Ginjal adalah sepasang organ berbentuk seperti kacang merah di belakang rongga perut manusia. Pada orang dewasa, panjangnya sekitar 11 cm. Ginjal menerima darah dari arteri ginjal dan mengeluarkannya ke vena ginjal. Setiap ginjal tersambung dengan ureter, yakni sebuah tabung yang membawa urine yang dihasilkan ke kandung kemih.
Nefron merupakan unit struktural dan fungsional ginjal. Setiap ginjal orang dewasa mengandung sekitar satu juta nefron. Nefron menggunakan empat proses untuk mengubah plasma darah yang melewatinya yaitu filtrasi, reabsorpsi, augmentasi, dan ekskresi. Dengan mekanisme ini, ginjal turut serta dalam pengendalian volume berbagai cairan tubuh, osmolalitas cairan, keseimbangan asam-basa, konsentrasi elektrolit, dan pengeluaran racun.
Fisiologi renalis adalah studi tentang fungsi ginjal termasuk penyakit pada ginjal. Urologi membahas penyakit anatomi ginjal dan saluran kemih termasuk kanker ginjal, kista ginjal, batu ginjal, dan batu ureter.
Prosedur yang digunakan untuk menangani penyakit ginjal termasuk pemeriksaan kimia dan mikroskopis urin (urinalisis), pengukuran fungsi ginjal dengan menghitung estimasi laju filtrasi glomerulus menggunakan serum kreatinin, dan biopsi ginjal dan CT scan untuk mengevaluasi anatomi abnormal. Dialisis dan transplantasi ginjal digunakan untuk mengobati gagal ginjal. Nefrektomi sering digunakan untuk menyembuhkan karsinoma sel ginjal.
Struktur Ginjal Manusia (Artikel Lengkap)
Ginjal terletak di bagian atas rongga perut, masing-masing di setiap sisi tulang belakang dan berbaring dalam posisi retroperitoneal pada sudut yang sedikit miring. terdapat asimetri yang disebabkan oleh posisi hati, sehingga ginjal kanan letaknya sedikit lebih rendah, lebih tengah, dan berukuran lebih kecil dari ginjal kiri. Ginjal kiri terletak kira-kira pada tingkat vertebral T12 hingga L3, dan ginjal kanan sedikit lebih rendah. Ginjal kanan berada tepat di bawah diafragma dan posterior hati. Sedangkan ginjal kiri terletak di bawah diafragma dan posterior limfa. Di atas setiap ginjal terdapat kelenjar adrenal. Bagian atas ginjal sebagian dilindungi oleh tulang rusuk 11 dan 12. Setiap ginjal beserta kelenjar adrenalnya dikelilingi oleh dua lapis lemak yaitu lemak perirenal di dalam dan lemak pararenal di luar.
Struktur ginjal mirip kacang dengan memiliki bagian cembung dan cekung. Daerah yang tersembunyi di cekungan adalah hilus ginjal, di mana arteri ginjal memasuki ginjal serta vena renal dan ureter keluar. Ginjal dikelilingi oleh jaringan fibrosa yang keras.
Pada pria dewasa, ginjal memiliki berat antara 125 dan 170 gram. Pada wanita, berat ginjal antara 115 dan 155 gram. Panjang rata-rata ginjal orang dewasa adalah 11,2 cm di sisi kiri dan 10,9 cm di sisi kanan. Median volume ginjal adalah 146 cm3 di sebelah kiri dan 134 cm3 di sebelah kanan.
1.1 Anatomi Ginjal Manusia
Selengkapnya: Anatomi Ginjal (Artikel Lengkap)
Ginjal dibagi menjadi dua struktur utama yaitu korteks di bagian luar dan medula di bagian dalam. Struktur ini berbentuk 8 hingga 18 lobus berbentuk kerucut yang disebut piramida ginjal, masing-masing berisi korteks ginjal yang mengelilingi sebagian medula. Di antara piramida ginjal terdapat proyeksi korteks yang disebut kolom renal.
Nefron yang merupakan struktur fungsional ginjal dan menghasilkan urin, menjangkau korteks dan medula. Bagian penyaringan awal nefron adalah renal korpuskula yang terletak di korteks. Kemudian diikuti oleh tubulus ginjal yang terletak di korteks hingga ke medula. Medula adalah kumpulan tubulus ginjal yang mengalir ke saluran pengumpul (tubulus kolektivus).
