ANATOMI FISIOLOGI GLOMERULUS
-
Upload
roulyrosdiani -
Category
Documents
-
view
359 -
download
38
description
Transcript of ANATOMI FISIOLOGI GLOMERULUS
ANATOMI FISIOLOGI GLOMERULUS
A. Anatomi Glomerulus
Nefron merupakan unit dasar ginjal. Nefron tersusun dari tubulus ginjal dan dan
glomerulus(W.F.Ganong, Buku Ajar Fisiologi Kedokteran:725). Glomerulus merupakan suatu
bola kapiler yang dikelilingi oleh kapsula bowman, kumpulan epitel tubulus berbentuk kapsul
cekung di mana urin difiltrasi. Glomerulus juga mengandung sel mesangial, yang merupakan
penggantung untuk menyangga lengkung kapiler dan memiliki kemampuan kontraktil dan
fagositik. Darah memasuki kapiler glomerulus melalui arteriol aferen dan meninggalkannya
melalui arteriol eferen, bukan venula. Vasokontriksi arteriol eferen menyebabkan tekanan
hidrostatik tinggi didalam kapiler glomerulus, memaksa air, ion, dan molekul kecil melewati
sawar filtrasi ke kapsula bowman. Apakah suatu zat difiltrasi atau tidak tergantung pada
ukuran molekul dan muatannya. Sawar filtrasi terdiri dari tiga lapisan. (Chris O’Callaghan, At
a Glance Sistem Ginjal 2nd ed: 13)
1. Sel endotel
Sel endotel dinding kapiler glomerulus tipis, dan memilki pori berukuran 70 nm yang
dipenuhi oleh glikoprotein bermuatan negative, terutama podokaliksin. (Chris
O’Callaghan, At a Glance Sistem Ginjal 2nd ed: 13)
2. Membrane basal glomerulus
Membrane basal kapiler juga mengandung glikoprotein bermuatan negative. Membran
ini terdiri dari dua lapisan yang mengandung kolagen tipe IV, proteoglikan heparin sulfat,
laminin, podokaliksin, dan sejumlah kecil kolagen tipe III dan V, fibronektin, dan
entaktin. Kolagen tipe IV membentuk rantai heliks yang tersusun sebagai struktur tiga
dimensi dan menjadi tempat melekat komponen lainnya. (Chris O’Callaghan, At a Glance
Sistem Ginjal 2nd ed: 13)
3. Sel epitel kapsula Bowman
Sel epitel atau podosit memiliki proyeksi panjang yang merupakan asal tonjolan kaki dan
menempel pada membrane basal glomerulus sisi saluran kemih. Tonjolan kaki dari
podosit-podosit yang berbeda saling menempel dan menyisakan celah filtrasi (filtration
slit) berukuran 25-65 nm diantaranya. Melintasi celah-celah ini, jalinan protein
membentuk “pori celah”. Protein pori celah utama adalah nefrin, yang berinteraksi
dengam protein lain termasuk podosin dan CD2AP. Pori ini merupakan kunci selektivitas
sawar pada proses filtrasi dan mencegah lewatnya molekul besar seperti albumin. (Chris
O’Callaghan, At a Glance Sistem Ginjal 2nd ed: 13)
B. Filtrasi Glomerulus
Plasma difiltrasi di dalam glomerulus secara ultrafiltrasi (yaitu bekerja pada tingkat
molecular), dan filtrar masuk ke dalam tubulus proksimal. Laju filtrasi glomerulus (LFG)
adalah ~125ml/s pada manusia. Aliran plasma/ plasmanya ginjal adalah ~600ml/s, sehingga
jumlah plasma yang difiltrasi ke nefron (fraksi filtrasi) adalah ~20%. Cairan dan solute (zat
terlarut) haris melalui 3 sawar filtrasi :
1. Endotel Kapitel Glomelurus, yang kira-kira 50 kali lebih permeable daripada sebagian
bersar jaringan lain karena memiliki pori-pori (fenestra) beryukuran kecil 70 nm
2. Membrane Basal kapiler terspesialisasi yang mengandung glikoprotein bermuatan
negative, yang diperkirakan sebagai temapt utama ultrafiltrasi.
