Bab 1 Pendahuluan Sistem urinaria atau ginjal terdiri dari organ-organ yang memproduksi urine dan mengeluarannya dari tubuh. Sistem ini merupakan salah satu sistem utama untuk mempertahankan homeostasis (kekonstanan lingkungan internal). Sistem urinaria terdiri dari dua ginjal yang memproduksi urine, dua ureter yang membawa urine ke sebuah kandung kemih untuk penampungan sementara, dan uretra yang mengalirkan urine keluar tubuh melalui orifisium uretra eksterna. Semua manusia memiliki sistem urinari. Kebanyakan orang telah mengenal salah satu fungsi ginjal yang penting, yaitu untuk membersihkan tubuh dari bahanbahan sisa hasil pencernaan atau yang diproduksi oleh metabolisme. Fungsi kedua adalah untuk mengontrol volume dan komposisi cairan tubuh. Untuk air dan semua elektrolit dalam tubuh, keseimbangan antara asupan (hasil dari pencernaan) dan keluaran (hasil dari ekskresi atau konsumsi metabolik) sebagian besar dipertahankan oleh ginjal. Asupan air dan banyak elektrolit seseorang terutama ditentukan oleh kebiasaan makan dan minum seseorang, sehingga mengharuskan ginjal untuk mengatur kecepatan ekskresinya sesuai dengan asupan berbagai macam zat. Jika asupan melebihi ekskresi, jumlah zat dalam tubuh akan meningkat. Tetapi jika asupan kurang dari ekskresi, jumlah zat dalam tubuh akan berkurang.
1
Bab 2 Tinjauan Pustaka 2.1 Anatomi Ginjal 2.1.1 Makroskopis Ginjal merupakan sepasang organ berbentuk kacang (bean shaped), terletak retroperitoneal, di belakang kavum abdomen. Masing – masing ginjal mempunyai panjang ± 10 -12 cm (antara vertebra TH 12 – L3), penampang 5 – 6 cm, berat ± 150 gram. Ginjal kanan 1 – 2 cm lebih rendah daripada ginjal kiri oleh karena adanya hati. Diafragma ada di sebelah atas-belakang ujung atas ginjal (upper pole) sehingga pada saat inspirasi ginjal akan terdorong kebawah (Tjokroprawiro Askandar,et al. 2007).
Gambar 1. Anatomi Makro Ginjal (Tampak depan) Pada umumnya ginjal kiri lebih besar dari ginjal kanan dan pada ginjal laki-laki lebih panjang dari pada ginjal wanita. Ginjal dipertahankan dalam posisi tersebut oleh bantalan lemak yang tebal. Kedua ginjal dibungkus oleh dua lapisan lemak (lemak
2
perirenal dan lemak pararenal) yang membantu meredam guncangan (Guyton dan Hall, 2007).
Gambar 2. Anatomi makro ginjal (Tampak belakang)
Setiap ginjal terbungkus oleh selaput tipis yang disebut kapsula fibrosa, terdapat cortex renalis di bagian luar, yang berwarna coklat gelap, dan medulla renalis di bagian dalam yang berwarna coklat lebih terang dibandingkan cortex. Bagian medulla berbentuk kerucut yang disebut pyramides renalis, puncak kerucut tadi menghadap kaliks yang terdiri dari lubang-lubang kecil disebut papilla renalis. Hilum adalah pinggir medial ginjal berbentuk konkaf sebagai pintu masuknya pembuluh 3
darah, pembuluh limfe, ureter dan nervus. Pelvis renalis berbentuk corong yang menerima urin yang diproduksi ginjal. Terbagi menjadi dua atau tiga kaliks renalis majores yang masing-masing akan bercabang menjadi dua atau tiga kaliks renalis minores. Medulla terbagi menjadi bagian segitiga yang disebut piramid. Piramidpiramid tersebut dikelilingi oleh bagian korteks dan tersusun dari segmen-segmen tubulus dan duktus pengumpul nefron. Papila atau apeks dari tiap piramid membentuk duktus papilaris bellini yang terbentuk dari kesatuan bagian terminal dari banyak duktus pengumpul (Price,1995).
Gambar 3. Potongan melintang ginjal 2.1.2 Mikroskopis Ginjal terbentuk oleh unit yang disebut nephron yang berjumlah 1-1,2 juta buah pada tiap ginjal. Nefron adalah unit fungsional ginjal. Pada manusia, pembentukan nefron selesai pada janin 35 minggu. Nefron baru tidak dibentuk lagi setelah lahir. Perkembangan selanjutnya adalah hipertrofi dan hiperplasia struktur yang sudah ada disertai maturasi fungsional. Setiap nefron terdiri dari glomerulus dan kapsula
4
bowman, tubulus. Tubulus terdiri atas tiga bagian utama yaitu Tubulus Proksimalis, Loop of Henle (lengkungan Henle) dan Tubulus Distalis. Beberapa tubulus distalis akan bergabung membentuk tubulus kolektivus. Nefron dibedakan atas 2 jenis yaitu : Nefron Kortikalis yaitu nefron yang glomerulinya terletak pada bagian luar dari korteks dengan lengkungan henle yang pendek tetapi tetap berada pada korteks atau mengadakan penetrasi hanya sampai pada zona luar medulla, Nefron Juxta medullaris yaitu nefron yang glomerulinya terletak pada bagian dalam dari korteks dekat hubungan korteks-medulla dengan lengkungan henle yang panjang dan turun jauh kedalam sampai zona dalam medulla sebelum berbalik dan kembali ke korteks. Pada manusia kira-kira 85 % merupakan nefron kortikalis dan 15 % merupakan nefron Juxta medullaris. Glomerulus bersama dengan kapsula bowman juga disebut badan maplphigi. Meskipun ultrafiltrasi plasma terjadi di glomerulus tetapi peranan tubulus dalam pembentukan urine tidak kalah pentingnya. (Price, 1995)
5
Gambar 4. Unit Nephron Glomerulus merupakan suatu jaringan kapiler yang saling beranastomosis yang berasal dari arteriole afferent dan bersatu menuju ke arteiole efferent. Arteriole efferent kemudian memecah diri menjadi beberapa kapiler peri tubuler yang mengelilingi tubulus. Berdasarkan ultra struktur dari endotel, dapat dibedakan 3 jenis kapiler : kontinu, fenestrata, diskontinu. Cairan yang difiltrasi melalui Glomerularis Filtrat Glomeruli. Membrana yang dilalui yaitu Membrana Glomerularis. Tubulus Proximalis Terdiri dari : Pars konvulata (pada korteks dekat glomerulus), Pars Recta ( bagian yang lurus melalui korteks menuju medulla) berfungsi mengadakan reabsorpsi bahan-bahan dari cairan tubuli dan mensekresi bahan-bahan ke dalam tubuli. Lengkungan Henle (Loop of Henle) terdiri atas : Pars Desendens (bagian yang menurun menuju medulla), Pars Asendens (Bagian yang naik kembali menuju korteks), 6
Pars Asending mengadakan kontak yang sangat dekat dengan glomerulus pada kutub vaskuler. JGA (Juxta Glomerular Apparatus) Berfungsi mengadakan reabsorpsi bahanbahan dari cairan tubuli dan mensekresi bahan-bahan ke dalam tubuli 25% air dan Na+ direabsorpsi dan urea disekresi. Tubulus Distalis terdiri atas: Tubulus Distalis, Tubulus Konektivus, Tubulus Kolektivus (Price, 1995).
