SISTEMA URINARIA

Ginus Partadiredja Bagian Fisiologi FK UGM

SISTEMA URINARIA • • • • • Fungsi ginjal (ren) Anatomi ginjal – – – Proses produksi urine Filtrasi oleh glomerulus Reabsorbsi oleh tubulus Sekresi oleh tubulus Evaluasi fungsi ginjal Transportasi, penyimpanan, dan ekskresi urine

Fungsi ginjal:

1.Regulasi komposisi ion darah 2.Regulasi pH darah 3.Regulasi volume darah 4.Regulasi tekanan darah 5.Pemeliharaan osmolaritas darah (300 mOsm/l) 6.Produksi hormon (calcitriol & erythropoetin) 7.Regulasi tingkat glukosa darah 8.Ekskresi sampah benda asing

Anatomi Ginjal

• Anatomi eksternal: – Retroperitoneal • Renal fascia • Adipose capsule • Renal capsule – Renal hilum http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://academic.kellogg.cc.mi.us/herbrandsonc/bio201_McKinley/f27 9a_urinary_bladder_c.jpg&imgrefurl=http://academic.kellogg.cc.mi.us/herbrandsonc/bio201_McKinley/Urinary%2520Syst em.htm&h=490&w=800&sz=135&hl=id&start=3&tbnid=PjiUmIL b7BE7M:&tbnh=88&tbnw=143&prev=/images%3Fq%3Dmicturition%2Breflex%26svnum%3D10%26hl%3Did%26lr%3D% 26sa%3DG http://www.netterimages.com/images/vtn/000/000/002/2122-150x150.jpg

Nephroptosis (Ginjal melayang/ mengambang) • Orang amat kurus  berkurang  kapsula adiposa & fasia renalis ginjal turun dari posisi normal • Akibat: ureter tertekuk  blokade urine & sakit • Insidensi: 1 dari 4 orang  kelemahan jaringan fibrosa • Perempuan 10 X > Laki-laki

Anatomi Ginjal

• Anatomi internal – Cortex renalis – Medulla renalis – Pyramid renalis – Papilla renalis – Collumna renalis – Ductus papillaris – Calyx minor – Calyx major – Pelvis renalis – Sinus renalis http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://academic.kellogg.cc.mi.us/herbrandsonc/bio201_McKinley/f27 -9a_urinary_bladder_c.jpg&imgrefurl=http://academic.kellogg.cc.mi.us/herbrandsonc/bio201_McKinley/Urinary%2520System.htm&h=490&w=800&sz=135&hl=id&s tart=3&tbnid=PjiUmIL b7BE7M:&tbnh=88&tbnw=143&prev=/images%3Fq%3Dmicturition%2Breflex%26svnum%3D10%26hl%3Did%26lr%3D%26sa%3DG

http://kidney.niddk.nih.gov/kudiseases/pubs/solitarykidney/images/nephronkidA.gif

Nephron: 1. Renal corpuscle : a. Glomerulus b. Bowman’s capsule 2. Renal tubule: a. Proximal convoluted tubule b. Loop of Henle c. Distal convoluted tubule Collecting duct Papillary duct http://www.farmakologija.com/materia/images/nephron.gif

http://coe.fgcu.edu/faculty/greenep/kidney/glomer3.jpg

Vaskularisasi Ginjal • Renal artery • Segmental arteries • Interlobar arteries • Arcuate arteries • Interlobular arteries Renal vein Interlobar veins Arcuate veins Interlobular veins Peritubular venules • Afferent arterioles • Glomerular capillaries Peritubular capillaries Efferent arterioles Vasa recta http://www.geocities.com/biology_4e/cross_section_of_kidney.jpg

http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://academic.kellogg.cc.mi.us/herbrandsonc/bio201_McKinley/f27 9a_urinary_bladder_c.jpg&imgrefurl=http://academic.kellogg.cc.mi.us/herbrandsonc/bio201_McKinley/Urinary%2520System.htm&h=490&w=800&sz=135&hl=id&start=3&tbnid=PjiUmIL b7BE7M:&tbnh=88&tbnw=143&prev=/images%3Fq%3Dmicturition%2Breflex%26svnum%3D10%26hl%3Did%26lr%3D%26sa%3DG

• Ginjal = 0.5% total body mass • 20-25% cardiac output istirahat via arteri renalis • Renal blood flow = 1200 mL/ menit

PROSES PRODUKSI URINE 1.Filtrasi oleh glomerulus 2.Reabsorbsi oleh tubulus 3.Sekresi oleh tubulus http://www.colorado.edu/eeb/web_resources/cartoons/nephr.gif

Filtrasi oleh Glomerulus • • 1.

