Sistem Ekskresi Manusia

Sistem ekskresi mengeluarkan zat-zat sisa metabolisme yang tidak lagi dibutuhkan tubuh. Tanpa sistem ekskresi yang baik, zat beracun dapat menumpuk dan mengganggu keseimbangan fisiologis. Organ utamanya adalah ginjal, hati, paru-paru, dan kulit yang masing-masing mengeluarkan limbah dalam bentuk urine, empedu, karbon dioksida, dan keringat.

Ginjal

Ginjal menyaring darah dan membuang zat sisa metabolisme dalam bentuk urine. Selain itu ginjal mengatur keseimbangan cairan dan elektrolit, menjaga tekanan darah melalui produksi hormon renin, membantu produksi eritropoietin yang merangsang pembentukan sel darah merah, serta mengatur pH darah. Zat berbahaya seperti urea, kreatinin, dan asam urat disaring lalu dikeluarkan bersama urine.

Struktur Ginjal

Ginjal berbentuk seperti kacang dan terletak di kedua sisi tulang belakang, tepat di bawah tulang rusuk. Strukturnya terdiri dari korteks ginjal, medula ginjal, dan pelvis ginjal.

Korteks ginjal adalah lapisan luar yang mengandung jutaan nefron. Bagian nefron yang terletak di korteks meliputi:

• Glomerulus: jaringan kapiler kecil yang menyaring darah dan membentuk filtrat glomerulus atau urine primer.
• Kapsul Bowman: struktur berbentuk mangkuk yang menangkap cairan hasil filtrasi.
• Tubulus proksimal: menyerap kembali glukosa, asam amino, ion natrium, dan sebagian besar air.
• Tubulus distal: berperan dalam augmentasi, yaitu sekresi ion hidrogen, kalium, dan zat sisa lain ke dalam urine.

Medula ginjal terdiri dari piramida ginjal yang berujung pada papila ginjal. Bagian utamanya meliputi lengkung Henle desenden yang menyerap air, lengkung Henle asenden yang mengeluarkan ion natrium dan klorida, serta duktus kolektivus tempat urine dikumpulkan sebelum dialirkan ke pelvis ginjal. Pelvis ginjal berfungsi sebagai penampungan sementara urine sebelum dialirkan ke ureter.

Proses Pembentukan Urine

Setiap ginjal memiliki sekitar 1 juta nefron yang bertanggung jawab menyaring dan mengolah darah menjadi urine melalui tiga tahap yang berkesinambungan.

Filtrasi (Penyaringan di Glomerulus)

Filtrasi berlangsung pasif akibat perbedaan tekanan antara pembuluh darah glomerulus dan kapsul Bowman. Sistem filtrasinya terdiri dari tiga lapisan: endotelium kapiler glomerulus yang menahan sel darah, membran basal glomerulus yang bermuatan negatif sehingga menolak protein albumin, dan podosit kapsul Bowman yang menyaring berdasarkan ukuran molekul.

Tekanan filtrasi efektif dihitung dari tekanan hidrostatik glomerulus (60 mmHg) dikurangi tekanan onkotik plasma (32 mmHg) dan tekanan hidrostatik kapsul Bowman (18 mmHg), sehingga menghasilkan 10 mmHg yang cukup untuk mempertahankan filtrasi normal. Jika tekanan ini menurun, seperti pada gagal ginjal atau dehidrasi, produksi urine berkurang dan racun menumpuk dalam tubuh (uremia).

Filtrat glomerulus atau urine primer mengandung air, ion (Na+, K+, Cl-, HCO3-, Ca2+, Mg2+), glukosa, asam amino, urea, kreatinin, dan asam urat. Protein besar seperti albumin dan globulin serta sel darah tidak dapat melewati membran glomerulus. Hanya sekitar 1% filtrat yang akhirnya menjadi urine akhir.

Reabsorpsi (Penyerapan Kembali di Tubulus Ginjal)

• Tubulus proksimal: menyerap kembali 65-70% filtrat, termasuk 100% glukosa dan asam amino melalui transpor aktif sekunder, sekitar 70% ion natrium melalui pompa Na+/K+ ATPase, ion klorida secara pasif, sekitar 65% air melalui osmosis, dan ion bikarbonat untuk menjaga pH darah.
• Lengkung Henle desenden: sangat permeabel terhadap air sehingga filtrat menjadi lebih pekat.
• Lengkung Henle asenden: tidak permeabel terhadap air tetapi aktif mereabsorpsi ion natrium, kalium, dan klorida untuk membentuk gradien osmotik di medula ginjal.
• Tubulus distal: hormon aldosteron meningkatkan reabsorpsi natrium dan sekresi kalium; tubulus ini juga mengatur pH darah dengan mengeluarkan ion hidrogen atau menyerap bikarbonat.
• Duktus kolektivus: mengatur keseimbangan air di bawah pengaruh hormon ADH; saat dehidrasi urine menjadi lebih pekat dan saat kelebihan cairan urine menjadi lebih encer.

