I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Sel sebagai unit terkecil suatu makhluk hidup secara struktural dan fungsional. Itu berarti sel merupakan penyusun tubuh makhluk hidup. Sel-sel yang tersusun akan membentuk suatu jaringan. Sekumpulan jaringan kemudian akan tersusun menjadi suatu organ. Organ-organ tersebutlah yang kemudian akan tersusun menjadi sistem organ. Sehingga pada tubuh manusia terciptalah satu kesatuan yang kompleks yang bermula dari sel.
Di dalam sel terjadi proses biokimia dan fungsi hidup seperti nutrisi dan digesti, adsorpsi, transport, biosintesis, sekresi, respirasi, ekskresi, respon, dan reproduksi. Semuanya itu akan berjalan dengan melibatkan sel dan bagian-bagiannya. Organ-organ yang terbentuk, secara bersama-sama akan menyusun dan menjalankan sistem dengan kompak.
Misalnya ginjal. Ginjal merupakan organ ekskresi, yaitu pengeluaran zat sampah sisa metabolisme yang tidak berguna lagi bagi tubuh, khususnya pada vertebrata. Pada manusia, ginjal merupakan dua organ yang berbentuk seperti kacang merah dan terletak di rongga perut. Ginjal kanan lebih rendah dari pada ginjal kiri karena di atas ginjal kanan terdapat hati. Ukurannya sebesar kepalan tangan manusia yang tertutup.
Ginjal sebagai organ ekskresi memiliki beberapa fungsi, diantaranya menyaring darah sehingga menghasilkan urin. Proses ini akan berkaitan dengan transport zat yang melalui seluler. Dalam makalah ini, akan dijelaskan sedikit lebih rinci tentang proses tersebut.
B. Tujuan
Tujuan pembuatan makalah ini adalah mengetahui proses transport pada ginjal yang berhubungan dengan fungsi dan cara kerja ginjal.
II. PEMBAHASAN
2.1 Anatomi Fungsional
Renal Capsule (Fibrous Capsule)
Tiap ginjal dibungkus dalam suatu membran transparan yang berserat yang disebut renal capsule. Membran ini melindungi ginjal dari trauma dan infeksi. Renal capsule tersusun dari serat yang kuat, terutama colagen dan elastin (protein berserat), yang membantu menyokong massa ginjal dan melindungi jaringan vital dari luka. Renal capsule menerima suplai darahnya terutama dari arteri interlobar, suatu pembuluh darah yang merupakan percabangan dari renal arteri utama. Pembuluh darah ini menjalar melalui cortex ginjal dan berujung pada renal capsule. Membrane ini biasanya 2-3 milimeter tebalnya.
Renal Capsule melindungi dinding luar dan masuk melalui bagian cekung ginjal yang dikenal dengan sinus. Sinus berisi pembuluh utama yang mengangkut urin dan pembuluh arteri dan venna yang menyuplai jaringan dengan nutrisi dan oksigen. Renal capsule terhubung kepada struktur ini dalam sinus dan melapisi dinding sinus.
Pada orang yang normal, renal capsule berwarna merah muda, tembus cahaya, halus, dan mengkilat. Biasanya membran ini mudah dilepas dari jaringan ginjal. Ginjal yang terkena penyakit sering membuat ikatan serat dari jaringan utamanya kepada renal capsule, yang membuat capsule melekat lebih kuat. Sulitnya membuka capsule ini merupakan pertanda bahwa ginjal telah terkena penyakit.
Renal Cortex
Renal cortex merupakan lapisan terluar ginjal. Lapisan ini terletak diantara renal capsule dan Medulla. Bagian atas nephron, yaitu glomerulus dan Henle's loop berada di lapisan ini. Renal cortex adalah jaringan yang kuat yang melindungi lapisan dalam ginjal. Pada orang dewasa, renal cortex membentuk zona luar yang halus tersambung dengan projectil (kolom kortikal) yang menjulur diantara piramid. Dalam lapisan ini terdapat renal corpusle dan renal tubules kecuali untuk bagian dari Henle's loop yang turun kedalam renal medulla. Renal cortex juga mengandung pembuluh darah dan kortikal pembuluh penampung.
Renal Medulla (Renal Pyramids)
Renal Medulla berada dibawah Cortex. Bagian ini merupakan area yang berisi 8 sampai 18 bagian berbentuk kerucut yang disebut piramid, yang terbentuk hampir semuanya dari ikatan saluran berukuran mikroskopis. Ujung dari tiap piramid mengarah pada bagian pusat dari ginjal. Saluran ini mengangkut urin dari cortical atau bagian luar ginjal, dimana urin dihasilkan, ke calyces. Calyces merupakan suatu penampung berbentuk cangkir dimana urin terkumpul sebelum mencapai kandung kemih melalui ureter. Ruang diantara piramid diisi oleh cotex dan membentuk struktur yang disebut renal columns.
Ujung dari tiap pyramid, yang disebut papilla, menuju pada Calyces di pusat tengah ginjal. Permukaan papilla memiliki penampilan seperti saringan karena banyaknya lubang-lubang kecil tempat dimana tetesan urin lewat. Setiap lubang merupakan ujung dari sebuah saluran yang merupakan bagian dari nephron, yang dinamakan saluran Bellini; dimana semua saluran pengumpul didalam piramid mengarah. Serat otot mengarah dari calyx menuju papilla. Pada saat serat otot pada calyx berkontraksi, urin mengalir melalui saluran Bellini kedalam calyx(calyces). Urin kemudian mengalir ke kandung kemih melalui renal pelvis dan ureter.
Renal Pelvis
Renal Pelvis berada di tengah tiap ginjal sebagai saluran tempat urin mengalir dari ginjal ke kandung kemih. Bentuk renal pelvis adalah seperti corong yang melengkung di satu sisinya. Renal pelvis hampir seluruhnya dibungkus dalam lekukan dalam pada sisi cekung ginjal, yaitu sinus. Ujung akhir dari pelvis memiliki bentuk seperti cangkir yang disebut calyces.
Renal pelvis dilapisi oleh lapisan membran berselaput lendir yang lembab yang hanya beberapa sel tebalnya. Membran ini terkait kepada bungkus yang lebih tebal dari serat otot yang halus, yang dibungkus lagi dengan lapisan jaringan yang terhubung. Membran berselaput lendir pada pelvis ini agak berlipat sehingga terdapat ruang bagi jaringan untuk mengembang ketika urin menggelembungkan pelvis. Serat otot tertata dalam lapisan longitudinal dan melingkar. Kontraksi lapisan otot terjadi dengan gelombang yang bersifat periodik yang disebut gerak peristaltis pelvis. Gerakan ini mendorong urin dari pelvis menuju ureter dan kandung kemih. Dengan adanya pelapis pada pelvis dan ureter yang tidak dapat ditembus oleh substansi normal dalam urin, maka dinding struktur ini tidak menyerap cairan.
Vena Renal dan Arteri Renal
Dua dari pembuluh darah penting, vena renal dan arteri renal. Dua pembuluh ini merupakan percabangan dari aorta abdominal (bagian abdominal dari arteri utama yang berasal dari jantung) dan masuk kedalam ginjal melalui bagian cekung ginjal.
Di bagian dalam pada sisi cekung dari tiap ginjal, terdapat lubang, yang dinamakan hilum, tempat dimana arteri renal masuk. Setelah masuk melalui hilum, arteri renal terbagi menjadi dua cabang besar, dan setiap cabang terbagi menjadi beberapa arteri yang lebih kecil yang membawa darah ke nephron, unit fungsional dari ginjal. Darah yang telah diproses oleh nephron akhirnya mencapai vena renal, yang membawa darah kembali ke cava vena inferior dan ke sisi kanan jantung.
Arteri renal mengangkut 1,2 liter darah per menit ke ginjal pada manusia normal, suatu jumlah yang ekuivalen dengan sekitar seperempat dari output jantung. Dengan demikian, jumlah volume darah yang sama dengan darah dalam tubuh manusia normal dewasa, diproses dalam ginjal sebanyak satu dalam setiap empat atau lima menit. Meskipun beberapa kondisi fisik dapat menghambat aliran darah, terdapat mekanisme pengatur-mandiri tertentu yang terdapat pada arteri ginjal yang memungkinkan suatu adaptasi terhadap keadaan yang berbeda.
Ketika tekanan darah tubuh naik atau turun, sensor penerima dari sistem saraf yang terletak dalam otot halus dinding arteri terpengaruh oleh perbedaan tekanan, dan, untuk menghilangkan kenaikan atau penurunan tekanan darah, arteri dapat melebar atau menyempit untuk menjaga jumlah volume aliran darah.