2.

3.

Filtrat glomerular = 150 l (F)/ 180 l (M); Fraksi filtrasi (16 20%); 99% filtrat direabsorbsi (ekskresi 1-2 l) Net filtration pressure (NFP) Glomerular blood hydrostatic pressure (GBHP) = 55 mmHg Capsular hydrostatic pressure (CHP) = 15 mmHg Blood colloid osmotic pressure (BCOP) = 30 mmHg NFP = GBHP – CHP – BCOP = 10 mmHg

• Glomerular Filtration Rate (GFR): jumlah filtrat terbentuk di dalam corpusculi renalis per menit = 125 ml/min (M) atau 105 ml/min (F) • Regulasi GFR 1. Autoregulasi renal 1. Mekanisme myogenik 2. Umpan balik tubuloglomerular 2. Regulasi saraf simpatis 3. Regulasi hormonal 1. Angiotensin II 2. Atrial natriuretic peptide (ANP)

1. Autoregulasi renal 1. Mekanisme myogenik: BP  RBF  GFR  regangan arteriola afferent  kontraksi otot arteriola afferent  lumen menyempit  GFR ke tingkat semula 2. Umpan balik tubuloglomerular: BP  GFR  cairan lewat cepat di tubulus  rebasorbsi Na, Cl, air di PCT & loop of Henle  deteksi oleh macula densa  arteriola afferen konstriksi  inhibisi sekresi NO RBF   GFR ke normal

http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://academic.kellogg.cc.mi.us/herbrandsonc/bio201_McKinley/f27 9a_urinary_bladder_c.jpg&imgrefurl=http://academic.kellogg.cc.mi.us/herbrandsonc/bio201_McKinley/Urinary%2520System.htm&h=490&w=800&sz=135&hl=id&start=3&tbnid=PjiU mIL-b7BE7M:&tbnh=88&tbnw=143&prev=/images%3Fq%3Dmicturition%2Breflex%26svnum%3D10%26hl%3Did%26lr%3D%26sa%3DG

2. Regulasi saraf simpatis  norepinephrine 1. istirahat: stimulasi rendah  renal & GFR tetap arteriola a & e dilatasi  autoregulasi 2. stimulasi moderat: arteriola a & e konstriksi  masuk & keluar glomerulus  GFR sedikit restriksi aliran darah 3. stimulasi kuat: vasokonstriksi arteriola a > e   aliran darah ke jaringan lain RBF  GFR  urine

Prinsip-prinsip Reabsorbsi & Sekresi Tubulus • Reabsorbsi: 99% air dikembalikan ke darah • Tubulus proximalis berperan besar dalam reabsorbsi • Reabsorbsi: Na + , K + , Ca 2+ , Cl , HCO 3 • Protein & peptida  , HPO reabsorbsi pinositosis 4 2 • Tubulus distalis  “fine tuning” reabsorbsi • Sekresi: H + , K + , NH 4 + , kreatinin, obat-obatan (penisilin) –

Sekresi H +



kontrol pH darah

–

Sekresi substansi sampah

• Rute reabsorbsi: –

Paraseluler & Transeluler

• Mekanisme transport: –

Transport aktif primer (hidrolisis ATP)

– –

Transport aktif sekunder (symporters & antiporters) Transport maksimum (mg/min)



glukosa darah > 200 mg/ml

• 90% air direabsorpsi bersama Na + , Cl , dan glukosa  reabsorpsi air wajib (obligatory water reabsorption) • 10% air (10 – 20 L/ hari) direabsorpsi (tubulus kolektivus, oleh ADH)  reabsorpsi air fakultatif (facultative water reabsorption)

