Fisiologi Ginjal

Sebelum membahas tentang ginjal terutama di tinjau dari sisi fisiologi, ada baiknya teman-teman sebelumnya paham mengenai apa itu arti dari fisiologi sendiri. Fisiologi jika di telaah dari bahasa yunani kuno, maka terdiri dari dua suku kata yaitu physis (hakikat, asal-usul) dan logia (kajian).

Fisiologi sendiri merupakan salah satu cabang studi ilmu biologi dimana fisiologi lebih mengkaji tentang sistem, atau cara kerja maupun fungsi terhadap objek fisiologi yang diamati. Misalnya fisiologi burung, fisiologi serangga, fisiologi ternak, fisiologi tanaman, fisiologi manusia, fisiologi organ, fisiologi ikan air tawar dan laut serta berbagai macam contoh fisiologi lainnya.

Fisiologi ginjal (Latin rēnēs, “ginjal”) adalah studi tentang fisiologi ginjal. Ini mencakup semua fungsi ginjal, termasuk pemeliharaan keseimbangan asam basa; pengaturan keseimbangan cairan; pengaturan sodium, potassium, & elektrolit lainnya; pembersihan toksin; penyerapan glukosa, asam amino, dan molekul kecil lainnya; regulasi tekanan darah; produksi berbagai hormon, seperti erythropoietin; dan aktivasi vitamin D.

Untuk lebih mudah teman-teman plengdut.com dalam mengingat apa saja fungsi ginjal, kita gunakan singkatan AA DEDET” untuk kerja ginjal yang berarti ginjal memiliki fungsi:


A: Menjaga keseimbangan Asam
A: Menjaga keseimbangan Air
D: Pengontrol tekanan Darah
E: Menjaga keseimbangan Elektrolit
D: Metabolisme vitamin D
E: Membuat Erythropoietin
T: Menghapus Toxin (racun)


Sebagian besar fisiologi anatomi ginjal dipelajari pada tingkat nefron, unit fungsional terkecil ginjal. Setiap nefron dimulai dengan komponen filtrasi yang menyaring darah yang masuk ke ginjal. Filtrat ini kemudian mengalir sepanjang nefron, yang merupakan struktur tubular yang dilapisi oleh satu lapisan sel khusus dan dikelilingi oleh kapiler. Fungsi utama sel lapisan ini adalah reabsorpsi air dan molekul kecil dari filtrat ke dalam darah, dan sekresi limbah dari darah ke dalam urin.

Fungsi ginjal yang tepat mengharuskannya menerima dan cukup menyaring darah. Ini dilakukan pada tingkat mikroskopis oleh ratusan ribu unit filtrasi yang disebut sel ginjal, yang masing-masing terdiri dari glomerulus dan kapsul Bowman. Penilaian global fungsi ginjal sering dipastikan dengan memperkirakan laju filtrasi, yang disebut laju filtrasi glomerulus (GFR).

Fungsi ginjal

Fungsi ginjal dapat dibagi menjadi tiga kelompok: sekresi hormon, glukoneogenesis dan homeostasis ekstraselular pH dan komponen darah. Sedangkan Nefron adalah unit fungsional ginjal.

1. Sekresi hormon

  • Sekresi erythropoietin, yang mengatur produksi sel darah merah di sumsum tulang.
  • Sekresi renin, yang merupakan bagian penting dari sistem renin→angiotensin→aldosteron.
  • Sekresi bentuk aktif vitamin D (kalsitriol) dan prostaglandin.

2. Glukoneogenesis

Ginjal pada manusia mampu menghasilkan glukosa dari laktat, gliserol dan glutamin. Ginjal bertanggung jawab atas setengah dari total glukoneogenesis pada manusia saat tidak makan. Pengaturan produksi glukosa di ginjal dicapai dengan aksi insulin, katekolamin dan hormon lainnya.
Glukoneogenesis ginjal terjadi di korteks ginjal. Medulla ginjal tidak mampu memproduksi glukosa karena tidak adanya enzim yang diperlukan.

