BioFar.ID Situs informasi dan edukasi Indonesia yang khusus menyajikan konten menarik dan segar seputar kedokteran, farmasi, dan kesehatan masyarakat.

Sistem Urinaria (Ginjal) Manusia

Sistem urinaria manusia

Daftar isi

A. Definisi

Manusia memiliki 2 buah ginjal. Masing-masing ginjal manusia terdiri dari kurang lebih 1 juta nefron yang dapat membentuk urin. Ginjal tidak dapat beregenerasi untuk membentuk nefron baru.

Setiap nefron mempunyai 2 komponen utama:

  1. Renal corpuscle
    Kaya pembuluh darah → fungsi utamanya untuk filtrasi.
    – Glomerulus
    – Kapsula Bowman
  2. Renal tubular
    Saluran hasil filtrasi → fungsi utamanya untuk reabsorpsi dan sekresi.
    – Tubulus proksimal
    – Ansa Henle
    – Tubulus distal
    Connecting tubule
    – Duktus kolektivus
    – Duktus papilaris

Perbedaan regional dalam struktur nefron: nefron kortikal dan nefron jukstamedula

Meskipun setiap nefron mempunyai semua komponen, tetapi terdapat perbedaan bergantung pada berapa dalamnya letak nefron dalam ginjal.

Nefron yang memiliki glomerulus dan terletak di luar korteks disebut nefron kortikal. Kira-kira 20-30% nefron mempunyai glomerulus yang terletak di korteks renal sebelah dalam dekat medula dan disebut nefronjukstamedula.

B. Filtrasi Glomerulus

Komposisi filtrasi glomerulus

Pembentukan urin dimulai dengan filtrasi sejumlah besar cairan melalui kapiler glomerulus ke dalam kapsula Bowman. Kapiler glomerulus relatif impermeabel terhadap protein, sehingga cairan hasil filtrasi (disebut filtrat glomerulus) pada dasarnya bersifat bebas protein dan tidak mengandung elemen seluler, termasuk sel darah merah.

Yang menentukan filtrasi pada ginjal adalah:

1. GFR merupakan kira-kira 20% dari aliran plasma ginjal

Seperti pada kapiler lain GFR ditentukan oleh:

  • Keseimbangan kekuatan osmosis koloid dan hidrostatik yang bekerja melintasi membran kapiler.
  • Koefisien filtrasi kapiler (Kf).

2. Membran kapiler glomerulus

Membran kapiler glomerulus mempunyai tiga lapisan utama (biasanya membran yang lain hanya memiliki dua lapisan):

  • Endotelium kapiler,
  • Membran dasar,
  • Lapisan sel epitel (podosit) yang mengelilingi permukaan luar membran dasar kapiler.

Bagian dari membran glomerulus adalah lapisan sel epitel yang membatasi permukaan luar glomerulus. Kemampuan filtrasi zat terlarut ditentukan oleh ukurannya dan muatan molekul.

Laju filtrasi glomerulus

Kekuatan laju filtrasi glomerulus meliputi:

  1. Tekanan hidrostatik di dalam kapiler glomerulus yang menyebabkan filtrasi,
  2. Tekanan hidrostatik dalam kapsula Bowman di luar kapiler yang melawan filtrasi,
  3. Tekanan osmosis koloid protein pasma kapiler glomerulus yang melawan filtrasi,
  4. Tekanan osmosis koloid dalam kapsula Bowman yang memulai filtrasi,

a. Kenaikan koefusien filtrasi glomerulus(Kf) meningkatkan GFR

Secara teoritis, peningkatan Kf akan meningkatkan GFR, sedangkan penurunan Kf akan mengurangi GFR. Peningkatan tekanan hidrostatik kapsula bowman dapat menurunkan GFR.

b. Kenaikan tekanan osmosis koloid kapiler glomerulus dapat menurunkan GFR

Pada kenaikan aliran darah ginjal, fraksi plasma yang lebih rendah pada awalnya disaring keluar dari kapiler glomerulus, menyebabkan kenaikan tekanan osmosis koloid kapiler glomerulus yang lebih lambat dan efek penghambatan GFR yang lebih sedikit.

Akibatnya, walaupun dengan tekanan hidrostatik glomerulus yang konstan, laju aliran darah yang lebih besar ke dalam glomerulus cenderung meningkatkan GFR, dan laju aliran darah yang lebih rendah ke dalam glomerulus cenderung menurunkan GFR.

c. Kenaikan tekanan hidrostatik kapiler glomerulus dapat meningkatkan GFR.

Tekanan hidrostatik glomerulus ditentukan oleh 3 variabel:

  1. Tekanan arteri
  2. Tahanan arteriol aferen
  3. Tahanan arteriol eferen

Aliran darah ginjal

Aliran darah menyuplai ginjal dengan nutrien dan mengeluarkan produk buangan. Aliran tinggi yang menuju ginjal sangat melebihi kebutuhan.

Tujuan penambahan aliran ini adalah untuk menyuplai plasma untuk laju filtrasi glomerulus yang tinggi yang penting untuk pengaturan volume cairan tubuh dan konsentrasi zat terlarut.

Penentuan aliran darah ginjal

Aliran darah ginjal ditentukan oleh gradien tekanan yang melintasi pembuluh renal (perbedaan antara tekanan arteri renalis dan tekanan hidrostatik vena renalis), dibagi dengan tahanan pembuluh renal total.

Walaupun perubahan tekanan arteri mempunyai beberapa pengaruh terhadap aliran darah ginjal, ginjal mempunyai mekanisme efektif untuk mempertahankan aliran darah ginjal dan GFR agar relatif konstan, proses ini disebut autoregulasi.

