Anatomi Fisiologi Ginjal

   Anatomi Fisiologi Ginjal

                Anatomi ginjal

 

Dua ginjal terletak pada dinding posterior abdomen, di luar rongga peritoneum (Gambar 1). Setipa ginjal pada orang dewasa beratnya kira-kira 150 gram. Sisi medial setiap ginjal merupakan daerah lekukan yang disebut hilum tempat lewatnya arteri dan vena renalis, cairan limfatik, suplai saraf, dan ureter yang membawa urin akhir dari ginjal ke kandung kemih, tempat urin disimpan hingga dikeluarkan. Ginjal dilingkupi oleh kapsul fibrosa yang keras untuk melindungi struktur dalamnya yang rapuh.

Jika ginjal dibagi dua dari atas ke bawah, dua daerah utama yang dapat digambarkan yaitu korteks di bagian luar

dan medula di bagian dalam. Medula ginjal terbagi menjadi beberapa massa jaringan berbentuk kerucut yang disebut piramida ginjal. Dasar dari setiap piramida dimulai pada perbatasan antara korteks dan medula serta berakhir di papila, yang menonjol ke dalam ruang pelvis ginjal, yaitu sambungan dari ujung ureter bagian atas yang berbentuk corong. Batas luar pelvis terbagi menjadi kantong-kantong dengan ujung terbuka yang disebut kalises mayor, yang meluas ke bawah dan terbagi menjadi kalises minor, yang mengumpulkan urin dari tubulus setiap papila. Dinding kalises, pelvis, dan ureter terdiri dari elemen-elemen kontraktil yang mendorong urin meuju kandung kemih, tempat urin disimpan sampai dikeluarkan.

Masing-masing ginjal manusia terdiri dari kurang lebih 1 juta nefron, masing-masing mampu membentuk urin. Setiap nefron terdiri dari: (1) glomerulus (sekumpulan kapiler glomerulus) yang dilalui sejumlah besar cairan yang difiltrasi dari darah. Kapiler glomerulus dilapisi oleh sel-sel epitel dan keseluruhan glomerulus dibungkus dalam Kapsula Bowman. (2) tubulus yang panjang tempat cairan hasil filtrasi diubah menjadi urin dalam perjalanannya menuju pelvis ginjal (lihat gambar 2).

b.      Proses Dasar pada Ginjal

Terdapat tiga proses dasar yang berperan dalam pembentukan urin: filtrasi glomerulus, reabsorpsi tubulus, dan sekresi tubulus.

Pada saat darah mengalir melalui glomerulus, terjadi filtrasi plasma bebas-protein menembus kapiler glomerulus ke dalam kapsul Bowman.

Proses ini dikenal sebagai filtrasi glomerulus yang merupakan langkah utama dalam pembentukan urin. Setiap hari rata-rata terbentuk 180 liter (sekitar 47,5 galon) filtrate glomerulus ( cairan yang difiltrasi). Pada saat filtrasi mengalir melalui tubulus, zat-zat bermanfaat bagi tubuh dikembalikan ke plasma kapiler peritubulus.

Perpindahan bahan-bahan yang bersifat selektif dari bagian dalam tubulus (lumen tubulus) ke dalam darah ini disebut sebagai rearbsorpsi tubulus. Zat-zat yang direabsorpsi tidak keluar dari tubuh melalui urin, tetapi diangkut oleh kapiler peritubulus ke sistem vena dan kemudian ke jantung untuk kembali diedarkan. Dari 180 liter plasma yang difiltrasi setiap hari, rata-rata 178,5 liter diserap kembali, dengan 1,5 liter sisanya terus mengalir ke pelvis ginjal untuk dikeluarkan sebagai urin.

