Study Notes bij Van basis tot homeostase - Geneeskunde UL (2015-2016)

Bevat aantekeningen bij de colleges van 2015 - 2016 en sluiten aan bij de colleges van 2016 - 2017.

• HC-55: Hartfalen: Mechanismen & HC-56: Hartfalen, klinisch syndroom en epidemiologie ontbreken

Week 1

HC-1: Inleiding

• Homeostase: vitale parameters moeten binnen bepaalde waarden blijven.

Dit principe kunnen we toepassen op meerdere niveaus: cellen, organismes, ecosystemen etc. Om de homeostase te bewaken moeten alle orgaansystemen samenwerken. Het cardiovasculair systeem, ademhalingssysteem en de nieren werken sterk samen. In dit blok wordt er gekeken naar de anatomie en fysiologie van het ademhalingssysteem, het cardiovasculaire systeem en de nieren.

De competenties die dit blok worden getest zijn: organisator, academicus en gezondheidsbevorderaar. De toetsing van dit blok bestaat uit een deeltentamen (20 meerkeuzevragen) en een tentamen (80 meerkeuzevragen). De aanvullende eisen van dit blok zijn; aanwezigheid bij de werkgroepen en practica, een voldoende beoordeling van het Einthoven Science project, zorgpaden en ‘roken een gezondheidsbevorderaar’. Je kunt aan het eind van het blok dispensatie krijgen voor maximaal 1 gemist verplicht onderdeel. Daarnaast kun je voor maximaal 1 gemist practicum en maximaal 1 gemiste werkgroep een vervangende opdracht aanvragen.

HC-2: Homeostase en vitale orgaansystemen

Fysiologie is de bestudering van de vitale functies van het lichaam. Hierbij kijkt men naar hoe de individuele organen functioneren, hoe ze samenwerken en welke interacties zich afspelen binnen en tussen organen. Daarnaast bestudeert men de integratie van processen op het moleculaire, cellulaire, orgaan en organismen niveau.

Homeostase is het aanpassen (constant houden) van belangrijke biologische parameters, die ervoor zorgen dat het organisme normaal kan functioneren in variabele toestanden. Hierbij moet de parameter worden aangepast aan de heersende omstandigheden. Denk hierbij aan: bloeddruk, pH, cel volume, et cetera. De term homeostase werd door Walter B. Cannon (1871-1945) geïntroduceerd. Het is van belang kennis te hebben van homeostase om zodoende symptomen van ziekte te kunnen begrijpen. Als gevolg van ziekte, trauma, infectie etc. kan het gebeuren dat de homeostatische mechanismen niet meer kunnen compenseren.

• Het cardiovasculaire systeem zorgt voor de aan- en afvoer van brandstof en andere bestanddelen die nodig zijn om de samenstelling van cellen en de extracellulaire ruimte te optimaliseren.
• Het ademhalingssysteem zorgt voor het afvoeren van voldoende koolstofdioxide CO2 en het aanvoeren van voldoende zuurstof. Daarnaast filtert dit systeem het bloed en verzorgt het enkele metabolische functies.
• De nieren en urinewegen zorgen voor het verwijderen van afval en daardoor voor het regelen van de bloedsamenstelling. Daarnaast werkt het aan de volumeregulatie en de osmoregulatie.

De orgaansystemen moeten uitwisseling hebben met het externe milieu om de homeostase in stand te houden. Hiervoor zorgt het cardiovasculaire systeem. Er is interactie van het cardiovasculaire systeem met het ademhalingssysteem: het cardiovasculaire systeem zorgt voor de aanvoer van zuurstof en voedingsstoffen naar de cellen van de longen. Door de ademhaling is er circulaire drukverandering in de bloedvaten, de ademhaling is namelijk circulair. In de interactie van de longen met het cardiovasculaire systeem voorzien de longen het hart van zuurstof en voeren CO2 (onder andere gevormd in het hart) af.

De samenwerking van het cardiovasculaire systeem en het ademhalingssysteem moet goed zijn, want goede longen zonder goed bloedtoevoer zijn alsnog niks. Interactie van het ademhalingssysteem met de nieren gaat als volgt: de nieren hebben zuurstof nodig om te kunnen werken. Interactie van de nieren met het ademhalingssysteem is een heel slimme interactie, die in dienst staat van de pH-regulatie.

De nieren verwijderen (schadelijke) afvalstoffen uit het bloed. Deze drie orgaansystemen werken dus samen. Hierbij is de regulatie van de hoeveelheid bloed in de circulatie heel belangrijk.

Homeostase kan worden bereikt door 2 soorten factoren:

• Intrinsiek: autoregulatie: verandering in de directe omgeving leidt tot aanpassing in het lichaam. Een voorbeeld hiervan is wanneer zuurstoftekort optreedt in vitale organen (weefselhypoxie). Dit leidt tot vasodilatatie om dat tekort te compenseren.
• Extrinsiek: door middel van het centraal zenuwstelsel (CZS) en het endocriene systeem. Een voorbeeld hiervan is de hartminuutvolume toename, minuutventilatie en vasoconstrictie van de tractus digestivus ten tijde van inspanning.

Voor homeostase zijn een aantal dingen kenmerken: regelsystemen, redundantie, steady state, hiërarchie en adaptatie/aanpassingsvermogen.

Regelsystemen

Bij een open regelsysteem is er een ingangssignaal waarna er een proces plaatsvindt (als reactie), waardoor het uitgangssignaal wordt veranderd. Bij een gesloten regelsysteem is er sprake van een ‘kring’: er is een streefwaarde (bijv. pH) – een gewenste waarde –. Een vergelijker vergelijkt een waarde op een bepaald moment met die streefwaarde. Hierna vinden er een correctiesignaal en een proces plaats, waarna het uitgangssignaal/resultaat via een sensor teruggaat (wordt teruggekoppeld) naar de vergelijker. Er kan een verstoring optreden na het proces. Een voorbeeld van een gesloten regelsysteem is de longventilatie.

De output van het controlerende systeem is de input van het gecontroleerde systeem. De output van het gecontroleerde systeem is de input van het controlerende systeem.

Componenten van een feedback systeem: een stimulus produceert veranderingen in een variabele. Deze verandering wordt gedetecteerd door een receptor/sensor. Input: informatie wordt verzonden via afferente paden naar een controle centrum. Vanaf hier is er output van informatie die via efferente paden wordt vervoerd naar een effector. De responsie van het effect koppelt terug om de omvang van de stimulus te beïnvloeden (zowel positieve als negatieve terugkoppeling).

Feed forward is een vooruit melding, of een dreigende onbalans. Dit is geen verstoring, maar een anticipatie om verstoring te voorkomen (zoals bij inspanning moeten bepaalde waarden constant blijven daarom worden er anticiperende signalen verzonden om ervoor te zorgen dat de waarden constant zullen blijven).

Redundantie betekent dat er meerdere regelmechanismen zijn voor de regulatie van één paramater. Bijvoorbeeld: mobilisatie mechanismen ter herstel van het circulerende bloedvolume. Bij het in stand houden van het effectief circulerend volume spelen zeer veel organen en orgaansystemen een belangrijke rol. Dit zijn onder andere de nieren, de lever, de aortaboog en het hart. In al deze organen zitten barosensoren (druksensoren).

Steady state betekent een stationaire toestand. Als men terug in de tijd kijkt, ziet men geen verandering. Er hoeft dan niet per se equilibrium (evenwicht) te zijn, er is juist vaak non-equilibrium. Er is evenwicht als er krachten werken op een bepaald proces, die elkaar opheffen. Een situatie van steady state met equilibrium kost géén energie en een steady state met non-equilibrium kost wel energie. Bijvoorbeeld: het verschil tussen de intra- en extracellulaire concentraties op het gebied van natrium- en kalium-ionen. Hier is geen sprake van evenwicht, maar wel een steady state. Om de concentraties in stand te houden is de natrium/kalium pomp nodig, die energie verbruikt.

Er is hiërarchie tussen de regelsystemen. Hierdoor is er competitie tussen regelsystemen. Bijvoorbeeld bij een ernstige bloeding heeft de bewaking van het effectief circulerend bloedvolume meestal een hogere prioriteit dan bijvoorbeeld de handhaving van de osmolariteit.

Adaptatie/aanpassingsvermogen: alle paramaters moeten aangepast kunnen worden aan veranderingen. Bijvoorbeeld: de adaptatie aan hoogte. De longen zorgen voor toename van ventilatie, waardoor de partiële druk van CO2 verlaagd wordt. De nieren zorgen voor een toename aan EPO, waardoor de hoeveelheid hemoglobine stijgt en hiermee ook de hematocriet (hoeveelheid rode bloedcellen in het bloed), en daling van het plasmavolume. Het hart past het hartminuutvolume (HMV) en de concentratie van atriaal natriuretisch peptide (ANP) aan. Dit hormoon heeft een direct effect op de natriumresorptie in de nieren.

Aanpassing is niet altijd in dienst van de homeostase. Remodellering van het hart bij een hartinfarct zorgt voor verminderde doorbloeding en functie verlies, terwijl het bij inspanningstraining juist zorgt voor een verhoogde doorbloeding en een verhoogde functie. 

HC-3: Fysiologische regelsystemen

In het lichaam zijn zeer veel regelsystemen. Een regelsysteem bestuurt een ander systeem en zorgt ervoor dat dit systeem ‘in orde’ blijft. Een regelsysteem bestaat uit een invoer die een proces ingaat en waaruit een bepaalde uitvoer komt. De formele (wiskundige) beschrijving hiervan is: uitvoer = f(invoer).

Verschillende regelsystemen in ons lichaam zijn: longen, cardiovasculaire systeem, nieren, temperatuur enzovoort. Er wordt onderscheid gemaakt tussen open en gesloten regelsystemen. Bij een open regelsysteem vindt er geen terugkoppeling plaats bij fouten die tijdens het proces optreden. Hooguit achteraf is er terugkoppeling. Voorbeelden van open regelsystemen zijn vaatwassers die voor een bepaalde tijd schoonmaken of auto’s waarbij het indrukken van het gaspedaal zorgt voor een verandering in snelheid.

Er zijn twee soorten open regelsystemen:

• Aan-uit: de blaas van een nog niet zindelijke peuter. Hierbij wordt een bepaald niveau bereikt, waarna een reactie wordt ondernomen. Hierna bouwt de urine zich weer op en vindt hetzelfde proces plaats.
• Proportioneel: pupilreactie in het oog. Hierbij wordt de pupil groter als de lichtsterkte minder wordt en de pupil wordt kleiner als de lichtsterkte groter wordt.

Bij een gesloten regelsysteem vindt er tijdens het proces terugkoppeling plaats. Hiervoor zijn een sensor, referentiewaarde en een controller/regelaar nodig. Een regelsysteem kan getekend worden door middel van een blokdiagram. Hierin zitten meerdere symbolen. Formules die horen bij de regelsystemen zijn te vinden in de sheets.

Bij negatieve terugkoppeling wordt er gestreefd naar evenwicht, oftewel homeostase. Er komt een aanpassing zodat de streefwaarde/gewenste waarde wordt bereikt. Bij een te hoge geregelde waarde is er een negatieve fout (E) dus de gemeten waarde moet omlaag worden gebracht. Hierna brengen de controller en het proces de waarde omlaag. Bij een te lage geregelde waarde is er een positieve fout: de gemeten waarde moet omhoog worden gebracht in het proces. Voorbeelden van positieve terugkoppeling zijn: orgasme, actiepotentiaal en het baren van een kind.

Bij positieve terugkoppeling gaat de gemeten waarde steeds meer afwijken van de streefwaarde. Als de geregelde waarde een te hoge waarde heeft en de gemeten waarde ook, dan is er een positieve fout. Door het proces wordt de waarde nog meer omhoog gebracht. De waarde wordt hierdoor steeds hoger en er ontstaat een ‘explosie’. Bij een te lage geregelde waarde en een te lage gemeten waarde, is er een negatieve fout. Hierna wordt de waarde nog meer naar beneden gebracht, waardoor er uiteindelijk uitdoving plaatsvindt. Voorbeelden van negatieve terugkoppeling: alles wat naar een evenwicht streeft. Dit zijn onder andere de longen, nieren, cardiovasculaire systeem en temperatuur.

Het proces van feedforward en anticipatie is uitgelegd in het vorige college. Een voorbeeld hiervan is temperatuurregeling.

PD-01: Demonstratie inspanningstest

In een ECG zitten diverse toppen:

• P-top: moment van contractie van het atrium.
• QRS-complex: contractie van de ventrikels.
• T-top: moment van vulling van het hart, oftewel de relaxatie.
• Systole: fase waarin bloed het hart verlaat.
• Diastole: dit is de vulfase van het hart.
• Eind diastolisch volume: grootste hartvolume.
• Eind systolische volume: kleinste hartvolume.

Wanneer er contractie van het hart is, wordt het bloed de aorta in gepompt. In de aorta neemt als gevolg hiervan de bloeddruk toe. De systolische bloeddruk in de aorta is de maximale bloeddruk. De diastolische bloeddruk in de aorta is de minimale bloeddruk.

• Slagvolume: het volume dat het hart per hartslag uitpompt. Dit is het verschil tussen het maximale en minimale hartvolume.

Wat zijn indicaties voor een inspanningsonderzoek? Waarom verricht men inspanningsonderzoek?

• Bepaling van het inspanningsvermogen
• Diagnostiek cardiale ischemie (zuurstof tekort)
• Diagnostiek hartritmestoornissen
• Diagnostiek longafwijkingen (met VO2 max)
• Verloop bloeddruk bij inspanning

Echocardiografie: hierbij gebruikt men onschadelijke geluidsgolven om de hartfunctie te bepalen. Hartklepafwijkingen kunnen met deze methode gedetecteerd worden en het LV volumina wordt gemeten. Het beeld dat men te zien krijgt is gespiegeld, waardoor boven = onder.

Bij inspanning zijn er diverse veranderingen:

• De hartfrequentie stijgt
• De systolische bloeddruk stijgt. De diastolische bloeddruk is vrij stabiel en blijft gelijk.
• De cardiale output is de hartfrequentie vermenigvuldigd met het slagvolume. Deze stijgt sterk. Dit komt doordat de hartfrequentie sterk stijgt en het slagvolume redelijk constant blijft.
• Het slagvolume blijft redelijk constant en heeft de neiging iets te dalen.
• Het eind diastolische volume daalt.
• Het eind systolische volume daalt.

HC-04: Einthove Science Project

Willem Einthoven was een Leidse professor die het ECG heeft uitgevonden. Hij heeft hiervoor een nobelprijs ontvangen.

In het eerste jaar van geneeskunde wordt het Einthoven Science Project uitgevoerd. Het doel van dit project is om de studenten kennis te laten maken met wetenschappelijk onderzoek. Dit onderzoek wordt uitgevoerd met eerstejaars geneeskundestudenten. Er worden ECG’s gemaakt van de studenten. Vervolgens worden deze gegevens geanalyseerd in een wetenschappelijk artikel. Dit artikel wordt nagekeken door Cis en de lijn AWV. De beste 3 artikelen worden uitgenodigd om een poster te maken en kunnen vervolgens een oorkonde en een geldprijs winnen.

Doordat het maken van een ECG een vorm is van lichamelijk onderzoek, is er bij dit onderzoek sprake van een informed consent. Het is wel verplicht om een verslag te schrijven, maar of jouw eigen gegevens wel/niet opgeslagen worden in de databank  kan je zelf bepalen. Afwijkende ECG’s worden tevens niet toegevoegd aan de database. De ECG’s worden beoordeeld door een cardioloog. Wanneer je ECG afwijkend blijkt te zijn dan wordt je hier na het blok van op de hoogte gesteld.

HC-05: Fysiologische concepten; hemodynamica

Als men de druk of de flow meet in een bloedvat, meet men dit op een bepaalde locatie. De bloeddruk is afhankelijk van verschillende factoren:

• Het hart
• Het volume bloed in de bloedvaten
• De weerstand van alle systemen ervoor en erna (parallel/serie)
• De eigenschappen van de bloedvatwand op de locatie
• Viscositeit

De bloeddruk is een weerspiegeling van al deze factoren. Om de bloeddruk goed te kunnen interpreteren, moet men bepalen welke factoren er op dat moment invloed hebben op de bloeddruk, door middel van het maken van een model of een concept.

In het concept van het circulatiesysteem worden alle organen parallel aan elkaar getekend. Het bloed dat naar orgaan A gaat, kan niet meer naar orgaan B gaan. De flow van een orgaansysteem wordt bepaald door het drukverschil en door de weerstand waar de flow doorheen gaat. Alle orgaansystemen staan bloot aan het drukverschil tussen het arteriële en het veneuze systeem. Hierdoor hebben alle orgaansystemen hetzelfde drukverschil. De flow van een orgaansysteem wordt hierdoor bepaald door de weerstand van het orgaansysteem. Het orgaansysteem met de laagste weerstand, zal de hoogste flow hebben. In een parallelschakeling is de flow overal anders.

Er kan ook een serieschakeling gemaakt worden van de circulatie. In deze serie schakeling gaat het bloed vanaf de pulmonale circulatie naar de linker harthelft, hierna naar de systematische circulatie (de orgaansystemen), daarna naar de rechter harthelft en vervolgens weer naar de pulmonale circulatie. In een serieschakeling is de flow overal hetzelfde.

Karakteristieken van een levend organisme zijn dat het organisme zijn structuur kan behouden, kan groeien, kan reproduceren, interactie kan hebben met zijn omgeving en zich kan aanpassen aan veranderende omstandigheden.                  

• Metabolisme: chemische reacties in levende cellen, die erop gericht zijn het leven te behouden.
• Katabolisme: processen die stoffen afbreken om energie te genereren.
• Anabolisme: processen die de energie die vrijkomt bij katabolisme gebruiken om stoffen op te bouwen.

Cellen hebben een mechanisme nodig om aan de metabolische behoeften te kunnen voldoen. Ze moeten in staat zijn om nutriënten en zuurstof naar binnen te halen en om de geproduceerde afvalstoffen de cel uit te krijgen.

• Eencellige organismen: krijgt zijn nutriënten binnen, doordat ze aanwezig zijn in de extracellulaire vloeistof en er hierdoor een concentratie gradiënt is.  Afvalstoffen zullen ook door concentratie verschillen met de extracellulaire vloeistof uit het organisme verdwijnen.
• Meercellig organismen: het contact met de extracellulaire ruimte wordt beperkt doordat er cellen binnen in het organisme liggen. Concentratie gradiënt wordt lager voor cellen die dieper gelegen zijn in het organisme. Er is nog directe uitwisseling met het externe milieu.
• Complexe organismen: gebruiken een circulatie systeem om diffusie te vergroten door het creëren van grote gradiënten. Nutriënten en afvalstoffen verplaatsen via twee barrières: van de binnenkant van de cel naar het bloed en van het bloed naar het externe milieu.
• Hogere organismen: hebben een dubbel circulatie systeem om snelle uitwisseling van gassen te promoten. Bij mensen zijn de twee pompen de linker harthelft en de rechter harthelft.

Rollen van het circulatie systeem zijn:

• Distributie van opgeloste gassen en moleculen voor voeding, groei en reparatie.
• Snelle chemische signalen door circulerende hormonen en neurotransmitters.
• Verdrijving van warmte (thermoregulatie)
• Immuunsysteem: het reguleren van inflammatie en andere immuunreacties.

Componenten van het circulatie system zijn:

• Een pomp: het hart dat bestaat uit 4 ruimten (2 ventrikels en 2 atria).
• Buizen: systemische en pulmonale vaten; het vasculair systeem.
• Vloeistof: bloed.

Er zijn fysische factoren en wetten die de bloed flow en bloeddruk besturen in het circulatie systeem.

Druk: kracht per oppervlakte eenheid (N/m² of Pa). In de fysiologie gebruikt men vaak de eenheid millimeter kwik (mm Hg). Er wordt altijd een drukverschil uitgedrukt ten opzichte van een referentie druk, dit is de ∆P. Er is dan een druk gradiënt: verschil tussen twee punten die zijn gescheiden door een afstand (∆P/∆x). De typische waarde van druk in de circulatie is ongeveer 75 mm Hg = 1 N/cm² = 100 cm H₂O. De druk van de atmosfeer is een factor tien keer zo hoog.

Er zijn verschillende soorten druk in de circulatie:

• Drijvende druk: dit is het drukverschil tussen twee punten binnen een vat, dat bloedflow veroorzaakt tussen die punten.
• Transmurale druk: drukverschil tussen binnen het vat en het weefsel buiten het vat. De diameter van het vat is hier een belangrijke determinant.
• Hydrostatische druk: de druk die ontstaat ten gevolge van het feit dat een kolom bloed in het systeem zit. Deze druk heeft te maken met gravitatie krachten. De hydrostatische druk in de voeten is groter dan de hydrostatische druk in de hersenen. Geldt enkel voor niet horizontale vaten.

Flow: verplaatsing van volume per tijdseenheid = ∆V/∆t. Uitgedrukt in cm³/s of (in de fysiologie) in ml/s of l/min. Het is het volume dat per tijdseenheid een bepaald punt passeert = oppervlakte x gemiddelde snelheid = A x v_gem. Wanneer de flow een parabool profiel heeft, geldt Vgem = 0,5 x Vmax. Cardiac output (CO) = L/min.

De flow wordt bepaald door een drukverschil en door een weerstand; Flow = ∆P/R. Dit wordt ook wel Darcy’s wet voor hydrodynamica genoemd. In de systemische circulatie geldt: CO = (gemiddelde arteriële druk [MAP] – centrale veneuze druk [CVP]) / systemische vasculaire weerstand [SVR].

In de circulatie is de bloeddruk niet constant. De gemiddeld arteriële bloeddruk [MAP] = Diastolische bloeddruk [DBP] + 1/3 x PP. PP = verschil tussen systolische en diastolische bloeddruk.

Weerstand

Wat bepaalt in een bloedvat hoe groot de weerstand is? De weerstand hangt af van de lengte van een vat. Bij een vat dat twee keer zo lang is, is de weerstand ook twee keer zo hoog. Hoe kleiner de diameter van een vat, hoe hoger de weerstand zal zijn.

• De wet van Poiseuille geeft: R = (8/π) x η x (L/r⁴) = ∆P/F met η = viscositeit.  

Viscositeit is de mate van ‘stroperigheid’ van de vloeistof. De snelheid van vloeistof in een vat is niet overal hetzelfde: in het midden van een bloedvat zal een bloedcel sneller bewegen dan een bloedcel die zich dicht bij de bloedvatwand bevindt. De ‘lagen’ waarin de bloedcellen zich bevinden, zullen hierdoor over elkaar heen schuiven. Hoe meer kracht dit kost, hoe groter de viscositeit. Als er twee platen ten opzichte van elkaar bewegen met snelheid v, is er kracht F nodig op dit oppervlakte A.

Dit geeft:

• shear stress (de spanning die nodig is om een bepaald snelheidsverschil te veroorzaken) = kracht / oppervlakte = F/A.
• shear rate (snelheidsverschil tussen de twee lagen): snelheidsgradiënt (dv/dx)
• viscositeit (η) = shear stress / shear rate.

De Poiseuille-Hagen vergelijking kan ook omschreven worden als:

• F = ΔP x (π/8) x r⁴ / (η x L) of F = ∆P / R

De vergelijking heeft verschillende voorwaarden, namelijk: een onsamendrukbare vloeistof, een cilindrisch recht bloedvat, een snelheid bij de wand van (bijna) nul, laminaire flow, een constante flow en constante viscositeit.

Er wordt onderscheid gemaakt tussen laminaire en turbulente flow. Bij laminaire flow is er sprake van verschillende parallelle lagen die een parabool profiel hebben. Wanneer de driving pressure in een vat toeneemt, neemt de flow ook toe. Op een bepaald punt verandert de laminaire flow in turbulente flow. Het punt waarop deze verandering plaats vindt, kan berekend worden met het Reynolds getal.

• Het Reynolds getal is als volgt: Re = 2 x r x v_m x ρ / η.

r = radius, v_m = gemiddelde snelheid, ρ = dichtheid van het bloed, η = viscositeit.

Bij een parallelschakeling geldt dat de totale weerstand kleiner is dan de kleinste weerstand (1/Rtotaal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3).

Bij een serieschakeling geldt dat de totale weerstand groter is dan de grootste weerstand (Rtotaal = R1+R2+R3).

Druk wordt veroorzaakt doordat er meer vloeistof zit in een gesloten systeem of vasculair bed dan het unstressed volume. Hoe elastischer (compliant) een vasculair bed is, hoe minder snel de druk zal stijgen, doordat de bloedvatwand veel kan oprekken. De compositie van de vaten speelt dus een rol in de elasticiteit/ aanpasbaarheid.

• Compliantie: hoeveel volume erbij moet komen om een bepaalde druk verhoging te krijgen. Dit is de verandering in een volume gedeeld door de verandering in druk: C = ∆V/∆P.  Deze is in arteriën redelijk constant en bij venen relatief hoog bij lage druk en relatief laag bij hoge druk.

Stijfheid = 1/ compliantie.

HC-06: Fysiologische concepten; ventilatie, gaswisseling en gastransport

Externe ademhaling is de uitwisseling van O₂ en CO₂ met de buitenwereld. Daartegenover staat de interne ademhaling, waarmee men de processen in de mitochondriën bedoelt. Longventilatie is het verversen van alveolaire gas met buitenlucht.

Voor een efficiënte ademhaling zijn nodig:

• Een mechanisch geschikte ‘pomp’ die in staat is om het gas aan- en af te voeren;
• Een groot genoeg gaswisselingsoppervlak in de longen en in de weefsels;
• Een efficiënt transportmiddel voor de gassen;
• Regelsystemen die de longventilatie en circulatie op elkaar laten aansluiten en aanpassen aan de behoefte.

Om de zuurstof vanuit de lucht naar cellen te brengen vinden de volgende processen meerdere keren plaats:

• Convectie: circulatie door een ‘pomp’ (het hart) waarbij hemoglobine het transportmiddel is.
• Diffusie: kan plaatsvinden bij een groot ademhalingsoppervlak, een dun alveolair membraan en een groot druk verschil.

De geleidende luchtwegen gaan over in de alveolaire luchtwegen. Door de vertakkingen van de alveolaire luchtwegen wordt het stroombed vergroot. Een vergroting van het stroombed (oppervlakte van de totale doorsnede) leidt tot een afname van de luchtsnelheid.

In de longen vindt er diffusie plaats van O₂ en CO₂. Hiervoor is Fick’s diffusiewet. Hoe groter het uitwisselingsoppervlak is, hoe sneller de diffusie (V_net).  Hoe groter de oplossnelheid, hoe sneller de diffusie. Hoe groter de te overbruggen afstand, hoe langzamer de diffusie. Zonder drijvende kracht is er geen diffusie. Hoe groter de drukgradiënt is, hoe sneller de diffusie gaat. Al deze parameters komen ook terug in de formule voor de diffusiecapaciteit (D_L). Deze diffusiecapaciteit is specifiek voor een bepaald gas.

Wet van Henry zegt dat de concentratie van een gas in een vloeistof recht evenredig is met de druk van dat gas in (en boven) die vloeistof. Hierbij geldt dat concentratie_gas = α_gas x P_gas. α = de oplosbaarheid van een gas. Deze oplosbaarheid hangt af van de aard van het medium, de druk en de temperatuur. De oplosbaarheid stijgt als de temperatuur daalt.

Voor narcosemiddelen is de oplosbaarheid zeer belangrijk. Hierbij speelt het begrip MAC een rol. Dit is de minimale alveolaire concentratie, oftewel de concentratie waarbij een standaardprikkel niet meer als pijn wordt waargenomen. Bij het toedienen van een hogere concentratie narcosegas, zal de ventilatie dalen en zullen de reflexen en het bewustzijn dalen.

Als men duikt kunnen er meerdere ernstige dingen gebeuren. De eerste hiervan is dat de dode ruimte of de weerstand te groot wordt, waardoor inademen onmogelijk wordt (bijvoorbeeld bij snorkelen): anoxie.

Daarnaast lossen bij hogere druk (duiken met duikapparaat) de stikstof moleculen (N₂) op in het bloed. Wanneer men weer opstijgt, zullen er N₂-bellen ontstaan. Om het lichaam de tijd te geven om deze bellen af te voeren, moet men langzaam stijgen. Als iemand te snel stijgt, kan er gasembolie ontstaan met een pijnlijke dood als gevolg.

Gassen voldoen aan de wet van Boyle. Deze wet zegt dat de druk van een gas in een afgesloten ruimte bij een constante temperatuur toeneemt als het volume van de ruimte afneemt. Gas is samendrukbaar. P x V = constant (C). Met een plethysmograaf meet men de veranderingen in longvolumes. Dit is een luchtdichte kast waarin de patiënt zit. De patiënt ademt lucht in via een buis. De ingeademde lucht wordt gemeten met een drukmeter. Doordat de persoon inademt, neemt het longvolume toe en verandert de druk in de kast die gemeten wordt met een spirometer. De formule die hierbij hoort is: P x V_L = (P-∆P) x (V_L + ∆V_L) met V_L = longvolume. Het aantal gasmoleculen verandert niet. Ook onder water geldt de wet van Boyle. Wanneer men afdaalt naar de zeebodem, zal het longvolume afnemen door toename van druk. 

• Wet van Charles/Gay Lussac – deze wet zegt dat dezelfde hoeveelheid gas een groter volume inneemt naarmate de temperatuur (T) hoger is. De druk die het gas uitoefent, blijft dan gelijk. Bij dezelfde druk geldt dan dat V1/T1 = V2/T2.
• Wet van Boyle-Gay Lussac wordt gebruikt bij gebruik van een spirometer bij kamertemperatuur en geeft dat (P1xV1)/T1 = (P2xV2)/T2. Dit wordt ook wel de ideale gaswet genoemd, met als formule: PV = nRT, met P (druk in Pa); V (volume in m³); n (aantal mol van het gas); R (universele gasconstante: 8.314472 J.K^-1.mol^-1); T (temperatuur in K).

Waterdamp is geen ideaal gas, omdat het gas bij lagere temperatuur condenseert tot water. De maximale waterdampspanning is afhankelijk van de temperatuur. Bij 37°C is de waterdampspanning 47 mmHg. 

Uitgeademd gas is op lichaamstemperatuur (310K = BTPS: body temperature and pressure, saturated). In een spirometer koelt gas af naar kamertemperatuur (ATPS: ambient temprature and pressure, saturated).

Aangezien de waterdampspanning normaal gesproken afneemt, evenals het aantal gasmoleculen door condensatie, en de ideale gaswet uit gaat van een constant aantal moleculen wordt alles op droge gassen betrokken.

• Wet van Dalton zegt dat de totale gasdruk van een gasmengsel is opgebouwd uit de bijdragen van elk aanwezig gas. De mate waarin een bepaald gas bijdraagt, hangt af van de fractie (F) van dat gas in het mengsel. P_x = de partiële druk van dat gas in het mengsel, waarbij geldt: P_x = F_x x P_B.  P_B is de optelsom van alle partiële drukken van de in het gasmengsel aanwezige gassen.

Een toename van alveolaire ventilatie leidt tot een toename in PAO₂ en een afname van PACO₂.

HC-07: Fysiologische concepten: Zuur-base balans

Een zuur kan H⁺ ionen afgeven (donor) en een base kan H⁺ ionen opnemen (acceptor). De zuurgraad wordt bepaald aan de hand van de pH. De pH wordt berekend aan de hand van de formule:- log ₁₀ [H⁺]. Een zure oplossing heeft pH<7 en een basische oplossing heeft pH>7. pOH = -log ₁₀ [OH]. pH + pOH = 14.

Er zijn verschillende reacties mogelijk met elk en ander verloop:

• Sterk zuur + sterke base geeft een aflopende reactie.
• Sterk/zwak zuur + sterke/zwakke base geeft een vrijwel aflopende reactie.
• Zwak zuur + zwakke base geeft een evenwichtsreactie.  
• Zeer zwak zuur + zeer zwakke base geeft nauwelijks een reactie.

Een buffer kan protonen opnemen of protonen afgeven. Hierbij geldt: HB⁽ⁿ⁺¹⁾ < - > Bⁿ + H⁺. Het Bⁿ is de geconjugeerde base en HB⁽ⁿ⁺¹⁾ is het geconjugeerde zuur. De dissociatieconstante (K) is de evenwichtsconstante van deze reactie. K=[ Bⁿ ] [ H⁺ ] /  [HB⁽ⁿ⁺¹⁾].

Henderson Hasselbalch vergelijking voor buffers geeft pH = pK + log ( [Bⁿ] / [HB⁽ⁿ⁺¹⁾] ). De buffercapaciteit β = ∆[sterke base] / ∆[pH] = - ∆[sterke zuur] / ∆[pH]. β bloed = 25 mM/pH unit.

Bij de CO₂/bicarbonaatbuffer is HCO₃^- de geconjugeerde base en αPCO₂ (dit is de concentratie CO₂ in het bloed) het zuur. In het bloed zijn bicarbonaatbuffers en niet-bicarbonaatbuffers (titreerbare groepen aan eiwitten). Deze niet-bicarbonaatbuffers vormen een gesloten systeem, aangezien ze de bloedbaan niet gemakkelijk kunnen verlaten – het zijn eiwitten. Wanneer CO₂ de weefsels en longen gemakkelijk kan verlaten, dan kan de CO₂/HCO₃^- buffer als een open buffersysteem beschouwd worden. Het kan dan de bloedbaan verlaten.

Gesloten en open buffersystemen hebben een verschillende buffercapaciteit. De buffercapaciteit van een gesloten systeem = 2.3 [totale bufferconcentratie] x ([H⁺]K / ([H⁺ + K])² Hieruit leidt men af dat de buffercapaciteit maximaal is, als [H⁺] = K, dus als pH = pK. Voor elke buffer geldt dat er een curve is met de buffercapaciteit tegen de pH, met de top van de buffercapaciteit voor elke buffer op een andere plek. Deze wordt namelijk bepaald door de pK, die specifiek is voor elke buffer. De maximale buffercapaciteit van bloed over grote pH range is ongeveer 25 mM/pH unit.

• Open buffersysteem in het bloed: de bicarbonaatbuffer.

De reactie die hierbij hoort is: H₂O + CO₂ <-> H₂CO₃ <-> H⁺ + HCO₃^-. Wanneer er H⁺ wordt toegevoegd, wordt er CO₂ gevormd wat vervolgens wordt uitgeblazen. De buffercapaciteit = 2.3 [HCO₃^-] = ongeveer 55 mmol/pH unit. De pK van de buffer is 6.1.

In een open systeem wordt de buffercapaciteit exponentieel groter met de pH. In een gesloten systeem bereikt de buffercapaciteit een maximum bij de pK. Bicarbonaat concentratie in het bloed is 24 mmol/l en de pH van het bloed is 7,4.

Bij verhoging hiervan moet rekening worden gehouden met het isohydrisch principe: een gedeelte van de verhoging zal verloren gaan door protonen van andere buffers.

De totale buffercapaciteit van het bloed:

• Eiwitten/fosfaten: ongeveer 25 mmol/pH unit.
• Bicarbonaatbuffer: ongeveer 55 mmol/pH unit.

In het geval dat CO₂ niet kan ontsnappen (door bijvoorbeeld ischemie), zal de buffercapaciteit sterk dalen. Er is dan een gesloten systeem, waarin de buffercapaciteit van HCO₃^- daalt tot 14 mM/pH unit.

In de longen wordt per dag 15 mol CO₂ verwijderd. De nieren verwijderen samen 70 mmol H⁺ per dag. Dit doen ze met behulp van fosfaat (pH 6.8), ammonium (pH 9.2), creatinine (pH 5.0) en urinezuur (pH 5.8). De hoeveelheid is afhankelijk van de urine pH en de beschikbaarheid.

HC-08: anatomie van het hart

De normale circulatie: rechter atrium – rechter ventrikel – truncus pulmonalis – linker en rechter pulmonaal arterie – pulmonaal venen – linker atrium – linker ventrikel – aorta – organen en capillairen – holle aders.

De hartspier is een dwarsgestreepte spier. De skeletspieren zijn ook dwarsgestreept.

Kenmerken van hartspiercellen:

• Eén, soms tweecellig
• Kern in het midden met juxtanucleair cytoplasma (cytoplasma zit om de kern)
• Geïntercaleerde disks (donkere bandjes) verbinden de cellen eind-tot-eind, dus meerdere cellen per vezel. Ook vertakken hartspiercellen.

Kenmerken van skeletspiercellen:

• Meercellig
• Kern tegen het plasmamembraan aan
• Eén cel per vezel, cel loopt over de hele lengte

Hartspieren bestaan uit bundels sarcomeren omgeven door een sarcolemma. Er is negatieve lading binnen de cel en een positieve buiten de cel. Het cel membraan (hier sarcolemma) zorgt voor deze scheiding. Positieve ionen kunnen de cel ingaan, waardoor het binnen de cel positiever wordt. T-tubuli zijn instulpingen van het sarcolemma op de Z-disk van het sarcomeer. Deze zorgen ervoor dat de calciumionen de cel in kunnen. De T-tubuli zijn in de hartspiercellen groter dan in skeletspiercellen. Daarnaast zijn er in skeletspieren twee T-tubuli per sarcomeer en in de hartspier maar één. In hartspiercellen zijn de mitochondriën groter en dichter op elkaar verpakt dan bij skeletspiercellen.

Hartspierfibrillen moeten aan elkaar vastgezet worden. Hiervoor zijn de geïntercaleerde disks. Dit zijn een zeer stevige verbinding tussen twee cellen. De actine en myosine filamenten zitten ook vast aan deze geïntercaleerde disks. Hartspiercellen zijn hierdoor mechanisch, chemisch en elektrisch aan elkaar verbonden: een functioneel syncytium. Dit zorgt ook voor de communicatie binnen de hartspier. Activatie van één spiercel leidt tot activatie van alle spiercellen.

Componenten van de geïntercaleerde disks:

• Fascia adherens. Dit is de transversale grens tussen spiercellen. Zit in het transverse component van de geïntercaleerde disk.
• Desmosomen (macula adherens). Dit zijn transversale en laterale componenten van de geïntercaleerde disks. Ze zorgen voor de mechanische binding tussen individuele cellen.
• Gap junctions. Deze zijn laterale componenten van de geïntercaleerde disks. Ze zorgen voor de ionische continuïteit tussen aangrenzende hartspiercellen. Er zitten veel gap junctions in de hartspiercellen. Gap junctions bestaan uit twee connexins (of hemikanalen) één in de ene cel en één in de buurcel, die bestaan uit zes connexines.

ECG: wordt gemeten aan de buitenkant van het lichaam. Door elektrische activatie van de hartspier trekt deze samen. Het signaal wordt doorgegeven en lopen er stroompjes over het hart. Ieder onderdeel van het hart heeft een eigen depolarisatie fenomeen. Ieder onderdeel heeft daardoor zijn eigen actiepotentiaal. Het geleidingssysteem bestaat uit cardiomyocyten (hartspiercellen). Via de gap junctions zijn ze in staat om een elektrisch signaal van de ene cel naar de andere cel door te geven.

In de sinus knoop (sinoatrieel/SA-knoop) wordt spontaan de actiepotentiaal gevormd. dat vervolgens naar de AV-knoop (atrioventriculair knoop) gaat. Vanaf daar verplaatst de impuls via de bundel van His (AV-bundel).

Deze splitst: er ontstaan een linker bundel tak en een rechter bundel tak, via welke de impuls naar de apex verplaatst. Hier vertakken de banen sterk. Deze banen gaan naar de ventrikels: de Purkinje vezels en zo naar de ventriculaire spieren.

De SA-knoop bevindt zich tussen de sinus venosus (verzamelplek waar het bloed uit het lichaam het hart in komt) en het atrium. Het ligt aan de rechterzijde van de vena cava superior. Het plooitje bij de vena cava inferior noemt men aan de buitenzijde de sulcus terminalis. Aan de binnenzijde heet dit de crista terminalis, waar de SA-knoop tegenaan ligt.

De SA-knoop kan zijn eigen actiepotentiaal genereren (dit is een kenmerk van de hartspier). De SA-knoop doet dit ongeveer 60-80 keer per minuut. Het is hiermee een spontane impuls generator. De SA-knoop is de snelste impuls generator van de hartspier en is daarmee de primaire pacemaker van het hart. Hij zet andere cardiomyocyten aan tot contractie, door middel van een impuls. Hij veroorzaakt de P golf/top bij het activeren van de atria en zorgt voor het sinus ritme.

De AV-knoop ligt vlak boven de tricuspidaalklep, in de driehoek van Koch. Dit is naast het membraneuze septum (hierin liggen geen myocyten) en dicht bij de opening van de sinus coronarius (grote kransader die bloed uit de hartspier verzamelt en vervolgens naar het rechter atrium vervoert). De AV-knoop geeft niet zomaar het signaal van de SA-knoop door. De AV-knoop ‘wacht’ 100 tot 120 milliseconden met het doorgeven van de impuls. De impuls wordt dus vertraagd. Deze vertraging is te zien op de ECG door het horizontale stukje tussen P en Q. De AV-knoop kan de pacemaker functie overnemen, maar in een lagere frequentie (ongeveer 30-40 keer per minuut).

Autonome zenuwvezels (sympathisch en parasympatisch) komen uit bij de knopen in het hart. Bij een sympathische invloed wordt de rusttijd minder.

Sympathische invloed leidt tot actie. Het hartritme gaat hoog. Impuls conductie (geleiding) gaat omhoog. Kracht van de contractie gaat omhoog. Bloedvoorziening via de kransslagaders naar het hart gaat omhoog door middel van dilatatie van het vasculaire gladde spierweefsel. Parasympatische invloed is er voor rust. Hun effect is dus tegengesteld aan dat van de sympathische zenuwen. Bloodvoorziening kransslagaders gaat omlaag door restrictie van die vaten.

De bundel van His is de enige elektrische verbinding tussen het atrium en het ventrikel. Het ligt in isolatie weefsel, het fibreuze geraamte van het hart, dat het elektrische impuls niet door kan geven. Dit is het deel van het hart dat niet bestaat uit myocyten. Om de hartkleppen zit ook een lus van fibreus weefsel dit wordt een anulus genoemd (bv. mitraalklep anulus).

De AV-knoop ligt hier ook in. De AV-knoop is de enige plek waar de geleiding door kan gaan van de atria naar de ventrikels. De bundel van His splitst in een rechter en een linker bundel. Deze bundels splitsen daarna op in Purkinje vezels die door de ventrikelwanden lopen. Wanneer deze wanden worden gestimuleerd, gebeurt dat vanuit de apex (de hartpunt) naar de basis. Hierdoor wordt het bloed naar boven gepompt. Dit geeft een groot signaal, aangezien een veel grotere massa wordt geactiveerd. In de ECG zie je dat de positieve stroom een negatieve stroom wordt, dit principe heet ‘terugstromen’. Dit resulteert in het ontstaan van het QRS complex bij een ECG. Na de impuls moeten de ventrikels repolariseren, vanaf de apex. Hierdoor ontstaat de T-golf bij een ECG.

Waarom is elektrische isolatie belangrijk? De contracties van de atria zijn nodig om het bloed naar de ventrikels te duwen. De ventrikels kunnen daarmee zelf een contractie genereren en het bloed verder verplaatsen naar de arteriën. Als er geen fibreus hartskelet (isolatie) zou zitten tussen de atria en de ventrikels, zouden de ventrikels direct gaan contraheren als de atria contraheren. De ventrikels zouden dan nog niet gevuld zijn. Bij sommige embryo’s wordt deze isolatie niet goed aangelegd (er zitten dan wel myocyten tussen de atria en ventrikels). Hierdoor is er bij atrium excitatie een lekkage van de impuls. Dit zorgt voor een eerdere activatie van het ventrikel dan normaal. Er is dan geen rustperiode tussen de P en Q op de ECG, maar wel een deltagolf te zien.

Soms kunnen losse cellen in de atria ineens gaan ‘vuren’, waardoor atrium fibrilleren ontstaat. Dit gebeurt vaker op latere leeftijd. Wanneer er dan ook sprake is van zo’n lekkage ontstaat ventrikel fibrilleren. Het hart klopt dan veel te snel achterelkaar.

Oriëntatie van het hart in de thorax

Tijdens de embryogenese gaat de hartpunt naar voren liggen. Hierdoor komen de ventrikels dicht bij de borstkas te liggen. Hierna draait het hart, waardoor het rechterventrikel voor het linkerventrikel komt te liggen. Als een gevolg hiervan ligt de truncus pulmonalis voor de aorta. De aorta ligt weer voor de vena cava superior en inferior.