Substansi Terfiltrasi, Direabsorpsi, & Diekskresikan ke Dalam Urine Air Susbtansi Protein Na + Cl HCO 3 Glukosa Urea K + Asam urat Kreatinin Terfiltrasi* 180 L 2,0 g 579 g 640 g 275 g 162 g 54 g 29,6 g 8,5 g 1,6 g Reabsorpsi 178 – 179 L 1,9 g 575 g 633,7 g 274,97 g 162 g 24 g 29,6 g 7,7 g 0 g Urine 1 – 2 L 0.1 g 4 g 6,3 g 0,03 g 0 g 30 g** 2,0 g*** 0,8 g 1,6 g * Dengan asumsi GFR = 180 l/ hari; **Selain difiltrasi & direabsorpsi, urea disekresi; ***K + difiltrasi & semua direabsorpsi oleh tubulus kontortus & ansa Henle, & disekresi oleh sel principal duktus kolektivus

Rebasorbsi & Sekresi di Tubulus Proximalis http://people.eku.edu/ritchisong/554images/proximal_tubule.jpg

• Reabsorbsi ion (terutama Na + dan air terbesar; 65%) • Reabsorbsi dng sistem Na + symport: glukosa & asam amino (100%), asam laktat, ion-ion fosfat (HPO 4 2 ) dan sulfat (SO 4 2 ) • Sistem Na + /H + antiport: Na + dan HCO 3 (80-90%) • Osmosis air (tub. prox. & descending limb of Henle -> permeable) • Difusi pasif: Cl (50%), K + (65%), Ca 2+ , Mg 2+ , HPO 4 2+ • Hepatosit: Ammonia (NH 3 )  urea  filtrasi & sekresi • Deaminasi asam amino  ammonia

Reabsorbsi di Loop of Henle • Akhir tubulus proximalis: osmolaritas = darah • Loop of Henle: – Descending limb  reabsorbsi 15% air – Thick ascending limb  impermeable thd. air – Reabsorbsi HCO 3 • Sistem Na + -K + (10-20%) -2Cl symport: – Reabsorbsi Na + & Cl (35%) – K + kembali ke tubulus • Reabsorbsi kation: Na + , K + ,Ca 2+ (20-30%), Mg 2+ • Akhir loop of Henle: osmolaritas

http://www.mscd.edu/~biology/2320course/2320images/nephron.jpg

Reabsorbsi di Tubulus Distalis • Sistem Na + -Cl symport • Hormon parathyroid  reabsorbsi Ca 2+ • Reabsorbsi air 10-15% • Akhir tubulus distalis: 90-95% ion & air terserap http://www.varimed.hu/hypertension/pha/img/pha_577.gif

Reabsorbsi & Sekresi di Ductus Collectivus Principal cells: reabsorbsi Na + & sekresi K + • Intercalated cells: reabsorbsi K + sekresi H + & HCO 3 ; http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/N/nephron.gif

• • Regulasi Reabsorbsi & Sekresi oleh Hormon Sistem Renin – Angiotensin – Aldosteron Vol darah  sel juxtaglomerular renin angiotensin converting enzyme • angiotensinogen  angiotensin I  angiotensin II 1.

Angiotensin ll: Vasokonstriksi arteriola afferent  GFR 2.

3.

Reabsorbsi Na + , Cl , dan air di tubulus proximalis Stimulasi kortex adrenal  sekresi K + aldosteron  di ductus collectivus  reabsorbsi Na reabsorbsi air + , Cl dan

• Hormon Antidiuretik (ADH)/ Vasopressin • Reabsorbsi air di bagian akhir tubulus distalis & ductus collectivus (urine = 400 – 500 mL) • Osmolaritas plasma  osmoreseptor hipothalamus  hipophysis  ADH  tubulus distalis & ductus collectivus • Atrial Natriuretic Peptide (ANP) • Volume darah  ANP dari jantung 1. Inhibisi reabsorbsi Na & air di tubulus proximal & ductus collectivus 2. Inhibisi sekresi aldosteron & ADH

