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

BAB 28 

Reabsorpsi dan Sekresi Tubulus Ginjal

Ketika filtrat glomerulus memasuki tubulus ginjal, cairan tersebut mengalir secara berurutan melalui bagian-bagian tubulus berikut: tubulus proksimal, lengkung Henle, tubulus distal, tubulus pengumpul, dan duktus pengumpul sebelum akhirnya diekskresikan sebagai urin. Sepanjang jalur ini, beberapa zat direabsorpsi secara selektif dari tubulus kembali ke dalam darah, sedangkan zat lainnya disekresikan dari darah ke dalam lumen tubulus. Pada akhirnya, urin yang terbentuk dan seluruh zat yang terkandung di dalamnya merupakan hasil dari tiga proses dasar ginjal, yaitu filtrasi glomerulus, reabsorpsi tubulus, dan sekresi tubulus:

Ekskresi urin = Filtrasi glomerulus − Reabsorpsi tubulus + Sekresi tubulus

Untuk banyak zat, reabsorpsi tubulus memainkan peran yang jauh lebih penting dibandingkan sekresi dalam menentukan laju akhir ekskresi urin. Namun, sekresi tubulus berperan terhadap sejumlah besar ion kalium, ion hidrogen, dan beberapa zat lain yang terdapat dalam urin.

REABSORPSI TUBULUS BERSIFAT SANGAT BESAR SECARA KUANTITATIF DAN SANGAT SELEKTIF

Zat	Jumlah yang Difiltrasi	Jumlah yang Direabsorpsi	Jumlah yang Diekskresikan	Persentase Beban Terfiltrasi yang Direabsorpsi
Glukosa (g/hari)	180	180	0	100
Bikarbonat (mEq/hari)	4320	4318	2	>99,9
Natrium (mEq/hari)	25.560	25.410	150	99,4
Klorida (mEq/hari)	19.440	19.260	180	99,1
Kalium (mEq/hari)	756	664	92	87,8
Urea (g/hari)	46,8	23,4	23,4	50
Kreatinin (g/hari)	1,8	0	1,8	0

Tabel 28-1 menunjukkan penanganan ginjal terhadap beberapa zat yang semuanya difiltrasi secara bebas di ginjal dan direabsorpsi dengan laju yang bervariasi. Laju filtrasi masing-masing zat dihitung sebagai berikut:

Filtrasi = Laju filtrasi glomerulus × Konsentrasi plasma

Perhitungan ini mengasumsikan bahwa zat tersebut difiltrasi secara bebas dan tidak terikat pada protein plasma. Sebagai contoh, jika konsentrasi glukosa plasma adalah 1 g/L, jumlah glukosa yang difiltrasi setiap hari adalah sekitar 180 L/hari × 1 g/L, atau 180 g/hari. Karena pada keadaan normal hampir tidak ada glukosa yang diekskresikan, maka laju reabsorpsi glukosa juga sebesar 180 g/hari.

Dari Tabel 28-1, terdapat dua hal yang langsung terlihat. Pertama, proses filtrasi glomerulus dan reabsorpsi tubulus secara kuantitatif sangat besar dibandingkan dengan ekskresi urin untuk banyak zat. Oleh karena itu, perubahan kecil pada filtrasi glomerulus atau reabsorpsi tubulus berpotensi menyebabkan perubahan yang relatif besar pada ekskresi urin.

Sebagai contoh, penurunan reabsorpsi tubulus sebesar 10%, dari 178,5 menjadi 160,7 L/hari, akan meningkatkan volume urin dari 1,5 menjadi 19,3 L/hari (hampir 13 kali lipat) jika laju filtrasi glomerulus (GFR) tetap konstan. Dalam kenyataannya, perubahan reabsorpsi tubulus dan filtrasi glomerulus terkoordinasi secara erat sehingga fluktuasi besar dalam ekskresi urin dapat dihindari.

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

Kedua, berbeda dengan filtrasi glomerulus yang relatif tidak selektif (hampir semua zat terlarut dalam plasma difiltrasi kecuali protein plasma atau zat yang terikat padanya), reabsorpsi tubulus sangat selektif. Beberapa zat, seperti glukosa dan asam amino, direabsorpsi hampir secara sempurna dari tubulus sehingga laju ekskresinya dalam urin pada dasarnya nol. Banyak ion dalam plasma, seperti natrium, klorida, dan bikarbonat, juga direabsorpsi dalam jumlah besar, tetapi laju reabsorpsi dan ekskresinya dalam urin bersifat bervariasi sesuai dengan kebutuhan tubuh. Sebaliknya, produk sisa metabolisme seperti urea dan kreatinin hanya sedikit direabsorpsi dari tubulus dan diekskresikan dalam jumlah yang relatif besar.

