Autoregulasi ginjal

A. PROSES PEMBENTUKAN  URINE
1.        Penyaringan ( Filtrasi )
Mula-mula darah yang mengandung air, garam, glukosa, urea, asam amino, dan amonia mengalir ke dalam glomerulus untuk menjalani proses filtrasi. Proses ini terjadi karena adanya tekanan darah akibat pengaruh dari mengembang dan mengerutnya arteri yang memanjang menuju dan meninggalkan glomerulus. Akhir filtrasi dari glomerulus ditampung oleh kapsul Bowman dan menghasilkan filtrat glomerulus atau urine primer. Secara normal, setiap hari kapsul Bowman dapat menghasilkan 180 L filtrat glomerulus.
Faktor yang memudahkan terjadinya proses filtrasi ini adalah :

• Membran kapiler glomerular lebih permeabel dari membran kapiler lain di tubuh.
• Tekanan darah dalam kapiler glomerular lebih tinggi dibandingkan tekanan darah dalam kapiler lain dalam tubuh, hal ini dikarenakan diameter arteriol aferen lebih kecil dibandingkan diameter arteriol eferen.

Mekanisme filtrasi glomerulus ini dipengaruhi oleh beberapa hal, anatara lain :

• Tekanan hidrostatik (Darah) glomerulus, yang mendorong cairan dan zat terlarut dari glomerulus menuju kapsula bowmann.
• Tekanan hidorstatik (Cairan kapsula Bowmann), yang mendorong cairan dari kapsula bowmann menuju glomerulus.
• Tekanan osmotik koloid dalam glomerulus, yang dihasilkan oleh protein plasma, adalah tekanan yang menarik cairan dari kapsula Bowmann ke glomerulus.

Dalam proses filtrasi glomerulus, dikenal dua istilah, antara lain :

• Tekanan filtrasi efektif (EFP), adalah selisih tekanan yang mendorong airan keluar glomerulus dan tekanan yang mendorong cairan masuk glomerulus.
• Laju filtrasi glomerulus (GFR), adalah jumlah filtrat yang terbentuk tiap menit. Untuk laki-laki normalnya 125 ml/menit dan perempuan 110 ml/menit.

Faktor yang mempengaruhi laju filtrasi glomerulus (GFR) antara lain adalah :

1. Tekanan filtrasi efektif (EFP)

EFP berbanding lurus dengan dengan GFR

• Kontriksi aferen mengakibatkan penurunan aliran darah ginjal, yang berakibat GFR turun.
• Kontriksi eferen mengakibatkan tekanan darah bertambah, yang berakibat GFR meningkat.

2. Autoregulasi ginjal
Autoregulasi ginjal adalah pengaturan intrinsik ginjal untuk mencegah perubahan aliran darah ginjal dan GFR.

• Jika rata-rata tekanan arteri meningkat, arteriola aferen berkontriksi untuk menurunkan aliran darah ginjal dan GFR.
• Jika rata-rata tekanan arteri menurun, arteriola aferen mengalami vasodilatasi untuk menurunkan aliran darah ginjal dan GFR.

3. Stimulasi simpatis
Suatu peningktan stimulasi simpatsis (Seperti pada saat stress), akan menyebabkan kontriksi arteriol aferen, sehingga menurunkan aliran darah ginjal dan GFR.
4. Obstruksi aliran urinaria
Misalnya yang disebabkan oleh adanya batu ginjal di ureter, akan meningkatkan tekanan hidrostatik cairan dikapsula bowmann (Tekanan yang mendorong cairang dari kapsula bowmann menuju glomerulus), akibatnya, GFR menurun.
5. Kelaparan, diet sangat rendah protein atau penyakit hati, akan menurunkan tekanan osmotik koloid (tekanan yang menarik cairan dari Kapsulan Bowmann menuju glomerulus), sehingga berakibat peningkatan GFR.
6. Berbagai jenis penyakit ginjal dapat meningkatkan permeabilitas kapiler glomerulus, sehingga berakibat pad penigkatan GFR.
Filtrat glomerulus atau urine primer masih banyak mengandung zat yang diperlukan tubuh. Komposisi filtrat glomerulus antara lain adalah :

• Glukosa, klorida, natrium, kalium, fosfat, urea, asam urat, kreatinin.
• Sejumlah kecil albumin plasma.
• Tidak ada sel darah merah dan protein.

