VU - Geneeskunde - blok 1.2.2. - Circulatie en Volumeregulatie - Verplichte stof - Deel 2

Deze samenvatting is gebaseerd op het studiejaar 2013-2014.

Fysiologie - 12. Cardiovasculaire fysiologie

Section A: Het circulatoire systeem

Systemisch overzicht

Bloed bestaat uit rode erytrocyten (rode bloedcellen), leukocyten (witte bloedcellen), thrombocyten (bloedplaatjes) en plasma met opgeloste eiwitten, voedingsstoffen en afvalstoffen.

Erytrocyten: ongeveer 40-50 volumeprocent van het bloed bestaat uit rode bloedcellen die zuurstof vervoeren. Dit volumepercentage van erytrocyten ten opzichte van de totale hoeveelheid bloed wordt ook wel het hematocriet genoemd.

Leukocyten: dit zijn de witte bloedcellen en deze zijn essentieel bij de bestrijding van infecties en kanker.

Thrombocyten: dit zijn de bloedplaatjes die bijdragen aan de bloedstelping en –stolling.

Hematocrietwaarde: percentage erytrocyten van het bloedvolume. Dit wordt gemeten na centrifugeren. De rode bloedcellen komen op de bodem en het bloedplasma ligt daarboven. Deze situatie ontstaat in verband met de grotere dichtheid van erytrocyten.

Normale hematocrietwaarden zijn 42 procent bij de vrouw en 45 procent bij de man.

Het bloedvolume van een persoon van 70 kg is ongeveer 5.5 liter.

Bulkflow: Manier waarop bloed vervoerd wordt, het hart pompt het bloed in één richting door de vaten.

Voedingsstoffen en afvalstoffen diffunderen door de capillairen en de interstitiële vloeistof heen.

Atrium en ventrikel: Het hart bestaat uit een bovenste kamer, het atrium, en een onderste kamer, het ventrikel. Het bloed dat in de atria komt, wordt geleegd in de ventrikels. Er is geen directe bloedstroom tussen de twee atria.

Pulmonaire circulatie: het bloed dat van het rechter ventrikel via de truncus pulmonalis en arteriae pulmonali in de longen vertakken tot capillairen en vervolgens via de venae pulmonali naar het linker atrium.

Systemische circulatie: het bloed van het linker ventrikel door alle organen en weefsels van het lichaam behalve de longen, en vervolgens naar het rechter atrium.

Arteriën: bloedvaten die bloed weg van hart vervoeren

Venen: bloedvaten die bloed naar het hart toe vervoeren

Aorta: het bloedvat waar het bloed in stroomt nadat het door het linker ventrikel is gepompt

Arteriolen: Arteriën vertakken zich in arteriolen. Deze zijn kleiner wat betreft diameter.

Capillairen: arteriolen vertakken zich in capillairen.

Venulen: capillairen gaan over in venulen die vervolgens samengevoegd worden tot de venen.

Vena cava superior et inferior: de twee grote venen (vena cava inferior en vena cava superior) brengen het bloed uiteindelijk weer terug naar het rechter atrium

Microcirculatie: arteriolen – capillairen – venulen

Portale systeem: Uitzonderingen op de microcirculatie zoals in lever, nieren en hypofyse. Bloed stroomt dan tussen twee capillaire bedden in plaats van capillair naar veneus.

Druk, flow en weerstand

Hemodynamiek: de relatie tussen bloeddruk, doorbloeding (Flow) en weerstand.

Hydrostatische druk: druk door welke vloeistof dan ook. De hydrostatische druk in de bloedvaten is verkregen door de contractie van het hart.

Eenheden:
Flow: L/min

Drukverschil: delta P

Bloeddruk: mmHg

Weerstand: R

F: delta P(druk) / R (weerstand)

Doorbloeding is proportioneel aan de drukverschillen tussen twee punten en deze correleert invers met de weerstand.

Determinanten van weerstand:

Viscositeit (mate van ‘stroperigheid’)

Lengte

Diameter

Dit samen leidt tot de volgende formule:

η: viscositeit

L : lengte van het bloedvat

R : binnenste diameter van het bloedvat

8/ π: wiskundige constante

Viscositeit stijgt bijvoorbeeld als de hematocrietwaarde stijgt.

Section B: Het hart

Anatomie

Het hart is een gespierd orgaan dat omgeven is door een fibreuze zak, het pericard.

De binnenste laag van het pericard zit vast aan het hart. Dit is het epicard.

De ruimte tussen het pericard en het epicard is gevuld met een dun laagje bloed dat dient als ‘smeermiddel’ tijdens de bewegingen van het hart.

Het myocard is de wand van het hart. Het bestaat uit hartspierweefsel. De binnenste oppervlakte van de kamers en de binnenste laag van bloedvaten bestaat uit endotheel.

De twee ventrikels zijn gescheiden door een gespierde wand, het interventriculair septum.

Tussen het atrium en het ventrikel in liggen de atrioventriculaire kleppen, ook wel AV-kleppen genoemd. De AV-kleppen zorgen ervoor dat er wel bloed van de atria naar de ventrikels kan stromen maar niet andersom. De rechter AV-klep wordt ook wel de tricuspide klep (tricuspidalisklep) genoemd omdat het bestaat uit drie fibrogene kleppen. De linker AV-klep bestaat uit twee fibrogene kleppen en wordt dus de bicuspide klep (mitralisklep) genoemd.

Het openen en sluiten van de kleppen is een passief proces, afhankelijk van drukverschillen tussen atria en ventrikels.

De kleppen zitten vast aan papillaire spiertjes door chordae tendineae. Deze dienen niet om de kleppen te openen of te sluiten maar dienen de druk van het bloed aan te kunnen zodat ze niet omklappen (prolaps).

Op de overgang van de ventrikels naar de truncus pulmonalis en de aorta zijn ook kleppen aanwezig, respectievelijk de pulmonalis- en aortaklep. Deze kleppen zijn halvemaanvormig en worden daarom ook wel de semilunaire kleppen genoemd. Ze zorgen ervoor dat bloed in de arteriën stroomt tijdens ventriculaire contractie, maar voorkomen dat bloed stroomt in tegengestelde richting. Ook deze kleppen werken passief, afhankelijk van drukverschillen tussen atria en ventrikels.

Hartspiercellen

Hartspiercellen zijn geordend in lagen die strak bij elkaar gebonden zijn en de hele kamers omcirkelen. Cellen worden verbonden aan elkaar door intercalated discs. Intercalated discs bevatten desmosomen die de cellen bij elkaar houden en waaraan de myofibrillen zijn gehecht.

Actiepotentialen gaan langs de celmembranen. Vervolgens komt calcium het cytosol binnen en wordt de crossbridge cyclus geactiveerd.

Het conductiesysteem van het hart zet het hart aan tot een hartslag en helpt met het verspreiden van het impuls.

Sommige hartspiercellen kunnen peptidehormonen uitscheiden, namelijk atrial natriuretic peptide (ANP) welke wordt gestimuleerd door dilatatie van de atria als gevolg van een vergroot plasmavolume en reageert door natriumreabsorptie in de nieren te remmen.

Innervatie

Receptoren van sympathische zenuwstelsel zijn bèta adrenerg en reageren op noradrenaline. De receptoren van het parasympathisch zenuwstelsel zijn van het muscarinerge type en reageren op acetylcholine.

Het hart wordt van bloed voorzien door coronair arteriën, dit zijn aftakkingen van de aorta.

Hartslag

De atria contraheren als eerst, bijna onmiddellijk gevolgd door de ventrikels. Contractie van hartspieren wordt geprikkeld door depolarisatie van het plasmamembraan. Gap-junctions zorgen voor connectie van myocard cellen en hierdoor kan actiepotentiaal zich over het hart begeven.

De beginnende depolarisatie ontstaat in een kleine groep cellen, namelijk de sinoatrial knoop, de SA-knoop. Deze bevindt zich in het rechter atrium dicht bij de ingang van de vena cava superior.

Depolarisaties gaan eerst via de spiercellen van de atria, zo snel dat de linker en rechter atria ongeveer even snel samentrekken.

De atrioventriculaire knoop (AV-knoop) is gelegen op de basis van het rechter atrium.

Een actiepotentiaal dat over de hele atria gaat zorgt ervoor dat ook de AV-knoop geprikkeld wordt.

Nadat de AV-knoop geprikkeld is gaat het signaal naar beneden over de interventriculair septum via de bundel van His. De bundel van His is een elektrische connectie tussen de atria en ventrikels. De bundel van His wordt vervolgens verdeeld in twee takken over de wand van de twee ventrikels, de linker en rechter bundeltak. Deze takken maken contact met de vezels van Purkinje. Dit zijn vezels die het signaal snel over het hele ventrikel verdelen. Er ontstaat een depolarisatie en de ventrikels trekken samen.

Cardiale actiepotentialen en excitatie van de SA-knoop

Natriuminflux veroorzaakt depolarisatie van de cel en zorgt ervoor dat alle natriumkanalen open gehouden worden. Er ontstaat een positieve feedback. Op hetzelfde moment daalt de permeabiliteit van kalium doordat kalium weglekt. Ook dit draagt bij aan de depolarisatie. Op dat moment stijgt de permeabiliteit van calcium enorm en dit zorgt voor een influx van calcium.
Calciumkanalen openen alleen als het voltage aan de voorwaarde voldoet. Dit type calciumkanalen openen erg traag en worden daarom ook wel L-type calcium kanalen genoemd (Long-lasting).

De influx van de positieve calciumionen in de cel balanceert de eflux van de positieve kaliumionen en houdt het membraan gedepolariseerd op het plateau niveau.

Repolarisatie ontstaat pas als de calcium kanalen langzaam inactiveren en een ander type natriumkanalen geopend worden.

De SA knoop heeft geen rustpotentiaal maar ondergaat langzaam een depolarisatie (pacemaker potentiaal). Het brengt het membraanpotentiaal naar de grens waarop een actiepotentiaal ontstaat.

Hieraan liggen drie mechanismen ten grondslag:

1. Kaliumkanalen die geopend waren tijdens repolarisatie fase van het vorige actiepotentaal sluiten langzaam.

2. Pacemakercellen hebben voltage-gated kanalen die openen als het membraanpotentiaal negatief is. Dit zorgt voor een influx van natrium; deze natrium kanalen worden ook wel F-type natriumkanalen (Funny) genoemd.

3. Calciumkanalen openen kort en zorgen voor een kleine calciuminflux die zorgt voor depolarisatie. Dit type wordt T-typecalciumkanaal (Transient) genoemd.

Als de pacemakermechanismen hebben gezorgd dat de AV- en SA-cellen tot een grenspotentiaal gebracht zijn, ontstaat een actiepotentiaal.

Er ontstaat dus een automatische, spontane, ritmische zelf excitatie.

Het electrocardiogram (ECG)

Het electrocardiogram oftewel ECG is een manier om de elektrische gebeurtenissen in het hart weer te geven.

P-piek: korte duur van atriale depolarisatie

QRS-complex: ontstaat ongeveer 0,15 seconden later. Het geeft de ventriculaire depolarisatie weer.

T-piek: ventriculaire repolarisatie.

Atriale repolarisatie is meestal niet zichtbaar op een ECG omdat het tegelijkertijd valt met het QRS complex.

Het ECG is niet een directe weergave van de veranderingen in membraanpotentiaal, maar een meting van de extracellulaire vloeistof.

Contractie van hartspierweefsel

Calcium activatie van het dunne filament en de cross bridge cyclus leidt tot kracht ontstaan net als in skeletspierweefsel. De contractie eindigt als calcium terug is in het sarcoplasmatisch reticulum en in de extracellulaire vloeistof door calcium-ATP-pompen en natrium/calcium-transporters.

De mate van stijging van de calciumspiegel in het cytosol bepaalt de kracht van de contractie.

De refractoire periode van het hartspierweefsel

De onmogelijkheid van het hart om een tetanische contractie te genereren is het resultaat van een lange absolute refractoire periode van hartspierweefsel. Dit is ook wel een periode tijdens en volgend op een actiepotentiaal als een excitabel membraan niet gereactiveerd kan worden. De refractoire periode van hartspiercellen is 250 milliseconden; dit is bijna even lang als de contractiele periode.

De cardiale cyclus

1. Systole: ventriculaire contractie en bloedstuwing

2. Diastole: ventriculaire relaxatie en het vullen van bloed

Een typische hartfrequentie is ongeveer 72 hartslagen per minuut. Elke hartslag duurt ongeveer 0.8 seconden met 0.3 seconden in systole en 0.5 seconden in diastole.

De systolische fase wordt onderverdeeld in:

1. Isovolumetrische ventriculaire contractie: de ventrikels contraheren maar alle kleppen in het hart zijn gesloten, geen bloed wordt dus verder gestuwd. De ventriculaire wanden verhogen de druk.

2. Ventriculaire voortstuwing: hierbij is de druk op de ventrikels zo groot dat de aorta- en truncus pulmonalis kleppen openen en er systolische ejectie plaatsvindt. Het bloed wordt nu in de aorta en truncus pulmonalis gestuwd.

Slagvolume: het volume van het bloed dat door de ventrikels wordt gestuwd tijdens systolische fase.

De diastolische fase wordt onderverdeeld in:

1. Isovolumetrische ventriculaire relaxatie: de ventrikels relaxeren en de aorta en truncuspulmonalis kleppen sluiten. De AV-kleppen zijn op dit moment ook gesloten, dus er gaat geen bloed het hart in en er verlaat geen bloed het hart.

2. Ventriculair vullen: bloed stroomt in de atria. Atriale contractie vindt plaats aan het eind van de diastole nadat de ventrikels gevuld zijn.

Atriaal fibrilleren: hierbij contraheren de cellen van de atria compleet ongecoördineerd samen waardoor ze geen goede pompfunctie hebben.

De grafiek van de pulmonaire circulatie druk is ongeveer gelijk aan de druk van het linker ventrikel en van de aorta. De druk in de pulmonaire arterie is wel veel lager dan de druk in de aorta.

