Buku Bahasa Indonesia Guyton And Hall Textbook of Medical Physiology 20-29
RINGKASAN MEKANISME PEMEKATAN URIN DAN PERUBAHAN OSMOLARITAS PADA BERBAGAI SEGMEN TUBULUS
Gambar 29-8. Perubahan osmolaritas cairan tubulus saat melewati segmen tubulus yang berbeda dengan adanya kadar hormon antidiuretik (ADH) yang tinggi dan tanpa ADH. (Nilai numerik menunjukkan perkiraan volume dalam mililiter per menit atau dalam osmolaritas dalam milliosmol per liter cairan yang mengalir di sepanjang segmen tubulus yang berbeda.)
Perubahan osmolaritas dan volume cairan tubulus saat melewati berbagai bagian nefron ditunjukkan pada Gambar 29-8.
Tubulus Proksimal
Sekitar 65% dari sebagian besar elektrolit yang difiltrasi direabsorpsi di tubulus proksimal. Namun, membran tubulus proksimal sangat permeabel terhadap air sehingga setiap kali zat terlarut direabsorpsi, air juga berdifusi melalui membran tubulus secara osmosis. Difusi air melintasi epitel tubulus proksimal dibantu oleh saluran air aquaporin-1 (AQP-1). Oleh karena itu, osmolaritas cairan tetap hampir sama dengan filtrat glomerulus, yaitu 300 mOsm/L.
Lengkung Henle Desenden
Ketika cairan mengalir ke bawah melalui lengkung Henle desenden, air direabsorpsi ke dalam medula. Lengan desenden juga mengandung AQP-1 dan sangat permeabel terhadap air, tetapi jauh kurang permeabel terhadap natrium klorida dan urea. Oleh karena itu, osmolaritas cairan yang mengalir melalui lengkung desenden meningkat secara bertahap hingga hampir sama dengan osmolaritas cairan interstisial di sekitarnya, yaitu sekitar 1200 mOsm/L ketika konsentrasi ADH dalam darah tinggi.
Ketika urin encer sedang dibentuk sebagai akibat konsentrasi ADH yang rendah, osmolaritas interstitium medula kurang dari 1200 mOsm/L; akibatnya, osmolaritas cairan tubulus pada lengkung desenden juga menjadi kurang pekat. Penurunan konsentrasi ini sebagian disebabkan oleh lebih sedikitnya urea yang direabsorpsi ke dalam interstitium medula dari duktus koligentes ketika kadar ADH rendah dan ginjal membentuk volume besar urin encer.
Lengkung Henle Asenden Tipis
Lengan asenden tipis pada dasarnya impermeabel terhadap air tetapi mereabsorpsi sejumlah natrium klorida. Karena tingginya konsentrasi natrium klorida dalam cairan tubulus sebagai akibat pengeluaran air dari lengkung Henle desenden, terjadi difusi pasif natrium klorida dari lengan asenden tipis ke dalam interstitium medula. Dengan demikian, cairan tubulus menjadi lebih encer ketika natrium klorida berdifusi keluar dari tubulus sementara air tetap berada di dalam tubulus.
Sebagian urea yang direabsorpsi ke dalam interstitium medula dari duktus koligentes juga berdifusi ke lengan asenden, sehingga mengembalikan urea ke sistem tubulus dan membantu mencegah pencuciannya (washout) dari medula ginjal. Daur ulang urea ini merupakan mekanisme tambahan yang berkontribusi terhadap medula ginjal yang hiperosmotik.
Lengkung Henle Asenden Tebal
Bagian tebal lengan asenden lengkung Henle juga hampir impermeabel terhadap air, tetapi sejumlah besar natrium, klorida, kalium, dan ion lainnya ditranspor secara aktif dari tubulus ke interstitium medula. Oleh karena itu, cairan dalam lengan asenden tebal lengkung Henle menjadi sangat encer, dengan konsentrasi yang turun hingga sekitar 140 mOsm/L.
