FISIOLOGI SISTEM RENAL (physioEx 9.0)

Pre Lab Quiz

1. Pernyataan berikut ini benar mengenai fungsi ginjal kecuali a. Mengatur keseimbangan asam-basa tubuh b. Mengatur keseimbangan elektrolit tubuh c. Mengatur volume plasma d. Mengatur fungsi otot polos dari kemh

2. Lingkari pernyataan yang benar : Selama pembentukan urin, proses dari sekresi tubular/ reabsorbsi tubular meninggalkan paling banyak air garam dan sampah / sisa produk setelah memindahkan sebagian besar hasil filtrasi kembali ke darah.

3. Lingkari benar atau salah : laju filtrasi glomelurus pada manusia dalam 24 jam, sekitar 180 liter filtrat dihasilkan.

4. adalah ikatan kapiler yang menyaring cairan dari darah ke dalam tubulus renal. a. Glomerulus b. Tubulus kontortus distal c. Tubulus kontortus proksimal d. Lengkung henle

5. Lingkari pernyataan yang benar : Starling forces (?) / sekresi tubular bertanggung jawab mengantar cairan bebas protein keluar dari kapiler glomerolus dan kedalam kapsula bowman

6. Hormon apakah yang berpengaruh pada kenaikan permeabilitas air dari duktus kolektivus, sehingga air dapat mengalir ke area dengan konsentrasi solute (cairan) yang lebih tinggi?a. Aldosteroneb. Hormon antidiuretik c. Hormon diuretik d. Thyroxine

7. Lingkari pernyataan yang benar : aldosterone / hormon thyroid berperan dalam tubulus kontortus distal mengakibatkan sodium direabsorbsi dan potassium tersekresi

8. Pada kondisi apakah yang akan membuat kelebihan glukosa dieliminasi dalam urin?

Overview

Ginjal adalah organ yang berfungsi sebagai organ ekskresi dan regulasi, dengan menyaring air dan cairan dalam darah, ginjal dapat mengekskresikan kelebihan air, sisa produk, dan bahkan material asing dari dalam tubuh. Akan tetapi, ginjal juga meregulasi (1) osmolaritas plasma (konsentrasi larutan dinyatakan sebagai osmol zat terlarut per liter pelarut), (2) Volume plasma, (3) keseimbangan asam basa tubuh, dan (4) keseimbangan elektrolit tubuh. Semua aktivitas ini benar-benar penting dalam menjaga homeostasis tubuh.

Sepasang ginjal kita terdapat diantara dinding posterior abdomen dan peritoneum abdomen. Ginjal kanan terletak sedikit lebih rendah daripada ginjal kiri. Setiap ginjal manusia berisi sekitar 1 juta nefron, unit fungsional dari ginjal.

Setiap nefron tersusun atas korpuskulum renalis dan tubulus renalis. Korpuskulum renalis berisi “bola” kapiler, disebut glomerolus, yang mana diselimuti oleh kapsul yang berisi-cairan yang

dinamakan kapsul bowman/kapsul glomerolus. Arteriole afferent menyalurkan darah ke glomerolus. Saat darah mengalir kedalam kapiler glomerolus, plasma bebas protein disaring kedalam kapsula bowman. Proses tersebut dinamakan filtrasi glomerular. Arteriole afferent kemudian mengeringkan glomerolus dari sisa darah (perhatikan gambar 9.1).

Filtrat mengalir dari kapsula bowman ke bagian awal tubulus renalis yang disebut tubulus konturtus proksimal, kemudian ke lengkung henle yang berbentuk tapal kuda/loop, dan akhirnya ke tubulus konturtus distal sebelum dikosongkan kedalam duktus kolektivus. Dari duktus kolektivus tersebut, filtrat akan dikumpulkan di kaliks minor.

Nefron melakukan 3 fungsi penting saat memproses darah menjadi filtrat dan urin : (1) filtrasi glomerular, (2) reabsorbsi tubular, (3) sekresi tubular. Filtrasi glomerular adalah proses pasif dimana cairan melewati lumen kapiler glomerolus kedalam kapsul dari tubulus renal. Reabsorbsi Tubular memindahkan sebagian besar filtrat kembali ke darah, meninggalkan hanya air garam dan sisa-sisa filtrasi dalam tubulus. Beberapa larutan yang masih dibutuhkan, secara aktif direabsorbsi, dan yang lainnya berpindah secara pasif dari lumen tubulus ke ruang interstisial. Sekresi Tubular pada dasarnya adalah kebalikan dari proses tubular reabsorbsi dmana ginjal dapat menyingkirkan darah dari penambahan substansi yang tidak diperlukan, seperti kreatinin dan amonia.