3. Sel Epitel termodifikasi (podosit) dengan peninjolan panjang (prosesus primer) yang
meliputi kapiler dan memilki banyak tonjolan / prosesus seperti kaki (pedikel) yang
berhubungan langsung dengan membrane basal. Celah regular diantra partikel-partikel
disebut celah filtrasi, dan celah ini membatasi molekul-molekul besar. Podosit
mempertahankan membrane basal dan seperti masanial, dapat bersifat fagositik dan
sedikit kontrkatil.
*ultrastuktur dasar dari kapiler glomerulus (Guyton & Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed: )
Permeabilitas sawar filtrasi tergantunga pada ukuran molekul. Zat dengan berat molekul
<700 Da dapat lewat dengan bebes, tetapi molekul yang lebih besar hingga berukuran
70.000-100.000 Da semakin terbatas, dan bila molekul lebih besar lagi maka filtrasi menjadi
tidak signifikan. Molekul bermuatan negative semakin terbatas karena ditolak oleh muatan
negative membrane basal. Jadi, albumin (~69000 Da), yang juga bermuatan negative hanaya
trerfiltrasi dalam jumlah yang sangat kecil, sedangkan molekul kecil seperti ion, glukosa,
asama amino, dan ureum melewati filter tanpa hambatan. Hal ini berarti bahwa filtrate
(hasil filtrasi) glomerulus hamper tidak mengandung protein tetapi sebaliknya, memilki
komposisi yang identik dengan plasma.(Jeremy ward. Dkk, At a Glance Fisiologi: 65)
1. Faktor yang Mempengaruhi Laju filtrasi Glomerulus
Laju filtrasi dglomerulus bergantung pada perbedaan antara tekanan hidrostatik dan
tekanan onkotik (osmotic koloid, yang disebabkan oleh protein) pada kapiler glomerulus
dan kapsula bowman seperti pada persamaan Starling. Tekanan kapiler glomerulus (Pc)
lebih besar dari padsa tempat lain manapun (~48 mmHg) karena pengaturan arteriol
aferen dan eferen yang unikm dan kerena resistensi aferen yang rendah tetapi resistensi
eferennya tinggi. Karena tekanan kapsula bowman (Pb) adalah (~10 mmHg), maka gaya
hidrostatik netto yang mendorong filtrasi adalah (Pc- Pb) atau ~35 mmHg. Gaya ini
dilawan oleh tekanan onkotik plasma kapiler (πc: ~25 mmHg); tekanan onkotik filtrate
pada dasarnya adalah nol (tidak ada protein). Jadi, LFG ∞ (Pc- Pb) - πc. Yang harus
diperhatikan, karena fraksi filtrasi cukup berarti (~20%) dan protein tidak difiltrasi, maka
konsentrasi protein plasma dan kemudian πc akan meningkat saat darah melewati
glomerulus, sehingga mengurangi (tetapi tidak menghentikan) pada kapiler petritubulus,
di mana tekanan hidrostatik sangat rendah, peningkatan πc akan memacu reabsobsi. .
(Jeremy ward. Dkk, At a Glance Fisiologi: 65)
Jadi LFG sangat bergantung pada resistensi relative arteriol aferen dan eferen, yang
dipengaruhi tonus simpatis dan zat-zat vasoaktif lainnya. LFG bersifat konstan pada
kisaran tekanan darah yang luas (90-120 mmHg) karena adanya autoregulasi aliran
darah ginjal. Penyakit ginjal, vasokonstiktor sirkulasi dan lokal, dan aktivitas simpatis
akan mengurangi LFG, walaupun angiotensin II akan lebih mengonstiksi arteriol eferen,
sehingga meningkatkan LFG. .(Jeremy ward. Dkk, At a Glance Fisiologi: 65)
2. Penentuan LFG
LFG ditentukan oleh (1) jumlah daya hidrostatis dan osmotic koloid pada membrane
glomerulus, yang menghasilkan tekanan akhir filtrasi, dan (2) koefisien filtrasi
glomerulus, Kf secara sistematis, LFG merupakan hasil dari Kf dan tekanan filtrasi akhir. .
