Fisiologi Ginjal
Ginjal adalah organ kompleks yang menjalankan fungsi vital melalui unit fungsional bernama nefron, dengan peran utama meliputi filtrasi plasma, reabsorpsi dan sekresi zat terlarut, serta regulasi homeostasis tubuh. 1, 2
Struktur dan Unit Fungsional
Setiap ginjal mengandung lebih dari 1 juta nefron yang berfungsi sebagai unit dasar kerja ginjal. 2 Nefron terdiri dari dua komponen utama:
- Glomerulus: Tempat terjadinya filtrasi darah, menghasilkan ultrafiltrat yang bebas dari sel dan protein besar 2
- Tubulus: Struktur yang sangat terspesialisasi di berbagai segmennya untuk menghasilkan urin akhir melalui proses reabsorpsi (pengambilan kembali zat dari cairan tubular) dan sekresi (penambahan zat ke cairan tubular) 2
Ginjal memiliki setidaknya 16 tipe sel epitel yang sangat terspesialisasi, belum termasuk sel endotel, sel imun, dan sel interstisial yang jumlahnya mungkin lebih banyak lagi. 3 Interaksi terkoordinasi antara berbagai tipe sel ini sangat kritis untuk fungsi ginjal yang optimal. 3
Fungsi Utama Ginjal
1. Fungsi Ekskresi dan Eliminasi
- Eliminasi toksin: Ginjal mengeliminasi toksin yang dihasilkan dari metabolisme seluler atau xenobiotik 1
- Ekskresi metabolit: Membuang produk sisa metabolisme tubuh 1, 4
2. Regulasi Homeostasis
Ginjal mempertahankan homeostasis lingkungan internal tubuh melalui beberapa mekanisme: 1
- Keseimbangan air (osmoregulasi): Mengatur volume dan osmolalitas cairan tubuh 1, 4
- Keseimbangan elektrolit: Mengatur konsentrasi natrium, kalium, kalsium, fosfor, dan elektrolit lainnya 1, 2
- Keseimbangan asam-basa: Mengatur pH darah melalui metabolisme glutamin antar-organ 1, 4
3. Fungsi Metabolik
Ginjal berperan penting dalam metabolisme dan reabsorpsi asam amino serta glukosa: 4
- Glukoneogenesis: Sintesis glukosa dari asam amino, laktat, dan piruvat 4
- Sintesis asam amino: Memproduksi arginin dari sitrulin, tirosin dari fenilalanin, dan glisin dari 4-hidroksiprolin 4
- Sintesis kreatin: Pada mamalia dan burung, ginjal berpartisipasi dalam sintesis kreatin 4
4. Fungsi Hormonal
Ginjal berfungsi sebagai organ endokrin yang memproduksi hormon penting: 1, 2
- Eritropoietin: Mengatur produksi sel darah merah 1, 2
- Kalsitriol (vitamin D aktif): Mempengaruhi metabolisme kalsium 1, 2
- Renin: Berperan dalam regulasi tekanan darah 1, 2
Mekanisme Kerja Nefron
Filtrasi Glomerulus
Glomerulus bertindak sebagai filter yang menyaring darah dari sel dan protein besar, menghasilkan ultrafiltrat yang mengandung elemen sirkulasi yang lebih kecil. 2 Proses ini merupakan langkah awal dalam pembentukan urin.
