Pembentukan urin

Pembentukan urin akhir oleh ginjal terdiri dari beberapa proses utama:

• ultrafiltrasi darah arteri di glomeruli ginjal;
• penyerapan kembali zat-zat dalam tubulus, sekresi sejumlah zat ke dalam lumen tubulus;
• sintesis zat baru oleh ginjal, yang memasuki lumen tubulus dan darah;
• aktivitas sistem arus berlawanan, yang mengakibatkan urin akhir terkonsentrasi atau terdilusi.

Ultrafiltrasi

Ultrafiltrasi dari plasma darah ke kapsul Bowman terjadi di kapiler glomerulus ginjal. SCF merupakan indikator penting dalam proses pembentukan urin. Nilainya dalam satu nefron bergantung pada dua faktor: tekanan efektif ultrafiltrasi dan koefisien ultrafiltrasi.

Penggerak ultrafiltrasi adalah tekanan filtrasi efektif, yang merupakan perbedaan antara tekanan hidrostatik dalam kapiler dan jumlah tekanan onkotik protein dalam kapiler dan tekanan dalam kapsul glomerulus:

_Efek P = P _hidro - (P _onc + P _caps )

Di mana P _effect adalah tekanan filtrasi efektif, P _hydr adalah tekanan hidrostatik dalam kapiler, P _onc adalah tekanan onkotik protein dalam kapiler, P _caps adalah tekanan dalam kapsul glomerulus.

Tekanan hidrostatik pada ujung aferen dan eferen kapiler adalah 45 mmHg. Tekanan ini tetap konstan sepanjang seluruh panjang filtrasi lengkung kapiler. Tekanan ini ditentang oleh tekanan onkotik protein plasma, yang meningkat ke arah ujung eferen kapiler dari 20 mmHg menjadi 35 mmHg, dan tekanan dalam kapsul Bowman, yang sebesar 10 mmHg. Akibatnya, tekanan filtrasi efektif adalah 15 mmHg (45 - [20 + 10]) pada ujung aferen kapiler, dan 0 (45 - [35 + 10]) pada ujung eferen, yang, bila dikonversi ke seluruh panjang kapiler, kira-kira sebesar 10 mmHg.

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, dinding kapiler glomerulus merupakan penyaring yang tidak memungkinkan elemen seluler, senyawa molekul besar, dan partikel koloid melewatinya, sementara air dan zat molekul rendah dapat melewatinya dengan bebas. Kondisi penyaring glomerulus dicirikan oleh koefisien ultrafiltrasi. Hormon vasoaktif (vasopresin, angiotensin II, prostaglandin, asetilkolin) mengubah koefisien ultrafiltrasi, yang karenanya memengaruhi SCF.

Dalam kondisi fisiologis, totalitas semua glomerulus ginjal menghasilkan 180 liter filtrat per hari, yaitu 125 ml filtrat per menit.

Reabsorpsi zat dalam tubulus dan sekresinya

Reabsorpsi zat-zat yang disaring terjadi terutama di bagian proksimal nefron, tempat semua zat yang bernilai fisiologis yang telah memasuki nefron dan sekitar 2/3 ion natrium, klorin, dan air yang disaring diserap. Keunikan reabsorpsi di tubulus proksimal adalah bahwa semua zat diserap dengan volume air yang setara secara osmotik dan cairan di tubulus praktis tetap isoosmotik terhadap plasma darah, sedangkan volume urin primer di ujung tubulus proksimal berkurang lebih dari 80%.

Kerja nefron distal membentuk komposisi urin karena proses reabsorpsi dan sekresi. Di segmen ini, natrium diserap kembali tanpa volume air yang setara dan ion kalium disekresikan. Ion hidrogen dan amonium memasuki lumen nefron dari sel-sel tubulus. Pengangkutan elektrolit dikendalikan oleh hormon antidiuretik, aldosteron, kinin, dan prostaglandin.

Sistem arus berlawanan

Aktivitas sistem arus berlawanan diwakili oleh kerja sinkron beberapa struktur ginjal - segmen tipis menurun dan menaik lengkung Henle, segmen kortikal dan medula duktus pengumpul, serta pembuluh lurus yang menembus seluruh ketebalan medula ginjal.

Prinsip dasar sistem arus berlawanan ginjal:

• pada semua tahap, air hanya bergerak secara pasif sepanjang gradien osmotik;
• tubulus lurus distal lengkung Henle tidak tembus air;
• di dalam tubulus lurus lengkung Henle terjadi transpor aktif Na ⁺, K ⁺, Cl;
• cabang tipis lengkung Henle yang menurun bersifat kedap terhadap ion dan permeabel terhadap air;
• ada siklus urea di sumsum bagian dalam ginjal;
• Hormon antidiuretik memastikan permeabilitas saluran pengumpul terhadap air.

Bahasa Indonesia: Bergantung pada keadaan keseimbangan air tubuh, ginjal dapat mengeluarkan urin hipotonik, sangat encer atau terkonsentrasi secara osmotik. Semua bagian tubulus dan pembuluh sumsum ginjal berpartisipasi dalam proses ini, berfungsi sebagai sistem perkalian putar arus berlawanan. Inti dari aktivitas sistem ini adalah sebagai berikut. Ultrafiltrat yang memasuki tubulus proksimal secara kuantitatif berkurang menjadi 3/4-2/3 dari volume aslinya karena penyerapan kembali air dan zat-zat yang terlarut di dalamnya di bagian ini. Cairan yang tersisa di tubulus tidak berbeda dalam osmolaritas dari plasma darah, meskipun memiliki komposisi kimia yang berbeda. Kemudian cairan dari tubulus proksimal masuk ke segmen tipis menurun dari lengkung Henle dan bergerak lebih jauh ke puncak papila ginjal, di mana lengkung Henle membengkok 180° dan isinya melewati segmen tipis menaik ke tubulus lurus distal, yang terletak sejajar dengan segmen tipis menurun.