Larutan yg terabsorbsi dan air yang dipindahkan ke dalam celah interstisial diantara nefron-nefron harus dikembalikan ke darah, atau ginjal akan membengkak seperti balon. Kapiler peritubular yang mengelilingi tubulus ginjal akan mengambil kembali sustansi yang telah direabsorbsi dan mengembalikannya ke sirkulasi general. Kapiler peritubular naik dari artiole efferent keluar dari glomerulus masuk ke vena renalis dan meninggalkan ginjal.

Aktivitas 1

Efek radius arteriola pada filtrasi glomerular

Tujuan

1. Untuk memahami istilah nefron, glomerulus, kapiler glomerulus, tubulus renalis, filtrat, kapsula bowman, korpuskulum renalis, arteriola aferen, arteriola eferen, tekanan kapiler glomerular dan laju filtrasi glomerular.

2. Untuk memahami bagaimana perubahan pada radius arteriola aferen mempengaruhi tekanan kapiler glomerular dan filtrasi.

3. Untuk memahami bagaimana perubahan radius arteriola eferen mempengaruhi tekanan kapiler glomerular dan filtrasi.

Introduction

Setiap satu dari jutaan nefron di setiap ginjal terdiri dari 2 bagian besar: (1) komponen tubular, tubulus renalis dan (2) komponen vaskular, korpuskulum renalis (lihat gambar 9.1). Glomerulus adalah ikatan kusut kapiler yang menyaring cairan dari darah ke lumen tubulus renalis. Fungsi tubulus renalis adalah untuk memproses cairan yang telah di filtrasi, yang juga di sebut filtrat. Ujung yang melebar pada tubulus renal disebut kapsula bowman atau kapsula gomerular, yang mengelilingi glomerulus dan bekerja menyalurkan filtrat ke bagian tubulus renalis yang lain. Secara kolektif, glomerulus dan kapsula bowman disebut korpuskulum renalis.

Dua arteriola terhubung dengan setiap glomerulus; arteriola aferen memberi makan(?) tumpukan kapiler glomerular dan arteriola eferen mengurasnya. Arteriola tersebut bertanggung jawab atas aliran darah yang melewati glomerulus. Diameter arteriola eferen lebih kcil daripada diameter arteriola aferen, mencegah aliran darah keluar dari glomerulus. Akibatnya, tekanan pada kapiler glomerular mendorong cairan melewati kapiler kepiler endotelium ke lumen kapsula bowman. Pokoknya, semua yang ada didalam darah kecuali sel darah (merah dan putih) dan protein plasma disaring / difiltrasi melalui dinding glomerular. Dari kapsula bowman, filtrat bergerak ke sepanjang tubulus renalis untuk di proses. Tugas tubulus renalis adalah menyerap ulang (reabsorb) substansi yang masih diperlukan dari lumennya dan membiarkan sisa produk / sampah berjalan di tubulus untuk nantinya dieliminassi dari tubuh.

Selama proses filtrasi glomerular,darah masuk ke glomerulus dari arteriola aferen dan plasma bebas protein mengalir dari darah melewati dinding kapiler glomerular dan masuk ke kapsula bowman. Laju filtrasi glomerular merupakan indeks (petunjuk) dari fungsi ginjal. Pada manusia, laju filtasi berkisar dari 80 sampai 140 ml/menit, jadi, dalam 24 jam, sebanyak 180 liter filtrat di produksi oleh glomerulus. Filtrat yg terbentuk adalah tanpa debris seluler, bebas protein dan mengandung konsentrasi garam dan molekul organik yang mirip di dalam darah.

Laju filtrasi glomerular dapat diubah dengan mengganti resistensi arteriola atau tekanan hidrostatik arteriola. Pada aktivitas ini, anda akan menyelidiki efek radius arteriola pada tekanan kapiler glomerular dan filtrasi pada satu nefron. Anda dapat menggunakan konsep yang anda ketahui dengan mempelajari satu nefron untuk memahami keseluruhan fungsi ginjal.