Harttonen

Er zijn twee harttonen tijdens een cardiale contractie

1. Een zachte toon (eerste toon) geassocieerd met van het sluiten van de AV-kleppen. Dit is het begin van de systole.

2. Een hardere toon (tweede toon) geassocieerd met het sluiten van de pulmonaire en aorta kleppen. Dit is het begin van de diastole.

Bij gezonde mensen zijn deze harttonen duidelijk te horen. Hartgeruis kan een teken zijn van een hartziekte.

Normale stroming van bloed door de kleppen is laminair, dit betekent dat de stroom langzaam ongehinderd kan doorstromen.

Turbulente stroming kan veroorzaakt worden doordat bloed snel in de goede richting stroomt door een abnormaal versmalde klep. Dit heet een stenose.

Als het bloed in tegengestelde richting stroomt door een beschadigde zwakke klep wordt het insufficiëntie genoemd.

Bloed dat stroomt tussen de twee atria of ventrikels door een gat in de wand heet een septaal defect.

Een geruis tijdens systole duidt op een stenotische pulmonaire of aorta klep, een insufficiënte AV-klep of een gat in het interventriculaire septum.

Een geruis tijdens de diastole duidt waarschijnlijk op een stenotische AV-klep of een insufficiënte pulmonaire of aorta klep.

Cardiac output (CO): Cardiac output is het bloedvolume dat elke ventrikel pompt. Dit wordt uitgedrukt in liter per minuut.

CO : HR (heart rate; hartfrequentie) x SV (slagvolume)

De hartslag ontstaat compleet autonoom, zonder de innervatie van zenuwen of hormonen die de SA-knoop beïnvloeden. Er zijn wel een aantal parasympatische zenuwen (n.vagus) die eindigen op de SA knoop. Activiteit van deze parasympatische zenuwen zorgen ervoor dat de hartfrequentie wordt verlaagd. Activiteit van sympathische vezels zorgen er juist voor dat de hartfrequentie wordt verhoogd.

Sympathische vezels verhogen het pacemakerpotentiaal door de permeabiliteit van het F-type kanaal te verhogen.

Parasympatische verlagen het pacemakerpotentiaal juist. De grenswaarde is hierdoor pas na langere tijd bereikt.

Ook adrenaline kan de hartslag verhogen door op de bèta receptoren van de SA-knoop te werken. De hartslag is ook gevoelig voor veranderingen in lichaamstemperatuur, plasmaelektrolyten, en metabool adenosine.

Controle van het slagvolume

Tijdens een hartslag worden de ventrikels niet helemaal leeggepompt. Een sterkere contractie van het hart leidt tot een zo groot mogelijke leging van ventrikels.

Veranderingen in slagvolume worden door het volgende bereikt:

1. Veranderingen in het eind-diastolische volume (dit is het volume in de ventrikels net voor contractie soms ook wel vernoemd als preload)

2. Veranderingen in de mate van innervatie door het sympathische zenuwstelsel

3. Veranderingen van de afterload (dat is de arteriële druk tegen de ventriculaire pomp)

Frank-Starling mechanisme:
Als het ventriculaire volume stijgt, stijgt ook het slagvolume

Een verhoogde druk in de venen (venous return) verhoogt ook de cardiac output door het eind-diastolische volume te verhogen en dus het stroke volume.

Sympathische regulatie kan er ook voor zorgen dat het slagvolume stijgt. Als adrenaline het myocard stimuleert om harder samen te trekken, wordt er meer bloed uit de ventrikels gepompt.

Ejectiefractie (EF) is de ratio van het slagvolume tegen het eind-diastolische volume:

EF : SV / EDV

EDV: eind diastolisch volume

Adrenerge receptoren activeren G gekoppelde proteïnen cascade die ook betrokken zijn bij de productie van cyclisch AMP en activatie van een proteïne kinase. Hierbij zijn de volgende proteïnen betrokken:

• DHP receptoren in het plasmamembraan

• De ryanodinereceptor en geassocieerde proteïnen in het sarcoplasmatisch reticulum membraan

• Het dunne filament proteïnen, vooral troponine

• Dikke filament proteïnen met cross bridges

• Proteïnen betrokken bij het pompen van calcium terug in het sarcoplasmatisch reticulum

Hypertrofische cardiomyopathie

Een verdikking van het hartspierweefsel, vooral het interventriculaire septum en de wand van het linker ventrikel. Er is een disruptie van de gebruikelijke manier waarop monofilamenten zijn gelegen.

De verdikking van het septum zorgt ervoor dat de cardiac output niet wordt verhoogd tijdens momenten dat er een grotere hoeveelheid bloed nodig is in organen.

Ook het hart zelf is vaak slachtoffer van te weinig bloed (angina pectoris).

Disruptie van conductie kan ook leiden tot ernstige en fatale aritmieen.

De meeste mensen met hartproblemen hebben in het eerste stadium geen klachten, daarom leidt hypertrofische cardiomyopathie vaak tot plotselinge dood.

Vele oorzaken van hartfalen zijn nog niet bekend, maar wat wel opvalt is dat er een genetische predispositie is. Mutaties van eiwitten van het contractiele systeem inclusief troponine, tropomyosine en myosine worden vaak gevonden.

Section C: Het vasculaire systeem

Capillairen bestaan slechts uit een laag endotheel. Andere vaten hebben ook nog een laag gladde spieren en een laag bindweefsel om het vat heen.

Functies van endotheel

1. Dienen als fysieke grens in hart en bloedvaten waar bloedcellen niet aan vast gaan zitten.

2. Dienen als permeabele barrière voor de uitwisseling van voedingsstoffen, metabole eindproducten en vloeistof tussen plasma en interstitiële vloeistof. Ze reguleren transport van macromoleculen en andere substanties

3. Ze scheiden paracriene stoffen uit die hun functie uitoefenen op glad spierweefsel, inclusief vasodilatatoren (prostacycline en stikstof monoxide) en vasoconstrictoren (vooral endotheline-1)

4. Zetten aan tot angiogenese (nieuwe capillairen groei)

5. Spelen een centrale rol in vasculair remodeling door het herkennen van signalen en vrijmaken van paracriene stoffen die hun functie uitoefenen op de bloedvatwand

6. Dragen bij aan de vorming van extracellulaire matrix

7. Produceren groeifactoren in response op beschadiging

8. Scheiden substanties uit die bloedklontering en ontstolling reguleren

9. Synthetiseren actieve hormonen van inactieve precursors

10. Degraderen hormonen en andere mediatoren

11. Scheiden cytokinen uit tijdens immuunrespons

12. Beïnvloeden vasculair zacht spierweefsel proliferatie in arteriosclerose

Arteriën

De aorta en andere systemische arteriën hebben een dikke wand met grote hoeveelheden dik elastisch weefsel er omheen. Hierdoor kunnen ze goed het bloed naar de weefsels vervoeren. Bovendien dienen ze als drukreservoir om ook het bloed te kunnen vervoeren tijdens diastole.

Arteriële bloeddruk

Verschillende factoren die de bloeddruk beïnvloeden:

1. Het bloedvolume

2. Het rekbaarheid van de wand (:compliantie)

Compliantie: verschil in volume/verschil in druk

Ongeveer 1/3e van het bloed verlaat de arteriën tijdens de systole. De rest van het bloed blijft in de arteriën tijdens systole. De rest van het slagvolume blijft in de arteriën tijdens systole, hierdoor zwelt de arterie op en stijgt de arteriële bloeddruk.

De hoogste druk in een arterie wordt de systolische druk (SP, systolic pressure) genoemd. De laagste druk wordt de diastolische druk (DP) genoemd. Gemiddeld zijn deze waarden 120/80 mmHg. Het verschil tussen de SP en de DP wordt pulse pressure, oftewel de polsdruk genoemd.

Factoren die voor de polsdruk zorgen zijn:

1. slagvolume

2. Snelheid van voorstuwen van het bloed

3. Arteriële compliantie.

Bij arteriosclerose is de compliantie verminderd of de voorstuwing verlaagd.

MAP: Mean Arterial Pressure is het gemiddelde van de arteriële druk.

MAP wordt op de volgende manier berekend:
MAP: DP + 1/3 (SP-DP)

DP: diastolische druk

SP: systolische druk

Bij een bloeddruk van 120 boven 80:

MAP: 80 + 1/3 (40) : 93 mmHg

Meting van de systemische arteriële druk

Arteriële druk wordt gemeten door een sphygmomanometer.

De band om de arm wordt opgepompt totdat de druk groter is dan de arteriële druk. Hierbij wordt voorkomen dat er bloed door de arteriën kan stromen. De lucht wordt langzaam weggelaten uit de band totdat arterie plotseling een beetje opent en er weer bloed doorheen kan stromen. Alleen tijdens de SP lukt het het bloed om door de smalle opening te kunnen gaan. Hierbij worden tonen waargenomen bij het luisteren met een stethoscoop die Korotkoff’s tonen worden genoemd.

Als de druk verder wordt verlaagd, hoort men de tonen van Korotkoff op een gegeven moent niet meer. Op dat moment is de diastolische druk bereikt, want dan is er geen compressie meer van het bloedvat. Bij geen compressie van het bloedvat kan het bloed laminair stromen en hoort men geen tonen.

Arteriolen

Arteriolen spelen twee belangrijke rollen:

• De arteriolen in de doelorganen zorgen ervoor dat bloed richting de organen stroomt.

• De arteriolen zijn een belangrijke bepalende factor voor de mean arterial pressure (MAP).

F= flow

F in orgaan = (MAP – veneuze druk) / weerstand in het orgaan

Veneuze druk is bijna gelijk aan 0, dus

F in orgaan: MAP/ weerstand in het orgaan

Arteriolen hebben glad spierweefsel die kunnen relaxeren (vasodilatatie) of contraheren (vasoconstrictie) .

De intrinsieke activiteit van glad spierweefsel om de arteriolen wordt grotendeels bepaald door hormonen, neurale innervatie of paracriene output. Deze spontane activiteit wordt de intrinsic tone (intrinsieke tonus) genoemd. De signalen die de gladde spieren ontvangen, zorgen voor een hogere calciumconcentratie in het cytosol waardoor de spier samentrekt.

Er zijn twee manieren waarop glad spierweefsel wordt beïnvloed:

1. lokale controles

2. extrinsieke (of reflex) controles

Lokale controles

Hierbij gaat het om mechanismen die onafhankelijk van hormonen of zenuwinnervatie werken. Hierbij regelen de arteriolen zelf de bloedflow en bloeddruk door autocriene of paracriene signalen.

Actieve hyperemie

Dit wordt veroorzaakt door een vergrote bloedflow en ontstaat als de metabole activiteit is vergroot. Dit ontstaat bijvoorbeeld in skeletspieren tijdens grote lichamelijke activiteit. Paracriene signalen zorgen voor vasodilatatie vooral zuurstofgebrek in het bloed voor de oxydatieve fosforylering is hier een goed voorbeeld van.

Metabole stoffen die stijgen tijdens inspanning zijn:

• CO₂

• Hydroxide ionen (verlaagde pH)

• Adenosine (afbraak product van ATP)

• Kaliumionen door verhoogde membraan repolarisatie

• Eicosanoiden (bij afbraak van membraan fosfolipiden)

• Osmolariteit

• Bradycardin dat wordt gevormd uit kininogeen door de actie van het enzym kallikreine dat wordt gesecerneerd door actieve kliercellen

• Stikstofoxide dat wordt vrijgemaakt uit endotheelcellen

Flow autoregulatie

Als arteriële bloeddruk daalt, verlaagt dit de bloedtoevoer naar een orgaan waardoor de zuurstofconcentratie daalt. Tegelijkertijd stijgen de metabole afbraakproducten, maar het bloed kan ze niet zo snel vervoeren als ze aangemaakt worden. Dit zorgt ervoor dat de vaten gaan dilateren waardoor er grotere zuurstof toevoer is.

Myogene respons

Glad spierweefsels reageert direct op verhoogde rek op de wanden. Hierdoor contraheren ze extra. Verlaagde druk zorgt voor hogere dilatatie.

Reactieve Hyperemie

Als een orgaan volledig van bloed wordt afgesloten zorgen paracriene signalen ervoor dat er opnieuw bloedtoevoer gaat plaatsvinden doordat de arteriolen dilateren. Hierdoor worden de wanden uitgerekt en zo snel er weer bloed kan stromen, wordt er een grote hoeveelheid bloed naar het orgaan gestuurd zodat het bloedtekort snel ingehaald kan worden.

Extrinsieke controles

Sympathische zenuwen

Sympathische zenuwen kunnen zorgen voor vasoconstrictie en vasodilatatie. Er is geen parasympatische innervatie van arteriolen. Er zijn ook autonome postganglionaire neuronen die geen gebruik maken van adrenaline/noradrenaline, maar gebruik maken van stikstofoxide, NO.

Adrenaline kan ook aangestuurd worden als hormoon. Het bindt aan de alpha-2 beta adrenerge receptoren. Ook angiotensine II en vasopressine zijn belangrijk voor constrictie van de meeste arteriolen.

Atrial natriuretic peptide (ANP), dat uitgescheiden wordt door hartspierweefsel is een belangrijke vasodilatator.

Er is geen parasympatische innervatie van arteriolen die noemenswaardig is.

Endotheliale cellen en vasculair glad spierweefsel

Stikstofoxide dat door endotheel wordt uitgescheiden, is een belangrijke vasodilatator. NO door endotheel uitgescheiden wordt ook wel endothelium derived relaxing factor EDRF genoemd. Ook scheiden endotheel cellen het eicosanoid prostacycline (PGL2) uit.

Als endotheline 1 (ET-1) zorgt voor vasoconstrictie. Het is een paracrien signaal, maar als het in hoge concentraties uitgescheiden wordt, kan het ook als een hormoon werken.