Reabsorpsi dan Sekresi Tubular
Tubulus ginjal sangat terspesialisasi di berbagai segmennya untuk: 2
- Reabsorpsi: Mengambil kembali zat-zat yang dibutuhkan tubuh dari cairan tubular ke dalam darah
- Sekresi: Menambahkan zat-zat tertentu dari darah ke dalam cairan tubular untuk dibuang
Kombinasi filtrasi, reabsorpsi, dan sekresi menjaga keseimbangan tubuh dalam hal air, mineral, elektrolit, dan konsentrasi ion hidrogen, serta mengeliminasi zat toksik yang diproduksi tubuh. 2
Regulasi Hemodinamik Ginjal
Autoregulasi GFR
Ginjal normal dapat mempertahankan laju filtrasi glomerulus (GFR) yang relatif konstan pada rentang tekanan darah yang luas melalui autoregulasi ginjal. 5 Mekanisme ini melibatkan:
- Konstriksi arteriol aferen: Ketika tekanan darah tinggi, arteriol aferen berkonstriksi untuk mencegah transmisi tekanan sistemik ke glomerulus 5
- Dilatasi arteriol aferen: Ketika tekanan darah turun, arteriol aferen berdilatasi untuk menstabilkan GFR atau setidaknya meminimalkan penurunannya 5
Gangguan Autoregulasi
Autoregulasi GFR yang terganggu diketahui terjadi pada berbagai kondisi klinis seperti diabetes melitus, pengurangan massa ginjal, penyakit ginjal proteinurik, serta paparan natrium diet tinggi. 5 Pada kondisi ini, tekanan darah sistemik yang tinggi lebih efisien ditransmisikan ke glomerulus karena disfungsi autoregulasi glomerulus. 5
Adaptasi pada Penurunan Fungsi Ginjal
Aktivasi Neurohormonal
Ketika GFR menurun, terjadi aktivasi sistem renin-angiotensin-aldosteron (RAAS) dan sistem saraf simpatis (SNS), yang menyebabkan peningkatan reabsorpsi natrium. 6, 5
- Angiotensin II: Menyebabkan konstriksi arteriol eferen, yang membantu mempertahankan GFR awalnya dengan meningkatkan fraksi filtrasi (persentase darah yang disaring oleh glomerulus) 6
- Aldosteron: Merangsang reabsorpsi natrium di tubulus distal dan duktus kolektivus dengan meningkatkan permeabilitas membran luminal terhadap natrium dan aktivitas pompa Na/K ATPase 6
Mekanisme Hemodinamik
Pada keadaan aliran darah ginjal yang berkurang, GFR awalnya dipertahankan melalui peningkatan fraksi filtrasi dari konstriksi arteriol eferen yang dimediasi oleh peningkatan kadar renin. 6 Peningkatan fraksi filtrasi ini menyebabkan tekanan osmotik koloid yang lebih tinggi di kapiler peritubular, yang meningkatkan reabsorpsi natrium dan air di tubulus proksimal. 6
Konsekuensi Patofisiologis
Meskipun awalnya adaptif, peningkatan reabsorpsi natrium dapat menyebabkan kelebihan volume, hipertensi, dan perburukan fungsi ginjal pada kondisi seperti gagal jantung. 6 Peningkatan fraksi filtrasi dan tekanan glomerulus pada nefron yang tersisa dapat mempercepat kerusakan ginjal dari waktu ke waktu. 6
Fungsi Ginjal Residual
Fungsi ginjal residual (RKF) sangat penting pada pasien dialisis karena berhubungan kuat dengan penurunan mortalitas. 5 Mekanisme yang terlibat dalam asosiasi ini meliputi:
- Ekskresi garam dan air: Membantu mempertahankan euvolemia 5
- Kontrol tekanan darah: RKF yang terpelihara berhubungan dengan kontrol tekanan darah yang lebih baik dan pemeliharaan geometri jantung yang lebih normal 5
- Klirens toksin uremik: Klirens ginjal terhadap solut uremik berkontribusi lebih signifikan dalam penurunan mortalitas dibandingkan klirens peritoneal 5
- Fungsi anti-inflamasi: Ginjal yang sehat berhubungan dengan tidak adanya inflamasi 5
Implikasi Klinis
Disfungsi ginjal secara merugikan mengubah konsentrasi asam amino dalam darah, sambil mempromosikan pemecahan protein otot, inflamasi, abnormalitas mitokondria, defek respons imun, dan penyakit kardiovaskular. 4 Sistem ginjal mempengaruhi semua bagian tubuh dengan menjaga keseimbangan cairan tubuh dan sistem organ lainnya berfungsi normal. 7