De truncus pulmonalis ligt heel dicht achter het sternum. Het rechter atrium ligt distaal van het rechter ventrikel (rechterkant van het hart). De trachea vertakt superior aan het hart (boven de aorta) in een linker en een rechter bronchie. De oesophagus ligt distaal van de trachea. De oesophagus ligt direct tegen de achterkant van het hart (tegen het linker atria).

Het linker ventrikel ligt links achter in het hart. Aan de voorzijde zie je slechts een klein streepje hiervan. Het rechter ventrikel ligt midden-rechts vooraan in het hart. De onderrand van het hart geeft de grens van het rechter ventrikel aan (het ‘leunt’ op het diafragma). Het linker atrium ligt links achter tegen de oesophagus. Aan de voorzijde (links boven) is wel het hartoor van het linker atrium te zien. Het rechter atrium ligt aan de rechterkant van het hart. De voorkant van het hart (anterior zijde) wordt voornamelijk gevormd door het rechterventrikel. Het deel dat op het diafragma (inferior zijde) ligt bestaat voornamelijk uit het linker ventrikel en deels uit het rechterventrikel.

Rechter pulmonaire oppervlakte wordt voornamelijk gevormd door het rechter atrium. Linker pulmonaire oppervlakte wordt voornamelijk gevormd door het linker ventrikel. Het rechter atrium bestaat onder andere uit het mm. pectinati (ribbels spier in de wand) en het crista terminalis (buitenzijde: sulcus terminalis). De sinus venosus heeft een gladde wand en brede opening naar het rechterhartoor. Het linker atrium heeft een gladde achterwand en een opgekruld hartoor, en daardoor een nauwe opening.

Het rechter ventrikel heeft bundeltjes myocyten. In het rechter ventrikel ligt tussen de tricuspidaalklep en pulmonaal klep een dikke laag spier, waardoor de kleppen ver van elkaar verwijderd zijn. Het rechterventrikel heeft grove trabecula. Het linker ventrikel bestaat uit een dichte massa myocyten. In het linker ventrikel is de aortaklep fibreus verbonden met de mitraalklep. Hij heeft kleine trabecula. In normale situatie heeft het linker ventrikel een veel dikkere spierwand. Deze moet namelijk een druk van 90-140 opwekken en het rechterventrikel slechts een druk van 15-30. Er zijn veel situaties (pathofysiologisch) waarbij het rechter ventrikel een dikkere spierwand heeft. Het onderscheid kan hierdoor niet altijd gemaakt worden op basis van dikte van de spierwand.

Mitralisklep heeft twee klep slibben: voorste en de achterste. Tricuspidalisklep heeft drie klep slibben: 1 bij het septum en een voorste en achterste. De aortaklep en de pulmonaalklep hebben ook drie klep slibben ook wel halvemaanvormige kleppen genoemd. 

De kleppen zitten vast aan het ‘hart skelet’. Daarnaast zitten hier ook het myocardium aan vast, is het een elektrische isolator en zorgt het dat de kleppen niet overrekken.

In de diastole zijn de halvemaanvormige kleppen gesloten en de AV-kleppen open. In de systole (contractie fase) zijn de halvemaanvormige kleppen open en de AV-kleppen gesloten. De linker coronair arterie is de belangrijkste stam en splitst zich in de linker anterior descendens (LAD)/ramus descendens anteriro (RDA) en de ramus circumflex (RCx). De rechter coronair arterie splitst in een deel dat naar de SA-knoop gaat, een deel dat naar de AV-knoop gaat en in de ramus descendens posterior (RDP). In sommige gevallen geeft de linker coronair arterie bloed aan de RDP (links dominant) of zorgen beide kanten voor de bloedvoorziening (co-dominant). De coronaire arteriën worden gevuld tijdens de diastole en zorgen voor de bloedvoorziening van het hart. Ze lopen over de oppervlakte van het hart. De veneuze drainage wordt geregeld door de coronaire venen.

HC-09: Actiepotentiaal

In rust is de spanning tussen de buitenkant en de binnenkant van de hartspiercel -80mV. Binnen de cel is dit negatief en buiten de cel positief. Het membraampotentieel is het ladingsverschil tussen de binnen- en buitenkant van de cel. Dit potentieel verandert met de tijd. De cardiomyocyt heeft unieke eigenschappen die zorgen voor het verschil met zenuwcellen en spiercellen. In het membraan van de cardiomyocyt bevinden zich ion specifieke kanalen, die regelen welke ionen naar binnen of buiten mogen. Veel zijn gevoelig voor het membraan spanning. Er zijn natrium-kanalen, kalium-kanalen en calcium-kanalen. De cellen staan in verbinding met elkaar door gap junctions. Als een cel gestimuleerd wordt, gaan natrium-kanalen open, waardoor natrium de cel in gaat (depolarisatie). Hierna gaan kalium ionen door de gap junctions naar de volgende cel. De natrium-kanalen in de eerste cel gaan dicht en worden inactief, waardoor de depolarisatie wordt gestopt. Hierna gaan de kalium-kanalen open (repolarisatie). In de volgende cel gaan de natrium-kanalen open, waardoor er natrium de cel in komt. Als gevolg van de depolarisatie komt er calcium de cel in vanuit het externe milieu en het sarcoplasmatisch reticulum. De verhoogde intracellulaire calciumconcentratie triggert de contractie van de myocyt.

• Evenwichtspotentiaal

Kalium zit in rust in grote hoeveelheden in de cel (150 millimolair) en in kleine hoeveelheid buiten de cel (4 millimolair). Kalium kanalen staan open waardoor er kalium naar buiten diffundeert door het grote concentratieverschil. Door de negatieve lading in de cel (de binnenkant van het celmembraan bestaat voor een groot deel uit negatieve eiwitten – de anionen), worden de kalium-ionen ook weer aangetrokken. Dit wordt het ladingseffect genoemd. Hierdoor ontstaat er een evenwichtspotentiaal tussen de in- en uitstroom van kalium-ionen (elektrostatisch gradiënt tegen concentratie gradiënt). Het evenwicht kan worden beschreven met de Nernst vergelijking. Met deze vergelijking kan men berekenen bij welke spanning er sprake is van evenwicht. Deze spanning is het verschil in spanning tussen binnen- en buitenkant van het membraan. Voor elk ion (kalium, natrium, calcium, chloride) is er een andere uitkomst bij de Nernst vergelijking. Al deze uitkomsten (gecombineerd met een wegingsfactor – die afhankelijk is van de ionkanalen die horen bij het ion) bij elkaar opgeteld geven een uiteindelijke spanning waarbij er evenwicht is (-80mV). Wanneer dit evenwicht wordt bereikt, bevindt de cel zich in ‘rust’ en in steady state.  In de cel bevindt zich 20 millimolair natrium, tegen 145 millimolair buiten de cel. Daarnaast bevindt zich in de cel 10-4 millimolair calcium, tegen 2,5 millimolair buiten de cel.

• Actiepotentiaal

Een actiepotentiaal bestaat uit verschillende fases: rustfase (fase 4), depolarisatie (fase 0), eerste repolarisatie (fase 1), plateaufase (fase 2), repolarisatie (fase 3) en rustfase (fase 4). Hierbij speelt ook de geleidbaarheid een rol. De iongeleiding verandert gedurende de actiepotentiaal in een cardiomyocyt. De geleiding is namelijk afhankelijk van de spanning en die verandert tijdens de actiepotentiaal. De gap junctions zorgen ervoor dat er in passieve cellen meer positiviteit komt. De natrium-kanalen zijn zeer gevoelig voor deze spanningsverandering en ze gaan hierdoor open.

Natrium-ionen komen dan de cel in (de cel is negatief aan de binnenkant) totdat er een spanning van +10mV wordt bereikt (de depolarisatie). De natrium-kanalen sluiten (eerst worden ze inactief; pas na een daling tot -65mV kunnen de natriumkanalen opnieuw open gezet worden) en de kalium-kanalen gaan open (kalium gaat dan naar buiten) en de calcium-kanalen gaan open (calcium komt de cel in). Doordat er kalium naar buiten gaat en calcium naar binnen komt, blijft de spanning enigszins gelijk. Hierna gaat er nog meer kalium naar buiten en steeds minder calcium naar buiten, waardoor de positieve spanning in de cel weer lager wordt. In rust toestand zijn de kaliumkanalen open en zijn de natrium- en calciumkanalen dicht. In de gedepolariseerde toestand zijn de kaliumkanalen dicht en de natrium- en calciumkanalen open.

Met behulp van kanalen, pompen en ion uitwisselingen komen de myocyten terug op de oorspronkelijke ionconcentraties. Een exchanger (uitwisselaar) wisselt een bepaalde hoeveelheid van het ene ion tegen een andere hoeveelheid van een ander ion (bijvoorbeeld 3 natrium de cel in, en 1 calcium de cel uit). Deze uitwisseling kost geen energie (met elektrostatisch gradiënt mee). Pompen doen hetzelfde als een exchanger, maar hier is ATP voor nodig en de pompen zorgen voor repolarisatie (bijvoorbeeld 2 kalium de cel in en 3 natrium de cel uit). De natrium-kaliumpomp werkt onder afsplitsing van een fosfaatgroep van het ATP (ATP wordt ADP). Deze fosfaatgroep bindt aan de pomp, waarna er ionen verplaatst kunnen worden. Elk ion verplaatst tegen zijn concentratie-gradiënt in. Hierdoor kost het verplaatsen energie.

Als er een tekort aan zuurstof is, kan het ATP niet meer goed werken. Hierdoor is er inhibitie van de natrium/kalium pomp (want die verbruikt ATP). Dit kan optreden bij ischemie. Dit heeft tot gevolg dat er niet voldoende natrium de cel uit gaat, waardoor het membraan potentiaal minder negatief wordt. Het natrium hoopt dan op binnen de cel. Door dit natriumoverschot is er een depressie of inversie (omkering) van de natrium/calciumexchanger, waardoor er calcium ophoopt in de cel. Er vindt geen contractie plaats door het tekort aan ATP. Als de natrium/kalium pomp op een andere manier is geblokkeerd en er wel ATP is, vindt er wel contractie plaats.

De natrium-kanalen zijn in rust toestand open aan de binnenkant en gesloten aan de buitenkant. In deze toestand kunnen ze geactiveerd worden, waarna de pomp aan de buitenkant en binnenkant van de cel open gaat (depolarisatie). Hierna wordt de pomp geïnactiveerd, waardoor de pomp aan de binnenkant van de cel dicht zit (in deze toestand kan de pomp niet geactiveerd worden). Dit is in de repolarisatie. Daarna komt weer de rust toestand.

In de relatief refractaire periode (RRP), dat is wanneer de cel deels gedepolariseerd is, kunnen de natriumkanalen geactiveerd worden, maar er is een grotere stimulus nodig om dit te laten gebeuren. In de absolute refractaire periode (ARP) zijn de natriumkanalen volledig inactief en er kan dan geen depolarisatie plaatsvinden. Dit noemt men ook wel de effectieve refractaire periode. Tijdens deze periode vindt het grootste deel van de contractie plaats. De refractaire periode is noodzakelijk, aangezien de volgende actiepotentiaal anders veel te klein zal zijn. Hoe langer gewacht wordt hoe normaler de actiepotentiaal. Bij skeletspiercellen duurt het repolariseren veel korter dan de contractie, bij hartspiercellen duurt dit ongeveer even lang. Hierdoor kunnen skeletspieren in een gespannen staat blijven (verkrampen) en de hartspieren niet. Actiepotentialen in het hart verschillen per regio. Het endocardium doet er langer over om weer helemaal te repolariseren dan het epicard. Als de hartfrequentie toeneemt, moet er sneller gerepolariseerd worden dan normaal.

Bij hyperkalemie is er sprake van een toename van [K⁺]. Hierdoor neemt het evenwichtspotentiaal (E_k) toe; wordt minder negatief. Het membraampotentiaal wordt ook groter. Er zijn minder of geen Na kanalen beschikbaar. Er is daardoor sprake van een langzame fase 0 (depolarisatie fase) of zelfs geen fase 0. Dit resulteert in een langzamere voortgeleiding en een breder QRS complex. Als laatste is er een toename in de repolarisatie snelheid, omdat de receptor geïnduceerde K kanalen geopend worden wegens de toename in Kalium.

HC-10: Impulsvorming en geleiding

In de sinus knoop (ook wel de SA knoop genoemd), de AV-knoop en de Purkinje vezels is er spontane pacemaker activiteit. Dit komt omdat zij bestaan uit cellen die zelfstandig kunnen depolariseren (intrinsieke automaticiteit). In een normale situatie wordt het ritme van het hart geregeld door de sinus knoop (60-80 slagen per minuut). (AV 40-50 en Purkinjevezels 15-30).

Fase 4 in de rustpotentiaal is in pacemakers (zoals in de sinus knoop) niet recht (zoals in normale myocyten wel zo is), maar deze loopt langzaam omhoog. Daarnaast is fase 0 (depolarisatie) minder steil en is er in fase 2 (plateaufase) geen plateau.

De werking van pacemakers komt tot stand door een keten van gebeurtenissen:

• Het begint met de funny current (I_f) Dit is een naar binnengaande natrium stroom en een naar buitengaande kalium stroom. De natriumstroom overheerst, zodat de binnenkant van de cel iets positiever wordt.
• Hierna volgt een tijdelijke calciuminstroom (I_Ca(T)), waardoor de membraanpotentiaal nog iets positiever wordt (-50mV). (T staat voor transient)
• Vervolgens komt de langdurige calciumstroom (I_Ca(L)) op gang, waardoor de drempelwaarde van depolarisatie wordt bereikt en er depolarisatie optreedt.
• Hierna is er een actiepotentiaal waarin (I_Ca(L)) depolariseert en de I_K repolariseert.

Bij pacemaker cellen draait het om calciumionen die de cel in komen en niet om natrium-ionen die de cel in komen. Calcium is de aanzetter van de actiepotentiaal. De sinusknoop heeft een kern van pacemaker-cellen (P cellen) die een impuls generen. Daaromheen ligt een schil van transitie cellen (T cellen) die de impulsen geleiden naar het rechter atrium. Een aantal ritmestoornissen worden veroorzaakt doordat de T cellen niet goed functioneren. Zonder beïnvloeding van de sympathicus en parasympathicus heeft de sinusknoop een eigen frequentie van circa 100 slagen per minuut. Pacemaker cellen worden beïnvloed door het autonome zenuwstelsel. Het autonome zenuwstelsel heeft voornamelijk invloed op de SA knoop en in mindere mate op de AV knoop. De nervus vagus heeft een negatieve invloed. Deze invloed is parasympatisch door acetylcholine. De acetylcholine stimuleert de muscarine M₂-receptoren, waardoor de uitwaartse kalium stroom (I_k) groter wordt. Fase 4 gaat minder steil omhoog, waardoor de frequentie afneemt. Sympathische zenuwvezels hebben een positieve invloed door adrenaline.  Adrenaline strimuleert de β-adrenerge receptoren, waardoor de inwaartse stroom van I_f en I_Ca wordt bevordert. Fase 4 loopt hierdoor steiler omhoog, waardoor de frequentie toeneemt.

De nervus vagus (parasympatisch) heeft meerdere gevolgen:

• De depolarisatie snelheid wordt minder steil.
• De maximale diastolische potentiaal kleiner, waardoor er vanaf een lager punt wordt begonnen aan de depolarisatie. 
• Er ontstaat een hogere drempelwaarde, waardoor er een hoger punt bereikt moet worden.

De sympathische effecten zijn een steilere depolarisatie snelheid en een lagere drempelwaarde.

Bèta receptoren zorgen voor een toename van de hartfrequentie. Ze kunnen geblokkeerd worden door de bèta blokkers, zodat een lagere hartfrequentie ontstaat. Dit heeft diverse negatieve bijeffecten, zoals impotentie en luchtweg samentrekking. Dit kan worden voorkomen door het gebruik van medicijnen die de funny current inhiberen. De eerste was Procoralan. De hartfrequentie kan echter ook worden verlaagd door eetgewoontes, namelijk omega-3 polyonverzadigde vetzuren uit visolie, of training. Het verlagen van de hartslag heeft ook therapeutische voordelen in bepaalde gevallen. Zo kan een lager zuurstof verbruik voordelen hebben bij een ischemische hartziekte. Het verlaagt zuurstofconsumptie en verhoogt myocard perfusie door toename van de diastolische fase.

Impulsgeleiding

Als het impuls is ontstaan, moet het nog worden doorgegeven aan de rest van het hart. Vanuit de pacemaker punt worden positieve ionen naar de volgende cel verplaatst, met behulp van gap junctions.

Conductie is de communicatie tussen cardiomyocyten. Dit is mogelijk omdat het hart een functioneel syncytium is, waarin alles met elkaar is verbonden. De cellen zijn met elkaar verbonden door middel van geïntercaleerde disks (IC-disks). Die vormen een mechanische en een elektrische verbinding. De gap junctions in IC-disks bestaan uit connexines. Zes connexines vormen één connexon. Twee connexons van twee verschillende cellen vormen een gap junction. De gap junctions worden dynamisch gevormd, namelijk als cellen elkaar ‘vinden’. Wanneer één cel aan het kloppen is en er geen verbinding is met andere cellen (non conductie), zal er niks gebeuren. Wanneer er wel verbindingen zijn met andere cellen, zullen alle cellen gaan kloppen. Dit is mogelijk door de vorming van gap junctions.

Cellen zijn gestrekt (o.a. door de mechanische stress die erop staat). Op de tussengrenzen tussen de gestrekte cellen bevinden zich de gap junctions. Deze bevinden zich dus in lengte richting.  Het signaal wordt dus in de lengte doorgegeven.

Een gedepolariseerde cel injecteert o.a. natrium in de nog gepolariseerde buurcel, waardoor daar ook de depolarisatie drempelwaarde wordt bereikt. Hoe verder de cel hoe minder invloed. Natrium dat in de buurcel wordt geïnjecteerd, verlaat vervolgens deze cel weer naar de volgende cel of naar de buitenkant. In een ketting van cellen neemt de geleiding via gap junctions zo wel af, omdat er dus ook natrium ionen steeds naar buiten treden.

Door een hartspiercel zo neer te leggen dat het proximale (P) deel en het distale (D) deel in Ringer’s vloeistof zitten en het middelste gedeelte in een suikeroplossing zit, kan men experimenteren met conductie. Dit middelste deel kan nu geen actiepotentialen meer genereren, maar geleiding vindt nog steeds plaats. Bij delen die dicht bij het proximale deel liggen, gaat het actiepotentiaal heel snel omhoog. Het actiepotentiaal in delen in het distale deel (ver weg van het proximale deel) gaat juist minder snel omhoog. Het proximale deel kan na een tijdje niet genoeg positieve ionen meer weg pompen om ze in het distale deel te krijgen, waardoor de drempelwaarde daar niet wordt bereikt en er geen depolarisatie plaats zal vinden. De geleiding wordt dan langzamer of er ontstaat een blok en geen geleiding meer. Tussen cardiomyocyten bevinden zich myofibroblasten. Bij hartfalen verlagen deze myofibroblasten de conductie.

Geleidingssnelheid

Geleiding in dikke bundels gaat snel in vergelijking met dunne bundels. Dit komt omdat in dikke bundels minder weerstand is. De linker bundel tak van het hart is een dikke bundel en de rechter bundel tak is een dunne bundel. Bij de linker bundel tak wordt het linker ventrikel hierdoor sneller geactiveerd. Conductie in de lengte (longitudinaal) gaat sneller dan transversale conductie. Transversale conductie gaat ook met behulp van gap junctions.  Actiepotentialen met een steilere helling, geleiden beter. Conductie met behulp van natrium typische actiepotentialen gaat sneller dan conductie met behulp van calcium typische actiepotentialen. In het hart zijn er verschillende transport- of conductiesnelheden. Deze snelheden variëren van 0,05 m/s tot 5 m/s. De linker en de rechter bundel takken en Purkinje vezels gaan het snelst (2-5 m/s). De AV-knoop heeft de minst snelle geleiding (0,05 m/s). Ventriculaire en atriale spieren geleiden met ongeveer 0,5 m/s.

Conductie snelheid door het hart hangt af van:

• Snelheid van de AP fase 0
• Grote van de AP piek
• Diameter van de bundel
• Richting van de bundel (transversaal of lateraal)

De AV-knoop is een netwerk van kleine bundels. Deze kleinere bundels zorgen voor een langzamere geleiding: een geprogrammeerde vermindering. Na de AV-knoop komt de bundel van His, die bestaat uit een dikke bundel. Een andere factor die de conductie in de AV-knoop verlaagt, is het calcium typische actiepotentiaal. Het hart bestaat in feite uit een lange spierbundel. Bij normale activatie van het hart activeert het conductie systeem het endocard en het midmyocard, waardoor apex-naar-base en endocard-naar-epicard activatie ontstaat.

HC-11: ECG

• ECG betekent elektrocardiogram. Met behulp van het ECG kunnen hartafwijkingen gediagnosticeerd worden.

Activatie van het hart gaat vanaf de sinus knoop naar het atrium, waarna het atrium en de AV knoop worden gedepolariseerd. Na een korte pauze worden de bundel van His en de Purkinjevezels gedepolariseerd. Het signaal gaat van apex naar base. Cellen worden geïnjecteerd met positieve ionen uit de naastgelegen cel, waarna de natriumkanalen openen en het natrium de cel weer verlaat.

Het golffront (de lading die van cel A naar cel B gaat) gaat altijd van links naar rechts. In cel A is er aan de binnenkant meer positieve lading dan aan de buitenkant. In cel B (de cel die positieve ionen geïnjecteerd krijgt) is er aan de buitenkant juist meer positieve lading. Dus er is een verschil in de ladingen die aan de buitenkant van cel A (lager) en die aan de buitenkant van cel B zit (hoger). Aan de buitenzijde gaat nu dan ook een stroom.  Dit komt doordat waar de natriumionen naar binnen stromen de lading negatief naar positief verandert.

Met een ECG meet men de spanning in de extracellulaire ruimte. De spanning in de extracellulaire ruimte is tegenovergesteld aan de spanning in de intracellulaire ruimte. Om deze reden kan men met een ECG dus toch de spanning aan de binnenkant van een cel bepalen. ECG wordt niet gemeten bij de cellen zelf maar aan de buitenkant van je lichaam. De dipool laag wordt gerepresenteerd door een vector. Lokale vectoren kunnen worden opgeteld, waarbij er een resultante vector overblijft.

Hartvector: de optelsom van alle depolarisaties in het hart op een bepaald moment / optelsom van verschillende vectoren van verschillende delen van het hart. De hartvector kan van richting en van grootte veranderen. De vector wordt groter als er meer weefsel gaat meedoen aan de depolarisatie. De hartvector kan kleiner zijn als er, eerder in de cyclus, weinig weefsel meedoet. Vectoren kunnen elkaar opheffen, maar ze kunnen elkaar ook versterken. Dit heeft te maken met de grootte van de vectoren en de richting waar ze heen wijzen. De hartvector kan aan de oppervlakte van het lichaam zeer goed worden opgepikt met behulp van elektroden. Als de dipool vector wijst van de negatieve naar de positieve elektrode, dan is er een positieve spanning. De spanningsmeter meet een hogere (positieve) waarde en een lagere (negatieve waarde). De uiteindelijke spanning bepaalt men door de getallen van elkaar af te trekken (meting positieve – negatieve elektrode). Wanneer de dipool vector loodrecht op de elektrodes staat, dan is de spanning 0. De meting loopt altijd van negatieve elektrode naar de positieve elektrode. Het potentiaal verschil tussen de intracellulaire potentiaal van een geactiveerde en een niet geactiveerde cel is ongeveer 100 mV. Het potentiaal verschil tussen de extracellulaire potentiaal boven een geactiveerde en een niet geactiveerde cel is ongeveer 10 mV. Potentiaal verschil gemeten op het lichaamsoppervlak is 1 mV. Dit is de schaal waarmee rekening wordt gehouden bij het maken van een ECG. Het elektrische veld van de steeds veranderende hartvector, zorgt voor een lichaamsoppervlakte potentiaal dat verandert met de tijd.

Bij een ECG wordt er gemeten over de linkerarm (L), de rechterarm (R) en het linkerbeen (F). Het rechterbeen wordt verbonden met de nul-elektrode = ‘aarde’ (N).

• Meting I: tussen R en L (in de richting van R à L)
• Meting II: tussen R en F (in de richting van R à F)
• Meting III: tussen L en F (in de richting van L à F)

Deze drie metingen noemt men de bipolaire extremiteitsafleidingen.

Hierna zijn er nog enkele metingen bijgekomen tussen deze drie punten (de unipolaire afleidingen). Ten slotte heeft men bedacht om ook metingen te verrichten op de borst (V1 tot en met V6). Dit noemt men de precordiale afleidingen – ze worden namelijk pre corda (voor het hart) gevormd. Dit zijn ook unipolaire afleidingen.

De unipolaire afleidingen worden gemeten door de meting van 2 meetpunten te middelen en deze af te trekken van het derde meetpunt. Dit zijn frontale metingen.

• Meting aVR: L en F middelen en vergelijken met R, richting R
• Meting aVL: R en F middelen en vergelijken met L, richting L
• Meting aVF: L en R middelen en vergelijken met F, richting F

De precordiale afleidingen worden L, R en F gemiddeld en vergeleken met een elektrode op de borst. Dit zijn transversale metingen. Met deze metingen samen kan een 3D beeld worden gevormd.

Met behulp van meting I, II en III kan men een driehoek maken, waarin zich vectoren bevinden (de driehoek van Einthoven). Deze vectoren heten aVR, aVL en aVF. De laatste letter laat in deze benaming zien naar welke extremiteit de vector wijst. De vectoren beginnen op de helft van de tegenoverliggende zijde. Meting I, II en III vormen de lead vectoren. Bij projectie van de hartvector op de lead vector, ontstaat de ECG amplitude. Bij een stroom in de richting van de vector ontstaat een positieve uitslag, bij een tegengestelde richting ontstaat een negatieve uitslag. Een stroom haaks op de vector zorgt voor een uitslag van (bijna) nul.

In een ECG ziet men eerst een klein golfje: de P-piek. Hierna komt het QRS-complex. Daarna komt een kleinere golf: de T-golf. Het stuk tussen het einde van de P-Piek en het begin van het QRS-complex noemt men het P-R segment. Het stuk tussen het begin van de P-piek en het begin van het QRS-complex is het P-R interval. Het QRS interval wordt gevormd door het stuk tussen het begin en het eind van het QRS-complex. Het Q-T interval loopt van het begin van het QRS-complex tot het eind van de T-top. Het S-T segment begint aan het einde van het QRS-complex en stopt bij het begin van de T-top. Het S-T interval is van het eind van het QRS-complex tot het eind van de T-top.

Epicardiale activatie start later, maar eindigt eerder dan endocardiale activatie. In grote delen van het hart, begint de repolarisatie bij het epicard.

De depolarisatie en de repolarisatie zijn tegengestelde complexen, maar toch zien de T-golf en de QRS er hetzelfde uit. De depolarisatie begint aan de binnenkant en loopt naar de buitenkant. De repolarisatie begint aan de buitenkant naar de binnenkant. De vectoren lopen wat betreft richting een andere kant op, maar de spanningen zijn ook tegengesteld aan elkaar. Hierdoor is er wel dezelfde polariteit in het ECG.

APD: Action Potential Durations. Dit is de duur van de actiepotentiaal. Bij een normale duur is er een normaal ECG, waarin er snelle ventrikel activatie is (en dus een smal QRS-complex) en overeenkomstige T-golven. Als de activatie orde wordt verstoord, geldt het principe ‘als laatst gedepolariseerd, als eerst gerepolariseerd’ niet meer. De T vector heeft dan een andere richting, waardoor het QRS-complex en de T-top een tegenovergestelde polariteit zullen hebben. Deze ECG’s zijn discordant (vals). Het RR interval is het interval tussen twee R-toppen. Dit wordt gebruikt om het slagritme te meten.

Bij hartfalen is er een abnormale, inefficiënte ventrikelactivatie. Hierdoor zijn op het ECG een wijd QRS-complex en valse T-golven te zien.

HC-12: EGC diagnostiek

De afleidingen aan de extremiteiten staan op een ECG aan de linkerkant – aan het begin van de golf bewegingen. 6 extremiteit afleidingen en 6 precordiaal afleidingen worden binnen 10 seconden opgenomen. Van elke afleiding wordt 2,5 seconden getoond, om het overzichtelijk te maken.

• P-golf laat de elektrische activatie (depolarisatie) van het atrium zien. Het QRS-complex laat de activatie (depolarisatie) van de ventrikels zien. De T-golf laat de repolarisatie van het atrium zien.
• Het QRS-complex wordt ook wel met een Q, R en/of S aangeduid. Alles wat positief is noemt men R en alles wat negatief is na de R, noemt men S. Als er een negatieve golf zit voor de R is dit een Q. Op deze manier kunnen complexen benoemd worden. Er kunnen bijvoorbeeld RS complexen zijn, of QR complexen.

Gegeven waardes bij een ECG:

• 25 millimeter op het papier bij een ECG komt overeen met één seconde aan meting.
• De snelheid is 25 mm/s.
  • 5 hokjes staan voor 1 seconde, dus 1 hokje geeft 200 ms.
  • 1 mm geeft 40 ms.
• Amplitude: 10 mm/mV.
  • 2 hokjes staan voor 10 mm en 1 mm geeft 100 μV.

Ritmestrook is een volledige weergave van afleiding II. P wordt veroorzaakt door een vector die loopt van de bovenkant van de atria naar de onderkant van de atria, over de tussenwand tussen linker en rechter atrium. In de ritmestrook wordt gekeken of alle P-toppen er gelijk uit zien. Als de sinus knoop het ‘even niet doet’, neemt een ander deel van het hart de pacemaker functie over. Hierdoor kunnen ritmestoornissen ontstaan, die alleen te zien zijn in de ritmestrook. Er is bijvoorbeeld steeds een positieve P-top, maar ergens is er ineens een negatieve P-top à ritmestoornis. De negatieve P-top wordt niet door de sinusknoop veroorzaakt.

Elektrische hartas: de optelsom van alle depolarisaties (vectoren) die plaatsvinden gedurende de gehele activatie van de ventrikels. Met behulp van alle vectoren kan bepaald worden in welke richting de hartas wijst en hoe groot de hartas is. De richtingen van de metingen van de extremiteiten zijn als volgt:

• I  0 graden (naar rechts); aVR 210 graden
• II 60 graden; aVL -30 graden (schuin rechts omhoog)
• III 120 graden; aVF 90 graden (naar beneden

Het gaat hierbij alleen om de extremiteitsafleidingen. Voor ten minste twee afleidingen moet men bepalen of de as in dezelfde richting ligt of tegengesteld. Hierbij kijkt men alleen naar de depolarisatie van de kamers, naar of het QRS-complex gemiddeld positief is of negatief. Voor het bepalen van de elektrische hartas kijkt men naar de afleidingen van de extremiteiten. Als een QRS-complex positief is, kan de vector niet liggen in de cirkelhelft die aan de andere kant ligt (dan zou het complex negatief zijn). Door de helft van de cirkel te arceren waarin de as niet kan liggen, en dit voor elk complex te herhalen, blijft er een ‘taartpunt’ van 30° over. Voorbeeld: als een QRS-complex negatief is, kan de vector niet liggen aan de cirkelhelft aan dezelfde kant (dan zou het complex positief zijn). Door dit te bepalen voor elke afleiding, houdt men een klein deel over in de cirkel. De hartas moet in dit deel van de cirkel liggen. De cardiograaf geeft ook een schatting die 99% van de gevallen goed is, controleer wel of hij niet het omgekeerde meet. Normaal ligt de elektrische hartas ongeveer tussen -30 en 90. Behalve bij kinderen en jongeren.

Het tien stappenplan:

1. Ritme. P toppen zijn positief in I en II. Als er geen P toppen aanwezig zijn (geen sinusritme), dan is er iets aan de hand. Bij onregelmatige P toppen is er sprake van atriumfibrillatie.
2. Frequentie. Een normale hartfrequentie ligt tussen de 60-100 bpm. Frequentie berekenen aan de hand van het ECG. Frequentie is het aantal complexen in 10 seconden weergegeven * 6  = aantal complexen per minuut.
3. QRS-as. Normale hartas ligt tussen de -30° en + 90°. Een afwijking naar rechts is tussen de 90° en 180°, naar links is tussen -30° en -90°. Tussen de 180° en -90° zijn extreme afwijkingen. Afwijkingen duiden op hypertrofie, te veel aan hartweefsel.
4. P-top. De P-top en de amplitude mogen niet te hoog zijn. Dit kan duiden op een vergroot atrium. Duur van de P top moet <120 ms zijn en de amplitude <2.5 mm
5. PR-interval. Een normaal PR interval is ongeveer 120 tot 220 ms. (Aantal mm * 40 = aantal ms.)
6. QRS-duur. Normaal is dit tussen de 70 en 110 ms. (Aantal mm * 40 = aantal ms.). Als het te lang duurt, duurt de activatie van de kamers te lang. QRS-amplitude. Een normale R in afleiding I is <1.5 mV en in V5, V6 <2.6 mV. S in VI + hoogste R in V5,V6 moet <3.5 mV. Een QRS-complex mag nooit beginnen met een Q. Als het wél met een Q begint, mag deze niet te breed en niet te diep zijn (normale Q is < 40 ms of < 1/3 R amplitude). Als de Q wel breed en diep is, kan dit duiden op een infarct.
7. ST-segment. Het ST-segment mag niet te veel omhoog liggen. Dit kan duiden op een infarct. Normaal gesproken is er minder dan 1 mm afwijking ten opzichte van de iso elktrische lijn.
8. T-golf. Positieve T golven in I, II, aVF, V2-V6 (bij mannen) en V3-V6 (bij vrouwen). Negatieve T golven in aVR.
9. QT-interval. Normaal is het minder dan 440 ms (bij 60 bpm). (tabellen voor andere frequenties). Als het te lang duurt, duurt de repolarisatie te lang, waardoor de effectieve refractaire periode te lang duurt. Als er dan een nieuw impuls aan komt, kunnen er problemen opreden. De QT neemt toe met toenemende RR intervallen (is afnemende frequentie).
10. Samenvatting. Benoem het ritme, vermeldt abnormaliteiten (als die er zijn) en trek een conclusie (normaal, abnormaal of geen afwijkingen van betekenis).

PD-02: Ritmestoornissen en pacemakers

• Sick sinus: storingen aan de sinus knoop. Een vorm hiervan is de bradycardie. Hierbij ligt de hartfrequentie onder het normale minimum van 60 slagen per minuut. Er kan sprake zijn van sinusbrachycardie, sinusarrest en boezemfibrilleren overgaand in sinusritme (zie sheets voor voorbeelden).
• AV geleidingsstoornis: hierbij werken de atria wel goed, maar de geleiding naar de ventrikels is gestoord. In het ECG is te zien dat er veel meer P-toppen zijn dan QRS-complexen. Oftewel: de P-toppen worden niet goed doorgegeven aan de QRS-complexen. Met een dergelijke aandoening kan goed geleefd worden, maar men kan zich dan niet inspannen. Dit heeft te maken met de lage hartslag (lage kamer frequentie). De kamer frequentie kan niet omhoog en daardoor kan de cardiale output niet omhoog. Bij inspanning is dit juist noodzakelijk. Deze aandoening kan behandeld worden door middel van een pacemaker. Deze bestaan met één, twee of drie draden.

Pacemakers worden gecodeerd met een drie letter code:

• Pacing: waar geeft het een reactie af? Atrium (A) / Ventrikel (V) / Dual = beide (D)
• Sensing: waar vangt het signaal op? Atrium (A) / Ventrikel (V) / Dual = beide (D)
• Respons: wat voor reactie geeft het af? Geïnhibeerd (I): geeft een reactie als er een slag mist. Geïnhibeerd en getriggerd (D): geeft een reactie als het signaal uit de boezem niet wordt doorgegeven.

Er bestaan een VVI, AAI en een DDD. Bij een Pacemaker met 3 draden, wordt in beide kamers een reactie gegeven. Dit is nodig als de hartkamers geen goede verbinding meer hebben. Daarnaast kan er wel of geen R aan gekoppeld worden. Dit betekent ‘rate responsive’, wat betekent dat de pacemaker ook een andere manier dan de SA-knoop kan gebruiken om de hartfrequentie te verhogen.

• Supraventriculaire ritmestoornissen (SVT): deze ritmestoornissen ontstaan in de boezems. Een voorbeeld hiervan is tachycardie. Bij deze stoornis ligt de hartfrequentie boven het normale maximum van 100 slagen per minuut. Bij één vorm van SVT zijn er zeer veel P-toppen in vergelijking met QRS-complexen. Op het ECG is het in feite een ‘zooitje’, door boezem fibrilleren. De QRS-complexen hebben onregelmatige vormen. De stroom vanuit de boezem wordt de ene keer wel en de andere keer niet doorgegeven aan het ventrikel. Bij een andere vorm is er een zeer hoge hartfrequentie en zijn er bijna geen P-toppen te zien. Daarvoor is er een ICD. De ICD kan als pacemaker fungeren, maar kan ook als het hart te snel klopt een schok geven. Hierdoor wordt het hart als het ware gereset en het snelle kloppen stopt. Bij fibrilleren kan ook gebruik gemaakt worden van ablatie. Bij fibrilleren wordt op bepaalde plekken in het hart een signaal doorgegeven aan de rest van het hart wat normaal niet hoort. Bij ablatie worden deze plekken in het hart beschadigd waardoor littekens ontstaan en het signaal geblokkeerd wordt. Hierdoor ontstaat er weer een normaal hartsignaal. Echter kan het effect van tijdelijke aard zijn. 

De volgende ritme- en geleidingsstoornissen moet men kennen:

• Normaal sinusritme: gelijkvormige P-toppen die in afleiding I en II positief zijn.
• Sinusbrachycardie: een sinusritme met een frequentie van < 60 slagen per minuut.
• Sinustachycardie: een sinusritme met een frequentie van > 100 slagen per minuut.
• Sinusaritmie: die is een sinusritme met wisselende P-P intervallen. Dit komt door de ademhaling.
• Atriumflutter: veroorzaakt een zaagtand patroon (P-achtige golven) in afleiding II en III. Dit kan regelmatig of onregelmatig zijn. Bij een regelmatig patroon is de ventriculaire respons ook regelmatig.
• Atriumfibrilleren: er is een onregelmatige basislijn (vooral in V1) en onregelmatig ventrikelrespons.
• Junctioneel ritme: AV-knoop is de gangmaker en niet de sinusknoop. Vaak een frequentie van 40 slagen per minuut.
• Prematuur Ventriculair Complex (PVC): een ectopische focus in de kamers (plek aan de rand van de kamers die een signaal afgeeft) die de kamers activeert zonder gebruik te kunnen maken van het snelle geleidingssysteem. Dit zorgt voor een langere duur wat te zien is aan een brede vorm van het QRS-complex.
• Ventriculaire tachycardie (VT): snelle opeenvolging van PVC’s. Dit is meestal afkomstig uit dezelfde locus. De P-top hoeft niet per se aanwezig te zijn.
• Ventrikelfibrillatie: er vindt depolarisatie plaats door vele foci op een onsamenhangende manier. Dit veroorzaakt een verlies van pompfunctie en is levensbedreigend.
• Eerstegraads AV-blok: het PR-interval is > 200 ms. Er is een vertraging in het doorgeven van het signaal.
• Tweedegraads AV-blok: er is een P-top, maar deze wordt niet gevolgd door een QRS complex.
• Derdegraads AV-blok: P en QRS houden geen verband meer met elkaar.

Week 2

HC-13: Contractiemechanismen

Er zijn meerdere determinanten die invloed hebben op de cardiale functie (de pompfunctie van het hart): de neurohormonale systemen, elektrische activatie, excitatie-contractie, cardiovasculaire interacties, anatomie, geometrie en contractie mechanismes.

Van klein naar groot de onderdelen die helpen bij spier contractie:

1. Myofilamenten: eiwitten die samentrekken (actine en myosine) (10nm);
2. Sarcomeren: units die samentrekken; ze bestaan uit actine en myosine filamenten die langs elkaar kunnen schuiven (2 micrometer);
3. Myofibrillen: contractiele eenheden; hier omheen zit het sarcoplasmatisch reticulum;
4. Myocyten: de spiercel. Het zijn cellen die zich aan de randen van spiervezels bevinden(20 bij 100 micrometer);
5. Myovezel of spiervezel: dit is een vertakte structuur, doordat de cellen in lengterichting en in zijwaartse richting aan elkaar zitten door zogenoemde dwarsverbindingen. Ze zijn op een specifieke manier geordend, zodat het hart goed kan samentrekken. Deze cellen bevatten één of twee kernen.
6. Myocardium: het hartspierweefsel, oftewel het samentrekkende hart (1-10 cm).

De contractiele eiwitten zijn actine en myosine. Myosine is het dikke filament en actine is het dunne filament. Een contractiele eenheid is de eenheid tussen twee Z-lijnen (het midden van de actine), ook wel een sarcomeer genoemd. Verder zijn er de A-band (de lengte van het myosine filament), de H-zone (in het midden van het myosine, waar er geen overlapping is van actine), de I-band (het deel tussen de uiteindes van twee myosine filamenten, waar alleen actine is) en de M-lijn (het midden van de myosine). De M-lijn is dus het midden van het sarcomeer. De actine filamenten zijn gerangschikt in een zeshoekige structuur. Eén myosine filament kan contact maken met zes actine filamenten, want de zes actine filamenten zijn gerangschikt om één myosine filament. De actine filamenten maken contact met 3 myosine. Bij contractie van een sarcomeer gebeuren er een aantal dingen: de Z-lijnen gaan naar elkaar toe, want het sarcomeer wordt korter; de I-band wordt korter, want het actine filament schuift in het myosine filament; de H-zone wordt korter, doordat de actine filamenten naar elkaar schuiven. De A-band behoudt zijn lengte. De myosine eiwitten worden niet korter.

• Crossbridge cycling

Op het myosine filament zitten uitsteeksels die contact kunnen maken met de actine filamenten, om elke 14,3 nanometer. Met behulp van een bepaald soort structuur kunnen de uitsteeksels om klappen, waardoor het actine filament wordt verplaatst. Dit heeft tot gevolg dat de filamenten in elkaar schuiven. Dit noemt men de power stroke. Bij elke actiepotentiaal wordt deze cyclus ongeveer 5 tot 10 keer doorlopen, totdat de filamenten in elkaar geschoven zijn.

Bij het myosine molecuul zijn er drie sub regio's:

1. De staart, waar de verschillende myosine moleculen aan elkaar zitten (300-400 moleculen vormen één filament). Deze staart wordt gevormd door een α-helix.
2. Het scharnier gebied, wat mogelijk maakt dat het molecuul beweegt en wordt ook gevormd door α-helix.
3. De kop, die ervoor zorgt dat het myosine kan binden aan actine moleculen. Bij deze kop zijn er twee bindingsplekken: één voor de actine en één voor het ATP.  Elke kop is opgebouwd uit een heavy chain en 2 light chains. De heavy chain is het doorlopende myosine deel van het staart- en scharnierdeel. De light chains, een alkali light chain en regulatory light chain, zijn kleinere moleculen die op de heavy chain zitten.