Dengan demikian, melalui pengendalian reabsorpsi berbagai zat, ginjal mengatur ekskresi zat terlarut secara independen satu sama lain, suatu kemampuan yang sangat penting untuk pengendalian komposisi cairan tubuh secara presisi. Dalam bab ini akan dibahas mekanisme yang memungkinkan ginjal mereabsorpsi atau mensekresikan berbagai zat secara selektif dengan laju yang bervariasi.

REABSORPSI TUBULUS MELIPUTI MEKANISME PASIF DAN AKTIF

Gambar 28-1 Reabsorpsi air dan zat terlarut yang telah difiltrasi dari lumen tubulus melintasi sel epitel tubulus, melalui interstisium ginjal, dan kembali ke dalam darah. Zat terlarut ditranspor melalui sel (jalur transseluler) melalui difusi pasif atau transport aktif, atau di antara sel (jalur paraseluler) melalui difusi. Air ditranspor melalui sel dan di antara sel tubulus melalui osmosis. Transport air dan zat terlarut dari cairan interstisial ke kapiler peritubulus terjadi melalui ultrafiltrasi (aliran massal).

Agar suatu zat dapat direabsorpsi, zat tersebut terlebih dahulu harus ditranspor (1) melintasi membran epitel tubulus menuju cairan interstisial ginjal dan kemudian (2) melalui membran kapiler peritubulus kembali ke dalam darah (Gambar 28-1). Dengan demikian, reabsorpsi air dan zat terlarut mencakup serangkaian tahapan transport.

Reabsorpsi melintasi epitel tubulus menuju cairan interstisial melibatkan transport aktif maupun pasif melalui mekanisme dasar yang sama seperti yang telah dibahas pada Bab 4 mengenai transport melintasi membran sel lain di tubuh. Sebagai contoh, air dan zat terlarut dapat ditranspor melalui membran sel (jalur transseluler) atau melalui ruang di antara hubungan antarsel (jalur paraseluler).

Selanjutnya, setelah diserap melintasi sel epitel tubulus ke dalam cairan interstisial, air dan zat terlarut ditranspor melalui dinding kapiler peritubulus ke dalam darah melalui ultrafiltrasi (aliran massal) yang dimediasi oleh gaya hidrostatik dan osmotik koloid. Kapiler peritubulus berperilaku seperti ujung vena dari sebagian besar kapiler lainnya karena terdapat gaya reabsorptif bersih yang memindahkan cairan dan zat terlarut dari interstisium ke dalam darah.

TRANSPORT AKTIF

Transport aktif dapat memindahkan zat terlarut melawan gradien elektrokimia; proses ini memerlukan energi yang berasal dari metabolisme. Transport yang secara langsung berpasangan dengan sumber energi, seperti hidrolisis adenosin trifosfat (ATP), disebut transport aktif primer. Contoh mekanisme ini adalah pompa natrium-kalium adenosin trifosfatase (ATPase) (pompa Na?-K? ATPase) yang berfungsi di sebagian besar bagian tubulus ginjal.

Transport yang secara tidak langsung berpasangan dengan sumber energi, misalnya akibat gradien ion, disebut transport aktif sekunder. Reabsorpsi glukosa oleh tubulus ginjal merupakan contoh transport aktif sekunder. Meskipun zat terlarut dapat direabsorpsi oleh tubulus melalui mekanisme aktif dan/atau pasif, air selalu direabsorpsi secara pasif melintasi membran epitel tubulus melalui proses osmosis.

Zat Terlarut Dapat Ditranspor Melalui Sel Epitel atau Di Antara Sel

Sel tubulus ginjal, seperti sel epitel lainnya, diikat bersama oleh tight junction. Ruang interseluler lateral terletak di belakang tight junction dan memisahkan sel-sel epitel tubulus. Zat terlarut dapat direabsorpsi atau disekresikan melintasi sel melalui jalur transseluler atau di antara sel dengan bergerak melintasi tight junction dan ruang interseluler melalui jalur paraseluler.

Natrium merupakan salah satu zat yang bergerak melalui kedua jalur tersebut, meskipun sebagian besar natrium ditranspor melalui jalur transseluler. Pada beberapa segmen nefron, terutama tubulus proksimal, air juga direabsorpsi melalui jalur paraseluler, dan zat-zat yang terlarut di dalam air, terutama ion kalium, magnesium, dan klorida, terbawa bersama cairan yang direabsorpsi di antara sel-sel tersebut.

Transport Aktif Primer Melalui Membran Tubulus yang Berhubungan dengan Hidrolisis Adenosin Trifosfatase

Pentingnya transport aktif primer adalah kemampuannya memindahkan zat terlarut melawan gradien elektrokimia. Energi untuk transport aktif ini berasal dari hidrolisis ATP melalui ATPase yang terikat pada membran, yang juga merupakan komponen dari mekanisme pembawa yang mengikat dan memindahkan zat terlarut melintasi membran sel.

Transporter aktif primer yang diketahui terdapat di ginjal meliputi Na?-K? ATPase, ATPase hidrogen, ATPase hidrogen-kalium, dan ATPase kalsium.