Proses ginjal ketiga, sekresi tubulus, yang mengacu pada perpindahan selektif zat-zat dari darah kapiler peritubulus ke dalam lumen tubulus, merupakan rute kedua bagi zat dari darah untuk masuk ke dalam tubulus ginjal. Cara pertama zat berpindah dari plasma ke dalam lumen tubulus adalah melalui filtrasi glomerulus. Namun, hanya sekitar 20% dari plasma yang mengalir melalui kapiler glomerulus disaring ke dalam kapsul Bowman; 80% sisanya terus mengalir melalui arteriol eferen ke dalam di kapiler peritubulus. Beberapa zat mungkin secara diskriminatif dipindahkan dari plasma di kapiler peritubulus ke dalam lumen tubulus melalui mekanisme sekresi tubulus.

c.        Pengaturan Keseimbangan Asam Basa oleh Ginjal

1)      Sistem Renal

Untuk mempertahankan keseimbangan asam basa, ginjal harus mengeluarkan anion asam nonvolatil dan mengganti HCO₃^-. Ginjal mengatur keseimbangan asam-basa dengan sekresi dan reabsorpsi ion hidrogen dan ion bikarbonat. Pada mekanisme pengaturan oleh ginjal ini berperan tiga sistem buffer asam karbonat-bikarbonat, buffer fosfat dan pembentukan amonia. Ion hidrogen, CO₂ dan NH₃ dieksresi ke dalam lumen tubulus dengan bantuan energi yang dihasilkan oleh mekanisme pompa natrium di basolateral tubulus. Pada proses tersebut, asam karbonat dan natrium dilepas kembali ke sirkulasi untuk dapat berfungsi kembali. Tubulus proksimal adalah tempat utama reabsorpsi bikarbonat dan pengeluaran asam.

2)      Regenerasi Bikarbonat

Bikarbonat dipertahankan dengan cara reabsorbsi di tubulus proksimal agar konsentrasi ion bikarbonat di tubulus sama dengan di plasma. Pembentukan HCO₃^- baru, merupakan hasil eksresi H⁺ dengan buffer urin dan dari produksi dan eksresi NH₄⁺. Bikarbonat dengan ion hidrogen membentuk asam karbonat. Asam karbonat kemudian berdisosiasi menjadi CO₂ dan air. Reaksi ini dipercepat oleh enzim anhidrase karbonat kembali membentuk asam karbonat. Asam karbonat berdisosiasi menjadi ion bikkarbonat dan hidrogen. Bikarbonat kembali ke aliran darah dan ion H⁺ kembali ke cairan tubulus untuk dipertukarkan dengan natrium. Dengan cara ini bikarbonat di reabsorpsi kembali. Berdasarkan pH urin, ginjal dapat mengembalikan bikarbonat ke dalam darah atau membiarkannnya keluar melalui urin.

3)      Sekresi Ion Hidrogen

Ginjal mengekresikan ion H⁺ dari tubulus proksimal dan distal sangat sedikit, hanya sekitar 0,025 mmol/L (pH 4,6) atau 0,1 meq/L pada pH urin 4,0. Kemampuan pengaturan (eliminasi) ion H⁺ dalam keadaan normal sangat tergantung pada pH cairan yang berada di tubulus ginjal (normal berada pada rerata 4,0 – 4,5). Proses eliminasi ini berlangsung di tubulus proksimal dan distal serta  pada duktus koligentes. Normalnya berkisar 100mEq ion H⁺ per hari, dan ini setara dengan ion H⁺ yang diabsorpsi di usus. Ion H⁺ disekresikan melalui pertukaran dengan ion Na⁺ dengan bantuan energi yang berasal dari pompa Na-K-ATPase yang berfungsi memperthankan konsentrasi ion Na⁺. Ginjal mampu mengeluarkan ion H⁺ melalui pompa proton (H-K-ATPase dan H-ATP-ase) sampai pH urin turun menjadi 4,5.

4)      Produksi dan Eksresi NH₄⁺

Amonia dibuat di sel tubulus ginjal dari asam amino glutamin dengan bantuan enzim glutaminase. Enzim ini berfungsi optimal pada pH rendah. Amonia bergabung dengan ion H⁺ membentuk ion amonium yang tidak kembali ke sel tubulus dan keluar melalui urin bersamaan dengan ion H⁺. Produksi dan eksresi NH₄⁺ diatur ginjal sebagai respons perubahan keseimbangan asam basa. Anion asam nonvolatil kembali ke dalam darah.

d.      Pengaturan Kesimbangan Asam Basa oleh Paru

Peranan sistem respirasi dalam keseimbangan asam-basa adalah mempertahankan agar PCO₂ selalu konstan walaupun terdapat perubahan kadar CO₂ akibat proses metabolisme tubuh. Sistem pernapasan mengatur kadar karbon dioksida yaitu PCO₂ darah arteri berkisar 40 mmHg. Ventilasi paru dikontrol oleh pH dan PaCO₂ darah.