De myosinekoppen maken een hoek van 60°, waardoor er contact kan worden gemaakt met alle 6 de actine filamenten rondom het myosine filament. Actine moleculen zijn de dunne filamenten, ze bestaan uit globulaire eiwitten, die in twee strengen om elkaar heen gedraaid zitten. De witte bolletjes op de strengen zijn de bindingsplekken voor de myosine filamenten. Tropomyosine is zeer belangrijk voor de interactie tussen myosine en actine. Daarnaast is er een troponine complex, dat bestaat uit het troponine T, C en I (TnT, TnC, TnI). Troponine C is het deel van de structuur waar de calcium ionen aan kunnen binden. Troponine I is voor inhibitie van ATP-ase activiteit. Troponine T is voor stabiliteit en reguleert de interactie met tropomyosine. De myosine kop wil binden aan de bindingsplaats van de actine. Het troponine zorgt er voor dat deze myosine bindingsplaats is afgeschermd, waardoor de interactie niet plaats kan vinden. Hiervoor is calcium: de calcium ionen binden aan het troponine C, waardoor er een vorm verandering optreedt bij het troponine complex. Dit heeft tot gevolg dat het tropomyosine van de bindingsplaatsen af schuift. Het verplaatst naar de groef van de om elkaar gewikkelde eiwitten. De myosine kop kan nu binden aan de actine. De cyclus kan dus alleen verlopen als er voldoende calcium ionen aanwezig zijn. Daarnaast is er ATP nodig, om te zorgen dat de binding weer loslaat. Er is namelijk een hechte verbinding tussen de myosine kop en het actine (wanneer er nog geen ATP is). Het ATP kan binden aan de bindingsplaats op de myosine kop. Wanneer het ATP hieraan bindt, zal de binding tussen de myosine kop en het actine loslaten. Het energievragende element van de cyclus is dus het loslaten van de myosine kop. Hierna wordt het ATP gehydrolyseerd (ATP à ADP en fosfaat). Het ADP en fosfaat blijven beide gekoppeld aan de myosine kop. Deze omzetting gaat ermee gepaard dat de cross bridge van myosine een andere vorm krijgt. Hij is zo gestrekt, dit noemt men de cocked state – de staat waarin de kop er klaar voor is om opnieuw te binden. Vervolgens gaat de myosine kop iets verder weer binden aan de actine (cross-bridge state). Dit is een lossere verbinding dan de begin situatie. Hierna is er dissociatie van het fosfaat, waarna de power-stroke state wordt gevormd (de cross-bridge maakt de knikkende beweging). Hierna dissocieert ook het ADP, waarna we terug zijn bij de eerste situatie: de myosine kop is gebonden aan de actine. Er treedt rigor mortis, lijksverstijving, op wanneer er geen ATP meer is. De mysoine kop kan dan niet meer loslaten van het actine. Zolang er genoeg calcium ionen en ATP moleculen aanwezig zijn, zal deze cyclus blijven lopen. Tijdens de depolarisatie komt er calcium de cel in en bij repolarisatie gaat calcium de cel uit. Dit maakt deze cyclus mogelijk. Wanneer de calcium weer uit de cel gaat, schuift het tropomyosine weer over de bindingsplaatsen op de actine. Myosine kan zo niet meer binden als het heeft losgelaten. Myosine is een ATP afhankelijk motoreiwit. Het maakt onder andere transport mogelijk. Myosine wordt hierdoor ook gebruikt om binnen de cel moleculen te transporteren.

HC-14: Excitatie- en contractiekoppeling

• Extracellulaire calcium concentratie( [Ca]o ) is ongeveer 1200 micromolair.
• Intracellulaire calcium concentratie ( [Ca]i ) is ongeveer 0,1 micromolair.

Tussen deze concentraties zit dus een concentratie verschil van een factor 10000. Calcium ionen komen de cel binnen tijdens de actiepotentiaal (voornamelijk tijdens fase 2: de plateau fase), via de L-type calcium kanalen. Hierdoor verhoogt de intracellulaire calcium concentratie met een factor tien. Als er veel calcium binnen de cel is, zijn er meer bindingsplaatsen beschikbaar voor de myosine – actine binding (dit is uitgelegd bij HC13). Meer calcium in de extracellulaire ruimte resulteert in het feit dat er bij de actiepotentiaal meer calcium ionen de cel in komen. De intracellulaire calcium concentratie hangt dus af van de extracellulaire calcium concentratie. De ontwikkelde spierkracht is afhankelijk van de intracellulaire calcium concentratie (in het cytosol). Hoe hoger de [Ca]i is, hoe hoger de ontwikkelde kracht. De calciumconcentratie is dus een manier om de gegenereerde kracht te moduleren: het is een regulatie mechanisme. De hoeveelheid calcium die tijdens een actiepotentiaal de cel in komt (via L-type calcium kanalen) is gering en niet genoeg om de cross bridge cyclus op gang te krijgen en contractie te ontwikkelen. Er is een versterkingsmechanisme: door calcium geïnduceerde calcium vrijlating vanuit het Sarcoplasmatisch Reticulum (blaas binnen de cel). In het SR zit heel veel calcium opgeslagen (er zitten namelijk veel eiwitten in het SR die calcium kunnen binden bv. calsequestrine). Als calcium de cel in komt, worden bepaalde receptoren gestimuleerd - de ryanodine receptoren. Hierdoor gaat het calcium dat opgeslagen ligt in het SR door de kanalen in het SR-membraan en het gaat naar de intracellulaire ruimte. De calciumconcentratie is daar dan hoog genoeg om contractie te veroorzaken en de cyclus op gang te brengen. Via ATP pompen wordt het calcium weer het SR in gepompt. Deze pomp heet de SERCA pomp. Fosfolamban reguleert de SERCA pomp. De SERCA pomp is een SR Ca-ATPase. Normaliter remt fosfolamban de pomp enigszins. Wanneer het fosfolamban wordt gefosforyleerd, wordt de werking van het eiwit geremd. Dit leidt ertoe dat de pomp sneller gaat werken, waardoor het calcium sneller het SR wordt in gepompt. Dit eiwit bevordert dus de relaxatie.

• Calsequestrine

Calsequestrine is een SR Ca-bindend proteïne: het zorgt ervoor dat er zoveel mogelijk calcium in het SR vastgehouden kan worden. Het bevindt zich in het SR. Bij iedere actiepotentiaal komt er een beetje calcium van buitenaf de cel in. Wanneer er niets zou gebeuren, ontstaat er een accumulatie van calcium in de cel. Daarnaast moet calcium de cel uit, zodat er relaxatie mogelijk is. Om dit te herstellen zijn er diverse mechanismen: exchangers en pompen. Deze werken calcium de cel weer uit. Er is een exchanger die calcium tegen natrium uitwisselt en een pomp die calcium de cel uit pompt. De exchangers en pompen herstellen na een actiepotentiaal weer de homeostase: de concentraties van de ionen.

• Norepinefrine

Sympathische activatie zorgt voor vrijlating van norepinefrine. Dit stimuleert de bètareceptoren op het sarcolemma. Hierdoor wordt de cAMP productie gestimuleerd waar proteïne kinase A aan kan binden. Fosforylatie van de L-type calcium kanalen zorgt voor een positief inotropisch effect, dit vergroot de contractie. Fosforylatie van fosfolamban (PLB) en troponine-I (Tnl) zorgen voor een positief lusitropisch effect, dit vergroot de relaxatie.

RC-02: Elektrische en mechanische hartfunctie

ECG

10 mm op de ECG is 1 mV of 40 ms in de tijdrichting. Wanneer de I en de II afleiding een positief QRS-complex hebben, is de hartas normaal. Concordant betekent dat de T-top en het QRS-complex beide positief of beide negatief zijn. Bij discordant zijn deze een tegengestelde richting.

• QTC

Dit is de QT tijd tussen het QRS complex en de T top. Wanneer dit verlengd is, is er sprake van een hartritmestoornis. Bij de verschillende hartfrequenties is deze tijd ook verschillend. De QTC is de QT tijd correctie, deze kun je aflezen in tabellen of berekenen.

• Central terminal

Dit is de gemiddelde waarde van de drie elektroden, centrale punt in het lichaam.

• Bipolaire meting

Dit is een vergelijking van twee echte elektrodes op het lichaam.

• Unipolaire meting

Dit is een vergelijking van één echte elektrode en een virtueel gemiddelde van twee of meer andere elektrodes.

• AV-blok

Bij een AV-blok zijn de depolarisaties van de kamers soms zichtbaar. Meestal gaan ze verloren omdat ze dan gelijktijdig met het QRS-complex zijn. Bij een eerstegraads AV-blok is er een constant verlengde PR tijd. Bij een tweedegraads AV-blok is er af en toe een uitval van een QRS-complex. De T-top is positief, dit komt doordat de repolarisatie in het epicard begint. De depolarisatie begint in het endocard. Omdat zowel de richting als de lading de andere kant op is, is de T-top ook positief.

• AF

Bij atriumfibrillatie is er geen regelmatige slagen, bij de atriumflutter is dat ook (maar in mindere mate) het geval.

Bij een negatieve P-top is er sprake van een junctioneel ritme. Het hart wordt dan aangestuurd vanuit de AV-knoop en niet vanuit de sinusknoop. Het atrium wordt dus vanuit de andere richting en de P-top wordt negatief. Deze top kan voor of na het QRS-complex te zien zijn. Dit is afhankelijk van waar in de AV-knoop het signaal ontstaat. Ontstaat het signaal aan de atrium kant, is de P-top (zoals normaal) voor het QRS-complex. Ontstaat het signaal aan de ventrikel kant, dan komt het QRS-complex voor de negatieve P-top.

HC-15: Hartspierfysiologie

Het eiwit titine zit ook in het sarcomeer en het zorgt ervoor dat het sarcomeer niet oneindig uitgerekt kan worden. Het zit tussen het uiteinde van het myosine filament en de Z-lijn. Titine is een zeer stijf molecuul. Wanneer het sarcomeer verder wordt uitgerekt, wordt er uiteindelijk aan het titine getrokken, waardoor de uitrekking wordt gestopt. Als een spier een bepaalde lengte heeft, zal de spier een bepaalde hoeveelheid maximale kracht genereren. Tegenovergesteld geldt: als er een bepaalde kracht is, zal de spier een bepaalde lengte krijgen. Wanneer we een spier gaan activeren door een stimulus te geven, waardoor de spier gaat contraheren, vindt er een isometrische contractie plaats.

• Isometrische contractie

De lengte van de spier verandert hier niet, maar de spier ontwikkelt hierbij wel (maximale) kracht. Als de spier wordt vastgehouden aan allebei de kanten, dan geeft dit de meeste kracht ontwikkeling (maximale kracht ontwikkeling is er dus als de spier niet kan verkorten). Hoe langer de spier hoe hoger de kracht-curve. De piek bij isometrische contractie is dus lengte-afhankelijk.

• Spierkracht

In een diagram met kracht (F) tegen de tijd (T) is dit te zien als een heuvel. In een kracht (F) / lengte (l) diagram, is één spier te zien als een verticale lijn. Wanneer spieren die in verschillende mate zijn uitgetrokken in een kracht / lengte diagram staan geeft dit een rechte lijn richting rechtsboven. Als we de spier namelijk eerst oprekken en hierna gaan stimuleren, zal deze spier een grotere kracht ontwikkelen dan een spier die niet of minder ver was opgerekt voor de stimulatie. Een gerelaxeerde spier is compliant en daardoor makkelijker uit te rekken. Een geactiveerde spier is veel stijver. Peak isometrisch force-length relationship is de maximale spiercontractie bij het uitrekken van de spier. Passive Force-Length relationship is de kracht die nodig is om de gerelaxeerde spier tot een bepaalde lengte uit te rekken.

Eén van de verklaringen voor de relatie tussen oprekking van een spier en kracht generatie heeft te maken met de overlap tussen actine en myosine. Voor het opwekken van de grootste kracht moet er een ideale situatie zijn, waarin er voor iedere cross bridge een mogelijkheid heeft om te hechten. Dit is de ideale situatie om kracht te genereren. De overlap moet dan niet te klein zijn en niet te groot. Oprekken van een spier kan dus resulteren in het genereren van een grotere kracht. Te ver oprekken heeft echter weer een negatief effect (dan is er geen overlap meer tussen de myosine en actine filamenten). In de normale situatie wordt dit echter voorkomen door titine, dus heb je hier geen last van. Dit geldt ook voor het hart. Hoe verder het hart gevuld is hoe meer druk er gegeven kan worden. Een andere verklaring waarom oprekking van een spier leidt tot generatie van een grotere kracht is de Starling relatie. De vergrote sarcomeer lengte leidt tot een vergrote contractie kracht. Een mogelijk mechanisme is gereduceerde ruimte in het rasterwerk. Als een sarcomeer wordt opgerekt, zal de lengte meer worden en de dikte wordt minder (volume blijft namelijk gelijk). Hierdoor komen de actine en myosine filamenten dichter bij elkaar te liggen. Dit zou er toe kunnen leiden dat de crossbridges beter gevormd kunnen worden, waardoor er weer meer kracht gegenereerd kan worden. Daarnaast is er de volgende verklaring: veranderde oriëntatie van de myosine kop. Dit is een structurele determinant voor de Starling relatie. Het gaat hierbij om de hoek die de kop van het myosine filament maakt. Ten slotte is er een mechanisme dat betrekking heeft op de calcium gevoeligheid. Er is niet bekend welke verklaring het beste is of welke de grootste invloed heeft.

• Isotonische contractie

Een spier wordt belast met een gewicht, waarna de spier kracht gaat ontwikkelen. Wanneer de spier de hoeveelheid kracht heeft gegenereerd die nodig is om het gewicht op te tillen, spant de spier niet verder in maar gaat verkorten. De kracht blijft hierbij constant. Nu gaan we een lichter gewicht gebruiken. De spier gaat kracht genereren tot er genoeg kracht is om het gewicht op te tillen. Dit punt wordt eerder bereikt dan bij een zwaarder gewicht. Op dit punt aangekomen, stopt de spier met verder inspannen en de kracht blijft constant. De spier kan in deze situatie veel meer verkorten dan bij een zwaarder gewicht. Afhankelijk van de belasting zal een spier een andere hoeveelheid kracht genereren en er zal een andere mate van verkorting optreden. Hoe meer het hart wordt gevuld, hoe hoger de kracht en de druk die het hart genereert. Het hart wordt belast met de druk in de aorta. Als de druk in de aorta heel hoog is, is er een zwaardere belasting van het hart, waardoor er weinig verkorting zal zijn en hierdoor is er een kleiner volume dat per hartslag wordt geëjecteerd.

• Preload en afterload

Preload gaat om de hoeveelheid druk die het hart krijgt wanneer het gevuld wordt. Oftewel de spanning op de wanden van het hart door het bloed wat instroomt. De afterload wordt gevormd door de aorta druk. De afterload bepaalt bij welke kracht er wordt begonnen met verkorten en hoeveel er wordt verkort.

HC-16: Hartfunctie

Een spier kan kracht genereren en verkorten, deze twee factoren samen zijn te omschrijven als stijfheid en compliantie. Het verschil in kracht/verschil in lengte = stijfheid. De compliantie is 1/stijfheid. De woorden stijfheid en elasticiteit worden door elkaar gebruikt, maar betekenen echter hetzelfde. Wanneer een spier stijver wordt krijgt deze meer crossbridges (verbindingen tussen myosine en actine). De verandering in kracht wordt groter als de lengte toeneemt. De verandering in stijfheid blijft gelijk. Deze kan wel beïnvloed worden door andere factoren zoals de hoeveelheid calcium. De contractiliteit is op deze manier gescheiden van de kracht. Bij verzuring is er te weinig ATP aanwezig, hierdoor is de maximale relaxatie niet mogelijk.

Hartfunctie

De pulmonaalarterie gaat voor de aorta ascendens langs. Dit komt door de embryogenese. Centraal ligt de aortaklep. Bovenaan ligt de pulmonaalklep. Linksonder is de mitraalklep. Rechtsonder is de tricuspidaalklep. Tijdens de systole zijn de atrioventriculaire kleppen gesloten. Ze worden dichtgedrukt door de hoge druk die wordt opgewekt in de ventrikels. Tussen de linker en rechter harthelft bevinden zich de systemische circulatie en de pulmonaire circulatie. In de systemische circulatie is de flow overal gelijk. De weerstand van de systemische circulatie is veel hoger dan de weerstand in de pulmonaire circulatie. De druk in het rechter ventrikel is hierdoor ongeveer 5 keer zo klein als de druk in het linker ventrikel.

Hartspiercellen zijn gerangschikt in vezeltjes. De vezel richting is epicardiaal en endocardiaal verschillend. Dit resulteert erin dat als de spiertjes gaan samentrekken, er niet alleen verkorting optreedt, maar dat er ook torsie optreedt. Bij de apex zal er een draaiing zijn met de klok mee en bij de basis zal er een draaiing zijn tegen de klok in. De wand wordt dan niet alleen kleiner, maar de wand ‘wringt zich ook uit’ (net zoals vocht uit een handdoek gewrongen kan worden). Dit is een efficiënte manier om het volume (bloed) uit het hart te krijgen. Daarnaast is het zo dat als alles op dezelfde manier zou verkorten, de spieren aan de buitenkant veel meer zouden moeten verkorten dan aan de binnenkant. Hierdoor zouden de spieren elkaar in de weg gaan zitten. Door de verschillende vezel richting, kunnen de spiertjes allemaal ongeveer 30 tot 40 procent gaan verkorten, zonder dat ze elkaar in de weg zitten. Alle spiervezels moeten dan ongeveer dezelfde arbeid verrichten. Er is dan een homogene verdeling van de arbeid. Bij het maken van een inspanningsecho moet men goed opletten of men steeds naar hetzelfde vlak van het hart kijkt of dat men steeds tegen een ander vlak aan kijkt. Er moet dan altijd naar minstens twee vlakken van het hart gekeken worden.

Er zijn diverse methodes om het hart in beeld te brengen:

• Echocardiografie: simpele methode die niet duur is. Voor deze techniek is expertise nodig om de gemaakte beelden goed te kunnen interpreteren. Het is een niet invasieve en niet schadelijke methode. Als een echo wordt gemaakt, ziet men wat er op dat moment in het lichaam gebeurt. Hierdoor kan er heel dynamisch naar het hart worden gekeken. Het is dus een heel flexibele methode. Wanneer men gedetailleerdere informatie wil, dan kan gebruik worden gemaakt van de oesophagus. Een echoscoop wordt dan met een slang via de oesophagus zo dicht mogelijk bij het hart gebracht. Op deze manier kunnen bijvoorbeeld klep insufficiënties (lekkages) goed in beeld gebracht worden.
• Magnetic Resonance Imaging (MRI): hiermee kunnen zeer nauwkeurige beelden verkregen worden. Op een aantal doorsneden worden beelden gemaakt. Achteraf kan een reconstructie gemaakt worden, waardoor de 3D structuur/geometrie van een orgaan (zoals het hart) in beeld gebracht kan worden. Het verschilt van echoscopie in het feit dat men niet op hetzelfde moment de afbeeldingen kan zien. Voor het verkrijgen van anatomische informatie is MRI een zeer goed hulpmiddel. Het is ook niet invasief, maar veel duurder. Ook zie je maximaal 1 hartslag, geen reeks.
• Thorax foto / X-ray: op afbeeldingen die via deze techniek verkregen zijn, kan alleen gekeken worden naar de buitenkant van het hart. Op deze afbeeldingen kan men bijvoorbeeld zien of er afwijkingen zijn in het hart.
• Contrast angiografie: bij deze techniek wordt gebruik gemaakt van contrast vloeistof. Op de beelden worden de delen die met contrast vloeistof gekleurd zijn, donker afgebeeld. Met behulp van deze techniek kan onder andere de pompfunctie van het hart worden bepaald. Meestal wordt dit gebruikt om de kransslagaderen weer te geven.
• Multi-Slice Computed Tomography (MSCT): dit is ook een röntgen techniek die plaatjes maakt van heel veel plakjes van het hart. Het heeft een hoge resolutie. Dit is wel invasief.

Druk en volume van het hart

Op het QRS complex begint het ventrikel druk op te bouwen. De druk in het linker ventrikel is dan hoger dan de druk in het linker atrium, waardoor de mitralisklep sluit. De isovolumische fase is wanneer het linker ventrikel druk aan het opbouwen is, maar z’n volume constant blijft, aangezien de aortaklep nog gesloten is. De aortaklep opent pas als de druk in het linker ventrikel hoger is dan in de aorta. Als het linker ventrikel het volume eruit knijpt, de aorta in, kan hij nog steeds zijn druk verhogen. Dit bereikt een bepaalde piekwaarde, waarna de druk weer gaat zakken (tijdens het ejecteren van het volume). Als de druk lager wordt in het linker ventrikel dan in de aorta, dan zal de aortaklep weer sluiten. De druk daalt totdat de druk lager is dan de druk in het linker atrium (dit is de isovolumische relaxatie). De druk in het linker atrium is op dat moment al aan het stijgen, want deze krijgt de hele tijd flow vanuit de long circulatie. De mitralisklep opent vervolgens weer als de druk van het linker ventrikel onder de druk van het linker atrium is gekomen. Het drukverschil tussen het linker ventrikel en het linker atrium is heel klein, maar het linker ventrikel is heel slap (in relaxatie fase) waardoor het heel makkelijk is om deze te vullen. Het eerste deel van de vulling is passief. Wanneer het linker ventrikel al deels gevuld is, komt de P-top, waarin het atrium samentrekt zodat het ventrikel verder wordt gevuld (actief). Voor de rechterkamer en ventrikel werken het principe hetzelfde alleen is de druk daar lager. Deze cyclus kan ook in een P/V grafiek gevolgd worden. Hierin is het volume uitgezet op de X-as en de druk (pressure) op de Y-as. Dit vormt een soort rechthoek. De onderste horizontale lijn geeft de vulling aan, op de hoek rechtsonder sluit de mitralisklep. De rechter verticale lijn geeft de contractie aan (isovolumisch) op de hoek bovenaan gaat de aorta klep open. De bovenste (deels) horizontale lijn is de ejectie. De druk in deze periode verandert daarom is de lijn niet horizontaal. Aan de hoek op de linkerkant sluit de aorta klep. De verticale lijn aan de linkerkant geeft de relaxatie weer en onderaan gaat de mitralisklep open. De druk en volume kunnen gemeten worden met een conductie katheter.

Parameters die belangrijk zijn:

• EDV: eind diastolisch volume
• EDP: eind diastolische druk
• ESV: eind systolisch volume
• ESP: eind systolische druk
• EDV-ESV: SV: slag volume (breedte van de P/V grafiek)
• HR: hartslag (slagen per minuut)
• SV x HR: CO: cardiale output
• SV/EDV: EF: ejectie fractie. Hoeveel pompt het hart uit in vergelijking met hoeveel het wordt gevuld.
• Art. druk: maximale druk in de aorta / minimale druk in de aorta.

De hoogste druk in de aorta is ook de hoogste druk in de linker ventrikel. De laagste druk in de aorta is niet de laagste druk in de linker ventrikel. De rechterkamer trekt iets eerder samen dan de linkerkamer daardoor heeft hij een iets kortere isovolumische periode dan de linkerkamer.

Factoren die de cardiale output bepalen:

• Hartslag
• Belasting van het hart
• Myocardiale contractie
• Uniformiteit wat betreft tijd en ruimte.

De cardiale output wordt minder bij een verminderde preload, een verhoogde afterload, een verminderde contractie en een verminderde compliantie. Bij hartfalen heeft de ventrikel minder contractie. Om dit te compenseren moet het circulerend volume meer druk hebben. Dit veroorzaakt lymfe oedeem, ook krijgen de longen een te hoge druk wat kortademigheid veroorzaakt. Ook een verminderde vulling wordt door het lichaam op dezelfde manier gecompenseerd en geeft dezelfde problemen.

HC-17: Statistiek Einthoven Science Project

De normale volgorde bij een onderzoek is als volgt:

1. Vraagstelling / hypothese
2. Studieopzet om de vraagstelling te beantwoorden
3. Data verzameling
4. Data analyse
5. Resultaten interpretatie
6. Conclusies trekken
7. Artikel schrijven / voordracht geven

Design is voor ons al bepaald, data is al verzameld, wij moeten een vraag bedenken en beantwoorden. Mogelijkheden voor een onderzoek voor ons:

• Normaalwaarden bepalen. Dit noemt men ook wel referentiewaarden.
• Normaalwaarden bepalen, die van andere variabelen afhangen.
• Kijken naar de verschillen tussen groepen. Zoals kijken naar het verschil in hartslag tussen mannen en vrouwen.
• Kijken of bepaalde variabelen samenhangen: correleren. Zoals kijken of langere mensen een hogere hartslag hebben.

Normaalwaarden zijn zeer belangrijk. Artsen willen natuurlijk graag weten wanneer iets afwijkend is en wanneer iets normaal is. Er is echter vaak een overlap tussen ziek en gezond. 95% van de normale bevolking zit tussen de referentie intervallen. Deze 95% zit tussen de grenswaarden die worden bepaald door:

• gemiddelde–1,96*standaarddeviatie en gemiddelde+1,96*standaarddeviatie (±2 keer de standaarddeviatie).

Dit kan ook bepaald worden met behulp van het 2,5^e en het 97,5^e percentiel.

Een regressielijn kan worden voorgesteld aan de hand van een lineaire vergelijking, met daarin een constante (α) en een richtingscoëfficiënt (β). Een algemene formule hierbij is:

• Y = α + βx

In deze formule geldt dat Y de afhankelijke variabele (dependent) en X de onafhankelijke variabele (independent). De punten spreiden rondom de regressielijn. Dit is omdat voor een persoon i geldt: Y_i = α_i + βx_i + e_i. Hierin is e_i de ‘error’, oftewel de afwijking van de regressielijn voor deze persoon. Deze error is normaal verdeeld, met gemiddelde 0 en standaarddeviatie σ. De regressielijn geeft de gemiddelde y-waarde als functie van x. SPSS kan deze regressielijn schatten, met de commando’s Analyse; Regression; Linear. Als uitvoer verschijnt er een tabel, waaruit de constante en richtingscoëfficiënt gehaald kunnen worden. Hier kunnen de normaalwaarden bepaald worden door de standaarddeviatie te schatten rond de regressielijn en vervolgens de formule toe te passen voor de grenswaarden. In SPSS kunnen plaatjes gemaakt worden door de commando’s: Graphs; Legacy Dialogs; Scatter/Dots. Via Simple Scatter; Define kan het plotscherm ingevuld worden. Met behulp van SPSS kan het 95% referentie-interval aangegeven worden. Om te bepalen of er samenhang is tussen twee variabelen (zoals leeftijd en longfunctie), kan worden gekeken naar de richtingscoëfficiënt. De nulhypothese wordt dat er geen samenhang is: de richtingscoëfficiënt zou dan 0 moeten zijn. De alternatieve hypothese is dat er wel een relatie is en de richtingscoëfficiënt dus geen 0 is. Als deze 0 is, dan is er dus geen relatie (H₀ wordt aangenomen). Als deze geen 0 is, dan is er wel een relatie (H₁ wordt aangenomen). Als de P-waarde kleiner is dan 0,05 dan is er een significant verschil tussen de twee variabelen. Met behulp van de commando’s: Analyse; Correlate; Bivariate; geeft SPSS de correlatiecoëfficiënt. 

• De correlatiecoëfficiënt (r)

Deze meet de samenhang tussen twee variabelen. r ligt altijd tussen -1 en -1. Als r>0 dan is er een positieve correlatie. Als r<0 dan is er een negatieve correlatie. Als r=0 dan is er geen correlatie. Als r=-1 of r=1, dan is er een perfecte correlatie. 

Maak bij het onderzoek gebruik van de toetskeuzetabel die bij AWV is gegeven. Veel van de onderzoeken zullen gebaseerd zijn op ongepaarde groepen.

Het onderzoek:

• Bedenk een onderzoeksvraag. Deze moet duidelijk en specifiek zijn.
• Bekijk de data. Gebruik hierbij beschrijvende statistiek en plaatjes. Hiermee moet de onderzoeksvraag beantwoord worden.

HC-18: Zorgpaden – Introductie

Bij het opstellen en het uitvoeren van een zorgplan is een goede samenwerking van belang. Deze samenwerking vindt vanuit verschillende perspectieven plaats. Die perspectieven richten zich allemaal op of worden beïnvloedt door verschillende factoren:

• De patiënt: wil ook zeggenschap over zijn/haar zorg, multimorbiditeit, vraag om kwaliteit
• De arts
• De zorgaanbieder (bijvoorbeeld een ziekenhuis): organisatie in ketens/samenwerkingsverbanden, centralisatie van hoog complexe zorg (2^e en 3^e lijn zorg), decentralisatie laagcomplexe zorg (1^e, 1,5^e en 2^e lijn zorg), focus op kwaliteit/veiligheid en marktwerking.
• De overheid/verzekeraars: doelmatige zorg (kwaliteit, veiligheid, budget), pakket keuzes, marktwerking (inkoop en onderhandelen met zorgaanbieders, betalen per prestatie / geleverd product).
• Demografische veranderingen in de zorg

De zorglogistiek verandert continu. Er zijn namelijk grote externe veranderingen in de zorg. Door deze grote veranderingen verandert de rol van zowel de patiënten als de zorgverzekeraars. Ook door de toenemende maatschappelijke verantwoording verandert de zorglogistiek. Deze toenemende maatschappelijk verantwoording houdt in dat er steeds hogere eisen komen over de kwaliteit en veiligheid van de zorg. Een belangrijke demografische verandering is een toename van de bevolking en de stijging van het percentage ouderen. Daarnaast zijn er ook verschillende veranderingen wat betreft de financiering van de zorg. Bij de vroegere financiering werd de beschikbaarheid van het ziekenhuis vergoed (''het aantal bedden''), terwijl tegenwoordig de financiering wordt betaald per prestatie. De zorguitgaven worden per ziektegroep berekend en gebudgetteerd. Ook is er meer markt ontstaan tussen de ziekenhuizen onderling, hierdoor moet een ziekenhuis zich onderscheiden van andere ziekenhuizen om niet failliet te worden verklaard (bijvoorbeeld het worden van een academisch ziekenhuis). Het is daarom van belang dat zowel de inhoud als de logistiek van een ziekenhuis met elkaar overeenkomen en dus kloppen.

HC-19: Zorgpaden – Perspectief Organisatie (10-02-2016)

Een zorgpad is vanuit een organisatieperspectief om de volgende redenen belangrijk:

• Grote externe veranderingen in de zorg: er is (gereguleerde) marktwerking, (nieuwe) wet- en regelgeving en een veranderende rol van patiënten en zorgverzekeraars.
• Toenemende maatschappelijk verantwoording: over kwaliteit en veiligheid van de zorg.
• Doelmatigheid en effectiviteit van zorg

Vanuit het maatschappelijk perspectief is belangrijk: betere zorg tegen lagere kosten. Dit houdt in kwaliteit van zorg, veiligheid, tijdigheid, betaalbaarheid en bereikbaarheid. Essentieel is transparantie over de prestatie.

Binnen de zorg spelen een aantal actoren een belangrijke rol, namelijk de overheid, de patiënt, de zorgverzekering en de instelling met medewerkers. Tussen deze actoren zijn wederkerige relaties. De zorg is meer patiëntgericht en gericht op netwerken en keten denken. De zorg is steeds vaker verdeeld in ketens. Gevolgen van (complexe) ketenzorg zijn:

1. Veel handovers: er is veel informatie overdracht met eventueel verlies van informatie en discrepantie tussen informatie.
2. Niemand kent het proces als geheel. Er zijn tegenstrijdige doelen door lokaal denken, langere wachttijden en dingen opnieuw uitvoeren.
3. Impact op de uitkomst, zoals kwaliteitsverlies, kostentoename, ontevredenheid bij patiënt en machteloosheid bij patiënten en medewerkers.

De vraag is wie de regie heeft en verantwoordelijk is.

Management geeft antwoorden op problemen. Er zijn verschillende gestandaardiseerde methodes voor een procesontwerp in een ziekenhuis of een andere zorgorganisatie:

• Zorgprogrammering / protocollering: het ontwerpen van zorgpaden en het standaardiseren van processen. Het probleem hiervan is het aantal protocollen en segmentering.
• LEAN: het elimineren van alle verspillingen in een proces die bijvoorbeeld te maken hebben met klantwaarde, proces en doorlooptijd. Nadelen zijn: geen inhoudelijke oplossing, lokale optimalisatie en geen vernieuwing.
• SIX-Sigma; de procesbeheersing, het uit de weg gaan/voorkomen van fouten, vergroten van veiligheid en kwaliteit meetbaar maken. Problemen zijn: gebrek aan inhoudelijke oplossingen en geen ketendenken.  
• Theory of Constraints; het identificeren en oplossen van fouten, bijvoorbeeld bottleneck van capaciteit, wacht- en doorlooptijd en ketenprocessen. Nadeel is: niet patiëntgericht.
• Zorgpaden: standaardisatie en kijken naar proces en uitkomst. Nadelen zijn: arbeidsintensief, specifiek voor bepaalde groep en weinig oog voor verschillen.

Een zorgpad wordt als volgt gedefinieerd: een complexe interventie om de gemeenschappelijke besluitvorming en organisatie van zorgprocessen te verwezenlijken voor een specifieke groep van patiënten gedurende een gedefinieerd tijdskader. Er wordt gestreefd naar kwaliteit van zorg, over de grenzen van een afdeling of organisatie heen, deze te verbeteren en de patiëntveiligheid te bevorderen en patiënten tevredenheid te verhogen. Unioptimalisatie verschilt van een zorgpad, omdat deze zich richt om het optimaliseren van de bedrijfsvoering op een bepaalde afdeling. Zorgpaden worden gevormd bij groepen die een hoog volume hebben en weinig variatie. 80% van de patiënten volgt dezelfde route. Het ontwikkelen van zorgpaden kost geld en tijd en moet onderhouden worden. Zie de dia’s voor voorbeelden van zorgpaden. De meerwaarde van zorgpaden voor patiënten wordt bepaald aan de hand van uitkomsten. Daarnaast wordt er ook gekeken naar de kosten van het zorgpad.

HC-20: Zorgpaden – Perspectief Specialist (10/02/2016)

In 1970 had de patiënt bij hartinfarct 50% kans op overlijden en was de opname 6-weken. Goedkoop vingerhoedkruit was de behandeling. Sindsdien is er veel veranderd. Nu is de opname 2-3 dagen en de sterfte 1-2% door de komst van betere, maar ook duurdere behandelingen. Nieuwe behandeling zijn bijvoorbeeld dotteren, een ICD plaatsen, bypass operatie (CABG) en gericht op optimale medicatie, revalidatie en levensstijl. De verbeteringen zorgen ervoor dat er veel behandelingsmogelijkheden zijn voor patiënten met hart- en vaatziekten. En er blijven steeds meer nieuwe en verbeterde behandelingsmogelijkheden worden ontwikkeld. De zorg is zo complex geworden dat zorgpaden (bij hart- en vaatziekten) essentieel zijn om de kwaliteit van de zorg te verbeteren. Er zijn namelijk veel opties voor verschillende afwijkingen, risico op versnippering en verspilling van geld en er is noodzaak om te komen tot regionale organisatie van de zorg. Een zorgpad vanuit het perspectief van een arts bekeken is een systematische beschrijving van de processen rondom de behandeling van een patiënt. De uitkomst van een zorgpad is een betere veiligheid en een positieve ervaring voor de patiënt. Hierbij wordt de juiste kwaliteit van zorg geleverd. Ook op financieel gebied moet een zorgstraat kloppen (een betaalbaar zorgproces). Met behulp van zo'n zorgpad worden richtlijnen in een klinisch protocol verwerkt met als doel de zorg voor de patiënt Veilig, Effectief en Transparant (VET) te maken. Ook kan aan de hand van het zorgpad de kwaliteit van de zorg worden gemeten. Zorgprogrammering is het maken van zorgpaden. Bij het maken van een zorgpad wordt er vanuit verschillende invalshoeken naar dit zorgpad bekeken. Het ontwikkelen van zorgpad en daarmee gepaard gaande regionale samenwerking heeft onder andere de behandelingssnelheid verbetert (bij bijv. hartinfarct). Waar vroeger de eerste behandeling in het regionale ziekenhuis was, vindt die nu plaats in de ambulance en van daaruit vind al communicatie (verzenden ECG) met interventiecentrum voor optimale zorg. Zo is de 'door to balloon time' , dus de tijd dat het verstopte bloedvat gedotterd wordt verlaagd. Hierdoor is ook de sterfte in de ziekenhuizen aan hartfalen omlaag gegaan.

HC-21: Zorgpaden - perspectief Nurse practioner

Deze presentatie richt zich op het zorgpad rondom niertransplantatie. Voordat de niertransplantatie plaats vindt, wordt eerst een screeningtraject doorlopen. Dit bestaat uit voorlichting, keuring door middel van verschillende onderzoeken en bevestiging van de transplantatie. Niertransplantatie is alleen mogelijk wanneer behandelmogelijkheden gericht op het behoud van de nierwerking niet meer voldoende zijn. Behalve transplantatie zijn er ook nog andere behandelingen, zoals peritoneaal dialyse en hemodialyse. Zowel dialyse als niertransplantatie hebben hun voor- en nadelen. Voor dialyse moeten patiënten meerdere keren per week naar het ziekenhuis of dit ’s nachts of overdag thuis zelf doen. Na een niertransplantatie moeten patiënten medicijnen blijven slikken om afstoting tegen te gaan. Bij niertransplantatie kan zowel gebruik gemaakt worden van een levende of een overleden donor. Een pre-emptieve transplantatie, dus transplantatie voordat de dialyse begint, heeft de voorkeur. Sinds 1954 wordt er gewerkt met levende donoren. De niertransplantatie is met name succesvol door het gebruik van immunosuppressieve medicatie om afstoting tegen te gaan. Zonder levende donoren zou de wachtlijst voor een niertransplantatie veel langer zijn. In 2015 hebben in Nederland 534 mensen bij leven een nier gedoneerd.

Te doorlopen fasen:

• Onderzoek: bloed- en urineonderzoek, tandartsverklaring, echo’s en thoraxfoto’s. Een hoog BMI is een contra-indicatie voor een transplantatie. Onderzoek naar antigenen.
• Brief naar het LUMC: gegevens worden gecontroleerd en de patiënt wordt uitgenodigd voor het spreekuur.
• Bezoek aan maatschappelijk werker, vaatlaborant, nefroloog, transplantatiechirurg, anesthesist en verpleegkundig specialist. Een levende donor moet ook naar de maatschappelijk werker.
• MDO: besluit van wel of geen transplantatie. Eventueel vervolgonderzoeken.

Het is belangrijk om rekening te houden met wat een transplantatie voor de patiënt betekent.

RC-03: Mechanische hartfunctie

• Druk

Wanneer de druk waarmee het hart gevuld wordt meer wordt, worden de EDP en de EDV meer. Hiermee gaat ook het ESV, SV en PP (peak pressure, maximale druk) omhoog. Wanneer de druk lager wordt gaan al deze factoren omlaag, omdat er minder bloed in het hart is, dus minder druk en makkelijkere samentrekking dus ook meer bloed eruit.

• contractiliteit

Wanneer de contractiliteit verhoogd wordt, wordt het ESV lager en het SV en de PP hoger. Het bloed wordt namelijk krachtiger uit de kamer gepompt. Het EDV en EDP blijven gelijk omdat de druk waarmee het hart gevuld wordt niet veranderd. Wanneer de contractiliteit verlaagd wordt, worden de SV en PP lager. De ESV wordt dan juist hoger en de EDV en EDP zijn nog steeds gelijk.

• Afterload

De afterload is de kracht die een spier levert tijdens verkorting. Tijdens de vulling van een ventrikel blijft de lengte van de sarcomeren gelijk (isometrische contractie). Als de aorta- of pulmonaalklep open gaat, verkorten de sarcomeren (isotonische contractie). De kleppen gaan open bij een bepaalde druk, dus de druk is een maat voor de afterload. Wanneer de afterload verandert blijven de EDP en EDV ook gelijk. Wordt de afterload hoger dan worden het ESV en de PP hoger. Het SV wordt lager omdat er meer bloed achterblijft in de kamer. Wanneer de afterload lager wordt worden het ESV en de PP lager en het SV hoger.

• Volume

Tijdens het eerste gedeelte van de ejectie in de aorta is de volume instroom groter dan de volume uitstroom. De druk neemt dan toe in de aorta. Tijdens het tweede gedeelte is de volume uitstroom groter, dan neemt de druk in de aorta af. Bovendien is de druk in de ventrikel afgenomen, waardoor de aortaklep sluit.

• Hartfrequentie

Wanneer de hartfrequentie hoger wordt, wordt de CO meer. Ook de PP en het ESV gaan omhoog. De EDV, EDP en SV gaan juist omlaag. Als de hartfrequentie nog meer omhoog gaat, wordt de ESV en de PP ook lager, tot de CO weer hetzelfde wordt als in normale toestand. Als het hart minder compliant is, kan het minder goed relaxeren. Het slagvolume neemt in zo’n situatie af. Door de afterload te vergroten kan toch een hoog slagvolume bereikt worden.

HC-22: Anatomie vasculair systeem

Er zijn drie verschillende vasculaire systemen in het lichaam:

• Arteriële vaatsysteem
• Veneuze vaatsysteem
• Lymfesysteem.

Daarnaast heeft het lichaam twee verschillende cardiovasculaire systemen:

• pulmonale systeem
• systematische systeem.

Het systematische systeem heeft een hogere bloeddruk dan het pulmonale systeem.

Er zijn drie typen bloedvaten:

• arteriën
• venen
• capillairen

In het capillair bed vind uitwisseling plaats van zuurstof, voedingstoffen, afvalproducten en andere substanties met de extracellulaire vloeistof. Het veneus systeem heeft een reservoir functie. Er geldt een gemiddelde bloeddruk van 20 mm Hg. Het arterieel systeem heeft een toevoerfunctie. De meeste arteriën bevat zuurstofrijk bloed. De uitzondering hierop is de truncus pulmonalis, die bloed van het hart naar de longen vervoert. Er geldt een gemiddelde bloeddruk van 100 mm Hg. Het veneuze en arteriële systeem moeten aan andere eisen voldoen en dit is mogelijk door de verschillende eigenschappen van de vaatwanden.

Elke vaatwand is grofweg opgebouwd uit dezelfde compartimenten:

• De binnenste laag: Tunica intima. Deze laag bestaat vooral uit endotheelcellen. Capillairen bestaan volledig uit deze laag.
• De middelste laag: Tunica media. Deze laag bestaat vooral uit glad spierweefsel en is erg variabel. Arteriën bevatten een grote tunica media.
• De buitenste laag: Tunica adventitia. Deze laag bestaat vooral uit bindweefselcellen. Deze laag verbindt het vat met andere structuren, bijvoorbeeld andere bloedvaten en zenuwen. Venen hebben een erg grote tunica adventitia.

De scheiding tussen tunica intima en media wordt de lamina elastica interna genoemd. Deze lamina hoort nog bij het intima. De scheiding tussen tunica media en adventitia wordt lamina elastica externa genoemd. Deze lamina hoort bij de media.

Er zijn 3 verschillende arteriën:

1. Elastische arterie (bijvoorbeeld de aorta en de truncus pulmonalis): Deze arterie vangt de pompdruk van het hart op en bevinden zich dicht bij het hart. Deze arterie dempt de druk en genereert een extra flow door elastine in de wand.
2. Windketeleffect: de elastische vaatwand wordt uitgerekt tijdens systole en slaat energie op (dampening pressure). Vervolgens wordt de energie tijdens de diastole gebruikt om continue bloed flow te creëren.
2. Musculaire arterie: deze arteriën bestaan uit circulair georiënteerde gladde spiercelvezels. Deze arteriën verdelen het bloed naar onderdelen van het lichaam door middel van contractie van de gladde spiercellen waardoor de lumen vernauwen (vasoconstrictie). Er bevindt zich een hoge druk in deze arteriën. Voorbeelden hiervan zijn arteria brachialis en arteria femoralis.
3. Arteriolen (hele kleine arteriën met dikke spierwanden). Deze arteriolen regelen de bloeddruk. Arteriolen zorgen voor de distributie van bloed naar de capillairbedden. Wanneer een arteriool een hoge tonus (vaatspanning) heeft, ontstaat er hypertensie.

Er kunnen ook verbindingen ontstaan tussen verschillende takken van een arterie, deze verbindingen heten anastomosen. Ze kunnen de bloedstroom omleiden in het geval van een obstructie. Echte terminale arteriën kunnen niet anastomoseren. Functionele eind arteriën kunnen dit wel, maar de anastomosen zijn ineffectief.

Capillairen (haarvaten) bestaan uit een paar lagen tunica intima. Zij geven de bloedstroom door van de arteriolen naar de venulen. Er zijn drie verschillende soorten capillairen:

• continue capillairen
• gevensterde capillairen. Gevensterde capillairen hebben gaatjes (fenestraties) in de wand, deze capillairen bevinden zich in de tractus digestivus, endocriene organen en de nieren.
• discontinue capillairen. Discontinue capillairen bevatten intercellulaire lacunes en hebben geen basaal membraan, deze capillairen komen voor in de lever. Het grootste deel van de capillairen zijn dus de continue capillairen en hebben een gesloten endotheel.

Bij arterioveneuze shunts ontbreken er capillairen tussen de arteriën en de venen. Er zijn dan directe connecties tussen arteriolen en venulen. Deze shunts hebben een belangrijke bijdrage in de thermoregulatie.