Karakteristik Urine Normal • Volume : 1 – 2 liter per hari • Warna : Kuning atau kuning sawo/ kuning gading (

amber

), karena urokrom (hasil pemecahan pigmen empedu) dan urobilin (hasil pemecahan hemoglobin). Urin pekat berwarna gelap. Diet (misal: bit merah), obat, penyakit, berpengaruh pada warna. Batu ginjal  darah • Turbiditas : transparan (urine baru); berkabut (dibiarkan) • Bau : aromatik ringan (baru)  amonia (dibiarkan); metilmerkaptan (pada orang tertentu yang makan asparagus ); bau buah (badan keton pada diabetes mellitus)

• pH : antara 4,6 – 8,0 (rata-rata 6,0). Diet tinggi protein  asam; diet tinggi sayuran  basa • Berat jenis : antara 1,001 – 1,035. Konsentrasi zat terlarut meningkat  BJ meningkat

Diuresis • Memperlambat reabsorbsi air • Terapi hipertensi • Diuretik alami: kopi, teh, soda (inhibisi reabsorbsi Na + ), alkohol (inhibisi ADH) • Mekanisme kerja kebanyakan diuretik: inhibisi reabsorbsi Na + • Furosemide (Lasix) Henle  inhibisi Na + K + 2 Cl symporters di thick ascending limb of the loop of • Chlorthiazide (Diuril)  Na + Cl symporters) tubulus distalis (inhibisi

Evaluasi Fungsi Ginjal • Urinalisis • Tes darah – Blood Urea Nitrogen (BUN) • Katabolisme asam amino  • GFR  BUN urea  nitrogen – Kreatinin plasma • Katabolisme fosfat kreatinin dari otot skelet • Fungsi ginjal  Kreatinin darah – Renal plasma clearance: volume darah yang dibersihkan dari substansi tertentu per unit per waktu (mL/ menit) – Renal plasma clearance substansi C = U X V P

Transportasi, Penyimpanan, dan Eliminasi Urine

• Urine duktus kolektivus = urine vesica urinaria • Ureter (peristaltik) • Vesica Urinaria • Vesicoureteral reflux • Ureterorenal reflex (konstriksi a. afferen) • Refleks micturitio • Urethra • Inkontinensia urine http://hcd2.bupa.co.uk/images/factsheets/kidney_stones.gif

http://academic.kellogg.cc.mi.us/herbrandsonc/bio201_McKinley/f27-9a_urinary_bladder_c.jpg

Inervasi: 1. Parasimpatis (S2 – S3  motoris nervus pelvicus  plexus sacralis); sensoris & 2. Simpatis (L2  nervus hypogastricus): pembuluh darah 3. Somatis (nervus pudendus  m. sphincter externus)

http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://clem.mscd.edu/~raoa/bio2320/uriphys/img038.jpg&imgrefurl=http://clem.mscd.edu /~raoa/bio2320/uriphys/sld038.htm&h=539&w=719&sz=43&hl=id&start=1&tbnid=RIxPxSlvLPYN0M:&tbnh=105&tbnw=140&prev=/images%3Fq%3Dmic turition%2Breflex%26svnum%3D10%26hl%3Did%26lr%3D%26sa%3DG

Pengisian Vesica Urinaria 1. Vesica Urinaria kosong  Tekanan = 0 cm air 2. Urine 30 – 50 ml  Tekanan tonik naik 5 – 10 cm air 3. Urine 200 – 300 ml  Tekanan naik sedikit (micturition reflex) 4. Urine 300 – 400 ml  Tekanan naik cepat

• Tekanan tonik meningkat • Kontraksi mikturisio: reseptor sensoris regang  stretch reflex  nervus pelvicus  kontraksi m. detrusor (bbrp detik – 1 menit; semakin penuh semakin sering) • “Self regenerative” micturition reflex • Urine tidak dikeluarkan  jam inhibisi bbrp menit – 1 • Refleks mikturisio meningkat  n. pudendus  refleks inhibisi via m. sphincter externus

