Faal Ginjal

Indri N. Rahayu, Indri N. Rahayu, dr.dr.

10/12/2012 1Kuliah Faal Genitourinary Tract 2012

Struktur dan Fungsi Umum dari Struktur dan Fungsi Umum dari Urinary Urinary SystemSystem

Ginjal menyaring kotoran-kotoran dari peredaran darah urine.

Ureter, kandung kemih, dan urethra = saluran kencing berfungsi mentransport urine keluar dari tubuh.

27-210/12/2012 Kuliah Faal Genitourinary Tract 2012

The kidneys maintain the osmolality and volume of body fluids within a narrow range by regulating the excretion of water and NaCl, respectively.

Body water divided into two compartments (i.e., intracellular fluid [ICF] and extracellular fluid [ECF]), which are in osmotic equilibrium.

The kidneys are responsible for regulating water balance and under most conditions are the major route for elimination of water from the body (Table 34-1).



NephronNephron3 fungsi :

Filtrasi glomerular Air dan sebagian besar solut dalam plasma darah berpindah melewati kapiler glomerulus menuju tubulus ginjal.

Reabsorpsi tubulus Sel-sel tubulus

mereabsorbsi ~99% dari air dan solut yang masih berguna dari filtrat.

Sekresi tubulus Sel-sel tubulus dan duktus

mensekresi sampah, obat-obatan, sebagian besar ion ke dalam cairan.


23.510/12/2012 6Kuliah Faal Genitourinary Tract 2012

Filtrasi GlomerulusFiltrasi Glomerulus


Filtrasi GlomerulusFiltrasi Glomerulus

Net filtration pressure (NFP)

bergantung pada

glomerular blood hydrostatic pressure

capsular hydrostatic pressure

blood colloid osmotic pressure



Pada beberapa penyakit

ginjal, kapiler glomerulus

mengalami kerusakan

Protein plasma masuk ke

dalam filtrat glomerulus

Menurunkan blood coloid

osmotic pressure

Lebih banyak cairan

menuju jaringan

Menyebabkan

edema

From: http://renux.dmed.ed.ac.uk/EdREN/EdRenINFObits/NephroticLong.html


ALIRAN DARAH GINJALALIRAN DARAH GINJALRenal Blood Flow (RBF) = 1200 ml/menitCardiac Output ( CO) = 5000 ml / menit

RENAL FRACTION : = Bagian dari Cardiac Output Total yang melewati

ginjal

= kecepatan aliran darah melalui kedua ren X 100 %

cardiac output

= 1200 X 100 % = 24 % 5000Pentingnya Renal Fraction :

1. Membersihkan cair tubuh dari sisa metabolisme2. Mengatur jumlah cair tubuh3. Mengatur keseimbangan elektrolit & asam basa cair

tubuh10/12/2012 11Kuliah Faal Genitourinary Tract 2012

Glomerular Filtration Rate (GFR)Glomerular Filtration Rate (GFR)

Volume dari filtrate yang terbentuk di seluruh renal corpuscles dari kedua ginjal setiap menitRata-rata 125 ml/minJika GFR terlalu tinggi

Substansi-substansi lewat terlalu cepat melalui tubulus untuk reabsorpsi yang adekuatPengeluaran urine yang banyak

Jika GFR terlalu rendahHampir seluruh filtrat direabsorpsi

Sampah-sampah yang penting mungkin tidak terekskresi secara sempurna



Glomerular Filtration Rate (GFR)GFR jumlahnya relatif konstan dikarenakan :

Perubahan pada glomerular blood flowPerubahan permukaan kapiler glomerulus

yang memungkinkan untuk filtrasiSel-sel mesangial yang melakukan

pengaturan

GFR dikontrol oleh:

Renal autoregulation

Pengaturan secara neural

Pengaturan hormonal 10/12/2012 14Kuliah Faal Genitourinary Tract 2012

Filtration Fraction :

