum berlebihan) --- retensi air --- (overhydration dan keracunan air)

Distal delivery cairan meningkat (GFR meningkat atau reasorpsi di tubulus proksimal menurun) karena volume CES meningkat ---- kecepatan aliran melalui nefron distal dan diluting segment meningkat, seperti pada keadaan diuresis osmotik

Urea = faktor yang juga mempengaruhi ekskresi air --- berperan pada mekanisme counter current di ansa henle

Pemasukan protein rendah --- pembentukan urea menurun --- kemampuan ginjal mmbentuk urin pekat menurun

NaCl --- pemasukan yang tinggi --- distal delivery meningkat --- ekskresi air meningkat (hal yang sebaliknya terjadi pada pemasukan NaCl yang rendah)

Diuresis air Pembentukan urin meningkat = diuresis →

sebab minum banyak atau pemberian cairan hipotonik

Osmolaritas plasma menurun → sekresi ADH dihambat

Ekskresi urin meningkat karena reabsorpsi air di duktus colligen menurun

Diuresis maksimal mencapai 16 ml/ menit

Intoksikasi Air :

Karena pemasukan air lebih besar dari kemampuan kecepatan ekskresi air maksimal di ginjal

Akibatnya → pengenceran CES → hipotonik terhadap CIS → sel mengembung → edema

Edema sel otak → kejang-kejang → coma → kematian

Internal Anatomy of Kidneys:

Cortex: Outer areaRenal columns

Medulla: Inner areaRenal pyramids

CalycesMajor: Converge to

form pelvisMinor: Papillae

extendNephron: Functional

unit of kidney JuxtamedullaryCortical

23.5

JUXTAGLOMERULAR APPARATUS

Terima Kasih