Nephron
Fungsi ginjal yang paling penting adalah untuk membuang zat limbah dari darah. Nephrons merupakan unit fungsional dari ginjal dalam menjalankan fungsi ini. Nephron menghasilkan urin dalam proses membuang limbah dan zat-zat berlebihan dari darah. Ada sekitar 1.000.000 nephron dalam tiap ginjal manusia. Struktur luar biasa ini, terletak antara cortex dan medulla. Dibawah pembesaran, nephron terlihat seperti pembuluh atau saluran kusut, namun tiap nephron sebenarnya memiliki susunan yang tertentu sehingga memungkinkan proses penyaringan limbah dalam darah. Tiap nephron pada ginjal mamalia dapat mencapai panjang 30-55 mm. pada satu ujung nefron tertutup, melebar dan melipat membentuk struktur berbentuk cangkir berdinding dua. Struktur ini disebut corpuscular capsule, atau Bowman's Capsule. Capsule ini membungkus glomerulus, struktur utama nefron dalam fungsi penyaringan. Struktur nefron dijelaskan secara detil dibawah ini:
1). Glomerulus
Glomerulus adalah filter utama dari nefron dan terletak dalam Bowman's capsule. Glomerulus dan seluruh Bowman's capsule membentuk renal corpuscle, unit filtrasi dasar dari ginjal. Dari Bowman capsule, keluar pembuluh sempit, disebut proximal convoluted tubule. Tubule ini berkelok-kelok sampai berakhir pada saluran pengumpul yang menyalurkan urin ke renal pelvis.
Glomerulus adalah suatu jaringan yang terdiri dari pembuluh darah yang luar biasa tipisnya yang disebur kapileri. Glomerulus membentuk saluran berlipat yang sangat banyak tempat lewatnya darah. Glomerulus bersifat semipermeable (dapat ditembus air), memungkinkan air dan larutan limbah tembus dan dikeluarkan dari kapsul Bowman dalam bentuk urin. Darah yang telah disaring keluar dari glomerulus melalui Efferent arteriole untuk menuju ke vena intralobular melalui plexus medullary.Seluruh larutan tersaring dihasilkan oleh glomerulus kemudian masuk ke Bowman's Capsule. Pada saat cairan ini melewati proximal convoluted tubule, sebagian besar air dan garam diserap kembali, sebagian larutan lain diserap seluruhnya, sebagian yang lain hanya sebagian.
Glomerulus merupakan suatu bongkahan pembuluh kapiler yang diselubungi oleh kapsul Bowman dalam nefron. Glomerulus memperoleh suplai darah dari afferent arteriole pada sirkulasi renal. Tidak seperti pangkal dari pembuluh kapiler lainnya, glomerulus bermuara pada efferent arteriole dan tidak pada cabang venna. Hambatan yang diberikan oleh arteriole menghasilkan tekanan tinggi dalam glomerulus yang membantu proses ultrafiltrasi dimana cairan dan zat-zat terlarut dalam darah dipaksa keluar dari kapileri ke Kapsul Bowman. Angka yang menunjukkan darah yang dibersihkan oleh seluruh glomeruli dan merupakan ukuran dari fungsi ginjal secara keseluruhan disebut glomerular filtration rate (tingkat penyaringan glomerular).
2) Henle's Loop
Loop Henle merupakan bagian dari tubulus renal yang kemudian menjadi sangat sempit yang menjulur jauh kebawah kapsul Bowman dan kemudian naik lagi keatas membentuk huruf U. Di sekeliling Loop Henle dan bagian lain tubulus renal terdapat jaringan kapiler, yang terbentuk dari pembuluh darah kecil yang bercabang dari glomerulus.
Cairan yang masuk kedalam loop merupakan larutan yang terdiri dari garam, urea, dan zat lain yang berasal dari glomerulus melalui proximal convoluted tubule. Pada tubulus ini, sebagian besar komponen terlarut yang dibutuhkan tubuh, terutama glukosa, asam amino, dan sodium bikarbonat, diserap kembali kedalam darah. Bagian pertama dari loop, yaitu cabang yang menurun, bersifat dapat ditembus oleh air, dan cairan yang mencapai lekukan dari loop ini jauh lebih banyak mengandung garam dan urea dibandingkan dengan plasma darah.
Pada saat cairan mengalir naik kembali melalui pembuluh naik, sodium klorida dikeluarkan dari pembuluh ke jaringan sekelilingnya, dimana konsentrasinya lebih rendah. Pada bagian ketiga dari loop ini, dinding pembuluhnya apabila diperlukan dapat membuang, bahkan dalam keadaan berlawanan dengan gradien konsentratnya, dalam proses aktif yang memerlukan lebih banyak energi. Pada tubuh orang normal, penyerapan kembali garam dari urin hanya dilakukan dalam keadaan konsumsi garam yang rendah. Namun pada saat garam dalam darah tinggi, kelebihan garam ini dibuang.
3) Renal Collecting Tubule(Tubulus Pengumpul)
Disebut juga Pembuluh Bellini, suatu pembuluh kecil sempit yang panjang dalam ginjal yang mengumpulkan dan mengangkut urin dari nefron, menuju pembuluh yang lebih besar yang terhubunng dengan calyses ginjal. Cairan yang berasal dari loop Henle masuk kedalam Distal Convoluted Tubule (Tubulus Konvolusi Distal) dimana penyerapan kembali sodium berlanjut sepanjang seluruh tubulus distal. Penyerapan kembali ini tetap terjadi hingga bagian awal dari Tubulus pengumpul ginjal.
Setiap tubulus pengumpul memiliki panjang sekitar 20-22 mm dan berdiameter 20-50 micron. Dinding dari tubulus tersusun dari sel dengan proyeksi seperti rambut, lentur seperti cambuk, dalam pembuluh ini. Gerakan dari sel cambuk ini membantu gerakan sekresi sepanjang pembuluh. Pada saat tubulus pengumpul menjadi lebih lebar diameternya, tinggi sel ini meningkat sehingga dinding menjadi lebih tebal.
Fungsi dari tubulus pengumpul adalah pengangkutan urin dan penyerapan air. Telah diketahui bahwa jaringan dari medula ginjal atau bagian dalamnya, mengandung konsentrasi sodium yang tinggi. Ketika tubulus pengumpul ini berada pada medula, konsentrasi sodium menyebabkan dikeluarkannya air dari seluruh dinding tubulus keluar ke medulla. Air bercampur diluar diantara sel-sel dinding tubulus sampai konsentrasi sodium seimbang antara didalam tubulus dan diluarnya. Pembuangan air dari larutan dalam tubulus membuat urin menjadi lebih kental dan menghemat badan air dalam tubuh.
2.2 Peredaran Darah Ginjal
Arus Darah
Ginjal akan mendapat 1,2-1,3 liter darah per menit pada orang dewasa yang sedang istirahat, atau sedikit lebih kecil daripada 25% curah jantung. Karena yang difiltrasi oleh ginjal adalah plasma, maka arus plasma ginjal dapat diukur, yaitu dengan mengetahui jumlah zat yang dieksresi oleh ginjal persatuan waktu dibagi oleh perbedaan kadar zat tersebut di darah arteri dan vena ginjal selama jumlah sel darah merah tidak berubah saat peredarannya melalui ginjal.
Zat apapun yang diekskresi oleh ginjal dapat digunakan bila dapat diukur kadarnya dalam plasma arteri dan vena ginjal serta tidak diubah, disimpan atau dibentuk oleh ginjal dan tidak mempengaruhi arus darah ginjalnya sendiri.
Arus plasma ginjal dapat diukur dengan memberi infus asam para-aminohipurat (PAH) dan mengukur kadarnya dalam urin dan plasma. PAH difiltrasi oleh glomerulus dan disekresi oleh sel tubulus sehingga rasio ekstrasinya tinggi.
2.3 Filtrasi Glomerulus
Darah yang masuk ke dalam nefron melalui arteriol aferen dan selanjutnya menuju glomerulus akan mengalami filtrasi, tekanan darah pada arteriol aferen relatif cukup tinggi sedangkan pada arteriol eferen relatif lebih rendah, sehingga keadaan ini menimbulkan filtrasi pada glomerulus. Cairan filtrasi dari glomerulus akan masuk menuju tubulus, dari tubulus masuk kedalam ansa henle, tubulus distal, duktus koligentes, pelvis ginjal, ureter, vesica urinaria, dan akhirnya keluar berupa urine. Membran glomerulus mempunyai ciri khas yang berbeda dengan
lapisan pembuluh darah lain, yaitu terdiri dari: lapisan endotel kapiler, membrane basalis, lapisan epitel yang melapisi permukaan capsula bowman. Permiabilitas membarana glomerulus 100-1000 kali lebih permiabel dibandingkan dengan permiabilitas kapiler pada jaringan lain.
