SISTEM UROPOETIK

FRANSISCA CHONDRO

Sistem urinarius terdiri dari 2 buah ginjal, 2 ureter, 1 vesica urinaria dan 1 uretra

Ginjal merupakan organ yang bersifat ekskresi dan regulator :Ginjal akan mengeluarkan air dan sisa metabolisme tubuhMengatur volume dan komposisi cairan tubuh dalam batas normal

Ginjal melakukan berbagai fungsi untuk mempertahankan homeostasis

Fungsi dasar ginjal : Mempertahankan keseimbangan H2O dalam tubuhMengatur jumlah dan konsentrasi sebagian besar ion CES termasuk Na+, Cl-, K+,HCO3-,Ca2+,Mg2+,SO42-,PO42- dan H+. Memelihara volume plasma yang sesuaiMengatur keseimbangan asam basa tubuhMemelihara osmolaritas (konsentrasi zat terlarut) berbagai cairan tubuh, terutama melalui pengaturan keseimbangan H2O

Fungsi dasar ginjal :Ekskresi sisa metabolisme urea, asam urat, kreatinin, produk akhir hasil pemecahan hemoglobin (bilirubin) Sekresi reninSekresi eritropoietinMembentuk vit D aktif

Ginjal :

retroperitoneal, di dinding posterior cavum abdomenPuncaknya setinggi vertebra T-12 dan ujung bawahnya setinggi vertebra L-3 ginjal kanan lebih rendah 2 cm dari ginjal kiriDewasa : 12x6x4 cm, dengan berat rata-rata 160-175 gCortex dan medullaMempunyai pembungkus dari dalam ke luar : Capsula renalis, Perirenal fat dan paling luar adalah Fascia renalis

Satu unit fungsi ginjal disebut nephron yang terdiri dari : Glomerulus ( kapiler glomerulus ) Tubulus renalis

Tiap ginjal manusia memiliki kira-kira : 1,3 juta nefron

Glomerulus : dilalui sejumlah besar cairan yang difiltrasi dari darah

Tubulus : cairan yang difiltrasi akan diubah menjadi urin dalam perjalanannya menuju pelvis ginjal

GLOMERULUSBerdiameter 200 m dan terbentuk karena invaginasi seberkas kapiler ke dalam pelebaran ujung nefron buntu (kapsula bowman)Glomerulus terdiri :Kapiler glomerulus : kapiler darah melingkarKapsula bowman : mengeilingi kapiler glomerulusMerupakan gelungan kapiler yang terdiri dari arteriole afferen dan arteriole efferen

2 lapis sel yang memisahkan darah dengan filtrat glomerulus dalam kapsula bowman :Endotel kapilerEpitel khusus kapsula

Endotel pada kapiler glomerulus merupakan kapiler tipe fenestrated (berlubang-lubang) :Diameter 70-90 nm

Epitel khusus kapsula tersusun atas sel podocyte dengan pedicelnya yang saling bertautan sehingga celah membentuk filtration slit (bagian atas kapiler glomerulus)

Kedua lapis sel dipisahkan oleh lamina basalis

Tubulus : ProksimalAnsa henleDistal

TUBULUS CONTORTUS PROXIMALIS (TCI)Panjang 15 mm, berdiameter 55 m

Dindingnya terdiri atas selapis sel yang saling berhubungan dan membentuk tight junction di daerah apikal

Basis antara dua sel bersebelahan , terdapat ruang antarsel lateral

Selnya berbentuk kubis dengan mikrovili yang panjang pada permukaannya, disebut BRUSH BORDER

LOOP OF HENLE (LENGKUNG HENLE / ANSA HENLE)Terdiri dari 3 bagian :1. Henle tebal descending 2. Henle tipis3. Henle tebal ascending

Pars desenden dan bagian proksimal pars asenden ansa henle terbentuk atas sel-sel tipis yang permeabel

Bagian tebal pars asenden tersusun atas sel-sel tebal memiliki banyak mitokondria