Gambar 28-2 Mekanisme dasar transport aktif natrium melalui sel epitel tubulus. Pompa natrium-kalium mentranspor natrium dari bagian dalam sel melintasi membran basolateral, sehingga menciptakan konsentrasi natrium intraseluler yang rendah dan potensial listrik intraseluler yang negatif. Konsentrasi natrium intraseluler yang rendah dan potensial listrik intraseluler yang negatif menyebabkan ion natrium berdifusi dari lumen tubulus ke dalam sel melalui brush border.

Contoh yang baik dari sistem transport aktif primer adalah reabsorpsi ion natrium melintasi membran tubulus proksimal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 28-2. Pada sisi basolateral sel epitel tubulus, membran sel memiliki sistem Na?-K? ATPase yang luas yang menghidrolisis ATP dan menggunakan energi yang dilepaskan untuk mentranspor ion natrium keluar dari sel menuju interstisium.

Pada saat yang sama, kalium ditranspor dari interstisium ke dalam sel. Kerja pompa ion ini mempertahankan konsentrasi natrium intraseluler yang rendah dan konsentrasi kalium intraseluler yang tinggi serta menciptakan muatan negatif bersih sekitar −70 milivolt di dalam sel.

Pemompaan aktif natrium keluar sel melalui membran basolateral ini mendukung difusi pasif natrium melintasi membran luminal sel dari lumen tubulus ke dalam sel karena dua alasan: (1) terdapat gradien konsentrasi yang mendukung difusi natrium ke dalam sel karena konsentrasi natrium intraseluler rendah (12 mEq/L) sedangkan konsentrasi natrium dalam cairan tubulus tinggi (140 mEq/L); dan (2) potensial intraseluler negatif sebesar −70 milivolt menarik ion natrium yang bermuatan positif dari lumen tubulus ke dalam sel.

Reabsorpsi aktif natrium oleh Na?-K? ATPase terjadi di sebagian besar bagian tubulus. Pada bagian tertentu nefron, terdapat mekanisme tambahan untuk memindahkan sejumlah besar natrium ke dalam sel. Pada tubulus proksimal, terdapat brush border yang luas pada sisi luminal membran (sisi yang menghadap lumen tubulus) yang meningkatkan luas permukaan sekitar 20 kali lipat.

Selain itu, terdapat protein pembawa yang mengikat ion natrium pada permukaan luminal membran dan melepaskannya ke dalam sel, sehingga memfasilitasi difusi natrium melalui membran menuju ke dalam sel. Protein pembawa natrium ini juga penting untuk transport aktif sekunder zat lain, seperti glukosa dan asam amino, sebagaimana akan dibahas kemudian.

Dengan demikian, reabsorpsi bersih ion natrium dari lumen tubulus kembali ke dalam darah melibatkan setidaknya tiga langkah:

1. Natrium berdifusi melintasi membran luminal (juga disebut membran apikal) ke dalam sel mengikuti gradien elektrokimia yang dibentuk oleh pompa Na?-K? ATPase pada sisi basolateral membran.
2. Natrium ditranspor melintasi membran basolateral melawan gradien elektrokimia oleh pompa Na?-K? ATPase.
3. Natrium, air, dan zat-zat lain direabsorpsi dari cairan interstisial ke dalam kapiler peritubulus melalui ultrafiltrasi, suatu proses pasif yang didorong oleh gradien tekanan hidrostatik dan tekanan osmotik koloid.

Reabsorpsi Aktif Sekunder Melalui Membran Tubulus

Pada transport aktif sekunder, dua atau lebih zat berinteraksi dengan protein membran spesifik (molekul pembawa) dan ditranspor bersama melintasi membran. Ketika salah satu zat (misalnya natrium) berdifusi menuruni gradien elektrokimianya, energi yang dilepaskan digunakan untuk mendorong zat lain (misalnya glukosa) melawan gradien elektrokimianya. Dengan demikian, transport aktif sekunder tidak memerlukan energi secara langsung dari ATP atau sumber fosfat berenergi tinggi lainnya. Sebaliknya, sumber energi langsung berasal dari energi yang dilepaskan oleh difusi terfasilitasi simultan dari zat lain yang ditranspor menuruni gradien elektrokimianya sendiri.

Gambar 28-3 menunjukkan transport aktif sekunder glukosa dan asam amino di tubulus proksimal. Pada kedua kasus tersebut, protein pembawa spesifik pada brush border berikatan secara bersamaan dengan ion natrium dan molekul asam amino atau glukosa. Mekanisme transport ini sangat efisien sehingga hampir seluruh glukosa dan asam amino dihilangkan dari lumen tubulus. Setelah memasuki sel, glukosa dan asam amino keluar melintasi membran basolateral melalui difusi, yang didorong oleh tingginya konsentrasi glukosa dan asam amino di dalam sel dan difasilitasi oleh protein transpor spesifik.