AKTIVITAS 2

Efek tekanan pada filtrasi glomerular

Tujuan

1. Untuk memahami istilah glomerulus, kapiler glomerular, tubulus renalis, filtrat, Starling Forces (Gaya Starling?), kapsula bowman, korpuskulum renalis, arteriola aferen, arteriola eferen, takanan kapiler glomerular, dan laju filtrasi glomerular.

2. Untuk memahami bagaimana perubahan tekanan kapiler glomerular berpengaruh pada laju filtrasi glomerular.

3. Untuk memahami bagaimana perubahan tekanan tubulus renalis berpengaruh pada laju filtrasi glomerular.

Introduction

Metabolisme seluler menghasilkan pencampuran kompleks dari produk sisa / sampah yang harus di eliminasi dari tubuh. Fungsi ekskretori ini dikerjakan oleh kombinasi beberapa organ, yang paling penting, sepasang ginjal. Setiap ginjal terdiri dari sekitar satu juta nefron, yang memiliki 3 proses penting: (1) filtrasi glomerular, (2) reabsorbsi tubular, (3) sekresi tubular.

Tekanan darah pada kapiler glomerular dan tekanan filtrat pada tubulus renalis memiliki pengaruh signifikan terhadap laju filtrasi glomerular. Selama filtrasi glomerular, darah masuk ke glomerulus dari arteriola aferen. Starling Forces (gradien tekanan osmotik) menggerakkan cairan

bebas protein diantara darah pada kapiler glomerular dan filtrat pada kapsula bowman. Laju filtrasi glomerular merupakan indeks (petunjuk) dari fungsi ginjal. Pada manusia, laju filtasi berkisar dari 80 sampai 140 ml/menit, jadi, dalam 24 jam, sebanyak 180 liter filtrat di produksi oleh glomerulus. Filtrat yg terbentuk adalah tanpa debris seluler, bebas protein dan mengandung konsentrasi garam dan molekul organik yang mirip di dalam darah.

Sekitar 20% darah yang masuk ke glomerulus normalnya terfiltrasi di kapsula bowman, yang nantinya disebut filtrat. Tekanan darah yang secara tidak lazim bersiat hidrostatis tinggi di kapiler glomerular akan meningkatkan filtrasi. Dengan demikian, laju filtrasi glomerular dapat diubah dengan mengganti resistensi arteriola (tekanan hidrostatis). Pada aktivitas ini anda akan menyelidiki pengaruh tekanan darah pada laju filtrasi glomerulus di satu nefron.

AKTIVITAS 3

Respon Ginjal terhadap Perubahan Tekanan Darah

Tujuan

1. Untuk memahami istilah nefron, tubulus renalis, filtrat, kapsula bowman, takanan darah, arteriola aferen, arteriola eferen, glomerulus, laju filtrasi glomerular, tekanan kapiler glomerular.

2. Untuk memahami bagaimana tekanan darah berpengaruh terhadap tekanan kapiler glomerular dan filtrasi glomerular.

3. Untuk melihat yang mana yg lebih efektif: perubahan radius arteriola aferen atau eferen ketika terjadi perubahan tekanan darah

Introduction

Pada manusia, sekitar180 liter filtrat mengalir ke tubuus renalis setiap hari. Seperti yang telah dijelaskan pada aktivitas 2, tekanan darah yang men-suply nefron memiliki pengaruh substansial pada tekanan kapiler glomerular dan filtrasi glomerular. Bagaimanapun, dalam sebagian besar kondisi lingkungan, tekanan kapiler glomerular dan filtrasi glomerular akan bertahan relatif konstan walaupun ada perubahan tekanan darah karena nefron memiliki kapasitas untuk mengubah radius arteriola aferen dan eferennya.

Selma filtrasi glomerular, darah masuk ke glomerulus melalui arteriola aferen. Starling Forces (gradien tekanan osmotik) menggerakkan cairan bebas protein keluar dari kapiler glomerular dan masuk ke kapsula bowman. Karena penting untuk homeostasis tubuh kita, laju filtrasi glomerular dipertahankan relatif konstan pada 125ml/menit walaupun perbedaan tekanan darah yang besar dapat beberapa kali terjadi dalam sehari pada tubuh manusia ratarata.

Aktivitas 1 dan 2 menjelaskan efek independen dari radius arteriola dan tekanan darah pada kapiler glomerular dan filtrasi glomerular. Pada tubuh manusia, efek tersebut terjadi secara simultan / serentak. Karnaitu, pada aktivitas ini, anda akan mengubah kedua variabel untuk melihat bagaimana perubahan pada satu variabel dapat mengkompensasi perubahan pada variabel lain untuk mempertahankan laju filtrasi glomerular yang cukup.