Gambar 5. Glomerulus Unit nephron dimulai dari pembuluh darah halus / kapiler, bersifat sebagai saringan disebut Glomerulus, darah melewati glomerulus/ kapiler tersebut dan disaring sehingga terbentuk filtrat (urin yang masih encer) yang berjumlah kira-kira 170 liter per hari, kemudian dialirkan melalui pipa/saluran yang disebut Tubulus Urin ini dialirkan keluar ke saluran ureter, kandung kencing, kemudian ke luar melalui Uretra. Nefron berfungsi sebagai regulator air dan zat terlarut (terutama elektrolit) dalam tubuh dengan cara menyaring darah, kemudian mereabsorpsi cairan dan molekul yang masih diperlukan tubuh. Molekul dan sisa cairan lainnya akan dibuang. Reabsorpsi dan pembuangan dilakukan menggunakan mekanisme pertukaran lawan
7
arus dan kotranspor. Hasil akhir yang kemudian diekskresikan disebut urin (Price,1995). 2.1.3 Vaskularisasi pada Ginjal Arteri renalis dicabangkan dari aorta abdominalis kira-kira setinggi vertebra lumbalis II. Vena renalis menyalurkan darah kedalam vena kavainferior yang terletak disebelah kanan garis tengah. Saat arteri renalis masuk kedalam hilus, arteri tersebut bercabang menjadi arteri interlobaris yang berjalan diantara piramid selanjutnya membentuk arteri arkuata kemudian membentuk arteriola interlobularis yang tersusun paralel dalam korteks. Arteri interlobularis ini kemudian membentuk arteriola aferen pada glomerulus (Price, 1995).
Gambar 6. Vascularisasi ginjal. 2.1.4 Persarafan pada Ginjal Ginjal mendapat persarafan dari nervus renalis (vasomotor), saraf ini berfungsi untuk mengatur jumlah darah yang masuk kedalam ginjal, saraf ini berjalan bersamaan dengan pembuluh darah yang masuk ke ginjal (Price,1995).
8
2.1.5 Hormonal pada Ginjal Hormon yang bekerja pada ginjal •
Hormon Antidiuretik (ADH atau Vasopresin) Merupakan peptida yang dihasilkan oleh kelenjar hipofisis posterior, hormon ini meningkatkan reabsorbsi air pada duktus kolektivus
•
Aldosteron Merupakan hormon steroid yang di produksi oleh korteks adrenal, hormon ini meningkatkan ekskresi natrium pada duktus kolektivus
•
Peptida Natriuretik (NP) Diproduksi oleh sel jantung dan meningkatkan ekskresi natrium pada duktus kolektivus
•
Hormon Paratiroid Merupakan protein yang diproduksi oleh kelenjar paratiroid, hormon ini meningkatkan ekskresi fosfat, reabsorbsi kalsium, dan produksi vitamin D pada ginjal. (O’callaghan, Chris, 2009)
Hormon yang dihasilkan oleh Ginjal •
Renin. Merupakan protein yang dihasilkan oleh apparatus jukstaglomerular, hormon ini menyebabkan pembentukan angiotensin II. Angitensin II bekerja langsung pada tubulus proksimal dan bekerja melalui aldosteron pada tubulus distal untuk
meningkatkan
retensi
natrium.
Hormon
ini
juga
merupakan
vasokonstriktor kuat. •
Vitamin D 9
Merupakan hormon steroid yang di metabolisme di ginjal menjadi bentuk aktif 1,23-dihidrosikolekalsiferol, yang terutama berperan meningkatkan absorbsi kalsium dan fosfat dari usus •
Eritropoietin Merupakan protein yang diproduksi di ginjal, hormon ini meningkatkan pembentukan sel darah merah di sumsum tulang
•
Prostaglandin Di produksi di ginjal, memiliki berbagai efek terutama pada tonus pembuluh darah ginjal. (O’callaghan, Chris, 2009)
2.1.6 Sistem Glomerulus Normal Glomerulus terdiri atas suatu anyaman kapiler yang sangat khusus dan diliputi oleh simpai Bowman. Glomerulus yang terdapat dekat pada perbatasan korteks dan medula (“juxta-medullary”) lebih besar dari yang terletak perifer. Percabangan kapiler berasal dari arteriola afferens, membentuk lobul-lobul, yang dalam keadaan normal tidak nyata , dan kemudian berpadu lagi menjadi arteriola efferens. Tempat masuk dan keluarnya kedua arteriola itu disebut kutub vaskuler. Di seberangnya terdapat kutub tubuler, yaitu permulaan tubulus contortus proximalis. Gelung glomerulus yang terdiri atas anyaman kapiler tersebut, ditunjang oleh jaringan yang disebut mesangium, yang terdiri atas matriks dan sel mesangial. Kapiler-kapiler dalam keadaan normal tampak paten dan lebar, di sebelah dalam daripada kapiler terdapat sel endotel, yang mempunyai sitoplasma yang berfenestrasi. Di sebelah luar kapiler terdapat sel epitel viseral, yang terletak di atas membran basalis dengan tonjolan-tonjolan sitoplasma, yang disebut sebagai pedunculae atau “foot processes”. Maka itu sel epitel viseral juga dikenal sebagai
10
podosit. Antara sel endotel dan podosit terdapat membrana basalis glomeruler (GBM = glomerular basement membrane). Membrana basalis ini tidak mengelilingi seluruh lumen kapiler darah. . Populasi glomerulus ada 2 macam yaitu : 1. Glomerulus korteks yang mempunyai ansa henle yang pendek berada dibagian
luar korteks. 2. Glomerulus jukstamedular yang mempunayi ansa henle yang panjang sampai
ke bagian dalam medula. Glomerulus semacam ini berada di perbatasan korteks dan medula dan merupakan 20% populasi nefron tetapi sangat penting untuk reabsoprsi air dan slut (O’callaghan, Chris, 2009). Jalinan glomerulus merupakan kapiler-kapiler khusus yang berfungsi sebagai penyaring, kapiler glomerulus dibatasi oleh sel-sel endotel, mempunyai sitoplasma yang sangat tipis, yang mengandung banyak lubang disebut fenestra dengan diameter 500-1000
A.
Membran
basal
glomerulus
membentuk
suatu
lapisan
yang
berkesinambungan, antara sel endotel dengan mesangial pada satu sisi dan sel epitel disisi lain (O’callaghan, Chris, 2009). Membran tersebut mempunyai 3 lapisan yaitu : Lamina dense yang padat (ditengah) Lamnina rara interna, yang terletak diantara lamina densa dan sel endotel Lamina rara eksterna, yang terletak diantara lamina densa dan sel epitel
Sel-sel epitel kapsula bowman viseral menutupi kapiler dan membentuk tonjolan sitoplasma foot process yang berhubungan dengan lamina rara eksterna. Diantara tonjolan-tonjolan tersebut adalah celah-celah filtrasi dan disebut silt pore dengan lebar 200-300 A. Pori-pori tersebut ditutupi oleh suatu membran disebut slit 11
diaphgrma. Mesangium (sel-sel mesangial dan matrik) terletak dianatara kapiler-kapiler gromerulus dan membentuk bagian medial dinding kapiler. Mesangium berfungsi sebagai pendukung kapiler glomerulus dan mungkin berperan dalam pembuangan makromolekul (seperti komplek imun) pada glomerulus, baik melalui fagositosis intraseluler maupun dengan transpor melalui saluran-saluran intraseluler ke regio jukstaglomerular. (O’callaghan, Chris, 2009)
Gambar 7. Gambaran Mikroskopik Glomerulus Ginjal
Gambar 8. Gambaran Mikroskopis Glomerulus Ginjal
12
2.2 Fisiologi Ginjal Ginjal adalah organ yang mempunyai pembuluh darah yang sangat banyak (sangat vaskuler) tugasnya memang pada dasarnya adalah “menyaring/ membersihkan” darah. Aliran darah ke ginjal adalah 1,2 liter/menit atau 1.700 liter/hari, darah tersebut disaring menjadi cairan filtrat sebanyak 120 ml/menit (170 liter/hari) ke Tubulus. Cairan filtrat ini diproses dalam Tubulus sehingga akhirnya keluar dari ke-2 ginjal menjadi urin sebanyak 1-2 liter/hari. Selain itu, fungsi primer ginjal adalah mempertahankan volume dan komposisi cairan ekstrasel dalam batas-batas normal. Komposisi dan volume cairan ekstrasel ini dikontrol oleh filtrasi glomerulus, reabsorpsi dan sekresi tubulus (Guyton dan Hall, 2007). 2.2.1 Fungsi Ginjal Fungsi ginjal adalah 1. Fungsi ekskresi •
Mempertahankan osmolalitas plasma sekitar 285 mOsmol dengan mengubah ekskresi air.