G F R = 125 ml/ menitR P F = 650 ml/ menit

F.F = 125 X 100 % = 19 % 650

Cara mengukur G F R :

G F R x PX = UX x V

G F R = U X . V PX


Filtration Fraction


Renal autoregulation dari GFRRenal autoregulation dari GFR

2 mekanisme :

Myogenic

Peregangan memicu kontraksi sel-sel otot polos pada dinding

arteriol afferen

Glomerular blood flow menurun

GFR menurun

Menormalkan GFR dalam beberapa detik saat terjadi perubahan

tekanan darah

Tubuloglomerular feedback

Macula densa memberikan feedback untuk mengatur

diameter dari arteriol afferen melalui juxtaglomerular

apparatus10/12/2012 17Kuliah Faal Genitourinary Tract 2012

Grafik : Autoregulasi aliran darah ginjal


Renal Plasma Flow (RPF) = plasma yang mengalir ke ginjal

= 650 ml/menit

Tekanan darah 90 mmHg – 200 mmHg : Renal Blood Flow konstan

Autoregulasi :Tetap ada pada denervasi.Hilang pada pemberian obat yang

melumpuhkan otot polos vaskuler.10/12/2012 19Kuliah Faal Genitourinary Tract 2012

Tubuloglomerular regulation dari GFRSaat GFR tinggi maka waktu

untuk reabsorpsi Na+, Cl- dan

H20 sedikit

macula densa mendeteksi

peningkatan pertukaran Na+, Cl-

dan H20.

NO yang dilepaskan oleh sel-sel

juxtaglomerular akan dihambat

terjadi konstriksi arteriol afferen

menurunkan blood flow yang

melalui arteriol afferent dan

menurunkan GFR



Juxtaglomerular apparatus Bagian akhir dari pars ascendens

LOH berhubungan dengan arteriol afferen

Sel-sel tubulus pada LOH bagian tersebut saling bertumpukan macula densa

mendeteksi perubahan pada pertukaran Na+, Cl- dan H20

Dinding arteriol afferen mengandung sel-sel otot polos yang termodifikasi Sel-sel Juxtaglomerular

melepaskan NO yang mengatur diameter arteriol afferen

Macula Densa dan sel-sel Juxtaglomerular bersama-sama membentuk Juxtaglomerular apparatus


Neural regulationNeural regulation daridari GFR GFR

Pembuluh darah ginjal disupply oleh sistem

saraf otonom yaitu serat-serat simpatis

Stimulasi (seperti saat berolahraga, dll)

mengakibatkan konstriksi dari arteriol afferen

Menurunkan GFR

Menurunkan pengeluaran urine sehingga dapat

mempertahankan volume darah

Memungkinkan aliran darah yang lebih besar ke

jaringan lain


Hormonal regulationHormonal regulation daridari GFR GFRANP (Atrial Natriuretic Peptide)

Dilepaskan oleh atria saat teregang (Volume darah tinggi / tekanan darah tinggi) Mengakibatkan relaksasi dari sel-sel mesangial

glomerulusMeningkatkan area permukaan kapiler untuk filtrasi

GFR meningkat

Angiotensin II Vasokonstriktor yang dibentuk sebagai respons pada

tekanan darah rendah Mengakibatkan konstriksi dari arteriol afferen (dan

efferen)Menurunkan GFR

Meningkatkan reabsorpsi untuk meningkatkan tekanan darah10/12/2012 24Kuliah Faal Genitourinary Tract 2012

Hormonal Control of Kidney Function

Angiotensin IIADHAldosteroneAtrial Natriuetic Peptide

(ANP)Secretion of angiotensin II,

ADH, aldosterone integrated by renin-angiotensin system


Pengaturan Pengaturan Hormonal Hormonal dari reabsorpsi dari reabsorpsi dan sekresi tubulusdan sekresi tubulus