Aliran darah dalam vasa rekta medula renal lebih rendah dibandingkan dengan aliran dalam korteks renal

Bagian luar ginjal, yaitu korteks renal, menerima banyak aliran darah ginjal karena aliran darah pada medula hanya 1 – 2 % dari aliran darah ginjal total. Aliran ke medula renal disuplai oleh bagian khusus dari sistem kapiler peritubulus yang disebut vasa rekta.

Pembuluh ini turun ke dalam medula berjalan paralel dengan ansa Henle dan kemudian melengkung kembali bersama dengan ansa Henle serta kembali ke korteks sebelum mengalir ke sistem vena.

Kontrol fisiologi filtrasi gIomerulus

Laju filtrasi glomerulus/ginjal ditentukan oleh tekanan hidrostatik glomerulus dan tekanan osmosis koloid kapiler glomerulus. Oleh karena itu segala sesuatu yang mempengaruhinya akan mengubah laju filtrasi ginjal.

Faktor yang mempengaruhi laju filtrasi ginjal:

Sistem saraf simpatik

Semua pembuluh darah ginjal, termasuk arterial eferen dan eferen dipersarafi oleh serat saraf simpatik. Aktivasi saraf simpatik ginjal yang kuat dapat mengakibatkan kontriksi arterial renal dan menurunkan aliran darah ginjal serta GFR.

Hormon

Terhadap beberapa hormon dan autakoid yang dapat mempengaruhi GFR dan aliran darah renal.

Norepinefrin, epinefrin, dan endotelin mengakibatkan konstriksi pembuluh darah renal dan menurunkan GFR. Hormon yang mengakibatkan konstriksi arterial aferen dan eferen, yang menyebabkan penurunan GFR dan aliran darah renal, antara lain ialah norepinefrin dan epinefrin yang dilepaskan dari medula adrenal.

Angiotensin II mengakibatkan kontriksi arteriol eferen. Karena angiotensin ll mengakibatkan kontriksi arterial aferen, maka peningkatan kadar angiotensin II dapat meningkatkan tekanan hidrostatik glomerulus sementara aliran darah ginjal menurun.

Autakoid

→ zat vasoaktif yang dilepaskan dan bekerja lokal dalam ginjal.

Oksida nitrit yang berasal dari endotel dapat menurunkan tahanan vaskular ginjal dan menaikkan GFR.

Autakoid yang menurunkan tahanan vaskular ginjal dan dilepaskan oleh vaskular keluar tubuh disebut oksida nitrit yang berasal dari endotel.

Vasodilator ginjal lain yang meningkatkan GFR. Hormon dan autakoid yang menyebabkan vasodilatasi serta meningkatkan aliran darah ke ginjal dan GFR antara lain prostaglandin (PGE, dan PGI,) dan bradikinin.

Kontrol umpan balik yang bersifat intrinsik terhadap ginjal

C. Pemrosesan Filtrat Glomerulus di Tubulus

Reabsorpsi dan sekresi oleh tubulus ginjal

Sewaktu filtrasi glomerulus memasuki tubulus ginjal, filtrasi ini mengalir melalui bagian-bagian tubulus sebagai berikut: tubulus proksimal, ansa Henle, tubulus distal, tubu|us koligentes dan akhirnya duktus koligentes sebelum dieksresikan sebagai urin.

Pada akhirnya, urin yang terbentuk dari 3 proses dasar ginjal:

  • Filtrasi glomerulus,
  • Reabsorpsi tubulus,
  • Sekresi tubulus.

Reabsorpsi tubulus bersifat selektif dan secara kuantitatif besar

Proses filtrasi glomerulus dan reabsorpsi tubulus secara kuantitatif relatif sangat besar terhadap sekresi urin. Perubahan pada filtrasi glomerulus atau reabsorpsi tubulus, maka secara potensial dapat menyebabkan perubahan yang relatif besar pada eksresi urin.

Reabsorpsi tubulus bersifat sangat selektif. Beberapa produk buangan seperti ureum dan kreatinin, sulit direabsorpsi dari tubulus dan dieksresi dalam jumlah yang relatif besar.

Reabsorpsi tubulus termasuk mekanisme pasif dan aktif

Bila suatu zat akan direabsorpsi, pertama zat tersebut harus ditransport:

  1. Melintas membran epitel tubulus ke dalam cairan interstisial ginjal dan kemudian
  2. Melalui membran kapiler peritubulus kembali ke dalam darah.

Cara transport zat dalam ginjal

Transport aktif

Transport aktif dapat mendorong suatu zat terlarut melawan gradien elektrokimia dan membutuhkan energi yang berasal dari metabolisme. Transport yang berhubungan langsung dengan suatu sumber energi, seperti hidrolisis adenosin trifosfat (ATP), disebut sebagai transport aktif primer.

Transpor aktif primer melalui membran tubulus bertalian dengan hidrolisis ATP

Arti penting khusus dari transport aktif primer adalah bahwa hal ini dapat menggerakkan zat terlarut melawan suatu gradien elektrokimia.

Pinositosis suatu mekanisme transport aktif untuk mereabsorpsi protein

Beberapa bagian dari tubulus proksimal, mereabsorpsi molekul molekul basar seperti protein dengan cara pinositosis.

Zat-zat yang ditransport tetapi tidak maksimum

Zat-zat yang direabsorpsi secara pasif tidak memperlihatkan transport maksimum karena laju transport zat-zat ini ditentukan oleh faktor-faktor lain, seperti:

  1. Gradien elektrokimia bagi difusi zat-zat melewati membran.
  2. Permeabilitas membran bagi zat-zat.
  3. Lamanya cairan yang mengandung zat tertentu berada di dalam tubulus.
Rute reabsorpsi
Rute reabsorpsi

Reabsorpsi air secara pasif melalui osmosis terutama menyertai reabsorpsi natrium

Sebagian besar aliran osmosis air terjadi melalui hubungan erat antara sel-sel epitel dan sel-sel itu sendiri.