Het meeste bloed bevindt zich in het lage druk systeem: de venen. Venen bevatten een dikke laag adventitia. Venen zorgen voor afvoering van zuurstofarm bloed, met uitzondering van de pulmonaal venen. De doorsnede van deze venen neemt toe. Er bestaan drie soorten venen:

• Venulen: draineren capillairbedden en komen samen in veneuze plexus.
• Medium venen: draineren veneuze plexuses en lopen mee met medium arteriën. Deze begeleidende venen hebben twee voordelen. Allereerst ontstaat countercurrent heat exchange, het warme arteriele bloed verwarmt het koude veneuze bloed. Ook helpt de pulserende arterie bij de stuwing van het veneuze bloed richting het hart, dit wordt de arterioveneuze pomp genoemd. Deze venen bevatten kleppen om terugstroom van het bloed te voorkomen. Door incompetente veneuze kleppen kunnen spataderen (varicosis) ontstaan.
• Grote venen: zijn wijde bundels bestaande uit longitudinale gladde spiercellen.

In de venen kan makkelijker trombose ontstaan, een stolsel. Dit gebeurt meestal bij de kleppen en daar kan het groeien. Trombose komt vaker voor bij mensen die minder mobiel zijn, bedlegerig of na een lange vliegreis. Zo’n stolsel kan overal in het lichaam voorkomen, maar trombose in de benen is het bekendst. Het risico is dat het stolsel loslaat en emboliseert. Dit kan in de longcirculatie komen en longembolie veroorzaken. Het kan ook in de hartcirculatie terecht komen, bijvoorbeeld bij een atrium septum defect en dan ontstaat een CVA (cerebrovasculair accident), occlusie ledemaat arterie of orgaan ischemie.

Endotheel

De binnenkant van een bloedvat is bedekt met endotheel. Endotheelcellen vormen de barrière tussen bloed en weefsel. Ook produceren endotheelcellen verschillende stoffen die onderdeel van het celmembraam zijn. Een belangrijke stof die endotheelcellen produceren is glycocalyx. Deze stof zorgt voor een soort van gelachtig laagje in een bloedvat. Hierdoor wordt het bloedvat van binnen glad en kunnen bloedcellen dus gemakkelijker langs de wand stromen. Andere stoffen zijn prostacycline en nitric oxide (vasodilatie), endotheline (vasoconstrictie), vWF en thromboplastine (stolling) en thrombospondine (antistolling). Bovendien is het endotheel gevoelig voor veranderingen in shear stress, zoals een hoge bloeddruk, hypertensie met atherosclerose (intima verdikking) als gevolg, beschadiging van het endotheel, wat leidt tot aderverkalking. Een risico is dat deze plak scheurt en zorgt voor een hartinfarct.

HC-23: Vasculaire functie

• Saturatie

De saturatie in arteriën is hoger dan in venen omdat organen zuurstof opnemen. Ze gebruiken dit zuurstof om substraten te verbranden. Het saturatieverschil van arteriën en venen rondom een bepaald orgaan is dus een maat om de hoeveelheid verbrand substraat weer te geven. Het saturatieverschil (S_arterie – S_vene) wordt beschreven in percentages. De absolute waarde van zuurstofgebruik door organen kan berekend worden met de formule mVO₂ = CBF x 136 x Hb x (S_a-S_v). Waarbij CBF de coronaire bloed flow is, 136 het zuurstofbindend vermogen van hemoglobine en Hb de hoeveelheid hemoglobine in gram per liter.

• Capillairen

Capillairen vormen gezamenlijk een erg groot oppervlak. De snelheid waarmee het bloed deze haarvaten passeert is zeer laag (bijna gelijk aan nul). Er bevindt zich dus een erg lage druk in deze capillairen. Er bevindt zich echter wel veel bloed in deze haarvaten, omdat de totale oppervlakte erg groot is. De weerstand en compliantie zijn eigenschappen van een systeem. De flow, druk en het volume verschillen echter continu, daarom worden deze waarden ook wel de variabele van een systeem genoemd. De weerstand kun je berekenen met de formule: R = ΔP / F. Een hoge weerstand ( R) ontstaat dus door een lage flow of door een hoge druk (P). Uit deze formule blijkt ook dat de flow (F) toeneemt bij een hoge druk en een lage weerstand. Wanneer een vat verkleint, hangt het van de omstandigheden af of de flow daardoor lager wordt of de druk hoger wordt. De compliantie (C) is het volume delen door de druk. Dus C = V / P. Bij een stijve wand zal dus een snelle drukstijging ontstaan bij een toename in volume. Wanneer een wand van een bloedvat oprekt, ontstaat er een hogere druk. De wandspanning is evenredig met de druk en de straal van het vat: Spanning (T) = P x r (Laplace’s wet). De muur stress (σ) = P_transmuraal x r / h.

• Compliantie

De compliantie van de aorta is vrij constant. De compliantie van de vena cava is hoog bij een lage druk en laag bij een hoge druk. Dit komt doordat de vena cava van vorm kan veranderen bij drukverschillen. Vanwege de hogere compliantie in het veneuze systeem, bevat dit systeem het meeste bloed. Een hoge druk ontstaat bij de systole, waarbij de influx groter is dan de efflux. Hierdoor stijgt het volume en de druk in een arterie. Een lage druk ontstaat bij een diastole, waarbij de efflux groter is dan de influx. Hierdoor daalt het volume en de druk in een arterie. Een toegenomen pulsactiviteit kan veroorzaakt zijn door een toename van het slagvolume, of door een stijve vaatwand.

• Transport

In de capillairen vindt transport plaats. Transport vindt plaats door: diffusie, bulk flow, blaasjes/vesicles en door middel van actief transport (de ionpompen). Diffusie vindt plaats voor een concentratiegradiënt. Bij een groot oppervlakte vindt er gemakkelijker diffusie plaats. Bij bulk flow vindt er filtratie en absorptie plaats. Er is bij bulk flow een 'Net driving Force' (NDF) nodig. Er ontstaan twee verschillende drukken: De hydrostatische en de osmotische druk.

• Druk

De hydrostatische druk verplaatst de druk naar buiten toe. De osmotische druk verplaatst de druk naar binnen toe. Hierdoor ontstaat er in het eerste deel van de capillaire filtratie, ionen gaan dus naar buiten toe (NDF>0). En in het tweede deel van de capillaire vindt er absorptie plaats, de ionen gaan dus naar binnen toe (NDF<0). Wanneer er geen balans is tussen de filtratie en absorptie wordt de vloeistof met daarin de ionen door de lymfe opgenomen. Wanneer de vloeistof niet door de lymfe wordt opgenomen ontstaat er oedeem.

Week 3

HC-24: Cardiovasculaire interactie

Het cardiovasculaire systeem bestaat uit een pomp: het hart (met 2 kamers en 2 boezems), een systematisch en een pulmonair systeem en uit bloed. Van het bloed is belangrijk het volume en de viscositeit. Een hogere viscositeit van het bloed, geeft een hogere weerstand.

• Cardiale functie

De cardiac function hangt van verschillende factoren af. Chonotropie is de snelheid waarmee het hart pompt. Dromotropie is de geleidingssnelheid van het hart. Inotropie is een maat voor de contractie van het hart (systolische functie). Wanneer het hart bijvoorbeeld gerelaxeerd is, is er weinig druk nodig om het hart te vullen. Lusitropie is een maat voor de relaxatie van het hart. De preload bepaalt de vulling van het hart. Wanneer de preload hoog is, betekent dit dat het hart zich verder kan vullen en zo het eind diastolische volume hoger komt te liggen. De afterload is tegendruk nodig om tegen de aortadruk in te drukken. Wanneer de aortadruk hoger komt te liggen, stijgt de afterload en stijgt het eind systolische volume. De cardiac function kan ook beïnvloed worden door het vasculaire systeem. Dit gebeurt door de weerstanden van het systeem te veranderen of door de compliantie aan te passen. De weerstanden van het systeem kunnen veranderd worden door de diameter van de vaten aan te passen. Door een vat te verkleinen (vasoconstrictie) neemt de weerstand toe.

• Slagvolume

Het slagvolume is het eind diastolische volume min het eind systolische volume. SV = EDV – ESV. Aan deze formule kan je dus zien dat wanneer de EDV toeneemt, het slagvolume toeneemt. Wanneer het ESV afneemt, neemt het slagvolume toe. Je kan dus op twee manieren het slagvolume verhogen: door de EDV te verhogen (de preload verhogen) of het ESV te verlagen (de aortadruk/afterload te verlagen). Het slagvolume en de hartfrequentie bepalen de cardiac output (CO), CO = SV x HR = (EDV – ESV) x HR. Dus een verandering van de preload of afterload heeft ook effect op de CO.

• Compliantie

De compliantie in het arteriële systeem bepaalt de MAP en de compliantie in het veneuze systeem bepaalt de CVP. Hoe hoger de arteriële of veneuze compliantie, des te lager de MAP of CVP. De compliantie van het hart tijdens de systole bepaalt de ESP en de compliantie van het hart tijdens de diastole bepaalt de EDP. Hoe hoger de compliantie, des te hoger de ESP of EDP. De veneuze return = dP / SVR = (MAP – CVP) / SVR.

• Centraal veneuze druk

De centraal veneuze druk (CVP) beïnvloedt de preload van het hart. Wanneer er meer bloed in het veneuze systeem bevindt, stijgt de druk in dit systeem. Wanneer de druk stijgt, wordt de preload verhoogt. Wanneer de arteriële druk toeneemt, door een toename in bloedvolume, stijgt de afterload van het hart. Een verhoging van de afterload leidt tot een verlaging van de Cardiac Output (CO). De veneuze return (VR) en de Cardiac Output (CO) staan onder gezonde omstandigheden met elkaar in evenwicht. Hierdoor worden alle organen en cellen van voldoende voedingsstoffen voorzien en daarnaast kunnen de afvalstoffen verwijdert worden.

• CO

Stel de Cardiac Output (CO) is hoger dan de veneuze return, wat gebeurt er dan? Het bloedvolume in het arteriële systeem neemt toe en het bloedvolume in het veneuze systeem neemt af. De druk in het arteriële systeem wordt hoger en de druk in het veneuze systeem wordt lager. De afterload wordt hoger en de preload wordt lager. Het drukverschil wordt dan groter, want de druk in het arteriële systeem neemt sneller toe dan de druk in het veneuze systeem afneemt. Hierdoor gaat de Cardiac Output (CO) omlaag en de VR omhoog, waardoor er uiteindelijk weer een evenwicht ontstaat tussen de CO en de veneuze return op een hoger niveau (betere flow). De CO kan op twee manieren stijgen:

1. Het hart beter laten werken
2. De weerstand van het systeem te verlagen

HC-25: Neurale regeling

Wanneer er wordt gesproken over aanpassingen van het hart zijn verschillende begrippen van invloed waarvan je de betekenis moet kennen. Inotropie is de systole/contractie van het hart. Lusitropie is de diastole/relaxatie van het hart. Dromotropie is de geleidingssnelheid van het hart. Chonotropie is snelheid waarmee het hart zich samentrekt (hartfrequentie). Het hart is in staat om zich op verschillende omstandigheden aan te passen. Bij het rennen van een marathon bijvoorbeeld stijgt de hartfrequentie. Dit komt doordat het lichaam veel vraagt van de renner. Spieren hebben voldoende voedingsstoffen nodig en de afvalstoffen moeten vervolgens verwijderd worden. Daarnaast stijgt de lichaamstemperatuur fors, dit moet via de thermoregulatie gehandhaafd worden. Bij inspanning neemt daardoor de hartfrequentie en de cardiac output beide toe, maar het slagvolume blijft gedurende de inspanning vrijwel constant. Dit slagvolume blijft vrijwel constant, doordat het hart zich minder vult (het eind diastolische volume daalt), maar het hart zich verder leeg knijpt (het eind systolische volume daalt).

• Regelsysteem van het hart

Om het hart te laten aanpassen op omstandigheden is er een regelsysteem nodig. Zenuwen en hormonen spelen hierin een grote rol. Neurohormonale invloeden kunnen zowel extrinsiek zijn als intrinsiek. Extrinsieke invloeden zijn bijvoorbeeld hormonen en neuronen, deze hebben een groots effect. Intrinsieke invloeden zijn metabolieten, lokale hormonen, myogene en endothele factoren. Deze intrinsieke invloeden spelen voornamelijk een rol in de lokale omgeving, bijvoorbeeld bij de constrictie en dilatie van vaten. Bij de regulatie van het hart zijn stoffen en sensoren/receptoren nodig. Receptoren die de bloeddruk controleren worden baroreceptoren genoemd. Deze receptoren bevinden zich bijvoorbeeld in de aortaboog. Receptoren die het bloedvolume controleren worden volumereceptoren genoemd. Receptoren die de osmolaliteit controleren worden osmoreceptoren genoemd. Receptoren die onder anderen de zuurstofspanning, de pH en de hoeveelheid koolstofdioxide (CO2) controleren worden chemoreceptoren genoemd. Baroreceptoren hebben een hogere vuurfrequentie bij een hoge druk. Daarnaast zijn deze receptoren het gevoeligste rond een normale bloeddruk (deze kan anders zijn onder bepaalde omstandigheden zoals fysieke activiteit). Hierdoor kan een kleine verschuiving in bloeddruk al waargenomen worden door deze baroreceptoren. Bovendien is de baroreceptor een voorbeeld van negatieve terugkoppeling. Sympathische activatie leidt tot vasoconstrictie. Sympathische activatie gebeurt doormiddel van de stof norepinefrine. Norepinefrine zorgt voor de stimulatie van alfa en bèta receptoren. Alfa receptoren zorgen voor vasoconstrictie en bèta receptoren zorgen voor vasodilatatie. In de vaten heeft norepinefrine een hogere affiniteit voor alfa receptoren en in het hart voor bèta receptoren. Bovendien wordt epinefrine aangemaakt dat een hoge affiniteit heeft voor bèta receptoren. Dus in de skeletspieren kan sympathische activiteit leiden tot vasodilatie bij een lage concentratie epinefrine (bij een hoge concentratie zal het ook alfa receptoren binden). Sympathische activatie heeft een positief effect op inotropie, lusitropie, chonotropie en dromotropie. Parasympatische activatie leidt tot vasodilatatie. Parasympatische activatie gebeurt doormiddel van de stof acetylcholine. Acetylcholine zorgt voor de stimulatie van de M receptoren. Deze M receptoren zorgen voor vasodilatatie en een verlaging van het hartritme. Parasympatische activatie heeft een negatief effect op inotropie, lusitropie, chonotropie en dromotropie.

Naast neurohormonale invloeden hebben ook intrinsieke invloeden invloed op het hart. Wanneer de temperatuur van het lichaam bijvoorbeeld met 1 graden Celsius toeneemt, neemt het hartritme met 7 slagen per minuut toe. Wanneer er meer rek in het atrium ontstaat, dus wanneer het atrium verder gevuld wordt, neemt de druk met ongeveer 6 procent toe in mmHg. De Sinusknoop (SA-knoop) bepaalt in een normaal en gezond hart het hartritme. Deze SA-knoop is een pacemakercel. Een actiepotentiaal van een pacemakercel verschilt van een actiepotentiaal van een non-pacemakercel. Een pacemakercel heeft 5 verschillende fases. De eerste fase is de funny current (If) fase. In deze fase gaat Na de cel in en K de cel uit. Hierdoor wordt de cel positiever. In de tweede fase is er een kortdurende Ca instroom de cel in. Hierdoor wordt de cel positiever. De derde fase is een langdurige Ca instroom de cel in. Hierdoor wordt de cel nog positiever, uiteindelijk is de cel zo positief dat er een depolarisatie plaatsvindt. Vervolgens vindt de repolarisatie plaats doordat K de cel verlaat. Sympathische invloeden verhogen de funny current fase en de calcium inflow. Hierdoor wordt het hartritme verhoogd. Sympathische invloeden verlagen dus de depolarisatiedrempel. Parasympatische invloeden stimuleren de uitwaartse K stroom. Hierdoor wordt het hartritme verlaagd. Parasympatische invloeden verhogen dus de depolarisatiedrempel.

HC-26: Humorale regeling

In veel regelsysteem zijn er eigenlijk twee systemen. Een systeem dat een remmende werking heeft en een systeem dat een stimulerende werking heeft. Hierdoor ontstaat er onder normale omstandigheden een balans tussen deze twee systemen. Het hartritme wordt bepaalt door zowel lichamelijke- als omgevingsomstandigheden. Het hartritme wordt bijvoorbeeld verhoogd door lichamelijke inspanning, een snelle ademhaling, wanneer je veel moet nadenken etc.

Inotropie, lusitropie, chonotropie en dromotropie kunnen beïnvloed worden door sympathische en parasympatische invloeden. Inotropie wordt vooral beïnvloedt door sympathische factoren, terwijl dromotropie vooral beïnvloedt wordt door parasympatische invloeden. Chronotropie wordt door zowel sympathische als parasympatische invloeden beïnvloedt. De weerstand en de capaciteit van bloedvaten wordt vooral geregeld door sympathische invloeden.

• RAAS

Het Renine-Angiotensine-Aldosteron-Systeem (RAAS systeem) heeft een sympathische invloed op het hart. Onder sympathische innovatie of hypotensie scheiden de nieren de stof renine uit. Renine stimuleert de productie van angiotensine II (AII) dat voor vasoconstrictie, een dorst gevoel en het produceren van aldosteron en vasopressine zorgt. Hierdoor houdt je lichaam vocht vast en stijgt de bloeddruk. Atrium natriuretic peptide (ANP) wordt geproduceerd door het atrium zelf wanneer het overrekt wordt of hoge concentraties AII en endotheline aanwezig zijn. Door dit ANP scheiden de nieren nu minder renine uit. Hierdoor daalt de bloeddruk en vindt er vasodilatatie plaats. Vasopressine wordt geproduceerd door de hypofyse. Vasopressine leidt tot vasoconstrictie. Hierdoor stijgt de bloeddruk. Vasopressine heeft dus een sympathische werking.

• Sympatische en parasympatische activatie

Stijging van het bloedvolume, een hogere cardiac output en een hogere arteriële druk vinden dus plaats onder sympathische invloeden. Aldosteron, epinefrine en angiotensine II hebben een sympathische activatie als gevolg. Daling van het bloedvolume, een lagere cardiac output en een lagere arteriële druk vinden plaats onder parasympatische invloeden. Atrialpeptide heeft een parasympatische invloed. Bij sympathische innovatie (bijvoorbeeld bij lichamelijke activiteiten) vindt er in heel het lichaam vasoconstrictie plaats, behalve in de vaten in de huid en de werkende spieren. Dit komt doordat de werkende spieren metabolieten produceren.

Autoregulatie houdt in dat een orgaan in staat is een constante bloedtoestroom te behouden ondanks een verandering in de druk van het bloed dat wordt aangevoerd. Dit wordt bepaald door metabole en myogene mechanismen. Metabolieten zorgen lokaal voor vasodilatatie. Hierdoor neemt de doorbloeding van de werkende spieren toe. Myogene factoren reageren wanneer een gladde spiercel wordt opgerekt. Hierdoor ontstaat er een depolarisatie waardoor de spier contraheert. Myogene factoren zorgen dat deze spier eerst oprekt en dat er vervolgens een tegenreactie ontstaat, waardoor de spier weer verkort. Het werkt dus druk geïnduceerde veranderingen van de vasculaire diameter tegen.

• Endotheelcellen

Endotheelcellen produceren stoffen die een invloed hebben op de vaten. Ze worden geactiveerd door hormonen, hypoxie of shearing stress (vervorming van het endotheel). NO, EDHF, PGI2 zijn stoffen die een positief effect hebben op de relaxatie van een spier. Hierdoor ontstaat er vasodilatatie. ET-1 is een stof die een positief effect heeft op de contractie van een spier, waardoor vasoconstrictie ontstaat. Tijdens de systole is er weinig flow door de coronaire bloedvaten vanwege de contractie. Dit wordt vasculaire compressie genoemd. De hoogste flow in de coronair vaten is er tijdens de diastole.

• Ontregeling van de bloeddruk

Orthostatische hypotensie is het verschijnsel waarbij de bloeddruk omlaag gaat en de cerebrale flow afneemt, als men lang stilstaat. Dit komt omdat het hart veel hoger ligt in het lichaam. Er kan dan een oedeem in de benen ontstaan, of je kunt flauwvallen vanwege afname van de cerebrale flow. Om dit te voorkomen verplaatsen mensen onbewust hun gewicht van het ene been op het andere en spannen zo hun beenspieren aan. De spieren zorgen voor het omhoog pompen van het bloed in de vaten. Te lang staan kan ook een oorzaak zijn voor flauwvallen. Syncope is het tijdelijk verlies van bewustzijn door cerebrale hypoperfusie (te weinig bloedstroom naar het brein). Dit komt door een afname van autoregulatie en toegenomen weerstand.

RC-04: Cardiovasculaire functie

• Wandspanning

De wet van La Place geeft het verband weer tussen de wandspanning van een vat en de transmurale druk van het vat. Als de druk binnen het vat groter is dan buiten het vat, dan zal de wand steeds verder uitrekken. De wandspanning zorgt ervoor dat de wand niet oneindig kan uitrekken. Bij een hoge wandspanning kan een ruptuur ontstaan in het vat. De wandspanning wordt hoger als de radius van het vat groter wordt. Bovendien is de wandspanning afhankelijk van de stijfheid van de wand. De wandspanning wordt geleverd door meerdere rijen aan gladde spiercellen. De wand stress geeft de spanning aan, gedeeld door de oppervlakte van de wand. Als de wanddikte toeneemt, zal de wand stress afnemen.

• Flow

Flow ontstaat als er een drukverschil is tussen de MAP en CVP. Wanneer het hart stopt, zal het drukverschil verdwijnen en stopt de flow. Op dit moment zit het meeste volume in het veneuze systeem. De druk die dan heerst wordt de Minimal Systemic Filling Pressure (MSFP) genoemd. In een evenwichtssituatie, als MAP en CVP gelijk zijn, is de veneuze return (VR) gelijk aan de cardiac output (CO). CO=SV x HR=VR=(MAP-CVP)/SVR.

• (Para)sympatisch systeem

Het sympathische en parasympatische systeem bepalen gezamenlijk wat er gebeurt met het hart. Het is een wederkerige samenwerking, de systemen interacteren met elkaar. Als het sympathische systeem harder gaat werken, gaat het parasympatische systeem minder hard werken en vice versa.

Week 4

HC-27: Macro- en microanatomie ademhalingsstelsel

Embryonale ontwikkeling

Het embryo ligt tussen een amnionholte en een dooierzakholte in. De dooierzakholte wordt geïncorporeerd in het lichaam bij de kromming van het embryo. Hierdoor ontstaan een voor-, midden- en einddarm. De trachea en de longen ontstaan tijdens de embryologie uit de voordarm. De intra-embryonale coeloomholte wordt door het middenrif gescheiden in een thoracale holte en abdominale holte. De thoracale holte bestaat uit drie delen: een pericardholte en twee pleuraholtes. Uit de voordarm ontwikkelt een buisje aan de ventrale kant. Dit buisje splitst zich en er vormen longknopjes die zich alsmaar delen. Aan de rechterkant ontstaan drie long lobben en aan de linkerkant twee long lobben. Deze delen drukken de coeloomholte naar de borstkast. De coeloomholte bestaat uit een viscerale en pariëtale laag. Dit proces vindt plaats 3 tot 4 weken na de bevruchting.

De ontwikkeling van de longen duurt heel lang. Bij de geboorte hebben we nog maar een fractie van het totale aantal longblaasjes dat de mens uiteindelijk ontwikkelt. De ontwikkeling gaat door tot het achtste levensjaar. De longblaasjes zelf worden niet groter, alleen het aantal longblaasjes neemt toe om het groeiende lichaam van voldoende zuurstof te blijven voorzien.

Macroscopie

De longen liggen ieder in een eigen pleuraholte. Het diafragma is de grootste ademhalingsspier van het lichaam. De trachea die naar de longen leidt splitst zich in een recht en een linker hoofdbronchus en vervolgens aan de rechterkant in drie segmentale bronchus en aan de linkerkant in twee segmentale bronchus. Deze vertakken zich verder om zo alle longblaasjes van zuurstof te voorzien. De longblaasjes worden omhuld door capillairen. Het zuurstofarm bloed komt van de arterie pulmonalis. Dit gaat na de capilairen over in de pulmonaal venen die door de bindweefsel schotten teruggaat naar de hilus van de long.

De thorax bestaat uit een benig deel en een spier gedeelte. Het benige deel bestaat uit de ribben en het sternum. Het spier gedeelte bestaat uit de intercostaal spieren, die een belangrijke bijdrage leveren aan het ademhalingsstelsel. De thorax is verdeeld in het mediastinum, de pericardiale holte en twee pleurale holtes. Bovendien wordt de thorax gescheiden van de abdomen door het diafragma. Dit is echter geen volledige scheiding, aangezien de aorta, vena cava inferior (VCI), oesophagus en zenuwen door het diafragma in contact staan met zowel de abdomen als de thorax. Het diafragma omvat dus de onderste apertuur oftewel opening..De bovenkant van de thorax wordt begrenst door arteriën, venen, trachea, oesophagus en zenuwen. De oesophagus is wat overbleef van de voordarm nadat de trachea er vanaf gesplitst was.

In de pleuraholten bevinden twee belangrijke vliezen; de pariëtale pleura en de viscerale pleura. De pariëtale pleura is het vlies die aan de lichaamswand grenst. De viscerale pleura grenst aan een orgaan zelf, bijvoorbeeld aan een long. Er bevindt zich een kleine ruimte tussen deze twee vliezen; de pleurale ruimte. Deze ruimte wordt opgevuld door pleuravocht. Er zijn twee gedeeltes in de pleurale ruimte waar geen long weefsel zit, namelijk voor het hart en in de costodiafragmatisch reces.

De longhilus bevat de bloedvaten naar de long toe. De arteria pulmonalis bevindt zich boven in de hilus, de vena pulmonalis bevindt zich voor in de hilus en de primaire bronchus bevindt zich achter in de hilus. Naast deze vaten zijn er verschillende zenuwen in de hilus aanwezig, voorin de nervus frenicus en achterin de nervus vagus. De nervus frenicus innerveert het diafragma. De nervus vagus loopt door het diafragma naar het abdomen.

In het lichaam zijn twee longen aanwezig; de rechter en de linker long. De linker long bestaat uit 2 kwabben en de rechter long bestaat uit 3 kwabben. De rechter long heeft een fissura oblique en een fissura horizontalis. De linker long heeft alleen de fissura oblique. Beide longen hebben 10 segmenten. Deze segmenten zijn volledig gescheiden van elkaar door septa. Niet alle individuen hebben 10 segmenten, bij sommige mensen zijn enkele segmenten gefuseerd. De bloedtoevoer naar de long bestaat uit de arteria bronchialis (een aftakking van de aorta) en uit de arteria pulmonalis. Er is geen vena bronchialis.

Ademhalingsstelsel

De bronchi vertakken zich in steeds kleinere eenheden. Na de hoofdbronchi komen de secundaire bronchi  lobaire takken  segmentale takken  intrasegementale takken. De lobaire vertakkingen en de vertakkingen daarna bevinden zich in het longweefsel.

Een belangrijk anatomisch verschil tussen de linker en rechter hoofdbronchus is dat de rechter hoofdbronchus wijder en meer verticaal georiënteerd is. Hierdoor kunnen restjes voedsel in de rechter long komen en verslikt men zich makkelijker.

De bronchioli zijn terminale of respiratoire brionchioli. Dit gaat over in de ductuli alveolares (een buis met verschillende alveolaire vertakkingen). Deze komen uit in sacculi alveolares (alveolaire zakken) en uiteindelijk in de alveoli (longblaasjes) waar gaswisseling plaats vindt.

Trachea

De trachea is 10 centimeter lang en heeft een diameter van 2,5 centimeter. De positie van de trachea is tussen nek en mediastinum, ventraal van de oesphagus en achter/naast de aortaboog. De functie van de trachea is om lucht van en naar de longen te brengen.

De wand van de trachea bestaat uit 4 verschillende lagen:

• Mucosa (slijmlaag): bestaande uit epitheel, een basaal membraan en een lamina propria. De lamina propria bestaat uit losmazig bindweefsel. In het pseudomeerlagige kolomepitheel bevinden zich verschillende cellen. 30% van de cellen zijn trilhaarcellen, 30% van de cellen zijn slijmbekercellen (deze cellen bevatten geen trilharen), 30% uit basale cellen (zorgen voor nieuw cel-aanmaak), 2% uit borstelcellen en 8% uit kleine entero-endocriene cellen.

• Submucosa; bestaande uit losmazig bindweefsel. Dit is een soort voedende laag voor de mucosa en bevat bloedvaten, lymfe, zenuwen en submosucale klieren.

• Kraakbenige laag: bestaande uit kraakbeen. Een darm heeft dezelfde lagen als een trachea. Alleen bevat de darm een muscularis in plaats van een kraakbeen laag. De trachea is een fibrocartilageneuse buis. De trachea bestaat dus uit kraakbeen. Deze kraakbenige ring is niet helemaal dicht het heeft een soort 'C' vorm. Aan de achterkant van de trachea bevindt zich geen kraakbeen, daar bevindt zich de trachealis spier, de musculus trachealis. Deze spier trekt de kraakbeen ringen naar elkaar waardoor de diameter afneemt en de weerstand toeneemt. Hierdoor gaat het ademhalen moeilijk. Deze spier bestaat uit glad spierweefsel.

• Adventitia: bestaande uit bindweefsel en zorgt voor de verbinding van de trachea met verschillende structuren.

De luchtstroom in het menselijk lichaam gaat als volgt:
mond/neus – trachea – hoofd bronchus – lobaire bronchus – segmentale bronchus – terminale bronchus – terminale bronchiolus – respiratoire bronchiolus – alveolaire duct – alveolaire sac – alveolus

De bronchi hebben in tegen stelling tot de trachea een volledige kraakbeenring. De bronchus wand bestaat uit verschillende onderdelen:

• Mucosa (pseudomeerlagig kolomepitheel met cilia, lamina propria en basaal membraan)

• Muscularis (spirale oriëntatie van gladde spiercellen voor het reguleren van de diameter)

• Submucosa: kraakbenige laag

• Adventitia

De muscularis en de submucosa worden soms samen de tunica musculo-catilaginea genoemd.

Bronchioles voorzien de longen van zuurstof en hebben een diameter van minder dan één milimeter. Bronchiolen bevatten geen kraakbeen of submucoseale klieren. Echter hebben zij een relatief dikke musculairis laag en elastische vezels in de lamina propria. De kleinste eenheden zijn pulmonaire acini. Elke acini bestaat uit twee delen: de terminale bronchiole en de respiratoire bronchiole. In de terminale bronchiole vindt geen gaswisseling plaats en in de respiratoire vindt wel gaswisseling plaats. De terminale bronchiole bevatten geen slijmbekercellen maar clara cellen, die surfactent produceren, een oppervlakte-actief eiwit. De terminale bronchili hebben eenlagig cilindrisch trilhaarepitheel. De respiratoire terminale bronchiolen bestaan uit eenlagig kubisch epitheel in tegenstelling tot de begin bronchioli, die hebben pseudomeerlalig cilindrisch trilhaarepitheel.

De alveoli zijn de structuren waarin werkelijk de gaswisseling plaatsvindt. De alveolaire duct bestaat uit openingen, hierdoor vindt er dus gaswisseling plaats. Alveoli zijn omgeven door haarvaten. Een dunne laag bindweefsel is aanwezig daar waar de alveoli aan de haarvaten grenzen, het alveolaire septum. Dit septum bestaat uit dikke en dunne elementen. Onder de dunne elementen vallen: alveolaire cellen en het basale lamina. De dikke elementen zijn het bindweefsel, elastische vezels, macrofagen en fibroblasten. Het epitheel van de aveoli bestaat voor 95% uit type 1 cellen. Deze type 1 cellen zijn plat en delen niet. 5% van de cellen aan het oppervlak bestaat uit type 2 cellen. Deze type 2 cellen zijn bol en kubisch. Deze type 2 cellen zijn secretoire cellen en produceren in hun lamellaire lichaampjes surfactent.

HC-28: Bouw ademstelsel, klinische aspecten

Het is van klinisch belang om de longen te kunnen lokaliseren. Dit is bijvoorbeeld handig voor lichamelijk onderzoek. Ventraal liggen voornamelijk de bovenkwab en middenkwab. Dorsaal ligt vooral de onderkwab. De ondergrens van de long in rust is ongeveer de 6e rib. De pleura ligt hier nog onder. De long en de pleura liggen in een bolling over het diafragma heen.

Bij inademing beweegt het diafragma naar beneden, zodat de longen zich kunnen vullen en dus groter worden. Daarnaast bewegen bij inademing de ribben zich omhoog, waardoor de longen zich kunnen vullen. De externe tussenribspieren zorgen voor de inspiratie. De interne tussenribspieren zorgen voor de expiratie. Expiratie gebeurt meestal passief.

De longen moeten compliant en elastisch zijn. Ze moeten makkelijk uit kunnen rekken en weer terug kunnen veren. De wand van de kleine luchtwegen en alveoli bevat elastische vezels. De pleura bevat deze vezels ook.

Bij een pneumothorax is de elasticiteit van de long en de thorax waar te nemen. Bij een pneumothorax bevinden zowel de long als de thorax zich in de rustpositie. Hierdoor is de thorax uiteengezet (dus breder geworden) en de long kleiner geworden. Het rustvolume van de thorax is dus groot en het rustvolume van de long is klein. Aan de kant van de klaplong staat het diafragma hoger en de ribben meer uit elkaar. Bij de andere long zit meer mediastinum en ligt het diafragma lager dan normaal. Een klaplong is meestal aan één kant, omdat de pleuraholten van elkaar gescheiden liggen.

De long bestaat uit kwabben. Deze kwabben zijn gescheiden van elkaar door fissuren. De verschillende longsegmenten zijn gescheiden van elkaar door septa. Door deze septa is er geen lucht- en bloeduitwisseling tussen de segmenten mogelijk.

Een acinus is een functionele eenheid. Bij een shunt is er een vernauwing in de longblaasjes en bronchus ontstaan. Er vindt dan geen gasuitwisseling meer plaats met de capillairen maar het bloed loopt wel door. Als een bloedvat afgesloten wordt, zoals bij een longembolie, dan is er sprake van een dode ruimte. Er vindt wel ventilatie plaats ook al is er geen gaswisseling. De arteria bronchialis voorziet de grotere luchtwegen van bloed. Deze arteria bronchialis fuseert samen met de vena pulmonalis en zo ontstaat een arterioveneuze shunt. Hierdoor ontstaat er een menging van zuurstofrijk met zuurstofarm bloed. De functie hiervan is nog onbekend. Dit kan leiden tot hypertrofie en hemoptoë.

Er zijn verschillende manieren om de longen in beeld te krijgen. De longen zijn niet goed weer te geven op een echo. Dit komt doordat een long (in normale omstandigheden) vooral lucht bevat. Wel zijn de contouren van de long op een echo zichtbaar Het maken van een echo (zwart beeld duidt op vocht) en het maken van een thoraxfoto worden erg vaak gebruikt.. Een thoraxfoto wordt gemaakt alsof de patiënt jou aankijkt. Bij een pneumonie is er meer wit aanwezig op de thoraxfoto of op een echo. Dit komt doordat er meer vocht aanwezig is in de longen. Bij een CT scan zijn de longvelden en afwijkingen goed te zien. Ook kan er met contrast gewerkt worden. Een MRI wordt vooral gemaakt bij verschillende vormen van longkanker. Bij een bronchoscopie wordt er met een camera, vanuit 'binnen' naar het lichaam gekeken. Deze camera gaat via de mond-trachea- naar de bronchi. Een endo-echoscopie is eigenlijk dezelfde techniek als de bronchoscopie, maar de endo-echoscopie kan ook informatie over de omgeving van de camera verkrijgen. Dit wordt vooral gebruikt bij longkanker. Met een pleurapunctie wordt vocht weggenomen uit de pleura dat geanalyseerd wordt.

HC-29: Longmechanica 1

De long en de thoraxwand zijn elastisch. In de alveoli vindt perfusie en ventilatie plaats. Perfusie is doorbloeding, ventilatie is de luchtdoorstroming. Hierdoor komt er O₂ uit de lucht in het bloed en CO₂ uit het bloed weer in de lucht. Het diafragma en de thoraxwand (met de ribben) bepalen het volume van de longen. De long zit als het ware vast met de hilus en is gelegen in die thoraxwand. De longen zijn vergelijkbaar met een ballon.

Elasticiteit (E_L) of stijfheid is het vermogen om terug te keren naar de rusttoestand. Compliantie (C) is het omgekeerde van elasticiteit, het vermogen om mee te geven met een kracht. E_L = 1/C

De long is van de trachea tot aan de pleura één groot elastisch netwerk, vol elastische vezels. Bij een rustige ademhaling gebruik je voor de inademing alleen je diafragma, de uitademing is passief omdat de longen uit zichzelf terugveren door de elasticiteit. Bij een klaplong wordt deze elasticiteit niet meer beperkt, en valt de long helemaal samen. Het vacuümzegel tussen de thoraxwand en de long is namelijk verbroken. Hij bereikt zijn rustvolume, wat heel klein is. Het mediastinum valt deels naar de gezonde long omdat de thoraxwand aan de kant van de klaplong niet meer getrokken wordt. Normaliter wordt die door de long iets naar binnen getrokken, nu niet meer. Het rustvolume van de thoraxwand wordt dan bereikt, maar deze is groter dan het normale volume. Door deze verschillen in rustvolume is er in de normale situatie een constant evenwicht tussen deze twee krachten. Dit zorgt voor een negatieve druk in de interpleurale ruimte.

De krachten van de long en de thoraxwand kan je ook in een grafiek zetten. Je zet dan de druk tegen de vulling van de long in procenten van de TLC (total long capacity) uit. Dit wordt de compliantiecurve genoemd (zie de diapresentatie Longmechanica 1 en 2 vanaf dia 11). De druk van de thoraxwand (aangegeven in rood) wil bij een klein volume de long groter maken, en is daardoor negatief. De long (aangegeven in blauw) wilt zelfs bij een klein volume kleiner worden en daarom is de druk positief. De systeemcurve (aangegeven in geel) is deze twee drukken bij elkaar opgeteld en geeft de druk van het hele systeem. Het punt waarop de druk gelijk is aan 0 is het rustpunt. Bij de thoraxwand is dit punt bij een groot volume en bij de long bij een minimaal volume. Het FRC (Functioneel Residual Capacity) is het volume wat in de long achterblijft na een rustige uitademing. Hier is de kracht die nodig is om in en uit te ademen even groot. De horizontale afstand tot beide curves is gelijk.

De longcurve is niet lineair. Een inademing van 70 naar 90% TLC kost meer arbeid dan van 50 naar 70% TLC. Hoe hoger het volume wordt hoe meer arbeid het kost. De elastische vezels worden steeds verder uitgerekt. De arbeid die het kost kan je zien in de systeemcurve. Dit is de oppervlakte van de curve tot de lijn waarbij de druk 0 is. Deze is verdeeld in de longcurve en thoraxcurve (oppervlakte van de long en thoraxwand bij elkaar opgeteld). Bij de thoraxcurve begint de lijn met een negatieve druk, het levert dan arbeid op. Bij een extreme inademing kost het energie en de curve loopt dan ook aan de positieve kant. Echter is er ook nog weerstand doordat de lucht door de bronchiën moet bewegen. Dit zorgt voor een extra arbeid die nog als boogje erbij getekend moet worden. Een probleem met ademarbeid veroorzaakt kortademigheid. Dit kan op twee manieren.

De compliantie van de long neemt af. Er is dan meer stijfheid. Dit zorgt ervoor dat het meer moeite kost om de longen op te blazen. Op de thoraxfoto is meer wit weefsel te zien. Bij de inademing hoor je een krakend geluid ‘tok- tok- tok- tok’ van het openspringen van groepjes weefsel. De compliantiecurve van de long wordt dan vlakker/schuift naar rechts. Ook de systeemcurve wordt daarmee samenhangend vlakker. Er is dus meer arbeid nodig om hetzelfde volume te bereiken. Ook het FRC punt wordt minder, dit noemt men FRC adipositas.

De compliantie van de thoraxwand neemt af. Dit gebeurt bij overgewicht, of wanneer iemand extra gewicht op zijn longen heeft. Ook kan een vergroeiing van de ruggengraat dit tot gevolg hebben. De compliantiecurve van de thoraxwand verplaatst naar rechts/wordt vlakker. Ook hierdoor verschuift de systeemcurve naar rechts/wordt vlakker. Er is wederom sprake van FRC adipositas.

HC-30: Longmechanica 2

Weerstand, R= 8ηl/πr⁴ (η = viscositeit, l = lengte, r = radius)

De weerstand in de longen is omgekeerd evenredig met de diameter van de bronchi. Dit wordt ook wel het omgekeerde trompetmodel genoemd. De flow en de weerstand veranderen als de diameter veranderd. De bronchioli hebben individueel weliswaar een kleinere oppervlak dan de grote bronchi, maar omdat het aantal zo veel groter is, is het totale stroomgebied groter. Hierdoor is de weerstand in de bronchioli lager dan in de iets grotere bronchi. De grootste weerstand is bij een gezonde long in de middelgrote bronchi.

Een luchtwegobstructie zorgt voor een nauwere doorgang met dus meer weerstand. Dat kan door samentrekken van de spieren in de wand of door wandveranderingen. Wanneer zo’n obstructie reversibel is, is er sprake van astma. Wanneer de obstructie permanent is, is er sprake van COPD. Bij een obstructie (astma aanval/COPD) hoor je een piepende ademhaling. Door de grotere weerstand is er meer arbeid nodig om adem te halen. Dit komt doordat de lucht moeilijker in de kleine vaten kan komen.

Drukken

De intrapleurale druk is de druk in de pleuraholte tussen de longen en de thoraxwand. De alveolaire druk is de druk van de lucht in de longen. De intrapleurale druk is bij een rustige in- en uitademing altijd negatief. Dit komt omdat de thoraxwand en de longen de andere kant op trekken. Bij de inademing is de druk lager dan bij de uitademing. Bij een krachtige uitademing wordt de druk wel positief. De alveolaire druk is altijd hoger dan de intrapleurale druk. Hierdoor kan diffusie plaatsvinden. Alveolaire druk is negatief tijdens inademing. Zo komt de lucht uit atmosfeer naar binnen. Deze wordt positief bij uitademing.

Stel er worden twee gelijkwaardige ballonnen met elkaar verbonden afgesloten van de luchtaanvoer. Dan wordt de grootste blaas iets groter en de kleinste blaas wordt kleiner. Het kost dus meer moeite om de kleine blaas te vergroten dan de grote blaas. P= 2T/r (P is druk, T de wandspanning en r de radius) Bij een (ongeveer) gelijke wandspanning is de druk in de grote blaas lager. Lucht stroomt van hoge naar lage druk, dus de kleinste blaas wordt kleiner, en de grote blaas iets groter.

Surfactans

Surfactans is een oppervlaktespanning verlagende stof. Het is een zeepachtige substantie die door type 2 alveolaire cellen wordt geproduceerd. In de alveoli is wandspanning waardoor het blaasje wil inklappen. Deze kracht is namelijk naar centraal gericht. Het vocht in de alveoli vergroot deze wandspanning (vocht afkomstig uit capillairen). De surfactans doen dit effect teniet. Surfactans stabiliseren en voorkomen daarmee een collaps van de longblaasjes. Ook vergroot het de compliantie, waardoor de blaasjes makkelijker open gaan, en houdt het de alveoli droog.

Regionale compliantieverschillen

In de long zijn door de zwaartekracht drukverschillen. Boven in de long (apicaal) is de intrapleurale druk lager dan onderin de long (basaal). Het volume is daardoor apicaal ook groter dan basaal. De apicale long zit daardoor in een vlakker deel van de compliantiecurve en daardoor verandert daar het volume minder makkelijk (minder ventilatie). De ventilatie neemt af van basaal naar lateraal.

Basaal zijn de blaasjes kleiner als gevolg van zwaartekracht die erop drukken, echter kan het volume wel meer toenemen, waardoor er betere ventilatie is.

HC-31: Gaswisseling en gastransport 1

Gastransport is het transport van met name O₂ en CO₂ door heel het lichaam. P = druk, A = alveolair, a = arterieel, 1 kPa = 7,5 mmHg, 1mmHg = 1,35 cm H₂O

De drijvende kracht voor verplaatsing van gas tussen compartimenten is het drukverschil. Gas diffundeert van hoge naar lage druk. De buitenlucht op zeeniveau heeft een zuurstofdruk (P_O2) van 20 kPa dat is ongeveer 150 mmHg. In de mitochondriën is de zuurstofdruk bijna ‘nul’. Bij het transport door het lichaam wordt de druk steeds lager. De alveolaire druk P_{A O2} is lager dan de P_O2 in de buitenlucht. Dit komt doordat in de alveoli de concentratie van water en CO₂ hoog is. De buitenlucht mengt hiermee, en de concentratie O­₂ wordt dan minder. De alveolaire zuurstofdruk is te berekenen aan de hand van de arteriële CO₂ druk en de inspiratoire O_2­­ druk. PAO₂ = PIO₂ – 1,25 * PaCO₂. De PAO₂ is de hoeveelheid zuurstof in de alveoli, de PIO₂ is de hoeveelheid ingeademde zuurstof en de PaCO₂ is de hoeveelheid CO₂ in het arterieel bloed.

