Anatomi Fisiologi Ginjal

A.    Anatomi Fisiologi Ginjal

a.       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

Komparteme

n

Na+(mEq/

L)

K+(mEq/

L)

Cl-

(mEq/

HCO3-

(mEq/

PO43-

(mEq/

L) L) 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.