Sistem Ekskresi pada Manusia

Proses metabolisme merupakan proses di dalam sel tubuh makhluk hidup yang mengubah molekul kompleks yang kaya energi menjadi molekul sederhana yang miskin dengan menghasilkan energi. Salah satu contoh proses metabolisme yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup, yaitu proses pembakaran bahan makanan untuk menghasilkan energi. Di samping dihasilkan energi, pada proses metabolisme juga dihasilkan zat sisa yang tidak diperlukan lagi oleh tubuh.

Alat-alat ekskresi atau pengeluaran yang terdapat pada manusia dan hewan vertebrata pada umumnya terdiri dari ginjal, kulit, paru-paru, hati, dan anus. Melalui alat-alat tersebut, zat-zat sisa hasil metabolisme yang tidak dimanfaatkan lagi di dalam tubuh akan dikeluarkan. Setiap organ atau alat pengeluaran tersebut memiliki fungsi tersendiri. Jenis-jenis zat sisa yang dikeluarkan akan disesuaikan dengan alat pengeluaran yang digunakan untuk mengeluarkannya.

1. Ginjal

Mamalia memiliki ginjal tipe metanefros. Limbah nitrogennya adalah urea. Urea dibuang dalam bentuk cair. Oleh karena itu, urin membutuhkan air sebagai pelarut limbah.

a. Bagian-Bagian Ginjal

Ginjal terdiri dari dua lapisan. Bagian luar disebut korteks, bagian dalam disebut medula. Lekukan di salah satu sisi ginjal disebut hilus. Melalui hilus ini lalu lintas terjadi, mulai dari piala ginjal (pelvis) ke ureter dan ke kantong kemih membawa urin, serabut saraf juga masuk melalui hilus. Demikian pula pembuluh darah dan pembuluh limfa.

1. Korteks (kulit ginjal), terdapat jutaan nefron yang terdiri dari badan malphigi. Badan malphigi tersusun atas glomerulus yang diselubungi kapsula Bowman dan tubulus (saluran) yang terdiri dari tubulus kontortus proksimal, tubulus kontortus distal, dan tubulus kolektivus.
2. Medula(sumsum ginjal), terdiri atas beberapa badan berbentuk kerucut (piramida). Di sini terdapat lengkung henle yang menghubungkan tubulus kontortus proksimal dan tubulus kontortus distal.
3. Rongga ginjal (pelvis), merupakan tempat bermuaranya tubulus yaitu tempat penampungan urin sementara yang akan dialirkan menuju kandung kemih melalui ureter dan dikeluarkan dari tubuh melalui uretra.

Pembuluh darah pada ginjal, terutama pada glomerulus sangat halus dan berpori. Hal ini untuk memudahkan keluar masuknya molekul-molekul zat pada proses reabsorpsi. Di dalam ginjal kurang lebih ada sejuta pembuluh halus (arteriolus). Pelvis atau piala ginjal bercabang-cabang menjadi kaliks mayor. Kaliks mayor bercabang-cabang lagi menjadi kaliks minor. Kaliks minor adalah tempat pertama bermuaranya urin yang nantinya memasuki kaliks mayor, akhirnya ke pelvis untuk disimpan sementara sebelum dialirkan ke kantung kemih melalui ureter. 

Di bagian korteks dan medula terdapat struktur yang disebut nefron. Sekitar satu sampai empat juta nefron terdapat dalam sebuah ginjal. Nefron inilah yang berfungsi membuat urin. Jadi, proses filtrasi dan absorpsi terjadi di nefron. Nefron berukuran hampir mikroskopis. Pada pembesaran tertentu dapat kita lihat bahwa nefron terdiri dari bagian-bagian sebagai berikut.

