2

4

Pengaruh Ion Kalium (K+) pada Proses Sekresi pada GinjalJurnal Acuan:Evolving Concepts in Potassium Homeostasis and Hypokalemia

MAKALAH

Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Bioanorganik

DISUSUN OLEHAgung140210100012Astri Aldelina140210120022Erik Detro Wirsya140210120057Andika Kristian Hutagalung140210120061

UNIVERSITAS PADJADJARANFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMDEPARTEMEN KIMIA2015

KATA PENGANTARPuji Syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT karena berkat rahmat dan karunia-Nya kami selaku penyusun dapat menyelesaikan makalah ini sebagai pemenuhan tugas mata kuliah Bioanorganik. Kami menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini, terutama kepada dosen Bioanorganik, Bapak Juliandri, Ph.D. Tanpa bantuan beliau, maka sulit rasanya makalah ini dapat dirampungkan. Akhirnya kami berharap, semoga makalah yang berjudul Pengaruh Ion Kalium (K+) pada Proses Sekresi pada Ginjal ini dapat memberikan manfaat dan menambah wawasan bagi kami sendiri sebagai penyusun makalah dan bagi pembaca umumnya. Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu kami meminta maaf bila ada kesalahan dalam kata-kata maupun penulisan. Saran dan kritik yang membangun akan kami terima dan semoga bisa menjadi pelajaran untuk perbaikan di masa depan.

Sumedang, 28 April 2015

Penyusun

ii

DAFTAR ISIKATA PENGANTARiiDAFTAR ISIiiiDAFTAR GAMBARivBAB I2PENDAHULUAN21.1.Latar Belakang21.3.Tujuan Penulisan31.4.Manfaat Penulisan4BAB II ISI52.1.Tinjauan Pustaka52.1.1.Kalium52.1.2.Hipokalemia62.2.Pembahasan72.2.1.Mekanisme Transport Aktif Ion Kalium72.2.2.Mekanisme Homeostatis Kalium Ekstrarenal102.2.3.Proses Kontrol feedback dan feedforward11BAB III PENUTUP13KESIMPULAN13DAFTAR PUSTAKA14

DAFTAR GAMBARGambar 2.1 Gelaja Hipokalemia 7Gambar 2.2 Skema Ekskresi Kalium11Gambar 2.3 Bentuk Regulasi Keseimbangan Kalium dalam Tubuh12

2

iv

BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar BelakangTubuh manusia mengandung bermacam-macam mineral yang berperan dalam pemeliharaan fungsi tubuh, baik pada tingkat sel, jaringan, organ maupun fungsi tubuh secara keseluruhan. Mineral berperan dalam berbagai tahap metabolisme terutama sebagai kofaktor dalam aktivitas enzim-enzim. Keseimbangan ion-ion mineral di dalam cairan tubuh diperlukan untuk pengaturan kerja enzim-enzim.Di dalam tubuh, beberapa mineral bergabung dengan senyawa organik dan beberapa lagi yang berbentuk ion bebas. Mineral dapat digolongkan menjadi mineral makro dan mikro. Mineral makro dibutuhkan oleh tubuh dalam jumlah lebih dari 100 mg perhari, sedangkan mineral mikro dibutuhkan oleh tubuh kurang dari 100 mg perhari. Kalium termasuk mineral makro yang kebutuhannya ditaksir sebanyak 2000 mg sehari. Sumber utama kalium adalah buah dan sayuran. Bersama natrium, kalium berperan penting dalam pemeliharaan keseimbangan cairan dan elektrolit serta keseimbangan asam basa.Kekurangan atau kelebihan kadar kalium di dalam tubuh dapat menyebabkan beragam penyakit. Salah satunya adalah penyakit Hipokalemia. Penyakit ini disebabkan oleh gangguan distribusi ion kalium yang terjadi antara plasma darah dan cairan intraseluler, juga dapat disebabkan karena kekurangan asupan kalium dan kelebihan asupan kalium. Kelebihan atau kekurangan asupan kalium di dalam tubuh akan mengakibatkan terganggunya sistem homeostatis yang ada di dalam tubuh.Cairan dan elektrolit sangat diperlukan dalam rangka menjaga kondisi tubuh tetap sehat. Keseimbangan cairan dan elektrolit didalam tubuh adalah merupakan salah satu bagian dari fisiologi homeostasis. Keseimbangan cairan dan elektrolit melibatkan komposisi dan perpindahan berbagai cairan tubuh. Keseimbangan cairan dan elektrolit berarti adanya distribusi yang normal dari air tubuh total dan elektrolit kedalam seluruh bagian tubuh. Keseimbangan cairan dan elektrolit saling bergantung satu dengan yang lainnya, jika salah satu terganggu maka akan berpengaruh pada keseimbangan yang lainnya. Gangguan keseimbangan cairan dan elektrolit didefinisikan sebagai keadaan perubahan homeostasis cairan dan elektrolit tubuh total.Salah satu contoh penyakit akibat gangguan keseimbangan elektrolit adalah hipokalemia. Hipokalemia (kadar kalium yang rendah dalam darah) adalah suatu keadaan dimana konsentrasi kalium dalam darah kurang dari 3.8 mEq/L darah. Hipokalemia dapat disebabkan oleh kurangnya asupan makanan yang mengandung mineral kalium, meningkatnya influks K+ ke dalam sel, kehilangan ion Kalium secara berlebihan dari saluran cerna, urin, dan keringat.Berdasarkan uraian latar belakang di atas, maka penyusun tertarik untuk mengangkat permasalahan tersebut dan menyusunnya ke dalam bentuk makalah. Makalah ini disusun untuk membahas mengenai bagaimana cara mengontrol kelebihan dan kekurangan konsentrasi ion kalium di dalam tubuh dengan cara mempelajari distribusi kalium di dalam tubuh, mekanisme untuk menjaga keadaan homoeostasis di dalam tubuh, dan bagaimana kalium dapat menyebabkan penyakit hipokalemia.

