ginjal
DESCRIPTION
fisiologi ginjalTRANSCRIPT
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