Gambar Membran Glomerulus
Laju filtrasi glomerulus (GFR= Glomerulus Filtration Rate) dapat diukur dengan menggunakan zat-zat yang dapat difiltrasi glomerulus, akan tetapi tidak disekresi maupu direabsorpsi oleh tubulus. Kemudian jumlah zat yang terdapat dalam urin diukur persatuan waktu dan dibandingkan dengan jumlah zat yang terdapat dalam cairan plasma.
Pengaturan GFR (Glomerulus Filtration Rate)
Rata-rata GFR normal pada laki-laki sekitar 125 ml/menit. GFR pada wanita lebih rendah dibandingkan pada pria. Factor-faktor yang mempengaruhi besarnya GFR antara lain ukuran anyaman kapiler, permiabilitas kapiler, tekanan hidrostatik, dan tekanan osmotik yang terdapat di dalam atau diluar lumen kapiler. Proses terjadinya filtrasi tersebut dipengaruhi oleh adanya berbagai tekanan sebagai berikut:
a. Tekanan kapiler pada glomerulus 50 mm HG
b. Tekanan pada kapsula bowman 10 mmHG
c. Tekanan osmotik koloid plasma 25 mmHG
Ketiga faktor diatas berperan penting dalam laju peningkatan filtrasi. Semakin tinggi tekanan kapiler pada glomerulus semakin meningkat filtrasi dan sebaliknya semakin tinggi tekanan pada kapsula bowman. serta tekanan osmotik koloid plasma akan menyebabkan semakin rendahnya filtrasi yang terjadi pada glomerulus.
Ketiga faktor diatas berperan penting dalam laju peningkatan filtrasi. Semakin tinggi tekanan kapiler pada glomerulus semakin meningkat filtrasi dan sebaliknya semakin tinggi tekanan pada kapsula bowman. serta tekanan osmotik koloid plasma akan menyebabkan semakin rendahnya filtrasi yang terjadi pada glomerulus.
Komposisi Filtrat Glomerulus
Dalam cairan filtrat tidak ditemukan eritrosit, sedikit mengandung protein (1/200 protein plasma). Jumlah elektrolit dan zat-zat terlarut lainya sama dengan yang terdapat dalam cairan interstitisl pada umunya. Dengan demikian komposisi cairan filtrate glomerulus hampir sama dengan plasma kecuali jumlah protein yang terlarut. Sekitar 99% cairan filtrate tersebut direabsorpsi kembali ke dalam tubulus ginjal.
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju filtrasi glomerulus sebagai berikut:
a. Tekanan glomerulus: semakin tinggi tekanan glomerulus semakin tinggi laju filtrasi, semakin tinggi tekanan osmotic koloid plasmasemakin menurun laju filtrasi, dan semakin tinggi tekanan capsula bowman semakin menurun laju filtrasi.
b. Aliran darah ginjal, semakin cepat aliran daran ke glomerulus semakin meningkat laju filtrasi.
c. Perubahan arteriol aferen: apabial terjadi vasokontriksi arteriol aferen akan menyebabakan aliran darah ke glomerulus menurun. Keadaan ini akan menyebabakan laju filtrasi glomerulus menurun begitupun sebaliknya.
d. Perubahan arteriol efferent: pada kedaan vasokontriksi arteriol eferen akan terjadi peningkatan laju filtrasi glomerulus begitupun sebaliknya.
2.4 Mekanisme Reabsorpsi dan Sekresi di Tubulus
Molekul protein berukuran kecil dan beberapa hormon peptide mengalami reabsorpsi melalui proses endositosis di tubulus proksimal. Zat-zat lain disekresi atau direbsorpsi di tubulus melalui proses difusi pasif antara sel dan melalui sel oleh difusi fasilitasi menurut tingkat perbedaan tersebut. Perpindahan ini melalui kanal ion, pertukaran ion, kotransport dan pompa ion, yang sebagian besar telah diklon dan pengaturan pembentukannya dipelajari.
Fungsi normal kanal ion ini belum jelas diketahui, tetapi kedua protein ini abnormal pada penyakit ginjal polikistik autosomal dominan, yang menyebabkan parenkim ginjal lambat laun diganti dengan kista berisi cairan sampai akhirnya terjadi kegagalan ginjal total.
Perlu juga diketahui bahwa epitel kubus, seperti juga usus halus dan kandung empedu, merupakan epitel yang bocor (leaky) sehingga tight junction melewatkan sejumlah air dan elektrolit. Seberapa besar kebocoran melalui jalur paraseluler ini menambah jumlah cairan yang keluar dan masuk tubulus masih diperdebatkan karena sulit untuk diukur, tetapi bukti yang diperoleh cenderung mengatakan cukup berarti. Pengaruh reabsorpsi dan sekresi tubulus pada zat-zat yang mempunyai peran fisiologis penting.
2.5 Reabsorpsi Na+
Reabsorpsi Na+ dan Cl- memegang peran utama dalam metabolisme elektrolit dan cairan tubuh. Selain itu, transport Na+ berlangsung bersama (coupled) dengan transport H+, elektrolit lainnya, glukosa, asam amino, asam organik, fosfat, dan zat lain yang melewati tubulus.
Kontransporter dan exchanger yang terdapat di berbagai bagian nefron. Di tubulus proksimal, ansa Henle pars asendens bagian yang tebal, tubulus distal, dan duktus koligentes, proses perpindahan Na+ berlangsung melalui kontranspor atau pertukaran ion dari lumen tubulus ke dalam sel epitel tubulus mengikuti tingkat perbedaan konsentrasi dan listriknya dan kemudian dipompa secara aktif dari sel tubulus ke ruang intersitium. Dengan demikian, Na+ akan ditranspor secara aktif keluar seluruh bagian tubulus ginjal kecuali dari ansa Henle bagian yang tipis. Na+ dipompa ke ruang intersitium oleh pompa Na+ - K+ ATPase. Kerja pompa Na+ yang terdapat dihampir semua sel tubuh. Pompa ini akan mengeluarkan 3 Na+ dan memasukkan 2 K+ ke dalam sel.
Lokasi Transporter Apikal Fungsi
Tubulus Proksimal Na+ / KT glukosa Reabsorpsi Na+ dan glukosa
Na+ / KT Pi Reabsorpsi Na+ dan Pi
KT Na+ asam amino Reabsorpsi Na+ dan asam amino
Na+ / KT laktat Reabsorpsi Na+ dan laktat
Na+ /H+ exchanger Reabsorpsi Na+ dan ekstrusi H
Cl- / basa exchanger Reabsorpsi Cl-
Pars asendens bagian tebal KT Na+ , 2Cl- , K+ Reabsorpsi Na+ , Cl- dan K+
Na+ / H+ exchanger Reabsorpsi Na+ dan ekstrusi H+
Kanal K+ Ekstrusi K+ (daur ulang)
Tubulus Kontortus Distal KT NaCl Reabsorpsi Na+ dan Cl-
Duktus Koligens Kanal Na+ (ENaC) Reabsorpsi Na+
Hasil reabsorpsi tubulus proksimal bersifat agak hipertonik, sehingga akan menarik air secara pasif karena perbedaan osmotic yang disebabkan oleh absorpsi air kedalam sel epitel tubulus. Saat ini diketahui bahwa membrane sel epitel tubulus sebelah apical mengandung kanal air yang membantu perpindahan air yang bergerak ke ruang intersel lateral. Na+ dan H2O akan bocor dan kembali ke lumen tubulus melaui hubungan intersel, terutama bila ruang intersel lateral ini melebar.
2.6 Reabsorpsi Glukosa
Glukosa, asam amino, dan bikarbonat direabsorpsi bersama-sama dengan Na+ di bagian awal tubulus proksimal. Mendekati akhir tubulus, Na+ akan direabsorpsi bersama-sama dengan Cl-. Glukosa merupakan contoh zat yang direabsorpsi melalui transport aktif sekunder. Laju filtrasi glukosa kira-kira 100 mg/menit (80 mg/dL plasma × 125 mL/menit). Hampir semua glukosa direabsorpsi, dan hanya bebarapa milligram saja yang dapat dijumpai di urin 24 jam.
