Sistema Urinaria

dr. Hadi Sarosa, M.Kesphysiologist

Sistem Urinaria

• Sepasang Ginjal– Dinding posterior rongga Abdomen

– Setinggi V Thorakal 12 – V Lumbal 3

– Hilus renalis : A/V renalis, ureter, Pembuluh limfe dan saraf

• Sepasang ureter• Vesika urinaria• Uretra

Fungsi Ginjal

• Mengatur Keseimbangan air dan ion inorganik

• Membuang sisa hasil metabolisme dari darah dan

mengekskresikan melalui urin

• Glukoneogenesis

• Mensekresi hormon : Renin, Erithropoeitin, 1,25-

dihydroxyvitamin D3

• Membuang bahan kimia asing ( Obat2an,

pestisida, dls)

Nephron

• Setiap ginjal mengandung 1 juta nephron

• Nephron : komponen tubular dan Vaskular

Komponen Tubular Nephron

• Capsula Bowman

• Tubulus proksimal

– Tubulus konvalatus proksimal

– Tubulus proksimal lurus

• Loop of Henle

– Limb descenden tipis

– Limb ascenden tipis

– Limb ascenden tebal Mengandung makula densa

• Tubulus konvalatus distal

• Sistem duktus kolektivus

– Tubulus connecting

– Ductus collectivus cortical

– Ductus collectivus inner medullary

Komponen VaskularNephron

• Arteriola afferen

• Glomerulus

• Arteriola efferen

• Kapiler peritubular

• Vasa rekta

Nephron

• Menurut lokasi korpuskel dibagi

– Nephron kortikal superfisialis : loop of

Henle pendek

– Nephron midkortikal

– Nephron juxtamedullary : loop of Henle

panjang

• Nephron Heterogeneity

• Persarafan :

– Simpatis : arteriola dan apparatus

juxtaglomerular

– Dopamin

Apparatus Juxtaglomerular

: deferensiasi dari arteriola afferen

berfungsi menghasilkan hormon renin

: bentuk

dan kelanjutan dari sel mesangial glomerular

: mempengaruhi kecepatan

filtrasi glomerulus dan mengontrol sekresi renin

Renal Blood Flow (RBF)

• 20 –25 % Cardiac Output : 1,1 L/menit

• Renal Plasma Flow : 0,55 X 1,1 L/mnt = 605 ml/mnt

• Fraksi filtrasi ginjal 20 %

• Glomerular Filtrasion Rate (GFR) : 20 % X 605 ml/mnt =

125 ml/mnt

• RBF ditentukan Mean Arterial Pressure dan arteriola

• Autoregulasi RBF : 85 – 200 mmHg

– Myogenic mechanism

– Tubuloglomerular feedback

Renal arterial

pressure

RBFPBC

GFR

Rate of fluid flow in

Tubule and macula densa

Reabsorption of Na and Cl by

Macula densa cells

Generation of a vasocontrictor

in The JGA

Vasocontriction arteriola aferen

Feedback (-)

Tubuloglomerular feedback

Renal Blood Flow

• Perangsangan simpatis : RBF

• Angiostensin II : RBF

angiostensinogen angiostensin I angiostensin II

(dari Hati)

• Kontrol sekresi renin

– Intrarenal baroreseptor

– Makula Densa

– Saraf simpatis : reseptor adrenergi ß1sel granular

– Angiostensin II

renin ACE

Angiostensin

Angiostensin reabsorbsi aktif Nadi tubulus distal

Vasokontriksi Arteriola RBF tek. Kapiler reabs air &Afferen peritubular elektr di

tubulus proks

cairan plasmadifiltrasi

konsentrasi pls drh

tekanan osmotikkapiler peritubular

reabsorbsi Air & garam

Renal Blood Flow

• Vasokontriktor

1. Epinefrin & N.E

2. Angiostensin II

3. Adenosin

4. Thromboxane A2

5. Leukotrienes

6. Endothelin

• Vasodilatator

1. PGE 2 & PGI 1(prostacyclin)

2. ANF

3. Endothelium-derived

relaxing factor

(EDRF, NO)

4. Dopamin

5. Bradykinin

Proses Pembentukan Urin

1. Filtrasi

2. Sekresi

3. Reabsorbsi

Proses Filtrasi

• Transport pasif

• Glomerulus-capsula Bowmann

• Barrier filtrasi

– Endothelium kapiler glomerulus (Kapiler Fenestra)

– Membrana Basalis: Aselular, gel (Glycoprotein & proteoglycan)

– Sel epitel : podocyte.