Shear stress is de kracht op de binnenste wand van het bloedvat. Dit zorgt dat de bloedflow wordt vergroot. Door deze vergrote kracht laat het endotheel PGI2 en NO vrij en verlaagt het de vrijlating van ET-1. Hierdoor contraheert het bloedvat. Dit heet Flow Induced Arterial Vasodilatie en moet onderscheiden worden van autoregulatie.

Capillairen

De vorming en beweging van capillairen wordt veroorzaakt door angiogenic factors als fibroblasten en endotheelcellen. Ook kankercellen scheiden angiogene factoren uit.

Angiostatine is een voorbeeld van een substantie die bloedvatgroei remt. Deze stof wordt ook gebruikt tegen tumoren.

Anatomie

De cellen die samen een capillair vormen zijn niet aan elkaar vast, maar gescheiden door intercellular clefts. Endotheelcellen bevatten grote aantallen endocytotische en exocytotische vesicles en soms fuseren die om fused-vesicle channels te vormen.

De bloedflow van capillairen hangt vooral af van de bloeddruk en bloedflow van arteriolen.
In sommige weefsels en organen gaat het bloed niet direct via de arteriolen de capillairen in, maar eerst langs bloedvaatjes, metarteriolen genoemd. De plek waar capillairen van de metarteriolen ontspringen, zijn omringd door glad spierweefsel, de preecapillary sfincter, dat kan relaxeren of contraheren in respons op lokale mediatoren.

Snelheid van capillaire bloedflow

De snelheid waarmee het bloed stroomt is veel lager in de capillairen omdat de totale doorsnede van de capillairen in totaal vele malen groter is dan de doorsnede van de arteriën bij elkaar. Door deze lage stroomsnelheid in de capillairen is het gemakkelijker om stoffen uit te scheiden.

Diffusie, vesikel transport en bulk flow zijn de belangrijkste manieren waardoor stoffen worden uitgewisseld met de capillairen. Capillairen verschillen onderling van opbouw. De capillairen in de hersenen bijvoorbeeld hebben geen intercellulaire clefts waardoor wateroplosbare substanties alleen door middel van carriertransport een capillair in/uit kunnen gaan. Capillairen in de lever bijvoorbeeld hebben grote gaten in de wand zodat zelfs grote eiwitten er gemakkelijk doorheen kunnen.

Diffusie door de capillaire wand: uitwisseling van voedingstoffen en metabole eindproducten

Drie mechanismen staan verschuiving van substanties van het interstitium naar het bloedplasma toe:

1. Diffusie

2. Vesikeltransport

3. Bulkflow

Een vierde mechanismen in de hersenen voorkomend, is gemedieerd transport. Dit wordt hieronder niet besproken.

In alle capillairen (de hersencapillairen uitgesloten) is diffusie het enige middel waarmee voedingstoffen, zuurstof en metabole eindproducten langs de capillaire wand bewogen kunnen worden. Vetoplosbare stoffen zoals zuurstof en koolstofdioxide kunnen makkelijk langs de capillaire wand diffunderen. Voor wateroplosbare stoffen is dat moeilijker. Hoe moeilijk dat is, hangt af van de grootte van de water-gevulde kanalen in de capillaire wand. In de hersenen is transport bijna onmogelijk, in de lever is dat juist heel goed mogelijk.

Bulkflow van proteïne vrij plasma

Hiermee wordt de herverdeling van interstitiële vloeistof geregeld. De hydrostatische druk zorgt ervoor dat de proteïne vrij plasma zomaar door de capillairwand kan.

De druk in de bloedvaten zorgt ervoor dat het plasma naar de interstitiële vloeistof wordt gepompt en de osmotische waarde daarentegen zorgt ervoor dat niet alle plasma uit de bloedvaten wordt gepompt.

Dit wordt Netto Filtration Pressure (NEP) genoemd.

Bloedplasma bevat veel kristalloïden zoals natrium, chloride en kalium. Maar omdat de wand van de capillairen permeabel is voor deze stoffen is de concentratie van deze stoffen in de interstitiële vloeistof en bloedvat gelijk.

Colloïden zijn ook plasma proteïnen maar deze kunnen niet door de capillairwand heen. Hierdoor is de concentratie colloïden in het plasma veel hoger dan in de interstitiële vloeistof. Dit zorgt ervoor dat er nog vloeistof in de bloedvaten blijft, want de waterconcentratie in plasma en interstitiële vloeistof blijft gelijk.

Dit wordt absorptie genoemd.

Al deze waarden vormen samen deze formule:

NEP : Pc + πif –Pif – πc

Pc : capillary hydrostatic pressure

Pif : interstitial hydrostatic pressure

Πc : osmotic force due to plasma protein concentration

Πif : the osmotic force due to interstitial fluid protein concentration

Deze vier krachten worden ook wel Starling forces genoemd

Capillary Filtration Coefficient : een meting van hoeveel vloeistof gefilterd zal worden per mmHg netto filtratiedruk. Dit fenomeen is vooral belangrijk in de nieren.

Venen

De totale druk van het stromend bloed in de venen is ongeveer 15 mmHg. Hierdoor worden alleen producten met een lage weerstand van weefsels naar het hart vervoerd. Omdat het bloedvolume in de venen vergroot is, is ook de diameter van een veen veel groter dan de arteriën. Ongeveer 60 procent van het bloed bevindt zich in de venen.

De bloedvatwand van de venen bevatten glad spierweefsel dat geïnnerveerd wordt door sympathische neuronen. Verhoogde constrictie zorgt ervoor dat er meer bloed naar het hart gepompt wordt.

Ook de skeletspierpomp en de ademhalingspomp zorgen ervoor dat de veneuze druk en veneuze return naar het hart plaatsvindt.

Tijdens skeletspiercontracties worden de venen namelijk gedeeltelijk samengedrukt. Hierdoor wordt de diameter kleiner en het bloed weg geperst. Omdat de venen kleppen hebben kan het bloed niet richting voeten, maar alleen richting hart gaan.

Bij de respiratoire pomp wordt er gebruik gemaakt van de onderdruk in de thorax tijdens het ademen. Doordat er een onderdruk ontstaat wordt het bloed naar de thorax toe getrokken.

De veneuze return moet hierbij gelijk zijn aan de cardiac output.

Het lymfatisch systeem

Het lymfatisch systeem is een netwerk van kleine orgaantjes (lymfeknopen) en buisjes (lymfevaten) waar door lymfe ( een vloeistof verkregen van interstitiële vloeistof) stroomt.

In het interstitium van bijna alle organen en weefsels bevinden zich lymfatische capillairen die totaal verschillend zijn van bloedvat capillairen.

Bij het lymfesysteem begint het bij de lymfeknoop. Vanaf daar wordt de interstitiële vloeistof in lymfecapillairen verzameld. De capillairen verenigen zich samen tot grotere buizen totdat de grotere buizen uiteindelijk verenigd worden in twee grote lymfatische ductuli die hun interstitiële vloeistof afgeven aan de vv. jugularis en vv. subclavia.

Kleppen in de lymfevaten zorgen ervoor dat het vocht niet kan terugstromen.

Het falen van het lymfesysteem door bijvoorbeeld infectieziekten als elephantiasis zorgt ervoor dat het lymfesysteem niet meer werkt en ter plaatste een enorme zwelling van interstitiële vloeistof ontstaat. Deze soort zwelling wordt ook wel edema (oedeem) genoemd.

Glad spierweefsel in de wanden van lymfevaten zorgen voor ritmische contracties. Dit gladde spierweefsel reageert op rek. Ook skeletspierweefsel zorgt voor toename van het stromen van lymfevloeistof.

Oorzaken van oedeem

Hartfalen kan zorgen voor verhoogde veneuze druk waardoor het bloed terug in de capillairen gepompt wordt en de hydrostatische druk (Pc) stijgt en de filtratie sneller gaat dan het wegvoeren van interstitiële vloeistof.

Ook tijdens beschadiging van weefsel wordt er Histamine vrijgelaten zodat de arteriolen gaan dilateren. Hierdoor stijgt de capillaire druk en filtratie. Ook zorgen de vrijgekomen stoffen van beschadigd weefsel dat de intercellulaire clefts groter worden waardoor meer proteïnen uit de bloedstroom kunnen gaan en de osmotische waarde buiten de bloedstroom ook vergroot.

Ook zijn er ziekten waarbij plasmaproteïnen verlaagd worden. Hierdoor wordt de hoofd absorptieve kracht van de capillairen πc verlaagd. Bij ondervoeding kan het gebeuren dat er te weinig eiwitten ingenomen worden (kwarshiorkor) hierdoor komt de interstitiële vloeistof in de holtes in het abdomen en ontstaat er een gezwollen buikje.

Section D: Integratie van de cardiovasculaire functie: regulatie van de systemische arteriële druk

De gemiddelde systemische arteriële druk wordt als volgt gevormd:

MAP (mean arterial pressure): CO (cardiac output) x TPR (total peripheral resistance)

Delta P (pressure): F (flow) x R (resistance)

Samen vormen deze formules:

MAP – Right arterial pressure : CO x TPR

Maar omdat de druk in het rechter atrium bijna 0 is, kan de formule ook zo omgeschreven worden:

MAP: CO x TPR

Mean pulmonary arterial pressure: CO x Total pulmonary vascular resistance

Baroreflexen

Arteriële baroreflexen

Baroreflexen reageren op druk in de bloedvaten. Barororeceptoren bevinden zich in de carotide sinus op de plek waar a. carotis communis wordt gesplitst in a. carotis interna en a. carotis externa. Andere baroreceptoren bevinden zich in de aortaboog.
Een baroreceptor is een zenuw met uitgespreide vertakkingen die de rek op de bloedvatwand meten.

Afferente neuronen brengen het signaal naar de hersenstam en van daar worden neurovasculaire controle centra geïnnerveerd.

Het medullaire cardiovasculaire centrum

Het primaire integratiecentrum van de baroreceptor reflexen is een diffuus netwerk van in hoge mate verbonden neuronen. Dit complex wordt de medullary cardiovascuolar center genoemd. Het ligt in de medulla oblongata. Dit centrum innerveert de n. vagus en sympatische neuronen.

Als de arteriële druk stijgt, worden de baroreceptoren geprikkeld waardoor de sympatische outflow naar het hart, arteriolen en venen verminderd worden en de parasympatische outflow naar het hart vergroot wordt.

Ook angiotensine II en vasopressine secretie helpen om de bloeddruk te bepalen. Verlaagde arteriële druk zorgt voor verhoogde plasmaconcentraties van deze beide hormonen.

Als de bloeddruk daalt door bijvoorbeeld een bloeding, wordt de mate van ontlading op de bloedvatwand ook minder. Dit zorgt voor:

1. Verhoogde hartslag door verhoogde sympathische activiteit en verlaagde parasympathische activiteit

2. Verhoogde ventriculaire contractiliteit door de verhoogde sympathische activiteit naar het ventriculaire myocard

3. Arteriolaire constrictie door verhoogde sympathische activiteit naar de arteriolen en verhoogde plasmacocentraties van angiotensine II en vasopressine

4. Verhoogde veneuze constrictie door verhoogde sympathische activiteit van de venen.

Dit samen zorgt voor verhoogde cardiac output (verhoogde hartfrequentie en slagvolume), verhoogde perifere weerstand en de bloeddruk wordt weer als daarvoor.

Maar als bloeddruk enige tijd van het normale setpoint afwijkt, raken de baroreflexen hieraan gewend. Ze hebben dus verlaagde frequentie van actiepotentialen op een bepaalde bloeddruk.

Bloedvolume en lange termijn regulatie van arteriële druk

Bloedvolume is de belangrijkste determinant voor arteriële druk omdat het de veneuze druk, veneuze return, het eind-diastolische volume, slagvolume en cardiac output bepaald.

Andere cardiovasculaire reflexen en responsen

De volgende stimuli verzorgen allemaal een verhoogde bloeddruk:

• Verlaagde arteriële zuurstofconcentratie

• Verhoogde arteriële koolstofdioxideconcentratie

• Verlaagde bloedflow naar de hersenen

• Pijn die zijn oorsprong vindt in de huid (pijn in de viscera veroorzaakt juist verlaagde arteriële bloeddruk)

• Ook stemming, stress, beweging of juist slaap kunnen bloeddruk veranderen

Verhoogde intracraniële druk

Er zijn verschillende oorzaken die kunnen zorgen voor verhoogde bloeddruk in de hersenen. Dit kan een tumor of een trauma zijn dat zorgt voor een bloeding of oedeem. Het probleem in de hersenen is dat er geen zwelling kan optreden naar buitenaf doordat de schedel dit vermijdt. Hierdoor wordt de bloedtoe- en afvoer veel te laag, stijgen de metabolieten en afvalproducten zo dat ze het sympathische zenuwstelsel krachtig innerveren. Alleen het verwijderen van de tumor, bloeding of oedeem kan de druk verlagen.

Deze verhoogde druk in de schedel wordt het Cushing’s phenomeen genoemd.

Section E: Cardiovasculaire patronen in gezondheid en ziekte

Hypotensie

Hypotensie is een lage bloeddruk. Een veel voorkomende oorzaak is een bloeding. Ook dan worden de baroreflexen geactiveerd: de hartslag gaat omhoog, de vaten contraheren en de bloeddruk stijgt. Een andere belangrijke factor om bloeddruk te laten stijgen is het resorberen van interstitiële vloeistof in de capillairen.

Deze mechanismen worden autotransfusie genoemd, waarbij de bloeddruk binnen 12 tot 24 uur weer op normale waarden zijn. Wel daalt de hematocrietwaarde.

Als de bloeddruk weer op peil is, wil dat niet zeggen dat het verloren bloed direct vervangen wordt. Alleen de nieren kunnen voor vervanging zorgen door hormonen uit te scheiden. Deze hormonen zijn renine, angiotensine en aldosteron.
De vervanging van erythrocyten wordt gedaan door erythropoietine dat erythropoiese stimuleert (dit is de rijping van rode bloedcellen). Deze vervanging van rode bloedcellen heeft dagen tot een week nodig.