1.2 Bagian-Bagian Ginjal Manusia
Selengkapnya: 20 Bagian-Bagian Ginjal Beserta Fungsinya
bagian-bagian nefron kecuali lengkung Henle.
1.3 Pasokan Darah ke Ginjal Manusia
Sirkulasi ginjal memasok darah ke ginjal melalui arteri ginjal kiri dan kanan langsung dari percabangan aorta perut. Meskipun ukurannya relatif kecil, ginjal menerima sekitar 20% dari output jantung. Mengingat fungsinya sebagai tempat penyaringan darah.
Setiap arteri ginjal bercabang menjadi arteri segmental, dan bercabang lagi menjadi arteri interlobar yang menembus kapsul ginjal dan diantara piramida renal. Arteri interlobar kemudian memasok darah ke arteri arkuata yang melewati batas korteks dan medula. Setiap arteri arkuata memasok beberapa arteri interlobar yang memberi nutrisi ke arteriol aferen yang memasok glomerulus.
Setelah filtrasi terjadi, darah bergerak melalui jaringan kecil venula yang menyatu menjadi vena interlobular. Vena mengikuti pola yang sama dengan distribusi arteriol: interlobular memberikan darah ke vena arkuata kemudian kembali ke vena interlobar, kemudian vena renal, dan keluar dari ginjal.
Tabel di bawah ini menunjukkan jalur yang dilalui darah ketika melewati glomerulus, berjalan “menuruni” arteri dan “naik” di vena. Namun, model ini sangat disederhanakan untuk penjelasan. Beberapa keterangan tambahan disajikan di bawah tabel. Arteri dan vena interlobar (bedakan dengan interlobular) berada di antara dua lobus ginjal, juga dikenal sebagai renal kolom (korteks antara dua piramida ginjal).
Arteri (turun) | Vena (naik) |
| Aorta abdominal | Vena cava |
| Arteri renalis * | Vena renalis |
| Arteri segmental ** | - |
| Arteri lobar | - |
| Arteri interlobar | Vena interlobar |
| Arteriol aferen | Arteriol eferen *** |
| Glomerulus | Glomerulus |
* Arteri renalis juga bercabang ke arteri suprarenal inferior untuk mensuplai kelenjar adrenal.
** Setiap dinding arteri ginjal bercabang menjadi cabang anterior dan posterior. Cabang anterior selanjutnya terbagi menjadi arteri segmental superior, anterosuperior, anteroinferior, dan inferior. Cabang posterior berlanjut ke arteri segmental posterior.
*** Arteriol eferen tidak langsung mengalir ke vena interlobular, tetapi mereka menuju ke kapiler peritubular pertama. Arteriol eferen dari nefron jukstamedula mengalir ke vasa recta.
1.4 Sistem Saraf di Ginjal Manusia
Ginjal dan sistem saraf berkomunikasi melalui pleksus renalis, dimana seratnya sepanjang arteri ginjal untuk mencapai masing-masing ginjal. Masukan dari sistem saraf simpatik memicu vasokonstriksi di ginjal, sehingga mengurangi aliran darah ginjal. Ginjal juga menerima masukan dari sistem saraf parasimpatis melalui cabang ginjal saraf vagus yang hingga kini fungsinya belum jelas. Masukan sensorik dari ginjal berjalan ke tingkat T10 dan T11 sumsum tulang belakang dan dirasakan pada dermatom. Sehingga, rasa sakit di daerah panggul mungkin berhubungan dengan ginjal.