– Sel mesangial : Phagosit, myofilamen

Filtrasi

Proses Filtrasi

• Permeabilitas Barrier Filtrasi tergantung

– Berat molekul Substansi yang terlarut

B.M. kecil dapat melewati barrier

– Muatan elektrik

Protein membran basal : muatan Negatif kuat

Komposisi filtrat = Ciran intertitial = plasma

• Komposisi Filtrat glomerulus= cairan intertitial = plasma, mengandung protein 0,03 %

Keseimbangan Donnan : Ion(–) chlorida,

bikarbonat 5 % lebih tinggi di filtrat, sedangkan ion (+) 5 % lebih rendah

Glomerular Filtration Rate (GFR)Laju Filtrasi Glomerulus

GFR = Tekanan Filtrasi X Kf

• Kf= hidraulic permeability X surface area

• Tekanan (tek) Filtrasi dipengaruhi

1. Tek. hidrostatik Glomerulus

2. Tek. onkotik plasma Glomerulus

3. Tek. hidrostatik capsula Bowman

Laju Filtrasi Glomerulus

• Autoregulasi GFR :

– mekanisme umpan balik tubuloglomerular. Aparatus jukstaglomerulus berperan untuk menerima stimuli

• Umpan balik vasodilator arteriola aferen

– GFR absorbsi Na & Cl di pars asceden Na+ makula densa vasodilatasi arteriola aferen

• Umpan balik vasokontriktor arteriola eferen– GFR absorbsi Na & Cl di pars asceden Na+ makula

densa renin, angiostensin II vasokontriksi arteriola eferen

Clearence

• Jumlah ml plasma yang dapat dibersihkan oleh kedua ginjal dari zat tersebut dalam waktu 1 menit

kadar zat dalam urin X jlh urin/menit

kadar zat dalam plasma

• Dapat digunakan untuk mengukur

– GFR

– RPF

Clearance

• Syarat zat yang baik

1. Difiltrasi sempurna

2. Tidak direabsorbsi dan disekresi

3. Tidak dimetabolisme

4. Tidak toksik

5. Tidak disimpan dalam ginjal

6. Mudah diukur dalam plasma dan urin

7. Tidak mempengaruhi kecepatan filtrasi

GFR

GFR = Uw V

Pw

Uw : konsentrasi suatu zat di urin (mg/L)

V : volume urin per satuan waktu (L/jam)

Pw : konsentrasi suatu zat di plasma (mg/L)

Clearance : kemampuan ginjal untuk membersihkan suatu zat

per satuan waktu.

CIn = GFR

Misalnya : ekskresi kreatinin 2 mg/mnt, konsentrasi kreatinin

plasma : 0,01 mg/ml

Ccr = 2 : 0,01 ml/min = 200 ml/min

artinya ginjal dapat membersihkan 0,01 mg/ml

creatinin dari 200 ml plasma setiap menit

Clearance

• Inulin– Filtrasi sempurna

– Tidak direabsorbsi

– Tidak disekresi

– Bahan endogen : sulit diperiksa

• Creatinin– Filtrasi sempurna

– Tidak direabsorbsi

– Disekresi

– Kadar dalam darah konstan

– USILA ekskresi menurun

– Zat endogen

– N : laki-laki : 98-156 ml/menit

wanita : 95 – 160 ml/menit

• PAH

Reabsorbsi

• Transport aktif dan pasif

• Tubulus-kapiler peritubular

• Transport Maximum (Tm)

• Renal plasma threshold

Transport Tubulus

Reabsorbsi

• Difusi

• Difusi difasilitasi : carrier atau transporter

• Transport aktif primer

• Transport aktif sekunder : Cotransport dan

countertransport

• Endocytosis

• Solvent drag

Reabsorbsi

• Mengembalikan/menarik bahan-bahan yang

masih digunakan oleh tubuh

no zat jumlah filtrat

glomerulus (hari)

% reabsorbsi Jumlah

diekskresi di

urin (hari)

1 glukosa 170,0 gr 100,0 0,0 gr

2 air 150,0 L 99,0 1,5 L

3 calsium 17,0 gr 98,8 0,2 gr

4 garam 700,0 gr 98,0 15,0 gr

5 phosphat 5,1 gr 80,0 1,2 gr

6 urea 50,0 gr 40,0 30,0 gr

Reabsorbsi di berbagai segmen

• Tubulus proksimal– Mitokondria >> : transport aktif

– 65 % zat direabsorbsi

– Kecepatan reabsorbsi di tubulus proksimal, selaintergantung pada transport aktif melalui epitel tubulus jugadipengaruhi oleh faktor yang mempengaruhi tekananintertitial

– Na+

• Membran basolateral : transport aktif

• Membran luminal : difusi yang dipermudah

– Osmolaritas cairan tubulus relatif konstan, permeabel thdpair.