Ook het verlies van natrium (door zweten, diarree, overgeven of overmatig urineverlies) kan leiden tot een te lage bloeddruk.

Een verlaagde bloeddruk kan ook het resultaat zijn van een slecht werkend hard, bij een hartaanval bijvoorbeeld (cardiogeen).

Emoties kunnen ook een grote rol spelen bij de bloeddruk. De hersencentra die betrokken zijn bij emoties remmen namelijk de sympathische activiteit en vergroten de parasympatische activiteit. Hierdoor kan een vasovagale collaps ontstaan.

Allergische reacties kunnen ook leiden tot verlaagde bloeddruk doordat de vaten gaan dilateren (anafylaxis).

Shock

Situatie waarin een verlaagde bloedflow leidt tot hypoxie in de organen en weefsels, waardoor deze ischemisch worden en beschadigen.

Hypovolemische shock: veroorzaakt door een verlaagd bloedvolume door bloeding of vochtverlies op andere wijze.

Distributieve shock: dit is als gevolg van een verlaging in totale perifere weerstand door het vrijlaten van stoffen die zorgen voor vasodilatatie. Dit komt voor bij allergieën (anafylaxis) en infecties (sepsis).

Cardiogene shock: gevolg van extreme verlaging van cardiac output door verschillende factoren (bijvoorbeeld hartaanval)

Upright posture

Als gevolg van zwaartekracht is de bloeddruk in de voeten veel hoger. Hierdoor kan er meer bloed uit de bloedvaten geperst worden en kan er oedeem ontstaan bij lang staan.

Inspanning

Wat gebeurt er tijdens inspanning met de bloeddruk:

cardiac output stijgt en de perifere weerstand daalt. De mean arterial pressure stijgt gemiddeld een beetje.

De polsdruk (verschil tussen systolische en diastolische druk) stijgt omdat het slagvolume toeneemt en de snelheid waarmee het slagvolume wordt weggestuwd ook stijgt.

Maximal Oxygen Consumption (VO₂ max)

VO₂ Max wordt gelimiteerd door:
1) cardiac output

2) de hoeveelheid zuurstof de longen aan het bloed af kunnen geven

3) de hoeveelheid zuurstof de spieren kunnen opnemen uit het bloed

Training zorgt ervoor dat het slagvolume vergroot, en dat er meer bloedvaatjes in de spieren komen zodat de spier een beter zuurstofvoorziening heeft en betere CO₂ afgifte.

Ook zorgt training voor een grotere concentratie oxidatieve enzymen en mitochondriën in getrainde spieren.

Hypertensie

Chronisch verhoogde arteriële bloeddruk. Dit is bloeddruk boven 140/90 mmHg.

Hypertensie kan ontstaan door verhoogde cardiac output of verhoogde perifere weerstand.

Renale hypertensie ontstaat meestal door nierbeschadiging. Hierdoor wordt er meer renine vrijgelaten door de nieren en dus meer angiotensine II.

Primaire hypertensie: hypertensie met onbekende oorzaak (95% van de gevallen).

Men denkt dat kaliumwaarden in het bloed een rol spelen, dat er dus mensen zijn die meer gevoelig zijn voor zouten in het bloed dan andere mensen.

Diuretica worden gegeven om mensen meer te laten plassen. In de urine is dan een vergrote hoeveelheid kalium te vinden.

Ook een lage calciuminname is waarschijnlijk een oorzaak van hypertensie. Mensen met obesitas of een zittende levensstijl hebben een vergrote kans op hypertensie. Ten slotte speelt roken nog een rol.

Gevolgen van hypertensie zijn onder andere linker ventriculaire hypertrofie omdat het linkerventrikel chronisch tegen een hoge bloeddruk moet pompen. Uiteindelijk lijdt dit tot verminderde hartfunctie en hartfalen.

Hypertensie kan ook leiden tot arteriosclerose, hartaanvallen, nierschade en beroerte (breuk van de cerebrale bloedvaten zodat er plaatselijk hersenschade ontstaat).

Medicijnen die tegen hoge bloeddruk worden gebruikt zijn:

• Diuretica: verhoogde urine en natrium eliminatie

• Bèta adrenerge receptor blockers: verminderen cardiac output

• Calcium kanaal blokkers: verlagen de toegang van calcium in het vasculaire gladde spierweefsel zodat ze minder goed samentrekken.

• Angiotensine – converting enzyme (ACE) remmers: deze remmen de vorming van angiotensine II in plasma zodat de arteriën gaan dilateren. Dit zorgt voor een lagere perifere weerstand. Dit medicijn zorgt ervoor dat het linker ventrikel zich niet gaat aanpassen aan de situatie en er ontstaan dus minder gevaren voor een hartaanval.

• Medicijnen die sympathische activiteit onderdrukken.

Heart failure (hartfalen)

Hartfalen is een verzameling van tekenen en symptomen die voorkomen als een hart faalt om adequaat bloed rond te pompen door bijvoorbeeld coronairvaten die te weinig bloedtoevoer krijgen of het hart dat tegen een te grote bloeddruk moet oppompen. Mensen met hartproblemen worden in twee categorieën verdeeld:

1. mensen met diastolische dysfunctie (problemen met ventriculair vullen)

2. mensen met systolische dysfunctie (problemen met ventriculaire stuwing)

Diastolische dysfunctie gaat vooral om het minder kunnen rekken van de ventrikels zodat er minder bloed in kan gaan. Hierdoor is het eind-diastolische volume verlaagd. De meest voorkomende oorzaak hiervan is ventrikelhypertrofie op basis van systemische hypertensie.

Systolische dysfunctie is meestal het resultaat van myocard schade door bijvoorbeeld een hartaanval. Hierdoor wordt er minder bloed weg gepompt uit het hart.

Verlaagde cardiac output prikkelt de baroreflex. Dit komt omdat de baroreceptoren minder snel ontladen en de hersenen denken dat er een verlaagde bloeddruk is. De hersenen zorgen dat de hartslag wordt verhoogd door verhoogde sympathische en verlaagde parasympatische ontlading van het hart.

De totale perifere weerstand wordt verhoogd door verhoogde sympathische activatie die zorgt dat de bloedvaten contraheren.

Failure (falen) van het linker ventrikel zorgt voor pulmonair oedeem. Er hoopt vocht op in de interstitiële ruimte van de longen en luchtruimten zelf, wat er voor zorgt dat er minder gaswisseling kan plaatsvinden. Het linker ventrikel faalt om evenveel bloed rond te pompen als het rechterventrikel. Hierdoor stijgt de bloeddruk van alle pulmonaire bloedvaten. Ook stijgt de druk in de capillairen zodat er vocht uit wordt geperst.

De volgende medicijnen worden gebruikt tegen hartfalen:

• Diuretica

• Cardiac inotroop medicijn: medicijnen als digitalis verhogen de ventriculaire contractiliteit door de systolische calcium concentratie in myocardcellen te laten stijgen. Hoewel dit tegenstrijdig lijkt, lijkt het te helpen.

• Vasodilatatoren: verlagen de perifere weerstand dus ook de bloeddruk door vasoconstrictie tegen te gaan of door verminderde angiotensine II in het bloed te vormen.

• Bèta adrenerge receptor blokkers: deze blokkeren de adrenerge receptoren in het myocard.

Coronair arterielijden

Verminderde bloedtoevoer in een of meer coronaire vaten zorgt voor ischemie. Een dodelijk gevolg kan zijn: myocardschade, myocard infarct of hartaanval.

Een voorbode kan angina pectoris zijn.

Symptomen myocard infarct:

• Hevige pijn op de borst, uitstralend naar de kaak of linker arm

• Nausea (braakneiging)

• Overgeven

• Zweten

• Zwakte

• Kortademigheid

Diagnose kan verkregen worden door een ECG of door het aantonen van bepaalde proteïnen in het plasma (vooral creatine kinase of myocard-specifiek troponine).

Plotseling overlijden door myocard infarct ontstaat door ventrikelfibrilleren. Dit is een abnormaliteit in impulsgeleiding. Dit zorgt voor ongecoördineerde ventriculaire contracties die geen bloed kunnen doorstuwen.

Een aantal mensen kan gered worden door cardiopulmonary resuscitation (CPR). Dit is een serie mond op mondbeademingen en borstcompressies zodat er een kleine hoeveelheid zuurstof naar de hersenen kan gaan.

CPR wordt gevolgd door defibrillatie, waarbij een elektrisch signaal door het hart wordt gestuurd om het abnormale fibrilleren tegen te gaan.

De Automatic Electronic Defibrillator (AED) zorgt hier ook voor.

Een veel voorkomende oorzaak van een myocardinfarct is atherosclerose.

Dit is een aandoening waarbij de bloedvatwand verdikt wordt door plaques door:

1. grote hoeveelheid gladspierweefsel om de wand van het bloedvat, aanwezigheid van macrofagen en lymfocyten

2. afzetting van cholesterol en andere vette substanties in cellen maar ook extracellulair

3. dichte lagen van bindweefsel matrix

Artherosclerose zorgt voor verlaagde doorstroom. Ook scheiden endotheelcellen nog extra vasoconstrictoren uit (endotheline 1) en remmen de hoeveelheid vasodilatatoren (NO en prostacycline). Uiteindelijk leiden deze factoren tot afsluiting van het bloedvat, oftewel coronaire trombose.

Risicofactoren zijn:

1. hoge concentraties cholesterol en aminozuur homocysteine

2. hypertensie

3. diabetes

4. obesitas

5. zittende levensstijl

6. stress

7. menopauze (bij vrouwen worden hartaanvallen pas gezien na de menopauze)

Hoe weinig er ook wordt getraind, elke training is beter dan geen. Het zorgt namelijk voor:

• Verlaagde zuurstofbehoefte van het myocard tijdens rust en verlaagde bloeddruk in rust

• Vergrote diameter van coronair arteriën

• Verlaagde kans op hypertensie en diabetes. Dit zijn de twee grootste risicofactoren voor atherosclerose.

• Verlaagde plasmacholesterol concentratie door verhoogd HDL

Foliumzuur kan ook een beschermende functie hebben tegen een hartinfarct omdat het de concentratie van het aminozuur homocysteine verlaagt. Homocysteine heeft verschillende atherosclerotische effecten.

Nitroglycerine wordt vaak toegediend als medicament bij angina pectoris omdat het omgezet wordt in nitric oxide (stikstof oxide, NO) dat de vaten dilateert.

Er zijn verschillende chirurgische ingrepen voor coronair arterieel lijden, namelijk:

• Percutane transluminale angioplastiek (PTCA). Hierbij wordt een katheter met een ballon in het afgesloten deel van de arterie geplaatst en daarna opgeblazen. Dit vergroot het lumen en maakt de afsluiting kapot. Meestal wordt dit gecombineerd met een permanente stent. Dit is een stukje staal dat het bloedvat open houdt.

• Coronaire bypass: hierbij wordt een nieuw stukje bloedvat aan het verstopte stukje arterie wordt gezet die is genomen van een vene in een deel van het lichaam van de patiënt waar het gemist kan worden.

Mensen met atherosclerotische cerebrale bloedvaten kunnen ook lijden aan neurologische tekorten als Transient Ischemic Attacks (TIAs).

Een ader kan ook afgesloten worden door een embolus of bloedprop.

Section F: Bloed en hemostase

Plasma

Plasma bestaat uit een aantal opgeloste substanties.

De rol van plasmaproteïnen is om de osmotische druk te handhaven: ze zorgen dat vloeistof uit de extracellulaire vloeistof de capillairen in kan gaan.

Plasma proteïnen kunnen onderverdeeld worden onder drie groepen:

1. Albuminen

2. Globulinen

3. Fibrinogeen

De functie van fibrinogeen is helpen met bloedklontering.

Serum is het plasma zonder fibrinogeen en andere proteïnen die helpen met bloedklontering.

Bloedcellen

Erytrocyten

Hoofdfunctie is het vervoeren van zuurstof en koolstofdioxide.

Erytrocyten bevatten veel hemoglobine voor dit vervoer. Zuurstof bindt aan ijzeratomen in de hemoglobine moleculen.

Erytrocyten hebben een biconcave vorm. Hierdoor hebben ze een grote oppervlakte waardoor zuurstof en koolstofdioxide gemakkelijk kunnen diffunderen naar het binnenste van de cel.

Erytrocyten worden gemaakt in het beenmerg, vooral in rood beenmerg

Jonge erytrocyten worden ook wel reticulocyten genoemd omdat ze als ze jong zijn nog een aantal ribosomen hebben waardoor ze een reticulaire (weblike) verschijning hebben. Alleen rijpe erytrocyten, dus zonder ribosomen, komen in de circulatie.

Erytrocyten leven ongeveer 120 dagen en elke dag worden er 250 biljoen nieuwe erytrocyten gemaakt per dag.

Vernietiging van erytrocyten gebeurt in de lever en milt. Het afbraakproduct van hemoglobine is bilirubine dat terugkeert naar plasma en dit een gelige kleur geeft.

IJzertekorten (iron deficiency) leidt tot inadequate hemoglobine productie of ernstige toxische effecten (hemochromatose).

De opslag van ijzer gebeurt in de leven als het proteïne ferritine. Ferritine dient als buffer tegen ijzer deficiëntie.

IJzer wordt goed hergebruikt: als erytrocyten worden afgebroken in de milt, wordt hun ijzer in het plasma afgegeven en gebonden aan ijzer-transport plasma proteïne transferrine. Transferrine brengt al het ijzer naar het beenmerg om te worden hergebruikt in nieuwe rode bloedcellen.

Foliumzuur en vitamine B12

Folic acid (foliumzuur) is een vitamine die vooral wordt gevonden in gebladerde planten, gist en lever. Het is nodig voor de synthese van de nucleotide base thymine. Het is dus essentieel voor de vorming van DNA. Als er te weinig foliumzuur aanwezig is, remt dit de vorming van snel vormende cellen als erytrocyten.