1.5 Mikroanatomi Ginjal Manusia
Histologi ginjal adalah studi tentang struktur mikroskopis ginjal. Jenis sel pada ginjal termasuk:
- Sel parietal glomerulus
- Podosit glomerulus
- Sel penyekat tubulus kontortus proksimal
- Sel segmen tipis lengkung Henle
- Sel tebal lengkung Henle naik
- Sel tubulus kontortus distal
- Sel utama duktus kolektivus
- Sel interkalasi duktus kolektivus
- Sel-sel ginjal interstisial
1.6 Ekspresi Gen dan Protein Ginjal Manusia
Sekitar 20.000 gen penyandi protein diekspresikan dalam sel manusia dan hampir 70% gen tersebut diekspresikan pada ginjal dewasa normal. Lebih dari 300 gen lebih spesifik diekspresikan di ginjal, dengan hanya sekitar 50 gen yang sangat spesifik untuk ginjal. Banyak protein spesifik ginjal yang diekspresikan dalam membran sel dan berfungsi sebagai protein pengangkut. Protein spesifik ginjal tertinggi yang diekspresikan adalah uromodulin yang merupakan protein paling melimpah dalam urin yang berfungsi mencegah kalsifikasi dan pertumbuhan bakteri.
Protein spesifik diekspresikan dalam bagian ginjal yang berbeda. Seperti podosin dan nefrin yang diekspresikan dalam glomerulus, protein SLC22A8 yang diekspresikan dalam tubulus proksimal, calbindin diekspresikan dalam tubulus distal, dan akuaporin 2 diekspresikan dalam tubulus kolektivus.
1.7 Perkembangan Ginjal Manusia
Ginjal manusia berkembang dari mesoderm perantara. Perkembangan ginjal yang juga disebut nephrogenesis, berlangsung melalui tiga fase perkembangan yaitu pronephros, mesonephros, dan metanephros. Metanephros adalah primordia dari ginjal permanen.
2. Fungsi Ginjal Manusia
Bagian dari: 13 Fungsi Ginjal (Artikel Lengkap)
Unit struktural dan fungsional dari ginjal adalah nefron. Nefron memproses darah yang dipasok dengan empat tahap yaitu filtrasi, reabsorpsi, augmentasi (sekresi), dan ekskresi. Hasil dari proses tersebut adalah urine.
2.1 Mekanisme Cara Kerja Ginjal Manusia
Selengkapnya: 3 Proses Pembentukan Urine
Filtrasi
Filtrasi adalah proses penyaringan yang mempertahankan sel dan protein besar sementara yang berat molekulnya lebih kecil disaring dari darah untuk menghasilkan urin primer. Filtrasi terjadi di renal korupuskula yang melibatkan glomerulus dan kapsula Bowman. Dalam sehari, ginjal menghasilkan 180 liter urin primer atau filtrat glomerulus. Proses ini juga dikenal sebagai filtrasi hidrostatik karena adanya tekanan hidrostatik pada dinding kapiler.
Reabsorpsi
Reabsorpsi adalah proses pengangkutan molekul dari urine primer ke kapiler peritubulus. Proses ini dilakukan melalui reseptor selektif pada membran sel luminal pada tubulus kontortus proksimal. 65% air diserap kembali dan glukosa dalam kadar plasma normal benar-benar diserap kembali. Asam amino diserap kembali oleh transporter bergantung pada natrium di tubulus proksimal. Hasil reabsorpsi disebut urin sekunder. Berikut adalah tabel lengkap zat-zat dan ion-ion yang diserap kembali oleh masing-masing bagian nefron:
Lokasi Reabsorpsi | Nutrien yang Direabsorpsi | Catatan |
| Tubulus kontortus proksimal | Glukosa (100%), asam amino (100%), bikarbonat (90%), Na+ (65%), Cl- (65%), fosfat (65%), dan H2O (65%) |
|
| Lengkung Henle turun yang tipis | H2O | Direabsorbsi melalui hipertonisitas meduler dan membuat urin menjadi hipertonik. |
| Lengkung Henle naik yang tebal | Na+ (10-20%), K+, Cl- secara tidak langsung menginduksi para sel reabsorpsi dari Mg2+ dan Ca2+. | Daerah ini kedap air sampai H2O dan urin menjadi kurang terkonsentrasi saat naik. |
| Tubulus kontortus distal | Na+ dan Cl- | Hormon paratiroid menyebabkan reabsorpsi Ca2+. |
| Tubulus kolektivus | Na+ (3-5%) dan H2O |
|
Augmentasi (Sekresi)
Augmentasi adalah kebalikan dari reabsorpsi. Molekul diangkut dari kapiler peritubulus melalui cairan interstitial, kemudian menuju tubulus kontortus distal untuk ditambahkan ke urin sekunder sehingga menjadi urin sesungguhnya.
