Fisiologi  Ginjal    

M Aryadi Arsyad

Tujuan  Pembelajaran  

1.  Mengetahui  fungsi  ginjal  secara  umum  2.  Mengetahui  bagian-­‐bagian  ginjal  dan  fungsinya  3.  Mengetahui  GFR  dan  faktor-­‐faktor  yang  

mempengaruhi  dalam  pembentukan  urine  4.  Mengetahui  peranan  endokrin  ginjal  dalam  

pengaturan  cairan  tubuh  dan  tekanan  darah  5.  Mengetahui  peranan  ginjal  dalam  pengaturan  

pH  tubuh  6.  MengerD  proses  miksi  dan  pengaturannya    

Anatomi  Ginjal  

Homeostasis  penDng  untuk  keberlansungan  hidup  dari  seDap  sel,  dan  seDap  sel,  melalui  fungsi  khususnya  sebagai  bagian  dari  fungsi  tubuh,  berkontribusi  dalam  menjaga  kondisi  internal  ini.      

Unsur-­‐unsur  apa  saja  yang  dijaga?  

1.  Konsentrasi  nutrisi  2.  Konsentrasi  O2  &  CO2  

3.   Konsentrasi  sampah  metabolisme  4.    pH  5.   Konsentrasi  air,  garam  dan  elektrolit  6.   Volume  &  tekanan  darah  7.  Suhu    

Fungsi  Umum  Ginjal  1.  Mempertahankan  volume,  elektrolit  dan  osmolalitas  

cairan  tubuh      2.  Mempertahankan  tekanan  darah  3.  Mengatur  keseimbangan  asam  basa  4.  Ekskresi  sampah  metabolisme  dan  bahan  kimia  yang  

telah  didetoksifikasi  5.  Fungsi  endokrin  dengan  menghasilkan  renin,      

eritropoeDn,  dan      prostaglandin  6.  Mengubah  pro  vitamin  D  menjadi  vitamin  D      yang  

akDf  (calcitriol)  7.  Sintesa  ammonia  dari  asam  amino  8.  Melepaskan  glukosa  ke  dalam  sirkulasi  selama        

starvasi  yang  kronis  (glukoneogenesis)    

Histologi  Ginjal  •  Unit    fungsional    ginjal    adalah  nefron    yang    pada    manusia  seDap  ginjal  mengandung  1-­‐1,5  juta  nefron.      

•  SeDap  nefron  terdiri  atas    glomerulus  (dengan  kapsula    bowmannya)    dan    tubulus.      

•  Tubulus  terdiri      dari      3    bagian    yaitu      tubulus      proksimalis,  lengkungan    Henle  (Loop  of  Henle)  dan  tubulus    distalis.    Beberapa  tubulus    distalis    akan    bersatu    membentuk    duktus      kolekDvus.    

Histologi  Ginjal  

•  Glomerulus, tubulus proksimalis dan distalis terletak pada korteks ginjal sedang lengkung Henle dan duktus kolektivus pada medulla ginjal.

•  Nefron dapat dibedakan menjadi 2 jenis yaitu nefron kortikalis dan nefron juxtamedullari  

Histologi  Nephron    

•  Glomerulus  adalah    suatu  jaringan    kapiler    yang  saling  beranastomosis  yang    berasal    dari  arteriole  afferent  dan  kemudian  kapiler-­‐kapiler  tersebut    bersatu  menuju  arteriole  efferent  

•  Kapsula  Bowman  merupakan  kantung  yg  membungkus  glomerulus  dan  mentransfer  filtrat  dari  glomerulus  ke  tubulus  proksimal  

•  Tubulus  terbagi  atas  tubulus  proksimalis,  lengkung    Henle  dan  tubulus  distalis.    

•  Tubulus    proksimalis  berfungsi  mengadakan  reabsorbsi    bahan-­‐bahan      ke      dalam    cairan    tubuli      

Histologi  Nephron    

•  Lengkung    Henle    terdiri  atas  descending  limb    yaitu    bagian  yang    menurun    menuju  medulla  dan  ascending  limb  yang    menuju    ke  korteks    ginjal.    