Kotransporter natrium-glukosa (SGLT2 dan SGLT1) terletak pada brush border sel tubulus proksimal dan membawa glukosa ke dalam sitoplasma sel melawan gradien konsentrasi, seperti telah dijelaskan sebelumnya. Sekitar 90% glukosa yang difiltrasi direabsorpsi oleh SGLT2 pada bagian awal tubulus proksimal (segmen S1), sedangkan 10% sisanya ditranspor oleh SGLT1 pada segmen akhir tubulus proksimal. Pada sisi basolateral membran, glukosa berdifusi keluar dari sel menuju ruang interstisial dengan bantuan transporter glukosa, yaitu GLUT2 pada segmen S1 dan GLUT1 pada bagian akhir tubulus proksimal (segmen S3).

Meskipun transport glukosa melawan gradien kimia tidak secara langsung menggunakan ATP, reabsorpsi glukosa bergantung pada energi yang digunakan oleh pompa Na?-K? ATPase aktif primer pada membran basolateral. Karena aktivitas pompa ini, gradien elektrokimia untuk difusi terfasilitasi natrium melintasi membran luminal tetap dipertahankan, dan difusi natrium ke dalam sel yang menuruni gradien inilah yang menyediakan energi untuk transport glukosa secara simultan melintasi membran luminal melawan gradiennya. Oleh karena itu, reabsorpsi glukosa ini disebut transport aktif sekunder karena glukosa sendiri direabsorpsi melawan gradien kimia, tetapi proses tersebut bergantung pada transport aktif primer natrium.

Hal penting lainnya adalah bahwa suatu zat dikatakan mengalami transport aktif apabila setidaknya satu tahap dalam proses reabsorpsinya melibatkan transport aktif primer atau sekunder, meskipun tahapan lain dalam proses reabsorpsi tersebut mungkin bersifat pasif. Pada reabsorpsi glukosa, transport aktif sekunder terjadi pada membran luminal, sedangkan difusi terfasilitasi pasif terjadi pada membran basolateral, dan pengambilan pasif melalui aliran massal terjadi pada kapiler peritubulus.

Sekresi Aktif Sekunder ke Dalam Tubulus

Beberapa zat disekresikan ke dalam tubulus melalui transport aktif sekunder, yang sering melibatkan transpor berlawanan arah (counter-transport) dengan ion natrium. Pada counter-transport, energi yang dilepaskan dari pergerakan salah satu zat menuruni gradiennya (misalnya ion natrium) memungkinkan pergerakan zat kedua melawan gradiennya ke arah yang berlawanan.

Salah satu contoh counter-transport yang ditunjukkan pada Gambar 28-3 adalah sekresi aktif ion hidrogen yang berpasangan dengan reabsorpsi natrium pada membran luminal tubulus proksimal. Dalam hal ini, masuknya natrium ke dalam sel berpasangan dengan pengeluaran ion hidrogen dari sel melalui counter-transport natrium-hidrogen. Transport ini dimediasi oleh protein spesifik (penukar natrium-hidrogen) pada brush border membran luminal. Saat natrium dibawa ke dalam sel, ion hidrogen dipaksa keluar ke arah yang berlawanan menuju lumen tubulus.

Prinsip dasar transport aktif primer dan sekunder dibahas dalam Bab 4.

Pinositosis Merupakan Mekanisme Transport Aktif untuk Reabsorpsi Protein

Beberapa bagian tubulus, terutama tubulus proksimal, mereabsorpsi molekul besar seperti protein melalui pinositosis, suatu bentuk endositosis. Dalam proses ini, protein melekat pada brush border membran luminal, dan bagian membran tersebut kemudian mengalami invaginasi ke dalam sel hingga terlepas sepenuhnya dan membentuk vesikel yang mengandung protein.

Setelah berada di dalam sel, protein dicerna menjadi asam amino penyusunnya, yang kemudian direabsorpsi melalui membran basolateral ke dalam cairan interstisial. Karena pinositosis memerlukan energi, proses ini dianggap sebagai bentuk transport aktif.

Transport Maksimum untuk Zat yang Direabsorpsi Secara Aktif

Untuk sebagian besar zat yang direabsorpsi atau disekresikan secara aktif, terdapat batas laju transport zat terlarut yang sering disebut sebagai transport maksimum (transport maximum, Tm). Batas ini disebabkan oleh kejenuhan sistem transport spesifik yang terlibat ketika jumlah zat terlarut yang dihantarkan ke tubulus (disebut beban tubulus/tubular load) melebihi kapasitas protein pembawa dan enzim spesifik yang terlibat dalam proses transport.

Sistem transport glukosa di tubulus proksimal merupakan contoh yang baik. Dalam keadaan normal, glukosa yang terukur tidak muncul dalam urin karena hampir seluruh glukosa yang difiltrasi direabsorpsi di tubulus proksimal. Akan tetapi, ketika beban filtrasi melebihi kemampuan tubulus untuk mereabsorpsi glukosa, ekskresi glukosa dalam urin akan terjadi.