 

2.        Penyerapan Kembali ( Reabsorbsi )
Volume urin manusia hanya 1% dari filtrat glomerulus. Oleh karena itu, 99% filtrat glomerulus akan direabsorbsi melalui difusi pasif gradien kimia atau listrik, transpor aktif atau melalui difusi terfasilitasi pada tubulus ginjal. Sekitar 85% Natrium klorida da air serta semua glukosa dan sama amino pada filtrat glomerulus diabsorpsi dalam tubulus kontortus proksimal, walaupun reabsorpsi terjadi di semua bagian nefron.
Setelah terjadi reabsorbsi maka tubulus akan menghasilkan urin sekunder yang komposisinya sangat berbeda dengan urin primer. Pada urin sekunder, zat-zat yang masih diperlukan tidak akan ditemukan lagi. Sebaliknya, konsentrasi zat-zat sisa metabolisme yang bersifat racun bertambah, misalnya ureum dari 0,03′, dalam urin primer dapat mencapai 2% dalam urin sekunder.

• Reabsorpsi air

Air bergerak bersama ion natriu melalui peristiwa osmosis. Ion natrium berpindah dari area berkonsentrasi air tinggi dalam lumen tubulus kontortus proksimal ke area berkonsentrasi rendah dalam cairan interstisial dan kapiler peritubular.

• Reabsorpsi zat terlarut

> Non elektrolit : Glukosa, fruktosa, dan asam amino.
Carrier glukosa dan asam amino sama dengan carrier ion natrium dan digerakkan melalui cotransport. Carrier pada membrane sel tubulus memiliki kapasitas reabsorpsi maksimum untuk glukosa, berbagai jenis asam amino, dan beberapa zat terabsorpsi lainnya. Jumlah ini dinyatakan dalam maksimum transport (transport maximum [Tm]. Tm untuk glukosa adalah julah maksimum yang dapat ditranspor (reabsopsi) per menit, yaitu sekitar 200 mg glukosa/100 ml plasma. Jika kadar glukosa darah melebihi nilai Tm-nya, berarti melewati ambang plasma ginjal sehingga glukosa muncul di urin (gulosuria). Metabolit protein : urea, asam urat, kreatinin hanya diserap sedikit.
®    Urea
Seluruh urea yang terbentuk setiap hari difiltrasi oleh glomerulus. Sekitar 50% urea secara pasif direabsorpsi akibat gradien difusi yang terbetuk saat air direabsorpsi. Dengan demikian, 50% urea yang difiltrasi akan diekskresikan dalam urin.
> Elektrolit
®    Reabsorpsi ion natrium
~ Ion-ion natrium ditransport secara pasif melalui difusi terfasilitasi (dengan arrier) dari lumen tubulus konkortus proximal ke dalam sel-sel epitel tubulus yang konsentrasi ion natriumnya lebih rendah.
~ Ion-ion natrium yang ditransport secara aktif dengan pompa natrium-kalium, akan keluar dari sel-sel epitel untuk masuk ke cairan interstitial di dekat kapiler peritubular.
®    Reabsorpsi ion klor dan ion negatif lain
~ Karena ion natrium positif bergerak secara pasif dari cairan tubulus ke sel dan secara aktif dari sel ke cairan interstitial peritubuluar, akan terbentuk ketidakseimbangan listrik yang justru membantu pergerakan pasif ion-ion negatif
~ Dengan demikian, ion klor, dan bikarbonat negatif secara pasif berdifusi ke dalam sel-sel epitel dari lumen  dan mengikuti pergerakan natrium yang keluar menuju cairan peritubular dan kapiler tubular.
®    Reabsorpsi ion anorganik lain, seperti kalium, kalsium, fosfat, dan  sulfat, serta sejumlah ion organik adaalah melalui transport aktif.