(Guyton & Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed:)
LFG = Kf x tekanan filtrasi akhir
Tekanan filtrasi akhir merupakan jumlah daya osmotikm koloid dan hidrostatik yang
mendorong atau melawan filtrasi yang terjadi pada kapiler glomerulus. daya ini meliputi
(1) tekanan hidrostatik didalam kapiler glomerulus yang mendorong filtrasi (Pc); (2)
tekanan hidrostatik dalam kapsul bowman (Pb) di luar kapiler, melawan filtrasi; (3)
tekanan osmotic koloid protein plasma di dalam kapiler glomerulus (πc) yang melawan
filtrasi; (4) tekanan osmotic koloid protein dalam kapsul bowman (πb) yang mendorong
filtrasi. (Pada keadaan normal, konsentrasi protein dalam filtrate glomerulus sedemikian
rendahnya sehingga tekanan osmotic koloid cairan di kapsula bowman dianggap nol). .
(Guyton & Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed:)
Karena itu LFG dapat dinyatakan sebagai :
LFG = Kf [(Pc- Pb) – (πc-πb)
Nilai LFG seorang pria normal dengan ukuran tubuh sedang adalah kira-kira sebesar 125
ml/s. besar nilai ini sebanding dengan luas permukaan tubuh. Namun, meskipun telah
dikoreksi dengan besar luas permukaan tubuh, nilai LFG wanita tetap 10% lebih rendah
dari pada nilai LFG pria. Nilai LFG sebesar 125 ml/s sama dengan 7.5 L/jam, atau 180
L/hari, sedangkan volume urine normal hanya sekitar 1 L/hari. Hal ini berarti dalam
keadaan normal, lebih dari 99% filtrate direabsorbsi. Dengan laju 125 ml/s, ginjal
melakukan filtrasi cairan yang sama dengan 4 kali jumlah total air tubuh dalam sehari,
atau 15 kali volume cairan ekstra sel (CES) atau 60 kali volume plasma.(W.F.Ganong,
Buku Ajar Fisiologi Kedokteran 22nd ed: 732)
Meskipun nilai normal untuk penentuan LFG tidak dihitung secara langsung pada
manusia, namun nilai ini telah dihitung pada hewan yaitu anjing dan tikus. Berdasarkan
pada hewan, daya normal yang mendorong dan melawan filtrasi glomerulus pada
manusia diduga sebagai berikut. (Guyton & Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed:) :
Daya yang Mendorong Filtrasi (mmHg)
Tekanan hidrostatik glomerulus 60
Tekanan osmotic koloid di kapsula bowman 0
Daya yang Melawan Filtrasi (mmHg)
Tekanan hidrostatik glomerulus
Tekanan osmotic koloid di kapiler glomerulus 18
Tekanan filtrasi akhir = 60 – 18 – 32 = + mmHg 32
*ringkasan berbagai gaya yang menyebabkan filtrasi oleh kapiler glomerulus (Guyton & Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed: )
3. Peningkatan LFG Akibat Peningkatan Koefisien Filtrasi Kapiler Glomerulus
Kf merupakan ukuran hasil konduktivitas hidrolik dan area permukaan kapiler
glomerulus. Kf tidak dapat diukur secara langsung, tetapi diperkirakan secara
eksperimental dengan cara membagi laju filtrasi glomerulus dengan tekanan filtrasi
akhir(Guyton & Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed: ) :
Kf = LFG/ tekanan akhir filtrasi
Karena LFG total untuk kedua ginjal kira-kira 125 ml/s dan tekanan akhir filtrasi 10
mmHg, maka Kf normal kira-kira 12.5 ml/s/mmHg dari tekanan filtrasi tersebut. Jika Kf