Pada manusia dewasa, transport maksimum untuk glukosa rata-rata sekitar 375 mg/menit, sedangkan beban filtrasi glukosa hanya sekitar 125 mg/menit (GFR × glukosa plasma = 125 ml/menit × 1 mg/ml). Jika terjadi peningkatan besar pada GFR dan/atau konsentrasi glukosa plasma sehingga beban filtrasi glukosa meningkat melebihi 375 mg/menit, maka kelebihan glukosa yang difiltrasi tidak dapat direabsorpsi dan akan masuk ke dalam urin.

Gambar 28-4 menunjukkan hubungan antara konsentrasi glukosa plasma, beban filtrasi glukosa, transport maksimum glukosa, dan laju kehilangan glukosa dalam urin. Perhatikan bahwa ketika konsentrasi glukosa plasma adalah 100 mg/100 ml dan beban filtrasi berada pada tingkat normal (125 mg/menit), tidak terjadi kehilangan glukosa dalam urin.

Namun, ketika konsentrasi glukosa plasma meningkat melebihi sekitar 200 mg/100 ml sehingga beban filtrasi meningkat menjadi sekitar 250 mg/menit, sejumlah kecil glukosa mulai muncul dalam urin. Titik ini disebut ambang glukosa (glucose threshold). Perlu diperhatikan bahwa munculnya glukosa dalam urin pada ambang ini terjadi sebelum transport maksimum tercapai.

Salah satu alasan perbedaan antara ambang dan transport maksimum adalah bahwa tidak semua nefron memiliki transport maksimum glukosa yang sama. Oleh karena itu, beberapa nefron mulai mengekskresikan glukosa sebelum nefron lain mencapai transport maksimumnya. Transport maksimum keseluruhan ginjal, yang biasanya sekitar 375 mg/menit, tercapai ketika semua nefron telah mencapai kapasitas maksimum untuk mereabsorpsi glukosa.

Konsentrasi glukosa plasma pada orang sehat hampir tidak pernah cukup tinggi untuk menyebabkan ekskresi glukosa dalam urin, bahkan setelah makan. Namun, pada diabetes melitus yang tidak terkontrol, konsentrasi glukosa plasma dapat meningkat hingga tingkat yang tinggi sehingga beban filtrasi glukosa melebihi transport maksimum dan menyebabkan ekskresi glukosa dalam urin.

Beberapa transport maksimum penting untuk zat yang direabsorpsi secara aktif oleh tubulus adalah sebagai berikut:

Transport Maksimum untuk Zat yang Disekresikan Secara Aktif

Zat yang disekresikan secara aktif juga menunjukkan adanya transport maksimum, sebagai berikut:

 

Zat yang Ditranspor Secara Aktif tetapi Tidak Menunjukkan Transport Maksimum

Alasan mengapa zat terlarut yang ditranspor secara aktif sering menunjukkan transport maksimum adalah karena sistem pembawa transport menjadi jenuh ketika beban tubulus meningkat. Namun, beberapa zat yang direabsorpsi secara aktif tidak menunjukkan transport maksimum karena laju transpor ditentukan oleh faktor-faktor lain, seperti:

1. Gradien elektrokimia untuk difusi zat melintasi membran.
2. Permeabilitas membran terhadap zat tersebut.
3. Lama waktu cairan yang mengandung zat tersebut berada di dalam tubulus.

Jenis transport ini disebut transport gradien-waktu (gradient-time transport) karena laju transport bergantung pada gradien elektrokimia dan lamanya zat berada di dalam tubulus, yang pada gilirannya bergantung pada laju aliran tubulus.

Salah satu contoh transport gradien-waktu adalah reabsorpsi natrium di tubulus proksimal, di mana kapasitas transport maksimum pompa Na?-K? ATPase pada membran basolateral biasanya jauh lebih besar daripada laju aktual reabsorpsi natrium bersih. Hal ini karena sejumlah besar natrium yang telah ditranspor keluar dari sel bocor kembali ke lumen tubulus melalui hubungan antarsel epitel.

Laju kebocoran balik ini bergantung pada:

1. Permeabilitas tight junction.
2. Gaya fisik interstisial yang menentukan laju reabsorpsi aliran massal dari cairan interstisial ke dalam kapiler peritubulus.

Oleh karena itu, transport natrium di tubulus proksimal terutama mengikuti prinsip transport gradien-waktu daripada karakteristik transport maksimum tubulus. Pengamatan ini berarti bahwa semakin tinggi konsentrasi natrium di tubulus proksimal, semakin tinggi pula laju reabsorpsinya. Selain itu, semakin lambat laju aliran cairan tubulus, semakin besar persentase natrium yang dapat direabsorpsi dari tubulus proksimal.