Pengaturan paling penting dari reabsorpsi

dan sekresi elektrolit pada tubulus adalah

Angiotensin II

Aldosterone

Hormon pengatur utama untuk reabsorpsi

air di tubulus adalah ADH


Produksi Produksi UrineUrine

Keseimbangan volume cair tubuh

tergantung terutama oleh

kemampuan ginjal untuk mengatur

kecepatan kehilangan air di urine

ADH mengontrol pembentukan urine

yang encer maupun yang kental


Produksi urine encerDescending limb dari LOH

permeabel thd air impermeabel thd solut

Air bergerak keluar namun solut tdk dapat ikut

Ascending limb dan collecting ductspermeabel thd solut (active

transport) Mengakibatkan gradien

osmotik dari medula impermeabel thd air

(tergantung pada ADH) Solut ditransport secara aktif

keluar tapi air tidak dpt ikut10/12/2012 28Kuliah Faal Genitourinary Tract 2012

Produksi urine pekatProduksi urine pekat Produksi dari urine yang pekat

tergantung pada gradien osmotik yang tinggi di medulla renalis.

Gradien osmotik yang tinggi dikenali oleh juxtamedullary nephrons: Sel-sel thick ascending limb dari

LOH mereabsorbsi ion-ion dari filtrat dan menuju ke dalam medulla

Urea recycling Urea didaur ulang dari distal tubule

menuju medulla dan equilibrates dengan LOH Menjaga osmolaritas dari medula

Aliran darah yang pelan di vasa recta memungkinkan equilibrium dengan osmolaritas dari medulla Sehingga darah tidak

memindahkan solut dan merusak gradien


Produksi urine pekatADH meningkatkan insersi

dari aquaporin-2 di

collecting ducts

Saat filtrat melalui

osmolaritas yang tinggi dari

deep renal medulla air

berpindah sesuai dengan

gradien osmotik

Menghasilkan urine yang

pekat10/12/2012 30Kuliah Faal Genitourinary Tract 2012

MEKANISME PELINDUNGI. Reabsorpsi BicarbonatII. Buffer Phosphat.III. Produksi NH3

I. Bicarbonat dlm ultrafiltrat (lumen) bertugas u/ menetralkan asam (sekresi H tidak berlebihan)

urin tidak tll asam

II. H3PO4 H2PO4- + H+ dlm lumen HPO4 + 2H + (buffer

fosfat)


III. Bila tubuh asidosis enzim glutaminase

glutamin (NH2) NH3 (amin)

mengikat

NH4

(ammonium ion)

Tidak asam


Mekanisme Counter - Current :Mekanisme Counter - Current :

Suatu sistem dimana aliran masuk, berjalan : sejajar berlawanan dengan aliran keluar berdekatan

1. Lengkung Henle : Counter Current multiplier ( aktif )2. Vasa Recta : Counter Current exchanger ( pasif )


Perubahan osmolaritas pada nefronPerubahan osmolaritas pada nefron


Counter current mechanismCounter current mechanism


Counter current mechanismCounter current mechanismAliran countercurrent (aliran dengan arah yang

berlawanan) di ascending dan descending limbs dan kedekatan letak dari kedua limb memungkinkan interaksi diantara keduanya.

Konsentrasi dari cairan tubulus di descending limb = konsentrasi cairan interstitial di sekelilingnya konsentrasi cairan ini meningkat oleh pengeluaran aktif garam dari ascending limb, maka terjadi mekanisme positive feedback.

Semakin banyak garam yang keluar dari ascending limb, maka konsentrasi cairan yang berpindah dari descending limb ke ascending limb akan meningkat.


Counter current mechanismCounter current mechanismMekanisme positive feedback meningkatkan

konsentrasi cairan interstitial dan cairan descending limb = countercurrent multiplier system.

Vasa recta menjaga hypertonisitas dari medula renalis dan disebut dengan countercurrent exchange.

Garam dan solut terlarut yang lain (terutama urea) yang terdapat dalam konsentrasi tinggi di cairan interstitial berdifusi menuju descending vasa recta.