Tubulus Distal Awal
Tubulus distal awal memiliki sifat yang serupa dengan lengan asenden tebal lengkung Henle sehingga terjadi pengenceran lebih lanjut terhadap cairan tubulus hingga sekitar 100 mOsm/L ketika zat terlarut direabsorpsi sementara air tetap berada di dalam tubulus.
Tubulus Distal Akhir dan Tubulus Koligentes Kortikal
Pada tubulus distal akhir dan tubulus koligentes kortikal, osmolaritas cairan bergantung pada kadar ADH. Pada kadar ADH yang tinggi, tubulus-tubulus ini sangat permeabel terhadap air dan sejumlah besar air direabsorpsi. Namun, urea tidak terlalu permeabel pada bagian nefron ini, sehingga konsentrasi urea meningkat seiring dengan reabsorpsi air.
Proses ini memungkinkan sebagian besar urea yang dihantarkan ke tubulus distal dan tubulus koligentes melewati duktus koligentes medularis interna, tempat urea tersebut akhirnya direabsorpsi atau diekskresikan dalam urin. Jika tidak terdapat ADH, hanya sedikit air yang direabsorpsi di tubulus distal akhir dan tubulus koligentes kortikal; oleh karena itu, osmolaritas menurun lebih lanjut karena reabsorpsi aktif ion yang terus berlangsung dari segmen-segmen ini.
Duktus Koligentes Medularis Interna
Konsentrasi cairan dalam duktus koligentes medularis interna juga bergantung pada: (1) ADH; dan (2) osmolaritas interstitium medula di sekitarnya yang dibentuk oleh mekanisme arus berlawanan.
Ketika terdapat ADH dalam jumlah besar, duktus ini sangat permeabel terhadap air, dan air berdifusi dari tubulus ke cairan interstisial hingga tercapai keseimbangan osmotik, dengan cairan tubulus memiliki konsentrasi yang hampir sama dengan interstitium medula ginjal (1200–1400 mOsm/L). Dengan demikian, volume kecil urin pekat terbentuk ketika kadar ADH tinggi.
Karena reabsorpsi air meningkatkan konsentrasi urea dalam cairan tubulus, dan karena duktus koligentes medularis interna memiliki transporter urea spesifik yang sangat mempermudah difusi, sebagian besar urea yang sangat terkonsentrasi di dalam duktus berdifusi keluar dari lumen tubulus ke dalam interstitium medula. Reabsorpsi urea ke dalam medula ginjal ini berkontribusi terhadap tingginya osmolaritas interstitium medula dan tingginya kemampuan ginjal untuk memekatkan urin.
Beberapa hal penting yang perlu diperhatikan mungkin tidak tampak jelas dari pembahasan ini. Pertama, meskipun natrium klorida merupakan salah satu zat terlarut utama yang berkontribusi terhadap hiperosmolaritas interstitium medula, ginjal dapat, bila diperlukan, mengekskresikan urin yang sangat pekat dengan kandungan natrium klorida yang sedikit. Hiperosmolaritas urin dalam keadaan ini disebabkan oleh tingginya konsentrasi zat terlarut lain, terutama produk sisa metabolisme seperti urea.
Salah satu keadaan ketika hal ini terjadi adalah dehidrasi yang disertai asupan natrium rendah. Sebagaimana dibahas dalam Bab 30, asupan natrium yang rendah merangsang pembentukan hormon angiotensin II dan aldosteron, yang bersama-sama menyebabkan reabsorpsi natrium yang sangat intensif dari tubulus, sementara urea dan zat terlarut lainnya tetap dipertahankan untuk membentuk urin yang sangat pekat.
Kedua, sejumlah besar urin encer dapat diekskresikan tanpa meningkatkan ekskresi natrium. Hal ini dicapai dengan menurunkan sekresi ADH, yang mengurangi reabsorpsi air pada segmen tubulus yang lebih distal tanpa mengubah reabsorpsi natrium secara bermakna.
Terakhir, terdapat volume urin obligat yang ditentukan oleh kemampuan maksimum ginjal untuk memekatkan urin dan jumlah zat terlarut yang harus diekskresikan. Oleh karena itu, apabila sejumlah besar zat terlarut harus diekskresikan, zat-zat tersebut harus disertai oleh jumlah minimum air yang diperlukan untuk mengekskresikannya.
