SISTEMA URINARIA Ginus Partadiredja Bagian Fisiologi FK UGM

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 p. H darah 3. Regulasi volume darah 4. Regulasi tekanan darah 5. Pemeliharaan osmolaritas darah (300 m. Osm/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/bio 201_Mc. Kinley/f 279 a_urinary_bladder_c. jpg&imgrefurl=http: //academic. kellogg. cc. mi. us/herbrandsonc/bio 201_Mc. Kinley/Urinary%2520 Syst em. htm&h=490&w=800&sz=135&hl=id&start=3&tbnid=Pji. Um. ILb 7 BE 7 M: &tbnh=88&tbnw=143&prev=/images%3 Fq%3 Dmicturition%2 Breflex%26 svnum%3 D 10%26 hl%3 Did%26 lr%3 D% 26 sa%3 DG http: //www. netterimages. com/images/vtn/000/002/2122 -150 x 150. jpg

Nephroptosis (Ginjal melayang/ mengambang) • Orang amat kurus kapsula adiposa & fasia renalis berkurang 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/bio 201_Mc. Kinley/f 27 -9 a_urinary_bladder_c. jpg&imgrefurl=http: //academic. kellogg. cc. mi. us/herbrandsonc/bio 201_Mc. Kinley/Urinary%2520 System. htm&h=490&w=800&sz=135&hl=id&start=3&tbnid=Pji. Um. ILb 7 BE 7 M: &tbnh=88&tbnw=143&prev=/images%3 Fq%3 Dmicturition%2 Breflex%26 svnum%3 D 10%26 hl%3 Did%26 lr%3 D%26 sa%3 DG

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

http: //images. google. co. id/imgres? imgurl=http: //academic. kellogg. cc. mi. us/herbrandsonc/bio 201_Mc. Kinley/f 279 a_urinary_bladder_c. jpg&imgrefurl=http: //academic. kellogg. cc. mi. us/herbrandsonc/bio 201_Mc. Kinley/Urinary%2520 System. htm&h=490&w=800&sz=135&hl=id&start=3&tbnid=Pji. Um. ILb 7 BE 7 M: &tbnh=88&tbnw=143&prev=/images%3 Fq%3 Dmicturition%2 Breflex%26 svnum%3 D 10%26 hl%3 Did%26 lr%3 D%26 sa%3 DG

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/glomer 3. jpg

Vaskularisasi Ginjal • Renal artery Renal vein • Segmental arteries • Interlobar arteries Interlobar veins • Arcuate arteries Arcuate veins • Interlobular arteries Interlobular veins Peritubular venules • Afferent arterioles Peritubular capillaries • Glomerular capillaries Efferent arterioles Vasa recta http: //www. geocities. com/biology_4 e/cross_section_of_kidney. jpg

http: //images. google. co. id/imgres? imgurl=http: //academic. kellogg. cc. mi. us/herbrandsonc/bio 201_Mc. Kinley/f 279 a_urinary_bladder_c. jpg&imgrefurl=http: //academic. kellogg. cc. mi. us/herbrandsonc/bio 201_Mc. Kinley/Urinary%2520 System. htm&h=490&w=800&sz=135&hl=id&start=3&tbnid=Pji. Um. ILb 7 BE 7 M: &tbnh=88&tbnw=143&prev=/images%3 Fq%3 Dmicturition%2 Breflex%26 svnum%3 D 10%26 hl%3 Did%26 lr%3 D%26 sa%3 DG

• Ginjal = 0. 5% total body mass • 20 -25% cardiac output istirahat via arteri renalis • Renal blood flow = 1200 m. L/ 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 (1620%); 99% filtrat direabsorbsi (ekskresi 1 -2 l) Net filtration pressure (NFP) Glomerular blood hydrostatic pressure (GBHP) = 55 mm. Hg Capsular hydrostatic pressure (CHP) = 15 mm. Hg Blood colloid osmotic pressure (BCOP) = 30 mm. Hg NFP = GBHP – CHP – BCOP = 10 mm. Hg

• 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 inhibisi sekresi NO arteriola afferen konstriksi RBF GFR ke normal

http: //images. google. co. id/imgres? imgurl=http: //academic. kellogg. cc. mi. us/herbrandsonc/bio 201_Mc. Kinley/f 279 a_urinary_bladder_c. jpg&imgrefurl=http: //academic. kellogg. cc. mi. us/herbrandsonc/bio 201_Mc. Kinley/Urinary%2520 System. htm&h=490&w=800&sz=135&hl=id&start=3&tbnid=Pji. U m. IL-b 7 BE 7 M: &tbnh=88&tbnw=143&prev=/images%3 Fq%3 Dmicturition%2 Breflex%26 svnum%3 D 10%26 hl%3 Did%26 lr%3 D%26 sa%3 DG

