Sistem Urine [PDF]

Citation preview

SISTEM URINE Fungsi Sistem Urin Homeostatic Function Of Urine System a. Regulasi volume darah dan tekanan darah - Menambahkan volume air yang akan dibuang bersama urin - Mensekresi Erythropoietin dan Renin (RAA) b. Regulasi Konsentrasi Ion Plasma - Sodium (Na), Potassium (K), Chloride Ions (dengan mengatur kuantitas yang akan dibuang melalui urin) - Level ion Kalsium dan phosphate (melalui sintesis kalsitriol) c. Hormone yang diproduksi oleh ginjal - Renin Disekresi oleh Juxtaglomerular Apparatus saat menurunnya aliran darah atau menurunnya konsentrasi Na+. Renin memengaruhi diproduksinya Angiostensin II dan akhirnya memicu terikatnya air dan garam. - Erythropoietin Menstimulasi perkembangan sel darah merah di Bone Marrow. Erythropoietin akan meningkat ketika konsentrasi oksigen di dalam darah menurun dan anemia (Hemoglobin rendah). - Vitamin D3 Enzim akan mengubah vitamin D inaktif menjadi bentuk aktifnya, 1,25(OH) 2VitD. Vitamin D3 juga terlibat dalam homeostatis Kalsium.



d. Meregulasi level glukosa darah melalui proses gluconeogenesis e. Membantu menstabilkan pH darah - Mengontrol pembuangan ion hydrogen dan ion bikarbonat melalui urin - Menjaga pH darah kurang lebih 7,4 f. Memeliharha ketersediaan nutrisi - Mencegah ekskresi: glukosa, asam amino, protein, vitamin, dan elektrolit - Mengekskresi produk sampah organik: urea, kreatinin, ammonium, dan uric acid.



g. Membantu kerja hati - Mendetoks racun Urea, Uric acid, dan garam dapat diekskresi melalui urin dan keringat.



Ammonia dan Urea a. Ammonia bersifat toxic dan sangat larut di dalam air. b. Hati akan mengubah ammonia menjadi urea (less toxic and less soluble).



Mekanisme ekskresi renal a. Urin dibentuk di nefron (About 1 million nefrons per kidney) b. Each day: - ±1000-2000 liter darah yang mengalir ke ginjal - 180 liter darah yang difiltrasi di glomerulus - ±99%-back reabsorbtion - Renal perfusion at rest ±20% of CO (lebih tinggi dar pada di jantung, otak, dan hati).



Ginjal a. Cortical Nephrons - 85-90% dari total nefron - Kebanyakan terletak di korteks superfisial ginjal - Nephron loop (loop henle/lengkung henle) relatif pendek - Arteriola eferen membawa darah menuju kapiler peritubular b. Juxtamedullary Nephrons - 10-15% dari total nefron - Loop henle ada yang memanjang ke dalam medulla - Peritubular capillaries connect to vasa recta



c. Fungsi Renal Tubule - Reabsorbsi nutrisi organik pada filtrate yang masih berguna - Reabsorbsi lebih dari 90% air dari filtrate - Membuang secret atau produk yang tidak bisa masuk ke dalam renal corpuscle selama filtrasi di glomerulus. - Konsentrasi uru=ine yang biasanya diproduksi adalah 1200-1400 mOsm/liter atau setara dengan 4 kali konsentrasi plasma darah. - Tubulus proksimal nutrisi (garam, vitamin, dll) berpindah keluar dari tubulus menggunakan transport aktif, sedangkan air melalui difusi. Proses dasar Renal a. Glomerular filtration b. Tubular reabsorbtion c. Tubular secretion Note! Urine dihasilkan dari 3 proses berikut: Excretion rate = filtration rate - reabsorption rate + secretion rate.



Filtrasi a. Terjadi di renal corpuscle b. Kontrol tekanan darah - Forces water and dissolved solutes out of glomerular capillaries into capsular space - Produces protein-free solution (filtrate) similar to blood plasma c. Kontrol aliran darah Special supporting cells (mesangial cells) - Between adjacent capillaries - Control diameter and rate of capillary blood flow Capillary Beds of The Nefrons a. Glomerulus memiliki tekanan darah yang tinggi karena: - Ateriolla is high resistance vessels - Arteriolla aferen memiliki diameter yang lebih lebar dari pada arteriolla eferen b. Cairan dan padatan akan diserap di sepanjang glomerulus c. Afferent and efferent arterioles offer high resistance to blood flow d. Tekanan darah akan turun dari 95 mmHg di arteri renal menjadi 85 mmHg di vena renal.