Sewaktu air bergerak melintasi hubungan erat dengan cara osmosis, air juga dapat membawa serta beberapa zat terlarut, yaitu suatu proses yang disebut sebagai solvent drag.

Reabsorpsi klorida, ureum, dan zat-zat terlarut lainnya melalui difusi pasif

Transport ion natrium bermuatan positif keluar dari lumen akan meninggalkan bagian dalam lumen menjadi bermuatan negatif. Hal ini menyebabkan ion-ion klorida berdifusi secara pasif melalui jalur paraseluler (yaitu antara sel-sel).

Produk buangan metabolisme lainnya, yaitu kreatinin adalah molekul yang lebih besar dari ureum dan pada dasarnya tidak permeabel terhadap membran tubulus. Oleh karena itu kreatinin yang telah difiltrasi hampir tidak ada yang direabsorpsi.

Regulasi reabsorpsi tubulus

Satu gambaran penting dari reabsorpsi tubulus adalah reabsorpsi dari beberapa zat terlarut dapat diatur secara bebas terpisah dari yang lain, terutama melalui mekanisme pengontrolan hormonal.

a. Keseimbangan glomerulotubular – kemampuan tubulus untuk meningkatkan kecepatan reabsorpsi sebagai respon terhadap peningkatan muatan tubulus

Salah satu mekanisme paling dasar untuk mengontrol kecepatan reabsorpsi sebagai respon terhadap peningkatan muatan tubulus (peningkatan aliran masuk) adalah keseimbangan glomerulotubular.

Arti penting dari keseimbangan glomerulotubular adalah membantu mencegah kelebihan muatan pada segmen tubulus distal bila GFR bertambah.

b. Kapiler peritubular dan kekuatan fisik cairan interstisial ginjal

  • Nilai normal untuk tekanan fisik dan kecepatan reabsorpsi. Sewaktu filtrat glomerulus melewati tubulus ginjal, normalnya 99% air dan kebanyakan zat terlarut akan direabsorpsi.
  • Regulasi tekanan fisik kapiler peritubular
    Tekanan hidrostatik kapiler peritubular dipengaruhi oleh:
    – Tekanan arterial.
    – Resistensi arterial eferen dan aferen.

c. Pengaruh tekanan arterial pada keluaran urin mekanisme tekanan natriuresis dan mekanisme tekanan diuresis

Peningkatan tekanan arterial yang sangat kecil sering menyebabkan peningkatan ekskresi natrium dan air yang nyata dalam urin. Hal ini disebut tekanan natriuresis dan tekanan diuresis.

Efek kedua dari peningkatan tekanan arterial ginjal yang meningkatkan urin adalah menurunkan persentase dari muatan natrium dan air yang dimtrasi untuk direabsorpsi di tubulus.

Faktor ketiga yang berperan terhadap mekanisme tekanan natriuresis dan tekanan diuresis adalah penurunan pembentukan angiostensin II.

d. Pengontrolan hormonal terhadap reabsorpsi tubulus

  • Aldosteron meningkatkan reabsorpsi natriun dan meningkatkan sekresi kalium Tempat kerja utama aldosteron adalah pada sel sel prinsipal di tubulus koligentes kortikalis. Mekanisme di mana aldosteron meningkatkan reabsorpsi natrium sementara pada saat yang sama pula meningkatkan sekresi kalium dengan merangsang pompa natrium-kalium ATPase pada sisi basolateral dari membran tubulus koligentes kortikalis.
  • Angiostensin II meningkatkan reabsorpsi natrium dan air
    Peningkatan reabsorpsi natrium dan air dari tubulus ginjal melalui tiga efek utama:
    1. Angiostensin II merangsang sekresi aldosteron, yang kemudian meningkatkan reabsorpsi natrium,
    2. Angiostensin II mengkonsentrasikan arterial eferen, yang mempunyai dua efek terhadap dinamika kapiler peritubulus yang meningkatkan reabsorpsi natrium dan air,
    3. Angiostensin II secara langsung merangsang reabsorpsi natrium, terutama dalam tubulus proksimal.
  • ADH meningkatkan reabsorpsi air
    Kerja ADH ginjal yang sangat penting adalah meningkatkan permeabilitas air pada tubulus distal, tubulus koligentes, dan epitel duktus koligentes.
  • Hormon paratiroid meningkatkan reabsorpsi kalium Hormon paratiroid adalah salah satu hormon pengatur kalsium yang paling penting dalam tubuh. Kerjanya yang paling utama dalam ginjal adalah meningkatkan reabsorpsi tubulus terhadap kalsium, terutama dalam segmen tebal lengkung asenden ansa Henle dan dalam tubulus distal.

e. Aktivasi sistem saraf simpatik meningkatkan reabsorpsi natrium

Perangsangan sistem saraf simpatik akan meningkatkan pelepasan renin dan pembentukan angiostensin II, yang membantu keselurahan efek untuk meningkatkan reabsorpsi tubulus dan menurunkan eksresi natrium ginjal.

D. Pengaruh Ginjal dalam Mengatur Homeostasis Cairan Tubuh

Pengaturan osmolaritas cairan ekstraseluler dan konsentrasi natrium

1. Ginjal mengeluarkan air yang berlebihan dengan membentuk urin yang encer

Ginjal normal memiliki kemampuan yang besar untuk membentuk berbagai proporsi zat terlarut dan air dalam urin sebagai respon terhadap berbagai perubahan.