Aktivitas 4

Gradien cairan dan pengaruhnya pada konsentrasi urin

Tujuan

1. Untuk memahami istilah hormon antidiuretik (ADH), reabsorbsi, lengkung henle, duktus kolektivus, lumen tubulus, ruang interstisial, dan kapiler peritubular.

2. Untuk menjelaskan proses reabsorbsi air di daerah spesifik pada nefron.3. Untuk memahami peran ADH pada reabsorbsi air oleh nefron4. Untuk menjelaskan bagaimana ginjal dapat memproduksi urin yang memiliki

konsentrasi 4x lebih tinggi dari pada darahIntroduction

Saat filtrat bergerak melalui tubulus nefron, cairan dan air berpindah dari lumen tubulus ke ruang interstisial pada nefron. Perpindahan cairan dan air tersebut bergantung pada gradien cairan total di ruang interstisial yang mengelilingi lumen tubulus. Cairan interstisial sebagian besar terdiri atas NaCl dan urea. Ketika nefron dalam keadaan permeabel terhadap cairan atau air, akan tercapai titik equilibrium (keseimbangan) antara cairan interstisial dan isi cairan tubular.

Hormon antidiuretik (ADH) meningkatkan permeabilitas dinding tubulus kolektivus terhadap air, membiarkan air mengalir ke tempat dengan konsentrasi tinggi, dari lumen tubulus ke sekeliling ruang interstisial. Reabsorbsi adalah pergerakan cairan yng telah terfiltrasi dan air dari lumen tubulus kembali ke plasma. Cairan dan air yang direabsorbsi ke ruang interstisial harus dikembalikan ke darah, atau ginjal akan membengkak seperti balon dengan sangat cepat. Kapiler peritubular yang mengelilingi tubulus ginjal akan mengambil kembali sustansi yang telah direabsorbsi dan mengembalikannya ke sirkulasi general. Kapiler peritubular naik dari artiole efferent keluar dari glomerulus masuk ke vena renalis dan meninggalkan ginjal.

Tanpa reabsorbsi, kita akan mengekskresikan cairan dan air yang masih diperlukan tubuh untuk mempertahankan homeostasis. Pada aktivitas ini anda akan menguji proses reabsorbsi pasiif yang terjadi ketika filtrat bergerak melewati nefron dan terbentuknya urin. Ketika menyelesaikan eksperimen ini, anggap ketika ada ADH, kondisi ginjal akan membantu pembentukan sebagian besar urin terkonsentrasi.

Aktivitas 5

Reabsorbsi Glukosa oleh protein pembawa

Tujuan

1. Untuk memahami istilah reabsorbsi, protein pembawaw, membran apikal, transpor aktif sekunder, difusi terfasilitasi dan membran basolateral.

2. Untuk memahami peran protein pembawa glukosa dalam memindahkan glukosa dari fitrat

3. Untuk memahami konsep maksimum transpor pembawa glukosa dan mengapa glukosa normalnya tidak ada di dalam urin.

Introduction

Reabsorbsi adalah perpindahan larutan terfiltrasi dan air dari lumen tubulus renal kembali ke plasma. Tanpa reabsorbsi, tubuh akan mengekskresikan larutan dan air yang dibutuhkan oleh tubuh untuk homeostasis.

Ukuran glukosa tidak terlalu besar, sehingga mudah untuk terfiltrasi keluar dari plasma masuk ke kapsula bowman sebagai bagian dari filtrat. Untuk memastikan glukosa direabsorbsi kembali ke tubuh sehingga glukosa dapat berperan sebagai bahan bakar metabolisme seluler, protein pembawa glukosa ada di tubulus proksimal pada nefron. Protein pembawa glukosa trerbatas jumlahnya pada setiap sel tubulus renal. Oleh karena itu, jika jumlah glukosa terlalu banyak pada filtrat, glukosa tersebut tidak akan direabsorbsi seluruhnya dan akan di ekskresikan ke urin.