Segmen tipis yang menurun dari lengkung tubulus bersifat permeabel terhadap air tetapi relatif impermeabel terhadap garam. Akibatnya, air mengalir dari lumen segmen ke jaringan interstisial di sekitarnya sepanjang gradien osmotik, akibatnya konsentrasi osmotik dalam lumen tubulus meningkat secara bertahap.

Setelah cairan memasuki tubulus lurus distal lengkung Henle, yang sebaliknya, kedap air dan dari sana terjadi pengangkutan aktif klorin dan natrium yang aktif secara osmotik ke interstitium di sekitarnya, isi bagian ini kehilangan konsentrasi osmotik dan menjadi hipoosmolal, yang menentukan namanya - "segmen pengencer nefron". Di interstitium di sekitarnya, proses yang berlawanan terjadi - akumulasi gradien osmotik karena Na ⁺, K ⁺ dan Cl. Akibatnya, gradien osmotik transversal antara isi tubulus lurus distal lengkung Henle dan interstitium di sekitarnya akan menjadi 200 mOsm/l.

Di zona dalam medula, peningkatan tambahan dalam konsentrasi osmotik disediakan oleh sirkulasi urea, yang masuk secara pasif melalui epitel tubulus. Akumulasi urea di medula bergantung pada permeabilitas yang berbeda dari duktus pengumpul kortikal dan duktus pengumpul medula terhadap urea. Duktus pengumpul kortikal, tubulus lurus distal, dan tubulus berbelit-belit distal tidak dapat ditembus oleh urea. Duktus pengumpul medula sangat permeabel terhadap urea.

Saat cairan yang disaring bergerak dari lengkung Henle melalui tubulus kontortus distal dan duktus pengumpul kortikal, konsentrasi urea dalam tubulus meningkat karena penyerapan kembali air tanpa urea. Setelah cairan memasuki duktus pengumpul medula bagian dalam, tempat permeabilitas terhadap urea tinggi, cairan tersebut bergerak ke interstitium dan kemudian diangkut kembali ke tubulus yang terletak di medula bagian dalam. Peningkatan osmolalitas di medula disebabkan oleh urea.

Sebagai hasil dari proses yang tercantum, konsentrasi osmotik meningkat dari korteks (300 mOsm/l) ke papila ginjal, mencapai 1200 mOsm/l baik di lumen bagian awal cabang tipis lengkung Henle maupun di jaringan interstisial di sekitarnya. Dengan demikian, gradien osmotik kortikomeduler yang diciptakan oleh sistem pengganda arus berlawanan adalah 900 mOsm/l.

Kontribusi tambahan terhadap pembentukan dan pemeliharaan gradien osmotik longitudinal dilakukan oleh vasa recta, yang mengikuti jalur lengkung Henle. Gradien osmotik interstisial dipertahankan oleh pembuangan air yang efektif melalui vasa recta yang menaik, yang memiliki diameter lebih besar daripada vasa recta yang menurun dan jumlahnya hampir dua kali lebih banyak. Ciri unik vasa recta adalah permeabilitasnya terhadap makromolekul, yang menghasilkan sejumlah besar albumin di medula. Protein menciptakan tekanan osmotik interstisial, yang meningkatkan penyerapan kembali air.

Konsentrasi akhir urin terjadi di duktus pengumpul, yang mengubah permeabilitasnya terhadap air tergantung pada konsentrasi ADH yang disekresikan. Pada konsentrasi ADH yang tinggi, permeabilitas membran sel duktus pengumpul terhadap air meningkat. Gaya osmotik menyebabkan air bergerak dari sel (melalui membran dasar) ke interstitium hiperosmotik, yang memastikan pemerataan konsentrasi osmotik dan terciptanya konsentrasi osmotik yang tinggi dari urin akhir. Dengan tidak adanya produksi ADH, duktus pengumpul praktis kedap air dan konsentrasi osmotik urin akhir tetap sama dengan konsentrasi interstitium di korteks ginjal, yaitu urin isoosmotik atau hipoosmolar dikeluarkan.

Dengan demikian, kadar pengenceran urine yang maksimal bergantung pada kemampuan ginjal untuk menurunkan osmolalitas cairan tubulus akibat adanya transpor aktif ion kalium, natrium, dan klorida di cabang asenden lengkung Henle, dan transpor aktif elektrolit di tubulus kontortus distal. Akibatnya, osmolalitas cairan tubulus di bagian awal duktus pengumpul menjadi lebih rendah daripada plasma darah dan sebesar 100 mOsm/L. Jika tidak ada ADH, dengan adanya transpor tambahan natrium klorida dari tubulus di duktus pengumpul, osmolalitas di bagian nefron ini dapat menurun hingga 50 mOsm/L. Pembentukan urine pekat bergantung pada adanya osmolalitas tinggi di interstitium medula dan produksi ADH.