Pgc



gc



Pt



Glomerular Filtration a. Net Filtration Pressure (NFP) - Tekanan rata-rata forcing water dan substansi terlarut: keluar dari kapiler glomerulus menuju capsular spaces. - Di glomerulus terdapat perbedaan antara tekanan hidrostatik dengan tekanan osmotik koloid darah yang melewati kapiler glomerulus.



RENAL CORPUSCLE



b. GFR = filtration coefficient (Kf) * net filtration pressure (?) Kf = permeability * surface area GFR adalah total produk filtrasi ginjal per menit. GFR rata-rata adalah 125 ml/menit. Sedangkan jumlah cairan rata-rata yang masuk ke dalam glomerulus adalah 180 liter/hari. Mengingat filtrate glomerulus harus di-reabsorbsi maka volume plasma akan disaring 60 kali/hari atau 2,5 kali/jam. Jika penyaringan kembali ini tidak dilakukan maka tubuh akan kelebihan plasma hanya dalam waktu 24 menit. GFR tetap harus berada di bawah pemantauan agar kebutuhan tubuh dapat terpenuhi dengan baik.



Mekanisme Transport a. Antiporter



b. Symporter



Reabsorbsi ion Na



a. Pompa ion Na+ dan K+ ATPase di membrane basolateral sangat penting dalam proses reabsorbsi Na+. b. Dari total energi yang dibutuhkan ginjal, 80% nya dibutuhkan untuk pompa ion Na +. Tubule area



% of Na+ reabsorbed



Role of Na+ reabsorption



Proximal tubule



67%



Plays role in reabsorbing glucose, amino acids, H2O, Cl-, and urea



Ascending limb of the loop of Henle



25%



Plays critical role in kidneys’ ability to produce urine of varying concentrations



Distal and collecting tubules



8%



Variable and subject to hormonal control; plays role in regulating ECF volume



Reabsorbsi Oligopeptida dan Protein



Characteristics of Carrier-Mediated Transport (?) a. A specific substrate binds to carrier protein that facilitates movement across membrane



b. c. d. e.



A given carrier protein usually works in one direction only Distribution of carrier proteins varies among portions of cell surface The membrane of a single tubular cell contains many types of carrier proteins Carrier proteins, like enzymes, can be saturated



Substansi yang Tidak Mengalami Reabsorbsi A Transport Maximum (Tm): - Menggambarkan nilai kapasitas yang tersedia di renal tubule - Tersedia untuk setiap substansi yang aktif mengalami reabsorbsi - Ketika carriers protein sudah mengalami kejenuhan, kelebihannya akan diekskresikaan. Filtered Load of Glucose - GFR = 125 ml/min - Plasma = 100 mg/dl=1 mg/ml - Filtered Load of Glucose = (125 ml/min) x (1 mg/ml) = 125 mg/min Renal Treshold Diperuntukkan untuk partikel yang 100% akan direabsorbsi. Jika terdapat zat terlarut yang berada di dalam filtrate carriers yang sudah jenuh, maka zat tersebut akan dibuang melalui urin. Zat terlarut di dalam plasma akan menyebabkan zat terlarut di dalam filtrate untuk membuat jenuh carriers dan akhirnya masuk ke dalam urin (renal threshold). Kontrol Renal Terhadap Glukosa - Plasma = 100 mg/dl=1 mg/ml - Filtered Load of Glucose = (125 ml/min) x (1 mg/ml) = 125 mg/min - Transport maximum for glucose reabsorbtion = 375 mg/min - Jumlah yang direabsorbsi sebanding dengan jumlah yang disaring - Ketika transport maximum of glucose (TmG) berlebih, kandungan glukosa juga akan ikut meningkat - TmG pria = 375 mg/min TmG wanita = 300 mg/min Process



Structure



Substance



Active/passive



Reabsorption



PCT



Water (60-70%)



Passive (osmosis)



Salts (60-70%)



All active



Glucose (100%) Amino acids (100%) Vitamins (100%) Loop of Henle



Water (25%)