Mekanisme Transpor Glukosa
Proses reabsorpsi glukosa di ginjal menyarupai proses reabsorpsi glukosa di usus halus. Glukosa dan Na+ akan diikat oleh karier yang sama yaitu SGLT 2 di membrane yang menghadap ke lumen dan glukosa dibawa oleh karier masuk kedalam sel bersamaan dengan masuknya Na+ ke dalam sel mengikuti perbedaan muatan listrik dan kimianya. Na+ kemudian akan dipompa keluar sel ke ruang intersel lateral, sedangkan glukosa diangkut ke luar sel oleh GLUT 2 ke cairan interstisium. Dengan demikian, transport glukosa di ginjal, dan juga usus halus, merupakan contoh transport aktif sekunder.
Karier ini berikatan secara spesifik dengan isomer d glukosa, sehingga kecepatan transpor d-glukosa ini jauh lebih tinggi dibandingkan l-glukosa. Seperti juga di usus halus, transpor glukosa di ginjal dapat dihambat oleh florhizin, suatu glukosida yang berasal dari tanaman. Florhizin akan bersaing dengan d-glukosa untuk ikatan dengan simport (karier) ini.
2.7 Ekskresi Air
Dalam keadaan normal sebanyak 180 liter cairan difiltrasi oleh glomerulus tiap hari, sedangkan volume urin rata-rata tiap hari sekitar 1 liter. Jumlah zat terlarut yang sama juga dapat diekskresikan per 24 jam dalam urin yang hanya bervolume 500 ml dengan kepekatan 1400mosm/kg, atau dalam urin sebanyak 23,3 liter dan kepekatan yang sangat rendah, yaitu 30 mosm/kg. Nilai-nilai ini menunjukkan 2 hal yang penting: pertama, paling sedikit 87% air difiltrasi akan direabsorpsi, meskipun volume urin 23 liter; kedua, reabsorpsi sisa air yang telah mengalami filtrasi dapat bervariasi tanpa mempengaruhi jumlah total zat terlarut yang diekskresi. Dengan demikian, bila urin pekat, terjadi retensi air dibandingkan zat terlarut; dan bila urin encer, terjadi ekskresi air yang lebih dibandingkan zat terlarut. Kedua hal ini memiliki arti penting dalam konservasi dan pengaturan osmolalitas cairan tubuh. Pengaturan ekskresi air terutama dilakukan oleh hormone vasopressin yang bekerja pada duktus koligentes.
2.8 Pengasaman Urin dan Eksresi Bikarbonat
Sekresi H+
Sel tubulus proksimal dan distal, seperti juga sel kelenjar lambung, menyekresi ion hidrogen. Pengasaman juga akan terjadi di duktus koligentes. Reaksi utama untuk sekresi H+ di tubulus proksimal ialah pertukaran Na+ - H+. Pemompaan ke luar Na+ dari sel ke interstisium oleh pompa Na+ - K+ ATPase akan menurunkan Na+ intrasel, dan hal ini menyebabkan Na+ di lumen tubulus masuk ke dalam sel, bersamaan dengan pemompaan H+ ke lumen tubulus. H+ ini berasal dari reaksi disosiasi H2CO3 intrasel dan HCO3- yang terbentuk akan berdifusi ke cairan interstisial.
Anhidrase karbonat mengatalis pembentukan H2CO3 dan obat-obat yang menghambat anhidrase karbonat menekan sekresi asam oleh tubulus proksimal serta reaksi yang bergantung padanya. Terdapat beberapa bukti bahwa H+ disekresikan di tubulus proksimal dengan pompa jenis lain, tapi bukti untuk pompa tambahan ini masih kontroversial, dan pada setiap kasus peranannya relatif kecil dibandingkan dengan mekanisme pertukaran Na+ - H+. Hal ini berlawanan dengan yang terjadi di tubulus distal dan duktus koligentes, dimana sekresi H+ relatif tidak bergantung pada Na+ di lumen tubulus. Di bagian tubulus ini, sebagian besar H+ disekresikan melalui pompa proton yang digerakkan oleh ATP.
Aldosteron bekerja pada pompa ini untuk meningkatkan sekresi H+ di bagian distal. Sel I di bagian tubulus ginjal ini mensekresikan asam, dan seperti sel parietal di lambung, sel I mengandung banyak anhidrase karbonat dan struktur tubulovesikular. Didapatkan bukti bahwa ATPase yang memindahkan H+ menyebabkan sekresi H+ terletak pada vesikel-vesikel ini ataupun dalam membrane sel luminal, dan bahwa pada asidosis, jumlah pompa H+ meningkat akibat masuknya tubulovesikel ini ke dalam membran sel luminal. Sebagian H+ juga disekresi oleh H+ - K+ ATPase. Sel-sel ini juga mengandung Band 3, suatu protein penukar anion, di membrane sel basolateralnya, dan protein ini dapat berfungsi sebagai penukar Cl- - HCO3- bagi pengangkutan HCO3- ke cairan interstisium.
H+ di Urin
Jumlah asam yang disekresikan bergantung pada peristiwa-peristiwa di urin tubulus selanjutnya. Pada manusia, tingkat perbedaan H+ maksimal yang harus dilawan oleh mekanisme transport untuk dapat menyekresi berhubungan dengan pH urin sekitar 4,5; yaitu kadar H+ dalam urin yang besarnya 1000 kali kadarnya di plasma. Dengan demikian, pH 4,5 merupakan pH pembatas, yang dalam keadaan normal dicapai di duktus koligentes.
Sekresi Amonia
Reaksi di sel tubulus ginjal menghasilkan H+ dan HCO3-. NH4 berada dalam keseimbangan dengan NH3 + H+ di dalam sel. Namun, NH3 bersifat larut dalam tingkat perbedaan konsentrasinya ke dalam cairan interstisium dan urin tubulus. Reaksi utama yang menghasilkan NH4 dalam sel adalah perubahan glutamine menjadi glutamate. Reaksi ini dikatalis oleh enzim glutaminase, yang banyak terdapat di sel tubulus ginjal.
2.9 Pengisian Vesika Urinaria
Dinding ureter terdiri dari otot polos yang tersusun spiral, memanjang, dan melingkar, tetapi batas lapisan yang jelas tidak ditemukan. Kontraksi peristaltik yang teratur timbul 1-5 kali tiap menit akan mendorong urine dari pelvis renis menuju vesika urinaria, dan akan masuk secara periodik sesuai dengan gelombang peristaltik. Ureter menembus dinding vesika secara miring, dan meskipun tidak ada sfingter ureter, kemiringan ureter ini cenderung akan menjepit ureter sehingga ureter tertutup kecuali selama adanya gelombang peristaltic, dan refluks urin dari vesika dapat dicegah.
2.10 Pengosongan Vesika Urinaria
Miksi atau berkemih pada dasarnya merupakan refleks spinal yang akan difasilitasi dan dihambat oleh pusat-pusat susunan saraf yang lebih tinggi, seperti defekasi, fasilitasi dan inhibisi bersifat volunteer. Urin yang memasuki vesika tidak begitu meningkatkan tekanan intravesika sampai telah terisi penuh. Selain itu, seperti juga jenis otot polos lainnya, otot vesika memiliki sifat plastis; bila diregang, ketegangan yang mula-mula timbul tidak akan dipertahankan.
Selama proses berkemih, otot-otot perineum dan sfingter uretra eksterna berelaksasi; sedangkan otot detrusor berkontraksi; dan urin akan mengalir melalui uretra. Kontraksi otot-otot perineum dan sfingter eksterna dapat dilakuakn secara volunteer, sehingga mencegah urin untuk mengalir melewati uretra atau menghentikan aliran urin saat sedang berkemih.
III PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari makalah ini dapat diambil kesimpulan:
1. Bahwa ginjal merupakan organ pada sistem eksresi. Zat-zat yang diekskresi adalah zat-zat sisa, seperti Na+ , air, glukosa, dan lain-lain.
2. Transport zat pada ginjal secara seluler terjadi pada saat pembentukan urin.
3. Pembentukan urin melalui 3 tahap, yaitu filtrasi atau penyaringan, reabsorpsi atau penyerapan, dan augmentasi atau penambahan zat-zat yang tidak dibutuhkan lagi yang dijelaskan pada subbab pengasaman urin dan ekskresi bikarbonat.