•  Tubulus    distalis    mulai    dari    bagian    akhir  segmen    tebal    ascendens  sampai  sebelum  masuk  ke  duktus  kolekDvus.    

•  Tubulus/duktus    kolek<vus    terbagi  lagi  atas    duktus    kolekDvus  korDkalis,    duktus  kolekDvus  medullaris  dan    duktus    kolekDvus  papillaris,    dari    beberapa    duktus    kolekDvus    papillaris      yang  bersatu    membentuk    duktus    bellini  dan  menuju    ke    arah    calyces  minor.  

Histologi  Ginjal  

FISIOLOGI  KERJA  NEPHRON  

Glomerulus  

•  Cairan  yang  difiltrasi    melewaD  membran  glomeruli,  membran  ini    disebut    juga  barier  filtrasi.  Membran  ini  mempunyai  sifat  spesifik  yaitu  :  – Terdapat  3  lapisan  ;  endotel  kapiler  dengan        fenestra,  membrana  basalis  yg  mengandung  glycoprotein,  dan  lapisan  epitel  podosit                

– Permeabilitasnya  100-­‐500  kali  lebih  besar  dari  membran  kapiler  lain.    

Bowman’s  

Glomerulus  &  Filtrasi  

•  Molecule diameter > 4.4nm (molecular mass >80 000 Da, e.g., globulin) tdk dapat lewat.

•  Hanya molecule dgn diameter 1.8 nm - 4.4nm yg dapat melewati filter.

•  Molecules dgn diameter <1.8 nm (molecular mass < 10 000 Da) bebas melewati filter,

•  Partikel bermuatan negatif (e.g., albumin: r = 3.4 nm) kurang permeabel drpd partikel netral dgn diameter yg sama sebab dinding glomerulus akan menolak partikel bermuatan negatif.

Podocytes    

Tubulus  Proksimal  •  Berfungsi  mengadakan  reabsorbsi    bahan-­‐bahan  dari  dalam  cairan  tubuli.  Jadi  tubulus      proksimalis  bertanggung  jawab  pada  proses  awal  pembentukan  filtrat  glomeruli.    

•  Filtrat  dihasilkan  dari  H2O,  Na+,  Cl-­‐,  K+,  HCO3-­‐,  glukosa,  

asam  amino,  creaDnine  dan  urea.  •  Sekitar  65%  Na  dan  H2O,  50%  Cl,  90%  bicarbonate  (HCO3

-­‐)  dan  hampir  semua,  ~100%  glukosa  dan  asam  amino  yang  difiltrasi  akan  direabsorbsi  kembali  pada  bagian  ini.  

•  Berfungsi  sekresi,  berupa  eliminasi  obat-­‐obatan,  sampah  metabolisme  dan  hidrogen.  

Proximal  Convoluted  Tubules  

Lengkung  Henle  

•  Lengkung  Henle  mempuyai    fungsi  reabsorbsi    bahan-­‐bahan  dan  cairan  tubulus  dan  sekresi    bahan  ke  dalam  tubulus.    

•  Misalnya  pada  nefron  juxtamedullaris  25%  H2O  dan  Na+  direabsorbsi  pada  lengkung  Henle,      sedangkan  urea  disekresi    kedalamnya.    Lengkung    Henle  juga  memegang  peranan  penDng  dalam  proses  pemekatan  dan  pengenceran  urine      

Histologi  Ginjal  

Loop  of  Henle  

•  Bagian  descending  loop  of  Henle  relaDve  Ddak  permeabel  thd  solute  tapi  permeable  thd  air  shg  air  keluar  secara  osmosis,  dan  cairan  di  dlm  tubulus  jadi  hypertonic  .    

