Buku Bahasa Indonesia Guyton And Hall Textbook of Medical Physiology 20-29

BAB 27  

Filtrasi Glomerulus, Aliran Darah Ginjal, dan Pengaturannya

 FILTRASI GLOMERULUS: LANGKAH PERTAMA DALAM PEMBENTUKAN URIN

Langkah pertama dalam pembentukan urin adalah filtrasi sejumlah besar cairan melalui kapiler glomerulus ke dalam kapsula Bowman, yaitu hampir 180 L/hari. Sebagian besar filtrat ini direabsorpsi kembali, sehingga hanya sekitar 1 liter cairan yang diekskresikan setiap hari, meskipun laju ekskresi cairan ginjal sangat bervariasi bergantung pada asupan cairan. Tingginya laju filtrasi glomerulus bergantung pada tingginya aliran darah ginjal serta sifat khusus membran kapiler glomerulus. Dalam bab ini, dibahas gaya-gaya fisik yang menentukan laju filtrasi glomerulus (glomerular filtration rate, GFR), serta mekanisme fisiologis yang mengatur GFR dan aliran darah ginjal.

KOMPOSISI FILTRAT GLOMERULUS

Seperti sebagian besar kapiler, kapiler glomerulus relatif impermeabel terhadap protein, sehingga cairan yang difiltrasi (disebut filtrat glomerulus) pada dasarnya bebas protein dan tidak mengandung unsur seluler, termasuk eritrosit. Konsentrasi komponen lain dalam filtrat glomerulus, termasuk sebagian besar garam dan molekul organik, serupa dengan konsentrasinya dalam plasma. Pengecualian terhadap prinsip umum ini mencakup beberapa zat dengan berat molekul rendah, seperti kalsium dan asam lemak, yang tidak difiltrasi secara bebas karena sebagian terikat pada protein plasma. Sebagai contoh, hampir setengah dari kalsium plasma dan sebagian besar asam lemak plasma terikat pada protein, dan bagian yang terikat ini tidak difiltrasi melalui kapiler glomerulus.

LAJU FILTRASI GLOMERULUS SEKITAR 20% DARI ALIRAN PLASMA GINJAL

Seperti kapiler lainnya, kapiler glomerulus memfiltrasi cairan dengan laju yang ditentukan oleh: (1) keseimbangan antara gaya hidrostatik dan gaya osmotik koloid yang bekerja melintasi membran kapiler; dan (2) koefisien filtrasi kapiler (Kf), yaitu hasil kali permeabilitas dan luas permukaan filtrasi kapiler. Kapiler glomerulus memiliki laju filtrasi yang jauh lebih tinggi dibandingkan sebagian besar kapiler lain karena tekanan hidrostatik glomerulus yang tinggi dan nilai Kf yang besar. Pada manusia dewasa rata-rata, GFR sekitar 125 ml/menit atau 180 L/hari. Fraksi aliran plasma ginjal yang difiltrasi (filtration fraction) rata-rata sekitar 0,2, yang berarti sekitar 20% plasma yang mengalir melalui ginjal difiltrasi melalui kapiler glomerulus (Gambar 27-1). Fraksi filtrasi dihitung sebagai berikut:

MEMBRAN KAPILER GLOMERULUS

Membran kapiler glomerulus serupa dengan membran kapiler lain, kecuali bahwa membran ini memiliki tiga lapisan utama (bukan dua lapisan seperti biasanya): (1) endotel kapiler; (2) membran basal; dan (3) lapisan sel epitel (podosit) yang mengelilingi permukaan luar membran basal kapiler (Gambar 27-2). Ketiga lapisan ini bersama-sama membentuk sawar filtrasi yang, meskipun terdiri atas tiga lapisan, memfiltrasi air dan zat terlarut beberapa ratus kali lebih banyak dibandingkan membran kapiler biasa. Meskipun laju filtrasinya tinggi, membran kapiler glomerulus secara normal hanya memfiltrasi sejumlah kecil protein plasma.