 

3.        Pengeluaran Zat (Augmentasi)
Mekanisme ini  adalah proses aktif yang memindahkan zat keluar dari darah dalam kapiler peritubular melewati sel-sel tubular menuju cairan tubular untuk dikeluarkan dalam urine. Urine sekunder dari tubulus kontortus distal akan turun menuju saluran pengumpul (tubulus kolektivas). Dari tubulus kolektivas, urine dibawa ke pelvis renalis, lalu ke ureter menuju kantung kemih (vesika urinaria). Zat yang di sekresi dari kapiler peritubular ke dalam cairan tubular,antara lain yaitu :

• PAH (para amino hipurat)
• Kalium (K⁺)
• Creatinin
• Amoniak (NH₃)
• Hidrogen (H⁺)
• Penisilin

Semua penjelasan diatas juga dipengaruhi oleh faktor pembentukan urine yaitu Volume Air Minum, Hormon ADH, Saraf, Zat antideuretik, Hormon Insulin, Suhu Lingkungan, Gejolak Emosi

B. MEKANISME PENGENCERAN URIN, PEMEKATAN URIN DAN PENGASAMAN URIN
1. Pengenceran Urin
Ini diatur oleh sistem autoregulasi ginjal, yaitu melalui tubuloglomerular feedback pada jukstaglomerolus terutama pada makula densa di tubulus distal yang menimbulkan vasokonstriksi dan vasodilatasi kapiler afferen dan efferen, yang akan mempertahankan laju filtrasi tetap normal pada MAP antara 70 – 160 mmHg.
 Namun perubahan tekanan darah akan menyebabkan produksi urin yang meningkat walaupun laju filtrasi tetap normal, karena adanya mekanisme reabsorpsi dan sekresi dari tubulus ginjal.
Sehingga pengenceran urin di pengaruhi oleh ADH (anti duretik hormon) dan aldosteron. ADH dan aldosteron menyebabkan meningkatnya permeabilitas tubulus sehingga akan meningkatkan reabsorsi air. Hal ini akan menyebabkan volume urin menurun.Apabila ADH jumlahnya menurun, maka reabsorsi air menurun akibatnya jumlah urin meningkat.
Hal-hal yang menyebabkan ADH naik.:
1) Maningkatkan asmolalitas plasma
2) Penurunan volume dan tekanan darah
Hal-hal yang menyebabkan ADH turun:
1) Penurunan asmolalitas plasma
2) Peningkatan volume dan tekanan darah
2. Pemekatan Urin
Apabila permeabilizas terhadap air tinggi, maka sewaktu bergerak ke bawah melalui interstisium yang pekat, air akan berdifusi keluar duktus pengumpul dan kembali ke dalam kapiler peritubulus. Hasilnya adalah penurunan ekskresi air dan pemekatan urin. Sebaliknya apabila permeabilizas terhadap air rendah, maka air tidak akan berdifusi keluar duktus pengumpul melainkan akan diekskresikan melalui urin, urin akan encer.
Permeabilizas duktus pengumpul terhadap air ditentukan oleh kadar hormone hipofisis Posterior, hormon antidiuretik (ADH), yang terdapat di dalam darah. Pelepasan ADH dari hipofisis posterior meningkat sebagai respons terhadap penurunan tekanan darah atau peningkatan osmolalitas ekstrasel (penurunan konsentrasi air). ADH bekerja pada tubulus pengumpul untuk meningkatkan permeabilizas air.
Apabila tekanan darah rendah, atau osmolalitas plasma tinggi, maka pengeluaran ADH akan terangsang dan air akan direasorbsi ke dalam kapiler peritubulus sehingga volume dan tekanan darah naik dan osmolalitas ekstrasel berkurang. Sebaliknya, apabila tekanan darah terlalu tinggi atau cairan ekstrasel terlalu encer, maka pengeluaran ADH akan dihambat dan akan lebih banyak air yang diekskresikan melalui urin sehingga volume dan tekanan darah menurun dan osmolalitas ekstrasel meningkat. (Corwin, 2000).
3. Pengasaman Urin
Mekanisme Pengasaman Urin pH darah dipertahankan dalam batas-batasv normal meskipun terjadi penambahan asam dan alkali ke dalam darah dari makanan maupun sebagai akibat reaksi-reaksi metabolisme. Ruang ekstrasel dan intersel, keduanyav mengandung banyak sistem buffer yaitu sistem asam karbonat (H2CO3) – bikarbonat yang konjugat asamnya yaitu CO2
Makin rendah pH urin konsentrasi H+>, maka makin cepat ammonia akan berdifusi ke dalam urin. Pembentukan ammonia sangat meningkat pada asidosis metabolik dan dapat diabaikan pada alkolisis. • Aktivitas glutaminase ginjal diperbesar oleh asidosis. Mekanisme ammonia adalah alat yang berharga untuk konversi kation. Dalam keadaan normal, 30-50 mEq ion hidrogen dibuang setiap hari dengan bergabung dengan ammonia dan ±10 – 30 mEq sebagai asam yang dapat ditetrasi.
C. MEKANISME BUFFER BAGI PENGENDALIAN pH CAIRAN TUBUH
Larutan buffer dalam darah adalah zat yang dapat mempertahankan pH ketika ditambahkan sedikit asam/basa atau ketika di encerkan. Buffer terdiri dari asam lemah dan garam/basa konjugasinya atau basa lemah dan garam/asam konjugasinya salah satu contoh larutan buffer adalah darah. Buffer dalam darah terdiri dari H₂CO₃ (asam lemah) dan HCO₃ (basa konjugasinya). Buffer tersebut dapat mempertahankan pH darah sekitar 7,35 – 7,45 dengan reaksi sebagai berikut :
H₂CO₃ + OH^- HCO^3- +H₂O
HCO^3- + H⁺ H₂CO₃
Buffer adalah substasia yang mencegah adanya perubahan pH larutan bila suatu asam atau basa ditambahkan padanya. Buffer dalam darah termasuk buffer asam. Buktinya, jika darah tidak memiliki buffer, maka ketika minum jus jeruk yang kecut, tubuh kita dapat mengalami asidosis (pH darah asam). Derajat keasaman merupakan suatu sifat keasaman kimia yang penting dari darah dan cairan tubuh lainnya. Satuan derajat keasaman adalah pH. Pembufferan dalam tubuh tidak terbatas pada darah, tetapi juga pada cairan interestrial dan cairan intrasel. Buffer utama di dalam cairan serebrospinalis dan urin merupakan sistem bikarbonat dan fosfat. Di dalam darah ada tiga buffer efektif yaitu :