1.2. Identifikasi MasalahBerdasarkan latar belakang diatas, maka dapat diidentifikasi rumusan masalah sebagai berikut:1. Bagaimana mekanisme transport aktif ion kalium dari daerah intraselular ke daerah ekstraseluler?2. Bagaimana mekanisme homeostatis kalium ekstrarenal?3. Bagaimana proses kontrol feedback dan feedforward terhadap keseimbangan kalium?1.3. Tujuan PenulisanTujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk memenuhi tugas mata kuliah Bioanorganik serta untuk memberikan informasi kepada pembaca mengenai fungsi ion kalium pada kerja ginjal sebagai organ sekresi serta sebagai informasi kepada pembaca mengenai penyakit yang dapat ditimbulkan akibat kekurangan ion Kalium.1.4. Manfaat PenulisanManfaat dari penulisan makalah ini bagi pembaca dan bagi penyusun makalah sendiri adalah sebagai sumber ilmu dan menambah wawasan serta pengetahuan mengenai peranan ion kalium pada kerja organ tubuh khususnya pada ginjal dan pentingnya menjaga asupan makanan agar kesehatan tubuh tetap terjaga.

BAB IIISI

2.1. Tinjauan Pustaka2.1.1. KaliumKalium merupakan kation yang memiliki jumlah yang sangat besar dalam tubuh, dimana sekitar 98% kalium tubuh berada pada bagian intraselular. Secara keseluruhan, tubuh manusia mengandung 50-55 mEq K+ per kilogram berat badan, dimana 90 hingga 98% ditemukan pada kompartemen intraselular (ICF; terutama di jaringan otot), sedangkan 10% sisanya berada pada kompartemen ektraselular (Pristiyani, 2013). Konsentrasikalium intra sel yang tinggi esensial bagi beberapa fungsi metabolisme penting, termasuk biosintesis protein oleh ribosom. Sejumlah enzim termasuk enzim glikolitik piruvat kinase memerlukan K untuk aktivitas maksimal (Potter & Perry, 2006).Kalium membantu pengaturan keseimbangan asam-basa karena ion kalium dapat ditukar denga ion hydrogen (H). Kalium terutama diatur oleh ginjal. Suatu kondisi yang menurunkan pengeluaran urine akan menurunkan ekskresi kalium. Seiring dengan peningkatan sekresi aldosteron, kalium yang diekskresikan melalui urine akan lebih banyak sehingga kadar kalium serum menurun. Mekanisme pengaturan lain adalah dengan pertukaran ion natrium di tubulus ginjal, apabila natrium dipertahankan, kalium akan diekskresi (Potter & Perry, 2006).Intake normal kalium dalam makanan kira-kira 4 g/hari. Unsur ini sangat tersebar luas, sehingga defisiensi tidak mungkin terjadi kecuali pada keadaan patologis. Kadar kalium yang tinggi ditemukan pada makanan berikut (300-600 mg/hidangan): daging anak kerbau, ayam, hati sapi, daging sapi, buah kering, persik kering, pisang, air jeruk, jeruk manis, nanas, sejenis labu (winter squash) brokoli, kentang, dan rebung brussels (Potter & Perry, 2006).Rasio kalium intraselular dan ekstraselular sangat penting dalam menentukan potensial membran sel, sedikit perubahan saja pada kalium ekstraseluler dapat menimbulkan efek yang cukup berarti terhadap fungsi kardiovaskular, neuromuskuler maupun sistem tubuh lainnya, sehingga dibutuhkan suatu mekanisme yang menjaga keseimbangan konsentrasi kalium ekstra-intraselular.Variasi kalium ekstraseluler mepengaruhi aktivitas otot lurik sehingga terjadi paralisis otot rangka dan terjadi gangguan aktivitas dan konduksi otot jantung. Walaupun kalium diekskresi di usus oleh cairan pencernaan, sebagian dari ini kemudian diabsorpsi kembali. Ginjal adalah organ utama untuk sekresi kalium. Kalium tidak hanya difiltrasi oleh glomerulus ginjal, tetapi juga disekresi oleh tubulus. Sekresi kalium jelas dipengaruhi oleh perubahan keseimbangan asam basa serta oleh aktivitas kortek adrenal (Frost & Smith, 1953).2.1.2. HipokalemiaSemua makanan yang mengandung sel, mengandung kalium dan penghentian asupan makanan disertai penggantian intravena yang tidak adekuat merupakan alasan tambahan bagi defisiensi kalium yang bisa timbul pada penyakit yang berat atau setelah operasi. Malnutrisi protein seperti kwashiorkor menyebabkan deplesi kalium yang hebat walau hipokalemia bisa ditutupi oleh deplesi air. Resin yang mengikat kalium bisa mengeluarkan cukup banyak kalium dari usus untuk menyebabkan defisiensi secara klinis (Baron, 1995).Hipokalemia paling lazim terlihat pada pasien-pasien dengan penyakit gastrointestinalis terutama bila disertai dengan diare dan muntah hebat pada anak-anak sering timbul setelah pembedahan gastrointestinalis terutama dengan ileostomi atau setelah penggunaan pencahar jangka panjang. Dalam keadaan ini, sering masukan kalium juga berkurang (Baron, 1995). Pada koma diabetika, mungkin terdapat kehilangan kalium tubuh yang hebat kedalam urin. Karena dehidrasi, kalium plasma mula-mula mungkin normal atau meningkat. Pengobatan dengan insulin bisa menghentikan kehilangan kalium karena restorasi metabolisme glukosa intraseluler disertai koreksi asidosis yang akan mengikat kalium didalam sel, tetapi pergeseran ke dalam sel dan penggantian cairan akan merendahkan kadar kalium plasma. Pengobatan yang lama dengan glukosa intravena juga menggeser kalium dari plasma ke sel-sel. Ada juga pelepasan kalium ke dalam urin dalam jumlah berlebihan karena diuresis jangka lama (Baron, 1995).