1. Kapsul Bowman, berbentuk piala yang sebetulnya merupakan percabangan tubulus, yang menyelimuti glomerulus. Bentuk kapsul memungkinkan penyaringan filtrat dari glomerulusa ke tubulus semakin efektif.
2. Saluran nefron atau tubulus yang terdiri atas tubulus kontortus proksimal, lengkung henle, dan tubulus kontortus distal.
3. Saluran pengumpul atau tubulus kolekta (pengumpul), merupakan muara dari puluhan tubulus distal. Tubulus kolekta akan bermuara pada kaliks minor.

a. Mekanisme Terbentuknya Urin
Proses pembentukan urin dalam ginjal berlangsung melalui empat tahap, yaitu filtrasi, absorpsi aktif, absorpsi pasif, dan sekresi.

1. Filtrasi. Darah yang mengalir di dalam tubuh disaring dalam glomerulus. Pembuluh darah di glomerulus yang sangat halus menyebabkan lolosnya cairan, sejumlah zat makanan, garam-garam, dan zat lain yang tidak dibutuhkan. Filtrat yang keluar dari glomerulus mirip dengan susunan plasma darah.
2. Absorpsi aktif. Filtrat dari glomerulus akan memasuki tubulus. Di tubulus inilah pembentukan urin dimulai. Bagian pertama tubulus adalah tubulus kontortus proksimal. Di sini sebagian besar filtrat yang memang masih mengandung zat makanan akan diserap kembali. Tubulus kontortus proksimal memiliki permukaan yang penuh dengan mikrovili. Mikrovili melakukan absorpsi aktif terhadap semua glukosa dan ion-ion Na, Cl, Ca, K, HCO3, SO4 yang terdapat dalam filtrat. 
3. Absorpsi pasif dilakukan terhadap air yang akan berdifusi berdasarkan tekanan osmotik. Asam amino jenis albumin yang turut dalam filtrat akan direabsorpsi di seluruh bagian tubulus. Semua bahan yang direabsorpsi dikembalikan ke dalam darah. Sekarang sisa filtrat adalah limbah nitrogen dan sejumlah garam yang terus menuju ke lengkung Henle. Pada lengkung Henle terjadi reabsorpsi natrium ke dalam darah. Dengan berkurangnya garam-garam, larutan urin yang terus melaju menuju ke tubulus kontortus distal bersifat hipotonis (encer) karena di lengkung Henle tidak ada penyerapan air. Selanjutnya, di tubulus distal urin masih direabsorpsi garamnya di tempat-tempat tertentu. Demikian pula air dalam urin direabsorpsi ke dalam jaringan. Melalui tubula kolekta, urin sudah benar-benar murni seperti urin yang sehari-hari kita lihat. Beberapa kalangan kedokteran menyebut urin hasil pengolahan lengkung Henle sebagai urin sekunder, sedangkan urin yang masih di daerah tubulus proksimal disebut urin primer.
4. Sekresi. Sekresi merupakan proses dikeluarkannya urin dari turbula kolekta ke kaliks minor. Ternyata selain dilalui oleh filtrat dari glomerulus, tubulus proksimal sampai tubulus distal juga melakukan sekresi zat-zat tertentu ke dalam urin. Zat-zat tersebut adalah ion hidrogen (H+) yang dibuang oleh darah karena pH darah terlalu asam. Jika pH darah mulai naik, sekresi ion H+ dari darah ke tubulus adalah amoniak (NH3), ion K+, dan kreatinin, untuk bersatu dengan urin. Pembuangan amoniak hanya membantu jalan utama yang biasanya melalui glomerulus. Zat pewarna makanan atau obat juga disekresi melalui tubulus. Pengaturan konsentrasi air dalam darah dan di dalam tubulus ginjal diatur oleh hormon anti diuretik atau ADH (Anti Diuretik Hormon). Apabila air di dalam darah berkurang maka akan terdeteksi oleh reseptor dalam otak dan merangsang kelenjar pituitary untuk memproduksi ADH. ADH akan menyebabkan air dalam tubulus ginjal terserap ke dalam darah dan menyebabkan urin menjadi pekat, tetapi darah agak encer. Jika darah sedang encer, misalnya setelah minum banyak air, ADH tidak diproduksi. Maka urin pekat yang hipertonis akan menyebabkan air di dalam darah terserap ke dalam tubulus bersatu dengan urin, dan disalurkan ke kantong kemih untuk dibuang. Kita sering merasakan, apabila banyak minum akan menyebabkan sering buang air kecil.