HENLE TEBAL DESCENDINGSel mirip TCI bedanya mitokondria lebih sedikit dan mikrovili juga lebih sedikitFungsi reabsorpsi air dan NaCl

HENLE TIPISTerdiri dari epitel selapis pipih sehingga mirip dengan kapilerBedanya dengan kapiler :Epitel lebih tebal, inti lebih menonjol dan berdekatanSitoplasma kurang asidofilikMempunyai mikrovili, pendek dan sedikit

HENLE TEBAL ASCENDINGSaluran ini berbalik dari medulla menuju cortex Sel lebih pendek dengan inti yang menonjol ke lumenTidak mempunyai brush border

Nefron yang glomerulusnya berada di korteks ginjal bagian luar : nefron korteks:Mempunyai ansa henle pendek

Nefron yang glomerulus terletak di daerah jukstamedularis korteks : nefron jukstamedularis :Mempunyai ansa henle panjang mencapai piramid

Sel makula densa :sel-sel khusus diujung bagian tebal pars asenden ansa henle mencapai glomerulus nefron tempat tubulus berawal dan berada diantara arteriol aferen dan eferent

Makula dan sel jukstaglomerulus di arteriol aferen akan membentuk aparatus jukstaglomerulus

TUBULUS CONTORTUS DISTALIS

Merupakan kelanjutan dari Henle tebal ascending, menuju cortex, dimulai di makula densa Panjang 5 mm Epitel lebih tipis daripada epitel tubulus proksimal dan sedikit mikrovilliBeberapa tubulus distal membentuk duktus kolingetes

COLLECTING TUBULE (DUCTUS KOLIGENTES)Panjang sekitar 20 mmMengalirkan cairan filtrat ke dalam pelvis renalis yang berada pada apeks piramid medulaTerdiri dari epitel selapis kubis rendah sampai silindris dengan batas sel yang jelas dan sitoplasma yang pucatSel prinsipal (sel P) :Sel terbanyak, relatif tinggi, mengandung sedikit organelBerperan dalam reabsorpsi ion natrium dan air yang dirangsang vasopresin

Sel Interkalaris (sel I) :Sedikit jumlahnya, terdapat pada dinding tubulus distalBanyak terdapat mikrovili, vesikel sitoplasma dan mitokondriaBerperan untuk sekresi asam dan transport HCO3-.

Sel di jaringan interstisial medula :Sel interstisial medula tipe I :Mengandung butir-butir lipid Mensekresi prostaglandin (PGE2)

PGE2 juga disekresi sel-sel dinding duktus kolingtes

Prostaksiklin (PGI2) disekresi oleh arteriol dan glomerulus

Perbedaan regional dalam struktur nefron :Nefron kortikal dan nefron jukstamedularNefron yang glomerulusnya berada di korteks ginjal bagian luar : nefron korteks:Mempunyai ansa henle pendek Menembus ke dalam medula dalam jarak dekatNefron yang glomerulus terletak di daerah jukstamedularis korteks : nefron jukstamedularis :Mempunyai ansa henle panjang mencapai piramid

Perberdaan suplai vaskular :Nefron kortikal :Seluruh sistem tubulus dikelilingi oleh jaringan kapiler peritubuler luas Nefron jukstamedular :Arteriol eferen panjang akan meluas dari glomerulus , turun menuju medula bagian luar , membentuk kapiler-kapiler peritubulus (vasa recta)Jaringan kapiler khusus ini berperan dalam pembentukan urin pekat

Pembentukan urin dihasilkan :Filtrasi glomerulusReabsorbsi tubulusSekresi tubulus

Pembentukan urin dimulai dengan filtrasi

Sejumlah besar cairan (bebas protein) dari kapiler glomerulus ke kapsula bowman Zat dalam plasma, kecuali protein difiltrasi secara bebas

Mengalir melewati tubulus :Reabsorbsi air dan zat terlarut spesifik kembali ke dalam darah Sekresi zat-zat lain

Proses filtrasi dipengaruhi oleh :Tekanan filtrasiLuas permukaan filtrasi (0,8m2)Permeabilitas membran filtrasi

