FILTRASI GLOMERULUS

Cairan yang difiltrasi dari glomerulus ke dalam kapsul Bowman harus melewati tiga lapisan yang membentuk membran glomerulus: dinding kapiler glomerulus, lapisan gelatinosa aseluler yang dikenal sebagai membran basal, dan lapisan dalam kapsul Bowman. Dinding kapiler glomerulus yang terdiri dari selapis sel endotel gepeng, memiliki lubang-lubang dengan banyak pori-pori besar yang membuatnya seratus kali lebih permeabel terhadap H2O dan zat terlarut. Membran basal terdiri dari glikoprotein dan kolagen dan terselip di antara glomerulus dan kapsul Bowman. Kolagen menghasilkan kekuatan struktural, sedangkan glikoprotein menghambat filtrasi protein plasma kecil. Pori-pori sel endotel cukup besar untuk melewatkan albumin, protein plasma terkecil. Namun, glikoprotein karena bermuatan sangat negatif akan menolak albumin.

Lapisan terakhir pada mebran glomerulus, yaitu lapisan dalam kapsul Bowman, terdiri dari podosit, sel mirip gurita yang mengelilingi berkas glomerulus. Setiap podosit memiliki banyak tonjolan memanjang seperti kaki yang saling menjalin dengan tonjolan podosit di dekatnya. Celah sempit antara tonjolan yang berdekatan, yang dikenal sebagai celah filtrasi, membentuk jalan bagi cairan untuk keluar dari kapiler glomerulus dan masuk ke lumen kapsul Bowman.

Filtrasi glomerulus disebabkan oleh adanya gaya-gaya fisik yang serupa dengan gaya-gaya yang terdapat di kapiler bagian tubuh lainnya.

Terdapat tiga gaya fisik yang terlibat dalam filtrasi glomerulus: tekanan darah kapiler glomerulus, tekanan osmotik koloid plasma, dan tekanan hidrostatik kapsul Bowman. Tekanan darah kapiler glomerulus adalah tekanan cairan yang ditimbulkan oleh darah di dalam kapiler glomerulus. Tekanan ini akhirnya bergantung pada kontraksi jantung dan resistensi arteriol aferen dan eferen terhadap aliran darah. Tekanan darah kapiler glomerulus bernilai ± 55 mmHg. Karena darah lebih mudah masuk ke kapiler glomerulus melalui arteriol aferen yang lebih besar dan lebih sulit keluar melalui arteriol eferen yang lebih sempit, tekanan darah kapiler glomerulus meningkat akibat terbendungnya darah di kapiler glomerulus. Selain itu, karena tingginya resistensi arteriol eferen, tekanan darah tidak mengalami kecenderungan menurun di sepanjang kapiler glomerulus. Tekanan darah yang cenderung meningkat dan tidak menurun ini cenderung mendorong cairan keluar dari glomerulus untuk masuk ke kapsul Bowman dan merupakan gaya utama yang menghasilkan filtrasi glomerulus.

Tekanan osmotik koloid plasma ditimbulkan oleh distribusi protein-protein plasma yang tidak seimbang di kedua sisi membran glomerulus. Karena tidak dapat difiltrasi, protein-protein plasma terdapat di kapiler glomerulus, konsentrasi H2O di kapsul Bowman lebih tinggi. Akibatnya adalah kecenderungan H2O untuk berpindah secara osmotis mengikuti penurunan gradien konsentrasinya dari kapsul Bowman ke kapiler glomerulus melawan filtrasi glomerulus. Rata-rata besarnya 30 mmHg.

Cairan di dalam kapsul Bowman menimbulkan tekanan hidrostatik yang diperkirakan sekitar 15 mmHg. Tekanan ini, cenderung mendorong cairan keluar dari kapsul Bowman, melawan filtrasi cairan dari glomerulus ke dalam kapsul Bowman.

Terdapat perbedaan tekanan di antara ketigan tekanan diatas sebesar 10 mmHg yang merupakan tekanan netto filtrasi. Tekanan ringan ini yang menyebabkan berpindahnya sejumlah besar cairan dari darah menembus membran glomerulus.

Laju filtrasi glomerulus tidak hanya bergantung pada tekanan filtrasi netto, tetapi juga pada seberapa luas permukaan glomerulus yang tersedia untuk penetrasi dan seberapa permeabelnya membran glomerulus. Sifat-sifat membran glomerulus ini secara kolektif disebut sebagai koefisien filtrasi (Kf). Dengan demikian:

Tekanan darah kapiler glomerulus dapat dikontrol untuk menyesuaikan GFR untuk memenuhi kebutuhan tubuh. GFR dikontrol oleh dua mekanisme: otoregulasi, yang ditujukan untuk mencegah perubahan spontan GFR, dan kontrol simpatis ekstrinsik, yang ditujukan untuk pengaturan jangka-panjang tekanan darah arteri.