•
Mempertahankan pH plasma sekitar 7,4 dengan mengeluarkan kelebihan H+ dan membentuk kembali HCO3ˉ.
•
Mempertahankan kadar masing-masing elektrolit plasma dalam rentang normal.
•
Mengekskresikan produk akhir nitrogen dan metabolisme protein terutama urea, asam urat dan kreatinin.
2. Fungsi non ekskresi •
Menghasilkan renin yang penting untuk mengatur tekanan darah.
•
Menghasilkan eritropoietin yaitu suatu faktor yang penting dalam stimulasi produk sel darah merah oleh sumsum tulang. 13
•
Memetabolisme vitamin D menjadi bentuk aktifnya.
•
Degradasi insulin.
•
Menghasilkan prostaglandin.
2.2.2 Fungsi Nefron Fungsi dasar nefron adalah membersihkan atau menjernihkan plasma darah dan substansi yang tidak diperlukan tubuh sewaktu darah melalui ginjal. Substansi yang paling penting untuk dibersihkan adalah hasil akhir metabolisme seperti urea, kreatinin, asam urat dan lain-lain. Selain itu ion-ion natrium, kalium, klorida dan hidrogen yang cenderung untuk berakumulasi dalam tubuh secara berlebihan (Guyton dan Hall, 2007).
Gambar 9. Nephron Mekanisme kerja utama nefron dalam membersihkan substansi yang tidak diperlukan dalam tubuh adalah : 1. Nefron menyaring sebagian besar plasma di dalam glomerulus yang akan menghasilkan cairan filtrasi.
14
2. Jika cairan filtrasi ini mengalir melalui tubulus, substansi yang tidak diperlukan tidak akan direabsorpsi sedangkan substansi yang diperlukan direabsorpsi kembali ke dalam plasma dan kapiler peritubulus. Substansi-substansi yang tidak diperlukan tubuh akan disekresi dan plasma langsung melewati sel-sel epitel yang melapisi tubulus ke dalam cairan tubulus. Jadi urine yang akhirnya terbentuk terdiri dari bagian utama berupa substansi-substansi yang difiltrasi dan juga sebagian kecil substansi-substansi yang disekresi. Nefron berfungsi sebagai regulator air dan zat terlarut (terutama elektrolit) dalam tubuh dengan cara menyaring darah, kemudian mereabsorpsi cairan dan molekul yang masih diperlukan tubuh, molekul dan sisa cairan lainnya akan dibuang. Reabsorpsi dan pembuangan dilakukan menggunakan mekanisme pertukaran lawan arus dan kotranspor, hasil akhir yang kemudian diekskresikan disebut urin. Sebuah nefron terdiri dari sebuah komponen penyaring yang disebut korpuskula (badan malphigi) yang dilanjutkan oleh saluran-saluran (tubulus). Setiap korpuskula mengandung gulungan kapiler darah yang disebut glomerulus yang berada dalam kapsula bowman. Setiap glomerulus mendapat aliran darah dari arteri afferent. Dinding kapiler dari glomerulus memiliki pori-pori untuk filtrasi atau penyaringan. Darah dapat disaring melalui dinding epitelium tipis yang berpori dari glomerulus dan kapsula bowman karena adanya tekanan dari darah yang mendorong plasma darah. Filtrat yang dihasilkan akan masuk ke dalan tubulus ginjal. Darah yang telah tersaring akan meninggalkan ginjal lewat arteri efferent. Di antara darah dalam glomerulus dan ruangan berisi cairan dalam kapsula bowman terdapat tiga lapisan: 1. Kapiler selapis sel endotelium pada glomerulus
15
2. Lapisan kaya protein sebagai membran dasar 3. Selapis sel epitel melapisi dinding kapsula Bowman (podosit)
Dengan bantuan tekanan, cairan dalan darah didorong keluar dari glomerulus, melewati ketiga lapisan tersebut dan masuk ke dalam ruangan dalam kapsula Bowman dalam bentuk filtrat glomerular. Filtrat plasma darah tidak mengandung sel darah ataupun molekul protein yang besar. Protein dalam bentuk molekul kecil dapat ditemukan dalam filtrat ini. Darah manusia melewati ginjal sebanyak 350 kali setiap hari dengan laju 1,2 liter per menit, menghasilkan 125 cc filtrat glomerular per menitnya. Laju penyaringan glomerular ini digunakan untuk tes diagnosa fungsi ginjal (Guyton dan Hall, 2007).
Gambar 10. Tubulus Ginjal Tubulus ginjal merupakan lanjutan dari kapsula Bowman. Bagian yang mengalirkan filtrat glomerular dari kapsula Bowman disebut tubulus konvulasi proksimal. Bagian selanjutnya adalah lengkung Henle yang bermuara pada tubulus 16
konvulasi distal. Lengkung Henle diberi nama berdasar penemunya yaitu Friedrich Gustav Jakob Henle di awal tahun 1860-an. Lengkung Henle menjaga gradien osmotik dalam pertukaran lawan arus yang digunakan untuk filtrasi. Sel yang melapisi tubulus memiliki banyak mitokondria yang menghasilkan ATP dan memungkinkan terjadinya transpor aktif untuk menyerap kembali glukosa, asam amino, dan berbagai ion mineral. Sebagian besar air (97.7%) dalam filtrat masuk ke dalam tubulus konvulasi dan tubulus kolektivus melalui osmosis. Cairan mengalir dari tubulus konvulasi distal ke dalam sistem pengumpul yang terdiri dari: •
Tubulus penghubung
•
Tubulus kolektivus kortikal
•
Tubulus kloektivus medularis Tempat lengkung Henle bersinggungan dengan arteri aferen disebut aparatus
juxtaglomerular,
mengandung
macula
densa
dan
sel
juxtaglomerular.
Sel
juxtaglomerular adalah tempat terjadinya sintesis dan sekresi renin cairan menjadi makin kental di sepanjang tubulus dan saluran untuk membentuk urin, yang kemudian dibawa ke kandung kemih melewati ureter. Tahap Pembentukan Urine : 1. Filtrasi Glomerular Pembentukan kemih dimulai dengan filtrasi plasma pada glomerulus, seperti kapiler tubuh lainnya, kapiler glumerulus secara relatif bersifat impermiabel terhadap protein plasma yang besar dan cukup permabel terhadap air dan larutan yang lebih kecil seperti elektrolit, asam amino, glukosa, dan sisa nitrogen. Aliran darah ginjal (RBF = Renal Blood Flow) adalah sekitar 25% dari curah jantung atau sekitar 1200 ml/menit. Sekitar seperlima dari plasma atau sekitar 125 ml/menit dialirkan melalui
17
glomerulus ke kapsula bowman. Ini dikenal dengan laju filtrasi glomerulus (GFR = Glomerular Filtration Rate). Gerakan masuk ke kapsula bowman’s disebut filtrat. Tekanan filtrasi berasal dari perbedaan tekanan yang terdapat antara kapiler glomerulus dan kapsula bowman’s, tekanan hidrostatik darah dalam kapiler glomerulus mempermudah filtrasi dan kekuatan ini dilawan oleh tekanan hidrostatik filtrat dalam kapsula bowman’s serta tekanan osmotik koloid darah. Filtrasi glomerulus tidak hanya dipengaruhi oleh tekanan-tekanan koloid diatas namun juga oleh permeabilitas dinding kapiler (Guyton dan Hall, 2007).