dinyatakan 100 gram berat ginjal, rata-rata Kf sekitar 4.2 ml/s/mmHg per 100 gram
ginjal, nilai tersebut 400 kali lebih besar dari Kf pada kebanyakan system kapiler tubuh
lainnya; rata-rata Kf pada banyak jaringan tubuh lainnya kira-kira hanya 0.01
ml/s/mmHg per 100 gram. Kf kapiler glomerulus yang tinggi ini sangat mempengaruhi
laju filtrasi cairannya yang cepat. (Guyton & Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed: )
Meskipun peningkatan Kf akan menaikkan LFG dan penurunan Kf akan mengurangi LFG,
perubahan Kf mungkin bukan merupakan mekanisme utama pengaturan LFG normal
dari hari ke hari. Namun, beberapa pentyakit akan menurunkan Kf dengan cara
mengurangi jumlah kapiler glomerulus fungsional (dengan demikian mengurangi area
permukaan untuk filtrasi) atau dengan menambah ketebalan membrane kapiler
glomerulus dan mengurangi konduktivitas hidroliknya. (Guyton & Hall, Fisiologi
Kedokteran 11th ed )
4. Penurunan LFG Akibat Peningkatan Tekanan Hidrostatik di Kapsula Bowman
Pengukuran langsung tekanan hidrostatik di kapsula bowman dan pada berbagai tempat
di tubulus proksimal dengan menggunakan mikropipet, menunjukkan bahwa dalam
keadaan normal perkiraan yang masuk akal untuk tekanan kapsula bowman pada
manusia adalah 18 mmHg. Kenaikan tekanan hidrostatik pada kapsula bowman akan
menurunkan LFG, sedangkan penurunan tekanan tersebut akan menyebabklan kenaikan
LFG. Namun perubahan tekanan di kapsula Bowman biasanya bukan merupakan cara
utama untuk mengatur LFG.Dalam keadaan patologi tertentu yangb disertai dengan
obstruksi traktus urinarius, tekanan di kapsula bowman dapat meningkat secara nyata,
menyebabkan penurunan LFG yang serius. (Guyton & Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed: )
5. Penurunan LFG Akibat Peningkatan Tekanan Osmotik Koloid di Kapiler Glomerulus
Ketika darah mengalir dari arteriol aferen melalui kapiler glomerulus menuju ke arteriol
eferen, konsentrasi protein plasma meningkat kira-kira 20%. Alas an untuk ini ialah kira-
kira seperlima cairan pada kapiler disaring ke dalam kapsula bowman, sehingga akan
memekatkan protein plasma glomerulus yang tidak disaring. Dengan anggapan bahwa
tekanan osmotic koloid plasma normal yang memasuki kapiler glomerulus besarnya 28
mmHg, nilai tersebut biasanya meningkat menjadi 36 mmHg pada saat darah mencapaio
ujung eferen kapiler. Oleh karena itu tekanan osmotic koloid rata-rata dari protein
plasma kapiler glomerulus merupakan nilai pertengahan antara 28 mmHg dan 36 mmHg,
atau kira-kira 32 mmHg. (Guyton & Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed:)
Jadi ada dua factor yang mempengaruhi tekanan osmotic koloid kapiler glomerulus : (1)
tekanan osmotic koloid plasma arterial dan (2) fraksi plasma yang disaring oleh kapiler
glomerulus (fraksi filtrasi). Kenaikan tekanan osmotic koloid plasma arterial akan
meningkatkan tekanan osmotic koloid di kapiler glomerulus, ayng kemudian akan
menurunkan LFG.