2. Kulit

Kulit merupakan organ terluar tubuh yang memiliki struktur yang cukup kompleks dan memiliki berbagai fungsi yang vital. Kulit terdiri dari dua lapisan, yaitu lapisan luar (epidermis) dan lapisan dalam (dermis).

a. Epidermis

Epidermis adalah bagian luar kulit yang agak tipis berupa jaringan epitel. Epidermis dikenal juga dengan nama kulit ari yang terdiri dari beberapa lapisan.

1. Stratum korneum. Stratum korneum atau disebut juga lapisan zat tanduk merupakan lapisan sel mati yang selalu mengelupas dan tersusun atas berlapis-lapis jaringan sel pipih. Stratum korneum berfungsi untuk melindungi sel-sel dan mencegah masuknya bibit penyakit.
2. Stratum lusidum. Stratum lusidum merupakan lapisan sel mati yang jernih dan tidak berinti. Lapisan ini berfungsi untuk mengganti sel-sel yang terdapat pada lapisan stratum korneum dan hanya ditemukan pada kulit tebal, seperti kulit telapak tangan.
3. Stratum granulosum. Stratum granulosum merupakan lapisan yang disusun oleh sel-sel pipih berisi granula berwarna gelap mengandung keratohialin. Lapisan ini memiliki fungsi yang sama dengan stratum lusidium, yaitu mengganti sel-sel yang terdapat pada lapisan stratum korneum.
4. Stratum spinosum. Stratum spinosum merupakan lapisan sel-sel bentuknya polihedral dan tersusun rapat, serta permukaannya menampakkan bentukan seperti duri.
5. Stratum germinativum. Stratum germinativum merupakan lapisan yang tersusun atas selapis sel kubus. Lapisan ini aktif melakukan pembelahan dan berfungsi membentuk lapisan sel baru.

b. Dermis

Lapisan dermis terletak di bawah lapisan epidermis dan terdiri atas jaringan ikat yang mengandung serat-serat elastis dan kolagen. Pada lapisan dermis terdapat pembuluh darah, akar rambut, ujung saraf, kelenjar keringat (glandula sundorifera), serta kelenjar minyak (glandula sebassea) yang letaknya dekat akar rambut. Kelenjar keringat berfungsi untuk mengeluarkan keringat yang mengandung zat sisa metabolisme.

Pengaturan kerja kelenjar keringat berada di bawah pengaruh pusat pengaturan suhu badan (hipotalamus) dan enzim brandikinin yang kerjanya dirangsang oleh perubahan suhu tubuh. Pada saat lingkungan sedang panas kelenjar keringat aktif dan pembuluh kapiler di kulit melebar. Melebarnya kapiler menyebabkan merembesnya air dan sisa metabolisme menjadi keringat. Aktifnya kelenjar keringat mengakibatkan keluarnya keringat ke permukaan kulit dengan cara penguapan. Penguapan menyebabkan suhu di permukaan kulit turun sehingga kita tidak merasakan panas lagi.

3. Paru-Paru

Satu-satunya alat yang dapat membuang sisa metabolisme dalam bentuk gas adalah paru-paru. Ekskresi paru-paru bersamaan dengan respirasi. Fase ekshalasi atau ekspirasi pada proses bernapas sebetulnya juga merupakan proses ekskresi.

Karbon dioksida dan uap air adalah sisa respirasi dalam setiap sel tubuh, khususnya dilakukan oleh mitokondria dalam rangka perolehan energi melalui oksidasi makanan. Secara kimiawi, proses tersebut dapat ditulis sebagai berikut.