Reabsorbsi di berbagai segmen

• Tubulus proksimal– Glukosa, asam amino : cotransport sodium

– Protein direabsorbsi dengan pinositosis di membranluminal, kemudian di dalam sel tubulus dipecahmenjadi asam amino dan dengan difusi dipermudahmenembus membran basolateral. 30 gr/hari protein yang terfiltrasi (megalin or cubilin are associated with proteinuria, suggesting both receptors to be essential to

normal tubular reabsorption of filtered proteins)

– Tempat penting untuk sekresi asam dan basa organikseperti garam empedu, oksalat, urat dan katekolamin

Reabsorbsi di berbagai segmen

• Segmen tipis ansa Henle

– Bagian descenden

• Sangat permeabel terhadap air : 20 % air yg

difiltrasi

• Permeabel terhadap urea, natrium

– Bagian ascenden

• Dibandingkan dengan descenden, lebih permeabel

terhadap urea

• Kurang permeabel terhadap air pemekatan urin

Reabsorsi di berbagai segmen

• Segmen tebal ansa

Henle

– Impermeabel terhadap

air dan urea

– Transport aktif : Na+,

K+, Cl- 25 % dari

beban yang difiltrasi

– Berperan dalam

mengatur konsentrasi

urin

Reabsorbsi di berbagai segmen

• Segmen distal

– Segmen dilusi

• Impermeabel terhadap air dan urea

• Mengabsorbsi kebanyakan ion

– Tubulus distal akhir

• Impermeabel terhadap urea

• Di pengaruhi oleh aldosteron

• Dipengaruhi ADH

• Duktus kolektivus• Dipengaruhi ADH

• Sedikit permeabel terhadap urea

• Aldosteron

– Permeabilitas membran luminal terhadap Na+ meningkat

– Peningkatan Na, K – ATPase

– ATP meningkat

• ADH

– Peningkatan ADH meningkatkan reabsorbsi air dan urea

waktu GFR PG filtrasi ekskresi reabsorbsi

0

Infus

Glukosa

125 1.0 125 0 125

26 – 40 125 2.0 250 0 250

60 - 80 125 2.8 350 20 330

80 – 100 125 3.5 436 76 360

100 – 110 125 4.0 500 125 375

130 - 140 125 5.0 625 250 375

Glukosa Tm

Tm Glukosa : kemampuan reabsorbsi maksimal tubulus (375 mg/min)

Renal Plasma Threshold gluk : konsentrasi glukosa didalam plasma

dimana glukosa pertama kali terdeteksi di urin ( 2.8 mg/ml)

Reabsorbsi Air, Na & Cl

Intake dan output air

Intake Output

Minum : 1200

Makanan : 1000

Metabolisme : 350

Insensible loss : 900

Sweat : 50

Feses : 100

Urine : 1500

Total : 2550 Total : 2550

Reabsorbsi Na dan Air

Tubulus Na Air

1. Tubulus proksimal

2. Limb descenden tipis loop of Henle

3. Limb ascenden tipis dan tebal loop of Henle

4. Tubulus konvalatus distal

5. Sistem duktus kolektivus

65

-

25

5

4-5

65

10

-

-

5 (> air)

>24

(dehidrasi)

Reabsorbsi Air, Natrium & Chlorida

• Reabsorbsi Na+ sebagian besar aktif, transcellular

• Reabsorbsi Cl- : pasif (parasellular difusi) dan

aktif (transellular), secara langsung atau tidak

langsung berpasangan dengan natrium (paralel)

• Reabsorbsi air dengan difusi/osmosis dan

reabsorbsi sekunder dari suatu zat, khususnya Na.

diatur oleh Anti Diuretik Hormon

ADH• Berperan dalam pengaturan air, konsentrasi Na

dan osmolalitas cairan ekstraselular

• Diuresis Air : 2 jam 8 kali lipat dari Normal

• Mekanisme kerja : ?