Tekanan filtrasi :Ditentukan oleh :Tekanan hidrostatik kapiler glomerulus = tekanan yang mendorong filtrasiTekanan hidrostatik di kapsula bowman dan tekanan koloid osmotik (tekanan onkotik ) protein plasma = tekanan yang melawan filtrasi

Tekanan hidrostatik kapiler glomerulus bergantung :Tekanan darah sistemikDiameter arteriol aferen dan eferen

Tekanan kapiler glomerulus lebih tinggi daripada tekanan di jaringan kapiler lainnya :Arteriol aferen merupakan cabang pendek dan lurus dari arteri interlobularisArteriol eferen memiliki tahanan tinggi.

Tekanan hidrostatik kapsula bowman bergantung :Keadaan ureter (obstruksi)Keadaan ginjal (edema)

Tekanan onkotik atau koloid protein plasma kapiler glomerulus bergantung :Tekanan osmotik koloid kapiler glomerulusFraksi plasma yang disaring oleh kapiler glomerulus

Luas permukaan filtrasi ditentukan oleh :Jumlah nefron yang berfungsi

Permeabilitas membran filtrasi : Jumlah pori/nefronTebal membran

Amount of filtrate produced in the kidneys each minute. 125mL/min = 180L/day

Factors that alter filtration pressure change GFR. These include: Increased renal blood flow -- Increased GFRHemorrhage -- Decreased capillary BP -- Decreased GFRGlomerular filtration rate (GFR)

REGULATION OF GLOMERULAR FILTRATIONIf the GFR is too high:Needed substances cannot be reabsorbed quickly enough and are lost in the urine

If the GFR is too low:Everything is reabsorbed, including wastes that are normally disposed of

REGULATION OF GLOMERULAR FILTRATIONThree mechanisms control the GFR Renal autoregulation (intrinsic system)Neural controlsHormonal mechanism (the renin-angiotensin system)

INTRINSIC CONTROLSUnder normal conditions, renal autoregulation maintains a nearly constant glomerular filtration rate

Autoregulation entails two types of controlMyogenic responds to changes in pressure in the renal blood vesselsFlow-dependent tubuloglomerular feedback senses changes in the juxtaglomerular apparatus

Autoregulasi :Pengaturan sendiri oleh ginjalGFR :Tujuan :Mempertahankan aliran darah kapiler glomerulus agar konstan , maka tekanan kapiler glomerulus konstan dan GFR stabil ( walaupun terjadi perubahan-perubahan)

EXTRINSIC CONTROLSUnder stress:Norepinephrine is released by the sympathetic nervous systemEpinephrine is released by the adrenal medulla Afferent arterioles constrict and filtration is inhibited

The sympathetic nervous system also stimulates the renin-angiotensin mechanism

Produces powerful vasoconstriction of afferent arteriolesDecreases GFR and slows production of filtrate

Changes the regional pattern of blood flowAlters GFR

Stimulates release of renin by JGASYMPATHETIC ACTIVATION

RENIN RELEASERenin release is triggered by:Reduced stretch of the granular JG cellsStimulation of the JG cells by activated macula densa cellsDirect stimulation of the JG cells via 1-adrenergic receptors by renal nervesAngiotensin II

Specifically, the following three inputs to the granular cells increase renin secretion:1. The granular cells function as intrarenal baroreceptors sensitive to pressure changes within the afferent arteriole secrete more renin.

2. The macula densa cells sensitive to the NaCl moving past them through the tubular lumen fall in NaCl trigger the granular cells to secrete more renin.

3. The granular cells are innervated by the sympathetic nervous system When blood pressure falls below normal the baroreceptor reflex increases sympathetic activity stimulates the granular cells to secrete more renin.

aldosterone increases Na reabsorption by the principal cells of the distal and collecting tubules.

Mekanisme : promoting the insertion of additional Na channels into the luminal membranes and additional NaK pumps into the basolateral membranes of these cells greater passive inward flux of Na into these distal and collecting tubular cells from the lumen and increased active pumping of Na out of the cells into the plasma

macula densa sensitive to the concentration of sodium chloride in the distal convoluted tubule.