Terdapat dua reseptor yang mengatur fungsi ventilasi, yaitu:

1)      Pusat pernapasan di medula oblongata yang merespons penurunan pH cairan serebrospinal dengan meningkatkan ventilasi alveolar.

2)      Carotid dan aortic bodies dekat bifurkasio arteri karotis interna dan eksterna dan pada arkus aorta. Penurunan pH meningkatkan aktivitas reseptor ini meningkatkan ventilasi alveolar.

Keseimbangan asam basa respirasi bergantung pada keseimbangan produksi dan eksresi CO₂. Jumlah CO₂ yang berada di dalam darah tergantung pada metabolic rate (laju metabolisme) sedangkan proses eksresi CO₂ tergantung pada fungsi paru.

Kelainan ventilasi dan perfusi paru pada dasarnya akan mengakibatkan ketidakseimbangan rasio ventilasi perfusi sehingga pada akhirnya akan terjadi V/Q mismatch (ketidakseimbangan ventilasi perfusi). Ketidakseimbangan rasio ventilasi perfusi perfusi paru pada akhirnya dapat menyebabkan hipoksia maupun retensi CO₂ sehingga terjadi gangguan keseimbangan asam basa. Kontrol sistem ventilasi tergantung pada dua stimulus utama yaitu peningkatan PCO₂ arteri dan penurunan PO₂ arteri (hipoksemia).

B.     Keseimbangan Cairan dan Elektrolit

1.      Komposisi cairan tubuh

a.       Air

Air adalah senyawa utama dari tubuh manusia. Rata-rata pria dewasa hampir 60% dari berat badanya adalah air dan rata-rata wanita mengandung 55% air dari berat badannya. Factor-faktor yang mempengaruhi air tubuh meliputi :

1)      Sel-sel lemak: mengandung sedikit air,sehingga air tubuh menurun dengan peningkatan lemak tubuh.

2)      Usia: sesuai aturan,air tubuh menurun dengan peningkatan usia,bayi premature yang mengandung air sebanyak 80% dari berat badannya.

3)      Jenis kelamin wanita: wanita mempunyai air tubuh yang kurang secara proporsional,karena lebih banyak mengandung lemak tubuh.

b.      Solut (terlarut)

1)      Elektrolit : substansi yang terpisah didalam larutan dan akan menghantarkan arus listrik.

a)      Kation : ion-ion yang membentuk muatan positif  dalam larutan. Kation ekstraselular utama adalah natrium (Na⁺),sedangkan kation intraselular utama adalah kalium (K⁺).

b)      Anion : ion-ion yang membentuk muatan negative dalam larutan. Anion ekstraselular utama adalah klorida(Cl^-),sedangkan anion intraselular utama adalah ion fosfat (PO₄3^-).

Table: unsure utama kompartemen  cairan tubuh

Kompartemen	Na+(mEq/L)	K+(mEq/L)	Cl-(mEq/L)	HCO3-(mEq/L)	PO43-(mEq/L)
Intravascular (plasma)	142	4,5	104	24	2,0
Interstisial	145	4,4	117	27	2,3
Interselular (sel otot rangka)	12	150	4,0	12	40
Asam lambung	60	7	100	0	-
Getah pancreas	130	7	60	100	-
Keringat	45	5	58	0	-

2)      Non elektrolit

Substansi seperti glukosa dan urea yang tidak berdisosiasi dalam larutan dan diukur berdasarkan berat. Non elektrolit lainnya yang secara klinis penting mencakup kreatinin dan bilirubin.

b.      Kompartemen cairan

1)      Cairan Intraselular (CIS)

CIS adalah cairan yang terkandung di dalam sel. Pada orang dewasa, kira –kira dua pertiga dari cairan tubuh adalah intraselular, sama kira-kira 25 L pada rata-rata pria dewasa (70 kg).