Productie van erytrocyten heeft ook cobalt bevattende moleculen namelijk vitamine B12 nodig om foliumzuur te activeren. Opname van vitamine B12 heeft intrinsic factor nodig die geproduceerd wordt door de maag.

Als er geen intrinsic factor wordt gemaakt, ontstaat er een erytrocyt deficiëntie die ook wel een pernicieuze anemie wordt genoemd.

Erythropoiese: productie van erytrocyten

Erytropoiese wordt gecontroleerd door het hormoon erythropoietine dat wordt uitgescheiden in het bloed door bindweefselcellen in de nieren. Erytropoietine werkt op het rode beenmerg dat productie van erytrocyten stimuleert/remt

Erytropoietine hormoon wordt verhoogd als er een zuurstoftekort plaats vindt in het bloed.

Ook testosteron stimuleert de productie van erythropoietine.

Anemie

Een verlaagde mogelijkheid van bloed om zuurstof te kunnen vervoeren als gevolg van:

1. Verminderd aantal erytrocyten met normale hoeveelheid hemoglobine

2. Verminderde concentratie hemoglobine per erytrocyt

3. Combinatie van beide

Sikkelcelanemie

Sikkelcelanemie is een gevolg van genetische mutatie die de aminozuur in de hemoglobine ketting verandert.

In capillairen met een lage zuurstofconcentratie interacteren hemoglobinemoleculen met elkaar en vormen vezelachtige structuren die de vorm van het erytrocytmembraan vernietigen. Dit zorgt voor weefselschade en pijn.

Sikkelcelanemie bestaat nog steeds omdat heterozygoten resistent zijn tegen malaria (evolutionair voordeel).

Polycythemie is een aandoening waarbij er veel te veel erytrocyten in het bloed aanwezig zijn. Hierdoor wordt het bloed visceuzer en moet het hart beter pompen.

Leukocyten

Polymorphonucleaire granulocyten bestaan uit drie klassen leukocyten die meer gelobte nuclei hebben en granula.

• Eosinofielen nemen het rode eosine op

• Basofielen nemen de blauwe basische oplossing op

• Neutrofielen nemen geen van beide oplossingen op

Monocyten zijn ook een klasse leukocyten. Ze zijn groter dan granulocyten en hebben een enkele ovale of hoefijzervormige nucleus en relatief weinig granulen in het cytoplasma.

Lymfocyten hebben weinig cytoplasma en een enkele relatief grote kern.

Leukocyten worden gevormd in het beenmerg, maar monocyten en lymfocyten ontwikkelen zich uiteindelijk verder in weefsels buiten het beenmerg.

Thrombocyten

Thrombocyten zijn kleurloos, hebben geen kern en zijn veel kleiner dan erytrocyten.’

Thrombocyten worden gevormd als cytoplasmatische porties van grote beenmergcellen, namelijk megakaryocyten, de circulatie binnen gaan.

In volwassenen speelt het beenmerg in de borst, schedel en bovenste extremiteiten nog slechts rol in de bloedcel vorming.

Alle bloedcellen zijn afgeleid van pluripotente hematopoietische stam cellen. Als deze in dochtercellen verdelen ontstaan er of lymfoide stamcelen (deze vormen lymfocyten) of myeloide stamcellen (dit zijn de progenitoren van alle andere cellen)

Proliferatie en differentiatie van deze progenitorcellen worden beïnvloed door hormonen, namelijk: hematopoetische growth factors (HGFs).

Erytropoietine is een HGF voor erytrocyten

Colony-stimulating factors (CSFs) – granulocyten en monocyten

Interleukins – lymfocyten

Thrombopoietine – thrombocyten

Stam cell factor – verschillende soorten bloedcellen

Hemostase: voorkomen van bloedverlies

Hematoom: ophoping van bloed in weefsels als resultaat van een bloeding van een bloedvat.

Bij hemostase worden de kapotte stukken bloedvat door vasoconstrictie tegen elkaar gedrukt en plakken ze aan elkaar. Dit stopt het bloeden. Het definitief sluiten van het bloedvat gebeurt door een trombocyten plug en bloedcoagulatie (klontering).

Als een bloedvat beschadigd is, is de laag endotheel kapot en komen de bindweefselvezels vrij. Aan deze vezels hechten de trombocyten zich met behulp van Von Willebrand factor (vWF).

Dit is een plasma proteïne uitgescheiden door endotheelcellen en trombocyten.

Als trombocyten binden, scheiden ze een aantal chemische signalen als ADP (adenosine difosfaat) en serotonine uit. Hierdoor wordt het metabolisme, vorm en oppervlakte proteïnen van trombocyten veranderd. Dit proces van verandering heet: platelet activation.

Sommige veranderingen zorgen dat trombocyten zich aan oude trombocyten trekken. Dit wordt platelet aggregatie genoemd, en dit zorgt voor het ontstaan voor de platelet plug in het bloedvat.

Adhesie van de trombocyten zorgen voor de synthese van thromboxane A2 om verdere trombocytaggregatie (samenvoeging) te stimuleren.

Fibrinogeen vormt de bruggen tussen aggregerende trombocyten.

De trombocyten kunnen een bloedvat volledig herstellen doordat ook de trombocytenplug zelf samentrekt. Dit wordt ook wel clot retraction genoemd.

Terwijl de plug wordt gemaakt, contraheert het bloedvat zodat de doorstromingssnelheid vermindert. Deze verandering is een reactie op thromboxane A2.

Het aangrenzende niet beschadigde endotheel scheidt prostacycline (PGI2) uit dat ervoor zorgt dat de trombocyten niet aan dit endotheel aggregeren. Ook NO (nitric oxide) remt de trombocytadhesie, activatie en aggregatie.

Coagulatie (stolling)

Bloedcoagulatie oftewel stolling is het proces waarbij bloed getransformeerd wordt naar een solide gel, namelijk een prop of trombus, en bestaat voornamelijk uit de polymeer fibrine.

Protrombine wordt omgezet in trombine. Trombine katalyseert de reactie waarbij verschillende polypeptiden worden gesplitst tot de vorming van fibrinogeen en wordt snel omgezet en verstevigd tot fibrine. Fibrine wordt gestabiliseerd door het enzym XIIIa dat is gevormd uit het plasma proteïne XIII.

Trombine katalyseert dus fibrinevorming, maar ook activatie van XIII.

Geactiveerde trombocyten gebruiken ook phospholipiden, namelijk platelet factor (PF), dat functioneert als cofactor in de stappen van coagulatie.

Ook calcium is nodig in verschillende stappen van coagulatie.

Twee pathways van de stollingscascade vinden tegelijkertijd plaats, namelijk:

• The intrinsic pathway: zo genoemd omdat alle benodigdheden in het bloed aanwezig zijn

• Het extrinsic pathway: zo genoemd omdat een extracellulair component nodig is.

Hemophilie wordt veroorzaakt door het feit dat factor VIII (hemofilie A) of factor IX (hemofilie B) niet aanwezig is.

Antistollingssystemen:

Er zijn drie antistollingssystemen

• Tissue factor pathway inhibitor (TFPI) dat wordt uitgescheiden door endotheelcellen. Deze factor bindt aan weefsel factor factor VIIa en remt de vorming van Xa. Door dit mechanisme kan de extrinsieke pathway alleen kleine hoeveelheden trombine vormen.

• Het tweede systeem wordt geprikkeld door trombine. Dit kan binden aan trombomoduline, dit is een endotheelcel receptor. Het zorgt ervoor dat trombine aan proteïne C bindt. Proteïne C zorgt ervoor dat binding van VIIIa en Va wordt geremd.

• Antitrombine III inactiveert trombine en verschillende andere stollingsfactoren. Hierdoor wordt antitrombine III eerst zelf geactiveerd worden en dit gebeurt door heparine. Antitrombine II voorkomt de verspreiding van een prop door snel overal stollingsfactoren te inactiveren.

Het fibrinolytische systeem

Dit systeem zorgt ervoor dat de prop na herstel van het bloedvat weer verdwijnt.

Eerst vormt het een plasma pro-enzym, plasminogeen, dat geactiveerd wordt naar het enzym plasmine, door proteïne plasminogeen activators. Als deze proteïnen zijn gevormd, verteert het fibrine en lost het de prop op.

Tissue plasminogen activator (t-PA) wordt uitgescheiden door endotheelcellen.
Tijdens stolling binden plasminogeen en t-PA aan fibrine en worden ingelijfd in de prop. De aanwezigheid van fibrine vergroot de mogelijkheid van t-PA om plasmine van plasminogeen te genereren.

Antiprop medicijnen:

Aspirine remt cyclooxygenase (COX) enzym dat prostaglandines en thromboxanes genereert. Omdat thromboxane A2, (geproduceerd door trombocyten) belangrijk is voor prop aggregatie, vermindert het de aggregatie.

Fibrinogeen blokkers blokkeren de werking van fibrinogeen.

Orale anticoagulanten hebben effect op de acties van vitamine K dat nodig is voor de synthese van stollingsfactoren door de lever.

Heparine is een natuurlijke cofactor voor antitrombine II, maar kan ook gebruikt worden als medicijn als het bindt aan endotheel cellen. Hierdoor vergemakkelijkt het de acties van antitrombine III. Ook remt het de trombocytfunctie.

Plasminogeen blokkers lossen de prop op. Dit type medicijn wordt trombolytische therapie genoemd.

Intraveneuze toediening van recombinant t-PA of proteolytische medicijn streptokinase wordt binnen drie uur na een myocardinfarct toegediend en vermindert de ischemische schade.

Fysiologie - 14. Nieren

Section A

Functies van de nieren:

• De regulatie van water en de anorganische ion balans

• Het elimineren van metabole afvalproducten uit het bloed door excretie van deze producten in de urine. Voorbeelden hiervan zijn ureum (afvalproduct van ureumzuur en van nucleïnezuren), creatinine (afvalproduct van creatinine uit de spieren) en het eindproduct van de hemoglobine afbraak, namelijk bilirubine.

• Het verwijderen van chemicaliën uit het bloed en excretie van deze producten in de urine. Voorbeelden hiervan zijn medicijnen, pesticiden, drugs, voedseladditieven en metabolieten.

• Bij vasten zorgt de nier voor gluconeogenese, waardoor meer glucose ontstaat.

• De productie van hormonen/enzymen, namelijk:

  • Erytropoëtine (stimuleert de erythrocytproductie)

  • Renine: dit is een enzym dat de vorming van angiotensine (en later aldosteron) controleert en zo de bloeddruk reguleert door invloed op de natriumbalans.

  • 1,25-dihydroxyvitamine D: dit beïnvloedt de calciumbalans.

Nieren liggen dorsaal tegen de abdominale wand, maar niet in de abdominale holte. Ze liggen namelijk retroperitoneaal. Urine stroomt van de nieren door de ureters naar de blaas, en wordt uiteindelijk geëlimineerd door de urethra.

Elke nier bevat ongeveer 1 miljoen nefronen. Elk nefron bestaat uit:

• Corpusculum renale, bestaande uit de glomerulus en het kapsel van Bowman: dit is de filtrerende component van de nier. Het corpusculum renale filtreert het bloed en het filtraat is vrij van cellen en eiwitten. Dit filtraat gaat vanaf het corpusculum renale naar de tubulus.

• De tubulus: De tubulus is verbonden met het kapsel van Bowman. Terwijl het filtraat door de tubulus stroomt, worden sommige stoffen via actieve secretie toegevoegd en andere stoffen teruggeresorbeerd. Uiteindelijk wordt het filtraat dat over is aan het eind van elk nefron samengevoegd en verzameld in de verzamelbuizen. Dit verlaat de nieren als urine.

Elk corpusculum renale bestaat uit twee onderdelen. Ieder corpusculum bevat een sterk in elkaar gekruld capillair netwerk, genaamd de glomerulus of de glomerulaire capillairen. Elke glomerulus wordt van bloed voorzien door afferente arteriolen. De glomerulus heeft nauw contact, ondanks enkele barrières, met het kapsel van Bowman. Het kapsel en de glomerulus vormen samen het corpusculum. Als het bloed door de glomerulus stroomt, wordt slechts 20 procent gefiltreerd in het kapsel van Bowman. De rest van het bloed verlaat de glomerulus door efferente arteriolen.

Het kapsel van Bowman is te vergelijken met een ballon waar iemand zijn vuist in duwt. Het deel van het kapsel van Bowman dat in contact staat met de glomerulus wordt naar binnen geduwd, maar maakt geen contact met de tegenovergestelde kant van het kapsel. Deze met vocht gevulde ruimte wordt de ruimte van Bowman genoemd. Eiwit-vrij vocht beweegt zich door filtratie van de glomerulus naar deze ruimte.

Bloed in de glomerulus is gescheiden van de vloeistof in de ruimte van Bowman door een filtratie-barrière die bestaat uit drie lagen:

1. De eencellige laag capillair endotheel

2. De non-cellulaire eiwitlaag van de basale lamina (negatief geladen)

3. De eencellige laag epitheel van het kapsel van Bowman

4. De laatste laag is anders dan de andere lagen. Deze laag bestaat uit podocyten. Dit zijn cellen met een octopusachtige structuur en veel uitstulpingen of voetjes.

Naast endotheelcellen en podocyten is er nog een derde celtype aanwezig, namelijk de mesangiale cellen. Dit zijn gladde spiercellen die de glomerulaire capillairen omgeven, maar die niet deel uitmaken van het filtratieproces. Hun werking wordt later besproken.

De renale tubulus is continu met het kapsel van Bowman. Er worden meerdere functionele segmenten onderscheiden in de tubulus:

1. De proximale tubulus

2. De lus van Henle: dit is een lus die bestaat uit een dalend gedeelte en een stijgend gedeelte.

3. De distale tubulus: vloeistof stroomt van dit deel van de tubulus naar de verzamelbuizen. De verzamelbuizen zijn op te delen in corticale verzamelbuizen en medullaire verzamelbuizen, naargelang de locatie van de verzamelbuizen in de nier.