Bila terdapat kelebihan air dalam tubuh, dan osmolaritas cairan tubuh menurun, ginjal akan mengeluarkan urin dengan osmolaritas serendah 50 Osm/liter, yaitu suatu konsentrasi yang hanya sekitar 1/6 dari osmolaritas cairan ekstraseluler normal.

Sebaliknya, bila terjadi kekurangan air dan osmolaritas cairan ekstraseluler tinggi, ginjal akan mengeluarkan urin dengan konsentrasi sekitar 1200-1400 Osm/liter.

a. Hormon antideuretik mengatur konsentrasi urin

Ada suatu sistem umpan balik kuat yang mengatur osmolaritas plasma dan konsentrasi natrium, yang bekerja dengan cara menghambat ekskresi air oleh ginjal, dan tidak bergantung pada nilai ekskresi zat terlarut.

Peran utama dari sistem umpan balik ini adalah hormon antidiuretik (ADH) → vasopressin.

b. Mekanisme ginjal untuk mengeluarkan urin encer

Bila terdapat kelebihan air dalam tubuh, ginjal dapat mengeluarkan urin encer sebanyak 20 lihari, dengan konsentrasi serendah 50 Osm/liter.

Ginjal melakukan prestasi yang hebat ini dengan mereabsorpsi terus zat terlarut sementara tidak mereabsorpsi kelebihan air di bagian distal dari nefron, termasuk tubulus distal akhir dan duktus koligentes.

Mekanisme yang membentuk urin encer adalah dengan terus mereabsopsi zat terlarut dari bagian distal sistem tubulus sementara tidak dilakukan reabsopsi air.

2. Ginjal menyimpan air dengan mengeluarkan urin pekat

Kemampuan ginjal untuk membentuk urin yang lebih pekat dari pada plasma penting untuk kelangsungan hidup mamalia yang hidup di darat, termasuk manusia.

Air secara terus-menerus hilang dari tubuh melalui berbagai cara, termasuk paru-paru melalui evaporasi ke dalam udara ekspirasi, traktus gastrointestinal melalui feses, kulit melalui evaporasi dan perspirasi, dan ginjal melalui ekskresi urin.

Bila terdapat kekurangan air dalam tubuh, ginjal membentuk urin pekat dengan terus-menerus mengekskresikan zat terlarut sementara meningkatkan reabsorpsi air dan menurunkan volume urin yang terbentuk.

Volume urin yang diwajibkan kemampuan pemekatan maksimal ginjal menunjukkan berapa banyak volume urin yang harus diekskresikan setiap hari untuk membuang sisa-sisa produk metabolisme dan ion yang dicerna dari tubuh.

Volume urin yang minimal berperan pada dehidrasi, bersama dengan air yang hilang dari kulit, traktus respiratorius, dan traktus gastrointestinal, bila tidak ada air yang dapat di minum.

a. Kebutuhan untuk mengekskresikan urin pekat – kadar ADH yang tinggi dan hiperosmosis medula ginjal

Kebutuhan dasar untuk membentuk urin pekat adalah:

  • Kadar ADH yang tinggi, yang meningkatkan permeabilitas tubulus distal dan duktus koligentes terhadap air, sehingga membuat segmen-segmen tubulus ini mereapsobsi air cukup banyak,
  • Osmolaritas yang tinggi dari cairan interstisial medula ginjal, yang menyediakan gradien osmosis yang diperlukan untuk terjadinya reabsorpsi air dengan adanya kadar ADH yang tinggi.

b. Mekanisme arus balik menghasilkan interstisium medula ginjal hiperosmosis

Osmolaritas cairan interstisial pada hampir seluruh bagian tubuh adalah sekitar 300 mOsm/Iiter, yang mirip dengan osmolaritas plasma. Faktor-faktor utama yang ikut berperan dalam membentuk konsentrasi zat terlarut ke dalam medula ginjal adalah sebagai berikut:

  1. Transport aktif ion natrium dan ko-transport kalium, klorida, dan ion-ion lain keluar dari segmen tebal cabang asenden ansa Henle ke dalam interstisium ginjal.
  2. Transport aktif ion-ion dari duktus koligentes ke dalam interstisium medula.
  3. Difusi pasif sejumlah besar urea dari bagian dalam medula duktus koligentes ke dalam interstisium medula.
  4. Difusi sejumlah kecil air dari tubulus medula ke dalam interstisium medula, lebih sedikit dari pada reabsorpsi zat terlarut kedalam interstisiurn medula.

c. Peranan tubulus distal dan duktus koligentes dalam mengekskresi urin pekat

Bila cairan tubulus meninggalkan ansa Henle dan mengalir ke dalam tubulus kontortus distal di korteks ginjal, cairannya encer, dengan osmolaritas hanya sekitar 100 mOsmIliter.

Kenyataan bahwa sejumlah besar air ini direabsopsi ke dalam korteks, dan bukan ke dalam medula ginjal, membantu mempertahankan osmolaritas cairan interstisial medula yang tinggi.

d. Ureurn berperan terhadap hiperosmotik insterstisium medula ginjal dan terhadap pemekatan urin

Ureum berperan terhadap sekitar 40% osmolaritas (500 mOsm/liter) Interstisium medula ginjal saat ginjal membentuk urin pekat secara maksimal.