Sistem Ekskresi Pada Manusia (Artikel Lengkap)
Langkah terakhir dalam proses di ginjal adalah ekskresi. Ginjal mengekskresikan berbagai produk limbah metabolisme melalui urin, seperti urea yang merupakan hasil dari katabolisme protein dan asam urat dari metabolisme asam nukleat. Urin keluar dari nefron dan berjalan melalui tabung yang disebut saluran pengumpul, yang merupakan bagian dari sistem saluran pengumpul. Kemudian dibawa ke ureter menuju kandung kemih yang siap dikeluarkan dari tubuh melalui uretra.
2.2 Homeostasis pada Ginjal
Ginjal berperan dalam homeostasis seluruh tubuh. Ginjal mengatur keseimbangan asam-basa, konsentrasi elektrolit, volume cairan ekstraseluler, dan tekanan darah. Ginjal dapat melakukannya secara independen atau bersama organ lain, khususnya organ sistem endokrin. Berbagai hormon endokrin mengoordinasikan fungsi ini seperti renin, angiotensin II, aldosteron, dan ADH.
Keseimbangan Asam-Basa
Dua organ yakni ginjal dan paru-paru, menjaga homeostasis asam-basa untuk menjaga pH agar tetap stabil. Paru-paru berkontribusi dengan cara mengatur konsentrasi karbon dioksida. Sedangkan ginjal memiliki dua peran yaitu menyerap kembali (reabsorpsi) bikarbonat dari urin dan mengeluarkan ion hidrogen dan anion asam ke dalam urin.
Pengaturan Osmolalitas
Ginjal mempertahankan kadar air dan garam dalam tubuh. Setiap peningkatan osmolalitas plasma yang signifikan terdeteksi oleh hipotalamus yang terhubung langsung dengan kelenjar pituari posterior yang kemudian mensekresi hormon antidiuretik (ADH) yang merangsang reabsorpsi air oleh ginjal dan peningkatan konsentrasi urin hingga mencapai tingkat normal.
Sekresi Hormon
Ginjal mengeluarkan berbagai macam hormon termasuk erythopoietin, calcitrion, dan renin. Erythropoietin dilepaskan sebagai respon terhadap hipoksia (kadar oksigen rendah pada tingkat jaringan) pada sirkulasi ginjal. Erythropoietin merangsang eritropoiesis (produksi sel darah merah) di sumsum tulang. Calcitriol yang merupakan bentuk aktif vitamin D meningkatkan penyerapan kalsium dan reabsorpsi fosfat ginjal. Renin adalah enzim yang mengatur tingkat angiotensin dan aldosteron.
Pengaturan Tekanan Darah
Meskipun ginjal tidak dapat secara langsung merasakan darah, pengaturan tekanan darah jangka panjang terutama bergantung pada ginjal. Hal ini terutama dilakukan melalui pemeliharaan cairan ekstraseluler. Renin adalah pembawa pesan kimia penting yang membentuk sistem renin-angiotensin. Perubahan renin dapat mengubah output sistem tersebut, terutama hormon angiotensin II dan aldosteron.
Ketika kadar renin meningkat, konsentrasi angiotensin II dan aldosteron meningkat dan menyebabkan peningkatan reabsorpsi natrium klorida sehingga kompartemen cairan ekstraseluler lebih luas dan terjadi peningkatan tekanan darah. Sebaliknya, ketika kadar renin rendah, kadar angiotensin II dan aldosteron menurun yang menyebabkan terjadinya kontraksi pada kompartemen cairan ekstraseluler dan menurunnya tekanan darah.
3. Cara Kerja Ginjal Manusia
Ginjal manusia bekerja dalam empat tahap yaitu filtrasi, reabsorpsi, augmentasi, dan ekskresi. Semua proses itu terjadi di setiap nefron ginjal yang jumlahnya mencapai 1 juta nefron.