Bij diffusie in de capillairen vindt O₂ afgifte aan het bloed af en CO₂ afgifte aan de alveolaire lucht. De O₂ gebonden aan de erytrocyten heeft geen invloed op de gasspanning in het bloed. De wet van Fick geeft de diffusiesnelheid aan.

V= D * A * (P₁ - P₂) / L² (V = snelheid, D = diffusieconstante, A = oppervlakte, P₁ = druk in ene medium, P₂ = druk in andere medium, L = afstand). De alveolaire diffusie van O₂ moet door een heleboel lagen om bij het hemoglobine (Hb) te komen: (surfactans), water, type 1 epitheelcel (met twee celmembranen), interstitiële ruimte, capillair endotheelcel, bloedplasma en het celmembraan van de erytrocyt. Bij elke stap wordt de zuurstofspanning iets lager. De diffusieconstante wordt voor al deze lagen samen bepaald.

Het alveolaire gastransport kan beperkt worden door de diffusie of perfusie (perfusie = doorbloeding). Wanneer de zuurstof, de PAO₂ en de PaO_2, een evenwicht bereikt bij het gastransport tussen alveolus en capillair is er een beperking door de perfusie, een perfusielimitatie. Er kan namelijk meer zuurstof opgenomen worden als het bloed sneller zou stromen. De arteriole heeft een bepaalde tijd waarin het longblaasje contact maakt. Daarin kan zuurstof opgenomen worden. Dit gebeurt door diffusie. Dit diffundeert van een hoge naar een lage concentratie, van lucht naar de bloedbaan. Wanneer er een evenwicht is, is de concentratie zuurstof in de alveoli en in de arteriole gelijk. Dit gebeurt meestal voor de helft van de tijd. Zo wordt er ook nog maximale zuurstof opgenomen bij het sporten, wanneer het bloed twee keer zo hard stroomt. Dit evenwicht wordt ook bereikt voor CO₂ maar dan geeft het bloed de CO₂ af aan de lucht.

Bij CO (koolstofmono-oxide) wordt zo’n evenwicht niet bereikt. Hoeveel CO het bloed ook opneemt, de concentratie wordt niet hetzelfde als deze in de alveoli. Er komt geen evenwicht. Dit komt omdat Hb een veel grotere affiniteit heeft voor CO en dit meteen opneemt. Hier is sprake van een diffusielimitatie. De CO kan niet snel genoeg diffunderen door het membraan om het bloed te verzadigen. Als de perfusie sneller wordt, wordt de contacttijd met de alveoli korter en komt er evenredig minder CO in het bloed. Gaat de perfusie trager wordt dit evenredig meer.

Wanneer er geen perfusielimitatie is, bepaalt de diffusielimitatie van de membraandoorgang de druk die wordt opgebouwd. Dit kan getest worden met een klein beetje CO. Als dit in de long komt en het verdwijnt allemaal, dan heeft het membraan een goede doorgang. Is er nog veel van aanwezig, dan is de membraan slecht doorlaatbaar, hij is bijvoorbeeld dikker. Bij inspanning kan je hier last van krijgen.

HC-32: Gaswisseling en gastransport 2

Het zuurstof in het bloed is grotendeels opgenomen in erytrocyten, gebonden aan hemoglobine. De hoeveelheid die is opgelost in het bloed is heel weinig. De curve van de hoeveelheid zuurstof gebonden aan hemoglobine volgt bijna de curve die het totaal aangeeft. De kleine hoeveelheid opgeloste zuurstof is echter wel belangrijk. Het bepaalt namelijk de saturatie (S_aO₂) ook wel O₂ content genoemd. Hiermee kan je berekenen hoeveel zuurstof er gebonden is aan hemoglobine: S_aO₂ = [HbO₂] / ( [HHb] + [HbO₂] ).

De relatie tussen S_aO₂ en P_aO₂ is de saturatiecurve. Het geeft de relatie tussen de zuurstofconcentratie en de zuurstofdruk in de arteriën.

Hemoglobine is de transporteur van zuurstof, maar het is niet goed in de opslag ervan. Voor het opslaan van 1 gram zuurstof is al meer dan een halve kilo hemoglobine nodig. Het fysiologisch opgeloste zuurstof is belangrijk omdat het de P_O2 bepaald en daarmee het transport naar en van andere compartimenten.

De O₂-afgifte wordt in weefsels verbeterd door een rechtsverschuiving van de saturatiecurve bij een hoge P_CO2. Dit zorgt dat bij spieren en organen meer zuurstof wordt afgegeven door de hemoglobine. Bij een lage P_CO2 schuift de curve naar links zodat er meer zuurstof wordt opgenomen door het bloed. De pH heeft ook invloed op de saturatiecurve. Hemoglobine is door deze verschuivende saturatiecurve het ideale transportmiddel.

De CO₂ in het bloed wordt op een andere manier vervoerd. In het bloed zit ongeveer 5% opgelost CO₂, 90% HCO₃, 0% H₂CO₃^- en 5% carbamino-CO₂. Carbamino-CO₂ is een aan eiwit gebonden CO₂. Dit is een open buffer, omdat je de CO₂ kan uitademen. Wanneer mensen met diabetes een ontregelde suiker hebben, krijgen ze ketonen en daardoor wordt hun bloed zuurder. Om dit zuur te compenseren gaan ze zuur uitademen, koolzuur.

Ook heeft de hoeveelheid zuurstof invloed op de CO₂ transport. Dit is het Haldane effect: O₂ en CO₂ hebben invloed op elkaar. De ventilatie-perfusieverhouding verschilt in verschillende plekken in je long. Bij een lage druk (boven in de long) zijn de longblaasjes groot en open, bij een hogere druk (onder in de long) kunnen de blaasjes zich met kleinere druk verschillen in grootte aanpassen en zijn ze kleiner. Er is een verschil tussen de alveolaire hoeveelheid zuurstof en de arteriële hoeveelheid zuurstof. Dit A-a verschil kan berekend worden met de alveolaire gasvergelijking en een bloedgasbepaling: PAO₂ = PIO₂ – 1,25 * PaCO₂. Dit verschil kan voor 1/3 worden verklaard worden door de anatomische shunt. Hierdoor gaat er een beetje zuurstof arm bloed (vena bronchialis) bij het zuurstofrijke bloed (vena pulmonalis) mee naar de linkerboezem. Ook zijn er afsluitingen in de bronchioli die voor shunts zorgen en afsluitingen in bloedvaten die voor een grotere dode ruimte zorgen.

De V-Q mismatch verklaart de overige 2/3. De V-Q mismatch is de ventilatie-perfusie mismatch die wordt veroorzaakt door de zwaartekracht. Hierdoor is namelijk niet in ieder deel van de long een gelijke druk. In het bovenste deel is de alveolaire druk hoog en de perfusiedruk is relatief te laag. Er gebeurt vrijwel niets omdat het bloed bijna stil staat. Dit is een perfusielimitatie. Onderin de long is de arteriële druk veel hoger en de alveolaire druk relatief te laag. De perfusie gaat daardoor te snel en er kan niet veel zuurstof worden opgenomen door het bloed. Hier is een tekort aan ventilatie, de V-Q verhouding is laag. Echter is de ventilatie en perfusie basaal het hoogste in de long. Ergens daartussenin is de ideale verhouding. Het bloed heeft een PO₂ van ongeveer 13kPa.

De ventilatie-perfusie verhouding van de long is de belangrijkste oorzaak voor het (A-a)O₂ verschil.

HC-33: Ademregulatie 1

Controller

Voor de inademing worden intercostaalspieren en het diafragma aangestuurd. De pre-motor neuronen liggen in de ventrale en dorsale respiratoire groep (VRG en DRG) van de medulla. Voor uitademing liggen de pre-motor neuronen in de VRG en voor inademing in de DRG. Barbituraten en morfine remmen de activiteit van deze VRG en DRG. Het pre-Bötzinger complex van de medulla is de automatische impuls generator. De pons is belangrijk voor finetuning van de ademhaling en bestaat uit twee delen; de lage en hoge pons. De lage pons heeft een excitoire functie (lange, diepe inademing) en de hoge pons heeft een inhiberende functie. De cortex kan de hersenstam overheersen binnen bepaalde limieten. Hierdoor is praten en zingen mogelijk, maar ook hyper- en hypoventilatie. De hypothalamus en het limbisch systeem (emoties) zijn ook van invloed op de ademhaling.

Effector

De spieren beïnvloeden het volume van de pleuraholten. De spieren van het diafragma worden aangestuurd door de nervus phrenicus. De intercostaalspieren door de nervus intercostalis. Bij de ademhaling wordt ook gebruik gemaakt van hulpademhalingsspieren en de buikspieren. Dit wordt gecoördineerd door de controller. De motorneuronen liggen in de wervelkolom. Deze sturen de spieren aan met signalen vanuit de hersenstam. Zo wordt de ademhalingscyclus in stand gehouden. Er zijn meerdere feedbackmechanismen die de signalen vanuit de medulla beïnvloeden. Perifere chemoreceptoren vormen zo’n feedback mechanisme. Ook kan je de ademhaling bewust beïnvloeden.

Sensoren

Er zijn perifere en centrale chemoreceptoren. Daarnaast zitten er receptoren in de long en andere receptoren in het lichaam. Deze receptoren zorgen voor de stabilisatie van PaO₂, PaCO₂ en pH. De centrale chemoreceptoren liggen in het ventrale deel van de medulla en zijn alleen gevoelig voor CO2, omdat alleen CO2 de bloed-hersen barrière kan passeren. Bij een hoge CO2 concentratie zal de pH afnemen door de vorming van H+, hierop reageren de chemoreceptoren. In de hersenen is de pH meestal al wat hoger omdat ze een kleinere buffercapaciteit hebben. De pH wordt daar genormaliseerd door instroom van bicarbonaat.

De perifere chemoreceptoren liggen rond de aortaboog en de arteria carotis in zogenaamde carotis lichaampjes of glomus carotica. Bij een hypoxie komt er snel meer ademhaling door de perifere chemoreceptoren die gevoelig zijn voor zuurstof. Ook bij zuur bloed reageren de perifere chemoreceptoren. De samenwerking tussen de centrale en perifere chemoreceptoren noemen we de geïntegreerde respons. Deze neemt af met slaap, leeftijd, medicatie, COPD, genetische en persoonlijke factoren.

In een grafiek kan je het gecontroleerde systeem en de controller tegelijk weergeven, waarbij ventilatie op de y-as staat en de concentratie O2 of CO2 op de x-as. Als de concentratie CO2 hoog is dan is de ventilatie laag.

Als de concentratie O2 hoog is, dan is de ventilatie hoog. Waar de lijnen van het gecontroleerde systeem en de controller kruizen is de rust CO2 of O2 concentratie en daaronder de apneudrempel. Als de CO2 tijdens het slapen hoger wordt dan de rust concentratie kan apneu optreden. Overdag voorkomt wakefullness drive dat je stopt met ademhalen.

Bij COPD is er sprake van een chronisch verhoogde CO2 concentratie. De constante influx van bicarbonaat zorgt voor een normalisatie van de pH waardoor er geen respons van de centrale chemoreceptoren plaatsvindt. Deze mensen hun chemoreceptoren zijn alleen nog gevoelig voor O2. Het is dus heel gevaarlijk om COPD’ers zuurstof toe te dienen, ze gaan dan hyperventileren wat voor een nog hogere concentratie van CO2 zorgt. Hierdoor worden ze suf en kunnen ze in coma raken.

De longen hebben ook receptoren:

• Pulmonale rekreceptoren (traag adapterend, hering-breuer reflex: voorkomt te diepe inademing)

• Irritant receptoren (snel adapterend, voor niet-specifieke prikkels zoals rook)

• Pulmonale C vezel receptoren (rondom de pulmonale circulatie, juxta-capillair)

• Bronchiale C vezels (rondom de bronchiale circulatie)

Er zijn nog meer receptoren op verschillende plaatsen zoals de neus, bovenste luchtwegen, spieren en gewrichten. De arteriële baroreceptoren, pijn- en temperatuurreceptoren spelen ook een rol in de regulatie van de ademhaling.

HC-34: Ademregulatie 2

Mensen hebben een circadiaans slaapritme, anders gezegd een dag-nacht ritme van 24 uur. Gedurende de dag bouwt de slaapdruk op. Door het slaapritme en de slaapdruk kan je ’s avonds in slaap vallen. Slapen is een aan-uit systeem. De noodzakelijke slaapduur is 7,5-8,5 uur per 24 uur. Een te korte slaapduur wordt geassocieerd met slaapproblemen, toegenomen morbiditeit en mortaliteit, slaperigheid en afname van de prestaties.

Bij een polysomnografie worden verschillende waardes gemeten tijdens de slaap. Onder andere hersenactiviteit, ventilatie, luchtstroom en spieractiviteit. Met deze gegevens kan een hypnogram gemaakt worden. Hierop is te zien dat naarmate de ochtend nadert je meer droomt (REM-slaap). Er worden drie stadia onderscheiden, waarbij stadia 1 ondiepe/REM slaap voorstelt en stadia 3 diepe slaap.

Tijdens het slapen verandert de ademhaling. Er is afname van de ventilatie, vernauwing van de bovenste luchtwegen en afname van de kracht van de ademhalingsspieren. Bovendien neemt de CO2 concentratie toe en de O2 concentratie af, maar de saturatie blijft gelijk.

Bij obstructief slaapapneu syndroom (OSAS) is er sprake van herhaald optreden van episodes met hogere luchtwegobstructie tijdens de slaap. De O2 saturatie daalt hierdoor. Deze mensen hebben last van hevig snurken, forse bewegingsonrust, toegenomen slaperigheid en concentratie stoornissen. Tijdens zo’n apneu valt de farynx dicht door een te nauwe of slappe wand. De luchtstroom valt stil, terwijl de ventilatiebeweging doorgaat. Na een ontwaakreactie (arousal) wordt de ademhaling hervat. Mensen met OSAS ervaren meer dan 5 keer per uur nachtelijke slaap een apneu. Daarnaast hebben zij last van overmatige slaperigheid overdag, stokkende ademhaling, herhaald wakker schrikken, een niet verfrissende slaap en concentratieverlies overdag. OSAS komt vaker voor bij mensen met een BMI boven de 28. Toch is dit geen goede voorspeller, een boordmaat groter dan 43 cm is wel een goede voorspeller voor OSAS. Het kan ook veroorzaakt worden door een afwijkende anatomie van de farynx, een verminderde inspiratiore kracht of retrognathie (de kaak is klein).

De prevalentie van OSAS is 4% bij mannen en 2% bij vrouwen. 95% van de personen ervaart geen symptomen. OSAS gaat gepaard met toegenomen mortaliteit en cardiovasculaire morbiditeit.

Klachten die patiënten in het dagelijks leven ervaren zijn: toegenomen slaperigheid overdag, geïrriteerdheid, persoonsverandering, afgenomen concentratie (gevolg: ongelukken werk/verkeer), afname mentaal vermogen en hinder voor de partner.

OSAS wordt vastgesteld aan de hand van een apneu-hypopneu index. Een apneu is een complete stop van de luchtstroom voor meer dan 10 seconden. Als er adempogingen zichtbaar zijn, spreekt men van een obstructieve apneu. Als er geen adempogingen zichtbaar zijn, spreekt men van een centrale apneu. Een hypopneu is een gehalveerde luchtstroom voor meer dan 10 seconden, waarbij de saturatie met meer dan 4% afneemt.

De desaturatie bij slaap apneu syndroom hangt af van de duur van het event, het soort event (obstructief: men probeert adem te halen, dit kost energie en O2) en de HbO2. Als HbO2 al is afgenomen, treed er sneller desaturatie op.

Bij centraal slaapapneu syndroom (CSAS) is er sprake van tijdelijke afwezigheid van de aansturing van de ademhalingsspieren.

Bij kinderen, ouderen en mensen in hooggebergte komt dit voor zonder enige problemen. Andere ziektebeelden, zoals hartfalen, zijn geassocieerd met CSAS. Bij hartfalen kan een longoedeem ontstaan, hierdoor worden de C vezels gestimuleerd en neemt de ventilatie toe. De concentratie CO2 neemt vervolgens af (hypocapnie) en de apneudrempel stijgt. Hierdoor wordt de drempel eerder bereikt en stijgt de kans op centrale apneus.

CSAS patienten hebben vaak een cheyne strokes adempatroon. Bij dit adempatroon neemt het teugvolume langzaam toe en vervolgens langzaam af, gevolgd door een apneu.

De gevolgen van OSAS zijn: (intermitterende) hypoxemie, slecht reguleerbare hypertensie, atriumfibrilleren, myocard infarct, pulmonale hypertensie en cor pulmonale.

OSAS wordt behandeld met positietherapie (slaaphoudingen), een mandibulaire repositie apparaat (MRA: soort beugel), kaakchirurgie of een druk-masker. Er bestaan twee soorten druk-maskers, namelijk het continuous positive airway pressure (CPAP) masker en het bilevel positive airway pressure (BiPAP) masker.

CSAS wordt behandeld met CPAP, toediening van zuurstof en diamax. Diamax zorgt ervoor dat er meer bicarbonaat wordt uitgeblazen.

Daarnaast worden er leefstijladviezen gegeven.

RC-07: Bouw ademstelsel, klinische aspecten

Bij de embryonale ontwikkeling zorgt de intra-embryonale coeloomholte onder andere voor de linker en de rechter pleuraholte. Vroeg in de embryonale ontwikkeling staan deze in verbinding. Wanneer het embryo met zijn kop gaat krommen, sluiten de pleuraholte zich af van de hartholte en pericardholte. De linker en de rechter pleuraholte staan dus niet in verbinding met elkaar bij een volwassene.

De anatomische shunt in de longen zorgt ervoor dat het arteriële bloed niet evenveel zuurstof bevat als het met zuurstof verzadigde bloed in de longen. De arteria bronchialis voorziet de long (de buitenkant, het slijm e.d.) van zuurstof rijk bloed. De afvoer hiervan bevat zuurstof arm bloed omdat het niet langs longblaasjes komt. Dit komt voor een deel uit in de vena cava, maar voor een groot deel komt dit uit in de vena pulmonalis (die zuurstof rijk is). Dit mengt, en daardoor is er een anatomische shunt. Deze anatomische shunt heeft geen duidelijke functie. Het kan wel zijn dat het een soort alternatieve route is.

Een fysiologische shunt is niet de bedoeling. Hierbij komt er bloed langs longblaasjes die geen toegang meer hebben van de buitenlucht door een afsluiting van de longblaasjes (stof/sputum).

Membraneuze bronchioli of terminale bronchioli bevatten platter epitheel, geen subcutane slijmproducerende cellen en geen kraakbeenringen die wel in bronchi aanwezig zijn. Hoe dieper je de long in gaat, hoe meer alveolair weefsel de bronchioli bevatten.

Respiratoire bronchioli gaan langzaam over in alveolaire bronchioli, die geen bronchiolaire wand heeft. Alveolaire duct (buis vlak voor de alveoliblaasjes) heeft een bronchiolus wand. Een alveolaire sac (longblaasje) bestaat uit alveolair weefsel.

Bij een maximale inspiratie komt de long bij thoracale 12. Bij een maximale expiratie komt de long tot thoracale 7 of 8. Achter de trachea zit de oesophagus. Een overmaat van pleuravocht verzameld zich bij een staande patiënt in de recessus costa diafragmaticus. Bij een pneumothorax (klaplong) blijft er ook vocht achter omdat het niet meer goed kan worden opgenomen door de long. Bij een longontsteking zie je dit vocht ook.

Wanneer er een bloeding in het longweefsel zelf is, blijft het is het altijd binnen de kwab, maar kan soms wel in een ander segment komen. Het komt nooit in de pleuraholte. Wanneer je je verslikt in een pinda komt deze in de rechter onderkwab, omdat de rechteropening groter is en meer verticaal gerichts. De zwaartekracht werkt naar beneden.

De onderzijde van de long is herkenbaar aan de koepelvorm van het diafragma. De longzijde die tegen de thoraxwand ligt, is glad, de zijde aan de hartkant is onregelmatiger. De rechterlong heeft drie kwabben, en dus twee fissura. De fissura major of obliqua en de fissura minor of horizontalis. De linkerlong heeft twee kwabben en dus maar één fissura, de fissura major (of obliqua). Aan de mediale zijde zie je de hilus duidelijk, wanneer je die niet ziet is het de laterale zijde (achterkant). In de thoraxfoto zie je de arteriën duidelijker dan de venen van de hilus. De bloedvaten worden wit gekleurd, en daarom zijn ze te zien op de foto. De bronchi zijn bijna niet te zien. Op de thoraxfoto is aan de linkerzijde half onder het borstbeen de aortaboog te zien.

Week 5

HC-35: Hart long interactie

Het hart en de longen zijn fysiologisch sterk met elkaar verbonden. Het bloed loopt van de rechterhartzijde naar de longen door naar de linker hartzijde, gaat vervolgens door de capillairen en keert terug naar de rechterhartzijde. Een afwijking in de longen kan invloed hebben op zowel de linker- als op de rechterhartzijde. Afwijkingen in de linker of rechterhartzijde kunnen invloed hebben op de longen.

Voorbeeldcasus 1: Vrouw 69 jaar oud

Bekend met een te hoge bloeddruk (hypertensie). Ze heeft nu last van dyspneu (kortademigheid), niet productieve hoest en geen pijn op de borst. Bij lichamelijk onderzoek blijkt: een verhoogde bloeddruk (160/90), enigszins snelle hartslag (90 pm), basaal crepiteren in beide longen, normale tonen in het hart en geen souffles en geen enkeloedeem. Het ECG laat een verhoogde amplitude zien van Q en S. Er is sprake van een sinus tachycardie. Er zijn negatieve T golven te zien in I, aVL en V4-V6. De thoraxfoto is witter dan normaal, dit wijst op een long met meer vocht en dus longoedeem. Ook is het hart groter dan normaal. Een echo van het hart toont hypertrofie van de linker kamer en een verstoring van de diastolische functie (diastolische dysfunctie).

In deze casus heeft de linker hartzijde invloed op de longen. De hypertensie zorgt voor een hoge systolische druk in het LV. Om genoeg kracht op te bouwen om hier tegenin te gaan, ontstaat LV hypertrofie. De bestaande myocyten worden groter en dikker. Hierdoor wordt het hart minder compliant en kan dan minder goed gevuld worden (diastolische disfunctie). Om deze vulling wat beter te krijgen wordt de druk in de pulmonaal venen verhoogd. Hierdoor wordt de druk in de longcapillairen ook hoger. Er treedt meer vocht uit en dit veroorzaakt longoedeem. Dit veroorzaakt hypoxemie (te weinig zuurstof in het bloed) en daarmee vasoconstrictie. Vasoconstrictie vindt ook plaats bij een te hoge CO₂ spanning. De pulmonale hypertensie veroorzaakt een verhoogde afterload in de rechter ventrikel. De rechterventrikel heeft meer kracht nodig om hiervoor te compenseren.

Voorbeeldcasus 2: Meneer 40 jaar oud

Meneer heeft blanco voorgeschiedenis en komt nu met klachten over toenemende kortademigheid en duizeligheid na een lange vliegreis terug uit Australië. Hij hoest ook rood bloed op. Het lichamelijk onderzoek wijst op een tachycardie, een zachte ruis en lokaal pleurawrijven in de longen en een lage tensie, met flauwvallen aan. Het hart klinkt normaal en er is geen oedeem. De ECG wijst op sinus tachycardie. Er is tevens een te breed QRS-complex, wat wijst op een rechterbundeltak blok en een overbelasting van het rechterventrikel. De thoraxfoto is normaal. De pH waarde in het bloed is te hoog, en de P_CO2 en de P_O2 zijn te laag. Een echo van het hart toont een verwijde rechter ventrikel (wat wijst op overbelasting), een verminderde vulling van het linker ventrikel en een echo van de vena cava op een gestuwde (verbrede) vena cava.

Er is een verdenking op een longembolie (longtrombose). Hiervoor wordt een CT-scan met contrastvloeistof gemaakt. Het contrast loopt door de arteria pulmonalis. Het is een wit contrast, waar de witte kleur ophoudt (uitsparing in contrast) is de blokkade. Ook kan er een ventilatie-perfusie scan worden gedaan. Dit zijn eigenlijk twee scans, één voor de perfusie en één voor de ventilatie. Er wordt een radioactieve stof in de vaten gebracht voor de perfusiescan en in de bronchiën voor de ventilatiescan. Bij een longembolie is de perfusie scan voor een groot deel wit waar deze zwart hoort te zijn. De ventilatie is wel normaal.

Bij deze casus gaat het om een invloed van de longen op beide zijden van het hart. Door het longembolie neemt de dode ruimte in de long toe. De ventilatie is gelijk maar de perfusie verminderd. Door deze vermindering van de gaswisseling ontstaat hypoxemie (zuurstof tekort). Hierdoor ontstaat pulmonale vasoconstrictie en daarmee pulmonale hypertensie. Het effect op de linker hartzijde is dat de preload minder wordt door deze dilatatie. Ook hier is sprake van een te laag CO₂ gehalte (ischemie). Het rechterventrikel krijgt hypertrofie (chronisch) en dilatatie (acuut). De afterload is verhoogd door de hoge pulmonale druk. Dit heeft op lange termijn weer invloed op de longen, want door de veranderingen in het hart, kan er minder druk gegenereerd worden. Hierdoor wordt de perfusiedruk in de longen dus nog minder.

PD-04: Hart long interactie

Het hart en longen functioneren niet goed, daardoor is de patiënt snel benauwd. Door ziekteverleden is er verminderd longvolume (restrictie). Ook is zijn hart in grootte toegenomen. De hilus is goed zichtbaar evenals de bloedvaten. Normaal zijn de bloedvaten aan de bovenkant van de long (apicaal) minder goed te zien dan onderin door het drukverschil. Er zijn deze hier overal duidelijk zichtbaar, wat wijst op een te veel aan vocht: redistributie. De nierfunctie van meneer is ook niet goed. Er is hartruis te horen. Een echo laat een lekkage van de mitralisklep zien.

Bij deze patiënt beïnvloedt de linker hartzijde de longen. De linker ventrikel moet namelijk meer druk leveren om het klep defect te compenseren. Hiervoor neemt de druk in het linker atrium en de longen toe. De druk in de longcapillairen gaat omhoog en er komt pulmonaal oedeem. De longen hebben ook invloed op de rechterhartzijde. Door de hypoxemie en bijkomende vasoconstrictie ontstaat weer pulmonale hypertensie. Hierdoor wordt de afterload verhoogd in het rechter ventrikel en moet het rechter ventrikel meer druk leveren.

De oorzaak van hartziekten van de linkerzijde zijn onder te verdelen in drie categorieën: systolische disfunctie (hartfalen, infarct), diastolische disfunctie en kleplijden (lekkage). Een longresectie, bijvoorbeeld bij een longtumor waarbij een stuk van de long uitgenomen wordt, veroorzaakt vaak pulmonale hypertensie, vooral wanneer een hele long afwezig is. Bij gezonde longen functioneert het apicale deel als reservecapaciteit voor bij inspanning. Wanneer een patiënt maar één long heeft wordt deze reserve in rust al gebruikt en vormt zich bij inspanning een probleem. Wanneer iemand een longkwab moet missen, komen de andere hart en longproblemen meer tot uiting. Algemene boodschap: Let bij een long probleem ook op hartproblemen, en bij een hartprobleem ook op de longen.

PD-08: Lijn Beroepsvorming

Een vrouw (55 jaar) kwam bij de dokter omdat zij al een tijdje niet lekker was, moe was en snel zweette. Als iemand meer dan vier weken moe of ziek is zonder specifieke symptomen dan worden er labtesten afgenomen, zoals BSE test (test aanwezigheid van ontsteking), een Hb test (kan op anemie wijzen), TSH (hypo- of hyperthyreoïdie) en glucose (kan wijzen op diabetes). Mevrouw had verhoogde glucose en bleek Diabetes Mellitus (DM) te hebben.

Diabetes heeft verschillende risicofactoren en mogelijke complicaties. Deze moeten besproken worden met de patiënt. Denk hierbij aan roken, beweging, diabetes en andere ziekten in de familie, gewicht, bloeddruk, cholesterol en nierfunctie. Een gevolg van diabetes is vaatlijden (atherosclerose).

De niet beïnvloedbare risicofactoren voor atherosclerose zijn:

• Leeftijd (hoe ouder hoe groter)

• Geslacht (mannen en vrouwen na hun menopauze hebben verhoogde kans)

• Erfelijke factoren

De beïnvloedbare risicofactoren voor atherosclerose zijn:

• Roken

• Hypertensie

• Cholesterolgehalte

• Lichamelijke inactiviteit

• Stress

• Obesitas

• Insulineresistentie

• Overmatig alcoholgebruik

De mogelijke gevolgen van vaatlijden (atherosclerose) zijn:

• TIA / CVA (Transient Ischaemic Attack / Cerebro Vasculair Accident)

• Angina pectoris (AP) / myocardinfarct (MI). Bij MI is sprake van totale blokkering van een bloedvat. Bij een MI moet met spoed gehandeld worden om de perfusie te laten toenemen. Het gevaar is dat hartweefsel afsterft, wat weer leidt tot cardiogene shock en een long oedeem. Daarnaast bestaat het risico op ventrikel fibrilleren en een hartstilstand.

• Nierinsufficiëntie

• Claudicatio Intermittens (etalagebenen)

Comorbiditeit houdt in dat gelijktijdig verschillende stoornissen voorkomen bij een patiënt. Deze patiënt had naast diabetes ook last van reuma. Diabetes mellitus wordt gekenmerkt door hyperglycemie (te hoog suikergehalte) en relatieve insuline deficiëntie en/of –resistentie. Complicaties zijn een verhoogd risico op hart- en vaatziekten, perifere vasculaire ziekten en CVA’s. Daarnaast kan diabetische retinopathie, –nefropathie en neuropathie voorkomen. Ook kunnen voetproblemen voorkomen eventueel met amputatie van het been als gevolg.

RC-08: Longmechanica

Om van het FRC (functionele residuele capaciteit; rustniveau) niveau in te ademen tot op het TLC (totale long capaciteit) niveau verhoogt de elasticiteit van het longweefsel de ademarbeid tijdens de gehele manoeuvre. Dit kan verklaard worden doordat de thoraxwand bij minder volume geen energie kost, maar bij meer volume wel energie kost om de thoraxwand verder uit te rekken. Dit betekent dat vergroting van de thoraxwand tijdens de inademing niet constant energie kost. De long heeft de neiging om altijd te verkleinen, hierdoor is er constant energie nodig om de long uit te rekken bij inademing. Dit komt overeen met de stelling hierboven.

De druk in de alveolus is altijd hoger dan de druk daarbuiten. De druk van de pleuraholte blijft altijd negatief, maar wordt soms minder negatief en daarna weer meer negatief. De druk in de alveoli verschilt per in- en uitademing en is daarom de ene keer negatief en de andere keer positief. De druk in de alveolus is altijd hoger door de wandspanning. Deze wandspanning richt zich door de rond vorm naar binnen.

Surfactans zorgen ervoor dat de alveolus droog blijven. In de alveolus heerst een wandspanning en oppervlakte spanning, die beide naar binnen gericht zijn door de ronde vorm van de alveoli. De surfactans heffen deze oppervlaktespanning op door een olieachtig laagje waardoor het vocht niet naar binnen getrokken wordt, maar aan de buitenrand blijft zitten waardoor de alveoli droog blijven. Hierdoor neemt de compliantie van de longen toe, de inademing gaat makkelijker en de uitademing gaat nog makkelijker.

De straal van de alveolus bepaalt tevens de druk. Hoe kleiner de straal, hoe groter de druk in de alveolus. Hierdoor zal de lucht van een kleine alveolus naar een grotere alveolus gaan. Uiteindelijk zal de alveolus collapsen. Er is dus sprake van een instabiel systeem. Echter is in dat model de wandspanning niet meegenomen, terwijl deze wel van invloed is. De surfactans nemen deze wandspanning weg en zorgen ervoor dat het systeem stabieler is en alveoli niet zomaar kunnen collapsen.

De arteria bronchialis ontspringt zich uit de aortaboog. Echter kan de precieze plek tussen individuen verschillen. Wanneer iemand bloed ophoest (hemoptoë) en veel is afgevallen in korte tijd dan wordt vaak gedacht aan longkanker. Echter kan dit komen door het openbarsten van vertakkingen van de arteria bronchialis door verstoppingen. Deze kunnen verwijden en de wand kan verzwakken waardoor rupturen kunnen ontstaan. Dit verklaart waarom de patiënt bloed ophoest. Er kan in deze vaten een shunt geplaatst worden. Er is niet bekend of dit vanaf de geboorte voorkomt of zich tijdens het leven ontwikkelt.

De arteria bronchialis die zijn zuurstof afgegeven heeft aan de long, gaat over in de vena pulomalis. Hierdoor mengt zuurstof arm bloed zich met zuurstofrijk bloed. Waardoor de zuurstof in de pulmonaal venen lager is dan in de alveoli. De zuurstofspanning is ook lager. Dit is de A-a gradiënt. Er is sprake van een anatomische shunt. Een fysiologische shunt houdt in dat er geen gaswisseling plaats kan vinden doordat er te weinig ventilatie of perfusie is. Een verschil in A-a gradiënt wordt ook veroorzaakt door V-Q mismatch.

HC-36: Roken, global health

Luchtvervuiling is een belangrijk gezondheidsprobleem. Dit komt door luchtvervuiling door fabrieken maar ook door sigarettenrook en rook die ontstaat bij het koken (onvolledige verbanding). Vooral in China speelt dit, want daar is de luchtkwaliteit het slechtste van de hele wereld. In Beijing is het zo erg dat er maar 5 meter zicht is. De grootte van de deeltjes bepaald de schadelijkheid. Hoe kleiner hoe slechter. Zwaveldioxide (geel), wat vrijkomt bij het verbranden van steenkool, is ook een groot probleem in China. De effecten van de vervuiling zijn erger in een koud seizoen. Dit komt omdat de luchtdruk dan hoger is, er meer gestookt wordt en de smog blijft hangen. Vrouwen (hogere blootstelling door koken) en ouderen zijn er meer vatbaar voor.

Zichtbare rook is niet altijd slecht, het kan ook waterdamp zijn (wat onschadelijk is). Witte rook komt van kolen en dit valt mee als het wordt weg geleid met een schoorsteen. Sigarettenrook is zeer schadelijk omdat het zo dicht bij je longen is. Lucht binnenshuis kan schadelijker zijn dan buitenshuis omdat er bij het koken of warm stoken van het huis onvolledige verbranding plaats vindt. Bovendien wordt de lucht niet goed afgevoerd vanwege het ontbreken van een schoorsteen. In China zijn respiratoire ziekten de grootste doodsoorzaak. Vrouwen roken veel minder, maar krijgen longproblemen door onvolledige verbranding binnenshuis bij het koken. Eerst was het aantal gevallen van longkanker hoger bij mannen. Nu verschuift dat langzaam naar vrouwen. In de Westerse wereld zijn meer vrouwen gaan roken door de emancipatie.

De afgelopen eeuw is de hoeveelheid longkanker gevallen aanzienlijk toegenomen. Van de nieuwe kankergevallen is 13% longkanker. De meeste sterfte gevallen (30%) worden veroorzaakt door longkanker. Dit is meer dan de vrouwen die sterven aan borstkanker. Met longkanker is de levensverwachting slechts een half jaar. Vergeleken met astma en COPD komt het minder voor. COPD en astma treft 5% van de gevallen en longkanker ‘slechts’ 0,12%. China is door deze grote hoeveelheden patiënten vooruitstrevend met de techniek op dit vlak.

Astma en COPD zijn beiden chronische longontstekingen. Het verschil tussen astma en COPD ligt in de oorzaak. Astma komt vaak door een allergie en komt met episoden. De eosinofielen zijn ontstoken, dit kan worden verminderd met inhalatiesteroïden. COPD betekent Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Emfyseem en chronische bronchitis vallen hieronder. Dit is een permanente beschadiging aan de longen, wat wordt veroorzaakt door rook. De neutrofielen zijn ontstoken. Er is geen medicijn.

Roken wordt nu door de overheid minder populair gemaakt. Vooral passief roken wordt geprobeerd te voorkomen. Meerokers hebben een 25-30% hogere kans op hart en vaatziekten en een 20-30% hogere kans op longkanker. In lage inkomsten landen roken vooral de mannen wat een morele status heeft. Vrouwen hebben vaak beperkte kookmogelijkheden en hangen hierdoor vaak boven open vuur.

De tabaksindustrie is ook niet zomaar te blokkeren omdat dit juist in die landen veel werk en geld voor de overheid oplevert. Ook roken veel artsen en steeds meer kinderen. Dit verlies aan levens kost meer dan de winst van de tabaksindustrie in het 50 jaren plan. Chronische ziekten zijn wereldwijd een belangrijke doodsoorzaak, nog belangrijker dan infectieziekten. COPD staat nu op de 4^e plek in de ranglijst voor doodsoorzaken en stijgt binnenkort naar de 3^e plek, boven HIV/AIDS en cardiovasculaire ziekten. Biogassen helpen ook mee aan een hogere prevalentie van COPD.

In Zuid-Amerika is er ook een diagnostisch probleem. De longziekten worden daar vaak niet goed onderscheiden en men is niet bekend met de risico’s van roken en biomassa brandstoffen. Er is een onderzoek in Brazilië gedaan en hieruit bleek dat de diagnosen van de arts vaak niet klopte (70% van de gevallen) en dat de prevalentie veel hoger is dan verwacht. Het verschilt ook per stad hoeveel er gerookt wordt. Het is moeilijker om deze mensen in te lichten omdat de cultuur zo anders is dan hier. De waarschuwingen op de sigarettenverpakkingen zijn ook anders dan in Europa.

In Uganda was de prevalentie van COPD 16.2% onder alle participanten en 39% onder 30-39 jarigen. Dit werd voornamelijk verklaard door de blootstelling aan rook van biomassa brandstoffen en tabaksrook. Koken op hout, houtskool of mest is vergelijkbaar met het roken van twee pakjes sigaretten per dag. Per jaar gaan er 1,5 miljoen mensen aan dood, waaronder 800.000 kinderen en 500.000 vrouwen. Het gebruik van veiligere kookmethodes kan vele levens, brandstof en zorgkosten schelen. In een plattelandsdorp in China zorgde het plaatsen van schoorstenen en fornuizen voor een afname van 25-42% van COPD incidentie.

Daarnaast kan een toename in de sigarettenprijs zorgen voor een afname in rokers. Een toename van 10% van de prijs zorgt voor een afname van 4% in consumptie. Het verhogen van de accijns op sigaretten kan levens redden. Ook andere vormen van preventie hebben gezorgd voor een afname in het aantal rokers. Echter rookt nog steeds 30% van de mannen in Nederland en 25% van de vrouwen.

RC-09a: Regulatie en slaapapneu

Iemand die bij een ongeluk een dwarslaesie hoog in de thoracale wervels krijgt, kan nog wel ademhalen als de nervus phrenicus intact is. De controller bevindt zich in de hersenstam en produceert impulsen die zorgen voor het automatische proces van de ademhaling. De hersenstam bestaat uit de medulla en de pons. De medulla bestaat uit drie delen: pre-botzinger complex, dorsale respiratoire groep en ventrale respiratoire groep. De effectoren zijn de ademhalingsspieren, zoals het diafragma, de intercostaal spieren, de hulpademhalingsspieren en de buikspieren.

Een normaal CO2 in het bloed ligt tussen de 4,5 en 5. Een normaal PO2 is 13. Iemand met een te laag zuurstofgehalte heeft hypoxemie. Iemand met een te hoog koolstofgehalte heeft hypercapnie. Je verwacht bij gelijktijdige hypoxemie en hypercapnie dat de ventilatie toeneemt ten gevolge van de stimulatie van de centrale en perifere chemoreceptoren. Er is sprake van een geïntegreerde respons. Hypoxemie verhoogt de gevoeligheid van de chemoreceptoren voor een hypercapnie. Chemoreceptoren reageren op veranderingen van PCO2 in het bloed. Wanneer iemand altijd een hoog CO2 gehalte heeft dan is er meer HCO3 inflatie. Hierdoor ontstaat meer water en stijgt de pH. Het toevoegen van zuurstof kan alleen kwaad wanneer er al een reactie van de chemoreceptoren heeft plaatsgevonden. Hierdoor neemt namelijk de ademprikkel af. Echter kan het toedienen van enige zuurstof geen kwaad wanneer er nog geen reactie van de chemoreceptoren heeft plaats gevonden.

De perifere chemoreceptoren reageren met name op veranderingen van PO2 in het bloed en in mindere mate op PCO2. Onder normale omstandigheden (normaal PO2) neemt de ventilatie sterk toe bij een daling onder 60 mmHg (8 kPa). Op grote hoogte (PO2 40 mmHg) zal bij geringe inspanning de ventilatie sterk toenemen. Het regelende systeem reageert op veranderingen in PaCO2. Het regelende systeem regelt de minuutventliatie en verandert de PaCO2 door middel van het ademminuutvolume.

Tijdens de slaap neemt de ventilatie af. Dit zorgt voor een lichte stijging van CO2 en een lichte daling van O2. Er is echter een minimale daling van de saturatie. Daarnaast is er een vernauwing van de bovenste luchtwegen en neemt de kracht af van de ademhalingsspieren. Bij een Obstructief SlaapApneu Syndroom (OSAS) is er sprake van een herhaald optreden van episoden van hogere luchtwegobstructie tijdens de slaap. Dit is geassocieerd met een zuurstofsaturatie daling. Het gaat gepaard met heftig snurken, forse bewegingsonrust, toegenomen slaperigheid en concentratiestoornissen. OSAS wordt veroorzaakt door een hoog BMI, een afwijkende anatomie, verminderde inspiratoire kracht en retrognathie. Er wordt onderscheid gemaakt tussen obstructieve apneu (adempogingen zichtbaar) en centraal apneu (geen adempogingen zichtbaar). Bij een hypopneu neemt meer dan 10 seconden de luchtstroom met 50% af. Dit zorgt voor een desaturatie van meer dan 4%.

RC-09b: Gaswisseling en gastransport

Zuurstof diffundeert snel door het membraan. Bij de opname hiervan is sprake van een perfusielimitatie. De diffusie van zuurstof is snel genoeg om een evenwicht te bereiken binnen de contacttijd. Er is zelfs veel reserve tijd. Wanneer het bloed twee keer zo snel stroomt, halveert de contacttijd, maar ook nu nog is het bloed verzadigd met zuurstof. Als de perfusie verandert, verandert ook de zuurstof opname. De perfusie bepaalt dus de hoeveelheid zuurstof die opgenomen wordt. Als de diffusie slechter zal gaan verlopen, zal er ook geen vermindering optreden omdat er nog reserve tijd is. Hierin is wel een maximum. Bij longfibrose is er een heel slechte diffusie en dit beperkt wel.

Koolmonoxide diffundeert heel langzaam en het wordt meteen door het Hb opgenomen. Hierdoor zit er geen opgeloste stof in het bloed en er wordt geen druk opgebouwd. Er komt geen evenwicht binnen de contacttijd. Bij een snellere perfusie (twee keer zo snel) zal er een twee keer kortere contacttijd zijn, dus de opname blijft gelijk. Dit is dus niet perfusie-gelimiteerd. Bij een dikker membraan wordt er ook geen evenwicht bereikt. De hoeveelheid stof die oplost hangt af van hoe snel de diffusie gaat, hoe snel de stof door het membraan gaat. Het is perfusie onafhankelijk.

V/Q-mismatch

Boven in de long (apicaal) is er een slechte ventilatie, de longblaasjes staan al ver open en komen zo in het vlakke deel van de compliantiecurve. Het kost veel druk om de longblaasjes een beetje te vergroten. De perfusie is echter nog slechter in dit deel van de long omdat er al zo’n hoge druk is in het weefsel. Hierdoor is er bijna geen perfusie meer mogelijk en staat het bloed stil. De ventilatie is hoger dan de perfusie. Dit geeft het effect van een fysiologische dode ruimte. Dode ruimte heeft weinig directe impact op de daling van de PO₂. Wel is er minder ventilatie beschikbaar voor de rest van de long. Hierdoor kan hypoxemie (zuurstof tekort in het bloed) ontstaan, wat een hyperventilatie in het gebied met wel gaswisseling kan veroorzaken. Hierdoor wordt de contacttijd (te veel) verkort en kan er minder zuurstof opgenomen worden.