Bila terjadi kekurangan air dan konsentrasi ADH dalam darah nilainya tinggi, sejumlah besar ureum direabsorpsi secara pasif dari bagian dalam medula duktus koligentes masuk ke interstisium.

e. Pertukaran arus balik di vasa rekta mempertahankan hiperosmosis medula ginjal

Untuk menyuplai keperluan metabolik sel-sel di bagian ginjal ini, harus tersedia aliran darah medula ginjal. Tanpa suatu sistem aliran darah medula yang khusus, zat terlarut yang dipompa ke dalam medula ginjal oleh sistem arus balik akan menghilang dengan cepat.

f. Ringkasan mekanisme pemekatan urin dan perubahan osmolaritas pada berbagai segmen tubulus

Perubahan osmolaritas dan volume cairan tubulus sewaktu cairan melewati berbagai bagian nefron yaitu: tubulus proksimalis, cabang desenden ansa Henle, segmen tipis cabang asenden ansa henle, segmen tebal cabang asenden ansa Henle, segmen awal tubulus distal, semen akhir tubulus dan tubulus koligentes kortikalis.

g. Gangguan kemampuan pemekatan urin

Gangguan kemampuan ginjal untuk memekatkan atau mengencerkan urin secara tepat dapat terjadi pada satu atau lebih dari abnormalitas berikut ini:

  1. Sekresi ADH yang tidak tepat. Sekresi ADH yang terlalu banyak atau terlalu sedikit dapat menghasilkan pengaturan cairan yang abnormal oleh ginjal.
  2. Perusakan mekanisme arus balik. Hiperosmosis interstisium medula dibutuhkan untuk kemampuan pemekatan urin yang maksimal.
  3. Ketidakmampuan tubulus distal, tubulus koligentes, dan duktus koligentes untuk merespon terhadap ADH.

3. Pengaturan osmolaritas cairan ekstraseluler dan konsentrasi natrium

Pengaturan osmolaritas cairan ekstraseluler berhubungan erat dengan konsentrasi natrium karena natrium adalah ion yang paling banyak jumlahnya dalam ruang ekstraseluler.

Memperkirakan osmolaritas plasma dari konsentrasi natrium plasma

Ada 2 sistem utama yang terlibat khusus dalam pengaturan konsentrasi natrium dan osmolaritas cairan ekstraseluler:

a. Sistem umpan balik osmoreseptor-ADH
  1. Peningkatan osmolaritas cairan ekstraseluler (yang secara praktis berarti peningkatan konsentrasi plasma) menyebabkan sel saraf khusus yang disebut sel-sel osmoreseptor, yang terletak di hipotalamus anterior dekat nukleus supraoptik, menyusut.
  2. Penyusutan sel-sel osmoreseptor menyebabkan sel tersebut terangsang, mengirimkan sinyal-sinyal saraf ke sel-sel saraf tambahan di nukleus supraoptik.
  3. Potensial aksi ini yang disalurkan ke hipofisis posterior akan merangsang pelepasan ADH yang disimpan dalam granula sekretorik di ujung saraf.
  4. ADH memasuki aliran darah dan ditransport ke ginjal, di mana ADH meningkatkan permeabilitas air bagian akhir tubulus distal, tubulus koligentes kortikalis, dan duktus koligentes bagian dalam medula.
  5. Peningkatan permeabilitas air di segmen nefron distal menyebabkan peningkatan reabsorpsi air dan ekskresi sejumlah kecil urin yang pekat.
b. Peranan rasa haus dalam mengatur osmolaritas cairan ekstraseluler dan konsentrasi natrium

Ginjal meminimalkan kehilangan cairan selama terjadi kekurangan air melalui sistem umpan balik osmoreseptor ADH.

Selain itu, asupan cairan diperlukan untuk mengimbangi kehilangan cairan apapun yang terjadi melalui berkeringat dan bernapas serta melalui saluran cerna. Pusat-pusat sistem saraf pusat terhadap rasa haus, peningkatan osmolaritas cairan serebrospinal dalam ventrikel ketiga memberi pengaruh yang sama yaitu menimbulkan keinginan minum.

Respon osmoreseptor ADH dan mekanisme rasa haus yang terintegrasi dalam pengaturan osmolaritas cairan dan konsentrasi natrium.

Bila mekanisme ADH atau mekanisme rasa haus gagal, mekanisme yang lain biasanya masih dapat mengatur osmolaritas ekstraseluler dan konsentrasi natrium dengan efektivitas yang memadai, selama tersedia asupan cairan yang cukup untuk mengimbangi volume urin harian dan kehilangan air melalui pernapasan, keringat, atau saluran pencernaan.

Mekanisme keinginan garam untuk mengatur konsentrasi dan volume natrium cairan ekstraseluler

Pemeliharaan volume cairan ekstraseluler yang normal dan konsentrasi natrium membutuhkan suatu keseimbangan antara ekskresi natrium. Keinginan garam sebagian adalah akibat dari kenyataan bahwa manusia menyukai garam dan memakannya tanpa memperhatikan defisiensi garam.

Yang menyebabkan kehilangan natrium yang banyak dalam urin dan menimbulkan:

  • Penurunan volume cairan ekstraseluler.
  • Penurunan konsentrasi natrium.

Integrasi mekanisme ginjal untuk pengaturan volume darah dan cairan ekstraseluler; dan pengaturan ginjal terhadap kalium, kalsium fosfat dan magnesium.

Volume cairan ekstraseluler terutama ditentukan oleh keseimbangan antara asupan dan keluaran air dan garam.

Faktor-faktor yang mengatur jumlah natrium klorida dalam cairan ekstraseluler, karena perubahan kandungan natrium klorida dalam cairan ekstraseluler biasanya menyebabkan perubahan yang searah pada volume cairan ekstraseluler, menyebabkan mekanisme hormon antidiuretik (ADH) rasa haus bekerja.