3.1 Filtrasi
Filtrasi adalah proses penyaringan darah untuk mengeluarkan zat yang ukuran molekulnya lebih kecil dari sel darah merah. Filtrasi terjadi pada glomerulus. Pada glomerulus terdapat sel-sel kapiler endotelium yang berpori (disebut podosit). Tekanan hidrolik yang tinggi pada glomerulus mempermudah proses penyaringan darah Zat yang lolos pada pori-pori tersebut berkumpul membentuk urin primer atau filtrat glomerulus. Meskipun berfungsi menyaring darah, terdapat beberapa zat yang masih dibutuhkan tubuh namun tetap lolos seperti asam amino.
3.2 Reabsorpsi
Reabsorpsi adalah proses penyerapan kembali urin primer. Proses ini terjadi di tubulus kontortus proksimal. Yang diserap kembali adalah zat dan ion yang masih dibutuhkan oleh tubuh seperti glukosa, asam amino, air, ion Na+, dan Cl-. Setelah direabsorpsi, terbentuk urin sekunder. Urin sekunder hanya 1% dari urin primer. Selain itu, reabsorpsi juga dapat terjadi di lengkung Henle dan tubulus kontortus distal.
3.3 Augmentasi
Augmentasi adalah proses penambahan zat sisa dan urea yang terjadi di tubulus kontortus distal dan duktus kolektivus (tubulus kolektivus). Proses ini menghasilkan urin sesungguhnya yang akan dikeluarkan melalui tubulus kolektivus, pelvis renalis, kemudian dibawa ke ureter menuju kandung kemih.
3.4 Ekskresi
Ekskresi adalah proses pengeluaran zat sisa metabolisme (dalam hal ini, urin) dari dalam tubuh. Setelah kandung kemih penuh, sistem saraf akan memberi sinyal ke otak hingga muncul rasa ingin buang air kecil. Saat buang air kecil, urin akan keluar dari kandung kemih, melewati uretra, hingga keluar dari tubuh.
4. Penyakit pada Ginjal Manusia
Berikut adalah beberapa penyakit pada ginjal manusia:
4.1 Nefritis
Nefritis adalah peradangan pada ginjal. Umumnya terjadi di glomerulus, tubulus, atau jaringan interstitial yang mengelilingi glomerulus dan tubulus. Penyebab nefritis seringkali oleh infeksi dan racun. Namun paling sering disebabkan oleh gangguan autoimun yang mempengaruhi organ utama seperti ginjal.
4.2 Batu Ginjal
Batu ginjal adalah bahan padatan di saluran kemih. Jika batu ginjal berukuran lebih dari 5 milimeter, dapat menyebabkan penyumbatan ureter yang mengakibatkan nyeri di punggung bawah atau perut. Batu ginjal juga dapat menyebabkan munculnya darah dalam urin, muntah, atau sakit saat buang air kecil. Sebagian besar batu ginjal terbentuk karena kombinasi genetika dan faktor lingkungan. Faktor risiko adalah kadar kalsium urin yang tinggi, obesitas, makanan tertentu, obat tertentu, suplemen kalsium, hiperparatiroidisme, asam urat, dan kurang minum air. Batu terbentuk ketika konsentrasi mineral dalam urin tinggi. Pada penderita, pencegahannya adalah dengan minum air sehingga produksi urin lebih dari dua liter per hari. Disarankan menghindari minuman yang mengandung asam fosfat.
4.3 Kanker Ginjal
Kanker ginjal adalah kanker yang dimulai pada sel-sel di ginjal. Terdapat dua jenis kanker ginjal yang penanganannya berbeda yaitu karsinoma sel ginjal dan karsinoma sel transisional pada pelvis ginjal. Perbedaan jenis tersebut berdasarkan dari sel mana kanker berkembang. 80% kanker ginjal adalah karsinoma sel ginjal.
4.4 Gagal Ginjal
Gagal ginjal adalah kondisi medis ketika ginjal tidak berfungsi lagi. Gejala gagal ginjal bisa berupa pembengkakan kaki, rasa lelah, muntah, kehilangan nafsu makan, atau kebingungan. Penyebab gagal ginjal termasuk tekanan darah rendah, penyumbatan saluran kemih, obat tertentu, dan kerusakan otot. Diabetes dan tekanan darah tinggi juga dapat menyebabkan gagal ginjal kronis. Penderita gagal ginjal wajib melakukan hemodialisis secara berkala.