2)      Cairan Ekstrasel(CES)

CES adalah cairan di luar sel. Ukuran relative CES menurun dengan peningkatan usia. CES dibagi atas 3, yaitu:

a)      Cairan Interstisial (CIT) : Mengandung cairan yang mengililingi sel dan berjumlah sekitar 8 liter pada orang dewasa. Limfe merupakan suatu contoh dari cairan interstisial.

b)      Cairan Intravaskuler (CIV) : Cairan yang terkandung di  dalam pembuluh darah. Rata-rata volume orang dewasa kira-kira 5-6 liter, 3 liter dari jumlah tersebut adalah plasma. 2-3 liter terdiri dari eritrosit,leukosit,dan trombosit.

c)      Cairan Transelular (CTS) : Ciran yang terkandung  didalam rongga khusus dari tubuh. CTS mengandung kurang lebih 1 liter cairan setiap waktu. Contoh : sekresi lambung.

2.      Pergerakan cairan tubuh

a)      Osmosis dan osmolalitas

Osmosis adalah perpindahan cairan menembus membran semipermeabel dari area dengan kosentrasi zat terlarut rendah ke area dengan kosentrasi zat terlarut tinggi. Proses ini berhenti jika kosentrasi zat terlarut sama pada kedua sisi membran.

Jumlah partikel yang terlarut dalam satu unit air menentukan osmolalitas atau kosentrasi suatu larutan, yang mempengaruhi perpindahan air antara kompartemen cairan. Ada tiga istilah lain yang dihubungkan  dengan osmosis :

1)      Tekanan osmotik adalah besarnya tekanan yang dibutuhkan untuk menghentikan aliran air oleh osmosis.

2)      Tekanan onkotik adalah tekanan osmotik yang dihasilkan oleh protein.

3)      Diuretik osmotik adalah terjadi ketika terdapat peningkatan haluran urin yang diakibatkan oleh ekskresi substansi seperti glukosa,manitol,atau agens kontras dalam urin.

Osmolalitas adalah jumlah osmol perkilogram larutan. Dinyatakan dalam mOsm/kg. lebih sering digunakan dalam praktik klinik dibandingkan osmolaritas untuk mengevaluasi serum dan urin selain urea dan glukosa, natrium menyumbang jumlah partikel terbesar pada osmolalitas.osmolalitas serum normal adalah 280-300 mOsm/kg dan osmolalitas urin normal adalah 50-1400 mOsm/kg.

Perkiraan osmolalitas serum yang lebih tepat mempertimbangkan glukosa dan urea dengan menggunakan rumus berikut :

                  Osmolalitas serum = Na⁺x 2 +  +

b)      Difusi

Difusi adalah proses ketika materi padat,partikel,seperti gula di dalam cairan,berpindah dari daerah berkosentrasi tinggi ke daerah berkosentrasi rendah,sehingga distribusi partikel didalam cairan menjadi merata atau partikel akan melewati membran sel yang permeable terhadap substansi tersebut.

c)      Filtrasi

Filtrasi adalah suatu proses perpindahan air dan substansi yang dapat larut secara bersamaan sebagai respon terhadap adanya tekanan cairan. Tekanan hidrostatik adalah tekanan yang dihasilkan oleh suatu likuid didalam sebuah ruangan. Tekanan hidrostatik dalam kapiler cenderung untuk menyaring cairan keluar dari kompartemen vascular kedalam cairan interstisial. Contoh : pergerakan air dan elektrolit dari jaringan kapiler arteri ke cairan interstisiel,dalam hal ini,tekanan hidrostatik dihasilkan oleh aksi pompa jantung.

d)     Transpor Aktif

Transport Aktif adalah suatu mekanisme mengenai sel-sel yang mengabsorbsi glukosa dan substansi –substansi lain untuk melakukan aktivitas metabolic. Transport aktif memerlukan aktivitas metabolic dan pengeluaran energiuntuk mengerakkan berbagai materi guna menembus membran sel. Contoh transport aktif adalah pompa natrium dan kalium. Natrium dipompa keluar dari sel dan kaliumdipompa masuk ke dalam sel,melawan gradient kosentrasi.