Basaal in de long is de perfusie hoger dan de ventilatie. Dit is een shuntachtige situatie. Het vele bloed wat langskomt, heeft een te korte contacttijd en raakt niet verzadigd met zuurstof. Dit deels gedeöxideerde bloed levert wel een bijdrage aan het PO₂ verschil tussen arterieel en alveolair bloed. Dit veroorzaakt ongeveer 2/3 van het verschil. Het overige verschil komt door de anatomische shunt.

Een alveolus is vergelijkbaar met een ballon. De wandspanning is naar binnen gericht, door de elastische vezels en de oppervlaktespanning van het vocht (wat gecompenseerd wordt door de surfactans). De druk in de alveolus is dus altijd hoger dan de druk in de pleuraholte. Het verschil tussen deze pulmonale druk en de alveolaire druk is de transpulmonale druk.

Grotere alveoli bevatten meer druk, de transpulmonale druk wordt daardoor ook hoger. De intrapleurale druk is altijd negatief bij een rustige ademhaling. De longen trekken door middel van elastische vezels de pleuraholte naar binnen. De thoraxwand trekt deze naar buiten.

Transmurale druk is een druk over een wand heen. Het hangt af van het weefsel tussen welke twee ruimten dit drukverschil is.

De P_AO₂ (zuurstof spanning in alveolaire ruimten) is lager dan de zuurstofspanning in de buitenlucht. Omdat de verse lucht van buiten zich mengt met de lucht in de alveoli bij inademing. De lucht in de alveoli bevat een hogere water- en CO₂-druk dan de buitenlucht. De totale druk is hetzelfde maar er is een hogere CO₂ en waterspanning dan buiten en een lagere zuurstofspanning.

Veranderingen in de zuurstofspanning (fysisch opgelost) leidt tot veranderingen in de saturatie. De kleine fractie fysisch opgelost zuurstof heeft dus een grote invloed. Weefsels verbeteren de zuurstof afgifte door de saturatiecurve bij een hoge CO₂ de curve naar rechts te verschuiven. Het Hb is daardoor meer geneigd om de zuurstof af te geven. PO₂ en PCO₂ (gehalte zuurstof en CO₂) beïnvloeden het transport van elkaar. De alveolaire zuurstofdruk (P_AO₂) is altijd hoger dan de arteriële zuurstofdruk (P_aO₂) in de gewone gezonde situatie, vanwege de V/Q mismatch en de arteriële shunt. Er zijn drie situaties denkbaar waar de A-a gradiënt anders zou kunnen zijn:

• Diffusiestoornis: de A-a gradiënt zal verhoogd zijn, want de PAO2 zal hoger zijn en de PaO2 zal iets lager zijn.

• Alveolaire hypoventilatie: A-a gradiënt zal normaal zijn, want de PAO2 zal lager zijn maar de PaO2 ook.

• Anatomische of fysiologische shunt: A-a gradiënt zal verhoogd zijn, want de PAO2 zal verlaagd zijn en de PaO2 redelijk normaal.

Wanneer je van FRC tot TLC niveau inademt, zal de elasticiteit (stijfheid) van de thorax toenemen. Hierdoor moet er meer ademarbeid geleverd worden. Ook bij kyfoscoliose zal de elasticiteit van de thoraxwand toenemen, want de ribben kunnen dan niet meer goed op en neer.

HC-37: Roken, fysiologische effecten

De acute effecten van roken:

• Een prettig gevoel in het centrale zenuwstelsel door de nicotine

• Tachycardie (snellere hartfrequentie) door de nicotine

• Verslavend effect bij meer dan 6-7 sigaretten per dag

• De CO die vrijkomt bezet de Hb zodat de zuurstofopname verminderd wordt

• De HbCO zorgt ook dat zuurstof moeilijker wordt afgegeven aan de weefsels

Roken vergroot op de lange termijn de kans op:

• Hart en vaatziekten

• Carcinomen (long, hoofd-halstumoren, bovenste deel tractus digestivus en pancreascarcinomen en blaascarcinomen)

• COPD

• Pneumothorax

• Enkele interstitiële longziekten, fibrose achtige ontstekingsziekten

De algemene stelling is dat rokers eerder doodgaan. De incidentie van longkanker is 11.910 gevallen per jaar in Nederland, daarvan sterven er 10.544 per jaar. Het is in 35 landen de meest voorkomende vorm van kanker en 33% van alle sterfte aan kanker. Het is 8% van de totale sterfte. In Nederland is de kans op genezing 15%.

De kans op longkanker is voor een niet-roker 1% en voor een zware roker 30%. De kans op longkanker is dus 10-30 keer hoger. Bij metaplasie luisteren de kankercellen helemaal niet meer naar signalen van buitenaf. Ze hebben ook geen kenmerken meer van het weefsel. Bij roken beschadigd de long, hierdoor treedt er steeds schade op. Bij het herstel van deze schade kunnen mutaties ontstaan en wordt het DNA steeds slechter.

Van de rokers krijgt 20% COPD. Het is een irreversibele obstructie, meestal progressief en veroorzaakt door schadelijk gas/deeltjes. Comorbiditeit komt ook vaak voor. Ook voor COPD worden 4 stadia vastgesteld. I: FEV1 > 80%, II: FEV1 is 50-80%, III: FEV1 is 30-50% en stadium IV: FEV1 <30%.

Er zijn drie ziekten die onder COPD vallen:

• Chronische bronchitis, hierbij wordt er te veel slijm geproduceerd wat ontstekingen veroorzaakt.

• Small airway disease, hierbij is er veel littekenweefsel door vroegere schade aan het longweefsel.

• Longemfyseem, hierbij gaan de alveoli kapot en smelten samen tot grote lacunes (het contactoppervlak voor de gaswisseling wordt steeds minder).

Er komt steeds meer COPD voor de laatste jaren. Dit komt onder andere door meeroken. Hierbij verdubbelt de kans op longkanker bijna. Ook is er een groter risico op COPD. Wanneer de ouders roken kan dit astma en luchtwegklachten veroorzaken bij het kind. Bij een moeder die tijdens haar zwangerschap rookt, krijgt het ongeboren kind later ook vaker klachten.

Hartziekten

Er is ook veel effect op het hart en op de vaten. Bij de vaten krijg je bijvoorbeeld last van atherosclerose. Rokers hebben twee keer zoveel kans om 10 jaar eerder dood te gaan. Het is een wereldwijd probleem dat speelt zowel in de ontwikkelende als de ontwikkelde landen. Meeroken heeft ook een significant effect op vroegtijdig overlijden (1,3 x zoveel kans). Roken veroorzaakt 11% van de cardiovasculaire ziekten, 20% van de kanker en 40% van de respiratoire ziekten. De kans op een myocardinfarct verdrievoudigt. Hoe meer men rookt, hoe groter de kans. Roken op relatief jonge leeftijd heeft hierop de meeste invloed. Op oudere leeftijd worden andere oorzaken waarschijnlijker waardoor de effecten van roken kleiner zijn. Rokers hebben ook meer kans op coronair lijden. Dit komt in fasen. De vaten worden stijver door vasculaire dysfunctie. Het endotheel wordt beschadigd en dit trekt monocyten aan. Hierdoor komt er inflammatie en proliferatie van de spiercellen en wordt de wand dikker. Wanneer er meer lipiden in het weefsel komen, vindt er oxidatie plaats. De geoxideerde lipiden gaan infiltreren en er komt een plaque die ook zorgt voor een dikkere wand. Als in deze verdikte wand een wondje ontstaat, trekt die bloedstollingsfactoren uit het bloed aan en ontstaat er een groeiende trombus. Deze processen vinden plaats in alle arteriën. Vooral in de belangrijke vaten, zoals de coronairen, de carotis en de aorta, vormt dit problemen. Het kan leiden tot hypertensie en een myocardinfarct doordat de vaten steeds verder dicht gaan zitten.

Stoppen met roken is heel zinvol, de kans op ziekten neemt snel af. Na 20 jaar is de kans ongeveer hetzelfde als voor een niet roker.

RC-10: Extra long

De compliantiecurve laat de transmurale druk over de wand heen zien die nodig is om de thoraxwand en de longwand uit te rekken. Daarnaast is de curve te zien van de thoraxwand en de long samen. Bij een druk van 0 staat er geen spanning op de wand van het systeem en is er een rustsituatie. De hoogte van de totale longcapaciteit bij een druk van 0 is de hoogte van de functionele residuele capaciteit (FRC). Bij rust heeft de thorax een groot volume en de long een klein volume. Dit is goed te zien bij een klaplong.

Bij longfibrose zitten er littekens in het longweefsel. Er zit meer bindweefsel tussen de alveoli. Hierdoor is de long stijver en gaat de longcurve vlakker verlopen. De elasticiteit neemt toe, maar de compliantie neemt af.

De gasvergelijking gaat ervan uit dat we rekening houden met de andere gassen die er zijn. Echter weten we niet precies hoeveel van deze gassen zich in de longen bevinden. Op basis van ingeademde en uitgeademde lucht worden hierover aannames gemaakt. Stikstof is wel aanwezig, maar deze stof wordt niet verbruikt. Er wordt gedacht dat CO2 het belangrijkste gas is. Deze CO2 productie wordt vergelijken met de O2 consumptie. Er worden iets meer O2 moleculen verbruikt dan dat er CO2 moleculen worden geproduceerd. De respiratoire coëfficiënt reflecteert deze verhouding O2 en CO2 moleculen. Dit leidt tot: PAO = PIO₂ - 1,25 * PaCO₂.

CO2 diffundeert goed. Daarom mag men ervan uit gaan dat het arterieel CO2 een goede weerspiegeling is van het alveolair CO2. Niet in acht genomen dat er enige V/Q mismatch is.

Longfunctie

De longfunctie kan bepaald wordt met een spirometer. Een persoon ademt in en uit via een apparaat wat vervolgens het verschil in volume vastlegt over een bepaalde tijd. De FEV1 is de maximale uitademing 1 seconde na een diepe inademing. De vitale capaciteit is de maximale uitademing tijdens geforceerde expiratie. Dit is hetzelfde als FVC. IVC is de inspiratoire volume capaciteit. De FVC en IVC zouden in theorie hetzelfde moeten zijn. Echter verschillen deze in de praktijk nog wel eens omdat de longblaasjes bij obstructieve aandoeningen nog wel eens dichtklappen bij te weinig volume. Dit komt voornamelijk voor bij geforceerde expiratie. De IVC is dan groter dan FVC.

Bij obstructie zijn de buisjes nauwer waardoor er minder flow is. De curve is vlakker. De FEV1 gaat omlaag. De vitale capaciteit kan iets lager zijn, maar wanneer iemand het lang genoeg uitademt normaal zijn. De FEV1 wordt dus meer beïnvloed dan de VC.

De flow-volume curve geeft dezelfde informatie, alleen hier is de tijd niet meegenomen. Er wordt gekeken naar de relatie tussen volume (x-as) en flow (y-as) tijdens een inspiratie en expiratie manoeuvre. De hoogste flow is wanneer de long het grootste volume heeft. De flow neemt af met het volume. De long loopt leeg doordat de elastische vezels van de longblaasjes zich samen trekken. De kracht waarmee dit gebeurt neemt af tijdens de uitademing, waardoor de het volume langzamer afneemt en ook de flow langzamer afneemt.

PD-05: Nierfunctie

De nieren zijn verantwoordelijk voor de excretie van afvalstoffen (ureum, urinezuur, kreatinine, hormonen, geneesmiddelen en toxische stoffen) en het behouden van de homeostase (regulatie osmolariteit en volume van de lichaamsvloeistoffen, electrolytenbalans en het zuur-base evenwicht behouden met de longen samen). Daarnaast maken de nieren endocriene hormonen aan zoals renine, vitamine D3 en EPO.

Bij refluxnefrophatie ontstaan recidiverende ontstekingen aan de nieren, doordat de bacteriën van een blaasontsteking bij de nieren kunnen komen. Door de ontstekingen ontstaat verlittekening van de nieren, dit leidt weer tot een verslechterde nierfunctie. Er zijn drie mogelijke therapieën.

• Continue Ambulante Peritoneaal Dialyse (CAPD): een vloeistof wordt via een katheter in de buikholte gespoten en enige tijd daar gelaten. Zodat het in aanraking kan komen met het buikvlies en afvalstoffen kan opnemen. Dit vloeistof loopt later weer uit de buikholte in een zakje. Dit proces gaat 24 uur per dag door.

• Hemodialyse: de afvalstoffen worden uit het bloed gefilterd door een “kunstnier”, een grote machine. Dit kan ’s nachts of overdag in het ziekenhuis worden gedaan of thuis. Dit moet ongeveer 3 tot 4 keer per week gebeuren.

• Niertransplantatie: een goed werkende nier wordt in het lichaam geplaatst. De twee slecht werkende nieren blijven ook in het lichaam.

Mevrouw van 68 jaar heeft vanaf haar eerste levensjaar al recidiverende urineweginfecties en ontstekingen aan haar nieren. Artsen wisten niet waar de ontstekingen vandaan kwamen, daarom besloten ze om de patiënte profylactisch antibiotica te geven. Bovendien werd elke week het aantal leukocyten bepaald. Om de zoveel tijd wisselden ze de ene antibiotica soort om voor een ander, om resistentie te voorkomen. Zo ging het haar hele jeugd door totdat ze 22 jaar oud was.

Tijdens een routine onderzoek met contrastvloeistof in de blaas, werd gekeken of de blaas zich volledig ledigde. De patiënte moest enorm hoesten tijdens het onderzoek en door reflux kwam de contrastvloeistof in de nieren. Zo werd de diagnose refluxnefropahtie gesteld. Het ging lange tijd goed met de ziekte van de mevrouw, ook zonder antibiotica. Rond haar 40^e levensjaar verslechterde de nierfunctie. Toen ze 48 jaar oud was ging het zo slecht dat ze moest beginnen met CAPD. Dit was echter geen succes want de vloeistof stroomde de thorax in door een gaatje in het diafragma. Ze ging daarom over op de hemodialyse, waar ze migraineaanvallen van kreeg.

Toen ze 50 jaar oud was kreeg mevrouw een transplantatie nier, na slechts 1 jaar op de wachtlijst te hebben gestaan. Een paar dagen na de operatie merkte de patiënte al dat ze veel meer energie had. Voor 16 jaar ging het heel goed met de transplantatie nier. In die 16 jaar was de nierfunctie wel al afgenomen. Maar na de 16 jaar begonnen de bijwerkingen van de immunosuppressiva op te spelen. De mevrouw kreeg bronchitis en een longontsteking, vanwege haar lage weerstand.

Net toen ze aan het herstellen was kreeg ze een hartaanval. De transplantatie nier heeft dit niet kunnen doorstaan. De patiënte moest dus weer beginnen met de hemodialyse, dit maal had ze geen last van bijwerkingen. Wel voelt ze zich heel erg vermoeid, vooral in vergelijking met toen ze een goede werkende nier had. Sinds korte tijd voert mevrouw samen met haar man de hemodialyse thuis uit. Ze is de eerste patiënte uit het LUMC die hiervoor 10 weken getraind is. Ze is er erg blij, want nu kan ze zelf de tijden bepalen en hoeft ze minder te reizen.

HC-38: Microscopie en anatomie nieren, deel 1

De nieren liggen in het abdomen maar lopen ook half onder rib 11 en 12. De rechternier ligt iets lager dan de linker nier vanwege de lever, het verschil is één wervel. De linker nier loopt van T12 tot L2/3 en de rechternier loopt van L1 tot L3/4. Ze liggen retroperitoneaal achter de darmen, maag, duodenum en het pancreas. De ventrale zijde van de rechternier ligt tegen de lever (bovenaan), duodenum (de hilus) en het colon (midden). De linkernier ligt tegen de maag (boven), milt (linksboven), pancreas (midden) en het colon descendens (linksonder). Dorsaal raken de nieren het diafragma bovenaan. Onderaan raken ze twee spieren: m. quadratus lumborum (de achterste rugspier) in het midden op de nieren en de m. psoas major bij de hilus van de nieren (die zorgt voor het naar voren strekken van je been en de urineleider loopt hierover). Ook is er nog een spier in de rompwand die ventraal ligt, de tendon m. transversus abdominis deze dekt de buitenste zijde van de nieren. De nier wordt bij operaties vanaf de zijkant benaderd. Omdat de peritoneaal holte lastig door te komen is.

De nieren zitten vast in vetweefsel en bindweefsellagen. De fascia renalis zit rond de nieren en het pararenale vet ligt daar direct omheen. De fascia renalis loopt ook om de bijnier heen. Hij loopt tot onderin het bekken en is daar open. De capsula adiposa is het structurele perirenale vetweefsel wat de nier op de goede positie houdt in de bindweefsellaag. Zonder dit vet zou de nier naar beneden zakken (nephroptosis). De bloedtoevoer van de arteria renalis komt vanuit de aorta descendens. De vena renalis stroomt uit op de vena cava inferior. De rechternier arterie is langer en dan de linker nier arterie, omdat de aorta links van het midden van het lichaam ligt. Bij de venen is de linker nier vene juist langer, omdat de vena cava rechts in het lichaam loopt. De vena renalis loopt over de aorta langs. De arteriën passeren achter de venen langs. Alleen de arteria mesenterium superior loopt over de linkerniervene.

De bijnier (glandula suprarenalis) en de nier (ren) zitten dicht tegen elkaar aan. De nier zelf is boonvormig en bevat meerdere lobben (multilobair). Hij is convex aan de buitenkant en concaaf naar mediaal bij het hilum. In de hilum van de nier liggen vena renalis het meest ventraal, de arteria renalis in het midden en de ureter licht dorsaal. De nier is omvat door een capsula fibrosa. Dit is een fibreus perirenaal kapsel bestaande uit twee lagen: bindweefsel (buitenlaag) en myofibroblasten (binnenlaag, voor volume veranderingen). De nier zelf bestaat uit parechym en een holte (sinus renalis). Het parenchym kan je opdelen in twee delen: de cortex met nierkolommen naar het midden (medulla) toe en de medulla, het binnenste van de nier met mergpiramiden (uitmondend in een renale papil) en mergstralen (tussen de cortex). De combinatie van een halve nierkolom een deel met mergpiramiden en nog een halve nierkolom vormt een nierlob. De sinus renalis is de uitloop van de nierkelkjes (calices) op de ureter, c. renales minores overlopend naar c. renales majores tot het de ureter vormt. Ook liggen de bloedvaten in de sinus renalis en is de rest opgevuld met perirenaal vet.

De nieren vangen 25% van de cardiale output op. Het bloed gaat van de aorta naar de arteria renalis (nierslagader), a. segmentalis (vijf segmenten), a. interlobaris (lopen over de grenzen van de lobben), a. arcuata (arteria boog; aan de basis van de piramide) en uiteindelijk de a. interlobularis (lopen in het corticale labyrint). Voor de venen geldt hetzelfde in omgekeerde volgorde: van de v. interlobularis naar de v. arcuata naar de v. interlobaris, v. segmentalis uiteindelijk naar de v. renalis en naar de vena cava inferior.

De nieren zijn segmentaal opgebouwd en bevatten geen anastomoses, alle arteriën zijn dus eind arteriën.

Een nefron is de kleinst functionele eenheid in een nier. Bestaande uit 4 delen:

• Nierlichaampje (v. Malpighi) bestaande uit glomerulus (de vaatkluwen) en het kapsel van Bowman (epitheel waar de voorurine wordt opgevangen)

• Proximale tubulus bestaande uit een gekronkeld deel: tubulus contortus I (TCI) en een recht deel: tubulus rectus I (TRI)

• Dunne buis: onderdeel van de lis van Henle

• Distale tubulus bestaande uit een recht deel, tubulus rectus II (TRII) en een gekronkeld deel tubulus contortus II (TCII)

De verzamelbuis bestaat uit de ductus colligens en de ductus papillaris en is geen onderdeel van een nefron. Het nierlichaampje kan oppervlakkig, intermediair en diep liggen. Hoe dieper in de cortex, hoe langer de lis van Henle is. Het dunne deel verschilt in lengte, de TRI en TRII blijven even lang. De lis van Henle wordt gevormd door piramidale deel van TRI, de dunne buis en het piramidale deel van TRII.

De functies van de onderdelen zijn als volgt: in de glomerulus vindt ultrafiltratie plaats. In de TCI vindt selectieve reabsorptie plaats. De lis van Henle vormt het countercurrent exchange mechanisme. Het afdalende deel is semi-permeabel voor water en dat diffundeert (passief) hier uit de buis. Het stijgende deel is niet permeabel voor water maar wel voor Cl^-, Na⁺ en K⁺ dit diffundeert (passief) hier uit de buis. Hierdoor ontstaat hyperosmotische urine. In de TCII vindt selectieve reabsorptie van Na⁺ en H₂O plaats en secretie van K⁺ en H⁺. In de verzamelbuis wordt de reabsorptie van water gereguleerd onder invloed van ADH.

Per dag komt er 180 liter primaire urine de nieren in en wordt er 40-60 liter iso-osmotische urine geproduceerd.

In het TCI vindt reabsorptie plaats van elektrolyten, H2O, aminozuren en suiker. Deze reabsorptie is actief, in het epitheel van deze cellen vind je dan ook veel mitochondriën terug, dit veroorzaakt een basale streping. In het epitheel zijn ook veel microvilli te vinden (borstelzone). De grenzen tussen de cellen zijn zichtbaar als basolaterale interdigitaties. De cellen zijn verbonden door junctionele complexen: tight junctions en zonula adherens.

In de TCII vindt selectieve reabsorptie van Na⁺ en H₂O plaats en secretie van K⁺ en H⁺. Dit weefsel bevat minder interdigitaties en minder microvilli. Ook hier zijn veel mitochondriën. De TCI en de TCII liggen naast elkaar.

De countercurrent multiplier zorgt ervoor dat er hyperosmotische urine kan ontstaan. Doordat er eerst water uit kan treden en daarna de ionen, maar niet tegelijk. In de lus neemt de osmotische waarde langzaam toe naarmate je verder bij de onderkant van de lus komt. De vasa recta, de countercurrent exchanger zijn bloedvaten die langs de lis van Henle lopen. De dalende delen zijn arteriole en de stijgende zijn venulen. Deze efferente arteriolen liggen alleen bij de mergpyramides met een diep gelegen vaatkluwen zodat de lis van Henle lang is.

De ductus colligens (verzamelbuis) zorgt voor reabsorptie van water. De permeabliteit van het membraan wordt gereguleerd door de ADH. Het osmotische gradiënt in het interstitium van de mergpyramide beïnvloedt dit ook. De verzamelbuis wordt ook wel het osmotisch equilibrium device genoemd als onderdeel van het countercurrent multiplier systeem.

HC-39: Microscopie en anatomie nieren, deel 2

Het nierlichaampje (corpusculum renis) bevat de vaatkluwen en het kapsel van Bowman. Dit geheel heeft een vasculaire pool en een urinaire pool. In de vasculaire pool komen de afferente en efferente arteriolen het kapsel binnen. Deze vormen de glomerulus met een capillaire vaatkluwen. De afferente en efferente arteriolen zijn op elkaar aangesloten. Bij de urinaire pool wordt de voorurine afgeleid naar verder in het nefron. Het kapsel van Bowman bestaat uit een pariëtale (eenlagig plaveiselepitheel) en een viscerale laag (podocyten). De pariëtale laag vormt de binnenbekleding van de ruimte van Bowman en is continu met het TCI. De viscerale laag is de laag over de vaatkluwen. De filtratie van arteriole naar de ruimte van Bowman bevat drie lagen: de endotheliale fenestratie waardoor de kleine componenten wel kunnen passeren maar de grote niet, de gemeenschappelijke basale lamina en de podocytaire filtratiespleten in de viscerale laag. De glomerulaire basaalmembraan is erg dik, het bestaat uit drie lagen: Lamina rara interna (endotheel), lamina densa (bevat veel collageen IV) en de lamina rara externa (podocyten). Deze lagen filteren de stoffen uit het bloed (op grootte) en de lamina rara externa houdt de negatieve moleculen tegen door glycosaminoglycanen. Mesangiale cellen onderhouden de glomerulaire basaal membraan. Ze hebben een fagocyterende functie. Ze geven extra steun en produceren interleukines bij ontstekingsreacties. Mesangiale cellen bevinden zich intra- en extraglomerulair.

Het junxtaglomerulaire apparaat bestaat uit drie componenten: macula densa, junxtaglomerulaire cellen en extraglomerulaire (Lacis) cellen. Het begin van de TCII bevindt zich dicht bij de vaatpool en zit vast aan het nierlichaampje met macula densa cellen. Juxtaglomerulaire cellen bevinden zich bij de afferente arteriole en zijn gemodificeerde gladde spiercellen. De extraglomulaire mesangiale cellen liggen vlak bij de glomulus en zorgen voor het hormoon renine die via de RAAS de reabsorptie van water en Na⁺ regelt en de secretie van kalium.

Renale papil met area cribrosa is de uitmonding van de nierverzamelbuizen (ductus papillaris Bellini). Hier druppelt de urine in de urineleiders naar de blaas. Op een thoraxfoto kan je de ureter vinden met contrastvloeistof bij de processus transversus van de wervelkolom (te zien in retrograad pyelogram). Ook kan je hem herkennen aan de musculus psoas major waar ze overheen lopen. Het transitionele epitheel in de ureter is hetzelfde als in de urinekelkjes. Dit weefsel bevat veel spiercellen waardoor de urine met actief transport naar de blaas kan komen. De circulaire gladde spiercellen liggen buitenom en de longitudinale spiercellen liggen binnenin. In de ureter zijn drie vernauwingen waar nierstenen vast zouden kunnen komen te zitten, namelijk in de overgang van de nierbekken naar ureter, in de kruising met de kleine bekken en in de uitmonding in de blaas. Wanneer het contrast niet wordt afgevoerd maar in de nier blijft zitten is er een verstopping in de ureter.

De ureter mondt uit in boven aan de achterzijde van de blaas (vesica urinaria, subretroperitoneaal). De spieren die over de blaas heen lopen, m. detrusor, zijn drie lagen dik en lopen willekeurig dwars door elkaar. Bij het legen van de blaas worden de ureters dichtgeknepen door de spieren. Hierdoor vindt er geen terugflow plaats in de ureter. In de blaas vanaf ventraal gezien is er een trigonum vesicae (blaasdriehoek) en urethra. Dorsaal van de blaas lopen de urethers en de vas deferens, bovendien kan je de prostaat en vesicula seminalis zien liggen. De urine wordt afgevoerd via de urethra. Bij mannen is deze ongeveer 20 cm lang, bij vrouwen slechts 3-5 cm. Bij mannen loopt de urethra door de prostaat (pars prostatica) en een deel door de bekkenbodem (bij beide geslachten). De bekkenbodemspier (externe urethrale sfincter) is een willekeurig aangestuurde spier, dwarsgestreept, hiermee kan je je plas ophouden. Mannen hebben ook nog een interne uretrale sfincter. Deze spier zit vlak onder de blaas. Hij wordt autonoom aangestuurd, sympathisch en zorgt ervoor dat bij de ejaculatie geen zaad in de blaas komt.

Week 6

HC-40: Klaring en GFR

Glomerulaire filtratie (GFR) is een van de belangrijkste functies van een nefron. GFR vindt plaats bij de glomerulus, het filtraat wordt vervolgens opgevangen in het kapsel van Bowman. Andere belangrijke processen in de nier zijn filtratie, secretie en resorptie van stoffen. Een belangrijk begrip in de nier-fysiologie is klaring. Klaring is de snelheid waarmee een bepaald deeltje uit het plasma verwijderd wordt. Klaring is een virtueel begrip, de eenheid van klaring is meestal milliliter per minuut. Het begrip klaring heeft alleen betrekking op de snelheid waarmee een stof wordt uitgescheiden door de nier.

• C = U x V / P                  

Waarin klaring (C) in ml/min. Urine concentratie (U) in mmol/L. Urine flow (V) in ml/min. En plasma concentratie (P) in mmol/L.

Klaring kan het best uitgelegd worden aan de hand van een voorbeeld. Stel de doorbloeding van een nier is 700 ml/min. Dit bloed bevat 142 mM Natrium. Er komt dus 0,7 x 142 = 100 millimol Natrium per minuut de nier binnen. Van deze 100 millimol Natrium wordt slechts 0,14 millimol uitgescheiden door de nier. Om 0,14 millimol Natrium te krijgen is eigenlijk maar 1 ml bloed nodig. We spreken dan dat de klaring voor Natrium 1 ml bloed is. In de nier vindt altijd massabalans plaats. Massabalans houdt in dat wat ''er in gaat, moet er ook uitkomen''. De arteriële input moet dus gelijk zijn aan de veneuze return opgeteld met de urine: Arteriële input = veneus return + urine. De veneus return blijft buiten beschouwing wanneer je naar klaring kijkt.

Bij sommige stoffen kan aan de hand van de klaring de GFR bepaald worden. Een stof moet dan aan de volgende eisen voldoen:

• De stof moet vrij filtreerbaar zijn
• De stof mag niet geabsorbeerd of gesecreteerd worden
• De stof wordt niet gemetaboliseerd noch geproduceerd door de nier
• De stof mag geen invloed hebben op de nierfunctie, de stof moet dus inert zijn (geen fysiologische kenmerken hebben).

Insuline is een stof die aan al deze eisen voldoet en dus ideaal is om de filtratiesnelheid te bepalen. Creatinine is een andere stof die aan al deze eisen voldoet, toch is deze stof minder geschikt om de GFR te bepalen dan insuline. Dit komt doordat creatinine voor een klein gedeelte wordt gesecreteerd (10%), maar deze secretie wordt opgeheven door de meetfout die gemaakt wordt.

• GFR

De glomerulaire filtratiesnelheid (GFR) is een optelsom van de bijdragen van alle nefronen. Een afname van GFR kan wijzen op een nierfunctiestoornis. Daarentegen kan een toename teken zijn van herstel. In de kliniek is de GFR een belangrijke maat voor de nierfunctie. Bij het meten van de GFR wordt de klaringsformule van een stof gebruikt die vrijelijk filtreerbaar is en geen andere bewerking ondergaat. Voor een GRF meting van creatinine is 24 uurs urine en plasmasamples nodig. Met behulp van de Cockcroft formule kan de klaring geschat worden:

• C = (140 – leeftijd) x lichaamsgewicht x 1,23 / concentratie plasmacreatinine.

Bij mannen wordt er vermenigvuldigd met 1,23, bij vrouwen niet. Dit komt doordat mannen meer spiermassa bevatten dan vrouwen.

De cockroft is op basis van gewicht. Dit is een maat voor de spiermassa. Er is een overschatting van de nierfunctie bij overgewicht, bij ouderen, bij patiënten die bedlegerig zijn of met reuma en/of spierziekten.

• MDRD

Een andere methode is MDRD: betrouwbaarder tussen 20-60 ml/min/1.73 m². Gaat uit van standaardnormaal gewicht. Deze methode beter niet toepassen bij patiënten met ondergewicht (overschatting) of gespierde sporters (onderschatting) omdat de verhouding BW en spiermassa verstoord is. De MDRD formule geeft een schatting van de GFR (iothalamaatklaring).

• GFR = 186 * (serumcreatinine (μmol/l) / 88,4)-1,154 * leeftijd (in jaren)-0,203 * 0,742 (indien vrouw).

Glucose is een stof die niet door de nier wordt uitgescheiden, anders gezegd: de excretie van glucose is 0. Er is totale reabsorptie. Onder speciale omstandigheden, wanneer de bloedsuikerspiegel te hoog is, wordt glucose toch uitgescheiden door de nier. Niet alle creatinine in het bloed wordt gefiltreerd, net als dat niet al het plasma wordt gefiltreerd. Het deel dat wel gefiltreerd wordt is de filtratiefractie.

• Filtratiefractie (FF) = GFR/RBF. De filtratiefractie is normaal ± 20%. Deze filtratiefractie bepaalt de hydrostatische druk en osmotische druk in efferente arteriolen.

Meting renal plasma flow (RPF)

Bij sommige stoffen is de nier in staat om in één passage het geheel van de stof te verwijderen/te klaren. Een voorbeeld van zo'n stof is para-aminohippuurzuur (PAH). PAH wordt door de nier in één passage verwijderd. Doordat de nier PAH gelijk verwijdert, kan aan de hand van de PAH de RPF/RBF bepaald worden. RBF/RPF staat voor de renale plasma/bloed flow. In het geval van PAH is de klaring gelijk aan de RBF. Wanneer een stof niet in een keer verwijderd wordt door de nier is de klaring kleiner dan de RBF. Een bekend voorbeeld van een stof waarbij de klaring lager is dan de RBF is Natrium.

Wanneer aan de hand van de klaring de RBF bepaald wordt, moet de stof aan een aantal eisen voldoen:

• De stof is aanwezig in plasma
• De stof wordt gefiltreerd en gesecreteerd maar niet gereabsorbeerd en volledig uit plasma verwijderd tijdens een nierpassage
• De stof is inert (geen fysiologische kenmerken) en wordt niet geproduceerd in de nier

PAH voldoet aan al deze eisen en kan dus goed gebruikt worden om de RBF te bepalen. Bij een lage concentratie PAH in het bloedplasma is de C_PAH gelijk aan het renale plasma flow. Hoe hoger de concentratie hoe meer de klaring C_PAH afneemt en uiteindelijk zal de klaring die van insuline benaderen.

• Een normale GRF is 120 ml/min.

HC-41: Regeling van GFR en RBF

Ook voor de verschillende processen in de nier geldt dat deze processen binnen bepaalde waarden moeten plaatsvinden. Er is dus ook in de nier zelf sprake van homeostase. De Glomerulaire filtratiesnelheid (GFR) en renal blood flow (RBF) moeten binnen bepaalden waarden blijven. Verschillende mechanismen hebben hier een invloed op. De GFR en de RBF worden op twee verschillende manieren binnen bepaalde waarden gehouden: door autoregulatie (myogenische en tubuloglomerulaire feedback) en door hormonen, modulerende stoffen en de sympathicus.

1. myogenische feedback

Onder de myogene processen wordt de bloedtoevoer en de bloedafvoer van een nefron bedoeld. Rond een normale bloeddruk verandert er niet veel in de GFR en de RBF waarden. Met behulp van myogene processen kunnen de RBF en GFR geregeld worden bij uiteenlopende arteriële bloeddrukken. De regeling van de RBF is er op gericht om de filtratiefunctie van de nier te waarborgen. De secundaire functie van deze regeling is voedingsfunctie.

2. tubuloglomerulaire feedback

Bij de tubuloglomerulaire feedback worden de GFR en de RBF waarden door het juxtaglomerulaire apparaat geregeld. Wanneer de GFR toeneemt, ontstaat er meer flow door de lis van Henle. In de macula densa wordt vervolgens een hogere flow waargenomen; er komen meer natrium en chloride moleculen langs die de macula densa opvangt. Het natrium wordt de cel uitgepompt met een natrium-kaliumpomp. Hierbij wordt ATP omgezet in ADP. ADP verandert in ADO (adenosine) wat aan een spiercel bindt. In deze spiercel wordt meer calcium afgegeven waardoor er vasoconstrictie plaatsvindt van de afferente arteriolen. Doordat de weerstand in de afferente arteriole daardoor toeneemt, daalt de GFR. Hierdoor wordt de GFR dus weer naar de gewenste waarde geleid. Dit is een vorm van een negatieve terugkoppeling. De tubuloglomerulaire feedback kan gevoelig en minder gevoelig zijn. Verschillende stoffen en processen leiden tot een toe/afname van deze tubuloglomerulaire feedback. Een verhoogde gevoeligheid ontstaat door; volume contractie, adenosine, PGE2, tromboxanen en Angiotensine 2 (ANG2). Een afname in gevoeligheid ontstaat door; volumedilatatie, ANP, NO, cAMP, PGI2 en door een eiwitrijk dieet.

3. hormonen, modulerende stoffen en de sympaticus

Voor RBF geldt ook dat er verschillende factoren zijn die de RBF beïnvloeden. Er zijn factoren die voor een afname in de RBF zorgen en er zijn factoren die voor een toename in de RBF zorgen. Vasoconstrictie, stress, adenosine, ADH, angiotensine 2, endothelines,  adrenaline zorgen voor een afname in de RBF. Afname in sympathische stimulatie, acetylcholine, ANP, dopamine, histamine en NO zorgen voor een verhoging in de RBF. Een hoge RBF zorgt vervolgens voor een hoge GFR.

De verschillende hormonen op een rij:

• Angiotensine II is een potente vaatvernauwer, zorgt voor toename van filtratiefractie en heeft vooral een effect op efferente arteriolen.
• Endothelines zijn eiwitten die zorgen voor vasoconstrictie voornamelijk via ET_b receptoren. Endotheline-1 (ET-1) bevindt zich in de nier en zorgt voor vasoconstrictie en een afname van RBF. Afferente arteriolen zijn hiervoor gevoeliger dan efferente arteriolen.
• ANP (artial natriuretic peptide): zorgt voor afferente vasodilatatie en efferente vasoconstrictie. Er is een toename in GFR door de toegenomen druk in glomerulaire capillairen. ANP is een antagonist voor afferente vasoconstrictie door noradrenaline, maar versterkt de efferente vasoconstrictie door noradrenaline. Dit effect van ANP handhaaft GFR bij een lage perfusiedruk, bijvoorbeeld als gevolg van hartfalen.
• Arginine vasopressine: is een potente vasoconstrictor, maar het effect op de nier is beperkt (alleen bij hoge concentraties). Het heeft vooral effect op efferente arteriolen.
• Nitric oxide: is een potente vasodilator. De afferente arteriolen zijn hiervoor gevoeliger dan de efferente arteriolen. NO moduleert het ANG II effect (belangrijkste actie van NO).
• Prostaglandines: worden geproduceerd door endotheel van mesangiale en tubulaire cellen. Het belangrijkste effect is het moduleren van de effecten van vaatvernauwers zoals ANG II waardoor extreme vasoconstrictie wordt voorkomen.
• Adenosine en ATP: zorgen voor vasoconstrictie.

Sympatische innervatie betreft vasculaire gladde spiercellen, mesangiale cellen, granulaire cellen en tubulaire cellen proximale tubulus, lis van Henle en distale tubulus. Innervatie is afferent drie maal intenser dan efferent. Daarmee is er mogelijkheid tot selectieve regeling van afferente en efferente weerstand.

De GFR wordt vooral beïnvloedt door de afferente en efferente arteriolen. Een toename in de weerstand van de efferente arteriole, zorgt voor een verhoging van de hydrostatische druk, hierdoor stijgt de GFR, maar daalt de RBF. Een afname van de efferente weerstand zorgt voor een daling GFR en stijging RBF. Een toename in de weerstand van de afferente arteriole, zorgt voor een verlaging van de hydrostatische druk, hierdoor daalt de GFR en de RBF. Bij een afname gebeurt het tegenovergestelde.

• De filtratiefractie (FF) is de GFR gedeelt door de RPF. Een hoge GFR leidt tot een hoge FF en een lage RPF zorgt voor een hoge FF.

Ultrafiltratie

Er zijn vier krachten, de Starling krachten, die de filtratie beïnvloeden:

• P_c: hydrostatische druk in de glomerulaire capillairen
• π_BS:: oncotische druk in de ruimte van Bowman
• P_BS: hydrostatische druk in de ruimte van Bowman
• π_GC: oncotische druk in de glomerulaire capillairen

Dit wordt in de volgende formule samengevat:

• GFR = Kf [(P_c - P_BS) - σ * (π_GC - π_BS)].

Hoe groter het verschil in hydrostatische druk, hoe meer er gefiltreerd zal worden. Hetzelfde geldt voor de oncotische druk. Hierbij is Kf de filtratiecoëffiënt en σ de reflectiecoëfficiënt. Als de reflectiecoëfficiënt 1 is, wordt de stof bijna niet gefiltreerd. Dit geldt voornamelijk voor eiwitten. Het aantal eiwitten in het plasma bepaalt de oncotische druk. De filtratiecoëfficiënt hangt af van de eigenschappen van het filter. In de nieren is de Kf groter is dan in andere weefsels. Een verandering van deze Kf heeft een groot effect op de GFR. De hydrostatische druk in de capillairen neemt iets af tussen het afferente en efferente deel, net als de hydrostatische druk in de ruimte van Bowman. De oncotische druk in de capillairen neemt af omdat er stof verdwenen is.  

De determinanten van de filtratie zijn:

• Structuur en eigenschappen van de filtratiemembraan (Kf en σ)
• Relatieve weerstand van de afferente en efferente arteriolen: Pc
• Veranderingen in hydrostatische en/of oncotische druk

Er is alleen filtratie als er een netto filtratiedruk is. Bij een lage RBF stopt de filtratie voor het einde van het capillair. Er is een reservecapaciteit. Als het RBF is, is er filtratie mogelijk over het hele capillair. Bij een hoog RBF is er filtratie over het gehele capillair, dat het maximum aan filtratie lijkt te bereiken. De filtratie wordt steeds vlakker. De filtratiefractie (FF) is het gedeelte dat gefiltreerd wordt (GFR) ten opzichte van het bloed daar door heen stroomt (RBF). De FF bepaalt de hydrostatische druk en oncotische druk in het bloed dat de efferente arteriolen verlaat. Ook de reabsorptie hangt af van de hydrostatische en oncotische druk, dus van de FF. Er is een glomerulotubulaire (GT) balans. Als de filtratiesnelheid omhoog gaat, gaat de reabsorptie ook omhoog. Dit komt door toename van oncotische druk in de capillairen, een afname van hydrostatische druk in de capillairen en een toename in het aanbod van glucose.

RC-11: Ademhaling en regulatie algemeen

Met behulp van een spirometer kan de longfunctie gemeten worden. De longfunctie wordt vergeleken met een referentie met spreiding op basis van leeftijd en geslacht. De belangrijkste waarden zijn VC en FEV1. De VC kan inspiratoir en expiratoir gemeten worden. De IVC kan groter zijn dan de EVC, vooral in het geval van slappe longen of obstructieve longziekten. De flow volumecurve geeft een normaal patroon weer, obstructief patroon, restrictief patroon of een patroon zoals te zien bij centrale luchtobstructie. Slechts een klein gedeelte van de inademing en uitademing is actief, de rest is passief omdat de longen van nature klein willen worden. Bij te veel of sterke uitademing, collaberen de longblaasjes. Bij een slappere long is de weerstand in de bronchioli hoger, waardoor de longblaasjes sneller collaberen. Dit komt door een verschil in equal pressure point tussen een gezonde en slappe long.

• obstructieve stoornis

Het obstructieve patroon kenmerkt zich door een vernauwing van de luchtwegen. Dit zorgt voor een lager FEV1, de VC is normaal of lager, FEV1/VC is lager en de TLC is normaal of hoger. Bij een FEV1/VC onder de 70% wordt gesproken van een obstructieve aandoening. Bij een irreversibele aandoening is er sprake van COPD, bij een reversibele aandoening van astma. Bij een irreversibele is er sprake van bronchiolaire fibrose of bronchiolaire collaps. Bij een reversibele obstructie is sprake van een spierspasme of ontsteking. Dit kan verholpen worden met medicijnen. Bij een reversibele obstructie is er sprake van een toename van meer dan 12% of meer dan 200 ml van de tweede meting ten opzichte van de eerste meting.

Bij centrale obstructie wordt onderscheid gemaakt tussen gefixeerde (geen verschil tussen in- en uitademing) en dynamische (verschil tussen in- en uitademing) centrale obstructie. Of de in- of uitademing belemmerd wordt, is afhankelijk van waar de vernauwing (stenose) zit. Bij centrale obstructie zit een vernauwing in de grotere luchtwegen. Dit geeft een afvlakking van de flow volume curve.

• restrictieve stoornis

Restrictief houdt in dat er een te kleine longinhoud is door stugge longen (interstitiële longziekte, longfibrose), stugge thoraxwand (kyfoscoliose), diafragmaparalyse of eerdere resectie. Het FEV1 is lager, de VC is lager, de FEV1/VC is normaal of hoger en de TLC is lager. Een restrictieve longaandoening wordt gesteld op basis van een lager TLC. De TLC is niet te meten met een spirometer.