Kenaikan fraksi filtrasi juga akan
memekatkan protein plasma dan
meningkatkan tekanan osmotic kolid glomerulus. karena fraksi filtrasi diartikan sebagai
LGF/aliran plasma ginjal, maka fraksi filtrasi dapat ditingkatkan dengan cara menaikkan
LFG atau menurunkan aliran plasma ginjal. Sebagai contoh, penurunan aliran plasma
ginjal tanpa disertai dengan perubahan awal pada LFG akan cenderung meningkatkan
fraksi filtrasi, yang akan menaikkan tekanan osmotic koloid kapiler glomerulus dan
cenderung untuk menurunkan LFG. Dengan alas an ini, perubahan aliran darah ginjal
dapat mengurangi LFG secara bebas terhadap perubahan tekanan hidrostatik
glomerulus. (Guyton & Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed:
*peningkatan tekanan osmotic koloid dalam plasma yang mengalir melalui kapiler glomerulus. (Guyton & Hall, Fisiologi
Kedokteran 11th ed: )
Pada kenaikkan aliran darah ginjal, mula-mula hanya sedikit fraksi plasma yang disaring
keluar dari kapiler glomerulus, menyebabkan kenaikan tekanan osmotic koloid di kapiler
glomerulus yang lebih lambat dan efek penghambatan LFG yang lebih sedikit. Akibatnya,
walaupun dengan tekanan hidrostatik glomerulus yang konstan, laju aliran darah yang
lebih besar ke dalam glomerulus cenderung akan meningkatkan LFG, dan laju aliran
darah yang lebih rendah ke dalam glomerulus cenderung akan menurunkan LFG.
(Guyton & Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed: )
6. Peningkatan LFG Akibat Peningkatan Tekanan Hidrostatik di Kapiler Glomerulus
Pada kondisi normal, tekanan hidrostatik kapiler glomerulus diperkirakan besarnya
sekitar 60 mmHg. Perubahan tekanan hidrostatik glomerulus merupakan alat utama
untuk mengatur LFG secara fisiologis. Kenaikan tekanan hidrostatik glomerulus akan
meningkatkan LFG, sedangkan penurunan tekanan hidrostatik glomerulus akan
mengurangi LFG. (Guyton & Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed: )
Tekanan hidrostatik glomerulus ditentukan oleh tiga variable, masing-masing variable
berada di bawah kendali fisiologis: (1) tekanan arteri, (2) tahanan arteriol aferen, (3)
tahanan arteriol eferen. (Guyton & Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed:
Kenaikkan tekanan arteri cenderung meningkatkan tekanan hidrostatik glomerulus, dan,
karena itu, meningkatkan LFG. Kenaikkan tahanan arteriol aferen mengurangi tekanan
hidrostatik glomerulus dan menurunkan LFG. Sebaliknya dilatasi arteriol aferen
meningkatkan tekanan hidrostatik glomerulus dan LFG. (Guyton & Hall, Fisiologi
Kedokteran 11th ed: )
*pengaruh perubahan tahanan arteriol aferen atau eferen
terhadap laju filtrasi glomerulus dan aliran darah ginjal.
(Guyton & Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed: )
Konstriksi arteriol eferen meningkatkan tahanan aliran keluar dari kapiler glomerulus. hal ini
akan meningktakan tekanan hidrostatik glomerulus, dan sepanjang kenaikan tahanan eferen
tidak mengurangi aliran darah ginjal terlalu banyak, maka LFG hanya meningkat sedikit.