Glukosa pertamakali di reabsorbsi dengan transpor aktif sekunder di membran apikal pada tubulus proksimal dan kemudian glukosa akan meninggalkan sel tubulus melalui difusi terfasilitasi de sepanjang membran basolateral. Kedua tipe protein pembawa yang mentranspor molekul tersebut melewati membran tubulus adalah protein trnasmembran. Karena protein pembawa dibutuhkan untuk memindahkan glukosa dari lumen nefron ke ruang interstisial, glukosa yang direabsorbsi jadi terbatas jumlahnya.Ketika semua protein pembawa glukosa berikatan dengan glukosa yang di transpor, kelebihan glukosa di filtrat akan dieliminasi di urin.

Pada aktivits ini, kalian akan menguji efek pada variasi jumlah protein pembawa glukosa di tubulus kontortus proksimal. Hal yang penting untuk diketahui adalah normalnya jumlah protein pembawa glukosa konstan jumlahnya di ginjal, dan yang bervariasi jumlahnya setiap hari adalah glukosa plasma. Glukosa plasma akan dipertahankan konstan pada aktivitas ini , dan jumlah protein pembawanya akan divariasikan.

Aktivitas 6

Pengaruh hormon dalam pembentukan urin

Tujuan

1. Untuk memahami istilah hormon antidiuretik (ADH), aldosteron, reabsorbsi, lengkung henle, tubulus kontortus distal, ductus collectivus, lumen tubulus dan ruang interstisial.

2. Untuk memahami bagaimana hormon aldosteron dan ADH mempengaruhi proses yang ada pada ginjal

3. Untuk memahami peran ADH dalam reabsorbsi air di nefron4. Untuk memahami peran aldosteron dalam reabsorbsi larutan dan sekresi oleh

nefron

Introduction

Konsentrasi dan volume urin yang diekskresikan oleh ginjal akan berubah-ubah tergantung apa yang diperlukan tubuh untuk mempertahankan homeostasis. Contoh, jika seseorang mengkonsumsi air dalam jumlah yang banyak, kelebihan air akan dieliminasi melalui volume urin yang banyak dan cair. Disisi lain ketika terjadi dehidrasi, ginjal akan memproduksi urin dalan jumlah sedikit untuk mempertahankan cairan di dalam tubuh. Aktivitas 4 telah mencontohkan bagaimana gradien konsentrasi larutan total pada ruang interstisial disekitar lumen tubulus memungkinkan ekskresi urin yang terkonsentrasi.

Aldosteron merupakan hormon yang diproduksi oleh korteks adrenal dibawah kontrol sistem Renin Angiotensin. Penurunan tekanan darah akan terdeteksi oleh sel pada arteriola aferen yang akan memicu pelepasan hormon renin. Renin bekerja sebagai enzim proteolitik yang dapat mengubah angiotensinogen menjadi angiotensin I. Sel endoteliat pada tubuh memiliki enzim pengkonversi (converting enzim) yang meng-konversi angiotensin I jadi angiotensin II. Angiotensin II akan memberi sinyal ke korteks adrenal untuk mensekresi aldosteron.

Aldosteron bekerja pada sel tubulus kontortus distal di nefron untuk mengawali reabsorbsi sodium (Na+) dari filtrat ke tubuh dan mensekresi potassium dari tubuh. Pergantian elektrolit tersebut, bersama dengan penambahan hormon antdiuretik (ADH), juga menyebabkan lebih banyak air yang di reabsorbsi ke dalam darah, dan menghasilkan peningkatan tekanan darah.

ADH dihasilkan di hipotalamus dan disimpan di kelenjar hipofisis posterior. Jumlah ADH dipengaruhi oleh osmolalitas cairan tubuh volume serta tekanan sistem kardiovaskular. Perubahan osmolalitas tubuh sebanyak 1% akan menyebabkan hormon ini (ADH) tersekresi.

Aksi utama hormon ini adalah untuk meningkatkan permeabilitas duktus kolektivus terhadap air sehingga akan ada lebih banyak air yang di reabsorbsi ke dalam tubuh dengan penambahan aquaporin atau kanal air pada membran apikal. Tanpa reabsorbsi ini, tubuh akan cepat dehidrasi.

Jadi, ginjal manusia dengan ketat akan mengatur jumlah air dan larutan untuk mempertahankan keseimbangan air di tubuh. Jika asupan air menurun atau jika terjadi kehilangan cairan, ginjal akan bekerja menggantikan air dengan cara membuat urin menjadi hiperosmotik (konsentrasi zat terlarut tinggi) di darah. Jika asupan cairan tinggi, urin akan lebih hipo-osmotik. Pada individu normal, osmolaritas urin berkisar dari 50-1200 milliosmoles/kg air.