• longfunctie meten

De longfunctie kan op verschillende manieren gemeten worden:

1. Spirometrie (dynamische volumes): wordt gebruikt bij diagnostiek obstructie en ernst longfunctiedaling bij obstructie/restrictie.
2. TLC meting: gebruikt bij diagnostiek restrictie.
3. Gastransport: meten van CO-diffusie en bloedgassen.
4. Compliantiemeting, lichaamsplethysmografie
5. V_totaal = V_{dode ruimte +} V_alveoli. V = ventilatie. Als de ventilatie in de dode ruimte toeneemt, neemt de ventilatie in de alveoli af. De PO2 in de arteriën gaat omlaag en de CO2 gaat omhoog. Dit wordt opgemerkt door de chemoreceptoren in de hersenen. Hierdoor gaat het ademminuut volume omhoog, waardoor PO2 weer toeneemt en de CO2 afneemt.

HC-42: Tubulaire functies 1

De proximale tubulus is het eerste echte component dat een rol speelt in de reabsorptie en de secretie van een nefron (proximaal = dichtbij). Chloride ionen, Natrium (67%), water (67%), aminozuren, fosfaat, bicarbonaat, glucose en urinezuren worden geresorbeerd in de proximale tubulus. Secretie vindt plaats van creatinine, waterstof, ammonium, medicijnen/drugs en organische anionen en kationen. Vloeistof die de proximale tubulus verlaat is iso-osmolair. Sommige stoffen zijn verdund en anderen geconcentreerd. De proximale tubulus bestaat uit twee verschillende delen; het eerste en het tweede deel.

1. eerste deel van de proximale tubulus

In het eerste deel vindt resorptie van natrium. bicarbonaat, lactaat, fosfaat, glucose, aminozuren en water plaats. Daarnaast bevinden er zich in dit eerste gedeelte carriers en transporters op het apicale membraan. Deze carriers en anti-porters (Na⁺/H⁺) zorgen voor vervoer van stoffen. Op het basolaterale membraan bevindt zich ook de Natrium/Kalium pomp. Deze pomp levert en kost energie. De reabsorptie van Cl en Na zijn niet direct gelinkt. In het tweede gedeelte vindt resorptie van natrium plaats (wat gekoppeld is aan het transport van chloride ionen). De Natrium/waterstof wisselaar is ook in dit tweede gedeelte aanwezig, parallel met chloride transport tegen organische anionen.

2. tweede deel van de proximale tubulus

In dit tweede gedeelte vindt voornamelijk passief transcellulair transport plaats. Ook in het tweede gedeelte bevindt zich de Natrium/kalium pomp en de Kalium/Chloride­­ cotransporter zich op het basolaterale membraan. Natrium gaat door de cel heen en kalium en calcium gaan via de tight junctions tussen de cellen door. In de proximale tubulus is de reabsorptie van water osmotisch. De cellen in de proximale tubulus hebben apicaal en basolateraal aquaporines 1 (AQP1). Passieve diffusie wordt bepaald door het elektrochemische potentiaal. Dit potentiaal komt tot stand door het concentratie-verschil van ionen en door het membraan verschil. Down-Hill-transport verplaatst zich in dezelfde richting als het elektrochemische potentiaal. Een voorbeeld hiervan is natrium die door het apicale membraam de cel in gaat en via het basolaterale membraam de cel weer uitgaat. Uphilltransport gaat juist tegen dit elektrochemische potentiaal in. Een voorbeeld is natrium die vanuit de interstitiële ruimte via de tight junction weer het lumen ingaat. Urine wat de proximale tubulus verlaat heeft dezelfde osmotische waarde als het plasma; het is iso-osmotisch. In de proximale tubulus vindt verdunning en concentrering van bepaalde stoffen plaats. Aminozuren en bicarbonaat worden verdund, terwijl ureum juist geconcentreerd wordt. Ook vindt er 67% resorptie van water en natrium plaats in de proximale tubulus. Ook zal 98% van de glucose worden geabsorbeerd in de proximale tubulus. De resterende 2% wordt daarna ook nog gereabsorbeerd. Glucose is nodig om natrium de cel in te krijgen via het apicale membraan. Lactaat, fosfaten en aminozuren kunnen de plaats van glucose innemen. De transporter is verzadigbaar. De glucoseklaring is nul. Chloride wordt in het eerste gedeelte van de tubulus paracellulair gereabsorbeerd door solvent drag. In het tweede gedeelte vindt reabsorptie paracellulair plaats door natriumchloride en transcellulair door exchange met organische basen die zich in de cel bevinden. In het basolaterale membraam zitten chloride kanalen en een kalium-chloride cotransporter.

1. dalende deel van de lis van Henle

Het dalende deel van de lis van Henle is permeabel voor water. Permeabel houdt in dat het water de lus in en uit kan. In dit dalende deel van Henle vindt daarom 15-20% van de water resorptie plaats. In het afdalende deel van de lis van Henle is er een osmotisch evenwicht tussen de vloeistof in het lumen en in de lis zelf. Wanneer er gekeken wordt naar de osmotische waarde tussen de cortex en de medulla, is de osmotische waarde van de medulla veel hoger dan in de cortex (van 300 naar 1200 mosm/kg H₂). In het dalende deel van de lis van Henle vindt urine concentratie plaats, doordat er water geresorbeerd wordt.

2. stijgende deel van de lis van Henle

In het stijgende deel van de lis van Henle vindt verdunning van de urine plaats. Het stijgende deel bestaat uit een dikwandig en een dunwandig gedeelte. Het dunwandig gedeelte is weinig permeabel voor water en er vindt transport van Natrium en ureum plaats. Natrium gaat het lumen in en ureum gaat de lis in. Het dikwandige gedeelte is ook impermeabel voor water. In dit dikwandige gedeelte bevindt zich de NA/2CL/K cotransporter. Hierdoor verdunt de urine (van 1200 naar 100 mosm/kg (H₂O). Het transport van water en oplosbare stoffen wordt gescheiden, waardoor een horizontale osmotische gradiënt ontstaat. In het dikke gedeelte van het opstijgende been (TAL) wordt Na, Cl en K gereabsorbeerd. Dit gebeurd 50% transcellulair en 50% paracellulair. De lis van Henle draagt dus bij aan de countercurrent exchanger/multiplicatie. Dit is het gehele proces waarmee in de nier een verticale of axiale osmotische gradiënt in lumen tAl / TAL en interstitium wordt gecreëerd. De bijdragen door de lis van Henle en de verzamelbuizen vindt plaats via concentratie van urine in het dalende deel van de lis van Henle, maar wordt verdund in het stijgende deel van de lis van Henle. De mate waarin hangt af van volumestatus. De bijdrage van de verzamelbuizen hangt ook af van volumestatus.

• single effect

Door het single effect ontstaat er een osmosegradiënt. Er ontstaat een horizontale osmosegradiënt tussen het opstijgende deel van de lis en de interstitiële vloeistof. Dit zorgt ervoor dat in het dalende gedeelte van de lis water het lumen in gaat. Dit single effect kan beïnvloedt worden door het ADH.

De grootte van het verticale osmotische gradiënt wordt bepaalde door:

• De grootte van het single effect
• De tubulaire flow: hoe sneller de flow, hoe kleiner het single effect en hoe kleiner de verticale gradiënt
• De lengte van de lis: bepaalt het aantal keren dat het single effect wordt vermenigvuldigd
• Countercurrent flow in de vasa recta

Normaal gesproken gaat in het afdalende deel de opgeloste stoffen naar het lumen en het water naar het ICF. Bij het opstiijgende deel gaan de opgeloste stoffen terug naar het ICF en het water terug naar het lumen. Bij ‘solute trapping’ blijft de osmolaliteit van het ICF hoog.

HC-43: Tubulaire functies 2

In de distale tubulus vindt minder resorptie plaats dan in de proximale tubulus. In de distale tubulus vindt 9% resorptie van natrium plaats en 19% resorptie van water. ADH zorgt voor een verhoogde resorptie van water en ureum. Aldosteron stimuleert resorptie van natrium en excretie van waterstof en kalium. De distale tubulus lijkt erg op het dikke stijgende deel van de lis van Henle, alleen zijn de natrium transporters anders en is er weinig waterreabsorptie. In het apicale membraan van de gekronkelde distale tubulus bevindt zich een Na/Cl cotransporter. Daarnaast is de waterpermeabilteit beperkt. In het basolaterale membraan bevindt zich net als in de proximale tubulus een natrium-kalium pomp. In de verzamelbuizen vindt resorptie plaats van natrium (onder invloed van aldosteron), chloride ionen, water en ureum (resorptie van ureum vindt alleen plaats wanneer er ADH aanwezig is). Daarnaast vindt er in de verzamelbuizen ook secretie plaats van Kalium, waterstof en ammonium wat ook door aldosteron wordt gestimuleerd. Er is een fijne afstemming van water elektrolyt excretie.

• secretie en resorptie van cellen

Er zijn drie hele belangrijke cellen die de secretie en de resorptie van cellen regelen: de alfa en de bèta geïntercaleerde cellen en de principiële cel. In de bèta geïntercaleerde cel vindt er op het apicale membraan secretie van bicarbonaat plaats en reabsorptie van chloride. Op het basolaterale membraan vindt resorptie van waterstof plaats en secretie van chloride. Bij de alfa geïntercaleerde cel is dit omgekeerd. Hier vindt dus aan het apicale membraan secretie van waterstof plaats door een H/K antiporter en H-ATP-ase en op het basolaterale membraan vindt resorptie van bicarbonaat plaats. Bij een principiële cel vindt er resorptie van natrium plaats en secretie van kalium via epitheliale Na (Ena) kanalen, ROMK (renal outer medullary K) kanalen en K/CL cotransporter.

• Antidiuretisch hormoon (ADH)

ADH zorgt voor een verhoogde cAMP (cyclisch adenosinemonofosfaat) in de cellen. Hierdoor wordt de Na/Cl/K cotransporter gestimuleerd in het dikke opstijgende deel van de lis van Henle, waardoor het single effect niet teniet wordt gedaan door waterreabsorptie in de verzamelbuis. ADH zorgt in de outer medulla en CCT voor toename in waterpermeabiliteit en stimulatie van ENaC (zorgt voor stimulatie van natrium reabsorptie en kalium secretie). In de inner medulla zorgt ADH voor toename van water- en ureumpermeabiliteit.

• Ureum

Ureum is een product van eiwitmetabolisme en kan zich ophopen in het medullair interstitium. Ureum wordt in een nier zowel gefiltreerd, geresorbeerd en gesecreteerd. Belangrijke ureumtransporters zijn aquaporines (AQ) en ureatransporters (UT). In de proximale tubulus en in de verzamelbuis vindt resorptie van ureum plaats (70% bij normaal volume). In het dunne afdalende deel van de lis vindt secretie van ureum plaats (60%). Hoeveel ureum geresorbeerd wordt, hangt af van het volume. Een laag volume en een lage flow zorgen voor weinig secretie van ureum, terwij een hoge flow en een groot volume zorgen voor veel secretie van ureum. Ureum draagt bij aan het single effect omdat het in de inner medulla bijdraagt (50%) als osmol. Er is een soort recycling van ureum. Er vindt secretie plaats in de lis van Henle en later in de verzamelbuis wordt het weer gereabsorbeerd (deels). Dat gereabsorbeerde ureum kan weer gesecreteerd worden in de lis om als osmol te fungeren.

RC-12: Klaring, GFR en RBF

De belangrijkste functie voor de nieren is het in stand houden van het milieu interieur. De nieren doen dit door:

• urineproductie
• productie van hormonen en enzymen (EPO, renine en de actieve vorm van vitamine D)
• uitscheiden van afvalstoffen
• zoutbalans in evenwicht houden
• waterbalans in evenwicht houden
• zuur-base balans in evenwicht houden

In de nier geldt altijd de massabalans. De massabalans houdt in dat wat de nier in gaat, ook de nier moet uitkomen:

• arteriële input = veneuze output + urine.

De snelheid waarin een stof wordt uitgescheiden door de nier hangt af van de plasmaconcentratie.

• GFR en klaring

De GFR is een optelsom van alle nefronen. Elke nefron heeft dus een eigen GFR. De GFR kan berekend worden door de klaring. De klaring is de hoeveel plasma die per tijdseenheid door de nier van een stof ontdaan wordt. Een ideale stof om de GFR te bepalen is insuline. Insuline ondergaat namelijk geen secretie of resorptie. Daarnaast wordt insuline door de nier gefiltreerd. Ook beïnvloedt insuline de functie van de nier niet. Insuline is dus een stof die fysiologisch inert is. Een andere stof om de GFR te kunnen bepalen is creatinine. Creatinine is iets minder geschikt dan insuline, aangezien creatinine voor ongeveer 10% gesecreteerd wordt. Wanneer de nierfunctie halveert, verdubbelt de creatinineconcentratie in het plasma. Aan de hand van de stof para-aminohippuurzuur (PAH) kan de RBF (renale blood flow) berekend worden. PAH wordt namelijk niet geabsorbeerd. De klaring van PAH is gelijk aan de RBF. De GFR kan op verschillende manier beïnvloedt worden. Wanneer er vasoconstrictie plaatsvindt bij de afferente arteriole neemt de GFR af. Wanneer er vasoconstrictie plaatsvindt bij de efferente arteriole neemt juist de GFR toe. Door dat de GFR beïnvloedt kan worden door vasodilatatie en vasoconstrictie kan de GFR beïnvloedt worden door het parasympatische en het sympatische stelsel. Hierdoor kunnen stoffen zoals, arginine-vasopressine (AVP) en atriaal natriuretisch peptide (ANP) ervoor zorgen dat de GFR toeneemt. Stoffen zoals angiotensine en renine zorgen ervoor dat de GFR daalt.

De klaring kan berekend worden via de volgende formule:

• Klaring = (140 – leeftijd) x gewicht / plasmacreatinine.

De klaring wordt bij een hoge leeftijd onderschat en bij een lage spiermassa overschat. De klaring wordt daarom in de praktijk met meerdere formules berekend.

• filtratiebarrière

Grote eiwitten en negatief geladen stoffen kunnen de filtratiebarrière niet passeren. De filtratiebarrière bestaat uit een basaalmembraan, epitheel en podocyten. Kleine eiwitten kunnen de filtratiebarrière wel passeren, maar worden gelijk geabsorbeerd. Een hoge bloedflow zorgt voor een hoge filtratiedruk die vervolgens weer zorgt voor een hoge plasmaflow. De hydrostatische druk in het kapsel van Bowman werkt tegen de oncotische druk van de glomerulus in. De peritubulaire capillairen hebben als functie het aanleveren van zuurstof en voedingsstoffen. Daarnaast nemen deze capillairen vocht met de daarin geabsorbeerde stoffen op.

• filtratiefractie (FF)

De filtratiefractie is het deel van het plasma dat gefiltreerd wordt. De filtratiefractie kan berekend worden door de GFR te delen door de RBF. Wanneer er veel vocht is, is de filtratiefractie laag. Wanneer er weinig vocht is (bijvoorbeeld onder invloed van angiotensine 2) is de filtratiefractie hoog.

HC-45: Osmoregulatie

Een van de functies van de nier is om de osmolariteit te bewaken. Dit doet de nier door de waterbalans te veranderen. De glomerulus laat deeltjes door die gefiltreerd kunnen worden. Grote moleculen en negatief geladen moleculen kunnen niet door de wand heen. De rest komt terecht in de ruimte van Bowman. Na de ruimte van Bowman is er een gekronkeld en recht deel van de proximale tubulus. Hier wordt 60-70% van de stoffen terug geabsorbeerd. In het dalende deel van de lis van Henle wordt water geabsorbeerd en in het stijgende deel zout. Voor dit laatste is energie nodig. In de distale tubulus wordt ook energie gebruikt om zout te reabsorberen. In de verzamelbuis wordt de verhouding van de urine verfijnd.

• Totale lichaamswater = 0,6 x lichaamsgewicht.

Tweederde van het totale lichaamswater bevindt zich in de intercellulaire vloeistof (ICF: 0,4 x lichaamsgewicht). Eenderde van het totale lichaamswater bevindt zich in de extra cellulaire vloeistof (ECF; 0,2 x lichaamsgewicht). Deze delen worden gescheiden door een celmembraan. Het ECF bestaat uit interstitiële vloeistof (3/4 van het ECF) en plasma (1/4 ECF). Tussen deze delen is geen verschil in concentratie mogelijk en geen verschil in lading. Er bevindt zich hiertussen een capillaire wand, waardoor deeltjes kunnen bewegen. Wanneer een membraam volledig permeabel is, kunnen de deeltjes vrij bewegen tussen twee compartimenten. Wanneer de wand semipermeabel is, kunnen de deeltjes niet naar het andere compartiment. Dit wordt opgelost door meer water te diffunderen naar de kant waar de hoogste concentratie is. Dit wordt osmose genoemd. Het diffunderen van water zorgt voor osmotische druk en deze druk neemt net zo lang toe, totdat die even hoog is als de hydrostatische druk in het compartiment. Het transport van water is mogelijk omdat er in het compartiment met de minste deeltjes meer watermoleculen tegen het membraam aanbotsen en dus doorgelaten worden. Hierdoor gaat het water naar de hoogste concentratie deeltjes toe. Het endotheel laat kleine deeltjes door zoals elektrolyten. Het celmembraan laat deze deeltjes niet door. Water en gassen kunnen door beide membranen heen. Eiwitten kunnen niet door beide membranen heen.

Er werken ook meerdere krachten op het transport van water en elektrolyten tussen de compartimenten: electrochemische gradient, crystalloïd osmotische druk, colloïd osmotische druk (oncotische druk) en hydrostatische druk.

• osmolariteit en osmolaliteit

Osmotische druk is afhankelijk van de concentratie van water. Wanneer een membraam permeabel is, zijn de compartimenten even groot. Wanneer het membraam impermeabel is voor bepaalde deeltjes, is het ene compartiment groter dan het andere compartiment. Osmose is het bewegen van water door middel van diffusie. Hiervoor worden aquaporine kanalen gebruikt. Water diffundeert van een lage concentratie deeltjes naar een hoge concentratie deeltjes. Osmol is een eenheid die weergeeft hoeveel mol van een bepaalde stof bijdraagt aan de osmotische druk in een oplossing. De molariteit van een bepaalde solutie is het aantal moles per 1 liter van de solutie. De molaliteit is het aantal moles per 1 kilogram van de oplossing. Osmolariteit is het aantal osmoles per 1 liter solutie. De osmolaliteit is het aan osmoles per 1 kg oplossing. Twee compartimenten met een semipermeabel membraan hebben dezelfde osmolaliteit. De effectieve osmolaliteit (tonus) kan berekend worden door de natriumconcentratie te vermenigvuldigen met 2 en de glucoseconcentratie daarbij op te tellen. Een hypertone oplossing zorgt voor een daling in het celvolume. Een hypotone oplossing zorgt voor een stijging in het celvolume. Een iso-osmotische oplossing zorgt noch voor een toename, noch voor een afname van het celvolume. De osmoregulatie is de manier waarop het lichaam de osmolaliteit binnen bepaalde waarden houdt. De osmolaliteit is de concentratie van het aantal actieve 'osmostoffen' per kilogram water. Natriumionen, Chloride ionen en bicarbonaat hebben de grootste bijdrage in de osmolaliteit. De osmolaliteit wordt binnen zeer nauwkeurige grenzen gehouden, er wordt gestreefd naar een osmolaliteit van 290 mOsmol/kg. Een afwijking van boven de 2% kan al grote gevolgen hebben voor het normale functioneren. De osmolaliteit is in alle lichaamscompartimenten gelijk, behalve in de nieren.

• waterbalans

Puur water is een hypotone oplossing. Door deze hypotone oplossing wordt de vloeistof in het interstitiële compartiment verhoogd. NaCl (0,9%) is een isotone oplossing. NaCl zorgt voor een verhoging van het volume in het extracellulaire compartiment, maar heeft geen invloed op de volumeconcentratie in het interstitiële compartiment. Een hypertone oplossing leidt tot een toename van vloeistof in het extracellulaire compartiment en een daling van vloeistof in het interstitiële compartiment. Een abnormale waarde van de osmolaliteit wordt opgelost door de concentratie van water aan te passen. Een abnormale waarde van de osmolaliteit wordt dus veroorzaakt in een disbalans van water. De osmolaliteit wordt geregeld door dorstgevoel en de afgifte van het ADH. Bij een hogere osmolaliteit wordt er meer ADH vrijgegeven en wordt de dorst-sensatie hoger. ADH wordt aangemaakt in de hypothalamus. Angiotensine 2 (ANG2), een hogere osmolaliteit en sympatische stimulatie zorgen er voor dat er meer ADH wordt vrijgegeven. Wanneer er meer ADH wordt vrijgegeven, wordt er minder water uitgescheiden. Hierdoor neemt het bloedvolume toe. Bij een hyponatriëmie is er sprake van teveel intracellulair water, wat kan leiden tot hersenoedeem. Dit kan behandeld worden door het toevoegen van een hypertone natrium-chloride oplossing, waardoor het celvolume afneemt.

• disbalans van water

Een verstoring van de waterbalans kan op twee verschillende manieren opgelost worden:

1. Urine wordt geconcentreerd
2. Urine wordt verdund

Wanneer te weinig water in het lichaam aanwezig is, wordt de urine geconcentreerd. Wanneer er te veel water in het lichaam aanwezig is, wordt de urine verdund. Uiteindelijk is de handhaving van de volumeconcentratie belangrijker dan de osmoregulatie.

Bij diabetes insipidus lukt het maximaal concentreren van de urine niet, omdat er een exces is aan osmolen in de urine (bijvoorbeeld glucose), er een tekort is aan ADH of als ADH niet kan aangrijpen op de receptor in de verzamelbuis.

HC-46: Volumeregulatie

Het effectieve circulerende volume is het gedeelte van het ECF dat zich in de vaten bevindt en effectief door de weefsels wordt vervoerd. In een normaal individu kan men aan de hand van de ECV globaal de ECF bepalen.

• volumeregulatie

De volumeregulatie wordt in stand gehouden door de Natriumconcentratie. Wanneer er extracellulair Natrium wordt toegevoegd, neemt het extracellulair volume toe. Het maakt daarin niet uit of natrium in een iso/hypo/hypertone toestand wordt toegediend. Wanneer het lichaam plotseling meer Natrium binnenkrijgt, wordt er meer water vastgehouden door het lichaam. Dit doet het lichaam door meer ADH af te geven, of een dorstgevoel af te geven, waardoor men meer gaat drinken. Modulatie van ECF leidt tot modulatie van plasmavolume en daarmee tot modulatie van cardiac output.

Er zijn vier verschillende sensoren die de volumeregulatie onder controle houden:

1. Lage druk sensoren (deze zijn het belangrijkste). Deze sensoren bevinden zich in het atrium en in het pulmonaire vaatsysteem.
2. Hoge druk sensoren. Deze sensoren bevinden zich in de sinus carotide, in de aortaboog en in het juxtaglomerulaire compartiment. Het belang van deze sensor hangt af van de volumestatus.
3. Sensoren in het centrale zenuwstelsel
4. Sensoren in de lever

Het effectief circulerend volume kan door middel van verschillende systemen en stoffen geregeld worden. Het RAAS systeem (renine-angiotensine-aldosteron-systeem), sympatische stimulatie en het ADH zorgen ervoor dat er meer natrium wordt geresorbeerd. Daarnaast zorgen deze systemen voor een toename in dorstsensatie, een toename in aldosteron, een verhoging in de gevoeligheid van de macula densa, verhoging in de filtratiefractie en uiteindelijk voor het meer vast houden van water/ meer water resorptie. Het ANP zorgt voor het omgekeerde proces: een afname van het aldosteron, meer natrium secretie, meer water secretie, verlaging van de filtratiefractie en de urine wordt dus meer verdund. Renine wordt vrijgegeven door een afname in doorbloeding, een toename in sympatische activiteit, door de stof Endotheline, PGE2, cAMP, I2. Wanneer renine wordt vrijgegeven wordt het RAAS systeem geactiveerd en wordt er uiteindelijk dus minder water gesecreteerd en de urine wordt dus geconcentreerd.

HC-53: Hypertensie, renale aspecten

De bloeddruk kan bepaald worden door de hartprestatie maal de perifere weerstand. Bij hypertensie is óf de hartprestatie verhoogd óf de perifere weerstand. De perifere weerstand wordt voornamelijk bepaald door de arteriolen. Hypertensie wordt gedefinieerd als een bovendruk (systolische bloeddruk) boven de 140 of een onderdruk (diastolische bloeddruk) boven de 90. Hypertensie vergroot de kans op orgaanschade door een beroerte en komt vaker voor bij mannen.

Hypertensie komt steeds vaker voor onder de bevolking. Roken, alcohol, overgewicht, een verhoogde zoutinname en stress zijn de voornaamste risicofactoren. Ondanks dat veel mensen hypertensie hebben, worden de meeste patiënten met hypertensie niet gecontroleerd (82%). Daarnaast hebben enkele mensen onterecht de diagnose hypertensie gehad. Dit kan komen doordat de bloeddruk variabel is over de dag. Factoren die voor biologische variabiliteit zorgen zijn

• inspanning
• stress
• pijn
• volle blaas
• praten
• overvullen
• boezemfibrilleren

Daarnaast kunnen er meetfouten ontstaan in de meting van bloeddruk door het apparaat, de afmeting van de manchet en de positie van de manchet. Er wordt altijd gezegd: “Een meting is geen meting”. Het advies is om een automatische bloeddrukmeter te gebruiken omdat deze heel betrouwbaar is en altijd op dezelfde manier meet.

Hypertensie kan onderverdeeld worden in twee categorieën:

1. primaire hypertensie
2. secundaire hypertensie

Onder primaire hypertensie vallen de genetische en omgevingsfactoren, dit is in 80-90% van de mensen met hypertensie het geval. Secundaire hypertensie wordt veroorzaakt door een andere ziekte (zoals diabetes mellitus) of medicatie. Secundaire hypertensie komt vooral voor bij jongere personen. Hoe lager de leeftijd is bij een persoon met hypertensie, des te groter is de kans dat er sprake is van secundaire hypertensie. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn bij fibromusculaire dysplasie (FMD). Secundaire hypertensie wordt ook gevonden bij therapie-resistentie. Dit kan komen door het verkeerd meten van de bloeddruk, het witte-jas effect, imcompliantie en overgewicht. De classificatie van secundaire hypertensie is op basis van medicatie, vasculair, nierziekte of endocrien.

• Diagnostiek van hypertensie

Hypertensie wordt gediagnosticeerd in een aantal stappen. Er wordt eerst een anamnese afgenomen. Hypertensie heeft geen specifieke symptomen. Hoofdpijn is ook geen symptoom van hypertensie, behalve als dit aanvalsgewijs voorkomt zoals bij een feochromocytoom of een hypertensieve crisis. Bij de anamnese moet er gekeken worden of er aanwijzingen zijn voor orgaanschade, of er aanwijzingen zijn voor een secundaire hypertensie en naar de kans op het krijgen van hart- en vaatziekten. Daarnaast vindt er lichamelijk onderzoek plaats. In het lab wordt onderzoek gedaan naar natrium, kalium, creatine, lipeden en glucose. De urine wordt onderzocht op microalbumine/creatine en natrium. Bij een ECG kan gekeken worden of een linker ventrikel hypertrofie (LVH) aanwezig is.

• Behandeling van hypertensie

Het grootste deel van hypertensie kan verholpen worden door leefstijlinterventie; stoppen met roken, meer bewegen, minder zout eten en minder vet eten. Wanneer de oorzaak van hypertensie echter niet te veranderen is door leefstijlinterventies, kunnen er medicijnen voorgeschreven worden. Diuretica, bètablokkers, ACE-remmers, a2-antagonisten en Ca-antagonisten vallen onder de antihypertensiva. Deze medicijnen hebben echter ook bijwerkingen. Zo kan thiazidediuretica leiden tot hypokaliemie, bètablokkers voor vermoeidheid en duizeligheid, ACE-remmers kunnen leiden tot een hyperkaliemie en prikkelhoest.

• Interactie tussen hypertensie en diabetes

Hypertensie en diabetes gaan vaak samen. Van de mensen met diabetes mellitus heeft 75% hypertensie. Ook heeft 75% kans op cardiovasculaire sterfte. Iemand met hypertensie heeft een 3 keer zo hoge kans op diabetes. Een hoge bloeddruk en hoge glucose vergroten de schade aan het lichaam. Onbehandeld vergroot dit de kans op overlijden, dialyse of orgaantransplantatie. Een intensievere vorm van behandeling lijkt effectiever om de mortaliteit te verlagen.

Week 7

RC-13: Tubulaire functies

Rond de Lis van Henle liggen kleine bloedvaten, de peritubulaire vaten. Deze peritubulairen zorgen voor een interactie tussen de Lis van Henle en het bloed. Door deze interactie kunnen zouten zoals Natrium, Kalium en chloride zich naar of van de Lis toe verplaatsen. Ook kan er water naar de Lis gesecreteerd of geabsorbeerd worden.

In de glomerulus vindt filtratie plaats. Zouten en water worden gefiltreerd, maar eiwitten zijn te groot om te gefiltreerd te worden. Dit komt doordat eiwitten niet door het filtratiemembraan heen kunnen. Dit membraan bestaat uit een basaal membraan, endotheel en podocyten. Kleine eiwitten kunnen dit membraan wel passeren, maar worden vervolgens weer geabsorbeerd.

Natrium bevindt zich vooral in het extracellulaire compartiment. Natrium wordt in een nefron geabsorbeerd. Absorptie van natrium vindt vooral in de proximale tubulus plaats, namelijk 67%. Daarnaast vindt er in het opstijgende deel van de Lis van Henle 25% van de natriumresorptie plaats. Tot slot wordt er in de distale tubulus nog 5% natrium geabsorbeerd en in de verzamelbuizen 3%. Natrium is niet de enige stof die wordt geabsorbeerd in een nefron. Naast natrium worden chloride, water, fosfaat, bicarbonaat, glucose, aminozuren en urinezuren geabsorbeerd. Creatinine, H⁺, NH₄, en medicijnen worden gesecreteerd.

Bij een laag effectief circulerend volume wordt er meer natrium geresorbeerd. Dit komt omdat je lichaam water wilt vasthouden, doordat natrium wordt geresorbeerd volgt er automatisch water. Naast een laag effectief circulerend volume, stimuleren angiotensine-II, norepinefrine, een hoge GFR, een hoge filtratie fractie (FF) en ADH de natriumresorptie. ANP heeft juist een tegenover gesteld effect, je lichaam wilt water uitscheiden en er vindt dus minder natrium resorptie plaats. ANP doet dit door dilatatie in de afferente arteriool en constrictie in de efferente arteriool, hierdoor neemt de GFR toe. Hierdoor neemt de renine secretie af en dus ook de aldosteron secretie. Dit leidt tot een verminderde natriumresorptie.

Onder invloed van ADH worden er meer of minder aquaporines in de cel ingebouwd. Wanneer er veel ADH aanwezig is, zijn er veel aquaporines aanwezig in een cel, hierdoor kan water de cel passeren en vindt er meer water resorptie plaats. Wanneer er veel water in het lichaam aanwezig is, wilt je lichaam dit overtollige water kwijt. Dit doen de nieren door de urine te laten verdunnen. De osmolariteit in deze verdunde urine is laag. Wanneer er te weinig water in het lichaam aanwezig is wilt je lichaam dit water vasthouden, het gevolg hiervan is dat de nieren de urine gaan concentreren. De osmolariteit van deze geconcentreerde urine is hoog. Om te kunnen concentreren hebben de nieren een concentratiegradiënt tussen de vasa recta en verzamelbuis nodig en ADH. De nieren zijn beter in staat om de urine te laten verdunnen. De urine kan maximaal 10x verdund worden en slechts 4x geconcentreerder zijn.

In het dalende deel van de Lis van Henle gaat er water de Lis uit, hierdoor wordt de urine geconcentreerder en heeft het een hoge osmolariteit. In het stijgende deel van de Lis van Henle worden er zouten geresorbeerd, hierdoor vindt er verdunning van de urine plaats.

De osmolariteit in het stijgende Lis van Henle is dus laag. Ureum kan onder invloed van ADH geabsorbeerd en gesecreteerd worden. In de proximale tubulus vindt er resorptie van ureum plaats. In het stijgende deel van de Lis van Henle vindt er secretie van ureum plaats. Tot slot vindt er in de distale tubulus resorptie van ureum plaats.

De osmotische gradiënt wordt in stand gehouden door de vasa recta. De vasa recta zijn kleine bloedvaten die zich om de Lis van Henle bevinden. Het stijgende deel van de vasa recta bevindt zich bij de dalende deel van de Lis van Henle. Hierdoor verplaatst er water in het stijgende deel van de vasa, de vasa recta in. De zouten gaan dus in het stijgende deel van de vasa recta de vasa recta uit. Het omgekeerde is van toepassing bij het dalende deel van de vasa recta. Het dalende deel van de vasa recta bevindt zich bij het stijgende deel van de Lis van Henle. Hierdoor gaat er water in het dalende deel van de vasa recta, de vasa recta uit. Zouten komen juist de vasa recta in.

Diuretica zorgen ervoor dat er meer secretie van natrium en water plaatsvindt. Hierdoor wordt de urineproductie verhoogd. Diuretica worden gebruikt bij mensen met hartfalen of bij personen die een abnormale bloeddruk hebben. Bij diabetes insipidus is er sprake van een daling in de gevoeligheid van ADH. Hierdoor daalt de ADH. Mensen met diabetes insipidus hebben dus een hogere urineproductie.

HC-46: van fysiologie naar kliniek1

De nierfunctie wordt bepaald door:

• Renale bloedflow

• Glomerulaire filtratie (GFR)

• Tubulaire functies

  • Terugresorptiefunctie van glucose, natrium en bicarbonaat.

  • Urine concentrering en verdunning

  • Uitscheiden functie van waterstof, kalium en kreatinine.

• Endocriene functies

  • Activatie van vitamine D, renine en EPO.

De nieren maken 0,4% van het totale lichaamsgewicht uit. Zij filteren 20% van de cardiac output (4 ml/g/min). Dit is 1 liter per minuut. Dit doen de nieren om een adequate GFR te beruiken. Een nier bevat 0.8 - 1.2 miljoen nefronen. Dit aantal nefronen wordt bereikt in de 36^e week van de zwangerschap. 25% van de renale bloed flow is de GFR. De GFR is 125 ml/min of 150-200 liter per dag. De meeste reabsorptie wordt gedaan door de tubuli. Uiteindelijk is de urine output 1.5 tot 2 liter per dag. Een normale GFR bij jonge gezonde mannen is 130 ml/min/1.73m2 en bij jonge gezonde vrouwen 120. Na 40 jarige leeftijd neemt de GFR jaarlijks met 1 ml/min/1.73m2 af.

Een slechte nierfunctie betekent dat de GFR is afgenomen. Hierdoor zal er minder creatinine excretie zijn en dus een hogere plasma creatinine concentratie. De 24-uurs creatinine klaring kan berekend worden met de volgende formule: ((urine creatinine (mmol/l) x 1000)/serum creatinine (micromol/l)) x 24-uurs volume(ml)/1440. Het nadeel van deze methode is dat het veel vraagt van de patiënt en dat er worden gemakkelijk verzamelfouten gemaakt.

Wanneer de serum kreatinine in een dag verdubbeld en de patiënt gedurende die dag geen diurese (urine aanmaak) heeft dan is de klaring 0 ml/min. Dit komt omdat de hoeveelheid urine meegenomen wordt in de 24-uurs kreatinine klaring 0 is, waardoor de totale klaring 0 is.

Een andere formule is de MDRD-formule: 175 x (serum kreatinine (μmol/L) / 88,4)^-1,154 x leeftijd ^-0,203 x Y x Z. Y is 0,742 als vrouw. Z is 1,210 als Afrikaans-Amerikaans. Nadelen van de MDRD-formule zijn: een vrij ruim 90% betrouwbaarheidsinterval, onbetrouwbaar bij een klaring groter dan 60 ml/min, alleen geldig voor de leeftijdsgroep 18-69 jaar. De Cockcroft Gault-formule is (140-leeftijd) x lichaamsgewicht (kg) / serum kreatinine (μmol/L) x R. R(man) is 0,86 en R(vrouw) is 1,01. Deze formule geeft een overschatting van de nierfunctie bij overgewicht en is hij niet geschikt voor mensen onder de 18 jaar.

Het serum kreatinine alleen zegt niet over de nierfunctie. Er moet ook gekeken worden naar leeftijd en gewicht. Mensen met meer spiermassa hebben een hogere kreatinine concentratie in het bloed. Er wordt van een verminderde nierfunctie gesproken als de nierschade of een verminderde nierfunctie (klaring < 60 ml/minuut) langer dan drie maanden bestaat.

De oorzaken van nierfunctieverlies kan je prerenaal, renaal (vasculair, glomerulair of tubulair) of postrenaal vinden. Een prerenale oorzaak van nierfunctieverlies is verminderde perfusie van de nieren door dehydratie, volumeverlies, hartfalen, shock of leverfalen. De fractionele natriumexcretie (FeNa) is dan kleiner dan 1%. Een hypovolemie (laag volume) kan ontstaan door diarree, braken en diuretica en is te herkennen aan hypotensie, tachycardie, orthostase, turgor en gewicht.

Postrenale oorzaken van nierfunctieverlies kunnen zijn:

• Blaasuitgang obstructie

• Bilaterale ureter obstructie

• Unilaterale ureter obstructie

Een unilaterale ureter obstructie kan het gevolg zijn van een tumor, een steen of littekenweefsel. Postrenale nierinsufficiëntie is te herkennen aan prostatisme (vergroting van de prostaat), intra-abdominale maligniteiten, flankpijn, plotselinge anurie en stolsels in de urine. Daarnaast kan een vergroting van de nieren en/of blaas gezien worden. Bovendien zal het pyelum en/of ureter gedilateerd zijn.

HC-47: Zuur-base

De H+ concentratie ([H+]) in ons bloed is 40nmol/L met een nauwe boven- en ondergrens. Deze concentratie is nodig voor het optimaal functioneren van proteïnen en enzymen en voor het membraan potentiaal. Afwijkingen in [H+] komen door metabolische oorzaken, zoals een toename in zuur door een externe bron (intoxicatie), een toename in zuur door een interne bron (lactaatzuur, ketonzuur), braken, diarree en nier disfunctie. Daarnaast kan het komen door respiratoire oorzaken, zoals hypoventilatie en hyperventilatie.

Zuur wordt extracellulair gebufferd door bicarbonaat. Dit is een snelle en efficiënte buffer waarbij CO2 en H2O bij vrijkomt. Intracellulair vindt buffering plaats door proteïnen, fosfaten, hemoglobine en botmineralen. Dit is een langzamere manier van bufferen die plaats vindt na enkele uren.

Wanneer er veel zuur (H⁺) aanwezig is wordt er gesproken over een acidose. Bij een acidose is er sprake van een lage pH. Wanneer er weinig zuur aanwezig is (H⁺) wordt er gesproken van een alkalose. Bij een alkalose is er sprake van een hoge pH.

Ons lichaam is een open systeem, als we een zuur toevoegen zal de pCO₂ gelijk blijven (overschot CO₂ blazen we uit) maar de concentratie bicarbonaat zal afnemen (wordt opgebruikt). Daarnaast vindt intracellulaire buffering plaats en respiratoire of metabole compensatie. De pH wordt bepaald door de concentratie niet gebufferde, niet gebonden vrij H⁺ ionen. De concentratie vrije H⁺ ionen wordt bepaald door de verhouding tussen bicarbonaat en de pCO₂, dit is te zien de Henderson-Hasselbachvergelijking.

Er is sprake van een wasbak model. Dagelijks komt er circa 20 mmol H+ uit het dieet en circa 40 mmol H+ uit het metabolisme. De verbranding in het lichaam zorgt voor 15000 mmol potentieel H+ dat uitgestoten wordt als CO2 en H2O. 10 mmol bicarbonaat gaat verloren met de ontlasting en 70 mmmol H+ met de urine. Er is ook verlies van bicarbonaat via de nier.

De normaal waarden zijn:

pH = 7.42

pCO2 = 5.33 kPa = 40 mmHg

[HCO3=] = 24 mmol/L

Bij een respiratoire of een metabole acidose is er sprake van een lage pH, dit komt doordat er veel H⁺ aanwezig is. Bij een metabole acidose is de concentratie bicarbonaat laag, om de pH te verhogen vindt respiratoire compensatie plaats. Men gaat sneller ademhalen om de CO₂ kwijt te raken in de longen (hierdoor daalt de pO₂ en de pH). Bij respiratoire acidose is de ventilatie niet goed waardoor CO₂ ophoopt en H⁺ vormt, hierbij vindt metabole compensatie plaats waardoor de concentratie bicarbonaat toeneemt. Op een langer termijn spelen de nieren een rol in het in stand houden van de pH waarden. Dit doen de nieren door de H⁺ ionen te secreteren en door bicarbonaat aan te maken.

Het anion gap is de concentratie natrium (positieve deeltjes) minus de concentratie chloor en bicarbonaat (belangrijkste negatieve deeltjes). Normaal ligt deze waarde tussen de 8 en 12 mmol/L. Als de waarde toeneemt bij een metabole acidose, dan is er een vreemd exo- of endogeen zuur in het lichaam. Een verhoogde anion gap kan komen door anaerobe verbranding (lactaat acidose), intoxicatie met een zuur van buitenaf of door een tekort aan insuline (ketoacidose). Bij een gewone metabole acidose is de gap anion nul maar de concentratie bicarbonaat is verlaagd. De concentratie chloor moet dus zijn toegenomen, we spreken van hyperchloremic acidose.

Bij een metabole alkalose is er sprake van een hoge pH, dit komt doordat er veel bicarbonaat aanwezig is. Bij een metabole alkalose gaat men minder snel ademhalen (respiratoire compensatie), hierdoor stijgt de CO2 in het bloed. Bij een respiratoire alkalose is de pCO₂ laag, om dit metabool te compenseren wordt de bicarbonaat concentratie verlaagd. Er vindt minder H⁺ secretie plaats en er vindt juist wel secretie plaats van bicarbonaat door de bèta-geïntercaleerde cellen. Ook de GFR en de renale flow hebben een invloed op de H⁺ secretie. Bij een hoge GFR vindt er meer H⁺ secretie plaats. Hierdoor wordt een acidose voorkomen.

Bicarbonaat kan door de nieren vrijwel volledig geresorbeerd worden. Dankzij het RAAS systeem dat zorgt voor Na resorptie, waaraan bicarbonaat resorptie is gekoppeld. De natrium gradiënt is de drijvende kracht hiervoor. De concentratie van HCO3- en pCO2 wordt door een sensor aan de basolaterale kant van het membraan gemeten. In het eerste deel van de proximale tubulus wordt meer HCO3- dan water geresorbeerd. Ongebonden H⁺ kan niet ge-excreteerd worden, want dat is toxisch voor de nieren. Als titreerbaar zuur, gebonden aan fosfaat of sulfaat kan het wel. Daarnaast kan excretie plaatsvinden als H⁺ ammonium vormt met het ammoniak wat in de lever wordt gemaakt. Bij metabole acidose maakt de lever meer ammoniak aan.

Er zijn verschillende diuretica die een invloed hebben op de zuur-base balans in de nier. Carbonische anhydrase inhibitors veroorzaken een acidose doordat bicarbonaat niet meer geresorbeerd kan worden. Er vindt minder H⁺ secretie plaats, dit zorgt ervoor dat de pH van de urine hoger wordt (alkaline). Kalium sparende diuretica werkt hetzelfde. Deze kaliumsparende diuretica veroorzaken een acidose. Ook in dit geval vindt er minder H⁺ secretie plaats en wordt de urine dus alkaline. Lis- and thiaziade diuretica werken omgekeerd. Deze diuretica veroorzaken een alkalose. Bij een alkalose is de pH in het bloed hoger.

Een te veel in kalium (hyperkaliaemie) leidt tot een acidose. Intracellulair is er sprake van een alkalose, maar extracellulaire is er sprake van een acidose. De nieren merken alleen de alkalose in de cel op, wat als gevolg heeft dat de nier minder H⁺ gaat secreteren en het kalium zich verplaatst naar buiten de cel. Het omgekeerde gebeurd bij een hypokaliaemie. Hypokaliaemie leidt tot een alkalose. Intracellulair is er sprake van een acidose, terwijl er extracellulaire sprake is van een alkalose. De nieren merken echter alleen deze acidose in de cel op. Hierdoor vindt er meer H⁺ secretie plaats en kalium gaat dus de cel in.