De verzamelbuizen komen samen in het nierbekken, waar er een overgang plaatsvindt naar één afvoerende ureter. In het nierbekken liggen ook de aanvoerende en afvoerende a. en v. renalis.

De nieren hebben van buiten naar binnen verschillende lagen: cortex, medulla en tot slot het nierbekken. De corposculi renale liggen in de cortex en de lussen van Henle liggen in de renale medulla.

De nieren bestaan uit twee soorten arteriolen, namelijk de afferente arteriool en de efferente arteriool, en twee soorten capillairbedden, namelijk: de peritubulaire capillairen en de glomerulaire capillairen. De twee capillairbedden zijn met elkaar verbonden door de efferente arteriool. De peritubulaire capillairen lopen namelijk rondom de tubulus om afvalstoffen daarin uit te scheiden en andere stoffen op te nemen.

Er zijn twee soorten nefronen:

1. juxtamedullaire nefronen (15%): deze nefronen hebben een lus van Henle die tot diep in de medulla reikt. Ze zijn verantwoordelijk voor de osmotische gradient in de medulla, en daarmee zijn ze voornamelijk verantwoordelijk voor de reabsorptie van water.

2. Corticale nefronen (85%). De nefronen hebben een korte lus van Henle en zijn voornamelijk corticaal gelegen. Ze zijn betrokken bij de reabsorptie en de secretie.
   De overgang van het ascenderende deel van elke lus van Henle naar de distale tubulus loopt zeer nauw langs de afferente en efferente arteriool. De wand van dit deel bevat een bepaald type cellen die de macula densa wordt genoemd. De wand van de afferente arteriole bevat secretoire cellen namelijk juxtaglomerulaire cellen (JG).
   De combinatie van macula densa en juxtaglomerulaire cellen wordt het juxtaglomerulair apparaat (JGA) genoemd. Deze juxtaglomerulaire cellen scheiden renine uit in het bloed.

Het renale proces bestaat uit drie fases:

• Glomerulaire filtratie: filtratie van plasma van de glomerulaire capillairen in de ruimte van Bowman. Het filtraat heet ook wel glomerulair filtraat, of ultrafiltraat.

• Tubulaire reabsorptie: het transport van stoffen in het filtraat in de tubulus naar het bloed in de peritubulaire capillairen.

• Tubulaire secretie: het transport van stoffen in de peritubulaire capillairen naar de tubulus.

Glomerulaire filtratie:

• Dit houdt transport van vloeistof naar de ruimte van Bowman in

• Bevat geen cellen, maar wel plasmasubstanties, behalve proteïnen

• Er zijn een aantal krachten betrokken bij het filtratieproces:

  • Hydrostatische druk langs de capillairwand die de stroom van het bloed naar het kapsel van Bowman bevoordeelt.

  • Proteïneconcentratieverschil (colloïd-osmotische druk) tussen het bloedvat en het kapsel van Bowman, waarbij vocht geneigd is om zich in de richting van het bloed te bewegen.

  • De vloeistofdruk in het kapsel van Bowman, die ook richting het bloed gericht is.

De netto glomerulaire filtratiedruk wordt in formulevorm zo uitgedrukt: netto glomerulaire filtratiedruk = glomerulaire capillaire bloeddruk – vloeistofdruk in het kapsel van Bowman – colloïd-osmotische druk.

De glomerulaire filtratiesnelheid

De glomerulaire filtratiesnelheid is het gefiltreerde vloeistofvolume vanuit de glomeruli in de ruimte van Bowman per tijdseenheid.

Deze glomerulaire filtratiesnelheid is afhankelijk van:

• Filtratiedruk

• Permeabiliteit van de membranae corpusculae

• Oppervlakte beschikbaar voor filtratie

Deze factoren die invloed hebben op de glomerulaire filtratiesnelheid staan onder invloed van hormonen en neuronen. Ongeveer 180 liter vocht per dag wordt oorspronkelijk gefiltreerd in de ruimte van Bowman.

Constrictie van de afferente arteriolen verlaagt de hydrostatische druk in de glomerulaire capillairen. Constrictie van de efferente arteriolen verhoogt de glomerulaire capillaire druk.

Dilatatie van de afferente arteriolen verlaagt de glomerulaire capillaire druk. Dilatatie van de efferente arteriolen verhoogt de glomerulaire capillaire druk.

Met de gefiltreerde hoeveelheid wordt de hoeveelheid van een substantie bedoeld die van renale glomerulaire capillairen naar het kapsel van Bowman beweegt.

Tubulaire reabsorptie

• Reabsorptie van water en ionen gebeurt door fysiologische controle

• De reabsorptie van sommige substanties vanuit het tubulaire lumen gebeurt door diffusie, vaak door tight junctions die de tubulaire epitheelcellen verbinden.

• De reabsorptie van alle andere substanties is betrokken bij gemedieerd transport, die deelname van transport proteïnen en de plasmamembranen van tubulaire cellen nodig heeft.

• Verwijdering van de substanties van de interstitiële vloeistof in peritubulaire capillairen die plaatsvinden door een combinatie van diffusie en ‘bulk flow’ (onder invloed van hydrostatische druk).

Reabsorptie door diffusie

Ureum wordt passief geresorbeerd. De ureum concentratie in de tubulus en capillairen is gelijk, en ureum kan passief door de membranen heen. Omdat water wordt geresorbeerd wordt ureum passief ‘meegenomen’.

Reabsorptie door gemedieerd transport

1. Aan de luminale zijde (de zijde van de tubulus) zit een membraan die gepasseerd moet worden. Hierachter liggen de epitheelcellen.

2. Vervolgens diffunderen substanties door het cytosol van de cel

3. Tot slot gaan substanties door de basolateraalmembraan heen

Dit type transport wordt ‘transcellulair epitheliaal transport’ genoemd.

Veel reabsorptie is gekoppeld met natrium, waarbij er dus sprake is van ‘cotransport’.

Reabsorptie heeft vaak een limiet aan materiaal dat het per tijdseenheid kan opnemen. Deze limiet wordt het transport maximum genoemd. Dit transport maximum wordt verkregen doordat de receptoren op de membranen op een gegeven moment verzadigd zijn.

Tubulaire secretie

Hierbij worden substanties van peritubulaire capillairen naar het tubulaire lumen gebracht. Vooral waterstofionen en kaliumionen worden uitgescheiden. Daarnaast wordt ook creatinine, organische anionen en vele voor het lichaam onbekende stoffen (o.a. geneesmiddelen) in het tubulaire lumen uitgescheiden.

Tijdens vasten vormen de cellen van de renale tubulus glucose en geven ze dit af aan het bloed. Ze kataboliseren organische substanties als peptiden.

De reabsorptie/secretie wordt verzorgd door membraankanalen en transporteiwitten die onder invloed staan van hormonen.

Familiare renale glucosurie ontstaat bijvoorbeeld door een genetische mutatie die leidt tot een abnormaliteit in de Na+/glucose cotransporter. Hierbij kan glucose niet voldoende worden teruggeresorbeerd, waarna er glucose in de urine kan worden gevonden. Bij diabetes mellitus is de mogelijkheid om glucose te reabsorberen normaal, maar de filtered load van glucose veel te hoog zodat het de drempelwaarde bereikt, waarna het wordt uitgescheiden in de urine.

Om afval producten uit te scheiden moet de GRF (glomerular filtration rate) zeer hoog zijn. De GFR is de Engelse vertaling van de glomerulaire filtratiesnelheid.

Renal Clearance (= renale klaring) is een goede manier om het plasmavolume dat door de nieren is ‘geschoond’ van een bepaalde substantie per tijdseenheid te weergeven.

Clearance of S = mass of S excreted per unit time

Plasma concentration of S

S = substantie

De massa van S is gelijk aan de urineconcentratie van S maal het urinevolume van S. Hieruit wordt de volgende formule verkregen:

Cs = UsV

Ps

Cs = clearance of S

Us = urine concentration of S

V = urine volume per unit time

Ps = plasma concentration of S

De klaring van inuline is gelijk aan de glomerulaire filtratiesnelheid. Dit komt omdat er nauwelijks inuline wordt teruggeresorbeerd of uitgescheiden, maar de klaring volledig komt door het filtratieproces. Het wordt niet in het lichaam gevonden, maar ingespoten en gebruikt om de filtratiesnelheid te achterhalen.

In het lichaam is er bijna geen stof aanwezig die alleen uitgescheiden wordt via het filtratieproces. Bij elke stof wordt er namelijk wel een klein deel gemetaboliseerd of gereabsorbeerd, waardoor een vergelijking met de GFR niet betrouwbaar is. In het lichaam is er wel een stof die bij benadering gebruikt kan worden om de GFR te bepalen, en dit is creatinine. De klaring van creatinine wordt ook wel de creatinine clearance genoemd (Ccr).

Het creatinine dat door de spieren wordt gevormd, wordt niet geresorbeerd door de nieren.

Als de klaring van een bepaalde substantie groter is dan de GFR, kan het niet anders dan dat deze substantie tubulaire secretie heeft ondergaan. Als de klaring van een filtreerbare substantie kleiner is dan de GFR, dan heeft die substantie netto-reabsorptie ondergaan.

Mictie (urinelozing)

Urine dat door de ureters naar de baas gaat, wordt voortgestuwd door contracties van glad spierweefsel in de ureterwand. De urine wordt in de blaas opgeslagen totdat er mictie plaatsvindt.

De blaas is een ballonachtige kamer met wanden van glad spierweefsel, die ook wel de m. detrusor vesicae wordt genoemd. Als deze spieren samentrekken, contraheert de blaas en vindt er mictie plaats.

Op de plek waar de blaas over gaat in uretra (urinebuis) bevinden zich de internal urethral sfincter en net daaronder een ring van skeletspierweefsel, de external utethral sfincter. De interne sfincter ontspant reflexmatig bij vulling van de blaas boven een bepaalde hoeveelheid, terwijl de externe sfincter is opgebouwd van dwarsgestreept spierweefsel en dus onder controle van de (bewuste) wil staat. Hieronder staan enkele feiten:

• De m. detrusor vesicae wordt parasympathisch geïnnerveerd. Als de detrusorspier gerelaxeerd is, is de sfincter gesloten. Als de spier contraheert, verandert het in vorm en duwt het de interne urethral sfincter open.

• De interne sfincter ontvangt sympathische innervatie, die bij stimulatie contractie van de sfincter veroorzaakt.

• De externe urethrale sfincter wordt geïnnerveerd door somatische motorneuronen.

Als de blaas zich met urine vult, neemt de druk toe waardoor de rek-receptoren gestimuleerd worden. Afferente vezels van deze receptoren stimuleren parasympatische neuronen die ervoor zorgen dat de m. detrusor vesicae contraheert. Hierdoor wordt ook de interne urethrale sfincter geopend. Daarnaast zorgen de rekreceptoren door afferente vezels dat de sympathische neuronen geremd worden, waardoor de interne sfincter ontspant.

Incontinentie is de onvrijwillige vrijlating van urine. De meest voorkomende soorten zijn:

• Stress incontinentie (tijdens niezen, hoesten of beweging)

• Drang incontinentie (‘urge incontinence’) (met grote aandrang om te urineren)

Incontinentie komt bij vrouwen vaker voor dan bij mannen, en komt 1 tot 2 keer per week voor bij 25% van de vrouwen ouder dan 60 jaar.

Stressincontinentie bij vrouwen ontstaat door verlies van urethrale ondersteuning door de anteriore vagina. Er worden dan oestrogenen toegediend.

‘Urge incontinentie’ kan veroorzaakt worden door een irritatie van de blaas of urethra en behandeld worden met medicijnen als tolterodine of oxybutine die de effecten van parasympatische zenuwen op de detrusor spieren antagoneren. Zo wordt er een verminderde mictiedrang bewerkstelligd.

Section B

‘Insensible water loss’: waterverlies door de huid en respiratoir epitheel waar de persoon niets van merkt.

Natrium en water resorptie gebeurt vooral in de proximale tubulus maar de hormonale regeling van water gebeurt in de distale tubuli en verzamelbuizen.

Er zijn twee mechanismen achter de natrium en water reabsorptie

1. Natrium reabsorptie is een actief proces dat plaatsvindt in alle tubulaire segmenten behalve de descenderende poot van de lus van Henle.

2. Water reabsorptie vindt door osmose plaats en is dus afhankelijk van natriumreabsorptie.

Primaire actieve natriumreabsorptie in de proximale tubulus:

• Natrium gaat door middel van countertransport van hydroxide-ionen van het tubulaire lumen naar de proximale tubulus cellen. Van daar gaan ze door middel van actief transport en countertransport van kalium en natrium naar het interstitium.

Primaire actieve natriumreabsorptie in de corticale verzamelbuizen:

• Natrium diffundeert van het tubulaire lumen naar de corticale verzamelbuis cellen. Daar gaat het door middel van actief countertransport met natrium en kalium naar de interstitiële vloeistof.

Als natrium en chloride zijn gereabsorbeerd, volgt water passief door osmose

1. Natrium wordt getransporteerd van het tubulair lumen in de interstitiële vloeistof langs de epitheelcellen

2. Het weghalen van opgeloste stoffen van het tubulaire lumen verlaagt de lokale osmolariteit van de tubulaire vloeistof. Deze opgeloste stoffen verhogen de osmolariteit buiten de cel.

3. Het verschil van waterconcentratie tussen lumen en interstitiële vloeistof veroorzaakt een netto diffusie langs de plasmamembraan van de tubulaire cellen en/of tight junctions naar de interstitiële vloeistof.

4. Water, natrium en alle andere opgeloste stoffen in de interstitiële vloeistof bewegen zich samen door ‘bulk flow’ voort naar de peritubulaire capillairen als laatste stap van de reabsorptie.