Pada bagian nefron yang lebih distal, sel epitel memiliki hubungan antarsel yang jauh lebih rapat dan mentranspor natrium dalam jumlah yang jauh lebih kecil. Pada segmen-segmen ini, reabsorpsi natrium menunjukkan transport maksimum yang serupa dengan zat-zat lain yang ditranspor secara aktif. Selain itu, transport maksimum ini dapat ditingkatkan oleh hormon tertentu, seperti aldosteron.

REABSORPSI AIR PASIF MELALUI OSMOSIS YANG TERUTAMA BERKOPLING DENGAN REABSORPSI NATRIUM

Ketika zat terlarut ditranspor keluar dari tubulus melalui transport aktif primer atau sekunder, konsentrasinya cenderung menurun di dalam tubulus dan meningkat di interstisium ginjal. Fenomena ini menciptakan perbedaan konsentrasi yang menyebabkan osmosis air ke arah yang sama dengan transport zat terlarut, yaitu dari lumen tubulus menuju interstisium ginjal.

Beberapa bagian tubulus ginjal, terutama tubulus proksimal, sangat permeabel terhadap air, dan reabsorpsi air terjadi begitu cepat sehingga hanya terdapat gradien konsentrasi zat terlarut yang kecil melintasi membran tubulus.

Sebagian besar aliran osmotik air di tubulus proksimal terjadi melalui saluran air (aquaporin) pada membran sel, serta melalui tight junction di antara sel-sel epitel. Seperti telah dijelaskan sebelumnya, hubungan antarsel ini tidak seketat yang tersirat dari namanya dan memungkinkan difusi yang bermakna dari air dan ion-ion kecil.

Keadaan ini terutama berlaku pada tubulus proksimal yang memiliki permeabilitas tinggi terhadap air dan permeabilitas yang lebih kecil tetapi tetap bermakna terhadap sebagian besar ion, seperti natrium, klorida, kalium, kalsium, dan magnesium.

Air yang bergerak melintasi tight junction melalui osmosis juga membawa sebagian zat terlarut bersamanya, suatu proses yang disebut solvent drag. Selain itu, karena reabsorpsi air, zat terlarut organik, dan ion berhubungan erat dengan reabsorpsi natrium, perubahan reabsorpsi natrium sangat memengaruhi reabsorpsi air dan banyak zat terlarut lainnya.

Pada bagian nefron yang lebih distal, dimulai dari lengkung Henle hingga tubulus pengumpul, tight junction menjadi jauh kurang permeabel terhadap air dan zat terlarut, dan sel epitel juga memiliki luas permukaan membran yang jauh lebih kecil. Oleh karena itu, air tidak dapat bergerak dengan mudah melintasi tight junction membran tubulus melalui osmosis. Akan tetapi, hormon antidiuretik (ADH) sangat meningkatkan permeabilitas air pada tubulus distal dan tubulus pengumpul.

Dengan demikian, pergerakan air melintasi epitel tubulus hanya dapat terjadi apabila membran permeabel terhadap air, tidak peduli seberapa besar gradien osmotiknya. Pada tubulus proksimal dan bagian desenden lengkung Henle, permeabilitas terhadap air selalu tinggi sehingga air direabsorpsi dengan cepat untuk mencapai keseimbangan osmotik dengan cairan interstisial di sekitarnya. Permeabilitas tinggi ini disebabkan oleh ekspresi yang melimpah dari saluran air aquaporin-1 (AQP-1) pada membran luminal dan basolateral.

Sebaliknya, pada bagian asenden lengkung Henle, permeabilitas terhadap air selalu rendah sehingga hampir tidak ada air yang direabsorpsi meskipun terdapat gradien osmotik yang besar.

Permeabilitas air pada bagian akhir tubulus, yaitu tubulus distal, tubulus pengumpul, dan duktus pengumpul, terjadi melalui aquaporin dan dapat tinggi atau rendah, bergantung pada ada atau tidaknya ADH.

REABSORPSI KLORIDA, UREA, DAN ZAT TERLARUT LAIN MELALUI DIFUSI PASIF

Ketika natrium direabsorpsi melalui sel epitel tubulus, ion bermuatan negatif seperti klorida ikut ditranspor bersama natrium karena adanya potensial listrik. Artinya, transport ion natrium yang bermuatan positif keluar dari lumen menyebabkan bagian dalam lumen menjadi bermuatan negatif dibandingkan dengan cairan interstisial, sehingga ion klorida berdifusi secara pasif melalui jalur paraseluler.

Reabsorpsi tambahan ion klorida terjadi karena adanya gradien konsentrasi klorida yang berkembang ketika air direabsorpsi dari tubulus melalui osmosis, sehingga ion klorida menjadi lebih terkonsentrasi di dalam lumen tubulus (Gambar 28-5). Dengan demikian, reabsorpsi aktif natrium berhubungan erat dengan reabsorpsi pasif klorida melalui potensial listrik dan gradien konsentrasi klorida.