Sebagai contoh, apabila 600 miliosmol zat terlarut harus diekskresikan setiap hari, diperlukan setidaknya 0,5 liter urin jika kemampuan maksimum ginjal untuk memekatkan urin adalah 1200 mOsm/L.
Kuantifikasi Konsentrasi dan Pengenceran Urin oleh Ginjal: Klirens Air Bebas dan Klirens Osmolar
Proses pemekatan atau pengenceran urin mengharuskan ginjal mengekskresikan air dan zat terlarut secara relatif independen. Ketika urin encer, air diekskresikan dalam jumlah yang lebih besar dibandingkan zat terlarut. Sebaliknya, ketika urin pekat, zat terlarut diekskresikan dalam jumlah yang lebih besar dibandingkan air.
Total klirens zat terlarut dari darah dapat dinyatakan sebagai klirens osmolar (Cosm). Ini adalah volume plasma yang dibersihkan dari zat terlarut setiap menit, dengan cara yang sama seperti perhitungan klirens suatu zat tunggal:
di mana Uosm adalah osmolaritas urin, V? adalah laju aliran urin, dan Posm adalah osmolaritas plasma.
Sebagai contoh, jika osmolaritas plasma adalah 300 mOsm/L, osmolaritas urin adalah 600 mOsm/L, dan laju aliran urin adalah 1 ml/menit (0,001 L/menit), maka laju ekskresi osmolar adalah 0,6 mOsm/menit (600 mOsm/L × 0,001 L/menit), dan klirens osmolar adalah 0,6 mOsm/menit dibagi 300 mOsm/L, yaitu 0,002 L/menit (2,0 ml/menit). Hal ini berarti bahwa 2 mililiter plasma dibersihkan dari zat terlarut setiap menit.
Klirens Air Bebas: Laju Relatif Ekskresi Zat Terlarut dan Air
Klirens air bebas (CH?O) dihitung sebagai selisih antara ekskresi air (laju aliran urin) dan klirens osmolar:
Dengan demikian, laju klirens air bebas menunjukkan laju ekskresi air bebas zat terlarut oleh ginjal.
Ketika klirens air bebas bernilai positif, kelebihan air sedang diekskresikan oleh ginjal. Ketika klirens air bebas bernilai negatif, kelebihan zat terlarut sedang dikeluarkan dari darah oleh ginjal dan air sedang dipertahankan.
Menggunakan contoh sebelumnya, jika laju aliran urin adalah 1 ml/menit dan klirens osmolar adalah 2 ml/menit, maka klirens air bebas adalah −1 ml/menit. Hal ini berarti bahwa alih-alih membersihkan air dari tubuh secara berlebihan dibandingkan zat terlarut, ginjal justru mengembalikan air ke sirkulasi sistemik, seperti yang terjadi pada keadaan defisit air.
Dengan demikian, setiap kali osmolaritas urin lebih besar daripada osmolaritas plasma, klirens air bebas bernilai negatif, yang menunjukkan konservasi air.
Ketika ginjal membentuk urin encer (yaitu osmolaritas urin < osmolaritas plasma), klirens air bebas akan bernilai positif, yang menunjukkan bahwa air dikeluarkan dari plasma oleh ginjal dalam jumlah yang lebih besar dibandingkan zat terlarut. Dengan demikian, air yang bebas dari zat terlarut, yang disebut air bebas, hilang dari tubuh, dan plasma menjadi lebih pekat ketika klirens air bebas bernilai positif.
Gangguan Kemampuan Memekatkan Urin
Gangguan kemampuan ginjal untuk memekatkan atau mengencerkan urin secara tepat dapat terjadi akibat satu atau lebih kelainan berikut:
- Sekresi ADH yang tidak sesuai. Sekresi ADH yang terlalu banyak maupun terlalu sedikit menyebabkan gangguan ekskresi air oleh ginjal.
- Gangguan mekanisme arus berlawanan. Interstitium medula yang hiperosmotik diperlukan untuk kemampuan maksimal memekatkan urin. Berapa pun jumlah ADH yang ada, konsentrasi urin maksimum dibatasi oleh derajat hiperosmolaritas interstitium medula.