Namun, karena konstriksi arteriol eferen juga mengurangi aliran darah ginjal, fraksi filtrasi
dan tekanan osmotic koloid glomerulus akan meningkat seiring dengan peningkatan tahanan
arteriol eferen. Karena itu, jika konstriksi arteriol eferen cukup berat(melebihi tiga kali lipat
kenaikan tahana arteriol eferen), maka kenaikan tekanan osmotic koloid akan melebihi
kenaikan tekanan hidrostatik kapiler glomerulus yang disebabkan oleh konstriksi arteriol
eferen. Bila hal ini terjadi, daya akhir filtrasi menjadi menurun, menyebabkan penurunan
LFG. (Guyton & Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed: )
Jadi, konstriksi arteriol eferen mempunyai pengaruh bifasik terhadap LFG. Pada konstriksi
tingkat sedang, terjadi sedikit kenaikan LFG, tetapi pada konstriksi yang berat, terjadi
penurunan LFG. Penyebab utama penurunan LFG ini adalah sebagai berikut : ketika
konstriksi eferen menjadi berat dan konsentrasi protein plasma meningkat, terjadi
peningkatan tekanan osmotic koloid yang cepat dan nonlinier yang disebabkan efek Donnan;
semakin tinggin konsentrasi protein, semakin cepat tekanan koloid meningkat karena
interaksi ikatan ion terhadap protein plasma, yang juga menimbulkan efek osmotic. (Guyton
& Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed: )
Singkatnya kontraksi arteriol aferen selalu menurunkan LFG. Namun, efek konstriksi arteriol
eferen bergantung pada beratnya konstriksi; konstriksi eferen yang sedang akan menaikkan
LFG, tetapi konstriksi eferen yang berat (lebih dari tiga kali lipat kenaikan tahanan)
cenderung akan menurunkan LFG. (Guyton & Hall, Fisiologi Kedokteran 11th ed:
7. Permeabilitas
Permeabilitas kapiler glomelurus kira-kira 50 kali permeabilitas kapiler otot rangka. Zat
yang tidak bermuatan (netral) dengan diameter efektif molekul yang kurang dari 4 nm
bebas difiltrasi, sedangkan filtrasi mendekati nol jika zat tersebut memilki diameter yang
lebih dari 8 nm. Diantara kedua ini, proses filtrasi berbanding terbalik dengan diameter
zat yang difiltrasi. Akan tetapi, sialoprotein yang terdapat di dinding kapiler glomerulus
yang bermuatan negative, dan penelitian dengan deksttan anionic atau kationik
menunjukkan bahwa muatan negative dinding kapiler akan menolak zat dalam darah
yang juga mermuatan negative sehingga filtrasi anion berdiameter 4 nm kurang dari
sepuluh filtrasi zat netral berukuran sama. Hal ini mungkin dapat menjelaskan mengapa
albumin, yang memiliki diameter efektif molekul sekitar 7 nm, dalam keadaan normal
memilki kadar di glomerulus hanya sekitar 0.2% dari kadar plasmanya atau lebih rendah
daripada yang seharusnya terjadi hjika perhitungannya hanya didasarkan pada
diameternya; albumin dalam sirkulasi bermuatan negative. Filtrasi kation lebih besar
daripada filtrasi zat bermuatan netral.(W.F.Ganong, Buku Ajar Fisiologi Kedokteran 22nd
ed: 733)
*pengaruh muatan listrik pada bersihan
fraksional.(W.F.Ganong, Buku Ajar Fisiologi
Kedokteran 22nd ed: 733)
Jumlah protein dalam urine normalnya kurang dari 100 mg/hari, dan sebagian besar
protein tidak difiltrasi tetapi berasal dari sel tubulus yang terlepas. Ditemukannya
albumin dalam jumlah bermakna dalam urine disebut albuminuria. Pada penyakit
nefritis, muatan negative dinding glomerulus hilang sehingga albuminuria dapat terjadi
tanpa disertai pelebaran “pori-pori” membrane filtrasi.(W.F.Ganong, Buku Ajar Fisiologi
Kedokteran 22nd ed: 733)
8. Luas Permukaan Filtrasi
Kf dapat diubah nilainya oleh sel mesangial. Kontraksi sel-sel ini akan menurunkan Kf yang
sebagian besar terjadi akibat penciutan luas permukaan filtrasi. Kontraksi di tempat
percabangan pembuluh kapiler mungkin mengalirkan darah dari beberapa pembuluh,
sedangkan dib tempat lain, kontraksi sel mesangial akan mengubah dan mengganggu
ukuran lumen kapiler. (W.F.Ganong, Buku Ajar Fisiologis Kedokteran 22nd ed: 733)
Sumber :
1. Guyton & Hall. Fisiologi kedokteran. 11th ed. Jakarta: buku kedokteran. 2008
2. Ganong F.W. Fisiologi Kedokteran. 22th ed. Jakarta: buku kedokteran. 2008
3. Ward Jeremy, dkk. At a glance fisiologi. Jakarta: erlangga. 2007
4. Callaghan O, Chris. At a glance system ginjal. 2nd ed. Jakarta: erlangga. 2007