Augmentasi (Sekresi Zat Sisa)

Augmentasi terjadi di tubulus distal dan duktus kolektivus melalui sekresi aktif dari kapiler darah peritubular ke lumen tubulus. Jika reabsorpsi mengembalikan zat dari filtrat ke darah, augmentasi justru membuang zat dari darah ke dalam filtrat.

Zat yang Dikeluarkan	Fungsi dalam Augmentasi
Ion hidrogen (H+)	Mengatur keseimbangan asam-basa darah
Ion bikarbonat (HCO3-)	Dikeluarkan jika darah terlalu basa dan direabsorpsi jika darah terlalu asam
Ion kalium (K+)	Dikeluarkan saat kadar kalium darah tinggi untuk mencegah gangguan jantung
Ion natrium (Na+)	Dikeluarkan atau direabsorpsi untuk mengatur tekanan darah dan keseimbangan cairan
Zat beracun dan obat-obatan	Membuang racun, antibiotik, dan sisa metabolisme obat
Amonia dan urea	Mengeluarkan limbah pemecahan protein
Zat pewarna dan sisa makanan	Menghilangkan pigmen dari makanan atau obat

Penyimpanan Sementara Urine dan Berkemih

Urine dialirkan dari ginjal ke kandung kemih melalui ureter. Kapasitas normal kandung kemih sekitar 400-600 mL. Ketika penuh, reseptor saraf mengirim sinyal ke otak sehingga terjadi refleks berkemih (miksi) yang melibatkan koordinasi otot kandung kemih, sfingter uretra, dan sistem saraf. Menahan buang air kecil terlalu lama dapat menyebabkan infeksi saluran kemih atau gangguan fungsi kandung kemih.

Faktor yang Memengaruhi Produksi Urine

• Keseimbangan air dalam tubuh: hormon ADH dari hipotalamus meningkat saat dehidrasi sehingga urine lebih pekat, dan menurun saat kelebihan cairan sehingga urine lebih encer.
• Asupan garam dan elektrolit: hormon aldosteron dari kelenjar adrenal mengatur reabsorpsi natrium dan ekskresi kalium.
• Tekanan darah dan aliran darah ke ginjal: hipertensi mempercepat filtrasi glomerulus, hipotensi memperlambatnya; sistem renin-angiotensin-aldosteron menjaga tekanan filtrasi.
• Keseimbangan asam-basa: ginjal mengeluarkan H+ jika darah terlalu asam dan HCO3- jika darah terlalu basa; gangguannya menyebabkan asidosis atau alkalosis metabolik.
• Konsumsi air dan makanan: makanan tinggi protein meningkatkan produksi urea, sedangkan alkohol dan kafein bersifat diuretik.
• Suhu lingkungan dan aktivitas fisik: pada suhu panas tubuh banyak berkeringat sehingga produksi urine berkurang.
• Obat-obatan dan hormon: diuretik meningkatkan produksi urine, sedangkan NSAID dapat menurunkannya.

Karakteristik Urine

• Warna: normalnya kuning muda hingga kuning pekat. Warna gelap menandakan dehidrasi atau gangguan hati, warna merah kecokelatan menandakan darah dalam urine (hematuria).
• Bau: normalnya khas ringan akibat urea. Bau manis dapat menjadi tanda diabetes melitus, sedangkan bau amonia menandakan infeksi saluran kemih.
• Kejernihan: normalnya jernih hingga agak keruh; urine sangat keruh dapat menandakan infeksi bakteri, proteinuria, atau batu ginjal.
• pH: normalnya 4,5-8. pH rendah terjadi pada penderita diabetes atau diet tinggi protein, pH tinggi pada infeksi saluran kemih.
• Berat jenis: normalnya 1,005-1,030. Nilai rendah menunjukkan overhidrasi, nilai tinggi menandakan dehidrasi atau gangguan ginjal.

Urine terdiri dari 95% air dan 5% zat terlarut.