Gambar 2.1 Gelaja Hipokalemia (Sumber: http://medicastore.com/penyakit/289/Hipokalemia)2.2. Pembahasan2.2.1. Mekanisme Transport Aktif Ion KaliumTotal kalium tubuh kira-kira 55 mmol/kg berat badan, dengan 98% didistribusikan ke ICF (terutama di otot, hati, dan eritrosit) dan 2% dalam cairan ekstraseluler. Na, K-ATPase (membran plasma protein yang memompa 3 ion natrium ke dalam sel dan 2 kalium ion keluar dari sel) yang secara aktif memompa kalium ke dalam sel dan mempertahankan serta mengembalikan gradien elektrokimia antara konsentrasi kalium yang normal di ekstraseluler dari 3,5-5,0 mmol/L dan konsentrasi kalium intraseluler sekitar 150 mmol/L, yang terutama penting untuk mempertahankan fungsi normal dari sel-sel. -Catecholamines, Aldosteron, insulin, pH, dan osmolalitas mempengaruhi distribusi transelular kaliu. Usus menyerap hampir semua sumber kalium yang masuk dan mengirimkannya ke hati untuk diproses dengan cara sirkulasi hepatoportal. Sejumlah minimal kalium yang tersisa kemudian diekskresikan dalam feses. Sekitar 98% kalium yang terdapat pada cairan intrasel dapat menjadi tempat pengaliran kalium apabila terjadi kelebihan kadar kalium dalam cairan ekstrasel seperti saat terjadi hiperkalemia serta dapat menjadi sumber kalium apabila terjadi kekurangan kadar kalium dalam cairan ekstrasel seperti pada saat hipokalemia (Guyton & Hall, 2008).Ekskresi kalium oleh ginjal ditentukan oleh (Guyton & Hall, 2008):1. Laju filtrasi kalium, normalnya 756 mEq/hari 2. Laju reabsorpsi kalium oleh tubulus3. Laju sekresi kalium oleh tubulus.Ion kalium secara selektif berpindah dengan arah yang berlawanan di berbagai bagian tubulus. Kurang lebih 65 persen kalium yang difiltrasi akan direabsorpsi secara aktif oleh tubulus proksimal. Sisanya, sekitar 25-30% direabsorpsi di bagian tebal asendens ansa Henle, tempat dimana kalium dikotranspor aktif bersama natrium dan klorida. Kemudian kalium akan disekresikan ke dalam cairan tubulus oleh tubulus distal. Pada bagian awal tubulus ion kalium tersebut di serap secara konstan dan tidak dikendalikan, sementara sekresinya pada bagian tubulus distal bervariasi dan berada dibawah kontrol. (Guyton & Hall, 2008).Pengaturan kalium di sepanjang nefron adalah sebagai berikut (Guyton & Hall, 2008):1. Tubulus proksimalReabsorpsi natrium mendorong reabsorpsi air yang membawa serta kalium untuk di reabsorpsi. Gradien kalium yang dihasilkan dari reabsorpsi air akan mendorong reabsorpsi paraselular kalium lalu dilanjutkan dengan pemindahan kalium dari ruang paraselular melalui pompa Na+,K+ATPase. Pada segmen tubulus yang selanjutnya, potensial elektrolit lumen tubulus yang positif juga mendorong reabsorpsi kalium memalui rute praseluler.2. Ansa Henlea. Desendens segmen tipisSebagian kalium begerak ke dalam filtrat di ansa henle desendens bagian tipis, namun hal ini diimbangin dengan pergerakan kalium masuk ke dalam duktus koligentes yang keluar dari ansa henle. Sehingga terjadi daur ulang kalium melewati interstisium medulla.b. Asendens segmen tebal30% kalium dari total kalium yang difiltrasi akan direabsorpsi di ansa henle segmen asendens tebal. Reabsorpsi kalium disini juga berkaitan dengan reabsorpsi natrium yang diperantarai dengan NKCC2 dan reabsorpsi paraselular serta dibantu oleh potensial elektrolit positif dalam lumen tubulus.3. Tubulus distalDapat mereabsorpsi kalium dengan mekanisme yang terkontrol tergantung dengan natrium sebelum filtrat mencapai duktus koligentes. Pada bagian akhir