- Ketidakmampuan tubulus distal, tubulus koligentes, dan duktus koligentes untuk merespons ADH.
Kegagalan Memproduksi ADH: Diabetes Insipidus Sentral
Ketidakmampuan memproduksi atau melepaskan ADH dari hipofisis posterior dapat disebabkan oleh cedera kepala, infeksi, atau bersifat kongenital. Karena segmen tubulus distal tidak dapat mereabsorpsi air tanpa ADH, keadaan yang disebut diabetes insipidus sentral ini menyebabkan terbentuknya volume besar urin encer, dengan volume urin yang dapat melebihi 15 L/hari.
Mekanisme rasa haus, yang akan dibahas kemudian dalam bab ini, diaktifkan ketika tubuh kehilangan air dalam jumlah berlebihan. Oleh karena itu, selama individu tersebut minum air dalam jumlah yang cukup, penurunan besar kandungan air cairan tubuh tidak akan terjadi.
Kelainan utama yang ditemukan secara klinis pada penderita kondisi ini adalah volume besar urin encer. Namun, apabila asupan air dibatasi, seperti yang dapat terjadi di rumah sakit ketika asupan cairan dibatasi atau pasien tidak sadar (misalnya akibat cedera kepala), dehidrasi berat dapat terjadi dengan cepat.
Pengobatan diabetes insipidus sentral adalah pemberian analog sintetik ADH, yaitu desmopresin, yang bekerja secara selektif pada reseptor V? untuk meningkatkan permeabilitas air di tubulus distal akhir dan tubulus koligentes. Desmopresin dapat diberikan melalui injeksi, semprotan hidung, atau secara oral, dan dengan cepat mengembalikan produksi urin mendekati normal.
Ketidakmampuan Ginjal Merespons ADH: Diabetes Insipidus Nefrogenik
Dalam beberapa keadaan, kadar ADH normal atau bahkan meningkat, tetapi segmen tubulus ginjal tidak dapat memberikan respons yang sesuai. Keadaan ini disebut diabetes insipidus nefrogenik karena kelainannya terletak pada ginjal.
Kelainan ini dapat disebabkan oleh kegagalan mekanisme arus berlawanan dalam membentuk interstitium medula ginjal yang hiperosmotik atau kegagalan tubulus distal, tubulus koligentes, dan duktus koligentes untuk merespons ADH. Dalam kedua keadaan tersebut, terbentuk volume besar urin encer yang menyebabkan dehidrasi kecuali asupan cairan ditingkatkan dalam jumlah yang sama dengan peningkatan volume urin.
Berbagai jenis penyakit ginjal dapat mengganggu mekanisme pemekatan urin, terutama penyakit yang merusak medula ginjal (lihat Bab 32 untuk pembahasan lebih lanjut). Selain itu, gangguan fungsi lengkung Henle, seperti yang terjadi pada diuretik yang menghambat reabsorpsi elektrolit pada segmen ini, misalnya furosemid, dapat mengurangi kemampuan memekatkan urin.
Lebih lanjut, obat-obatan tertentu seperti litium (yang digunakan untuk mengobati gangguan manik-depresif) dan tetrasiklin (yang digunakan sebagai antibiotik) dapat mengganggu kemampuan segmen nefron distal untuk merespons ADH.
Diabetes insipidus nefrogenik dapat dibedakan dari diabetes insipidus sentral dengan pemberian desmopresin, analog sintetik ADH. Tidak adanya penurunan cepat volume urin dan peningkatan osmolaritas urin dalam waktu 2 jam setelah injeksi desmopresin sangat mengarah pada diagnosis diabetes insipidus nefrogenik.
Penatalaksanaan yang tepat untuk diabetes insipidus nefrogenik adalah memperbaiki, bila memungkinkan, gangguan ginjal yang mendasarinya. Hipernatremia juga dapat dikurangi melalui diet rendah natrium dan pemberian diuretik yang meningkatkan ekskresi natrium oleh ginjal, seperti diuretik tiazid.
Comments (0)