Bila mekanisme ADH rasa haus berfungsi normal, perubahan jumlah natrium klorida dalam cairan ekstraseluler disesuaikan oleh perubahan serupa pada jumlah air ekstraseluler sehingga osmolalitas dan konsentrasi natrium dipertahankan agar relatif konstan.

a. Mekanisme pengaturan untuk mengatur ekskresi natrium dan air

Ekskresi natrium diatur oleh penghambatan filtrasi glomerulus atau kecepatan reabsorpsi natrium. Dua variable yang mempengaruhi ekskresi natrium dan air adalah kecepatan filtrasi dan kecepatan reabsorpsi.

Ekskresi = filtrasi glomerulus – reabsorbsi tubulus

Laju filtrasi glomerulus (GFR) normalnya adalah sekitar 180 L/hari dan eksresi urin adalah 1,5 L/hari. Jadi perubahan GFR atau reabsorpsi tubulus yang kecll secara potensi dapat menyebabkan perubahan besar dalam ekskresi ginjal.

b. Makna tekanan natriuresis dan tekanan diuresis dalam mempertahankan natrium tubuh dan keseimbangan cairan

Mekanisme yang paling kuat untuk mengontrol volume darah dan volume cairan ekstraseluler juga untuk mempertahankan keseimbangan natrium dan air adalah pengaruh tekanan darah terhadap natrium dan ekskresi air yang di sebut mekanisme natriuresis tekanan dan mekanisme diuresis tekanan.

  • Tekanan diuresis → Merujuk pada pengaruh peningkatan tekanan darah untuk meningkatkan ekskresi volume urin.
  • Tekanan natriuresis → Merujuk pada peningkatan ekskresi natrium yang terjadi pada peningkatan tekanan darah.
c. Faktor-faktor saraf dan hormonal yang meningkatkan efektivitas kontrol umpan balik cairan tubuh ginjal

Faktor-faktor saraf dan hormonal yang mempengaruhi GFR oleh karena itu ekskresi garam dan air oleh ginjal. Mekanisme-mekanisme saraf dan hormonal ini bertindak bersama-sama dengan mekanisme tekanan natriuresis dan tekanan diuresis.

Mekanisme tersebut lebih efektif lagi dalam meminimalkan perubahan volume darah. Volume cairan ekstraseluler dan tekanan arterial yang terjadi sebagai respon terhadap perubahan sehari-hari.

Kelainan fungsi ginjal atau berbagai faktor saraf dan hormonal yang mempengaruhi ginjal dapat menimbulkan perubahan tekanan darah dan volume tekanan darah yang serius.

E. Keseimbangan Asam Basa

Pertahanan konsentrasi ion: Sistem menyangga, paru dan ginjal

Ada 3 sistem utama yang mengatur konsentarsi ion dalam tubuh untuk mencegah asidosis atau alkalosis:

  • Sistem penyangga asam basa kimiawi dalam cairan tubuh, yang dengan segera bergabung dengan asam atau basa untuk mencegah perubahan konsentrasi ion hidrogen yang berlebih.
  • Sistem penyangga bikarbonat
    Sistem penyangga bikarbonat terdiri dari dua zat:
    1. Asam lemah → HzCO3
    2. Garam bikarbonat → NaHCO3
    H2CO3 dibentuk dalam tubuh oleh reaksi CO2 dengan H20
    CO2 + H20 karbonik anhidrase H2COO3

Reaksi ini lambat, dan sangat sedikit jumlah H2CO3 yang di bentuk kecuali bila ada enzim karbonik anhidrase. Enzim ini terutama banyak sekali di dinding alveolus paru, di mana CO, dilepaskan; karbonik anhidrase juga ditemukan di sel-sel epitel tubulus ginjal, di mana CO2 bereaksi dengan H20 untuk membentuk H2CO3.

  • Pusat pernapasan, yang mengatur pembuangan CO2 (dan oleh karena itu, H2CO3) dari cairan ekstraseluler.
  • Pengaturan pernapasan terhadap keseimbangan asam

Garis pertahanan kedua terhadap gangguan asam basa adalah pengaturan konsentrasi CO2 cairan ekstraseluler oleh paru. Pada umumnya, seluruh tenaga penyangga sistem pernapasan adalah satu sampai 2 kali lebih besar dari pada tenaga penyangga seluruh penyangga kimia lainnya dalam gabungan cairan ekstraseluler.

Artinya, 1-2 kali lebih banyak asam atau basa yang secara normal dapat disangga oleh mekanisme ini daripada oleh penyangga kimia.

  • Ginjal, yang dapat mengekresikan urin asam atau alkalin sehingga menyesuaikan kembali konsentrasi ion hidrogen cairan ekstraseluler menuju normal selama asidosis atau alkalosis.

Kontrol keseimbangan asam basa oleh ginjal

Ginjal mengontrol keseimbangan asam basa dengan mengeluarkan urin yang asam atau basa. Pengeluaran urin basa asam akan mengurangi jumlah asam dalam cairan ekstraseluler, sedangkan pengeluaran urin basa berarti menghilangkan basa dari cairan ekstraseluler.

Keseluruhan mekanisme ekskresi urin asam atau basa oleh ginjal adalah sejumlah besar ion bikarbonat disaring terus menerus ke dalam tubulus, dan ion bikarbonat diekskresikan ke dalam urin, keadaan ini menghilangkan basa dari darah.

Sebaliknya sejumlah besar ion hidrogen juga disekresikan daripada ion bikarbonat yang di saring, akan terdapat kehilangan asam dari cairan ekstraseluler. Sebaliknya, bila lebih banyak bikarbonat yang di saring daripada hidrogen yang disekresikan akan terdapat kehilangan basa.

Ginjal mengatur konsentrasi ion H+ (hidrogen) cairan ekstraseluler melalui mekanisme dasar:

  1. Sekresi ion-ion hidrogen (H+),
  2. Reabsorpsi ion-ion bikarbonal yang di saring (HCO3-),
  3. Produksi ion-ion bikarbonat baru (HCO3).