Dinding vasa recta sangat permeabel terhadap air dan NaCl serta urea yang terlarut.10/12/2012 37Kuliah Faal Genitourinary Tract 2012

Osmolaritas bertingkat-tingkat dalam medulla :

• ditimbulkan oleh : reabsorpsi aktif Na+ dan Cl- tanpa air

• dipertahankan oleh : sirkulasi vasa recta.

Pengendalian jumlah cairan tubuh :

• Hydropenia ADH Permeab.duct.coll. Urine ( hypertonis ).• Hyperhydrosis ADH Permeab.duct coll. Urine ( hypotonis ).




Salah satu fungsi utama ginjal adalah mengeluarkan sisa ion-ion dan zat sampah dari dalam darah.

Pembersihan darah dari substansi-substansi tersebut terjadi melalui ekskresi dari urine.

Karena adanya renal clearance, konsentrasi dari substansi tersebut dalam darah yang meninggalkan ginjal (dalam vena renalis) lebih rendah daripada konsentrasinya dalam darah yang menuju ke ginjal (dalam arteri renalis).

Renal clearance adalah kemampuan kedua ginjal untuk membuang molekul-molekul dari plasma darah dengan cara mengekskresikannya dalam urine.

Proses reabsorpsi menurunkan renal clearance, sedangkan proses sekresi meningkatkan renal clearance.

RENAL CLEARANCE


Jika suatu substansi tidak direabsorbsi atau disekresi oleh tubulus, maka jumlah substansi yang diekskresikan dalam urine per menit akan sama dengan yang difiltrasi di glomerulus per menit.

Substansi ini, adalah suatu polymer dari monosakarida fructosa, yaitu inulin. Saat dimasukkan ke dalam darah, inulin difiltrasi oleh glomerulus, dan jumlah inulin yang diekskresikan per menit setara dengan jumlah yang difiltrasi per menit.

RENAL CLEARANCE OF INULIN


Banyaknya substansi yang difiltrasi oleh glomerulus (dalam miligram per menit) dapat dihitung dengan cara mengalikan milimeter plasma yang difiltrasi per menit (glomerular filtration rate(GFR)) dengan konsentrasi substansi dalam plasma, seperti yang terlihat dalam persamaan sebagai berikut:


Figure 17.22 The renal clearance of inulin. (a) Inulin is present in the blood entering the glomeruli, and (b) some of this blood, together with its dissolved inulin, is filtered. All of this filtered inulin enters the urine, whereas most of the filtered water is returned to the vascular system (is reabsorbed). (c) The blood leaving the kidneys in the renal vein, therefore, contains less inulin than the blood that entered the kidneys in the renal artery. Since inulin is filtered but neither reabsorbed nor secreted, the inulin clearance rate equals the glomerular filtration rate (GFR).10/12/2012 44Kuliah Faal Genitourinary Tract 2012

If a portion of a filtered solute is reabsorbed, the amount excreted in the urine is less than that which was contained in the 120 ml of plasma filtered. Thus, the renal plasma clearance of a substance that is reabsorbed must be less than the GFR.

If a substance is not reabsorbed, all of the filtered amount will be cleared.

If this substance is secreted by active transport into the renal tubules from the peritubular blood, an additional amount of plasma can be cleared of that substance. Therefore, the renal plasma clearance of a substance that is filtered and secreted is greater than the GFR10/12/2012 45Kuliah Faal Genitourinary Tract 2012

Urea is a waste product of amino acid metabolism that is secreted by the liver into the blood and filtered into the glomerular capsules.

The clearance of urea in this example (75 ml/min) is less than the clearance of inulin (120 ml/min). Thus, even though 120 ml of plasma filtrate entered the nephrons per minute, only the amount of urea contained in 75 ml of filtrate is excreted.