Gambar 11. Tekanan Filtrasi pada Glemrulus Dengan mengalirnya darah ke dalam kapiler glomerulus, plasma disaring melalui dinding kapiler glomerulus. Hasil ultrafiltrasi tersebut yang bebas sel, mengandung semua substansi plasma seperti ektrolit, glukosa, fosfat, ureum, kreatinin, peptida, protein-protein dengan berat molekul rendah kecuali protein yang berat
18
molekulnya lebih dari 68.000 (seperto albumin dan globulin). Filtrat dukumpulkan dalam ruang bowman dan masuk ke dalam tubulus sebelum meningalkan ginjal berupa urin (Guyton dan Hall, 2007). Laju Filtrasi Glomerulus (LFG) atau Gromelural Filtration Rate (GFR) merupakan penjumlahan seluruh laju filtrasi nefron yang masih berfungsi yang juga disebut Single Nefron Glomerular Filtration Rate (SN GFR), besarnya SN GFR ditentukan oleh faktor dinding kapiler glomerulus dan Gaya Starling dalam kapiler tersebut. SN GFR = Kf.(∆P-∆π) = Kf.Puf Koefesien ultrafiltrasi (Kf) dipengaruhi oleh luas permukaan kapiler glomerulus yang tersedia untuk filtrasi dan konduksi hidrolik membran basal. Tekanan ultrafiltrasi (Puf) atau Gaya Starling dalam kapiler ditentukan oleh : -
Tekanan hidrostatik dalam kapiler glomerulus (Pg)
-
Tekanan hidrostatik dalam kapsula bowman atau tubulus (Pt)
-
Tekanan onkotik dalam kapiler glomerulus (π g)
-
Tekanan onkotik dalam kapsula bowman yang dianggap nol karena ultra filtrat
tidak mengandung protein. Darah yang masuk ke dalam nefron melalui arteriol aferen dan selanjutnya menuju glomerulus akan mengalami filtrasi, tekanan darah pada arteriol aferen relatif cukup tinggi sedangkan pada arteriol eferen relatif lebih rendah, sehingga keadaan ini menimbulkan filtrasi pada glomerulus. Cairan filtrasi dari glomerulus akan masuk menuju tubulus, dari tubulus masuk kedalam ansa henle, tubulus distal, duktus koligentes, pelvis ginjal, ureter, vesica urinaria, dan akhirnya keluar berupa urine.
19
Membran glomerulus mempunyai ciri khas yang berbeda dengan lapisan pembuluh darah lain, yaitu terdiri dari: lapisan endotel kapiler, membrane basalis, lapisan epitel yang melapisi permukaan capsula bowman. Permeabilitas membarana glomerulus 100-1000 kali lebih permiabel dibandingkan dengan permiabilitas kapiler pada jaringan lain laju filtrasi glomerulus (GFR= Glomerulus Filtration Rate) dapat diukur dengan menggunakan zat-zat yang dapat difiltrasi glomerulus, akan tetapi tidak disekresi maupu direabsorpsi oleh tubulus. Kemudian jumlah zat yang terdapat dalam urin diukur persatuan waktu dan dibandingkan dengan jumlah zat yang terdapat dalam cairan plasma. •
Pengaturan GFR (Glomerulus Filtration Rate) rata-rata GFR normal
pada laki-laki sekitar 125 ml/menit. GFR pada wanita lebih rendah dibandingkan pada pria.
Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya GFR
antara lain ukuran anyaman kapiler, permiabilitas kapiler, tekanan hidrostatik, dan tekanan osmotik yang terdapat di dalam atau diluar lumen kapiler. Proses terjadinya filtrasi tersebut dipengaruhi oleh adanya berbagai tekanan sebagai berikut: a.Tekanan kapiler pada glomerulus 50 mm HG b.Tekanan pada capsula bowman 10 mmHG c.Tekanan osmotik koloid plasma 25 mmHG Ketiga faktor diatas berperan penting dalam laju peningkatan filtrasi, semakin tinggi tekanan kapiler pada glomerulus semakin meningkat filtrasi dan sebaliknya semakin tinggi tekanan pada capsula bowman, serta tekanan osmotic koloid plasma akan menyebabkan semakin rendahnya filtrasi yang terjadi pada glomerulus.
20
•
Komposisi Filtrat Glomerulus
Dalam cairan filtrat tidak ditemukan eritrosit, sedikit mengandung protein (1/200 protein plasma). Jumlah elektrolit dan zat-zat terlarut lainya sama dengan yang terdapat dalam cairan intertitial pada umunya. Dengan demikian komposisi cairan filtrat glomerulus hampir sama dengan plasma kecuali jumlah protein yang terlarut. Sekitar 99% cairan filtrat tersebut direabsorpsi kembali ke dalam tubulus ginjal. •
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju filtrasi glomerulus : a. Tekanan glomerulus: semakin tinggi tekanan glomerulus semakin tinggi laju filtrasi, semakin tinggi tekanan osmotic koloid plasmasemakin menurun laju filtrasi, dan semakin tinggi tekanan capsula bowman semakin menurun laju filtrasi. b. Aliran darah ginjal: semakin cepat aliran daran ke glomerulus semakin
meningkat laju filtrasi. c. Perubahan arteriol aferen: Apabila terjadi vasokontriksi arteriol aferen
akan menyebabakan aliran darah ke glomerulus menurun. Keadaan ini akan menyebabakan laju filtrasi glomerulus menurun begitupun sebaliknya. d. Perubahan arteriol efferent: pada kedaan vasokontriksi arteriol eferen
akan terjadi peningkatan laju filtrasi glomerulus begitupun sebaliknya. e. Pengaruh perangsangan simpatis, rangsangan simpatis ringan dan sedang akan menyebabkan vasokontriksi arteriol aferen sehingga menyebabkan penurunan laju filtrasi glomerulus. f. Perubahan
tekanan
arteri,
peningkatan
tekanan
arteri
melalui
autoregulasi akan menyebabkan vasokontriksi pembuluh darah arteriol
21
aferen sehinnga menyebabkan penurunan laju filtrasi glomerulus (Guyton dan Hall, 2007). 2. Reabsorpsi Zat-zat yang difilltrasi ginjal dibagi dalam 3 bagian yaitu : non elektrolit, elektrolit dan air. Setelah filtrasi langkah kedua adalah reabsorpsi selektif zat-zat tersebut kembali lagi zat-zat yang sudah difiltrasi. Volume urin manusia hanya 1% dari filtrat glomerulus. Oleh karena itu, 99% filtrat glomerulus akan direabsorbsi secara aktif pada tubulus kontortus proksimal dan terjadi penambahan zat-zat sisa serta urea pada tubulus kontortus distal. Substansi yang masih berguna seperti glukosa dan asam amino dikembalikan ke darah. Sisa sampah kelebihan garam, dan bahan lain pada filtrat dikeluarkan dalam urin. Tiap hari tabung ginjal mereabsorbsi lebih dari 178 liter air, 1200 gr garam, dan 150 gr glukosa. Sebagian besar dari zat-zat ini direabsorbsi beberapa kali. Setelah terjadi reabsorbsi maka tubulus akan menghasilkan urin sekunder yang komposisinya sangat berbeda dengan urin primer. Pada urin sekunder, zat-zat yang masih diperlukan tidak akan ditemukan lagi. Sebaliknya, konsentrasi zat-zat sisa metabolisme yang bersifat racun bertambah, misalnya ureum dari 0,03%, dalam urin primer dapat mencapai 2% dalam urin sekunder (Guyton dan Hall, 2007). Meresapnya zat pada tubulus ini melalui dua cara, gula dan asam mino meresap melalui peristiwa difusi, sedangkan air melalui peristiwa osmosis. Reabsorbsi air terjadi pada tubulus proksimaldan tubulus distal (Guyton dan Hall, 2007).