Sekresi ion dan reabsorbsi ion bikarbonat oleh tubulus ginjal

Sekresi ion hidrogen dan reabsorpsi bikarbonat sebenarnya terjadi di seluruh bagian tubulus kecuali cabang tipis desenden dan asenden ansa Henle. Sekresi ion hidrogen oleh epitel tubulus diperlukan untuk reabsorpsi bikarbonat baru yang berhubungan dengan pembentukan asam tertitrasi.

Oleh karena itu, kecepatan sekresi-sekresi ion hidrogen harus diatur dengan benar bila ginjal melakukan fungsinya secara efektif dalam homeostatis asam basa.

Pada keadaan normal, tubulus ginjal harus mensekresi sedikitnya sejumlah ion hidrogen yang cukup untuk di eksresikan sebagai asam tertirasi atau NH4+ untuk membersihkan tubuh dari asam yang tidak menguap yang diproduksi setiap hari oleh metabolisme.

  1. Rangsangan paling penting untuk meningkatkan sekresi ion hidrogen oleh tubulus dalam keadaan asidosis adalah: Peningkatan PCO2 cairan ekstraseluler,
  2. Peningkatan konsentrasi ion hidrogen cairan ekstraseluler (penurunan pH).

Koreksi asidosis dan alkalosis oleh ginjal

Asidosis adalah respiratorik atau metabolik, kedua kondisi ini menyebabkan penurunan rasio ion bikarbonat terhadap ion hidrogen dalam cairan tubulus ginjal.

Pada asidosis metabolik, kelebihan ion hidrogen melebihi ion bikarbonat yang terjadi di dalam cairan tubulus secara primer adalah akibat penurunan filtrasi ion bikarbonat. Penurunan filtrasi ion bikarbonat ini terutama disebabkan oleh penurunan konsentrasi bikarbonat cairan ekstraseluler.

Pada asidosis respiratorik, kelebihan ion hidrogen di dalam cairan tubulus terutama diakibatkan oleh peningkatan PCO2 cairan ekstraseluler, yang merangsang sekresi ion hidrogen.

Pada asidosis respiratorik, respons kompensasi yang tersedia adalah:

  • Penyangga cairan tubuh
  • Ginjal, yang membutuhkan waktu beberapa hari untuk mengkompensasi gangguan.

Asidosis metabolik dapat disebabkan oleh beberapa penyebab umum:

  1. Kegagalan ginjal untuk mengeksekresikan asam metabolik yang normalnya dibentuk dalam tubuh,
  2. Pembentukan asam metabolik yang berlebih dalam tubuh,
  3. Penambahan asam metabolik ke dalam tubuh makanan atau infus asam,
  4. Kehilangan asam basa dari cairan tubuh, yang memiliki efek yang sama seperti penambahan asam di dalam cairan tubuh.

Beberapa kondisi khusus yang menyebabkan asidosis metabolik adalah:

  • Asidosis tubulus ginjal → akibat dari gangguan eksresi ion hidrogen atau reabsorpsi bikarbonat oleh ginjal.
  • Diare → hilangnya sejumlah besar natrium bikarbonat ke dalam feses. Sekresi gastrointestinal secara normal mengandung sejumlah besar bikarbonat, dan diare menyebabkan hilangnya ion bikarbonat.
  • Muntah → Memuntahkan isi lambung sendiri akan menyebabkan hilangnya asam dan kecenderungan ke arah alkalosis karena sekresi sangat bersifat asam, akan tetapi memuntahkan sejumlah besar isi dari bagian traktus gastrointestinal yang lebih lanjut, yang sering kali terjadi, menyebabkan hilangnya bikarbonat dan menimbulkan asidosis metabolik.
  • Gagal ginjal kronis → Saat fungsi ginjal sangat menurun, terdapat pembentukan anion dari asam lemah dalam cairan tubuh yang tidak dieksresikan oleh ginjal.

Respons kompensasi terhadap alkalosis pada dasarnya berlawanan dengan respon yang terjadi pada asidosis.

Pada alkalosis, rasio HCO3- terhadap CO2 di dalam cairan ekstraseluler meningkat, menyebabkan peningkatan pada pH (penurunan konsentrasi ion hidrogen).

Pada alkalosis metabolik, terdapat peningkatan pH plasma dan penurunan konsentrasi ion hidrogen. Akan tetapi, penyebab alkalosis metabolik adalah peningkatan konsentrasi ion bikarbonat cairan ekstraseluler.

F. Miksi

Miksi adalah proses pengosongan kandung kemih. Proses ini terdiri dari 2 langkah utama:

  1. Kandung kemih secara progresif terisi sampai tegangan di dindingnya meningkat di atas nilai ambang, yang kemudian mencetuskan langkah ke dua,
  2. Timbul refleks saraf yang di sebut refleks miksi (refleks berkemih) yang berusaha mengosongkan kandung kemih atau, jika ini gagal, setidak tidaknya menimbulkan kesadaran akan keinginan untuk berkemih.

Persarafan kandun kemih

Persarafan utama kandung kemih ialah nervus pelvikus, yang berhubungan dengan medula spinalis melalui pleksus sakralis, terutama berhubungan dengan medula spinalis S-2 dan S-3. Berjalan melalui nevus pelvikus ini adalah serat saraf sensorik dan serat saraf motorik.

Serat sensorik mendeteksi derajat regangan pada dinding kandung kemih. Saraf motorik yang mengejar dalam nervus pelvikus adalah serat parasimpatik. Selain nervus pelvikus, terdapat tipe persarafan lain yang penting untuk fungsi kandung kemih.