Fasilitasi & Inhibisi Mikturisio oleh Otak 1. Pusat-pusat fasilitasi & inhibisi di batang otak terutama pons 2. Pusat-pusat di korteks serebri, terutama inhibisi tapi dapat menjadi eksitatoris Pengaturan miksi oleh otak/ pusat-pusat atas: 1. Inhibisi parsial 2. Mencegah mikturisio via kontraksi tonik m. sphincter externus 3. Fasilitasi pusat mikturisio sakral  refleks mikturisio & inhibisi m. sphincter externus Urinasi sadar  kontraksi abdomen

Abnormalitas mikturisio • Destruksi serabut saraf sensoris  kontrol  hilang overflow incontinence (tabes dorsalis pada syphilis  radiks dorsalis) • Kerusakan spinal di atas regio sacral • “spinal shock” kemudian refleks kembali • Kerusakan parsial medula spinalis/ batang otak • Sinyal inhibitoris hilang • Impuls fasilitasi tak terkontrol  urinasi sering, tak terkontrol

Pembentukan Urine Encer & Pekat

– Total volume cairan tubuh konstan – Homeostasis: Ginjal memproduksi urine encer/ pekat – ADH mengontrol kepekatan urine

Pembentukan Urine Encer 1.

Osmolaritas cairan interstisiil  osmolaritas cairan tubuler 2. Symporters Na + , K + , Cl limb dari loop of Henle pada thick ascending 3. Thick ascending limb tak permeable terhadap air  150 mOsm/l di akhir loop of Henle 4. Tubulus kontortus distalis tak terlalu permeable terhadap air & tak diregulasi oleh ADH 5. Kadar ADH rendah, duktus kolektivus tak permeable terhadap air  65 – 70 mOsm/l

• Pembentukan Urine Pekat • Asupan air sedikit/ kehilangan air banyak • ADH  urine pekat (4x), 1200 mOsm/l • Gradien osmotik cairan interstisial (Na + , Cl , urea) 1. Perbedaan permeabilitas dan reabsorbsi air & zat terlarut di loop of Henle panjang (nephron juxtaglomerular) & duktus kolektivus 2. Countercurrent flow

• Proses Produksi Urine Pekat 1. Symporters di thick ascending limb (Na + , K + , Cl )  gradien osmotik di medula renalis. Air tak direabsorbsi 2. Duktus kolektivus menyerap air (karena ADH) 3. Duktus kolektivus di medula bagian dalam menyerap urea (karena difusi & permeable terhadap urea)  akumulasi di jaringan interstisial 4. Difusi urea ke descending & thin ascending limb of Henle 5. Urea tetap di lumen thick ascending limb, tubulus distalis, duktus kolektivus kortikal (karena tak permeable terhadap urea  siklus 2 – 4 berulang (daur ulang urea)

Countercurrent Mechanism • Osmolaritas cairan interstisial meningkat dari 300 mOsm/l (korteks renalis)  1200 mOsm/l (medula renalis) • Arah aliran descending limb >< ascending limb of Henle • Descending limb: Air keluar via osmosis; tak permeable terhadap zat terlarut kecuali urea  osmolaritas tubular (1200 mOsm/l) • Ascending limb: Na + , Cl symporters; tak permeable terhadap air; osmolaritas tubular (100 mOsm/ l)

Vasa recta • Osmolaritas awal masuk vasa recta = 300 mOsm/l • Osmolaritas mengikuti loop of Henle • Descending limb: Na + , Cl  vasa recta) masuk (cairan interstisial • Ascending limb: Na + , Cl , urea, keluar (vasa recta  cairan interstisial); air masuk (cairan interstisial  vasa recta) • Osmolaritas akhir vasa recta = 320 mOsm/l

Rujukan

1.

2.

Tortora GJ & Derrickson B, 2006. Principles of Anatomy and Physiology, 11 th Inc, pp 992 – 1035 ed, John Wiley & Sons, Guyton AC & Hall JE, 2006. Textbook of Medical Physiology, 11 th ed, Elsevier Inc, pp. 311 - 314