3. Homeostasis ekstraseluler

Ginjal bertanggung jawab untuk menjaga keseimbangan zat berikut:

Zat Deskripsi Tubulus proksimal Lengkung Henle Tubulus distal Duktus pengumpul
GlukosaJika glukosa tidak diserap kembali oleh ginjal, maka nampak dalam urin, dalam kondisi yang dikenal dengan glikosuria. Hal ini terkait dengan diabetes melitus.reabsorpsi (hampir 100%) melalui protein transpor natrium-glukosa (apikal) dan GLUT (basolateral).
Oligopeptida, protein, dan asam aminoSemua diserap kembali hampir seluruhnya.reabsorpsi
UreaPeraturan osmolalitas Bervariasi dengan ADH.reabsorpsi (50%) melalui transportasi pasifsekresireabsorpsi pada saluran penggilingan meduler
SodiumMenggunakan antiporto Na-H, symport Na-glukosa, saluran ion natrium (minor)reabsorpsi (65%, isosmotik)reabsorpsi (25%, ascending tebal, Na-K-2Cl symporter)reabsorpsi (5%, sodium-chloride symporter)reabsorpsi (5%, sel utama), distimulasi oleh aldosteron via ENaC
KhloridaBiasanya mengikuti sodium. Aktif (transcellular) dan pasif (paracellular)reabsorpsireabsorpsi (ascending tipis, ascending tebal, symporter Na-K-2Cl)reabsorpsi (sodium-chloride symporter)
AirMenggunakan saluran air aquaporin.diserap osmotically bersama dengan zat terlarutreabsorpsi (turun)reabsorpsi (diatur oleh ADH, melalui reseptor vasopresin arginin 2)
BikarbonatMembantu menjaga keseimbangan asam basa.reabsorpsi (80-90%)reabsorpsi (menaik tebal)reabsorpsi (sel yang diselingi, melalui band 3 dan pendrin)
ProtonMenggunakan vacuolar H + ATPasesekresi (sel yang diselingi)
KaliumBervariasi kebutuhan makanan.reabsorpsi (65%)reabsorpsi (20%, ascending tebal, Na-K-2Cl symporter)sekresi (umum, melalui Na + / K + -ATPase, meningkat aldosteron), atau reabsorpsi (jarang, kalium hidrogen ATPase)
KalsiumMenggunakan kalsium ATPase, sodium-calcium exchangerreabsorpsireabsorpsi (naik tebal) melalui transportasi pasifreabsorpsi sebagai respons terhadap PTH dan ↑ reabsorpsi dengan Thiazide Diuretic.
MagnesiumKalsium dan magnesium bersaing, dan kelebihan satu dapat menyebabkan ekskresi yang lain.reabsorpsireabsorpsi (menaik tebal)reabsorpsi
FosfatEkskresi sebagai asam titratable.reabsorpsi (85%) via sodium / phosphate cotransporter. Dihambat oleh hormon paratiroid.
Karboksilatreabsorpsi (100%) melalui transporter karboksilat.

Tubuh sangat sensitif terhadap pH. Di luar kisaran pH yang kompatibel dengan kehidupan, protein didenaturasi dan dicerna, enzim kehilangan kemampuannya untuk berfungsi, dan tubuh tidak dapat bertahan sendiri. Ginjal mempertahankan homeostasis asam-basa dengan mengatur pH plasma darah. Keuntungan dan kerugian asam dan basa harus seimbang. Asam dibagi menjadi “asam volatil” dan “asam nonvolatile”.

Titik kontrol utama homeostatik untuk menjaga keseimbangan stabil ini adalah ekskresi ginjal. Ginjal diarahkan untuk mengeluarkan atau mempertahankan sodium melalui aksi aldosteron, hormon antidiuretik (ADH, atau vasopressin), atrial natriuretic peptide (ANP), dan hormon lainnya. Rentang abnormal ekskresi fraksional natrium dapat menyiratkan nekrosis tubular akut atau disfungsi glomerulus.

Mekanisme

Kemampuan ginjal untuk melakukan banyak fungsinya bergantung pada tiga fungsi dasar filtrasi, reabsorpsi, dan sekresi, yang jumlahnya disebut pembersihan ginjal atau ekskresi ginjal. Itu adalah:

Tingkat ekskresi urin = Kecepatan filtrasi – Tingkat reabsorpsi + Tingkat sekresi

Meskipun rasa ekskresi kata yang paling ketat sehubungan dengan sistem saluran kencing adalah buang air kecil itu sendiri, pembersihan ginjal juga secara konvensional disebut ekskresi (misalnya, dalam istilah ekskresi fraksional natrium).

Penyaringan

Darah disaring oleh nefron, unit fungsional ginjal. Setiap nefron dimulai di sel darah merah, yang terdiri dari glomerulus yang dilapisi kapsul Bowman. Sel, protein, dan molekul besar lainnya disaring dari glomerulus dengan proses ultrafiltrasi, meninggalkan ultrafiltrasi yang menyerupai plasma (kecuali bahwa ultrafiltrate memiliki protein plasma yang dapat diabaikan) untuk memasuki area Bowman. Filtrasi digerakkan oleh kekuatan Starling.