Passive (osmosis)



DCT



Collecting duct



-



Na+/Cl- (25%)



Active



Water (5%)



Passive (osmosis)



Na+/Cl- (5%)



Active



Water (5%)



Passive (osmosis)



Ways of Expressing Osmotic Concentration Osmolarity Total zat terlarut per liter larutan Satuan = Osm/L atau mOsm/L Cairan tubuh memiliki konsentrasi osmotic sekitar 300 mOsm/L



Loop of Henle a. Kondisi di sekitar henle sangat salty (tingkat osmolaritasnya tinggi) sehingga dapat menarik air keluar dari tubule menuju ke interstitial.



b. Countercurrent Menggambarkan perbedaan antara cairan tubular yang mengalir berlawanan arah - Cairan di henle descending mengalir menuju renal pelvis - Cairan di henle ascending mengalir menuju korteks c. Multiplication Menggambarkan efek dari perbedaan tersebut - Meningkat seiring pergerakan cairan berlanjut d. Countercurrent Multiplier



Countercurrent Multiplier System



A V



Countercurrent Multiplier System in the Loop of Henle



e. Countercurrent Exchange - Sel loop dan ductus mendapatkan nutrisi dan oksigen dari suplai darah.



-



Kapiler yang mensuplai darah berbentuk loop seperti loop nefron pada medulla Darah yang masuk dan keluar memiliki memiliki osmolaritas yang sama (?) Hal ini mempertahankan gradient konsentrasi medulla (?)



Fungsi dari Vasa Recta a. Untuk mengembalikan zat terlarut dan air yang direabsorbsi ke sirkulasi general tanpa mengganggu gradient konsentrasi. b. Agar zat terlarut yang terabsorbsi di descending tidak berdifusi ke asceniding c. Agar lebih banyak air yang masuk ke ascendent dari pada yang keluar di descendent d. Membawa air dan zat terlarut keluar dari medulla e. Menyeimbangkan reabsorbsi zat terlarut dan osmosis di medula



Urea Recirculation



Distal Tubule a. Menggunakan transport aktif untuk memindahkan lebih banyak nutrisi dari konsentrasi urin b. Beberapa ion, drugs, dan toxin akan secara aktif dipompa masuk ke dalam tubule



c. Tiga Proses di DCT: 1. Aktif mensekresikan ion hydrogen dan ion bikarbonat, drugs, dan toxin 2. Reabsorbsi selektif ion sodium, ion kalsium, dan urea dari cairan tubular 3. Reabsorbsi selektif air d. Sekresi Ion Hidrogen 1. Dihasilkan dari disosiasi asam karbonik oleh enzim karbonik anhydrase 2. Sekresi berhubungan dengan reabsorbsi sodium 3. Sekresi sodium melalui countertransport 4. Sebagai pengganti ion Na di cairan tubular 5. Ion bikarbonat akan berdifusi ke dalam aliran darah 6. Sebagai buffer untuk pH darah



e. Regulasi Air dan Zat terlarut yang Dibuang di Duct. Collectivus 1. By aldosterone Mengontrol pompa ion sodium Aksi nya akan dihambat oleh natriuretric peptide 2. By ADH Mengontrol permeabilitas air Ditekan oleh natriuretric peptide f. Obligatory Water Reabsorbtion Perpidahan air tidak bisa dicegah Biasanya 85% dari produk filtrate adalah air g. Facultative Water Reabsorbtion 15% dari volume filtrate (27 liter/hari) Segmennya relatif impermeable terhadap air Kecuali jika ada sekresi ADH h. ADH -



i.



Hormone yang menyebabkan terbukannya aquaporin stipe II di sel apical (duct. Collectivus) Meningkatkan nilai osmosis air Sekresi ADH yang lebih tinggi menyebabkan: 1. Meningkatnya jumlah water channels 2. Meningkatnya permeabilitas di DCT dan collecting system



Without ADH Air tidak di reabsorbsi Air yang telah mencapai DCT akan dibuang seluruhnya bersama urin (meningkatnya volume urin).