HC-48: Zuur-base en Kaliumregulatie

Kalium is een erg belangrijke stof in het lichaam. Kalium heeft verschillende functies in het lichaam: het heeft een rol in het celvolume, de regeling van de pH, functionering van pompen en enzymen, een rol in de DNA-synthese, actiepotentialen et cetera. Kalium bevindt zich vooral intracellulair, slechts 2% van het kalium is extracellulair aanwezig. Dit is het omgekeerde van natrium, natrium bevindt zich in grote mate extracellulair. Kalium wordt geproduceerd door spieren, daarnaast komt er kalium in het lichaam door voedselinname (100 mmol per dag). Ook voor kalium geldt er een homeostase; er moet een kalium balans ontstaan. Deze kaliumbalans ontstaat door verschillende regelmechanismen, adrenaline, insuline, aldosteron en de nieren houden het kalium in een balans.

Wanneer een persoon veel kalium binnenkrijgt door middel van voedsel, wil het lichaam het kalium kwijt. In eerste instantie wordt het kalium snel opgenomen in de cel, om de plasmaconcentratie te verlagen. Daarna wordt het kalium uitgescheiden via de urine, de urine bezit dan een hoge kaliumconcentratie. Het omgekeerde is van toepassing bij een persoon die weinig kalium binnenkrijgt. Het lichaam wil in dat geval het kalium vasthouden, het gevolg hiervan is dat er maar weinig kalium in de urine aanwezig is (een lage kaliumconcentratie). Kalium kan zowel geabsorbeerd als gesecreteerd worden.

Een hyperkaliaemie kan ontstaan door het vrijkomen van kalium uit spierweefsel, een shift van intracellulair naar extracellulair of door het mislukken van kalium om de cel in te komen. Daarnaast kan het ontstaan door te weinig uitscheiding van kalium in de nier, door nierinsufficiëntie of hypo-aldosteronisme. Hyperkaliaemie kan leiden tot ritmestoornissen, spierzwakte en acidose. Hypokaliaemie kan ook leiden tot ritmestoornissen en spierzwakte, maar veroorzaakt een alkalose. Dit kan ontstaan door een shift van kalium van intracellulair naar extracellulair of door verlies aan kalium via de darmen (diarree) of nieren.

Kalium wordt in de proximale tubulus passief geresorbeerd met behulp van solvent drag, diffusie langs de elektrische gradiënt en de Na-K-pomp. In het dikke opstijgende been van de lis van Henle wordt kalium paracellulair passief en transcellulair actief geresorbeerd. Diffusie langs de chemische gradient gebeurd passief en de Na-K-Cl-pomp werkt actief. In alfa-intercalated cellen van de verzamelbuis wordt kalium apicaal actief geresorbeerd met behulp van de H-K-pomp en basolateraal passief. In de principal cellen van de verzamelbuis wordt kalium apicaal actief gesecreteerd met ENaC kanalen.

De kalium excretie is afhankelijk van de kalium concentratie en de flow in de corticale verzamelbuis. De kalium concentratie in de verzamelbuis is afhankelijk van het negatieve voltage in het lumen en dus van de natrium resorptie of de aanwezigheid van een ander negatief geladen deeltje in de verzamelbuis. Diuretica zorgen voor een lage kaliumsecretie en hypokaliaemie, want er is dan meer natrium in de verzamelbuis dat vervolgens opgenomen zal worden ten koste van kalium (Na-K-pomp). De lisdiuretica inhiberen NA-Cl-K reabsorptie in het opstijgende deel van de lis van Henle. Thiazide diuretica inhiberen NaCl reabsorptie in de distale tubulus. Het RAAS systeem zorgt ook voor meer natrium resorptie en dus kalium excretie in de principal cells van de verzamelbuis. RAAS verhoogt namelijk de aldosteron concentratie waardoor er meer ENaC kanalen komen.

Bij mensen die frequent drop eten functioneert cortisol als aldosteron, dit kan leiden tot hypokaliaemie en een hoge bloeddruk. Kaliumsparende diuretica inhiberen ENaC, waardoor minder natrium wordt geresorbeerd en er mogelijk hyperkaliaemie ontstaat.

Bij diarree ontstaat hypokaliaemie doordat kalium niet wordt opgenomen in de darmen en RAAS actief wordt. Als de nier niet goed functioneert ontstaat hyperkaliaemie, omdat het kalium niet goed gefilterd wordt. Een crush-trauma bij soldaten kan leiden tot hyperkaliaemie, door de knelling van de ledematen komt kalium de spieren uit. Dit veroorzaakt ritmestoornissen.

RC-14: Osmo- en volumeregulatie (15-03-2016)

Het menselijk lichaam bestaat voor 60% uit water. Van dit water bevindt zich 2/3 in het intracellulaire compartiment, en 1/3 in het extracellulaire compartiment. Een man van 70 kg bestaat dus uit: 0,6 x 70 = 42 Liter water. Extracellulair bevindt er dus: 1/3 x 42 = ong. 15 L. Stel de concentratie van het natrium in zijn bloed is 142 mmol. Dan bevindt er 142 x 15 = 2130 mmol natrium in het extracellulaire compartiment. Natrium is vooral extracellulair aanwezig en kalium intracellulair vanwege de natrium-kaliumpomp.

De volumeregulatie wordt geregeld door de natriumbalans. Er wordt echter gekeken naar de hoeveelheid natrium, en niet naar de natriumconcentratie. Stel je loopt door een woestijn en hebt geen water bij je, je zweet veel en verliest dus veel water. De natriumconcentratie in het lichaam stijgt dus flink. Eigenlijk zou je het natrium kwijt willen, maar dit heeft als gevolg dat je nog meer water verliest. Er wordt dus gekeken naar de hoeveelheid natrium in het lichaam en niet naar de concentratie van dit natrium.

De osmolaliteit is het aantal actieve osmotische deeltjes per kg water. De tonus is de effectieve osmolaliteit. De tonus van een oplossing is namelijk gerelateerd aan het effect op het celvolume. Een oplossing kan hyper-, hypo- of isotoon zijn. Het toedienen van een isotone oplossing (NaCl 0.9%) zorgt ervoor dat het ECF verhoogd wordt. Toediening van een hypertone (NaCl 2%) oplossing zorgt er ook voor dat het ECF wordt verhoogd, tegelijkertijd daalt het ICF. Bij een hypotone (NaCl 0,45%) oplossing stijgt opnieuw de ECF, maar dit keer stijgt de ICF ook. Osmolaliteit is geen maat voor het ECV, want bij bijvoorbeeld een bloeding neemt het ECV af maar de osmolaliteit blijft gelijk.

Bij een laag effectief circulerend volume, wordt het RAAS-systeem en de sympathicus geactiveerd. Daarnaast neemt het antidiuretisch hormoon (ADH) toe. Dit zorgt er voor dat er water en natrium geabsorbeerd wordt. Het lichaam houdt dus water vast, dit zorgt ervoor dat de bloeddruk gaat stijgen. Angiotensine 2 (wat onderdeel is van het RAAS-systeem), zorgt voor een verhoging van de terugresorptie van natrium. ANP doet juist het omgekeerde, ANP wordt geactiveerd bij een toename in het effectief circulerend volume. ANP wil juist water kwijt, er vindt dus meer water en natrium secretie plaats. Dit zorgt voor een daling in de bloeddruk.

De osmoregulatie wordt geregeld door water. De osmoregulatoren bevinden zich in de hypothalamus. Wanneer er een hoge osmolaliteit wordt waargenomen, wordt de afgifte van ADH gestimuleerd, er wordt vervolgens meer water vastgehouden. Wanneer er een lage osmolaliteit wordt waargenomen, wordt de afgifte van ADH geremd, hierdoor wordt er minder water geabsorbeerd en verlies je dus water.

Bij een shock daalt het ECF, je lichaam doet er alles aan om zoveel mogelijk water/vloeistof vast te houden. Doordat het lichaam er alles aan doet om de vloeistof vast te houden, daalt de natriumconcentratie. Er ontstaat een hyponatriëmie. In dit voorbeeld zie je dus dat in een levensbedreigende situatie de volumeregulatie het wint van de osmoregulatie.

HC-50: Embryologie

Het eerst waarneembare proces in de ontwikkeling van een embryo is het ontstaan van de primitiefstreep. Deze primitiefstreep ontstaat in een groeve van het epiblast. Uit de primitiefstreep worden de kiembladweefsels en de chorda (notochord) gevormd. In deze primitiefstreep vindt vervolgens ingressie plaats. Bij ingressie zakken de epiblastcellen door de groeve heen, de epiblast vormt hierna het endoderm, het mesoderm en het ectoderm. Uit het mesoderm ontstaan verschillende compartimenten:

• Het axiale mesoderm (chorda dorsalis -> nucleus pulposus van de tussenwervelschijven)

• Het paraxiale mesoderm (somieten: sclero-, derma- en myotoom)

• Het intermediaire mesoderm (urogenitaal stelsel)

• Het zijplaat mesoderm (somatisch en splanchnisch mesoderm, wat vorm geeft aan de bekleding van de lichaamswand en organen)

Uit het intermediaire mesoderm wordt het urogenitaal stelsel gevormd. Het intermediaire mesoderm bevindt zich tussen het zijplaat mesoderm en het paraxiale mesoderm in. In dit intermediaire mesoderm wordt als eerste de pronephros gevormd aan de nefrogene streng. De pronephros (voornier) bestaat uit de ductus pronefricus (voorloper ductus mesonefricus) en nefrotomen, deze worden echter nooit functioneel. Vervolgens wordt de mesonephros gevormd caudaal van de pronephros. De mesonephros wordt ook wel de oernier genoemd en de nefrotomen zijn tijdelijk functioneel. De ductus mesonefricus (buis van Wolff) sluit aan op de cloaca/urogenitale sinus, helemaal caudaal ontstaat de ureterknop. Daarnaast ontstaat het metanefrogeen blasteem. De ureterknop induceert de ontwikkeling van de metanephros (definitieve nier) uit het metanefrogeen blasteem. De ureterknop geeft vorm aan de ureters, nierbekken, calyces en verzamelbuizen. De eerste nierbekken en calyces fuseren met elkaar en nemen in aantal toe tot na de geboorte. Uit de metanefrogeen worden de Lis van Henle, distale en proximale tubulus en het kapseltje van Bowman gevormd. De ureterknop en het metanefrogeen blasteem induceren elkaar. De ureterknop wordt geïnduceerd tot splitsing en het metanefrogeen blasteem tot vorming van nierblaasjes. De splitsing van de ureterknop kan al gebeuren voordat het het metanefrogeen blasteem heeft bereikt, dan is er sprake van ureter bifidus (gesplitste ureter).

Ascensus renalis houdt in dat het lichaam van het embryo caudaal verder groeit, waardoor de nieren relatief hoger komen te liggen. Dit kan fout gaan, zo kan 1 of beide nieren in het bekken achterblijven of de nieren zijn gefuseerd (hoefijzernier) en kunnen niet stijgen doordat zij onder de a. mesenterica superior vast blijven zitten. Aangezien de nieren stijgen in het lichaam moeten er eerdere aangelegde vaten verdwijnen en nieuwe ontstaan. Soms gaan de vaten van een lager punt in het lichaam niet weg, dit zijn accessoire nierarteriën of niervenen. Zij kunnen de nier doorbloeden zonder door de hillus te komen.

De ontwikkeling van de urineblaas begint met het scheiden van de cloaca. Het septum van tourneux (uro-genitale septum) scheidt de cloaca in de urogenitale sinus en het rectum. De urogenitale sinus ontwikkelt zich verder tot blaas en urinebuizen.

De gonaden ontstaan uit de gonadale richel (geslachtsplooi), dit is een verdikking van het coeloomepitheel. Het wordt bevolkt door primordiale kiemcellen, de voorlopers van geslachtscellen, en zijn afkomstig uit de epiblast. Tijdelijk verblijven de primordiale kiemcellen in de dooierzak voordat ze migreren naar de gonadale richel. Naast de ductus mesofrenicus (buis van wolff) is ook de ductus paramesonefricus (buis van muller) van belang bij de gonadale ontwikkeling. De buis van Müller staat in het begin craniaal in open verbinding met de peritoneale holte en sluit caudaal aan op de urogenitale sinus. Tot de zevende week is er nog geen verschil tussen een man en een vrouw. Pas na de zevende week ontstaat er een verschil tussen de sekse. Dit komt doordat in het mannelijke embryo het SRY-gen (seks determining region of Y chromosomes) aanwezig is, het PTDF (protein testis determining factor) eiwit dat ontstaat uit dit gen zorgt voor AMH (anti-mullerian hormone) uit de sertoli-cellen.

Het AMH zorgt voor verhoogde productie van testosteron door de leydig cellen. Dit zorgt voor de differentiatie van de uitwendige genitaliën. In het mannelijke embryo blijft de ductus mesonephricus (buis van Wolff) aanwezig en de ductus paramesonephricus verdwijnt. Bij een vrouw is dit het omgekeerde: de ductus paramesonephricus (buis van Muller) blijft aanwezig, terwijl de ductus paramesonephricus verdwijnt. Aanvankelijk worden dus in beide sekse beide buizen aangelegd.

De buis van Müller wordt de tuba uterina, uterus en bovenste deel van de vagina. Het onderste deel van de vagina wordt gevormd uit de sinusvaginale zwelling op de achterwand van het onderste deel van de urogenitale sinus. De buis van Wolff wordt de epididymus, vas deferens, vesicula seminalis en ductus ejaculatorius. De uitwendige geslachtsorganen ontwikkelen zich uit de voorwand van het caudale deel van de sinus urogenitalis.

Bij mannen moeten de testis nog indalen met hulp van het gubernauculum, dit is een bindweefselstrook die de testis naar beneden trekt. Door de indaling ontstaat een uitstulping van de peritoneaal holte, dit wordt processus vaginalis genoemd.

HC-51: Van Fysiologie naar Kliniek 2

De nieren dragen bij in de handhaving van het interne milieu. Dit doen de nieren door afvalstoffen te verwijderen doormiddel van urine productie (bij een gezond persoon gemiddeld 1,5 L urine per dag). De volumeregulatie en daarmee de zoutbalans te regelen (Kalium secretie, etc.). De osmoregulatie en daarmee de waterbalans binnen bepaalde waarden te houden, en tot slot hormonen te produceren (EPO, renine en actieve vitamine D). De urineproductie kan variëren van 0,5 tot 18 liter per dag. De nieren kunnen urine makkelijker verdunnen dan concentreren. Urine wordt geconcentreerd bij een tekort aan water, en verdund bij een wateroverschot. Daarnaast zorgt een hoog zout inname voor het vasthouden van vocht. Het menselijk lichaam bestaat voor ongeveer 60% uit water. Twee derde van dit water bevindt zich intracellulair, en een derde bevindt zich extracellulair. Natrium is vooral extracellulair aanwezig, terwijl kalium juist intracellulair aanwezig is.

De osmolaliteit is de concentratie van osmotisch actieve stoffen per kilogram water. Deze osmolaliteit wordt vooral bepaald door natrium, chloride-ionen en bicarbonaat. De osmolaliteit heeft een normaalwaarde van 280-290 mOsmol per kilogram. Een afwijking die groter is dan 2% heeft al ernstige gevolgen. De osmolaliteit is in alle lichamelijke compartimenten gelijk omdat water vrij beweegt over de membranen, met uitzondering van de niermerg. De tonus is de effectieve osmolaliteit. De tonus kan berekend wordt door de natriumconcentratie te vermenigvuldigen met twee, en daarbij glucose op te tellen. De osmolaliteit kan zowel berekend als gemeten worden. Wanneer er een verschil is tussen de gemeten en de berekende waarde spreekt men van een osmolgap. Deze osmolgap is meestal kleiner dan tien mosmol/kg H₂O. Een groot verschil betekent dat een ander osmol grote invloed uitoefent, door bijvoorbeeld een intoxicatie.

Bij een tekort aan water neemt de osmolaliteit toe. Wanneer het lichaam een water tekort heeft, verplaatst water vanuit het intracellulaire compartiment naar het extracellulaire compartiment. Hierdoor krimpen de cellen. Bij een te kort aan water neemt het ADH toe. Hierdoor houdt je lichaam meer water vast, doordat ADH het aantal aquaporines in de cel van de verzamelbuis van de nier verhoogt. Hierdoor kan water makkelijker geabsorbeerd worden. Daarnaast neemt de dorstsensatie bij een tekort aan water toe, wat meestal leidt tot meer vocht inname. Ook de opbouw van medullaire hyperosmolaliteit verhoogt de reabsorptie van water. Bij een overschot aan water gebeurt het tegenovergestelde. Bij een overschot aan water is de osmolaliteit verlaagd. Bij te veel water verplaatst water van het extracellulaire compartiment naar het intracellulaire compartiment. Dit heeft als gevolg dat de cellen gaan zwellen. Er wordt minder ADH afgegeven, dit zorgt ervoor dat er minder water wordt vastgehouden. De urine productie neemt toe.

De hoeveelheid urine die per dag wordt uitgescheiden kan berekend worden aan de hand van de volgende formule: hoeveelheid urine per dag = hoeveelheid uitgescheiden osmolen per dag te delen door de osmolaliteit van de urine. Dagelijks moet er ongeveer 600 mOsmol uitgescheiden worden. Bij een osmolaliteit van 300 mOsmol/kg wordt er dus 2 liter urine geproduceerd. Bij een osmolaliteit van 1200 mOsmol/kg wordt er 0,5 liter urine geproduceerd. De osmolaliteit varieert tussen de 50 en 1200 mOsm/kg. Het volume varieert tussen de 500 ml en 12 liter.

Thiazidediuretica werken vooral op de distale tubulus. Thiazide zorgt ervoor dat er een verhoogde urineproductie ontstaat. Dit komt doordat thiazide de natrium secretie verhoogd. Een bijwerking van thiazide kan zijn dat er een hyponatriëmie ontstaat (een tekort aan natrium). Een hyponatriemie kan leiden tot een hersenoedeem omdat vocht zich naar intracellulair verplaatst. In de schedel is er weinig ruimte voor zwellen vanwege de benige schedel, dan kan iemand met hyponatriemie in coma belanden of een insult krijgen. Om dit te voorkomen moet hypertoon zout toegediend worden. Bij asymptomatische patiënten wordt ook aan SIADH therapie (waterrestrictie) gedaan. Hyponatriëmie ontstaat ook bij gebruik van ecstasy en veel drinken.

Hypernatriemie kan ontstaan door te weinig drinken. Ouderen hebben hier wel eens last van, omdat zij een verminderd dorstgevoel hebben. Langzaam vocht toedienen is de beste therapie hiervoor (bijvoorbeeld glucose 5% intraveneus). Bij snel vocht toedienen kan hersenoedeem ontstaan. Hypernatriemie kan ook ontstaan bij neurochirurgie aan de hypofyse (centrale diabetes insipidus). ADH wordt dan niet meer aangemaakt door de hypofyse. Deze mensen moeten veel plassen (hypotone urine). Als therapie kan ADH toegediend worden.

RC-15: Zuur-base en Kaliumregulatie

Kalium heeft een belangrijke rol in het transmembraan verschil (actiepotentialen, rustpotentialen). Daarnaast kan een te kort of een overschot aan kalium hartproblemen veroorzaken. Kalium bevindt zich vooral in het intracellulaire compartiment. Wanneer men een banaan eet, bevat deze banaan veel kalium. Toch is deze banaan niet dodelijk, dit komt doordat het kalium snel de cel in kan gaan met behulp van insuline. Dit gebeurt voornamelijk door de natrium/kaliumpompen. Zoals in het voorbeeld is aangegeven kan kalium dus via voedselinname in het lichaam komen, daarnaast produceren spieren, de lever en botten kalium. Dit kalium wordt uitgescheiden via de feces en de nier. Denk bij Kalium elke keer aan de massabalans; het ‘wasbakmodel’. Alle kalium die het lichaam in gaat, moet er ook weer uit. Wanneer er te veel kalium aanwezig is (een hyperkaliëmie) kan er een ritmestoornis en/of een acidose ontstaan. Dit komt doordat de H+-ionen die de cel in gaan, de kaliumionen als het ware uit de cel jagen. Bij een hyperkaliëmie wordt het transmembraanverschil kleiner, het wordt makkelijker om de cel te prikkelen, zo ontstaat een ritmestoornis. In ECG is een hyperkaliëmie te herkennen aan spitse T top en een breed QRS complex. Hyperkaliëmie wordt veroorzaakt doordat het niet lukt om kalium de cellen in te krijgen, doordat kalium vrijkomt uit (spier)weefsel of door een shift van kalium van intra- naar extracellulair (acidose). Daarnaast kan er sprake zijn van een nierinsufficiëntie of hypo-aldosteronisme.

Bij een hypokaliaemie (tekort aan kalium) ontstaat er een alkalose. Dit komt doordat de kaliumionen de cel in gaan en de H⁺-ionen de cel verlaten. Een hypokaliaemie kan ontstaan zijn door een verlies van kalium via de nier of bij bijvoorbeeld diarree. Dit is in een ECG te herkennen aan bredere T-toppen. Kaliumexcretie kan beïnvloedt worden door verschillende processen. Wanneer er een hoge corticale flow is, zal de kaliumsecretie toenemen. Daarnaast zal de kaliumsecretie toenemen bij een hoge kaliumconcentratie, een negatief lumen, een hoge concentratie van natrium en bicarbonaat, aanwezigheid van aldosteron en ADH. (Belangrijk is figuur 37-1 uit Medical Physiology, dit figuur gaat over de kaliumbalans in het lichaam.)

Het zuur-base evenwicht kan door verschillende processen verstoord raken. Hormoonstoornissen, shock, nierfalen, medicatie, intoxicaties kunnen een verstoord evenwicht veroorzaken. Braken en diarree leiden ook tot een verstoring, zo zorgt braken voor een alkalose en diarree voor een acidose. Dit komt doordat je bij braken veel zuur verliest en bij diarree veel bicarbonaat verliest. Het zuur-base evenwicht wordt vooral geregeld door de nier en door de longen. De longen scheiden per dag ongeveer 15 mol aan CO₂ uit. De nieren scheiden per dag ongeveer 7 mmol aan H⁺-ionen uit. Daarnaast kan de nier bicarbonaat aanmaken en absorberen.

Bij een metabole acidose (diarree) is er te weinig bicarbonaat in het lichaam aanwezig. Deze acidose wordt opgelost door meer te ventileren. Bij een metabole alkalose (bijvoorbeeld bij overgeven) is er te veel bicarbonaat aanwezig. Hierbij braak je zuur uit en het RAAS-systeem is actief (door ondervulling) dus er is meer HCO₃^- resorptie en meer H⁺ excretie.Dit wordt opgelost door de ventilatie te laten afnemen, hierdoor wordt het CO₂-gehalte verhoogd. Bij een respiratoire acidose (hypoventilatie) is er te veel CO₂ aanwezig. Deze acidose wordt opgelost door meer bicarbonaat aan te maken en te resorberen. Bij een respiratoire alkalose (hyperventilatie) is er te weinig CO₂ aanwezig. Deze alkalose wordt opgelost door meer bicarbonaat uit te scheiden.

HC-52: Hypertensie, cardiovasculaire en pulmonale aspecten

Hypertensie is een verhoogde bloeddruk. De prevalentie van hypertensie is erg hoog. Bij personen in de leeftijdscategorie tussen de 70-75 jaar heeft 50% last van hypertensie. Naarmate de leeftijd stijgt, stijgt de prevalentie van hypertensie. Bij een systolische bloeddruk die hoger is dan 140 en/of een diastolische bloeddruk die hoger is dan 90 is er sprake van hypertensie. Oorzaken van hypertensie kunnen zowel secundair zijn als primair. Primaire hypertensie komt vaker voor dan secundaire hypertensie, namelijk 90% tegenover 10%. Onder primaire hypertensie vallen de genetische en omgevingsfactoren. Kinderen met een laag geboortegewicht hebben een hogere kans op hypertensie op latere leeftijd. Mensen met overgewicht, die meer drinken, meer zout eten of veel stress ervaren hebben meer kans op hypertensie. Ook insuline resistentie zorgt voor hypertensie. Secundaire hypertensie ontstaat door renale problemen, slaapapneu en schildklierproblemen.

Door hypertensie wordt de kans op het krijgen van atherosclerose twee keer zo groot . Daarnaast leidt hypertensie tot een verhoogde kans op pulmonair oedeem en beschadiging van hersenen en ogen. Door hypertensie raakt het endotheel van de vaten beschadigd. Door de beschadiging van het endotheel wordt er minder NO geproduceerd. Hierdoor neemt de stijfheid van de vaten toe en de elasticiteit af. Doordat de compliantie van de vaten is verlaagd zorgt dit vooral in de arteriolen tot lumen vernauwing. Hierdoor neemt de (vaat)weerstand toe. In de grote vaten leidt hypertensie vooral tot atherosclerose. Hypertensie zorgt voor een verwijding (aneurysmata) in de aorta.

Hypertensie heeft nadelige gevolgen voor het hart zoals hartfalen en hypertrofie (dit is het vergroten van de hartwand, niet het groter worden van de kamers) en ook voor de hersenen (herseninfarct /TIA) en voor de vaten (atherosclerose). Atherosclerose zorgt ervoor dat de druk in het vat groter wordt. Doordat de druk hoger is, neemt de dikte van de wand ook toe; zo blijft de wandspanning gelijk (de wet van La Place). Hypertrofie zorgt ervoor dat het hart minder goed kan vullen doordat de wand minder compliant is. Hierdoor neemt de diastolische functie af en gaat de eind diastolische druk in de linkerharthelft omhoog.

De gemiddelde druk in de arterie pulmonalis is 25 mmHg. Door de interactie tussen het hart en de longen kan er ook pulmonale arteriële hypertensie (PAH) ontstaan als er een aandoening van de linkerharthelft is. Ook door longziektes/ hyopoxemie en chronische trombo-embolie (CTE) kan PAH ontstaan. Hypercapnie en hypoxemie veroorzaken een vasculaire respons. Ook kan pulmonale hypertensie ontstaan zijn door een afwijking in de wanden van de pulmonaalarterietakken of door afwijkingen in de pulmonaalarteriewanden. De pulmonaire en systematische circulatie hebben dezelfde flow. De pulmonaire druk is echter veel lager dan de systemisch druk, namelijk 15 tegen 95 mm Hg. Doordat beide circulaties dezelfde flow hebben is de compliantie van het pulmonaire systeem groter dan het systematische systeem.

De meest voorkomende klachten bij een pulmonaire hypertensie zijn hoesten, vermoeidheid en heesheid. Pulmonaire hypertensie wordt vastgesteld door een ECG, echo-onderzoek van het hart en long, longfunctie onderzoek en een CT scan. Pulmonaire hypertensie kan opgelost worden door antihypertensieve medicatie.

Bètablokkers en ACE-remmers zijn de meest voorgeschreven geneesmiddelen bij pulmonaire hypertensie. Echter kunnen bètablokkers leiden tot bronchospasme en ACE-remmers tot hoest.

De prevalentie van pulmonaire hypertensie stijgt de laatste jaren flink. Dit komt doordat er steeds meer mensen last hebben van overgewicht. Overgewicht leidt tot een verhoogde kans op obstructief slaapapneu syndroom (OSAS). Dit zijn korte adempauzes gedurende de slaap en gaat gepaard met snurken. Vaak is het de partner die hier last van heeft.

HC-49: Farmacologie

Farmacologie houdt zich bezig met de werking van geneesmiddelen. Farmacokinetiek houdt zich bezig met de vraag: wat doet het lichaam met het geneesmiddel?. Farmacodynamie houdt zich bezig met de vraag: wat doet het geneesmiddel met het lichaam?. Farmacokinetiek bekijkt altijd de volgende aspecten: absorptie, distributie, metabolisme en excretie (ADME). Eliminatie bevat metabolisme en excretie. Eliminatie zijn de processen waarbij het lichaam probeert om de werking van het geneesmiddel te laten stoppen. Eliminatie kan in verschillende organen een rol spelen. Vooral de lever en de nieren spelen een belangrijke rol in de eliminatie van geneesmiddelen. De lever en nieren kunnen dus geneesmiddelen uitscheiden, maar een groot deel van de geneesmiddelen wordt via zweet, mond (denk aan alcohol), of via de ontlasting uitgescheiden.

De snelheid van eliminatie wordt de klaring genoemd, klaring is meestal weergegeven als ml/min. Klaring is dus het volume bloed waaruit een medicijn per tijdseenheid wordt verwijderd. In de farmacologie wordt de klaring als optelsom gezien van de klaring van verschillende organen. De klaring is bijvoorbeeld: de klaring van de nier + de klaring van de lever + etc. Voor de meeste medicijnen is de klaring proportioneel met de concentratie van het aanwezige medicijn. Bovendien is eliminatie niet verzadigbaar.

De renale bloed flow (RBF) is ongeveer 1100 milliliter per minuut. De GFR is ongeveer 125 milliliter per minuut. Eiwitten die groter zijn dan 5500 Da kunnen het filtratiemembraan niet passeren, en dus niet gefiltreerd worden. De urineflow is ongeveer 1,5 milliliter per minuut. De pH van de urine heeft een waarde tussen de 5-8. De urine kan dus zowel basisch als zuur zijn.

De renale excretie/klaring bevat drie belangrijke processen:

• De glomerulaire filtratie (als stoffen niet gebonden zijn aan plasmaeiwitten)

• Actief tubulaire secretie (dit proces kan verzadigd raken, er kan competitie tussen medicijnen plaatsvinden en het is transporter gemedieerd)

• Passief tubulaire resorptie van lipofiele en niet-geïoniseerde deeltjes. De pH van de urine beïnvloed de ionisatiegraad en daarmee de mate van passieve reabsorptie.

De renale klaring wordt in de kliniek meestal bepaald door het creatininegehalte van de urine te onderzoeken. Aan de hand van creatinine kan de staat van de nierfunctie geschat worden. Dit kan aan de hand van de Cockcroft formule berekend worden. Klaring_kreatinine = 140-leeftijd x lichaamsgewicht / factor x concentratie kreatinine. De factor bij mannen is 0.81 en bij vrouwen 0.85. Deze formule is overigens niet honderd procent betrouwbaar, zo wordt de klaring onderschat bij een oudere leeftijd. Daarnaast wordt de klaring overschat bij overgewicht.

HC-54: Evaluatie verslag roken

Binnen slechts 7 seconden bereikt nicotine het onderste gedeelte van de hersenen, het reptielenbrein. Het bezorgt je een plezierig gevoel, maar geeft ook een hunkering. Nicotine zelf werkt de hunkering tegen, dit is dus eigenlijk een negatieve beloning. De verslaving aan nicotine maakt de vrije keuze om te stoppen zeer moeilijk. De marketingstrategieën van de tabaksindustrie maken de verleiding om te gaan roken groot.

Rookpreventie heeft drie doelen: bevorderen stoppen met roken, voorkomen beginnen met roken en beschermen tegen meeroken. Determinanten van rookgedrag zijn sociaaleconomische, sociaal-demografische en sociaal-cognitieve factoren. Bij sociaal-demografische factoren kan je denken aan cultuur, geslacht en leeftijd. Bij sociaal-cognitief aan attitude, subjectieve norm, eigen effectiviteit, risicoperceptie en sociale steun. Rookpreventie speelt in op verschillende doelgroepen, dit kunnen doelgroepen zijn gericht op het individu, de populatie, een specifieke groep mensen of bepaalde kenmerken van een individu.

Individugerichte preventie houdt zich bezig met signalering, zorg en advies (stoppen met roken) en voorlichting en educatie (preventie starten of stoppen). Het is vooral gericht op sociaal-cognitieve determinanten. Het voordeel van deze doelgroep is dat je de preventie op maat kan geven. Als iemand twijfelt kan je inspelen op de voor- en nadelen van roken (attitude) en als iemand wilt stoppen kan je proberen de eigen effectiviteit te vergroten.

Populatiegerichte preventie haakt in op regelgeving, handhaving en beleid (bijvoorbeeld accijns en rookverboden) en voorlichting en educatie (massamediale campagnes). Deze preventie is gericht op sociaal-cognitieve determinanten, de sociale en fysieke omgeving, toegang tot de zorg en de mogelijkheden van mensen (bijvoorbeeld sociaal economische status). Een preventie gericht op het niet meeroken probeert de fysieke en sociale omgeving te beïnvloeden door de sociale norm te veranderen. Dit kan zowel individueel als populatie gericht zijn.

De effectiviteit van stoppen met roken interventies, die systemische ontwikkeld zijn volgens inzichten gedragsveranderingen, is aangetoond. Het gebruik van medicatie kan die effectiviteit vergroten. Voor wie welke interventie werkt, hangt af van de kenmerken en opvattingen van de persoon zelf.

Week 8

PD-06: Hartfalen: behandeling en patiëntdemonstratie

De diagnose hartfalen wordt gesteld aan de hand van anamnese, lichamelijk onderzoek, een elektrocardiogram (ECG), X-thorax foto en een echo doppler. Een X-thorax foto laat bij hartfalen een vergroot hart zien, voornamelijk aan de linkerkant van het hart.

De zorg rond patiënten met hartfalen bestaat uit het herkennen van de verschijnselen, het uitvoeren van het behandelplan en het verlenen van preventieve zorg. De verschijnselen van rechts hartfalen zijn: vermoeidheid, dyspneu, opgezette halsvenen, enkeloedeem, gewichtstoename en een opgezette buik. Bij links hartfalen komen de volgende verschijnselen voor: vermoeidheid, dyspneu, prikkelhoest en nycturie (’s nachts moeten plassen). Bij een cardiogene shock hebben mensen last van hypotensie, koude extremiteiten, onrust/verwardheid, geringe diurese (urine) en multi organ failure (MOF).

Het uitvoeren van het behandelplan bestaat uit de controle van de klinische toestand, de vitale functies, het toedienen van medicatie en het controleren van vochtbalans, gewicht en bloeduitslagen. De plan van aanpak is afhankelijk van de oorzaak van hartfalen. Het is afhankelijk of dit komt door een hypertensie, hartinfarct, een klepafwijking, cardiomyopathie of een ritmestoornis. Over het algemeen wordt er gelet op medicatie-inname, het aanpassen van het eet- en drinkpatroon en aanpassen van het leefpatroon. De preventieve zorg richt zich ook op deze drie aspecten. Het aanpassen van het eet- en drinkpatroon bestaat uit: gezond eten, zoutbeperking, vochtbeperking en regulatie van het gewicht. Het is belangrijk dat medicijnen op vaste tijden worden ingenomen. Hierbij kan gebruik van een pillendoos makkelijk zijn. Daarnaast is het nooit verstandig om zelf de dosis van de medicijnen te gaan veranderen, zonder een dokter te raadplegen. Het aanpassen van de leefstijl bestaat uit het betrekken van de familie bij de nieuwe leefstijl, zorgen voor voldoende beweging en rust en alarm te slaan bij problemen.

Er zijn verschillende behandelmogelijkheden. Er kunnen RAAS of CZS blokkades gegeven worden. Daarnaast kan er chirurgische, elektrische of experimentele behandeling plaatsvinden. Denk hierbij aan het herstellen van de klepfunctie, een bypass, een netje rond het hart of een pacemaker. De benodigde interventie loopt op in niveau, van herstel naar reparatie, hervormen, resynchroniseren, redden, regenereren of vervangen.

Er is sprake van een vicieuze cirkel bij de behandeling van hartfalen. Acuut hartfalen leidt tot chronisch hartfalen en dit heeft als gevolg dat mensen regelmatig weer in het ziekenhuis terecht komen.

HC-57: Het cardio-renaal syndroom

Een cardiorenaal syndroom is een pathofysiologische afwijking van het hart en de nieren, waarbij acute of chronische dysfunctie van het ene orgaan een acute of chronische dysfunctie van het andere orgaan kan veroorzaken. Er wordt onderscheid gemaakt in verschillende chronische en acute types (zie hiervoor de dia’s).

Uit onderzoek blijkt dat naarmate de nierfunctie afneemt, de kans op cardiovasculaire events toeneemt. Daarnaast is ook de sterfte hoog onder mensen met een cardiorenaal syndroom. Hoe slechter de nierfunctie, hoe groter het aantal mensen dat sterft. Wanneer mensen bij het eindstadium van nierfalen (ESRD) zijn aangekomen overlijdt 50% door een cardiovasculaire aandoening. Daarnaast krijgt 50% een acuut myocardinfarct (AMI) binnen 2 jaar na de start van de dialyse. De prevalentie van coronair lijden is 40% en de prevalentie van linkerventrikelhypertrofie 75%. Bij een dialysepatiënt treden er vaker calcificaties op in het hart en de aderen rond het hart.

Bij chronisch nierfalen overlijdt 50% door een cardiovasculaire pathologie. Dit is dus voordat zij het eindstadium van nierfalen (ESRD) bereiken. Zij hebben twee keer meer last van ischemisch hartlijden. Een daling van het GFR met 10 ml betekent een stijging van 12% in de cardiovasculaire mortaliteit. Proteïnurie en verlaging van het GFR zijn onafhankelijke risicofactoren voor cardiovasculaire problemen.

Er is een toename te zien in de prevalentie van hartfalen en nierfalen. Daarnaast is er vaker een associatie tussen nierfalen en hartfalen. Dit verslecht de prognose van deze patiënten.

Dat chronisch nierlijden kan leiden tot chronisch hartlijden komt door Framingham risicofactoren, ‘uremische’ factoren, hypertensie en volume overload, RAAS activatie en verhoogde sympathicusactviteit. Er is een hogere kans op nierfalen bij: een bestaande nierziekte, bij bekende hart- en vaatziekte, bij diabetes mellitus, bij micro- en macroalbuminurie, bij hypertensie en op hogere leeftijd.

Hartfalen leidt tot nierfalen doordat de cardiac output afneemt. Dit zorgt voor neurohormonale activatie waardoor de bloedflow afneemt. Dit leidt tot een afname van renale perfusie waardoor de nierfunctie beperkt wordt. Deze beperking van nierfunctie zorgt voor het vasthouden van water en natrium, wat leidt tot een afname in hartfunctie.

Hartfalen zorgt voor afgifte van Angiotensine II. Dit leidt tot vasoconstrictie van de efferente arteriolen, wat leidt tot een lagere druk in de glomerulus en een minder hoge druk in het kapsel van Bowman. Dit resulteert in een afname van het GFR. Bij toediening van een ACE-remmer bij hartfalen, vindt vasodilatatie plaats in de efferente ateriolen. Dit resulteert in een minder lage druk in de glomerulus en een normale druk in het kapsel van Bowman. Dit resulteert in een nog lagere GFR. De ACE-remmers zijn dus van invloed op de verslechtering van de nierfunctie.

Daarnaast is er een nauw evenwicht tussen overvullen en ondervulling. Overvulling leidt tot verergering van hartfalen en ondervulling leidt tot een afname van de prerenale nierfunctie. Het is belangrijk om het hartfalen te behandelen, maar tegelijkertijd de nierfunctie te beschermen/behouden. Er zijn verschillende oorzaken waarom de behandeling met diuretica kan falen, bijvoorbeeld door therapieontrouw, farmokinetische oorzaken, verminderde renale perfusie enzovoort.

De vraag is waarom diuretica niet steeds hetzelfde werken. Dit afhankelijk van ten eerste de farmacokinetiek. Hierbij geldt dat wat er in het bloed komt en hoe lang het in het bloed blijft, de werking bepaald. Daarnaast kan er diureticaresistentie zijn, bijvoorbeeld door postdiuretische NA-retentie (lisdiuretica) of adaptatie. Een voorbeeld van adaptatie is hypertrofie van de distale tubuluscellen. Hierdoor kunnen stoffen moeilijker geabsorbeerd worden. Diureticaresistentie kan beperkt worden door een hoge genoeg dosering (oplaaddosis), gefractioneerd toedienen, zoutbeperking of combinatie met thiazidediuretica.

De valkuilen van medicatie is dat er sprake is van non-compliantie (worden niet goed ingenomen). Dit kan ook gelden wat betreft de zout- en/of vochtbeperking waardoor de resultaten minder optimaal zijn. Een intercurrente ziekte, zoals koorts of diarree, kan leiden tot dehydratatie. Een progresieve nierinsufficiëntie kan leiden tot renale anemie of secundaire hyperparathyreoïdie. Ook kunnen bij diuretica jicht aanvallen voorkomen. Onstekingsremmer (NSAID’s) kunnen leiden tot zoutretentie en een toename in toxiciteit van diuretica en ACE-remmers.

HC-58: Hartfalen: cardio-pulmonale interactie

Hartfalen: mechanismen en interacties

Bij hartfalen wordt onderscheid gemaakt tussen systolisch hartfalen, bijvoorbeeld hartschade door een myocardinfarct, en diastolisch hartfalen, bijvoorbeeld hartschade door hypertensie. Systolisch hartfalen van de linkerventrikel kan daarnaast ook veroorzaakt worden door een ziekte van de hartspier (cardiomyopathie). Door een verminderde linkerventrikel functie gaat het slagvolume omlaag, waardoor ook de cardiac output (CO) omlaag gaat. Een deel van het bloed blijft achter in de linkerventrikel. De Frank Starling curve wordt hierdoor minder steil. Systolisch hartfalen van de linkerventrikel zorgt voor verhoogde longdruk en longoedeem en verlaagd de tensie en nierperfusie. Acute klinische verschijnselen zijn longoedeem en dyspneu. Daarnaast kan men een verlaagde systemische tensie meten en afname van de orgaanperfusie. Dit is te merken aan de huid. Afname van nierperfusie leidt tot pre-renaal nierfalen waardoor de serum kreatinine omhoog gaat. Een vermindering van het effectief circulerend volume leidt er toe dat de sympathicusactiviteit toeneemt (veneuze en arteriolaire vasoconstrictie, stimulatie afgifte ADH en toename van de hartfrequentie en -contractiliteit) en de RAAS geactiveerd wordt (toename van de reabsorptie van Na, Cl en water). Deze compensatiemechanismen leiden er toe dat de preload in het veneuze systeem toeneemt, waardoor de preload in de linkerventrikel toeneemt. Dit leidt tot een verschuiving naar rechts op de Frank Starling curve. Het slagvolume en de cardiac output gaan omhoog, ook door toename in hartfrequentie. Chronische klinische verschijnselen bij systolisch hartfalen van de linkerventrikel zijn: tachycardie en vochtretentie (er is een toename in centraal veneuze druk en perifeer oedeem).

Diastolisch hartfalen van de linkerventrikel kan zoals gezegd door hypertensie komen. Dit leidt tot hypertrofie van de wand van de linkerventrikel. Een echo bij een patiënt met hypertensie kan goede systolische functie laten zien, linkerventrikel hypertrofie en matig-ernstige diastolische dysfunctie. Door hypertrofie neemt de compliantie van het hart af en daardoor ook de diastolische functie. Diastolisch hartfalen zorgt voor een verhoogde linkerventril einddiastolische druk, een verhoogde longvene en capillair druk en een daling in cardiac output. De klinische verschijnselen zijn longoedeem en dyspneu. De linkerventrikel einddiastolische druk moet omhoog om te kunnen compenseren voor de daling in CO.

Hartfalen, ademregulatie en longfunctie

Er zijn verschillende slaapstoornissen die te maken hebben met de ademhaling. OSAS is een obstructieve slaap apneu syndroom waarbij een obstructie zit in de bovenste luchtwegen. CSA is een Cheyne-Stokes Adem syndroom. Hierbij is een variabiliteit in de respiratoire effort. Bij hypoventilatie, bijvoorbeeld een neuromusculaire stoornis, is er sprake van inadequate ventilatie. Hypoxemie ontstaat bij een mismatch van perfusie en ventilatie. Dit komt voor bij obesitas en COPD.

Bij centrale apneu is sprake van toegenomen circulatietijd, instabiele chemoreflex en hypocapnie. Er kan gekozen worden voor een CPAP of BIPAP (een kapje die vastzit aan een pomp waardoor de druk in de longen hoog genoeg blijft). Dit zorgt voor minder IC opnames/intubaties en een sneller herstel. Het heeft echter geen effect op een verbetering van de mortaliteit.

Er zijn twee volumestoornissen: obstructief en restrictief. Bij obstructief is er een vernauwing van de luchtwegen. Bij restrictief is er een afgenomen longinhoud (afname totale longcapaciteit). Bij obstructie wordt onderscheid gemaakt tussen een reversibele, irreversibele en centrale obstructie.

Bij een cardiogeen longoedeem is sprake van een restrictieve stoornis. Er is afgenomen diffusie en VQ mismatch, wat zorgt voor hypoxemie. Indien het ernstig is, is er ook sprake van hypercapnie. De CO diffusie is acuut normaal of toegenomen. Bij chronische gevallen is de CO diffusie afgenomen.