Ultrafiltrate dilewatkan, pada gilirannya, tubulus proksimal yang berbelit-belit, lingkaran Henle, tubulus distal yang distal, dan serangkaian saluran pengumpul untuk membentuk urin.

Reabsorpsi

Reabsorpsi tubular adalah proses dimana zat terlarut dan air dikeluarkan dari cairan tubular dan diangkut ke dalam darah. Hal ini disebut reabsorpsi (dan bukan penyerapan) baik karena zat ini telah diserap sekali (terutama di usus) dan karena tubuh mengklaim mereka kembali dari aliran cairan postglomerular yang sedang dalam perjalanan untuk menjadi air kencing (yaitu, mereka akan segera hilang ke air kencing kecuali jika direklamasi).

Reabsorpsi adalah proses dua tahap yang dimulai dengan ekstraksi aktif atau pasif zat dari cairan tubulus ke interstitium ginjal (jaringan ikat yang mengelilingi nefron), dan kemudian mengangkut zat-zat ini dari interstitium ke dalam aliran darah. Proses transportasi ini didorong oleh kekuatan Starling, difusi, dan transportasi aktif.

Reabsorpsi tidak langsung

Dalam beberapa kasus, reabsorpsi tidak langsung. Sebagai contoh, bikarbonat (HCO3) tidak memiliki transporter, sehingga reabsorpsinya melibatkan serangkaian reaksi pada lumen tubulus dan epitel tubular. Ini dimulai dengan sekresi aktif ion hidrogen (H+) ke dalam cairan tubulus melalui alat penukar Na / H:

Di lumen H+ menggabungkan dengan HCO3- untuk membentuk asam karbonat (H2CO3) Anhidrida karbonat luminal secara enzimatik mengubah H2CO3 menjadi H2O dan CO2 CO2 bebas berdifusi ke dalam sel Di sel epitel Anhidrida karbonat sitoplasma mengubah CO2 dan H2O (yang melimpah di dalam sel) menjadi H2CO3 H2CO3 mudah terdisosiasi menjadi H+ dan HCO3- HCO3- difasilitasi keluar dari membran basolateral sel  Di lumen H+ menggabungkan dengan HCO3- untuk membentuk asam karbonat (H2CO3) Anhidrida karbonat luminal secara enzimatik mengubah H2CO3 menjadi H2O dan CO2 CO2 bebas berdifusi ke dalam sel Di sel epitel Anhidrida karbonat sitoplasma mengubah CO2 dan H2O (yang melimpah di dalam sel) menjadi H2CO3 H2CO3 mudah terdisosiasi menjadi H+ dan HCO3- HCO3- difasilitasi keluar dari membran basolateral sel
Di lumen H+ menggabungkan dengan HCO3- untuk membentuk asam karbonat (H2CO3) Anhidrida karbonat luminal secara enzimatik mengubah H2CO3 menjadi H2O dan CO2 CO2 bebas berdifusi ke dalam sel Di sel epitel Anhidrida karbonat sitoplasma mengubah CO2 dan H2O (yang melimpah di dalam sel) menjadi H2CO3 H2CO3 mudah terdisosiasi menjadi H+ dan HCO3- HCO3- difasilitasi keluar dari membran basolateral sel

Di lumen
  • H+ menggabungkan dengan HCO3 untuk membentuk asam karbonat (H2CO3)
  • Anhidrida karbonat luminal secara enzimatik mengubah H2CO3 menjadi H2O dan CO2
  • CO2 bebas berdifusi ke dalam sel


Di sel epitel
  • Anhidrida karbonat sitoplasma mengubah CO2 dan H2O (yang melimpah di dalam sel) menjadi H2CO3
  • H2CO3 mudah terdisosiasi menjadi H+ dan HCO3
  • HCO3 difasilitasi keluar dari membran basolateral sel

Hormon

Beberapa hormon pengatur utama untuk reabsorpsi meliputi:
  • aldosteron, yang merangsang reabsorpsi natrium aktif (dan air sebagai hasilnya)
  • hormon antidiuretik, yang menstimulasi reabsorpsi air pasif
Kedua hormon tersebut menggunakan efeknya terutama pada duktus pengumpul.

Sekresi

Sekresi tubular adalah transfer bahan dari kapiler peritubular ke lumen tubulus ginjal. Sekresi tubular terutama disebabkan oleh transport aktif. Di alam hanya beberapa zat yang disekresikan. Zat ini hadir dalam jumlah besar, atau merupakan racun alami. Tapi banyak obat dibersihkan dengan sekresi tubular.