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

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 - , HPO 42 Protein & peptida reabsorbsi pinositosis Tubulus distalis “fine tuning” reabsorbsi Sekresi: H+, K+, NH 4+, kreatinin, obat-obatan (penisilin) – Sekresi H+ kontrol p. H 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 Susbtansi Air Protein Na+ Cl. HCO 3 Glukosa Urea K+ Asam urat Kreatinin Terfiltrasi* 180 L 2, 0 g 579 g Reabsorpsi 178 – 179 L 1, 9 g 575 g Urine 1– 2 L 0. 1 g 4 g 640 g 275 g 162 g 54 g 29, 6 g 8, 5 g 1, 6 g 633, 7 g 274, 97 g 162 g 24 g 29, 6 g 7, 7 g 0 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/554 images/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 42 -) dan sulfat (SO 42 -) • 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 42+ • Hepatosit: Ammonia (NH ) urea filtrasi & sekresi 3 • 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 - (10 -20%) • Sistem Na+ -K+ -2 Cl- 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/2320 course/2320 images/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+ & HCO 3 - ; sekresi H+ http: //users. rcn. com/jkimball. ma. ultranet/Biology. Pages/N/nephron. gif

Regulasi Reabsorbsi & Sekresi oleh Hormon • Sistem Renin – Angiotensin – Aldosteron • Vol darah sel juxtaglomerular renin • angiotensin converting enzyme angiotensinogen angiotensin II Angiotensin ll: 1. 2. 3. Vasokonstriksi arteriola afferent GFR Reabsorbsi Na+, Cl- , dan air di tubulus proximalis Stimulasi kortex adrenal aldosteron reabsorbsi Na+, Cl- dan sekresi K+ di ductus collectivus reabsorbsi air

• Hormon Antidiuretik (ADH)/ Vasopressin • Reabsorbsi air di bagian akhir tubulus distalis & ductus collectivus (urine = 400 – 500 m. L) • 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)

• p. H: 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) inhibisi Na+ K+ 2 Clsymporters di thick ascending limb of the loop of Henle • Chlorthiazide (Diuril) tubulus distalis (inhibisi Na+ Cl- symporters)

Evaluasi Fungsi Ginjal • Urinalisis • Tes darah – Blood Urea Nitrogen (BUN) • Katabolisme asam amino urea nitrogen • GFR BUN – 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 (m. L/ 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: //hcd 2. bupa. co. uk/images/factsheets/kidney_stones. gif

Inervasi: http: //academic. kellogg. cc. mi. us/herbrandsonc/bio 201_Mc. Kinley/f 27 -9 a_urinary_bladder_c. jpg 1. Parasimpatis (S 2 – S 3 nervus pelvicus plexus sacralis); sensoris & motoris 2. Simpatis (L 2 nervus hypogastricus): pembuluh darah 3. Somatis (nervus pudendus m. sphincter externus)

http: //images. google. co. id/imgres? imgurl=http: //clem. mscd. edu/~raoa/bio 2320/uriphys/img 038. jpg&imgrefurl=http: //clem. mscd. edu/~raoa/bio 2320/uriphys/sld 038. htm&h=539&w=719&sz=43&hl=id&start=1&tbnid=RIx. Px. Slv. LPYN 0 M: &tbnh=105&tbnw=140&prev=/images%3 Fq%3 Dmicturition%2 Breflex%26 svnum%3 D 10%26 hl%3 Did%26 lr%3 D%26 sa%3 DG

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 inhibisi bbrp menit – 1 jam • Refleks mikturisio meningkat refleks inhibisi via n. pudendus 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 hilang kontrol 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- pada thick ascending limb dari loop of Henle 3. Thick ascending limb tak permeable terhadap air 150 m. Osm/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 m. Osm/l

• Pembentukan Urine Pekat • Asupan air sedikit/ kehilangan air banyak • ADH urine pekat (4 x), 1200 m. Osm/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 m. Osm/l (korteks renalis) 1200 m. Osm/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 m. Osm/l) • Ascending limb: Na+, Cl- symporters; tak permeable terhadap air; osmolaritas tubular (100 m. Osm/ l)

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

Rujukan 1. 2. Tortora GJ & Derrickson B, 2006. Principles of Anatomy and Physiology, 11 th ed, John Wiley & Sons, Inc, pp 992 – 1035 Guyton AC & Hall JE, 2006. Textbook of Medical Physiology, 11 th ed, Elsevier Inc, pp. 311 - 314