Waterpermeabiliteit in de verzamelbuizen hangt vooral af van aquaporines (= waterkanalen in plasmamembranen). Waterpermeabiliteit van de corticale en medullaire buizen varieert als gevolg van fysiologische controle:

Vasopressine oftewel antidiuretisch hormoon (ADH) stimuleert de insertie naar het luminale membraan van een groep aquaporines in de verzamelbuizen. Zonder vasopressine is de permeabiliteit van de verzamelbuizen voor water namelijk extreem laag. Zonder vasopressine wordt er dus extreem weinig water geresorbeerd, en blijft er veel water achter in de urine.

Waterdiurese = verhoogde watersecretie door een tekort aan vasopressine.

Diabetes insipidus =

• Veroorzaakt door het falen van de posterieure hypofyse waardoor vasopressine te weinig gemaakt wordt (centrale diabetes insipidus)

• De nieren hebben de mogelijkheid niet om te reageren op vasopressine (nefrogene diabetes insipidus)

Osmotische diurese: verhoogde urine productie als resultaat van primaire verhoging van de excretie van oplosbare producten.

Diabetes mellitus: hierbij is de urine excretie ongecontroleerd doordat de glucose waarde in het filtraat zo hoog is geworden dat het niet allemaal meer geresorbeerd kan worden. Hierdoor wordt het uitgescheiden en door osmotische waarden wordt hierbij ook veel water mee uitgescheiden.

Hypo-osmotisch: totale concentratie van een substantie in een bepaalde vloeistof is kleiner dan in de normale extracellulaire vloeistof.

Iso-osmotisch: totale concentratie van een substantie in een bepaalde vloeistof is gelijk aan de normale extracellulaire vloeistof.

Hyper-osmotisch: totale concentratie van een substantie in een bepaalde vloeistof is groter dan in de normale extracellulaire vloeistof.

De nieren kunnen urine produceren met een concentratie van 1400 mOsmol/L: dit is ongeveer 5 keer zo veel als de osmolariteit van plasma. Excretie van ureum, sulfaat, fosfaat en andere afvalproducten bevatten ongeveer 600 mOsmol. Samengevoegd laat dit zien dat het minimale volume van urine 0.444 L/dag is.

600 mOsmol/dag = 0.444 L/dag

1400 mOsmol/L

Dit wordt ook wel het verplichte waterverlies genoemd.

Concentratie van urine vindt plaats als de urine door medullaire verzamelbuizen stroomt.

De interstitiële vloeistof om deze verzamelbuizen is erg hyperosmotisch. Het feit dat dit hyperosmotisch is, ontstaat door het volgende:

• De anatomie van de juxtamedullaire nefronen in de lus van Henle.

• Reabsorptie van NaCl in de naar boven gaande arm van de lus van Henle.

• Impermeabiliteit voor water van de naar boven gaande lis van Henle.

• ‘Trapping ‘van ureum in de medulla.

• Haarspeldachtige lussen van de vasa recta om de ‘wash-out’ van de hyperosmotische medulla te minimaliseren.

De lus van Henle functioneert als een ‘countercurrent multiplier systeem’.

In de ascenderende poot van de lus wordt natrium en chloride door actief transport naar de interstitiële vloeistof gebracht. Omdat de lus daar impermeabel is voor water, wordt de interstitiële ruimte hyperosmotisch.

Het dalende gedeelte van de lus van Henle reabsorbeert geen natrium en chloride, maar is heel permeabel voor water. Hierdoor gaat het water in het dalende gedeelte uit de lus van Henle.

Vanaf het moment dat de vloeistof in de verzamelbuizen (‘collecting ducts’) komt, is vasopressine cruciaal. Waterreabsorptie gebeurt dan door diffusie van de hypo-osmotische vloeistof in de verzamelbuizen totdat de vloeistof iso-osmotisch wordt in vergelijking met de interstitiele vloeistof in het peritubulaire plasma. (dit is dan 300mOsmol)

Als de vloeistof door de medullaire verzamelbuizen gaat, wordt er met behulp van vasopressine nog veel water teruggeresorbeerd zodat de vloeistof weer geconcentreerder wordt. Het water wordt dan opgenomen door de capillairen zodat de interstitiële vloeistof dezelfde waarde heeft als de vloeistof in de lus van Henle. De urine wordt dan hyperosmotisch.

Het bloed heeft aan het begin een osmolariteit van 300 mOsm/L.

Als het bloed daalt in de lus van Henle diffunderen natrium en chloride in het bloedvat, en diffundeert water eruit. Als de vloeistof stijgt in de lus, is het proces bijna compleet omgekeerd.

Op hetzelfde tijdstip worden zout en water gereabsorbeerd vanuit de lus van Henle en worden deze weggevoerd door ‘bulk flow’.

Als ureum door het nefron gaat, wordt het gereabsorbeerd, uitgescheiden in de tubulus en vervolgens weer gereabsorbeerd. Met de hoeveelheid die wordt gefiltreerd (100%), gebeurt het volgende stapsgewijs:

50% wordt gereabsorbeerd in de proximale tubulus.

50% komt weer terug in de distale tubulus (daar is nu 100% aanwezig).

30% wordt weer gereabsorbeerd in de cortex.

55% van de resterende 70% wordt vanuit de verzamelbuizen teruggeresorbeerd.

Hierdoor blijft er dus 15% ureum over voor de urine.

Renale natrium regulatie

uitgescheiden natrium = gefiltreerde natrium – gereabsorbeerde natrium

Regulatie van cardiovasculaire druk door baroreceptoren zorgen ook voor regulatie van ‘total-body’ natrium. Veranderingen in ‘total-body’ natrium resulteren in veranderingen in de grootte van het extracellulaire volume.

Een verhoging van natrium in het lichaam zorgt voor een daling van de glomerulaire filtratiesnelheid. Hierdoor wordt er minder natrium en water uitgescheiden.

De bijnierschors (zona glomerulosa) produceert het hormoon aldosteron. Dit stimuleert natrium reabsorptie door de distale tubuli en de corticale verzamelbuizen.

Als aldosteron afwezig is, wordt ongeveer 2 procent extra natriumchloride uitgescheiden. Als aldosteron in overvloed aanwezig is, wordt al het natriumchloride gereabsorbeerd. Normaliter ligt de aldosteronconcentratie ergens hiertussen.

Aldosteron zet de vorming van kanalen en pompen in de corticale verzamelbuizen aan.

Aldosteron zorgt ook voor natriumabsorptie in de lumens van zowel de darmen als de klierbuizen die de vloeistofsamenstelling van zweetklieren bepalen.

Als een persoon veel natrium heeft gegeten, is de aldosteronsecretie laag.

Als een persoon weinig natrium heeft gegeten, wordt aldosteron gereguleerd door het hormoon angiotensine II dat direct op de bijnierschors werkt om aldosteron uit te scheiden.

Angiontensine is deel van het renine-angiotensine-aldosteron systeem (RAAS-systeem).

Renine is een enzym dat uit gescheiden wordt door de juxtaglomerulaire cellen van het juxtaglomerair apparaat in de nieren. Dit gebeurt op het moment dat er een lage bloeddruk heerst in de nieren, waardoor het filtrerende vermogen van de nieren in gevaar komt. Als renine in de circulatie terecht komt, ‘knipt’ het angiotensine I van een groot plasma proteïne, angiotensinogeen, dat is geproduceerd in de lever. Angiotensine I ondergaat verdere veranderingen en wordt uiteindelijk angiotensine II. De omzetting van angiotensine I naar angiotensine II wordt gedaan door het enzym angiotensine-converting enzyme (ACE) dat in hoge concentraties wordt gevonden in het luminale oppervlak van capillaire endotheelcellen.

De belangrijkste functies van angiotensine II is secretie van aldosteron en constrictie van de arteriolen. Angiotensine II is hoog tijdens zout (tekort):

Dit is nogmaals stapsgewijs de reactie die ontstaat bij lage zoutconcentraties, en een daaruit voortvloeiende lage bloeddruk:

• Verhoogde renine secretie

• Verhoogde plasma renine concentratie

• Verhoogde plasma angiotensine I concentratie

• Verhoogde plasma angiotensine II concentratie

• Verhoogde aldosteron ‘release’

• Verhoogde plasma aldosteron concentratie

Maar wat zorgt nu voor die verhoogde reninesecretie door stimulatie juxtaglomerulaire cellen?

• Renale sympatische zenuwen.

• Intrarenale baroreceptoren (in de wand van juxtaglomerulaire cellen) worden actief als de bloeddruk in de nieren is verlaagd (wanneer het plasmavolume is verlaagd). Door een verminderde bloeddruk worden deze cellen namelijk minder gerekt en scheiden daardoor meer renine uit.

• Macula densa. Deze is gelegen bij de einden van stijgende gedeelte van de lus van Henle. De macula densa neemt de natriumconcentratie waar in de tubulaire vloeistof. Een verlaagde zoutconcentratie veroorzaakt een verhoogde renine secretie. De GFR is dus verlaagd, waardoor de flow naar de macula densa ook is verlaagd en de NaCl-aanbod aan de macula densa ook wordt verlaagd.

ACE-remmers als lisinopril (veel ACE-remmers eindigen in de naamgeving op –pril) verlagen angiotensine II productie vanuit angiotensine I door het ‘angiotensine-converting enzyme’ (ACE) te remmen.

Stoffen die binden aan de receptoren voor angiotensine II (angiotensine II-antagonisten), zoals losartan, voorkomen dat angiotensine II bindt aan de receptor op het doelweefsel.

Medicijnen als eplerenon blokkeren de binding van aldosteron aan de receptor in de nier.

Atrial natriuretic peptide (ANP) is ook wel bekend als atrial natriuretic factor (ANF) of -hormoon (ANH) en deze stof wordt uitgescheiden door de cardiale atria bij een verhoogde druk in de cardiale atria. Atrial natriuretic factor remt natriumreabsorptie en het kan zorgen dat de renale bloedvaten een hogere GFR krijgen wat leidt tot hogere natriumsecretie en dus hogere natriumexcretie.

De stimulus van een verhoogde afgifte van ANP is een verhoogde atriale uitzetting door bijvoorbeeld een (te) hoge bloeddruk.

De arteriële druk heeft ook invloed op de tubuli:

1. Een verhoging in arteriële druk remt de natrium reabsorptie en verhoogt daardoor de natrium excretie. Dit wordt ook wel druknatriurese genoemd.

Dit komt omdat de activiteit van het renine-angiotensine-aldosteron-systeem wordt verlaagd bij een hogere arteriële bloeddruk.

2. Een verlaagde bloeddruk vermindert de natriumexcretie door het renine-angiotensine-aldosteron-systeem te stimuleren. Dit verhoogt de natrium reabsorptie.

Mensen met hypertensie kunnen dit ontwikkelen omdat hun nieren niet genoeg natrium uitscheiden in respons op een normale arteriële druk.

Baroreceptorcontrole van vasopressine secretie

Als er een te laag plasmavolume is, wordt de afgifte van aldosteron gestimuleerd en wordt vasopressine uitgescheiden zodat de permeabiliteit voor water in de verzamelbuizen verhoogd wordt. Hierdoor wordt de reabsorptie van water verhoogd. Deze reflex wordt veroorzaakt door verschillende baroreceptoren in het cardiovasculair systeem.

Water verlies/winst heeft maar weinig invloed op de baroreceptoren, want het zijn de osmoreceptoren die de osmolariteit meten en niet de hoeveelheid water.

Zweet is hypo-osmotisch in vergelijking met het lichaamsvocht.

Dorst wordt veroorzaakt door een verhoogde plasmaosmolariteit en een verlaagd extracellulair vloeistofvolume. De locaties in de hersenen die dorstgevoel stimuleren liggen dicht bij de centra waar vasopressine wordt gesynthetiseerd. Ook de productie van angiotensine II stimuleert dorst. Een droge mond en keel stimuleren ook dorstgevoel.

‘Salt appetite’ is een belangrijk deel van de natrium homeostase.

Hyperkaliëmie of hypokaliëmie (te veel of te weinig kalium) kan leiden tot abnormale hartritme- en abnormale skeletspiercontracties.

Het volgende stappenplan vindt plaats als er sprake is van een hyperkaliëmie:

1. Plasmakalium stijgt.

2. Aldosteron secretie stijgt.

3. Plasma aldosteron stijgt.

4. Kaliumsecretie in de corticale verzamelbuizen stijgt, terwijl natrium juist wordt gereabsorbeerd.

5. Kalium excretie stijgt.

Natrium en kalium hebben beide effect op de aldosteronafgifte. Dit kan nog wel voor problemen zorgen als er deficiëntie van één van de twee ontstaat.

De calcium- en fosfaatbalans wordt gereguleerd door parathyreoidhormoon (PTH) en

1,25-(OH)₂-vitamine D. In de proximale tubulus wordt 60 procent van calcium zonder hormonale invloed gereabsorbeerd. Het resterende gedeelte wordt door middel van parahyreoidhormoon opgenomen in de distale tubulus.

Als de calciumconcentratie in het bloed te laag is:

• Verhoging van secretie PTH.

• PTH stimuleert opening van calciumkanalen in de distale tubulus.

• Calcium reabsorptie stijgt.

Een ander mechanisme:

• Activiteit van het enzym 1-hydroxylase wordt vergroot, zodat 25(OH)-D wordt omgezet tot 1,25-(OH)₂-vitamine D. Dit zorgt ervoor dat er meer calcium en fosfaat wordt geabsorbeerd in de darmen.

Hyperaldosteronisme: een verscheidenheid van chronische ziektes die betrokken zijn bij een verhoogde afgifte van het hormoon aldosteron.

Primair aldosteronisme is als gevolg van een niet carcinome groei (adenoom) van de zona glomerulosa van de bijnierschors. Deze tumor zorgt voor hoge aldosteronproductie en de afwezigheid van stimulatie door angiotensine II. Dit werd vroeger ‘Conn’s syndroom’ genoemd.

Het gevolg is dat het plasma-aldosteron heel hoog wordt en dat dit de natriumreabsorptie en kaliumexcretie bevordert in de distale gebieden van het nefron. De patiënt krijgt hierdoor hypertensie.