Ion klorida juga dapat direabsorpsi melalui transport aktif sekunder. Proses transport aktif sekunder yang paling penting untuk reabsorpsi klorida melibatkan kotranspor klorida bersama natrium melintasi membran luminal.

Urea juga direabsorpsi secara pasif dari tubulus, tetapi dalam derajat yang jauh lebih kecil dibandingkan ion klorida. Ketika air direabsorpsi dari tubulus (melalui osmosis yang berhubungan dengan reabsorpsi natrium), konsentrasi urea di dalam lumen tubulus meningkat (lihat Gambar 28-5). Peningkatan ini menciptakan gradien konsentrasi yang mendukung reabsorpsi urea. Namun, urea tidak dapat menembus tubulus semudah air.

Pada beberapa bagian nefron, terutama duktus pengumpul medula dalam, reabsorpsi pasif urea difasilitasi oleh transporter urea spesifik. Meskipun demikian, hanya sekitar setengah dari urea yang difiltrasi oleh kapiler glomerulus yang direabsorpsi dari tubulus. Sisa urea masuk ke dalam urin, sehingga memungkinkan ginjal mengekskresikan sejumlah besar produk sisa metabolisme ini.

Pada mamalia, lebih dari 90% limbah nitrogen, yang terutama dihasilkan di hati sebagai produk metabolisme protein, normalnya diekskresikan oleh ginjal dalam bentuk urea.

Produk sisa metabolisme lainnya, yaitu kreatinin, merupakan molekul yang bahkan lebih besar daripada urea dan pada dasarnya tidak permeabel terhadap membran tubulus. Oleh karena itu, hampir tidak ada kreatinin yang difiltrasi kemudian direabsorpsi, sehingga hampir seluruh kreatinin yang difiltrasi oleh glomerulus diekskresikan ke dalam urin.

REABSORPSI DAN SEKRESI PADA BERBAGAI BAGIAN NEFRON

Pada bagian sebelumnya telah dibahas prinsip-prinsip dasar transport air dan zat terlarut melintasi membran tubulus. Dengan memahami prinsip-prinsip umum tersebut, sekarang dapat dibahas karakteristik berbagai segmen tubulus yang memungkinkan masing-masing menjalankan fungsi spesifiknya.

Hanya fungsi transport tubulus yang paling penting secara kuantitatif yang akan dibahas, terutama yang berkaitan dengan reabsorpsi natrium, klorida, dan air. Pada bab-bab berikutnya akan dibahas reabsorpsi dan sekresi zat-zat lain pada berbagai bagian sistem tubulus.

REABSORPSI PADA TUBULUS PROKSIMAL

Dalam keadaan normal, sekitar 65% beban natrium dan air yang difiltrasi, serta persentase yang sedikit lebih rendah dari klorida yang difiltrasi, direabsorpsi oleh tubulus proksimal sebelum filtrat mencapai lengkung Henle. Persentase ini dapat meningkat atau menurun pada berbagai kondisi fisiologis, sebagaimana akan dibahas kemudian.

Tubulus Proksimal Memiliki Kapasitas Tinggi untuk Reabsorpsi Aktif dan Pasif

Kapasitas tinggi tubulus proksimal untuk reabsorpsi berasal dari karakteristik selulernya yang khas, seperti ditunjukkan pada Gambar 28-6. Sel epitel tubulus proksimal memiliki aktivitas metabolik yang tinggi dan mengandung banyak mitokondria untuk mendukung proses transport aktif yang kuat.

Selain itu, sel tubulus proksimal memiliki brush border yang sangat luas pada sisi luminal (apikal) membran, serta jaringan kanal interseluler dan kanal basal yang ekstensif. Semua struktur ini bersama-sama menyediakan luas permukaan membran yang sangat besar pada sisi luminal dan basolateral epitel untuk transport cepat ion natrium dan zat-zat lainnya.

Permukaan membran brush border yang luas juga dipenuhi oleh molekul protein pembawa yang mentranspor sebagian besar ion natrium melintasi membran luminal melalui mekanisme kotranspor yang berhubungan dengan berbagai nutrien organik, seperti asam amino dan glukosa.

Natrium tambahan ditranspor dari lumen tubulus ke dalam sel melalui mekanisme counter-transport yang mereabsorpsi natrium sambil mensekresikan zat lain ke dalam lumen tubulus, terutama ion hidrogen.

Sebagaimana dibahas dalam Bab 31, sekresi ion hidrogen ke dalam lumen tubulus merupakan langkah penting dalam penghilangan ion bikarbonat dari tubulus (melalui penggabungan H? dengan HCO?? membentuk H?CO?, yang kemudian terdisosiasi menjadi H?O dan CO?).