A. Latar Belakang
Sel sebagai unit terkecil suatu makhluk hidup secara struktural dan fungsional. Itu berarti sel merupakan penyusun tubuh makhluk hidup. Sel-sel yang tersusun akan membentuk suatu jaringan. Sekumpulan jaringan kemudian akan tersusun menjadi suatu organ. Organ-organ tersebutlah yang kemudian akan tersusun menjadi sistem organ. Sehingga pada tubuh manusia terciptalah satu kesatuan yang kompleks yang bermula dari sel.
Di dalam sel terjadi proses biokimia dan fungsi hidup seperti nutrisi dan digesti, adsorpsi, transport, biosintesis, sekresi, respirasi, ekskresi, respon, dan reproduksi. Semuanya itu akan berjalan dengan melibatkan sel dan bagian-bagiannya. Organ-organ yang terbentuk, secara bersama-sama akan menyusun dan menjalankan sistem dengan kompak.
Misalnya ginjal. Ginjal merupakan organ ekskresi, yaitu pengeluaran zat sampah sisa metabolisme yang tidak berguna lagi bagi tubuh, khususnya pada vertebrata. Pada manusia, ginjal merupakan dua organ yang berbentuk seperti kacang merah dan terletak di rongga perut. Ginjal kanan lebih rendah dari pada ginjal kiri karena di atas ginjal kanan terdapat hati. Ukurannya sebesar kepalan tangan manusia yang tertutup.
Ginjal sebagai organ ekskresi memiliki beberapa fungsi, diantaranya menyaring darah sehingga menghasilkan urin. Proses ini akan berkaitan dengan transport zat yang melalui seluler. Dalam makalah ini, akan dijelaskan sedikit lebih rinci tentang proses tersebut.
B. Tujuan
Tujuan pembuatan makalah ini adalah mengetahui proses transport pada ginjal yang berhubungan dengan fungsi dan cara kerja ginjal.
II. PEMBAHASAN
2.1 Anatomi Fungsional
Renal Capsule (Fibrous Capsule)
Tiap ginjal dibungkus dalam suatu membran transparan yang berserat yang disebut renal capsule. Membran ini melindungi ginjal dari trauma dan infeksi. Renal capsule tersusun dari serat yang kuat, terutama colagen dan elastin (protein berserat), yang membantu menyokong massa ginjal dan melindungi jaringan vital dari luka. Renal capsule menerima suplai darahnya terutama dari arteri interlobar, suatu pembuluh darah yang merupakan percabangan dari renal arteri utama. Pembuluh darah ini menjalar melalui cortex ginjal dan berujung pada renal capsule. Membrane ini biasanya 2-3 milimeter tebalnya.
Renal Capsule melindungi dinding luar dan masuk melalui bagian cekung ginjal yang dikenal dengan sinus. Sinus berisi pembuluh utama yang mengangkut urin dan pembuluh arteri dan venna yang menyuplai jaringan dengan nutrisi dan oksigen. Renal capsule terhubung kepada struktur ini dalam sinus dan melapisi dinding sinus.
Pada orang yang normal, renal capsule berwarna merah muda, tembus cahaya, halus, dan mengkilat. Biasanya membran ini mudah dilepas dari jaringan ginjal. Ginjal yang terkena penyakit sering membuat ikatan serat dari jaringan utamanya kepada renal capsule, yang membuat capsule melekat lebih kuat. Sulitnya membuka capsule ini merupakan pertanda bahwa ginjal telah terkena penyakit.
Renal Cortex
Renal cortex merupakan lapisan terluar ginjal. Lapisan ini terletak diantara renal capsule dan Medulla. Bagian atas nephron, yaitu glomerulus dan Henle's loop berada di lapisan ini. Renal cortex adalah jaringan yang kuat yang melindungi lapisan dalam ginjal. Pada orang dewasa, renal cortex membentuk zona luar yang halus tersambung dengan projectil (kolom kortikal) yang menjulur diantara piramid. Dalam lapisan ini terdapat renal corpusle dan renal tubules kecuali untuk bagian dari Henle's loop yang turun kedalam renal medulla. Renal cortex juga mengandung pembuluh darah dan kortikal pembuluh penampung.
Renal Medulla (Renal Pyramids)
Renal Medulla berada dibawah Cortex. Bagian ini merupakan area yang berisi 8 sampai 18 bagian berbentuk kerucut yang disebut piramid, yang terbentuk hampir semuanya dari ikatan saluran berukuran mikroskopis. Ujung dari tiap piramid mengarah pada bagian pusat dari ginjal. Saluran ini mengangkut urin dari cortical atau bagian luar ginjal, dimana urin dihasilkan, ke calyces. Calyces merupakan suatu penampung berbentuk cangkir dimana urin terkumpul sebelum mencapai kandung kemih melalui ureter. Ruang diantara piramid diisi oleh cotex dan membentuk struktur yang disebut renal columns.
Ujung dari tiap pyramid, yang disebut papilla, menuju pada Calyces di pusat tengah ginjal. Permukaan papilla memiliki penampilan seperti saringan karena banyaknya lubang-lubang kecil tempat dimana tetesan urin lewat. Setiap lubang merupakan ujung dari sebuah saluran yang merupakan bagian dari nephron, yang dinamakan saluran Bellini; dimana semua saluran pengumpul didalam piramid mengarah. Serat otot mengarah dari calyx menuju papilla. Pada saat serat otot pada calyx berkontraksi, urin mengalir melalui saluran Bellini kedalam calyx(calyces). Urin kemudian mengalir ke kandung kemih melalui renal pelvis dan ureter.
Renal Pelvis
Renal Pelvis berada di tengah tiap ginjal sebagai saluran tempat urin mengalir dari ginjal ke kandung kemih. Bentuk renal pelvis adalah seperti corong yang melengkung di satu sisinya. Renal pelvis hampir seluruhnya dibungkus dalam lekukan dalam pada sisi cekung ginjal, yaitu sinus. Ujung akhir dari pelvis memiliki bentuk seperti cangkir yang disebut calyces.
Renal pelvis dilapisi oleh lapisan membran berselaput lendir yang lembab yang hanya beberapa sel tebalnya. Membran ini terkait kepada bungkus yang lebih tebal dari serat otot yang halus, yang dibungkus lagi dengan lapisan jaringan yang terhubung. Membran berselaput lendir pada pelvis ini agak berlipat sehingga terdapat ruang bagi jaringan untuk mengembang ketika urin menggelembungkan pelvis. Serat otot tertata dalam lapisan longitudinal dan melingkar. Kontraksi lapisan otot terjadi dengan gelombang yang bersifat periodik yang disebut gerak peristaltis pelvis. Gerakan ini mendorong urin dari pelvis menuju ureter dan kandung kemih. Dengan adanya pelapis pada pelvis dan ureter yang tidak dapat ditembus oleh substansi normal dalam urin, maka dinding struktur ini tidak menyerap cairan.
Vena Renal dan Arteri Renal
Dua dari pembuluh darah penting, vena renal dan arteri renal. Dua pembuluh ini merupakan percabangan dari aorta abdominal (bagian abdominal dari arteri utama yang berasal dari jantung) dan masuk kedalam ginjal melalui bagian cekung ginjal.
Di bagian dalam pada sisi cekung dari tiap ginjal, terdapat lubang, yang dinamakan hilum, tempat dimana arteri renal masuk. Setelah masuk melalui hilum, arteri renal terbagi menjadi dua cabang besar, dan setiap cabang terbagi menjadi beberapa arteri yang lebih kecil yang membawa darah ke nephron, unit fungsional dari ginjal. Darah yang telah diproses oleh nephron akhirnya mencapai vena renal, yang membawa darah kembali ke cava vena inferior dan ke sisi kanan jantung.
Arteri renal mengangkut 1,2 liter darah per menit ke ginjal pada manusia normal, suatu jumlah yang ekuivalen dengan sekitar seperempat dari output jantung. Dengan demikian, jumlah volume darah yang sama dengan darah dalam tubuh manusia normal dewasa, diproses dalam ginjal sebanyak satu dalam setiap empat atau lima menit. Meskipun beberapa kondisi fisik dapat menghambat aliran darah, terdapat mekanisme pengatur-mandiri tertentu yang terdapat pada arteri ginjal yang memungkinkan suatu adaptasi terhadap keadaan yang berbeda.