tubulus distal terdapat sel prinsipalis yang yang mensekresikan kalium.4. Tubulus dan duktus koligentesLebih banyak mensekresikan kalium daripada mereabsorpsinya.a. Sel prinsipalisReabsorpsi kalium di dorong oleh pompa Na+,K+ATPase yang secara aktif akan memompa kalium ke dlaam sel. Kemudian ion kalium dapat meninggalkan sel dengan kanal kalium ataupun dengan kotanspor bersama klorida melalui kanal KCC.b. Sel interkalasiSeperti pada sel prinsipalis, kalium di dorong ke dalam sel secara aktif oleh pompa Na+,K+ATPase. Kemudian ion kalium meninggalkan sel melalui kanal kalium yang terletak di membran basolateral sehingga kalium akan mengalir balik ke dalam ruang lateral(Gambar 2.2).Faktor-faktor yang mengatur sekresi kalium utama meliputi asupan kalium; kandungan kalium intraseluler; pengiriman natrium ke sel; laju aliran urin; dan hormon, seperti aldosteron dan -catecholamines. Saluran pengumpulkan lainnya tidak hanya memediasi transportasi asam-basa tetapi juga meningkatkan ekspresi dari luminal H,K-ATPase (protein membran plasma yang memompa ion hidrogen ke dalam 1 sel dan 1 ion kalium keluar dari sel) selama deplesi kalium untuk meningkatkan kalium reabsorpsi (Gambar 2.2).2.2.2. Mekanisme Homeostatis Kalium EkstrarenalSecara keseluruhan, sel mamalia membutuhkan konsentrasi dengan curam gradien kalium antara ICF dan cairan ekstraseluler yang berfungsi dengan baik, yang membutuhkan transport aktif primer oleh Na, K-ATPase. Ginjal mengekskresikan jumlah kalium yang cukup untuk menjaga jumlah homeostasis tubuh. Meskipun nefron proksimal menyerap kembali sebagian besar kalium yang disaring di glomerulus.Penggunaan termostat untuk menyesuaikan pemanasan atau pendinginan merupakan bentuk contoh dari kontrol feedback, serta contoh mekanisme kontrol dalam sistem homeostatis yang menggunakan output dari proses feedback. Termostat mendeteksi "error" (misalnya, ruangan yang terlalu panas) dan sinyal untuk AC untuk memberikan udara sejuk. Setelah ruangan mencapai suhu yang ditetapkan pada termostat (ruangan menjadi cukup dingin), AC dimatikan. Ini merupakan contoh kontrol feedback yang juga berlaku untuk homeostasis kalium. Gambar 2.2 Skema Ekskresi Kalium2.2.3. Proses Kontrol feedback dan feedforwardDengan aktivitas otot, kalium dilepaskan ke dalam plasma dan disaring di glomerulus. Untuk menjaga keseimbangan, jumlah kalium yang dikonsumsi dalam makanan (minus sejumlah kecil jumlah yang hilang dalam feses) disekresikan ke dalam urin. Ketika konsumsi kalium meningkatkan konsentrasi kalium dalam plasma, akan dipicu sintesis aldosteron dan pelepasannya dari adrenal, yang merangsang aktivitas dan sintesis dari Na, K-ATPase. Sel-sel utama saluran untuk mengeluarkan kelebihan potassium dapat dilihat pada (gambar 2.3).Aldosteron juga meningkatkan sekresi kalium di usus distal, yang dapat sangat penting bila fungsi ginjal sedang terganggu. Sebaliknya, jika asupan kalium sangat rendah atau outputnya sangat tinggi, kalium di plasma menurun konsentrasinya sehingga regulasi feedback berubah dengan mendistribusikan kalium dari ICF untuk plasma dan meminimalkan ekskresi kalium dari ginjal. Ketika hipokalemia terjadi, ekspresi otot rangka terhadap Na,K-ATPase menurun, yang memungkinkan kalium yang dihasilkan bocor dari ICF ke plasma. Konsentrasi kalium plasma yang rendah memaksa pelepasan adrenal aldosteron di dalam ginjal sehingga ginjal dapat menarik kembali semua kalium tapi hanya sekitar 1% dari kalium yang disaring (Gambar 2.2).