1. Karena gugusan protein plasma
2. Buffer oleh disosiasi gugusan imidazol dari gugusan histidin di dalam hemoglobin
3. Buffer yang merupakan sistem asam karbonat-bikarbonat.

Buffer ketiga ini dikenal dengan persamaan Henderso-Hasselbach. Dari ketiga macam buffer darah tersebut, yang mempunyai sistem buffer paling effektif di dalam tubuh adalah buffersistem asam karbonat-bikarbonat karena jumlah CO₂ yang larut dikendalikan oleh pernapasan dan konsentrasi HCO_3- plasma diatur oleh ginjal. Bila H⁺ ditambahkan ke darah, maka HCO_3- menurun karena lebih banyak H₂CO₃ yang dibentuk. Jika H₂CO₃ tambahan tidak dirubah ke CO₂ dan H₂O serta CO₂ disekresikan di dalam paru-paru,maka konsentrasi H₂CO₃ akan meningkat. Bila cukup H⁺ telah ditambahkan untuk membagi dua HCO_3- plasma, maka pH akan diturunkan dari 7,4 ke 6,0. bagaimanapun H⁺ tidak hanya menyingkirkan seluruh H₂CO₃ tambahan yang dibentuk, tetapi peningkatah H⁺ merangsang pernapasan, yang menimbulkan penurunan PCO₂, sehingga sejumlah H₂CO₃ tambahan disingkirkan. sehingga pH hanya turun ke 7,2 atau 7,3.
Tubuh menggunakan 3 mekanisme untuk mengendalikan kesetimbangan asam basa darah :