Ketika tekanan darah tubuh naik atau turun, sensor penerima dari sistem saraf yang terletak dalam otot halus dinding arteri terpengaruh oleh perbedaan tekanan, dan, untuk menghilangkan kenaikan atau penurunan tekanan darah, arteri dapat melebar atau menyempit untuk menjaga jumlah volume aliran darah.
Nephron
Fungsi ginjal yang paling penting adalah untuk membuang zat limbah dari darah. Nephrons merupakan unit fungsional dari ginjal dalam menjalankan fungsi ini. Nephron menghasilkan urin dalam proses membuang limbah dan zat-zat berlebihan dari darah. Ada sekitar 1.000.000 nephron dalam tiap ginjal manusia. Struktur luar biasa ini, terletak antara cortex dan medulla. Dibawah pembesaran, nephron terlihat seperti pembuluh atau saluran kusut, namun tiap nephron sebenarnya memiliki susunan yang tertentu sehingga memungkinkan proses penyaringan limbah dalam darah. Tiap nephron pada ginjal mamalia dapat mencapai panjang 30-55 mm. pada satu ujung nefron tertutup, melebar dan melipat membentuk struktur berbentuk cangkir berdinding dua. Struktur ini disebut corpuscular capsule, atau Bowman's Capsule. Capsule ini membungkus glomerulus, struktur utama nefron dalam fungsi penyaringan. Struktur nefron dijelaskan secara detil dibawah ini:
1). Glomerulus
Glomerulus adalah filter utama dari nefron dan terletak dalam Bowman's capsule. Glomerulus dan seluruh Bowman's capsule membentuk renal corpuscle, unit filtrasi dasar dari ginjal. Dari Bowman capsule, keluar pembuluh sempit, disebut proximal convoluted tubule. Tubule ini berkelok-kelok sampai berakhir pada saluran pengumpul yang menyalurkan urin ke renal pelvis.
Glomerulus adalah suatu jaringan yang terdiri dari pembuluh darah yang luar biasa tipisnya yang disebur kapileri. Glomerulus membentuk saluran berlipat yang sangat banyak tempat lewatnya darah. Glomerulus bersifat semipermeable (dapat ditembus air), memungkinkan air dan larutan limbah tembus dan dikeluarkan dari kapsul Bowman dalam bentuk urin. Darah yang telah disaring keluar dari glomerulus melalui Efferent arteriole untuk menuju ke vena intralobular melalui plexus medullary.Seluruh larutan tersaring dihasilkan oleh glomerulus kemudian masuk ke Bowman's Capsule. Pada saat cairan ini melewati proximal convoluted tubule, sebagian besar air dan garam diserap kembali, sebagian larutan lain diserap seluruhnya, sebagian yang lain hanya sebagian.
Glomerulus merupakan suatu bongkahan pembuluh kapiler yang diselubungi oleh kapsul Bowman dalam nefron. Glomerulus memperoleh suplai darah dari afferent arteriole pada sirkulasi renal. Tidak seperti pangkal dari pembuluh kapiler lainnya, glomerulus bermuara pada efferent arteriole dan tidak pada cabang venna. Hambatan yang diberikan oleh arteriole menghasilkan tekanan tinggi dalam glomerulus yang membantu proses ultrafiltrasi dimana cairan dan zat-zat terlarut dalam darah dipaksa keluar dari kapileri ke Kapsul Bowman. Angka yang menunjukkan darah yang dibersihkan oleh seluruh glomeruli dan merupakan ukuran dari fungsi ginjal secara keseluruhan disebut glomerular filtration rate (tingkat penyaringan glomerular).
2) Henle's Loop
Loop Henle merupakan bagian dari tubulus renal yang kemudian menjadi sangat sempit yang menjulur jauh kebawah kapsul Bowman dan kemudian naik lagi keatas membentuk huruf U. Di sekeliling Loop Henle dan bagian lain tubulus renal terdapat jaringan kapiler, yang terbentuk dari pembuluh darah kecil yang bercabang dari glomerulus.
Cairan yang masuk kedalam loop merupakan larutan yang terdiri dari garam, urea, dan zat lain yang berasal dari glomerulus melalui proximal convoluted tubule. Pada tubulus ini, sebagian besar komponen terlarut yang dibutuhkan tubuh, terutama glukosa, asam amino, dan sodium bikarbonat, diserap kembali kedalam darah. Bagian pertama dari loop, yaitu cabang yang menurun, bersifat dapat ditembus oleh air, dan cairan yang mencapai lekukan dari loop ini jauh lebih banyak mengandung garam dan urea dibandingkan dengan plasma darah.
Pada saat cairan mengalir naik kembali melalui pembuluh naik, sodium klorida dikeluarkan dari pembuluh ke jaringan sekelilingnya, dimana konsentrasinya lebih rendah. Pada bagian ketiga dari loop ini, dinding pembuluhnya apabila diperlukan dapat membuang, bahkan dalam keadaan berlawanan dengan gradien konsentratnya, dalam proses aktif yang memerlukan lebih banyak energi. Pada tubuh orang normal, penyerapan kembali garam dari urin hanya dilakukan dalam keadaan konsumsi garam yang rendah. Namun pada saat garam dalam darah tinggi, kelebihan garam ini dibuang.
3) Renal Collecting Tubule(Tubulus Pengumpul)
Disebut juga Pembuluh Bellini, suatu pembuluh kecil sempit yang panjang dalam ginjal yang mengumpulkan dan mengangkut urin dari nefron, menuju pembuluh yang lebih besar yang terhubunng dengan calyses ginjal. Cairan yang berasal dari loop Henle masuk kedalam Distal Convoluted Tubule (Tubulus Konvolusi Distal) dimana penyerapan kembali sodium berlanjut sepanjang seluruh tubulus distal. Penyerapan kembali ini tetap terjadi hingga bagian awal dari Tubulus pengumpul ginjal.
Setiap tubulus pengumpul memiliki panjang sekitar 20-22 mm dan berdiameter 20-50 micron. Dinding dari tubulus tersusun dari sel dengan proyeksi seperti rambut, lentur seperti cambuk, dalam pembuluh ini. Gerakan dari sel cambuk ini membantu gerakan sekresi sepanjang pembuluh. Pada saat tubulus pengumpul menjadi lebih lebar diameternya, tinggi sel ini meningkat sehingga dinding menjadi lebih tebal.
Fungsi dari tubulus pengumpul adalah pengangkutan urin dan penyerapan air. Telah diketahui bahwa jaringan dari medula ginjal atau bagian dalamnya, mengandung konsentrasi sodium yang tinggi. Ketika tubulus pengumpul ini berada pada medula, konsentrasi sodium menyebabkan dikeluarkannya air dari seluruh dinding tubulus keluar ke medulla. Air bercampur diluar diantara sel-sel dinding tubulus sampai konsentrasi sodium seimbang antara didalam tubulus dan diluarnya. Pembuangan air dari larutan dalam tubulus membuat urin menjadi lebih kental dan menghemat badan air dalam tubuh.
2.2 Peredaran Darah Ginjal
Arus Darah
Ginjal akan mendapat 1,2-1,3 liter darah per menit pada orang dewasa yang sedang istirahat, atau sedikit lebih kecil daripada 25% curah jantung. Karena yang difiltrasi oleh ginjal adalah plasma, maka arus plasma ginjal dapat diukur, yaitu dengan mengetahui jumlah zat yang dieksresi oleh ginjal persatuan waktu dibagi oleh perbedaan kadar zat tersebut di darah arteri dan vena ginjal selama jumlah sel darah merah tidak berubah saat peredarannya melalui ginjal.
Zat apapun yang diekskresi oleh ginjal dapat digunakan bila dapat diukur kadarnya dalam plasma arteri dan vena ginjal serta tidak diubah, disimpan atau dibentuk oleh ginjal dan tidak mempengaruhi arus darah ginjalnya sendiri.
Arus plasma ginjal dapat diukur dengan memberi infus asam para-aminohipurat (PAH) dan mengukur kadarnya dalam urin dan plasma. PAH difiltrasi oleh glomerulus dan disekresi oleh sel tubulus sehingga rasio ekstrasinya tinggi.