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + energi
Sisa respirasi berupa gas karbon dioksida dan uap air ini yang diembuskan keluar pada fase ekshalasi. Awalnya, karbon dioksida dan uap air dari sel didifusikan ke darah dalam vena, kemudian dialirkan ke paru-paru untuk diekskresikan.

4. Hati

Peran utama hati adalah membantu proses pencernaan makanan. Di dekat hati terdapat sebuah kantong kecil dengan warna kontras, yaitu kantong empedu. Dari hati dikeluarkan cairan empedu yang mengandung zat-zat pengemulsi lemak, juga mengandung pigmen. Pigmen empedu merupakan hasil penghancuran sel-sel darah merah yang sudah tua dan ditumpuk di hati. Hati mengubah dan menghancurkan sampah tersebut. Hemoglobin tua diubah menjadi pigmen empedu. Saat cairan empedu memasuki usus, pigmen tidak turut dicernakan, hanya dilewatkan dan bersatu dengan tinja. Warna kuning tinja merupakan bukti adanya pigmen empedu. Jadi, sampah hemoglobin dibuang melalui tinja. Selain itu, aktivitas bakteri dari usus besar menyebabkan pigmen terserap ke dalam darah. Warna kuning pada plasma darah dan urin berasal dari pigmen empedu juga.

Hati juga mensintesis sejumlah protein menjadi senyawa penetral racun, dan dapat menghancurkan bakteri dalam darah. Proses penetralan racun disebut detoksifikasi. Hati juga akan mengakumulasi racun yang sulit diuraikan dan disimpan di dalam hati agar tidak meracuni seluruh tubuh.

C. Gangguan pada Sistem Ekskresi

Mengingat fungsi ginjal yang amat penting bagi kelangsungan hidup organisme maka semaksimal mungkin segala gangguan terhadap ginjal harus dihindarkan. Akan tetapi, ini merupakan pekerjaan berat. Banyak kelainan dan gangguan pada fungsi ginjal, di antaranya akan dijelaskan sebagai berikut.

1. Diabetes. Penyebab diabetes ada dua macam. Pertama diabetes insipidus, terjadi akibat ketidakmampuan si penderita untuk memproduksi hormon ADH. Ketiadaan ADH menyebabkan penderita selalu ingin kencing yang mengakibatkan penderita selalu merasa haus sekali. Diabetes mellitus adalah penyakit yang diakibatkan kegagalan pankreas memproduksi insulin. Insulin adalah hormon yang mengatur kadar gula darah agar tidak melebihi normal. Berlebihnya gula dalam darah tidak mampu diserap kembali seluruhnya oleh tubulus proksimal sehingga gula tersebut terkandung dalam urin penderita.
2. Nefritis. Nefritis adalah peradangan di ginjal terutama pada glomerulus yang disebabkan bakteri Streptococcus. Peradangan menyebabkan glomerulus semakin berlubang-lubang melebihi pori-pori yang sudah ada sehingga sel-sel darah dan protein masuk ke tubulus bersama filtrat glomerulus. Sel darah dan protein tidak dapat direabsorpsi dan keluar bersama urin. 
3. Uremia. Uremia merupakan kegagalan ginjal membuang limbah metabolisme secara normal. Pada uremia yang parah biasanya dilakukan hemodialisa (cuci darah) atau transplantasi ginjal baru.
4. Anuria. Anuria merupakan kegagalan ginjal tidak dapat membuat urin sedikit pun. Ini juga karena adanya kerusakan glomerulus. Filtrasi tidak dapat dilakukan sehingga tidak ada urin yang terbentuk.
5. Kencing Batu atau Batu Ginjal. Batu ginjal terbentuk dari senyawa kalsium dan penumpukan asam urat. Dengan diet, pembentukan batu ginjal bisa dikurangi.
6. Sistitis (Cystitis). Sistitis merupakan radang selaput mukosa kantong kemih, disebabkan infeksi bakteri atau karena zat-zat kimia, atau kerusakan fisik.