Loop  of  Henle  (counter  current)  

Loop  of  Henle  •  Bagian  Dpis  dari  ascending  

loop  of  Henle  impermeable  thd  air,  tapi  permeable  thd  solute  terutama  ion  Na  dan  Cl.  Oleh  karena  itu,  Na  dan  Cl  keluar,  cairan  di  dlm  tubulus  menjadi  isotonic  lalu  jadi  hypotonic  selama  ion  tetap  keluar.    

•  Urea  yg  diserap  ke  dalam  medullary  intersDum  dari  tubulus  kolekDvus,  berdifusi  ke  ascending  limb.  Ini  m’sebabkan  urea  berada  di  intersDDum  dari  medulla  dan  berfungsi  utk  mengentalkan  urin.  

Loop  of  Henle  (counter  current)  

Loop  of  Henle  

•  Bagian  tebal  dari  ascending  loop  of  Henle  dan  awal  tubulus    distal,  impermeable  thd  air.  Akan  tetapi  ion  Na+  dan  Cl-­‐  ditransport  secara  akDf  keluar  tubulus,  menjadikan  cairan  tubulus  sangat  hypotonic.    

Loop  of  Henle  (counter  current)  

Tubulus  Distalis  

•  Mulai    dari    bagian    akhir  segmen    tebal    ascendens  sampai  ujung  dari  papilla.    Pada    seDap  nefron,    segmen  ascendens  tebal  ini  akan  mengadakan  kontak    dengan  glomerulus    asalnya    pada    kutub    vaskuler,    dan  pada    tempat    ini  terdapat  struktur  yang  disebut  Juxtaglomerular  Apparatus.  

•  Pada  bagian  ini  juga  terjadi  sekresi  H+  dan  K+  ke  dalam  tubulus  

•  Pada  saat  aldosterone  dilepaskan  ke  ginjal,  Na+  akan  direabsorb  dan  K+  disekresi.  H2O  akan  ikut  direabsorb  bersama  Na+  

Histologi  Ginjal  

Distal  Tubule  &  CollecYng  Duct  

•  Konsentrasi  akhir  dari  urin  bergantung  pada  banyaknya  anYdiureYc  hormone  (ADH)  yang  disekresikan  oleh  pituitary  posterior.    

•  Jika  ada  ADH,  tubulus  distal  dan  tubulus  kolekDvus  menjadi  permeabel  thd  air.  Sebaliknya  tanpa  ADH,  mereka  jadi  tdk  permeabel  thd  air  dan  urin  menjadi  hypotonic.    

•  Pada  bagian  ini,  terjadi  reabsorbsi  terakhir  utk  H2O,  NaCl  dan  urea  •  Di  dalam  hypothalamus  tdpt  Osmoreceptors,  yg  sangat  

sensiDf  thd  perubahan  tekanan  osmoDk  dari  darah  dan  menyebabkan  pelepasan  ADH  dari  pDutary.    

DiureYcs    

DiureDcs  adalah  substance  yg  membantu  tubuh  menghilangkan  garam  dan  air  dari  tubuh:  •  OsmoDc  diureDcs  (mannitol,  glukosa,urea)  •  Loop  diureDcs  (furosemide/lasix)  •  Thiazide  diureDcs  (hydroclorothiazide)  •  K+  sparing  diureDcs  (spironolactone,  amiloride)  •  Carbonic  anhydrase  inhibitors  (dichlorphenamide,  methazolamide)  

URINE  FORMATION  &  GLOMERULUS  FILTRATION  RATE  

Kecepatan  Filtrasi  Glomerulus  (GFR)  

•  menetukan  jumlah  filtrat  yang  terbentuk  pada  kedua    ginjal  seDap  menitnya.    

•  Sekitar  20%  dari  CO  (1100ml/mnt)  menuju  ginjal.    •  Pada  orang  normal  jumlahnya  sekitar  125  ml/menit    atau    180    liter    perhari.  Seluruh  plasma  darah  difilter  sekitar  60x/hari.    