Otoregulasi GFR. Karena tekanan darah arteri adalah gaya yang mendorong darah ke dalam glomerulus, tekanan darah kapiler glomerulus dan, dengan demikian, GFR akan meningkat setara dengan peningkatan tekanan arteri. Demikian juga, penurunan tekanan darah arteri akan disertai dengan penurunan GFR. Perubahan GFR secara spontan sebagian besar dapat dicegah dengan mekanisme otoregulasi yang dicetuskan oleh ginjal sendiri. Ginjal melakukannya dengan mengubah-ubah kaliber arteriol aferen, sehingga resistensi terhadap aliran darah melalui pembuluh ini dapat disesuaikan.

Terdapat dua mekanisme intrainternal yang berperan dalam otoregulasi: mekanisme miogenik, yang berespon terhadap perubahan tekanan di dalam komponen vaskuler nefron, dan mekanisme umpan-balik tubulo-glomerulus, yang mendeteksi perubahan aliran melalui komponen tubulus nefron.

Mekanisme miogenik adalah sifat umum otot polos vaskuler. Otot polos vaskuler arteriol berkontraksi secara inheren sebagai respon terhadap peregangan yang menyertai peningkatan tekanan di dalam pembuluh. Sebaliknya, arteriol aferen yang tidak teregang akan secara inheren melemas, sehingga aliran darah ke dalam glomerulus meningkat walaupun terjadi penurunan tekanan arteri.

Mekanisme umpan-balik tubulo-glomerulus melibatkan aparatus jukstaglomerulus, yaitu kombinasi khusus sel-sel tubulus dan vaskuler di daerah nefron tempat tubulus, setelah melengkung terhadap dirinya, berjalan melewati sudut yang dibentuk oleh arteriol aferen dan eferen sewaktu keduanya menyatu di glomerulus. Di dalam dinding arteriol pada titik kontak dengan tubulus, sel-sel otot polos secara khusus membentuk sel granuler. Sel-sel tubulus khusus di daerah ini secara kolektif disebut sebagai makula densa. Sel-sel makula densa mendeteksi perubahan kecepatan aliran cairan di dalam tubulus yang melewati mereka.

Apabila GFR meningkat akibat peningkatan tekanan arteri, sel-sel makula densa memicu pengeluaran zat-zat kimia vasoaktif dari aparatus jukstaglomerulus, yang kemudian menyebabkan konstriksi arteriol aferen dan menurunkan aliran darah glomerulus serta memulihkan GFR ke normal. Pada saat sel-sel makula densa mendeteksi bahwa tingkat aliran cairan melintasi tubulus rendah karena penurunan spontan GFR akibat penurunan tekanan arteri, sel-sel ini menginduksi vasodilatasi arteriol aferen dengan mengubah tingkat sekresi zat-zat kimia vasoaktif yang relevan.

Mekanisme umpan-balik tubulo-glomerulus dan miogenik bekerja sama untuk melakukan otoregulasi atas GFR di dalam rentang tekanan arteri yang berkisar antara 80-180 mmHg. Otoregulasi penting karena pergeseran GFR yang tidak disengaja dapat menyebabkan ketidakseimbangan cairan, elektrolit, dan zat-zat sisa yang dapat membahayakan tubuh.

Kontrol Simpatis Ekstrinsik GFR. Kontrol ekstrinsik atas GFR, yang diperantarai oleh masukan sistem saraf simpatis ke arteriol aferen, ditujukan untuk mengatur tekanan darah arteri.

Jika tekanan darah arteri menurun akan dideteksi oleh baroreseptor arkus aorta dan sinus karotikus, yang mengawali refleks saraf untuk meningkatkan tekanan darah ke tingkat normal. Respons refleks ini dikoordinasikan oleh pusat kontrol kardiovaskuler di batang otak dan terutama diperantarai oleh peningkatan aktivitas simpatis ke jantung dan pembuluh darah.

Sebaliknya, tekanan darah meningkat, aktivitas vasokonstriktor simpatis ke arteriol aferen secara refleks berkurang, sehingga terjadi vasodilatasi arteriol.

Laju filtrasi glomerulus juga bergantung pada koefisien filtrasi (Kf) selain pada tekanan filtrasi netto. Kedua faktor yang menentukan Kf: luas permukaan dan permeabilitas kapiler glomerulus dapat dimodifikasi oleh aktivitas kontraktil di dalam membran.

Setiap berkas glomerulus disatukan oleh sel-sel mesangium. Sel-sel ini juga berfungsi sebagai fagosit dan mengandung elemen-elemen kontraktil. Kontraksi sel-sel mesangium ini menutup sebagian dari kapiler filtrasi, sehingga luas permukaan yang tersedia untuk filtrasi di dalam berkas glomerulus berkurang.

Podosit juga memiliki filamen kontraktil mirip aktin yang kontraksi atau relaksasinya masing-masing dapat mengurangi atau meningkatkan jumlah celah filtrasi yang tersedia di bagian dalam kapsul Bowman dengan mengubah bentuk dan kedekatan tonjolan-tonjolan podosit. Jumlah celah merupakan penentu permeabilitas.