22
Gambar 12. Proses Pembentukan Urin Hampir 99% dari cairan filtrat direabsorpsi kembali bersama zat-zat yang terlarut didalam cairan filtrat tersebut. Akan tetapi tidak semua zat-zat yang terlarut dapat direabsorpsi dengan sempurna, antara lain glukosa dan asam amino. Mekanisme terjadinya reabsorpsi pada tubulus melalui dua cara yaitu: a.Transport aktif Zat-zat yang mengalami transfort aktif pada tubulus proksimal yaitu ion Na+, K+, PO4ˉ,NO3ˉ, glukosa dan asam amino. Terjadinya difusi ion-ion khususnya ion Na+, melalui sel tubulus kedalam pembuluh kapiler peritubuler disebabkan perbedaan ptensial listrik didalam epitel tubulus (-70mvolt) dan diluar sel (-3m volt). Perbedaan electrochemical gradient ini membentu terjadinya proses difusi. Selain itu perbedaan 23
konsentrasi ion Na+ didalam dan diluar sel tubulus membantu meningkatkan proses difusi tersebut. Meningkatnya difusi natrium diesbabkan permiabilitas sel tubuler terhadap ion natrium relatif tinggi. Keadaan ini dimungkinkan karena terdapat banyak mikrovilli yang memperluas permukaan tubulus. Proses ini memerlukan energi dan dapat berlangsung terus-menerus (Guyton dan Hall, 2007).
Gambar 13. Proses Transport Aktif b. Transfor pasif Terjadinya transport pasif ditentukan oleh jumlah konsentrasi air yang ada pada lumen tubulus, permiabilitas membrane tubulus terhadap zat yang terlarut dalam cairan filtrate dan perbedaan muatan listrik pada dinding sel tubulus. Zat yang mengalami transfor pasif, misalnya ureum, sedangkan air keluar dari lumen tubulus melalui proses osmosis (Guyton dan Hall, 2007). Perbedan potensial listrik didalam lumen tubulus dibandingkan diluar lumen tubulus menyebabkan terjadinya proses dipusi ion Na+ dari lumen tubulus kedalam sel epitel tubulus dan selanjutnya menuju kedalam sel peritubulus. Bersamaan dengan 24
perpindahan ion Na+ diikuti pula terbawanya ion Clˉ, HCO3ˉ kedalam kapiler peritubuler. Kecepatan reabsorsi ini ditentukan pula oleh perbedaan potensial listrik yang terdapat didalam dan diluar lumen tubulus (Guyton dan Hall, 2007).
Gambar 14. Proses Transport Pasif c. Sekresi Sekresi tubulus melalui proses: sekresi aktif dan sekresi pasif. Sekresi aktif merupakan kebalikan dari transpor aktif. Dalam proses ini terjadi sekresi dari kapiler peritubuler kelumen tubulus. Sedangkan sekresi pasif melalui proses difusi. Ion NH3yang disintesa dalam sel tubulus selanjutnya masuk kedalam lumen tubulus melalui proses difusi. Dengan masuknya ion NH3- kedalam lumen tubulus akan membantu mengatur tingkat keasaman cairan tubulus. Kemampuan reabsorpsi dan sekresi zat-zat dalam berbagai segmen tubulus berbeda-beda (Guyton dan Hall, 2007).
25
Sekresi tubular melibatkan transfor aktif molekul-molekul dari aliran darah melalui tubulus kedalam filtrat. Banyak substansi yang disekresi tidak terjadi secara alamiah dalam tubuh (misalnya penisilin). Substansi yang secara alamiah terjadi dalam tubuh termasuk asam urat dan kalium serta ion-ion hidrogen (Guyton dan Hall, 2007). Pada tubulus distalis, transfor aktif natrium sistem carier yang juga telibat dalam sekresi hidrogen dan ion-ion kalium tubular. Dalam hubungan ini, tiap kali carier membawa natrium keluar dari cairan tubular, cariernya bisa hidrogen atau ion kalium kedalam cairan tubular “perjalanannya kembali” jadi, untuk setiap ion natrium yang
diabsorpsi,
hidrogen
atau
kalium
harus
disekresi
dan
sebaliknya.
Pilihan kation yang akan disekresi tergantung pada konsentrasi cairan ekstratubular (CES) dari ion-ion ini (hidrogen dan kalium). Pengetahuan tentang pertukaran kation dalam tubulus distalis ini membantu kita memahami beberapa hubungan yang dimiliki elektrolit dengan lainnya. Sebagai contoh, kita dapat mengerti mengapa bloker aldosteron dapat menyebabkan hiperkalemia atau mengapa pada awalnya dapat terjadi penurunan kalium plasma ketika asidosis berat dikoreksi secara teurapeutik (Guyton dan Hall, 2007) 2.2.3 Fungsi Homeostasis Ginjal Ginjal adalah organ yang memiliki kemampuan yang luar biasa, diantaranya sebagai penyaring zat-zat yang telah tidak terpakai (zat buangan atau sampah) yang merupakan sisa metabolisme tubuh. Setiap harinya ginjal akan memproses sekitar 200 liter darah untuk menyaring atau menghasilkan sekitar 2 liter ‘sampah’ dan ekstra (kelebihan) air. Sampah dan esktra air ini akan menjadi urin, yang mengalir ke kandung kemih melalui saluran yang dikenal sebagai ureter. Urin akan disimpan di
26
dalam kandung kemih ini sebelum dikeluarkan pada saat Anda berkemih (Guyton dan Hall, 2007). Zat-zat yang sudah tidak terpakai lagi atau sampah tersebut diperoleh dari proses normal pemecahan otot dan dari makanan yang dikonsumsi. Tubuh akan memakai makanan tersebut sebagai energi dan untuk perbaikan jaringan. Setelah tubuh mengambil secukupnya dari makanan, sisanya akan dikirim ke dalam darah untuk kemudian disaring di ginjal. Jika fungsi ginjal terganggu maka kemampuan menyaring zat sisa ini dapat terganggu pula dan terjadi penumpukan dalam darah sehingga dapat menimbulkan berbagai manifestasi gangguan terhadap tubuh (Guyton dan Hall, 2007). Protein sangat dibutuhkan untuk membangun semua bagian tubuh, seperti otot, tulang, rambut dan kuku. Protein-protein yang ada dalam darah dapat keluar ke urin (bocor) bila unit penyaring ginjal – glomerulus – sudah mengalami kerusakan. Protein yang terkandung di dalam urin, disebut dengan albumin. Ginjal memiliki struktur yang cukup unik, yaitu pembuluh darah dan unit penyaring (Guyton dan Hall, 2007). Proses penyaringan terjadi pada bagian kecil dalam ginjal, yang disebut dengan nefron. Setiap ginjal memiliki sekitar satu miliar nefron. Pada nefron ini terdapat pembuluh darah kecil-kecil – kapiler – yang saling jalin menjalin dengan saluransaluran yang kecil, yaitu tubulus (Guyton dan Hall, 2007). Tubulus-tubulus ini pertama kali menerima gabungan antara zat-zat buangan dan berbagai kimia hasil metabolisme yang masih bisa digunakan tubuh. Ginjal akan ‘memilih’ zat-zat kimia yang masih berguna bagi tubuh (natrium, fosfor, dan kalium) dan mengembalikannya ke peredaran darah dan mengeluarkan lagi kembali ke dalam tubuh. Dengan cara demikian, ginjal turut mengatur kadar zat-zat kimia tersebut dalam tubuh (Guyton dan Hall, 2007).