•  Lebih    dari    99%  filtrat  ini      akan  direabsorbsi  kembali  pada  tubulus  dan  sisanya  dibuang/dikeluarkan  sebagai  urine.  

 

Kecepatan  Filtrasi  Glomerulus  (GFR)  

•  Terdapat    dua    faktor  yang  mempengaruhi    GFR    yaitu    tekanan  filtrasi    efek<f  dan  permeabilitas  membran    glomerulus.  

•  Tekanan  filtrasi  adalah  keseimbangan  tekanan  pada  kapiler  glomerulus    dan  kapsula  Bowman    yang  menyebabkan  terjadinya  filtrasi  dari  kapiler  glomerulus    ke    dalam  kapsula  bowman    

GFR  

GFR = Kf ((Pg-Pb) - (Og-Ob))    •  Kf = Koefisien filtrasi  •  Pg = Tekanan hidrostatik glomerulus  •  Pb =Tekanan hidrostatik kapsula bowman  •  Og = Tekanan onkotik glomerulus  •  Ob = Tekanan onkotik kapsula bowman

Faktor  lain  thd  GFR  Beberapa  faktor  lain  yg  berpengaruh  thd  GFR  adalah:  •  Diameter  arteriole  afferent  dan  efferent  •  Saraf  simpaDs  •  Hormone  spt  epinephrine,  norepinephrine,  endothelin  dan  angiotensin  II  menyebabkan  konstriksi  pembuluh  darah  

•  NO,  prostaglandin  dan  bradykinin  menyebabkan  relaksasi  pblh  darah  

•  Penyakit:  batu  ureter,  pyelonephriDs,  DM  

Bowman’s  

Kidney  &  It’s  funcYon  

JUXTA  GLOMERULAR  APPARATUS    (  SEL  JGA  )  

•  Terletak  di  kutub  vaskuler  di  daerah  tubulus  distalis  

•  Terdiri  dari  3  macam  sel  yaitu  :  macula  densa,  sel  granuler,  dan  sel  agranuler  

•  Berperan    sebagai  tubular  feedback  pada  sistem  renin  angiotensin  sistem  

•  Sel  granuler  sbg  intrarenal  baroreseptor,  menghasilkan  renin  

•  Macula  densa  sbg  Na+  detector,  jika  Na+  menurun  di  distal  tubulus,  sDmulus  dikirim  ke  sel  granuler  utk  melepaskan  renin  

 

Juxta  Glomerular  Apparatus  (JGA)  

Renin-­‐Angiotensin  Sistem  1.      Jika kadar Na menurun dalam tubulus, akan dihasilkan renin dan selanjutnya mengaktifkan angiotensinogen menjadi

angiotensin I, di paru-paru angiotensin I diubah menjadi angiotensin II

akan meningkatkan pelepasan aldosteron sehingga terjadi peningkatan reabsorbsi Natrium pada tubulus.  2.    Menurunnya tekanan darah atau berkurangnya volume cairan tubuh menyebabkan pelepasan renin karena berkurangnya

filtrasi glomerulus. Angiotensin II yang terbentuk disamping adalah vasokonstriktor yang kuat sehingga dapat meningkatkan tekanan darah juga akan merangsang ADH sehingga terjadi retensi Na dan air yang selanjutnya dapat menaikkan tekanan darah. 3. Mengatur GFR    

Endokrin  &  Ginjal  

•  ADH  (anD  diureDk  hormone)  =  vasopressin  •  Renin-­‐Angiotensin  sistem  •  Aldosterone  •  ANP  (atrial  natriureDc  pepDde)  dilepaskan  saat  tekanan  intraatrial  meningkat,    e.g.  heart  failure  atau  fluid  overload.  Berfungsi  meningkatkan  pembuangan  Na,  Cl  dan  air  dgn  meningkatkan  GFR  

Asam-­‐Basa  

•  Keseimbangan  asam  basa  berarY  kemampuan  pengaturan  konsentrasi  dari  ion  H+  bebas  di  dalam  cairan  tubuh  