Tingginya laju filtrasi melintasi membran kapiler glomerulus sebagian disebabkan oleh karakteristik khususnya. Endotel kapiler memiliki ribuan lubang kecil yang disebut fenestra, mirip dengan kapiler berfenestra yang ditemukan di hati, meskipun ukurannya lebih kecil dibandingkan fenestra di hati. Walaupun fenestrasi ini relatif besar, protein sel endotel kaya akan muatan negatif tetap yang menghambat lewatnya protein plasma.

Di sekeliling endotel terdapat membran basal yang tersusun atas jalinan fibril kolagen dan proteoglikan dengan ruang-ruang besar yang memungkinkan sejumlah besar air dan zat terlarut kecil difiltrasi. Membran basal sangat menghambat filtrasi protein plasma, sebagian karena adanya muatan listrik negatif yang kuat yang berkaitan dengan proteoglikan.

Bagian terakhir dari membran glomerulus adalah lapisan sel epitel (podosit) yang melapisi permukaan luar glomerulus. Podosit ini tidak membentuk lapisan yang kontinu, melainkan memiliki tonjolan panjang menyerupai kaki (pedisel) yang mengelilingi permukaan luar kapiler (lihat Gambar 27-2). Tonjolan kaki tersebut dipisahkan oleh celah yang disebut slit pore, tempat filtrat glomerulus bergerak melaluinya. Sel epitel ini, yang juga bermuatan negatif, memberikan hambatan tambahan terhadap filtrasi protein plasma. Dengan demikian, semua lapisan dinding kapiler glomerulus membentuk sawar terhadap filtrasi protein plasma, tetapi tetap memungkinkan filtrasi cepat air dan sebagian besar zat terlarut dalam plasma.

Kemampuan Filtrasi Zat Terlarut Berbanding Terbalik dengan Ukurannya

Membran kapiler glomerulus lebih tebal dibandingkan sebagian besar kapiler lain, tetapi juga jauh lebih berpori sehingga mampu memfiltrasi cairan dengan laju tinggi. Meskipun laju filtrasi tinggi, sawar filtrasi glomerulus bersifat selektif dalam menentukan molekul mana yang akan difiltrasi berdasarkan ukuran dan muatan listriknya.

Tabel 27-1 menunjukkan pengaruh ukuran molekul terhadap kemampuan filtrasi berbagai molekul. Nilai kemampuan filtrasi sebesar 1,0 berarti zat tersebut difiltrasi sebebas air, sedangkan nilai 0,75 berarti zat tersebut difiltrasi hanya 75% secepat air. Perhatikan bahwa elektrolit seperti natrium dan senyawa organik kecil seperti glukosa difiltrasi secara bebas. Ketika berat molekul suatu molekul mendekati berat molekul albumin, kemampuan filtrasinya menurun dengan cepat hingga mendekati nol.

Molekul Besar Bermuatan Negatif Difiltrasi Lebih Sulit Dibandingkan Molekul Bermuatan Positif dengan Ukuran Molekul yang Sama

Diameter molekul protein plasma albumin hanya sekitar 6 nanometer, sedangkan pori-pori membran glomerulus diperkirakan berukuran sekitar 8 nanometer (80 angstrom [Å]). Namun, albumin dibatasi untuk difiltrasi karena muatan negatifnya dan gaya tolak elektrostatik yang ditimbulkan oleh muatan negatif proteoglikan pada dinding kapiler glomerulus.