Meskipun pompa Na?-K? ATPase menyediakan gaya utama untuk reabsorpsi natrium, klorida, dan air di seluruh tubulus proksimal, terdapat beberapa perbedaan dalam mekanisme transport natrium dan klorida melalui sisi luminal pada bagian awal dan bagian akhir membran tubulus proksimal.

Pada paruh pertama tubulus proksimal, natrium direabsorpsi melalui kotranspor bersama glukosa, asam amino, dan zat terlarut lainnya. Namun, pada paruh kedua tubulus proksimal, hanya sedikit glukosa dan asam amino yang tersisa untuk direabsorpsi. Sebaliknya, natrium kini direabsorpsi terutama bersama ion klorida.

Paruh kedua tubulus proksimal memiliki konsentrasi klorida yang relatif tinggi (≈140 mEq/L) dibandingkan dengan bagian awal tubulus proksimal (≈105 mEq/L), karena ketika natrium direabsorpsi, natrium secara preferensial membawa glukosa, bikarbonat, dan ion organik pada bagian awal tubulus proksimal, sehingga meninggalkan larutan dengan konsentrasi klorida yang lebih tinggi.

Pada paruh kedua tubulus proksimal, konsentrasi klorida yang lebih tinggi ini mendukung difusi ion tersebut dari lumen tubulus melalui hubungan antarsel menuju cairan interstisial ginjal. Sejumlah kecil klorida juga dapat direabsorpsi melalui saluran klorida spesifik pada membran sel tubulus proksimal.

Konsentrasi Zat Terlarut Sepanjang Tubulus Proksimal

Gambar 28-7. Perubahan konsentrasi berbagai zat dalam cairan tubulus sepanjang tubulus proksimal berkelok relatif terhadap konsentrasi zat-zat tersebut dalam plasma dan filtrat glomerulus. Nilai 1,0 menunjukkan bahwa konsentrasi zat dalam cairan tubulus sama dengan konsentrasinya dalam plasma. Nilai di bawah 1,0 menunjukkan bahwa zat tersebut direabsorpsi lebih kuat daripada air, sedangkan nilai di atas 1,0 menunjukkan bahwa zat tersebut direabsorpsi dalam derajat yang lebih kecil daripada air atau disekresikan ke dalam tubulus.

Gambar 28-7 merangkum perubahan konsentrasi berbagai zat terlarut sepanjang tubulus proksimal. Meskipun jumlah natrium dalam cairan tubulus berkurang secara bermakna sepanjang tubulus proksimal, konsentrasi natrium (dan osmolaritas total) tetap relatif konstan karena permeabilitas tubulus proksimal terhadap air sangat tinggi sehingga reabsorpsi air berlangsung seiring dengan reabsorpsi natrium.

Beberapa zat terlarut organik tertentu, seperti glukosa, asam amino, dan bikarbonat, direabsorpsi jauh lebih kuat dibandingkan air sehingga konsentrasinya menurun secara bermakna sepanjang tubulus proksimal.

Sebaliknya, zat terlarut organik lain yang kurang permeabel dan tidak direabsorpsi secara aktif, seperti kreatinin, mengalami peningkatan konsentrasi sepanjang tubulus proksimal.

Konsentrasi total zat terlarut, yang tercermin oleh osmolaritas, pada dasarnya tetap sama sepanjang tubulus proksimal karena permeabilitas yang sangat tinggi terhadap air pada bagian nefron ini.

Sekresi Asam dan Basa Organik oleh Tubulus Proksimal

Tubulus proksimal juga merupakan lokasi penting untuk sekresi asam dan basa organik seperti garam empedu, oksalat, urat, dan katekolamin. Banyak zat ini merupakan produk akhir metabolisme dan harus segera dikeluarkan dari tubuh.

Sekresi zat-zat tersebut ke dalam tubulus proksimal, ditambah filtrasi oleh kapiler glomerulus ke dalam tubulus proksimal serta hampir tidak adanya reabsorpsi oleh tubulus, secara bersama-sama berkontribusi terhadap ekskresi yang cepat melalui urin.

Selain produk sisa metabolisme, ginjal juga mensekresikan banyak obat atau toksin yang berpotensi berbahaya ke dalam tubulus dan dengan cepat membersihkan zat-zat tersebut dari darah. Pada beberapa obat tertentu, seperti penisilin dan salisilat, pembersihan yang cepat oleh ginjal menjadi tantangan dalam mempertahankan konsentrasi obat yang efektif secara terapeutik.

Senyawa lain yang disekresikan dengan cepat oleh tubulus proksimal adalah asam para-aminohipurat (PAH). PAH disekresikan dengan sangat cepat sehingga pada rata-rata individu sekitar 90% PAH dapat dibersihkan dari plasma yang mengalir melalui ginjal dan diekskresikan ke dalam urin.

Oleh karena itu, laju klirens PAH dapat digunakan untuk memperkirakan aliran plasma ginjal (renal plasma flow, RPF), sebagaimana akan dibahas kemudian.