•  Asam  adalah  molekul  yg  di  dalam  soluYon  akan  melepaskan  kaYon  H+  dan  anion.  Asam  kuat  (HCl),  asam  lemah  (H2CO3)  

•  Basa  adalah  molekul  yg  dapat  mengikat  ion  H+  dan  menghilangkannya  dari  soluYon  

pH  Tubuh  

•  Normal  pH  darah  arteri  adalah  7,45  •  Normal  pH  darah  vena  adalah  7,35  •  Rata-­‐rata  pH  darah  7,4  •  Acidosis  terjadi  jika  pH  darah  dibawah  7,35  •  Alkalosis  terjadi  jika  pH  darah  di  atas  7,45  •  pH  darah  kurang  dari  6,8  dan  lebih  dari  8,0  

selama  bbrp  deYk  dpt  menyebabkan  kemaYan  

Pengaturan  pH  tubuh  

 

1.  Sistem  buffer  2.    Mekanisme  respirasi  3.    Mekanisme  Ginjal    

Sistem  Buffer  

1.    H2CO3:HCO3-­‐  yg  dpt  mengikat  ataupun  

         menghasilkan  ion  H+.  Buffer  primer  utk  ECF.  2.    Protein  mengandung  gugus  asam  dan  basa.                              Buffer  primer  utk  ICF.  

3.    Hemoglobin  membuffer  H+  dari  CO2  hasil    metabolisme  sel.  

4.    Fosfat  NaH2PO4  sedikit  di  ECF,  banyak  di  ICF.    Buffer  ini  juga  dibuang  di  urine  dan  mengurangi    keasaman  urine.  

Tingkatan  Pengaturan  pH  

•  Sistem  buffer  merupakan  pertahanan  pertama  dalam  menetralkan  pH  darah.  (deDk)  

•  Mekanisme  respirasi  merupakan  pertahanan  lapis  kedua  dlm  menetralkan  pH  darah  jika  sistem  buffer  tdk  dpt  meminimalkan  perubahan  pH  darah.  (menit)  

•  Mekanisme  kompensasi  ginjal  merupakan  pertahanan  garis  keDga  dalam  menetralkan  pH  darah.  (jam  atau  hari)  

Ion  H+  ExcreYon  

Ion  H+  absorpYon  

Micturition •  Adalah proses pengosongan kandung kemih

(urinary bladder) ketika penuh –  Pertama, bladder terisi secara progresif sampai

tegangan dinding bladder mencapai thresholdnya (250-400ml)

–  Ini menyebabkan munculnya reflex saraf yg disebut micturition reflex yg akan mengosongkan bladder atau, paling tidak menyebabkan rasa ingin buang air kecil.

•  Meskipun micturition reflex merupakan refleks otonom oleh spinal cord, ini dpt dimodifikasi oleh cerebral cortex

Blood vessels and have little to do with bladder contraction. Some sensory nerve fibers also pass by way of the sympathetic nerves and may be important in the sensation of fullness and, in some instances, pain.

The  sensory  fibers  :  degree  of  stretch  in  the  bladder  wall,  reflexes  that  cause  bladder  emptying.    

The motoric fibers : innervate wall of the ballder and the detrusor muscle. Also Most important are the skeletal motor fibers transmitted through the pudendal nerve to the external bladder sphincter. These are somatic nerve fibers that innervate and control the voluntary skeletal muscle of the sphincter

Komposisi  Urin    

•  Volume  urin  terdiri  atas  95%  air  dan  5%  solute.  Solute  terbesar  adalah  urea,  creaDnine  dan  uric  acid.  

References    

•  Human  physiology,  Laura  lee  Sherwood,  7th  ed.  

•  Human  anatomy  and  physiology,  Elaine  N  Marieb,  9th  ed.  

•  Textbook  of  medical  physiology,  Arthur  C.  Guyton,  11th  ed.  

•  Review  of  medical  physiology,  Ganong,  23rd  ed.