Gambar 2.3 Bentuk Regulasi Keseimbangan Kalium dalam Tubuh

BAB IIIPENUTUP

KESIMPULAN Hipokalemia (kadar kalium yang rendah dalam darah) merupakan suatu keadaan dimana konsentrasi kalium dalam darah kurang dari 3.8 mEq/L darah. Ginjal yang normal dapat menahan kalium dengan baik. Jika konsentrasi kalium darah terlalu rendah, biasanya disebabkan oleh ginjal yang tidak berfungsi secara normal atau terlalu banyak kalium yang hilang melalui saluran pencernaan atau ekstra-renal (karena diare, muntah, penggunaan obat pencahar dalam waktu yang lama atau polip usus besar) Hipokalemia dapat disebabkan oleh beberapa hal berikut, seperti kurangnya asupan kalium, meningkatnya influks K+ ke dalam sel, keadaan hipotermia, sekresi keringat berlebihan, dan lain-lain. Kalium biasanya dapat dengan mudah digantikan dengan mengkonsumsi makanan yang banyak mengandung kalium

DAFTAR PUSTAKA

Merck, J. 2008. Hipokalemia (Kadar Kalium yang Rendah dalam Darah). http://medicastore.com/penyakit/289/Hipokalemia_(Kadar_Kalium_yang_Rendah_Dalam_Darah).htmlBaron, D.N. 1995. Kapita Selekta Patologi Klinik. Jakarta: Penerbit EGCFrost, P. M., & J. L. Smith. 1953. Influence of potassium salts on efficiency of parenteral protein alimentation in the surgical patient. Metabolism, 2: 529.Guyton, A.C., & J. E. Hall. 2008. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. Edisi 11. Jakarta: Penerbit EGCPotter, H., & L. Perry. 2006. Buku Ajar Fundamental Keperawatan. Jakarta: Penerbit EGC Pristiyani, R. Kandungan Minuman Isotonik http://ririspristiya.blogspot.com/2013/06/kandungan-minuman-isotonik.html