2.3 Filtrasi Glomerulus
Darah yang masuk ke dalam nefron melalui arteriol aferen dan selanjutnya menuju glomerulus akan mengalami filtrasi, tekanan darah pada arteriol aferen relatif cukup tinggi sedangkan pada arteriol eferen relatif lebih rendah, sehingga keadaan ini menimbulkan filtrasi pada glomerulus. Cairan filtrasi dari glomerulus akan masuk menuju tubulus, dari tubulus masuk kedalam ansa henle, tubulus distal, duktus koligentes, pelvis ginjal, ureter, vesica urinaria, dan akhirnya keluar berupa urine. Membran glomerulus mempunyai ciri khas yang berbeda dengan
lapisan pembuluh darah lain, yaitu terdiri dari: lapisan endotel kapiler, membrane basalis, lapisan epitel yang melapisi permukaan capsula bowman. Permiabilitas membarana glomerulus 100-1000 kali lebih permiabel dibandingkan dengan permiabilitas kapiler pada jaringan lain.
Gambar Membran Glomerulus
Laju filtrasi glomerulus (GFR= Glomerulus Filtration Rate) dapat diukur dengan menggunakan zat-zat yang dapat difiltrasi glomerulus, akan tetapi tidak disekresi maupu direabsorpsi oleh tubulus. Kemudian jumlah zat yang terdapat dalam urin diukur persatuan waktu dan dibandingkan dengan jumlah zat yang terdapat dalam cairan plasma.
Pengaturan GFR (Glomerulus Filtration Rate)
Rata-rata GFR normal pada laki-laki sekitar 125 ml/menit. GFR pada wanita lebih rendah dibandingkan pada pria. Factor-faktor yang mempengaruhi besarnya GFR antara lain ukuran anyaman kapiler, permiabilitas kapiler, tekanan hidrostatik, dan tekanan osmotik yang terdapat di dalam atau diluar lumen kapiler. Proses terjadinya filtrasi tersebut dipengaruhi oleh adanya berbagai tekanan sebagai berikut:
a. Tekanan kapiler pada glomerulus 50 mm HG
b. Tekanan pada kapsula bowman 10 mmHG
c. Tekanan osmotik koloid plasma 25 mmHG
Ketiga faktor diatas berperan penting dalam laju peningkatan filtrasi. Semakin tinggi tekanan kapiler pada glomerulus semakin meningkat filtrasi dan sebaliknya semakin tinggi tekanan pada kapsula bowman. serta tekanan osmotik koloid plasma akan menyebabkan semakin rendahnya filtrasi yang terjadi pada glomerulus.
Ketiga faktor diatas berperan penting dalam laju peningkatan filtrasi. Semakin tinggi tekanan kapiler pada glomerulus semakin meningkat filtrasi dan sebaliknya semakin tinggi tekanan pada kapsula bowman. serta tekanan osmotik koloid plasma akan menyebabkan semakin rendahnya filtrasi yang terjadi pada glomerulus.
Komposisi Filtrat Glomerulus
Dalam cairan filtrat tidak ditemukan eritrosit, sedikit mengandung protein (1/200 protein plasma). Jumlah elektrolit dan zat-zat terlarut lainya sama dengan yang terdapat dalam cairan interstitisl pada umunya. Dengan demikian komposisi cairan filtrate glomerulus hampir sama dengan plasma kecuali jumlah protein yang terlarut. Sekitar 99% cairan filtrate tersebut direabsorpsi kembali ke dalam tubulus ginjal.
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju filtrasi glomerulus sebagai berikut:
a. Tekanan glomerulus: semakin tinggi tekanan glomerulus semakin tinggi laju filtrasi, semakin tinggi tekanan osmotic koloid plasmasemakin menurun laju filtrasi, dan semakin tinggi tekanan capsula bowman semakin menurun laju filtrasi.
b. Aliran darah ginjal, semakin cepat aliran daran ke glomerulus semakin meningkat laju filtrasi.
c. Perubahan arteriol aferen: apabial terjadi vasokontriksi arteriol aferen akan menyebabakan aliran darah ke glomerulus menurun. Keadaan ini akan menyebabakan laju filtrasi glomerulus menurun begitupun sebaliknya.
d. Perubahan arteriol efferent: pada kedaan vasokontriksi arteriol eferen akan terjadi peningkatan laju filtrasi glomerulus begitupun sebaliknya.
2.4 Mekanisme Reabsorpsi dan Sekresi di Tubulus
Molekul protein berukuran kecil dan beberapa hormon peptide mengalami reabsorpsi melalui proses endositosis di tubulus proksimal. Zat-zat lain disekresi atau direbsorpsi di tubulus melalui proses difusi pasif antara sel dan melalui sel oleh difusi fasilitasi menurut tingkat perbedaan tersebut. Perpindahan ini melalui kanal ion, pertukaran ion, kotransport dan pompa ion, yang sebagian besar telah diklon dan pengaturan pembentukannya dipelajari.
Fungsi normal kanal ion ini belum jelas diketahui, tetapi kedua protein ini abnormal pada penyakit ginjal polikistik autosomal dominan, yang menyebabkan parenkim ginjal lambat laun diganti dengan kista berisi cairan sampai akhirnya terjadi kegagalan ginjal total.
Perlu juga diketahui bahwa epitel kubus, seperti juga usus halus dan kandung empedu, merupakan epitel yang bocor (leaky) sehingga tight junction melewatkan sejumlah air dan elektrolit. Seberapa besar kebocoran melalui jalur paraseluler ini menambah jumlah cairan yang keluar dan masuk tubulus masih diperdebatkan karena sulit untuk diukur, tetapi bukti yang diperoleh cenderung mengatakan cukup berarti. Pengaruh reabsorpsi dan sekresi tubulus pada zat-zat yang mempunyai peran fisiologis penting.
2.5 Reabsorpsi Na+
Reabsorpsi Na+ dan Cl- memegang peran utama dalam metabolisme elektrolit dan cairan tubuh. Selain itu, transport Na+ berlangsung bersama (coupled) dengan transport H+, elektrolit lainnya, glukosa, asam amino, asam organik, fosfat, dan zat lain yang melewati tubulus.
Kontransporter dan exchanger yang terdapat di berbagai bagian nefron. Di tubulus proksimal, ansa Henle pars asendens bagian yang tebal, tubulus distal, dan duktus koligentes, proses perpindahan Na+ berlangsung melalui kontranspor atau pertukaran ion dari lumen tubulus ke dalam sel epitel tubulus mengikuti tingkat perbedaan konsentrasi dan listriknya dan kemudian dipompa secara aktif dari sel tubulus ke ruang intersitium. Dengan demikian, Na+ akan ditranspor secara aktif keluar seluruh bagian tubulus ginjal kecuali dari ansa Henle bagian yang tipis. Na+ dipompa ke ruang intersitium oleh pompa Na+ - K+ ATPase. Kerja pompa Na+ yang terdapat dihampir semua sel tubuh. Pompa ini akan mengeluarkan 3 Na+ dan memasukkan 2 K+ ke dalam sel.
Lokasi Transporter Apikal Fungsi
Tubulus Proksimal Na+ / KT glukosa Reabsorpsi Na+ dan glukosa
Na+ / KT Pi Reabsorpsi Na+ dan Pi
KT Na+ asam amino Reabsorpsi Na+ dan asam amino
Na+ / KT laktat Reabsorpsi Na+ dan laktat
Na+ /H+ exchanger Reabsorpsi Na+ dan ekstrusi H
Cl- / basa exchanger Reabsorpsi Cl-
Pars asendens bagian tebal KT Na+ , 2Cl- , K+ Reabsorpsi Na+ , Cl- dan K+
Na+ / H+ exchanger Reabsorpsi Na+ dan ekstrusi H+
Kanal K+ Ekstrusi K+ (daur ulang)
Tubulus Kontortus Distal KT NaCl Reabsorpsi Na+ dan Cl-
Duktus Koligens Kanal Na+ (ENaC) Reabsorpsi Na+
Hasil reabsorpsi tubulus proksimal bersifat agak hipertonik, sehingga akan menarik air secara pasif karena perbedaan osmotic yang disebabkan oleh absorpsi air kedalam sel epitel tubulus. Saat ini diketahui bahwa membrane sel epitel tubulus sebelah apical mengandung kanal air yang membantu perpindahan air yang bergerak ke ruang intersel lateral. Na+ dan H2O akan bocor dan kembali ke lumen tubulus melaui hubungan intersel, terutama bila ruang intersel lateral ini melebar.
2.6 Reabsorpsi Glukosa
Glukosa, asam amino, dan bikarbonat direabsorpsi bersama-sama dengan Na+ di bagian awal tubulus proksimal. Mendekati akhir tubulus, Na+ akan direabsorpsi bersama-sama dengan Cl-. Glukosa merupakan contoh zat yang direabsorpsi melalui transport aktif sekunder. Laju filtrasi glukosa kira-kira 100 mg/menit (80 mg/dL plasma × 125 mL/menit). Hampir semua glukosa direabsorpsi, dan hanya bebarapa milligram saja yang dapat dijumpai di urin 24 jam.