27
Selain membuang sampah-sampah yang sudah tidak terpakai lagi, ginjal juga berfungsi menjadi ‘pabrik’ penghasil tiga hormon penting, yaitu: •
Eritropoietin (EPO), yang merangsang sumsum tulang membuat sel-sel darah merah (eritrosit)
•
Renin, membantu mengatur tekanan darah
•
Bentuk aktif vitamin D (kalsitriol), yang membantu penyerapan kalsium dan menjaga keseimbangan kimia dalam tubuh
•
Ginjal mengatur pH, konsentrasi ion mineral, dan komposisi air dalam darah.
•
Ginjal mempertahankan pH plasma darah pada kisaran 7,4 melalui pertukaran ion hidronium dan hidroksil. Akibatnya, urine yang dihasilkan dapat bersifat asam pada pH 5 atau alkalis pada pH 8.
•
Kadar ion natrium dikendalikan melalui sebuah proses homeostasis yang melibatkan aldosteron untuk meningkatkan penyerapan ion natrium pada tubulus konvulasi. Kenaikan atau penurunan tekanan osmotik darah karena kelebihan atau
kekurangan air akan segera dideteksi oleh hipotalamus yang akan memberi sinyal pada kelenjar pituitari dengan umpan balik negatif. Kelenjar pituitari mensekresi hormon antidiuretik (vasopresin, untuk menekan sekresi air) sehingga terjadi perubahan tingkat absorpsi air pada tubulus ginjal. Akibatnya konsentrasi cairan jaringan akan kembali menjadi 98% (O’callaghan, Chris, 2009). 2.2.4 Pengaturan Natrium oleh Ginjal Natrium adalah kation ekstraselular utama dan kadarnya dikendalikan dengan ketat. Ion natrium dan klorida difiltrasi secara bebas di glomerulus, sehingga konsentrasi ion-ion ini dalam filtrat sama dengan konsentrasinya dalam darah (1135-
28
145mmol/L untuk natrium). Asupan diet harian natrium klorida biasanya 2-10g, namun volume filtrat harian sekitar 200 L mengandung sekitar 2kg natrium klorida. Ginjal kemudian mereabsorbsi sejumlah besar garam di tubulus proksimal dan ansa henle. Sebagian kecil yang tersisa direabsorbsi dengan pengaturan yang ketat di tubulus distal dan duktus kolektivus untuk mempertahankan keseimbangan garam yang akurat. Sekitar 5% asupan garam hilang melalui keringat dan feses (O’callaghan, Chris, 2009). Membran basolateral sel tubulus mengandung Na+/K+ peritubulus. Dari sini, ion Natrium masuk kedalam darah dengan bebas untuk melengkapi proses reabsorbsi. Pemompaan natrium keluar sel yang berlamgsung terus menerus dan pengeluarannya dari darah membentuk suatu gradien Na+ antara filtrat tubulus dan sitoplasma sel. Gradien ini memungkinkan Na+ dari filtrat memasuki sel secara pasif dari membran apikal, asalkan memiliki kanal atau transporter yang sesuai (O’callaghan, Chris, 2009). Sebanyak 65% dari natrium yang difiltrasi akan direabsorbsi, namun pada tautan sel (Cell junction)terdapat sedikit kebocoran sehingga membatasi gradien konsentrasi yang dicapai antara filtrat dan plasma peritubulus. Di akhir tubulus proksimal, lahu transpor lebih lambat, namun taut erat(Tight junction) memungkinkan terbentuknya gradien yang lebih besar (O’callaghan, Chris, 2009). Pada awal tubulus, gradien natrium menyebabkan terjadinya kontraspor natrium dengan bikarbonat ,asam amino, glukosa dan molekul organik lainnya. Penukar Na+/H+ (NHE3ˉ) menggunakan gradien natrium untuk mendorong reabsorpsi natrium dari filtrat dan sekresi H+ ke dalam filtrat. Karena karbonat anhidrase terdapat pada sitoplasma sel dan lumen tubulus maka sekresi H+ ekuivalen dengan reabsorpsi bikarbonat (HCO3ˉ). Sekresi H+ apikal diimbangi dengan pengeluaraan bikarbonat dengan natrium dari basolateral. Ketika
ion natrium yang bermuatan positif
29
meninggalkan lumen dengan molekul organik yang netral, lumen menjadi bermuatan negatif. Keadaan ini mendorong ion klorida yang bermuatan negatif meninggalkan lumen melalui rute paraselular diantara sel (O’callaghan, Chris, 2009). Saat filtrat mencapai tubulus proksimal, sebagian besar molekul organik dan bikarbonat telah dikeluarkan dan ion natrium direabsorpsi terutama bersama ion klorida. Penukar Na+ / H+ bekerja paralel dengan penukar anion (AE1) klorida/basa dan karena basa n- terutama bikarbonat, format, atau oksalat didaur ulang di membran apikal maka efek keseluruhanya adalah reabsorpsi natrium klorida. Ion klorida meninggalkan sel sendiri atau ditukar ion lain yang bermuatan negatif atau secara kontranspor dengan kalium (O’callaghan, Chris, 2009). •
Ansa Henle
Ansa henle segmen asendens tipis dan tebal bersama-sama mereabsorpsi 25% natrium yang difiltrasi (O’callaghan, Chris, 2009). •
Segmen tipis
Sel pada dinding ansa henle segmen tipis merupakan sel epitel yang tipis dan datar . Tidak ada transpor aktif yang terjadi disini dean terdapat sedikit mitokondria. Segmen desendens tipis bersifat permeabel terhadap air tetapi tidak terhadap natrium jadi air meninggalkan tubulus secara pasif dan memasuki interstisium medula yang hipertonik. Sebaliknya segmen asendens tipis bersifat permeabel terhadap natrium tetapi tidak terhadap air. Seiring dengan filtrat kehilangan air di segmen desendens, terdapat konsentrasi ion natrium dan klorida yang tinggi di dalam lumen segmen asendens tipis dan kedua ion berdifusi ke luar (O’callaghan, Chris, 2009). •
Segmen asendens tebal
30
Sel pada ansa henle segmen tebal merupakan sel yang besar dan mengandung banyak mitokondria yang menghasilkan energi untuk transpor aktif ion natrium. Molekul transpor utama adalah transporter NKCC2 yang menggunakan gradien natrium untuk kontranspor satu ion natrium ,satu ion kalium dan dua ion klorida. Karena ion kalium dapat kembali memasuki tubulus melalui kanal ROMK maka efek akhirnya adalah pemindahan satu ion natrium dan dua ion klorida sehingga lumen menjadi bermuatan positif. Keadaan potensial positif ini mendorong transpor paraselular ion yang bermuatan positif termasuk natrium , kalium, kalsium, magnesium, dan amonium. Transporter NKCC2 memiliki domain transmembran multipel dan diinhibisi di uretik furosemid (O’callaghan, Chris, 2009). •
Tubulus Distal
Tubulus distal mereabsorpsi 5% yang lain dari natrium yang difiltrasi. Transpor ini berlangsung melalui NCC, protein kontranspor natrium klorida yang diinhibisi oleh diuretik tiazid. Karena cairan di dalam lumen pada bagian nefron ini bermuatan negatif maka juga terdapat pergerakan paraselular ion klorida yang bermuatan negatif. (O’callaghan, Chris, 2009) •
Tubulus dan duktus kolektivus
Sekitar 2-5% natrium yang difiltrasi akan direabsorpsi di duktus kolektivus yang terdiri dari dua jenis sel yang khas. Sel prinsipal, Natrium memasuki sel ini melalui kanal natrium epitel (ENAC)
meninggalkan lumen yang menjadi bermuatan negatif. Muatan negatif ini mendorong pergerakan paraselular klorida. Kanal ENaC terdiri dari tiga subunit homolog dabn diinhibisi oleh diuretik amilorid.