Yang terpenting adalah serat otot lurik yang berjalanan melalui nervus pudendal menuju sfingter eksternus kandung kemih. Ini adalah serat saraf somatik yang mempersarafi dan mengontrol otot lurik pada sfingler.

Pengisian kandung kemih dan tonus dinding kandung kemih; sistometrogram

Bila tidak ada urin dalam kandung kemih, tekanan intravesikular sekitar 0, tapi pada saat 30 sampai 50 urin terkumpul, tekanan meningkat menjadi 5 sampai 10 cm H20. Penambahan urin 20 sampai 300 mL biasanya hanya meningkatkan sedikit tekanan.

Refleks berkemih

Selama kandung kemih terisi, banyak yang menyertai kontraksi berkemih mulai tampak. Keadaan ini disebabkan oleh refleks peregangan yang dimulai oleh reseptor sensorik pada dinding kandung kemih, khususnya oleh reseptor pada uretra posterior ketika daerah ini mulai terisi urin pada tekanan kandung kemih yang lebih tinggi.

Sinyal sensorik dari reseptor regang kandung kemih dihantarkan ke segmen sakral medula spinalis melalui nervus pelvikus dan kemudian secara refleks kembali lagi ke kandung kemih melalui serat sarat parasimpatik melalui saraf yang sama.

Refleks berkemih adalah suatu siklus tunggal Iengkap dari:

  1. Peningkatan tekanan yang cepat dan progresif,
  2. Periode tekanan dipertahankan,
  3. Kembalinya tekanan ke tonus basal kandung kemih.
Proses pengisian urin
Proses pengisisan urin
Proses pengosongan kandung kemih (refleks berkemih)
Proses pengosongan kandung kemih (refleks berkemih)

Proses miksi

Distensi kandung kemih oleh air kemih, akan merangsang stres reseptor yang terdapat pada dinding kandung kemih. ±250 cc cukup merangsang berkemih (proses miksi). Kemudian terjadi refleks kontraksi dinding kandung dan terjadi relaksasi sfingter eksternus yang dihantarkan melalui serabut-serabut saraf parasimpatik.

Kontraksi sfingter eksternus secara volunter bertujuan mencegah/menghentikan miksi yang ditangani oleh medula spinalis dan otak

G. Ciri-ciri Urin Normal

  • Jumlah rata-rata 1-2 liter sehari (sesuai dengan cairan dan protein yang masuk),
  • Warnanya bening orange pucat tanpa endapan,
  • Reaksinya sedikit asam terhadap lakmus (pH rata-rata 6),
  • Berat jenis berkisar dari 1.010 – 1.025.

H. Sifat Fisis Urin

  1. Jumlah ekskresi dalam 24 jam ±1500 cc tergantung dari pemasukan (intake) cairan dan faktor lainnya,
  2. Warna bening dan bila diedarkan akan menjadi keruh,
  3. Warna kuning tergantung dari kepekatan diet obat-obatan,
  4. Bau khas air kemih bila dibiarkan lama akan berbau amoniak,
  5. Berat jenis 1.015 – 1.020,
  6. Reaksi asam, bila lama-lama menjadi alkalis. Juga tergantung dari pada diet (sayur menyebabkan reaksi alkalis dan protein memberi reaksi asam)

I. Fungsi Urin

  1. Membuang zat sisa seperti racun atau obat obatan dari dalam tubuh,
  2. Penunjuk dehidrasi. Orang yang mengalami dehidrasi akan mengeluarkan berwarna kuning pekat/coklat. Jika tidak menderita dehidrasi akan mengeluarkan urin bening seperti air,
  3. Membasuh luka luar sebagai pencegah infeksi dan diminum untuk meredakan sakit lambung dan usus (Dukun Aztec). Pemutih pakaian (Romawi kuno),
  4. Diminum bila telah mengkonsumsi fly agaric (jamur beracun halusinasi/kematian). (Siberia: orang Kroyak).

J. Hal-hal yang Mempengaruhi Produksi Urin

Banyak sedikitnya urin seseorang yang dikeluarkan tiap harinya dipengaruhi oleh:

1. Zat-zat diuretik

Misalnya mengkonsumsi kopi, teh, alkohol maka zat kimia tersebut akan menghambat reabsorpsi ion Na+ sebagai akibatnya konsentrasi ADH berkurang sehingga reabsorpsi air terhambat dan volume urin meningkat.

2. Suhu

Suhu intern dan eksternal tinggi, kecepatan respirasi meningkat dan pembuluh kutaneus melebar sehingga cairan tubuh berdifusi dari kapiler permukaan kulit. Saat volume air menurun hormon ADH disekresikan sehingga reabsorpsi air meningkat.

Perubahan suhu juga merangsang pembuluh abdominal mengerut sehingga aliran darah di glomerulus dan filtrasi menurun, kedua hal itu mengurangi volume urin.

3. Konsentrasi darah

Konsentrasi air dan larutan dalam darah berpengaruh terhadap produksi urin. Tidak minum air seharian menjadikan konsentrasi air di dalam darah menjadi rendah yang merangsang hipofisis untuk mengeluarkan ADH yang meningkatkan reabsorpsi air di ginjal sehingga volume urin menurun.

4. Emosi

Emosi dapat merangsang peningkatan dan penurunan volume urin.

Pustaka: 
Lesmana, Ronny dkk. 2017. Fisiologi Dasar untuk Mahasiswa Farmasi, Keperawatan dan Kebidanan. Yogyakarta: Deepublish.

Avatar
BioFar.ID Situs informasi dan edukasi Indonesia yang khusus menyajikan konten menarik dan segar seputar kedokteran, farmasi, dan kesehatan masyarakat.