Formation of Water Pores: Mechanism of Vasopressin Action



Formation of Dilute Urine Osmolarity in Tubule: - ↑in Descending limb - ↓in Ascending limb - ↓in Collecting Duct



Water Transport and Vasopressin Action



Formation of Dilute and Concentrated Urine



Regulation of Water Intake



Homeostatis maintained by: water movement, ion transport, and kidney function



Negative Feedback Control of ADH



a. Hipotalamus - Jika terus menerus mensekresikan ADH dengan level yang rendah DCT dan collecting duct. akan selalu permeable terhadap air. - saat ADH dalam jumlah yang normal, collecting duct. akan mereabsorbsi 16.8 liter/hari (9.3% dari filtrat) b. Diuresis - Is the elimination of urine - Typically indicates production of large volumes of urine c. Diuretics - Are drugs that promote water loss in urine - Diuretic therapy reduces: Blood volume, Blood pressure, dan Extracellular fluid volume. Glomerular Filtration Rate (GFR) a. Homeostatic - too high, reabsorbtion incomplete , lost in the urine - too low, wastes can be reabsorbed b. Renal autoregulation c. Neural regulation d. Hormonal regulation



Creation of high filtration pressure at the renal glomerulus



Juxtaglomerular Apparatus



Renal Autoregulation of GFR a.  Tekanan darah  diameter arteriola aferen menyempit, diameter arteriola eferen melebar b.  Tekanan darah  diameter arteriola aferen melebar, diameter arteriola eferen menyempit c. Tekanan darah stabil = ±80-180 mmHg (sistolik) d. Tidak bisa mengkompensasi tekanan darah yang ekstrim How Changes in Arteriolar Resistance Alter RBF and GFR



Tubuloglomerular Feedback



Efek Saraf Simpatis Aktivitas saraf simpatis akan menstimulasi diameter arteriola aferen menyempit, hal ini akan membantu menjaga tekanan darah tetap stabil serta menjaga aliran darah yang ke jantung dan otot.



Kontrol Ekstrinsik: Mekanisme Renin dan Angiostensin Hal yang memicu pelepasan renin oleh sel granular: 1. Reduced stretch of granular cells (MAP below 80 mm Hg) 2. Stimulation of the granular cells by activated macula densa cells 3. Direct stimulation of granular cells via 1-adrenergic receptors by renal nerves MAP =



Miksi Miksi adalah proses pengosongan urinary bladder. Proses: 1. Urinary bladder akan secara progresif terisi sampai dindingnya meregang dengan intensitas ambang batas (above threshold level) 2. Saraf yang digunakan untuk reflex miksi akan bekerja untuk mengosongkan bladder. The micturition reflex is an automatic spinal cord reflex; however, it can be inhibited or facilitated by centers in the brainstem and cerebral cortex.



Miksi (Voiding or Urination) (?)



Composition and Properties of Urine



Komposisi urin normal: 1. Sampel urin tergantung pada perubahan tekanan osmotik yang menyebabkan perpindahan air yang di reabsorbsi di tubule dan collecting duct. 2. Bersih, artinya zat terlarut di dalam urin harus seminimal mungkin atau bahkan tidak ada. 3. Berwarna kuning akibat pegmentasi dari urobilin (dibentuk di ginjal dari urobilinogen). 4. Urinalysis, analisis sampel urin. - analisis volume dan fisik serta kimia dan mikroskopik partikel dari urin. - pada keadaan normal kandungan airnya sekitar 95%. - membuang solute yang sudah tidak dibutuhkan oleh tubuh. - Urinalisis dapat membantu memberi informasi mengenai fungsi organ dan metabolisme tubuh, mengidentifikasi kelainan asimptomatik, serta mengikuti perjalanan penyakit dan pengobatan. - Urinalisis dilakukan guna mengidentifikasi adanya zat-zat yang seharusnya tidak ada dalam urine pada umumnya, atau mengidentifikasi perubahan kadar zat yang terkandung dalam urine



Clearance Clearance merupakan konsep umum yang menggambarkan banyaknya substansi yang dibuang (cleared) dari plasma. Sedanagkan renal clearance of substance adalah total volume plasm yang dibersihkan (dari substansi) per menitnya.



Cs x Ps=Us x V Cs= Keterangan: Cs = Clearance of Substances Ps = Plasma Concentration of substances Us = Urine concentration of substances V = Urine flow rate



Us x V Ps



Circadian Rhythm of Cortisol Secretion