31
Sel interkalasi, sel ini tidak memiliki Na+/K+ ATPase tetapi memiliki H+
ATPase yang membentuk gradien ion hidrogen. Energi yang dibutuhkan untuk fungsi transpor pada sel ini didapat dari gradien H+ bukan dari gradien Na+ seperti biasanya. Karena ion H+ dipindahkan dari sel , hasil akhirnya adalah sekresi bikarbonat yang dibarengi dengan reabsorpsi klorida. Reabsorpsi natrium oleh sel prinsipal dan reabsorpsi klorida oleh sel interkalasi adalah stadium akhir reabsorpsi natrium klorida sebelum urin keluar dari ginjal (O’callaghan, Chris, 2009). 2.2.5 Pengaturan Kalium oleh Ginjal Kalium adalah kation intraselular utama. Konsentrasi kalium di dalam sel adalah sekitar 150 mmol/L dibandingkan dengan 4 mmol/L di cairan ekstraselular. Gradien K+ di kedua sisi membran sel sangat menentukan potensial listrik membran tersebut. Karena potensial listrik ini mempengaruhi eksitabilitas listrik pada jaringan seperti saraf dan otot ternmasuk otot jantung maka kadar kalium harus dikontrol ketat dalam batas yang aman (O’callaghan, Chris, 2009). Asupan harian kalium dalam diet adalah sekitar 40-120 mmol namun ginjal memfiltrasi sekitar 800 mmol setiap hari. Untuk mempertahankan keseimbangan kalium , ginjal menngekskresi hanya 5-15% kalium yang difiltrasi. Kalium seperti halnya natrium difiltrasi secara bebas di glomerulus namun mengalami proses yang sangat berbeda di tubulus. Ion natrium direabsorpsi di sepanjang nefron dan setiap natrium yang diekskresi adalah yang tidak direabsorpsi. Sebaliknya hampir semua kalium yang difiltrasi mengalami reabsorpsi. Sebelum filtrat sampai di tubulus kolektivus, Kalium yang akan diekskresi kemudian di sekresi ke duktus kolektivus (O’callaghan, Chris, 2009).
32
Hanya 2% dan total kalium tubuh terdapat diluar sel dicairan ekstraselular dan untuk mempertahankan konsentrasi kalium intraselular yang tepat, semua sel menggunakan mekanisme pump-leak. Mekanisme ini meliputi pompa Na+/K+ ATPase yang melakukan transpor aktif kalium kedalam sel, diimbangi oleh berbagai kanal lain, yang memungkinkan kalium bocor keluar sel. Kalium intraselular dapat dikontrol dengan mengubah aktivitas pompa atau mengubah jumlah atau permeabilitas kanal kalium. Pada sel tubulus, membran sel dibagi menjadi bagian apikal dan basolateral, masing-masing memiliki populasi pompa dan kanal yang berbeda. Hal ini memungkinkan system pump-leak untuk transport kalium disepanjang epitel di tubulus. Seperti halnya pengaturan natrium, gaya penggerak utama pada perpindahan kalium adalah Na+/K+ ATPase. (O’callaghan, Chris, 2009) o Kanal kalium di ginjal Semua jenis sel memiliki kanal kalium dan terdapat jenis kanal kalium yang berbeda, bahkan didalam ginjal. Struktur dasar semua kanal K+ adalah subunit tetramer disepanjang membran dengan pori sentral. Kanal ROMK terdapat diseluruh segmen nefron, kecuali tubulus proksimal, dan merupakan kanal sekresi utama di sel principal pada duktus kolektivus kortikal. Kanal ini biasanya terbuka, dan dikatakan melakukan koreksi didalam kanal-kanal tersebut memungkinkan aliran kalium keluar sel. (O’callaghan, Chris, 2009) o Pengaturan kalium disepanjang nefron Tubulus Proksimal Dari ion kalium yang difiltrasi, 65% direabsorpsi di tubulus proksimal. Tidak ada kanal kalium spesifik untuk proses reabsorpsi ini. Reabsorpsi kalium berhubungan erat dengan reabsorpsi natrium dan air, dengan proporsi yang 33
serupa dengan natrium, air, dan kalium hasil filtrasi yang reabsorpsi disegmen ini. Reabsorpsi natrium mendorong reabsorpsi air, yang dapat membawa serta kalium. Gradien kalium yang dihasilkan oleh reabsorpsi air dari lumen tubulus akan mendorong reabsorpsi pada selular kalium dan dapat ditingkatkan dengan pemindahan kalium dari ruang paraselular melalui Na+/K+ ATPase. Ditubulus proksimal segmen selanjutnya, kotensial lumen yang positif juga mendorong reabsorpsi kalium melalui rute paraselular (O’callaghan, Chris, 2009). Ansa Henle Segmen tipis Sebagian kalium bergerak kedalam filtrate di ansa Henle segmen desendens tipis, namun hal ini diimbangi dengan pergerakan kalium keluar ansa dan masuk kedalam duktus kolektivus medular. Hasil keseluruhannya adalah daur ulang kalium ini menlintasi intersitium medula (O’callaghan, Chris, 2009). Segmen asendens tebal Sekitar 30% kalium yang difiltrasi akan reabsorpsi di ansa Henle segmen asendens tebal seperti ditubulus proksimal, direabsorpsi kalium disini terkait dengan reabsorpsi natrium. Proses ini dimediasi oleh transporter NKCC2, namun juga terdapat reabsorpsi paraselular yang signifikan, dan dibantu oleh potensial positif dalam lumen tubulus (O’callaghan, Chris, 2009). Tubulus distal Tubulus distal dapat mereabsorpsi kalium lebih banyak dan 95% kalium yang difiltrasi akan direapsorpsi dalam mekanisme yang bergantung 34
natrium sebelum filtrate mencapai duktus kolektivus (O’callaghan, Chris, 2009). Tubulus dan duktus kolektivus Sel prinsipal menyekresi kalium sementara sel interkalasi mereabsorpsi kalium. Secara umum, sekresi kalium berlangsung lebih banyak dari pada reabsorpsinya di bagian ini. Pengaturan ekskresi kalium terjadi disini dan terutama dipengaruhi oleh perubahan sekresi kalium oleh sel principal dibandingkan oleh reabsorpsi kalium oleh sel interkalasi. •
Sel principal. Na+/K+ ATPase mendorong sekresi kalium disel principal dengan memompa kalium kedalam sel permukaan basolateral. Permukaan basolateral tidak terlalu permeable. Terdapat kalium, namun pada permukaan apikal ion kalium dapat meninggalkan sel melalui kanal kalium atau dengan kontraspor bersama klorida melalui kanal KCC. Potensial negative dalam lumen tubulus akibat reabsorpsi natrium juga meningkatkan sekresi kalium. Karena sekresi kalium terjadi menuruni gradient konsentrasi, maka proses ini dapat berlanjut hanya jika konsentrasi kalium dalam filtrate dipertahankan rendah. Laju aliran tinggi membawa serta kalium yang disekresi dan semakin tinggi lajur aliran, semakin besar jumlah kalium yang dapat disekresi dan diekskresi.
•
Sel Interlasi. Reabsorpsi kalium oleh sel interkalasi didorong oleh Na+/K+ ATPase apikal yang secara aktif memompa kalium kedalam sel. Ion kalium meninggalkan sel melalui kanal kalium basolateral dan reabsorpsi.