– Mengaktifkan adenil siklase cyclik AMP di

membran basolateral tubuli distal, tubuli kolektivus

dan ductus kolektivus

• Patologis : ketidakseimbangan sekresi ADH– Kelebihan sekresi ADH

– Sedikit meningkatkan volume ekstrasel

– Sangat menurunkan konsentrasi Na

Haus

Berperan dalam pengaturan konsentrasi Na dan

osmolalitas cairan ekstraselular

Pusat haus : osmoreseptor (osmonatrium) : preoptik

lateral hipothalamus disebelah anterior nukleus

supraoptik

Perangsangan pusat haus

Dehidrasi intraselular (konsentrasi Na : 2 mEq/L)

Kehilangan kalium yang berlebihan

Perangsangan lainnya Angiostensin

ANH

Perdarahan, gagal jantung

Reabsorbsi Natrium

• Kadar Na+ serum : 135-145 mEq/l

• Kadar Na+ urin : 1 % tubular load

• >> reabsorbsi di tubulus proksimal

• Membran basolateral– Transport aktif primer (Na, K-ATPase)

• Membran luminal– Na/nutrient, phosphat atau sulfat Cotransport

– Na+, K+, 2 Cl- Cotransport

– Na+, Cl- Cotransport

– Na channel

• Reabsorbsi di tubulus distal dan tubulus kolektivus diatur oleh aldosteron dan angiostensin

Reabsorbsi Na+

Na+ plasma K+ plasmavol Ekstra sel

korteks adrenal Renin-angiostensin System

aldosteron

tub. Distal

sekresi K+ reabsobsi Na+

ekskresi K+

Na

• Angiostensin II Reabsorbsi Na meningkat– Merangsang sekresi aldosteron

– Mengkontriksikan arteriola eferen• Menurunkan tekanan hidrostatik kapiler peritubular , terutama di

tubulus proksimal

• Menurunkan aliran darah ginjal, meningkatkan fraksi filtrasi glomerulus, meningkatkan konsentrasi protein dan tekanan osmotik kapiler peritubular peningkatan reabsorbsi Na dan air

– Tubulus proksimal, ansa Henle, tubulus distal dan tubulus kolektivus : Meningkatkan Na-K ATPase basolateral, Na-HCO3-basolateral dan Na-H luminal

Chlorida

Direabsorbsi

• Tergantung dari reabsorbsi Na+

• Paraselular, active transcellular, cotransport dengan Na+

• Membran luminal

– Konsentrasi Cl- sel tubular

• Membran basolateral

– Gradien konsentrasi (channel)

– K+-Cl- Cotransport

Kalium

Fungsi :

• Mengatur air dan elektrolit intra sel

• Membantu mengatur tranmisi impuls saraf khususnya jantung

• Membantu kontraksi otot skelet

• Membantu mengatur asam-basa

• Kadar K+ serum :3,5-5,0 mEq/l

• Sekresi dipengaruhi aldosteron, kadar K+ plasma, beban Na+ tubulus

Reabsorbsi K+

Diet K+ normal Diet K+ rendah

Kehilangan K+

Tubulus proksimal Reabsorbsi (55%) Reabsobsi (55%)

Ascenden Reabsorbsi (30%) Reabsorbsi (30%)

Tubulus distal dan

duktus kolektivus

kortikal

sekresi reabsorbsi

Duktus kolektivus

medulareabsorbsi reabsorbsi

Urea

• Dibentuk badan : 20-30 gr/hari

• Kadar ureum darah : 26 mg%, patologis : 800 mg%

• 50 % reabsorbsi di tubulus proksimal, reabsobsinya

tergantung reabsorbsi air

• 10 % direabsorbsi duktus kolektivus : difusi

dipermudah (membran luminal & basolateral),

dirangsang oleh ADH

• Faktor-faktor yang mempengaruhi ekskresi

– Kadar ureum plasma

– Besarnya GFR

Pengaturan Kadar Kalium

Pengaturan Calsium

Pengaturan Volume Darah

Sekresi

• Kapiler peritubular-tubulus

• Transport aktif, transport pasif

• Beberapa zat disekresi

– Ion hidrogen

– Potassium

– Anion organik : cholin, creatinin

– Zat kimia asing : penicillin

Urin Pekat

• Anatomis ansa Henle dan vasa rekta

• Mekanisme Countercurrent

– Susunan anatomi ansaHenle dan vasa rekta

yang khas

– Hiperosmolalitas medula

• Transport aktif Na dan Cl di bag tebal ansa Henle

• ADH meningkat duktus kolektivus medula

permeabel terhadap urea

Ekskresi urin pekat

• Hiperosmolalitas cairan intertitial– Transport aktif ion Na di

ascenden segmen tebal

– Transport aktif Na di duktus kolektivus medula dan absorbsi elektrogenik pasif Cl

– ADH menyebabkan duktus kolektivus medula permeabel terhadap urea

– Transport ion Na & Cl ascenden segmen tipis

• Countercurrent vasa rekta– Aliran darah medula sangat

kecil

– Berfungsi countercurrent exchanger

– Tabung U yang sangat permeabel

– Descenden : NaCl, urea berdifusi ke dalam darah

– Ascenden : NaCl dan urea berdifusi ke intertitial

• Countercurrent multiplier mechanism

ADH

1

3

4

2

Na