1. Kelebihan asam akan dibuang oleh ginjal, sebagian besar dalam bentuk ammonia. Ginjal memiliki kemampuan untuk merubah jumlah asam atau basa yang dibuang. Yang biasanya berlangsung beberapa hari.
2. Tubuh menggunakan penyangga pH (buffer) dalam darah manusia sebagai pelindung terhadap perubahan yang terjadi secara tiba-tiba dalam pH darah. Suatu penyangga pH bekerja secara kimiawi untuk meminimalkan perubahan pH suatu larutan, penyangga pH yang paling penting dalam darh menggunakan bikarbonat. Bikarbonat suatu komponen basa berada dalam kesetimbangan dengan karbondioksida suatu komponen asam. Jika lebih banyak asam yang masuk kedalam aliran darah maka akan dihasilkan lebih banyak bikarbonat dan lebih sedikit karbondioksida. Jika lebih banyak basa yang masuk kedalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih banyak karbondioksida dan lebih sedikir bikarbonat.
3. Pembuangan karbondioksida, karbondioksida adalah hasil tambahan penting dari metabolisme oksigen dan terus menerus yang dihasilkan oleh sel. Darah membawa karbondioksida keparu-paru dan diparu-paru karbondioksida tersebut dikeluarkan. Pusat pernapasan di otak mengatur jumlah karbondioksida yang dihembuskan dengan mengendalikan kecepatan dan kedalaman pernapasan. Jika pernapasan meningkat, kadar karbondioksida darah meningkat dan darah menjadi lebih asam. Dengan mengatur kecepatan dan kedalaman pernapasan, maka pusat pernapasan dan paru-paru mampu mengatur pH darah menit demi menit. Adanya kelainan pada satu atau lebih mekanisme pengendalian pH tersebut, bisa menyebabkan salah satu dari 2 kelainan utama dalam keseimbangan asam basa, yaitu asidosis/alkalosis.
   1. Asidosis adalah suatu keadaan dimana darah terlalu banyak mengandung asam (terlalu sedikit mengandung basa) dan sering menyebabkan turunnya pH darah. Penyebabnya adalah gagal ginjal, asidosis tubulus renalis (kelainan bentuk ginjal), ketoasidosis diabetikum, asidosis laktat (bertambahnya asam laktat), bahan beracun (seperti : etilen glikol, overdosis salisilat, methanol, paraldehid, asetazolamid atau amonium klorida), kehilangan basa (misalnya bikarbonat) melalui saluran pencernaan karena diare, ileostomi atau kolostomi.
   2. Alkalosis adalah suatu keadaan dimana darah terlalu banyak mengandung basa (sedikit mengandung asam) dan kadang menyebabkan meningkatnya pH darah. Alkalosis terbagi dua, yaitu :

1. Alkalosis Metabolik
Alkalosis Metabolik adalah suatu keadaan dimana darah dalam keadaan basa karena tingginya kadar bikarbonat. Alkalosis metabolik ini terjadi karena tubuh kehilangan terlalu banyak asam. Sebagai contoh adalah kehilangan sejumlah asam lambung selama periode muntah yang berkepanjangan atau bila asam lambung disedot dengan selang lambung (seperti kadang-kadang dilakukan dirumah sakit, terutama setelah pembedahan perut). Penyebab utama alkalosis metabolik yaitu, penggunaan diuretic (tiazid, furosemid, asam etakrinat), kehilangan asam darah manjadi basa karena muntah atau pengosongan lambung, kelenjar adrenal yang terlalu aktif (sindroma cushing atau akibat penggunaan kortikosteroid).
2. Alkalosis Respiratorik
Alkalosis respiratorik adalah suatu keadaan dimana darah menjadi basa karena pernapasan yang cepat dan dalam menyebabkan kadar karbondioksida dalam darah menjadi rendah. Pernapasan yang cepat dan dalam disebut hiperventilasi, yang menyebabkan terlalu banyaknya jumlah karbondioksida yang dikeluarkan dari aliran darah. Penyebab hiperventilasi yang paling sering ditemukan adalah kecemasan. Penyebab lainnya adalah rasa nyeri, sirosis hati, kadar oksigen darah yang rendah, demam, overdosis aspirin.