35
Duktus kolektivus medular Terdapat bagian kalium yang direabsorpsi diduktus kolektivus medular, namun kalium yang mencapai interstisium medulla telah didaur ulang oleh proses reabsorpsi kedalam ansa Henle segmen desendens tipis. (O’callaghan, Chris, 2009) 2.2.6 Pengaturan Keseimbangan Asam Basa oleh Ginjal Ginjal mengatur keseinbangan asam basa dengan mengekskresikan urin yang asam atau basa. Pengeluaran urin asam akan mengurangi jumlah asam dalam cairan ekstrasel,sedangkan pengeluaran urin basa berarti menghilangkan basa dari cairan ekstrasel. Keseluruhan mekanisme ekskresi urin asam atau basa oleh ginjal adalah sebagai berikut. Sejumlah besar HCO₃ˉ difiltrasi secara terus menerus ke dalam tubulus, dan bila
HCO₃ˉ
ini diekskresikan kedalam urin, keadaan ini
menghilangkan basa dari darah. Sejumlah besar H⁺ juga disekresikan kedalam lumen tubulus oleh sel epitel tubulus sehingga menghilangkan asam dari darah. Bila lebih banyak H⁺ yang disekresikan daripada HCO₃
̄ yang difiltrasi, akan terjadi
kehilangan asam dari cairan ekstrasel. Sebaliknya apabila lebih banyak HCO₃ˉ yang difiltrasi daripada H⁺ yang disekresikan, akan terjadi kehilangan basa (O’callaghan, Chris, 2009). Setiap hari tubuh menghasilkan sekitar 80 miliekuivalen asam non-volatil, terutama dari metabolisme protein. Asam-asam ini disebut non-volatil karena asam tersebut bukan H₂CO₃, karena itu
tidak
dapat
diekskresikan
oleh
paru
(O’callaghan, Chris, 2009). Mekanisme primer untuk mengeluarkan asam ini dari tubuh adalah melalui ekskresi ginjal. Ginjal juga harus mencegah kehilangan bikarbonat dalam urin, suatu tugas yang secara kuantitatif lebih penting daripada ekskresi asam non-volatil. Setiap 36
hari ginjal memfiltrasi sekitar 4320 miliekuivalen bikarbonat (180 L/hari x 24 mEq/L), dan dalam kondisi normal hampr semuanya direabsorpsi dari tubulus, sehingga mempertahankan sistem dapar utama cairan ekstrasel. Reabsorpsi bikarbonat dan ekskresi H+, dicapai melalui proses sekresi H+ oleh tubulus. Karena HCO₃ˉ harus bereaksi dengan satu H+ yang disekresikan untuk membentuk H₂CO₃ sebelum dapat direabsorpsi, 4320 miliekuivalen H+ harus disekresikan setiap hari hanya untuk mereabsorpsi bikarbonat yang difiltrasi. Kemudian penambahan 80 miliekuivalen H+ harus disekresikan untuk menghilangkan asam non volatil yang diproduksi oleh tubuh setiap hari, sehingga total 4400 miliekuivalen H+ disekresikan kedalam cairan tubulus setiap harinya (O’callaghan, Chris, 2009). Bila terdapat pengurangan konsentrasi H+ cairan ekstrasel (alkalosis), ginjal gagal mereabsorpsi semua bokarbonat yang difiltrasi, sehingga meningkatkan ekskresi bikarbonat. Karena HCO₃ˉ normalnya mendapat hidrogen dalam cairan ekstrasel, kehilangan bikarbonat ini sama saja dengan penambahan satu H+ kedalam cairan ekstrasel. Oleh karena itu, pada Pengaturan Natrium di Sepanjang Nefron alkalosis, pengeluaran HCO₃ˉ akan meningkatkan konsentrasi H+ cairan ekstrasel kembali menuju normal. Pada asidosis, ginjal tidak mengekskresikan bikarbonat kedalam urin tetapi mereabsorpsi semua bikarbonat yang difiltrasi dan menghasilkan bikarbonat baru, yang ditambahkan kembali kedalam cairan ekstrasel. Hal ini mengurangi konsentrasi H+ cairan ekstrasel kembali menuju normal (O’callaghan, Chris, 2009). Jadi, ginjal mengatur konsentrasi H cairan ekstrasel melalui tiga mekanisme : 1. Sekresi ion H+ 2. Reabsorpsi HCO₃ yang difiltrasī 3. Produksi HCO₃ baru
37
2.2.7 Pengaturan Kalsium, Fosfat dan Magnesium oleh Ginjal Kalsium Konsentrasi kalsium plasma total adalah sekitar 2,5 mmol/L, dengan 45% terikat protein, 5% membentuk kompleks dengan ion-ion lain dan 50% berupa ion Ca2+ bebas. Di glomerulus kalsium yang tidak terikat dengan protein difiltrasi secara bebas dan terjadi reabsropsi kalsium disepanjang nefron. Dari kalsium yang difiltrasi, 70% direabsropsi di tubulus proksimal dan 20 % direabsorpsi di ansa Henle segmen ascenden tebal. Reabsorpsi ini terutama bersifat pasif dan paraselular serta didorong oleh reabsorpsi natrium. Sebnyak 5-10 % kalsium yang difiltrasi akan direabsorpsi di tubulus distal dan hanya sedikit reabsorpsi yang terjadi di tubulus kolektivus. Fosfat Pada glomerulus semua fosfat yang tidak berikatan dengan protein difiltrasi secara bebas dan tidak terjadi reabsorpsi disepanjang nefron. Laju maksimal reabsorpsi dibatasi dan kelebihan fosfat yang difiltrasi di atas ambang batas akan disekresi. Dari fosfat yang difiltrasi 80% direabsorpsi di tubulus proksimal melalui proses transelular yang bergantung pada proses reabsorpsi natrium. Magnesium Di glomerulus magnesium yang tidak terikat protein difiltrasi secara bebas dan direabsorpsi di sepanjang nefron. Hanya 30 % yang direabsorpsi ditubulus proksimal. Mayoritas magnesium, 65%, direabsorpsi di segmen ascendens tebal melalui pergerakan paraselular pasif yang didorong oleh potensial transepitel. Sedangkan 5% direabsorpsi ditubulus distal
38
Daftar Pustaka
Guyton, A.C. & Hall, J.E., 2008. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran 11th ed. Jakarta: EGC. O’callaghan, Chris et al. 2009. At a Glance Sistem Ginjal 2nd ed. Jakarta : Erlangga. Price S., Wilson L. 2006. Patofisiologi Konsep Klinis Proses-Proses Penyakit, edisi 6. Jakarta: EGC. Tjokroprawiro, Askandar et al. 2007. Buku Ajar Ilmu Penyakit Dalam. Surabaya : Airlangga Univesity Press. Puguh, Kuncoro. Ginjal. Diunduh dari http://www.google.co.id/url? sa=t&rct=j&q=fisiologi+ginjal&source=web&cd=32&ved=0CCsQFjABOB4 &url=http%3A%2F%2Fwww.fkh.unair.ac.id%2Fmateri%2FBAHAN %2520AJAR%2520FISIOLOGI%2520VETERINER %2FGINJALwarnaanimal2010.ppt&ei=ePE1T5fOGcOYiAfssemiAg&usg=A FQjCNF4jElFhDI2GZCH5j8JERx5pnk7vg&cad=rja. Anonim. Fisiologi Ginjal. Diunduh Dari http://www.google.co.id/url? sa=t&rct=j&q=fisiologi-ginjal39
fix2.pptx&source=web&cd=5&ved=0CDcQFjAE&url=http%3A%2F %2Fkelasfapetc2010.files.wordpress.com%2F2011%2F03%2Ffisiologiginjalfix2.pptx&ei=W_I1T5mBKaqtiQe77KmAAg&usg=AFQjCNEWszYpKLP4U h0qEyr6VG9xfJIHRg&cad=rja. Anonim. Anatomi dan Fisiologi Sistem Perkemihan. Diunduh Dari http://www.mukhlasin212.files.wordpress.com/2010/03/anfis-perkemihan.ppt. Anonim. 76132504-Lap-Skenario-Urinari.docx. Diunduh Dari http://www.scribd.com/doc/76132504/5/Anatomi-Fisiologi-Ginjal.
40