Komponen	Fungsi atau Asal	Persentase
Air (H2O)	Pelarut zat sisa metabolisme	95%
Urea	Hasil pemecahan protein di hati	2%
Kreatinin	Hasil metabolisme otot, penanda fungsi ginjal	0,1-0,2%
Asam urat	Hasil metabolisme purin	0,05%
Ion natrium (Na+)	Mengatur keseimbangan elektrolit	0,6-1%
Ion kalium (K+)	Mengatur keseimbangan osmotik dan fungsi saraf	0,6-0,8%
Ion klorida (Cl-)	Menjaga keseimbangan cairan dan elektrolit	0,6-0,8%
Amonia (NH3)	Hasil pemecahan protein untuk menjaga pH	0,01-0,05%

Hati

Hati adalah organ ekskresi terbesar dengan berat sekitar 1,5 kg pada orang dewasa, terletak di bagian kanan atas rongga perut tepat di bawah diafragma. Hati menyaring dan memproses zat yang masuk ke tubuh, mengubahnya menjadi bentuk yang lebih aman sebelum diekskresikan melalui empedu atau urine. Salah satu zat utama yang diekskresikan hati adalah bilirubin, hasil pemecahan hemoglobin dari sel darah merah tua.

Fungsi Ekskresi Hati	Jalur Ekskresi	Zat yang Dibuang
Ekskresi bilirubin	Empedu	Bilirubin (sisa pemecahan hemoglobin)
Detoksifikasi zat beracun	Ginjal dan empedu	Amonia, obat-obatan, alkohol
Regulasi kadar gula darah	Darah	Glukosa hasil glikogenolisis
Metabolisme lemak dan kolesterol	Empedu	Kolesterol, asam empedu
Penyimpanan vitamin dan mineral	Darah	Zat besi dan vitamin
Produksi protein plasma	Darah	Albumin dan faktor pembekuan darah

Gangguan fungsi hati dapat menyebabkan penyakit kuning (jaundice) akibat penumpukan bilirubin dalam darah, serta penyakit serius seperti sirosis, hepatitis, dan gagal hati.

Paru-paru

Paru-paru berperan dalam ekskresi dengan mengeluarkan karbon dioksida dan uap air sebagai produk sisa metabolisme sel. Karbon dioksida diangkut dalam darah dalam bentuk ion bikarbonat, HbCO2, dan terlarut dalam plasma, lalu dilepaskan di alveolus dan dikeluarkan melalui ekshalasi. Kehilangan air melalui pernapasan disebut insensible water loss sekitar 400-500 mL per hari.

Paru-paru juga menjaga keseimbangan asam-basa: hiperventilasi mengurangi CO2 berlebihan sehingga terjadi alkalosis respiratorik, sedangkan hipoventilasi menahan CO2 sehingga terjadi asidosis respiratorik.

Kulit

Kulit mengeluarkan keringat yang mengandung air, garam mineral, dan sedikit urea. Selain ekskresi, kulit berfungsi sebagai pelindung tubuh, pengatur suhu, sensor rangsangan, serta tempat sintesis vitamin D saat terkena sinar matahari.

• Epidermis: lapisan terluar yang melindungi dari bakteri dan sinar UV, mengandung keratinosit penghasil keratin dan melanosit penghasil melanin.
• Dermis: lapisan tengah yang mengandung pembuluh darah, saraf sensorik, folikel rambut, kelenjar kulit, serta kolagen dan elastin.
• Hipodermis: lapisan lemak subkutan sebagai cadangan energi, isolator panas, dan pelindung organ dalam dari benturan.

Kulit memiliki kelenjar keringat (sudoriferus) yang terdiri dari kelenjar ekrin penghasil keringat encer untuk termoregulasi dan kelenjar apokrin penghasil keringat lebih kental di ketiak serta area genital, juga kelenjar minyak (sebaceous) penghasil sebum yang melembapkan kulit; tersumbatnya kelenjar minyak menyebabkan jerawat.

Saat suhu tubuh meningkat, pembuluh darah melebar (vasodilatasi) dan produksi keringat meningkat sehingga panas terbuang melalui penguapan. Saat suhu tubuh menurun, pembuluh darah menyempit (vasokonstriksi), bulu tubuh berdiri (piloereksi), dan produksi keringat berkurang. Hipotalamus, terutama nukleus preoptikus anterior, mendeteksi perubahan suhu darah lalu mengaktifkan sistem saraf simpatis yang melepaskan asetilkolin untuk merangsang kelenjar keringat.