Mekanisme Transpor Glukosa
Proses reabsorpsi glukosa di ginjal menyarupai proses reabsorpsi glukosa di usus halus. Glukosa dan Na+ akan diikat oleh karier yang sama yaitu SGLT 2 di membrane yang menghadap ke lumen dan glukosa dibawa oleh karier masuk kedalam sel bersamaan dengan masuknya Na+ ke dalam sel mengikuti perbedaan muatan listrik dan kimianya. Na+ kemudian akan dipompa keluar sel ke ruang intersel lateral, sedangkan glukosa diangkut ke luar sel oleh GLUT 2 ke cairan interstisium. Dengan demikian, transport glukosa di ginjal, dan juga usus halus, merupakan contoh transport aktif sekunder.
Karier ini berikatan secara spesifik dengan isomer d glukosa, sehingga kecepatan transpor d-glukosa ini jauh lebih tinggi dibandingkan l-glukosa. Seperti juga di usus halus, transpor glukosa di ginjal dapat dihambat oleh florhizin, suatu glukosida yang berasal dari tanaman. Florhizin akan bersaing dengan d-glukosa untuk ikatan dengan simport (karier) ini.
2.7 Ekskresi Air
Dalam keadaan normal sebanyak 180 liter cairan difiltrasi oleh glomerulus tiap hari, sedangkan volume urin rata-rata tiap hari sekitar 1 liter. Jumlah zat terlarut yang sama juga dapat diekskresikan per 24 jam dalam urin yang hanya bervolume 500 ml dengan kepekatan 1400mosm/kg, atau dalam urin sebanyak 23,3 liter dan kepekatan yang sangat rendah, yaitu 30 mosm/kg. Nilai-nilai ini menunjukkan 2 hal yang penting: pertama, paling sedikit 87% air difiltrasi akan direabsorpsi, meskipun volume urin 23 liter; kedua, reabsorpsi sisa air yang telah mengalami filtrasi dapat bervariasi tanpa mempengaruhi jumlah total zat terlarut yang diekskresi. Dengan demikian, bila urin pekat, terjadi retensi air dibandingkan zat terlarut; dan bila urin encer, terjadi ekskresi air yang lebih dibandingkan zat terlarut. Kedua hal ini memiliki arti penting dalam konservasi dan pengaturan osmolalitas cairan tubuh. Pengaturan ekskresi air terutama dilakukan oleh hormone vasopressin yang bekerja pada duktus koligentes.
2.8 Pengasaman Urin dan Eksresi Bikarbonat
Sekresi H+
Sel tubulus proksimal dan distal, seperti juga sel kelenjar lambung, menyekresi ion hidrogen. Pengasaman juga akan terjadi di duktus koligentes. Reaksi utama untuk sekresi H+ di tubulus proksimal ialah pertukaran Na+ - H+. Pemompaan ke luar Na+ dari sel ke interstisium oleh pompa Na+ - K+ ATPase akan menurunkan Na+ intrasel, dan hal ini menyebabkan Na+ di lumen tubulus masuk ke dalam sel, bersamaan dengan pemompaan H+ ke lumen tubulus. H+ ini berasal dari reaksi disosiasi H2CO3 intrasel dan HCO3- yang terbentuk akan berdifusi ke cairan interstisial.
Anhidrase karbonat mengatalis pembentukan H2CO3 dan obat-obat yang menghambat anhidrase karbonat menekan sekresi asam oleh tubulus proksimal serta reaksi yang bergantung padanya. Terdapat beberapa bukti bahwa H+ disekresikan di tubulus proksimal dengan pompa jenis lain, tapi bukti untuk pompa tambahan ini masih kontroversial, dan pada setiap kasus peranannya relatif kecil dibandingkan dengan mekanisme pertukaran Na+ - H+. Hal ini berlawanan dengan yang terjadi di tubulus distal dan duktus koligentes, dimana sekresi H+ relatif tidak bergantung pada Na+ di lumen tubulus. Di bagian tubulus ini, sebagian besar H+ disekresikan melalui pompa proton yang digerakkan oleh ATP.
Aldosteron bekerja pada pompa ini untuk meningkatkan sekresi H+ di bagian distal. Sel I di bagian tubulus ginjal ini mensekresikan asam, dan seperti sel parietal di lambung, sel I mengandung banyak anhidrase karbonat dan struktur tubulovesikular. Didapatkan bukti bahwa ATPase yang memindahkan H+ menyebabkan sekresi H+ terletak pada vesikel-vesikel ini ataupun dalam membrane sel luminal, dan bahwa pada asidosis, jumlah pompa H+ meningkat akibat masuknya tubulovesikel ini ke dalam membran sel luminal. Sebagian H+ juga disekresi oleh H+ - K+ ATPase. Sel-sel ini juga mengandung Band 3, suatu protein penukar anion, di membrane sel basolateralnya, dan protein ini dapat berfungsi sebagai penukar Cl- - HCO3- bagi pengangkutan HCO3- ke cairan interstisium.
H+ di Urin
Jumlah asam yang disekresikan bergantung pada peristiwa-peristiwa di urin tubulus selanjutnya. Pada manusia, tingkat perbedaan H+ maksimal yang harus dilawan oleh mekanisme transport untuk dapat menyekresi berhubungan dengan pH urin sekitar 4,5; yaitu kadar H+ dalam urin yang besarnya 1000 kali kadarnya di plasma. Dengan demikian, pH 4,5 merupakan pH pembatas, yang dalam keadaan normal dicapai di duktus koligentes.
Sekresi Amonia
Reaksi di sel tubulus ginjal menghasilkan H+ dan HCO3-. NH4 berada dalam keseimbangan dengan NH3 + H+ di dalam sel. Namun, NH3 bersifat larut dalam tingkat perbedaan konsentrasinya ke dalam cairan interstisium dan urin tubulus. Reaksi utama yang menghasilkan NH4 dalam sel adalah perubahan glutamine menjadi glutamate. Reaksi ini dikatalis oleh enzim glutaminase, yang banyak terdapat di sel tubulus ginjal.
2.9 Pengisian Vesika Urinaria
Dinding ureter terdiri dari otot polos yang tersusun spiral, memanjang, dan melingkar, tetapi batas lapisan yang jelas tidak ditemukan. Kontraksi peristaltik yang teratur timbul 1-5 kali tiap menit akan mendorong urine dari pelvis renis menuju vesika urinaria, dan akan masuk secara periodik sesuai dengan gelombang peristaltik. Ureter menembus dinding vesika secara miring, dan meskipun tidak ada sfingter ureter, kemiringan ureter ini cenderung akan menjepit ureter sehingga ureter tertutup kecuali selama adanya gelombang peristaltic, dan refluks urin dari vesika dapat dicegah.
2.10 Pengosongan Vesika Urinaria
Miksi atau berkemih pada dasarnya merupakan refleks spinal yang akan difasilitasi dan dihambat oleh pusat-pusat susunan saraf yang lebih tinggi, seperti defekasi, fasilitasi dan inhibisi bersifat volunteer. Urin yang memasuki vesika tidak begitu meningkatkan tekanan intravesika sampai telah terisi penuh. Selain itu, seperti juga jenis otot polos lainnya, otot vesika memiliki sifat plastis; bila diregang, ketegangan yang mula-mula timbul tidak akan dipertahankan.
Selama proses berkemih, otot-otot perineum dan sfingter uretra eksterna berelaksasi; sedangkan otot detrusor berkontraksi; dan urin akan mengalir melalui uretra. Kontraksi otot-otot perineum dan sfingter eksterna dapat dilakuakn secara volunteer, sehingga mencegah urin untuk mengalir melewati uretra atau menghentikan aliran urin saat sedang berkemih.
III PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari makalah ini dapat diambil kesimpulan:
1. Bahwa ginjal merupakan organ pada sistem eksresi. Zat-zat yang diekskresi adalah zat-zat sisa, seperti Na+ , air, glukosa, dan lain-lain.
2. Transport zat pada ginjal secara seluler terjadi pada saat pembentukan urin.
3. Pembentukan urin melalui 3 tahap, yaitu filtrasi atau penyaringan, reabsorpsi atau penyerapan, dan augmentasi atau penambahan zat-zat yang tidak dibutuhkan lagi yang dijelaskan pada subbab pengasaman urin dan ekskresi bikarbonat.