Distributor pusat penjualan segala alat listrik tenaga surya. Toko online jual listrik tenaga matahari. Produsen Produk solar sel murah.www.tokosolarcell.net . daftar Paket harga penjualan listrik tenaga matahari

Gambar 27-3 menunjukkan bagaimana muatan listrik memengaruhi filtrasi dekstran dengan berbagai berat molekul oleh glomerulus. Dekstran adalah polisakarida yang dapat dibuat sebagai molekul netral atau bermuatan negatif maupun positif. Perhatikan bahwa untuk setiap radius molekul tertentu, molekul bermuatan positif difiltrasi jauh lebih mudah dibandingkan molekul bermuatan negatif. Dekstran netral juga difiltrasi lebih mudah dibandingkan dekstran bermuatan negatif dengan berat molekul yang sama. Alasan perbedaan kemampuan filtrasi ini adalah karena muatan negatif pada membran basal dan podosit merupakan mekanisme penting untuk membatasi molekul besar bermuatan negatif, termasuk protein plasma.

Nefropati Perubahan Minimal dan Peningkatan Permeabilitas Glomerulus terhadap Protein Plasma

Pada nefropati perubahan minimal (minimal-change nephropathy), glomerulus menjadi lebih permeabel terhadap protein plasma, meskipun dapat tampak normal ketika diamati menggunakan mikroskop cahaya standar. Namun, bila diamati dengan pembesaran tinggi menggunakan mikroskop elektron, glomerulus biasanya menunjukkan podosit yang mendatar dengan tonjolan kaki yang dapat terlepas dari membran basal glomerulus (podocyte effacement).

Penyebab nefropati perubahan minimal belum jelas, tetapi mungkin setidaknya sebagian berkaitan dengan respons imunologis dan sekresi sitokin abnormal oleh sel T yang mencederai podosit serta meningkatkan permeabilitasnya terhadap beberapa protein dengan berat molekul lebih rendah, terutama albumin. Peningkatan permeabilitas ini memungkinkan protein difiltrasi oleh kapiler glomerulus dan diekskresikan ke dalam urin, suatu kondisi yang dikenal sebagai proteinuria atau albuminuria. Nefropati perubahan minimal paling sering ditemukan pada anak-anak kecil, tetapi juga dapat terjadi pada orang dewasa, terutama pada mereka yang memiliki gangguan autoimun.

FAKTOR PENENTU LAJU FILTRASI GLOMERULUS

GFR ditentukan oleh: (1) jumlah gaya hidrostatik dan gaya osmotik koloid yang bekerja melintasi membran glomerulus, yang menghasilkan tekanan filtrasi neto; dan (2) Kf glomerulus. Secara matematis, GFR sama dengan hasil kali Kf dan tekanan filtrasi neto:

Tekanan filtrasi neto merupakan jumlah gaya hidrostatik dan gaya osmotik koloid yang mendukung atau menentang filtrasi melalui kapiler glomerulus (Gambar 27-4). Gaya-gaya tersebut meliputi: (1) tekanan hidrostatik di dalam kapiler glomerulus (tekanan hidrostatik glomerulus, PG), yang mendorong filtrasi; (2) tekanan hidrostatik dalam kapsula Bowman (PB) di luar kapiler, yang menentang filtrasi; (3) tekanan osmotik koloid protein plasma dalam kapiler glomerulus (πG), yang menentang filtrasi; dan (4) tekanan osmotik koloid protein dalam kapsula Bowman (πB), yang mendukung filtrasi. Dalam kondisi normal, konsentrasi protein dalam filtrat glomerulus sangat rendah sehingga tekanan osmotik koloid cairan kapsula Bowman dianggap nol.

Dengan demikian, GFR dapat dinyatakan sebagai berikut:

Meskipun nilai normal faktor-faktor penentu GFR belum diukur secara langsung pada manusia, nilainya telah diperkirakan pada hewan seperti anjing dan tikus. Berdasarkan hasil penelitian pada hewan percobaan, perkiraan gaya normal yang mendukung dan menentang filtrasi glomerulus pada manusia diyakini sebagai berikut (lihat Gambar 27-4):

Dengan demikian, tekanan filtrasi neto = 60 − 18 − 32 = +10 mmHg.

Sebagian nilai ini dapat berubah secara bermakna dalam berbagai kondisi fisiologis, sedangkan nilai lainnya berubah terutama pada keadaan penyakit, sebagaimana akan dibahas kemudian.