A decrease in blood pressure decrease GFR decreased concentration of sodium and chloride ions in the filtrate and/or decreased filtrate flow rate autoregulatory response to increase reabsorption of ions and water in order to return blood pressure to normal.

The macula densa responds through two mechanisms: triggers dilation of the renal afferent arteriole, decreasing afferent arteriole resistance

macula densa cells release prostaglandins triggers granular juxtaglomerular cells lining the afferent arterioles to release renin into the bloodstream.

Qualities of agents to measure GFRInulin:Freely filterable at glomerulusDoes not bind to plasma proteinsBiologically inertNon-toxic, neither synthesized nor metabolized in kidneyNeither absorbed nor secretedDoes not alter renal functionCan be accurately quantifiedLow concentrations are enough (10-20 mg/100 ml plasma)

Creatinine:End product of muscle creatine metabolism

Used in clinical setting to measure GFR but less accurate than inulin method\

Small amount secrete from the tubuleQualities of agents to measure GFR

Sodium reabsorption in the proximal tubule role in reabsorbing glucose, amino acids, H2O, Cl, and urea and is linked in part to K secretion.

Sodium reabsorption in the ascending limb of the loop of Henle along with Cl reabsorption role in the kidneys ability to produce urine of varying concentrations and volumes, depending on the bodys need to conserve or eliminate H2O.

Sodium reabsorption in the distal and collecting tubules variable and subject to hormonal control.

in the proximal tubule Na crosses the luminal border by a symport carrier that simultaneously moves Na and an organic nutrient such as glucose from the lumen into the cell.

in the collecting duct Na crosses the luminal border through a Na leak channel.

Once transported into the tubular cells glucose and amino acids passively diffuse down their concentration gradients across the basolateral membrane into the plasma, facilitated by a carrier, such as the glucose transporter (GLUT), which is not dependent on energy

All actively reabsorbed substances bind with plasma membrane carriers Each carrier is specific for the types of substances it can transport.

limited number of each carrier type upper limit on how much of a particular substance can be actively transported from the tubular fluid in a given period of time.

The maximum reabsorption rate all of the carriers specific for a particular substance are fully occupied or saturated, so that they cannot handle any additional passengers at that time tubular maximum, or Tm.

Glucose and amino acids are transferred by secondary active transport specialized symport carriers sodium and glucose co-transporter (SGLT) -- located only in the proximal tubule simultaneously transfer both Naand the specific organic molecule from the lumen into the cell.

RENALTHRESHOLD The plasma concentration at which the Tm of a particular substance is reached and the substance first starts appearing in urine

Glucose is often excreted before the average renal threshold of 300 mg/100 ml is reached for two reasons :not all nephrons have the same Tm

efficiency of the glucose cotransport carrier may not be working at its maximum capacity at elevated values less than the true Tm, so some of the filtered glucose may fail to be reabsorbed and spill into the urine even though the average renal threshold has not been reached.

Mechanism of Transport

1. Primary Active Transport

2. Secondary Active Transport

3. Pinocytosis

4. Passive Transport

GLUCOSE REABSORPTION HAS A TUBULAR MAXIMUMRenal threshold (300mg/100 ml)Plasma Concentration of GlucoseGlucoseReabsorbedmg/minFiltered ExcretedReabsorbed

The amount reabsorbed is proportionate to the amount filtered and hence to the plasma glucose level (PG) times the GFR up to the transport maximum (TmG); But when the TmG is exceed, the amount of glucose in the urine rises

An Overview of Urine Formation

Section 4. Urine Concentration and Dilution Importance:

When there is excess water in the body and body fluid osmolarity is reduced, the kidney can excrete urine with an osmolarity as low as 50 mOsm/liter, a concentration that is only about one sixth the osmolarity of normal extracellular fluid.

Conversely, when there is a deficient of water and extracellular fluids osmolarity is high, the kidney can excrete urine with a concentration of about 1200 to 1400 mOsm/liter.

TERIMA KASIH

*****************************************