Clearance of Urea



Renin – angiotensin – aldosterone Renin – angiotensin – aldosterone systemsystem

Saat tekanan dan volume darah dinding arteriol aferen akan berkurang ketegangannyaBerkurangnya ketegangan pelepasan renin

oleh sel-sel juxtaglomerular Renin juga dilepaskan sebagai respons terhadap

stimulasi simpatis Renin memotong 10 asam amino yang disebut

angiotensin I dari angiotensinogen (plasma protein) Angiotensin I diubah menjadi angiotensin II (aktif) di

paru oleh ACE (angiotensin converting enzyme) dengan memotong 2 asam amino lagi


Angiotensin II konstriksi arteriol aferen

Menurunkan GFR dan memungkinkan waktu yang lebih lama untuk reabsorpsi

menstimulasi Na+, Cl-, dan reabsorpsi air di tubulus proksimal

menstimulasi sekresi aldosterone oleh korteks adrenal Meningkatkan reabsorpsi Na+, Cl- dan H20 di

collecting ducts Juga menstimulasi pusat haus di hypothalamus


AldosteroneMenstimulasi reabsorpsi dari ion-ion sodium

dan sekresi dari ion-ion potassium di DCT dan collecting duct

Terjadi terutama disebabkan oleh:Stimulasi dari angiotensin IISebagai respons dari kenaikan konsentrasi ion

potassium dalam darah


Efek AldosteronEfek Aldosteron


Tekanan darah turun Tekanan darah turun Renin Renin



Renin – Angiotensin - AldosteronRenin – Angiotensin - Aldosteron


Antidiuretic hormoneAntidiuretic hormoneADH dilepaskan oleh kelenjar pituitary

posterior

Pengaturan sekresi melalui umpan

balik negatif

Osmoreseptor di hipothalamus

mengatur sekresi ADH sebagai respon

terhadap perubahan osmolaritas darah

ADH mengatur reabsorpsi air yang

difasilitasi pada bagian terakhir dari

tubulus distal dan collecting ducts

Menstimulasi insersi dari kanal air

(aquaporin-2) menuju membran apikal

sel utama



Vasopressin (ADH) pada Vasopressin (ADH) pada ductus colligentesductus colligentes


Efek vasopressin (ADH)Efek vasopressin (ADH)


Figure 17.26 Homeostasis of plasma Na+. This is the sequence ofevents by which a low sodium (salt) intake leads to increased sodiumreabsorption by the kidneys. The dashed arrow and negative sign indicatethe completion of the negative feedback loop.




DDiureticsiureticsDiuretics slow renal reabsorption of water

Most act by blocking Na+ transporters

Less Na+ reabsorbed

Less water reabsorbed by obligatory reabsorption

Cause diuresis (increased urine production)

Reduces plasma volume

Reduces edema



Figure 17.29 Sites of action of clinical diuretics. The different diuretic drugs act on the nephron tubules at various sites to inhibit the reabsorption ofwater. As a result of these actions, less water is reabsorbed into the blood and more is excreted in the urine. This lowers the blood volume and pressure.


Aging and the urinary systemAging and the urinary system Kidneys shrink in size

Reduced blood flow

Filter less blood

Sensation of thirst diminishes with age

Increased dehydration

Urinary dysfunction more prevalent

Polyuria – excessive urine production

Nocturia – excessive urination at night

Dysuria – painful urination

Incontinence

hematuria


REFERENCESGuyton AC and Hall JE, 2006. Textbook of Medical

Physiology. Chapter 25-31. 11th ed. Philadelphia: WB. Saunders Co. pp 289-416

Ganong WF, 2005. Review of Medical Physiology. 22nd ed. Chapter 38-39. New York: Lange Medical Books / McGraw-Hill Medical Publishing Division.

Koeppen and Stanton. 2008. Berne & Levy’s Physiology. Mosby Elsevier

Widmaier EP, Raff H and Strang KT, 2004. Vander, Sherman and Luciano’s Human Physiology : The Mechanism of Body Function. 9th ed. McGraw-Hill Publishing (e-book)

Fox EL, 2003. Human Physiology. Chapter 17. Physiology of the Kidneys. 8th ed. McGraw-Hill Publishing. (e-book).



Documents

Faal Ginjal