Als gevolg van de hoge bloeddruk en natrium-aanbod aan de macula densa als gevolg van vergrote gefiltreerde natriumhoeveelheid wordt de renineafgifte geremd.

De behandeling van deze ziekte geschiedt door een verwijdering van de bijnier. Aangezien een mens twee bijnieren heeft (één op elke nier) kan een mens één bijnier missen.

Section C

De waterstofconcentratie in het plasma is zeer belangrijk, want het bepaalt namelijk de pH.

Een pH van 7.4 is normaal in het lichaam

Een pH hoger dan 7.4 wordt alkalose genoemd. Er zijn dan minder H+-ionen aanwezig.

Een pH hoger dan 7.4 wordt acidose genoemd. Er zijn dan meer H+-ionen aanwezig.

H+-ionen worden als volgt gevormd:

CO₂ + H₂O --> H₂CO₃ --> HCO₃- + H+

Het lichaam produceert ook organische en anorganische zuren van andere bronnen dan CO2. Deze bronnen worden ‘nonvolatile acids’ genoemd. Bedenk dat de hierboven beschreven reactie een evenwichtsreactie is. Het is dus mogelijk door het ‘verlies’ van CO₂ (bijvoorbeeld door hyperventilatie) om de pH van het lichaam te verhogen.

Winst/verlies van zuren ontstaan ook door overgeven (verlies) of diaree (winst). Als een bicarbonaat-ion (HCO₃-) weg is uit het lichaam, is het net alsof het lichaam een H+-ion heeft ‘gewonnen’.

Ook de nieren kunnen zorgen voor waterstof-ionwinst of -verlies. Ze verwijderen H+ vanuit het plasma of niet.

Een buffer is een substantie dat waterstofionen reversibel kan binden. Zonder buffers zou de pH in het bloed enorm veranderen.

Buffer + H+ = HBuffer

Ook hyper- en hypo-ventilatie kan zorgen voor een H+-disbalans. Bij hypoventilatie stijgt de arteriële pCO₂, waardoor (zie de reactie bovenaan) er meer H+-ionen worden gevormd. Dit leidt tot een ‘verzuring’ van het lichaamsmilieu.

Een verlaagde waterstof-ionconcentratie in het bloed remt ventilatie, waardoor de arteriële pCO₂ wordt verhoogd. Dit leidt tot een herstel van de waterstof-ionconcentratie in het bloed.

Slecht werkende nieren kunnen het bloed zuur/basisch maken. Dit wordt opgevangen door het respiratoire systeem. Omgekeerd wordt een slechte ventilatie opgevangen door de werking van de nieren. De nieren elimineren H+-ionen van het lichaam door de plasma bicarbonaat concentratie te veranderen.

Als bicarbonaat aan de urine wordt afgegeven, wordt de plasma concentratie van H+ verhoogd.

Toevoeging van bicarbonaat daarentegen verlaagt de plasmaconcentratie van H+.

HCO₃--excretie = HCO₃- gefiltreerd + HCO₃- uitgescheiden - HCO₃- gereabsorbeerd.

(Zie afbeelding 14-31, bladzijde 519 voor de vorming van bicarbonaat in de tubulaire epitheelcelen)

Als alle bicarbonaat ionen als buffer bezet zijn met H+, dan wordt H+ opgevangen door een andere buffer, namelijk HPO₄2-. Als een H+-ion combineert met een buffer, anders dan bicarbonaat, is hef effect een toegevoegde buffer aan het plasma.

Er is nog een tweede mechanisme waarbij de tubuli een nieuw bicarbonaat-ion aan het plasma toevoegen, maar daarbij geen waterstofion bij uitscheiden, namelijk via het ion ammonium, NH₄+. Glutamine wordt omgezet in NH₄+ en HCO₃-.

NH₄+ wordt actief uitgescheiden door middel van Na+ tegenover NH₄+ (er is dus sprake van countertransport). Vervolgens kan de HCO₃- diffunderen naar het bloed, waardoor er één bicarbonaat-ion is ‘gewonnen’.

Acidose en alkalose worden verdeeld in verschillende categorieën

1. Respiratoire acidose of alkalose

2. Metabole acidose of alkalose

(zie tabel 14-8 op bladzijde 521 voor een schematische weergave)

Respiratoire acidose ontstaat als het lichaam te weinig CO₂ ventileert ten opzichte van de productie.

Respiratoire alkalose ontstaat als het lichaam te veel CO₂ ventileert ten opzichte van de productie.

Bij metabole acidose of alkalose gaat het om alle andere acidoses of alkaloses dan respiratoire acidose en alkalose. Het gaat hierbij dan bijvoorbeeld om diarree of overgeven.

Section D

Diuretica zijn medicijnen om het volume van de geproduceerde urine te vergroten.

Diuretica remmen de reabsorptie van natrium, chloride en/of bicarbonaat.

Er zijn ontzettend veel verschillende diuretica. Lisdiuretica hebben invloed op de stijgende deel van de lus van Henle om transporteiwitten te remmen die de eerste stap in de natriumreabsorptie mediëren. Alle diuretica, behalve de kaliumsparende diuretica, zorgen niet alleen voor een verhoogde secretie van natrium, maar ook van kalium.

Kaliumsparende diuretica zorgen ervoor dat niet ook kalium wordt uitgescheiden: ze remmen natriumreabsorptie in de corticale verzamelbuizen en remmen de secretie van kalium op deze plek.

Diuretica worden ook wel gebruikt tegen oedeemvorming. Het meest bekende fenomeen is ‘congestive heart failure’ (decompensatio cordis). Een persoon met hartfalen krijgt een verlaagde GFR en een verhoogde aldosteron secretie. Deze twee leiden samen tot een virtuele afwezigheid van natrium in de urine. Hierdoor wordt er extra water vastgehouden dat kan leiden tot het ontstaan van oedeem.

Diuretica worden ook gebruikt als medicijn bij de behandeling van hypertensie.

Een teken van nierfalen is het hebben van proteïnen in de urine. Dit komt omdat de filtratiebarrière veel meer permeabel wordt voor proteïnen en de proximale tubuli verliezen hun mogelijkheid om gefiltreerde proteïnen uit het tubulaire lumen te verwijderen.

Uremie: urine in het bloed

Nieren kunnen nog goed functioneren als ze nog voor 10 procent werken.

Hemodialyse is een kunstmatig proces om afvalproducten uit het bloed te verwijderen. Tijdens hemodialyse wordt bloed uit een van de arteriën door een buis geleid dat door een speciale dialysevloeistof gaat.

Peritoneaal dialyse wordt gebruikt om substanties te verwijderen. Het gebruikt het peritoneum als een dialysemembraan. Vloeistof wordt in de buik geïnjecteerd en blijft daar een aantal uur. Gedurende deze periode kunnen afvalstoffen diffunderen naar de peritoneale vloeistof. Daarna wordt deze vloeistof weer verwijderd.

Fysiologie - 16. Organisch metabolisme en energiehuishouding

Section A

‘Absorptive state’: het moment dat voedingsstoffen het bloed ingaan vanuit het gastro-intestinale traject.

‘Post-absorptive state’: als het maag-darmkanaal geen voedingsstoffen meer bevat, zodat het lichaam zichzelf van energie voorziet door reserves aan te spreken.

(Zie tabel 16-1)

Absorptive state: koolhydraten en aminozuren worden via transporters vanuit het lumen van het maag-darmkanaal naar het bloed vervoerd. Vet wordt geabsorbeerd door de lymfe als triglyceriden (vetten bestaan zeer vaak uit trigylceriden) in chylomicronen. Vervolgens draineert de lymfe in het veneuze systeem (via de ductus thoracicus).

Geabsorbeerde koolhydraten: koolhydraten zijn bijvoorbeeld galactose en fructose, maar vooral glucose. De meeste glucose wordt omgezet in CO₂ en water, waarbij ATP wordt gevormd in de skeletspiercellen. Skeletspieren kunnen glucose ook omzetten naar glycogeen om het op te slaan.

In vetweefsel wordt glucose vooral opgeslagen. Glucose is de precursor van alfa-glycerolfosfaat en vetzuren. Deze twee worden gelinkt door triglyceriden.

Het vet dat gevormd wordt van glucose in de lever wordt verpakt in lipoproteinen. Deze worden Very Low Density Lipoproteins (VLDL) genoemd.

Omdat VLDL te groot is om door de capillairwanden te kunnen, worden ze gehydrolyseerd tot monoglyceriden (glycerol gelinkt aan een vetzuurketen) en vrije vetzuren door het enzym lipoproteine lipase.

In adipocyten gaan de vetzuren weer samen met alfa-glycerol fosfaat om weer triglyceriden (vetten) te vormen.

Geabsorbeerde triglyceriden

De absorptie van vrije vetzuren in chylomicronen door de darmwand gaat ongeveer hetzelfde als de absorptie van vrije vetzuren door de lever.

Adipocyten hebben geen enzym dat nodig is voor de vorming van glycerol; alfa-glycerol kan dus in deze cellen alleen gevormd worden van glucosemetabolieten.

In contrast met alfa-glycerolfosfaat zijn er 3 bronnen van vetzuren in het adipocytweefsel

• Glucose dat is omgezet naar vetzuren

• Glucose dat in de lever is omgezet naar VLDL-triglyceriden die via het bloed zijn getransporteerd naar het vetweefsel

• Triglyceriden uit het voedsel

Nummer 2 en 3 hebben lipoproteine lipase nodig voor hun actie.

Geabsorbeerde aminozuren:

Aminozuren worden gebruikt om verschillende proteïnen te vormen of ze worden gebruikt als koolhydraatachtige stoffen. Deze worden ook wel alfa-ketozuren genoemd. Het verwijderen van de aminegroep van een aminozuur wordt deaminatie genoemd. Hierbij ontstaat dus een alfa-ketozuur. Aminozuren kunnen ook worden omgezet in ureum of vetzuren.

Postabsorptive state:

Het op pijl houden van glucose waarden in het bloed op het moment dat er geen glucose meer wordt opgenomen vanuit het maag-darmkanaal. Hierbij wordt er gebruik gemaakt van twee bronnen, namelijk bloedglucose en vetverbruik.

Bloedglucose:

1. Glycogenolyse. Hierbij wordt glycogeen gehydrolyseerd naar glucose-6-fosfaat in de lever en in de spieren. Dit wordt in de lever verder omgezet naar glucose.

Het glycogeen in de spieren ondergaat glycolyse (omdat het het enzym mist om glucose-6-fosfaat om te zetten) en wordt omgezet in ATP, pyruvaat en lactaat. Lactaat wordt wel weer in de lever omgezet naar glucose.

2. Katabolisme van triglyceriden in vetweefsel zorgt voor glycerol en vetzuren. Dit proces wordt lypolyse genoemd. Glycerol wordt in de lever omgezet naar glucose.

3. Proteïnen kunnen ook een bron van bloedglucose zijn.

Proces 1 en 3 worden gluconeogenese genoemd, omdat ze opnieuw glucose vormen uit pyruvaat, lactaat, glycerol en aminuzoren.

Vetverbruik:

Dit wordt gedaan om glucose te sparen.

Er wordt gebruik gemaakt van lipolyse. In vetverbruik wordt nu de nadruk meer gelegd op de vrije vetzuren. Ze zorgen voor energie op twee manieren:

1. Ze ondergaan beta oxidatie om H+-ionen te vormen en acetyl CoA

2. Acetyl coA gaat naar de krebscyclus en wordt omgezet naar CO₂ en water.

Ook veel acetyl CoA wordt omgezet naar ketonen of ketonlichamen. Deze ketonlichamen kunnen ook worden gebruikt als energievoorziening door het zenuwstelsel.

Endocriene en neurale controle over de absorptive- en post-absorptive state is als volgt:

de absorptive- en post-absorptive state wordt geregeld door insuline en glucagon uit de eilandjes van Langerhans in de pancreas. Beta-cellen in de eilandje van Langerhans zijn de producenten van insuline. Alfa-cellen in de prancreas produceren glucagon.

Somatostatine wordt uitgescheiden door deltacellen in de pancreas. Somatostatine remt de groeihormoon secretie. Verder kan het de secretie van insuline en glucagon remmen.

Insuline

Insuline wordt uitgescheiden tijdens de absorptive state, wanneer het glucosegehalte in het bloed hoog is en het nodig is om glucose op te slaan.

De effecten van hoge insuline concentratie op weefsels zijn hetzelfde als de effecten van de absorptive state. Een lage insuline heeft hetzelfde effect als de post-absorptive state.

Als insuline bindt aan een doelcel (bijvoorbeeld een spier- of levercel), wordt het glucose transport naar intracellulair vergemakkelijkt door de glucosetransporter GLUT-4. Overal in het lichaam wordt GLUT gevonden. In de hersenen echter wordt een ander type GLUT gevonden dat niet afhankelijk is van insuline.

Insuline stimuleert glycogeenvorming en opslag door:

• Het verhogen van glucosetransport naar intracellulair.

• Stimulering van het enzym glycogeensynthase dat de ‘rate-limiting step’ stimuleert in de glycogeensynthese.

• Het enzym glycogeen fosforylase remmen, waardoor de katabolisatie van glycogeen wordt geremd.

Insuline heeft ook effecten op de eiwitsynthese, namelijk:

• Het verhoogt het aantal actieve plasmamembraan-transporters voor aminozuren, waardoor het aminozuurtransport in de cel wordt verhoogd.

• Het stimuleert ribosomale enzymen die de vorming van proteïnen vanuit deze aminozuren verzorgen.

• Het remt het enzym dat leidt tot katabolisatie van eiwitten.

Controle van insuline secretie

Deze factoren stimuleren de insuline secretie: een verhoogde plasmaglucose concentratie, verhoogde plasma aminozuurconcentratie, verhoogde parasympatische activiteit en een verhoging van het glucose independent peptide (GIP). Sympathische activiteit (waaronder een hogere plasmaconcentratie adrenaline) remt de insuline secretie.

Insuline tegenwerkende controles (‘glucose – couterregulatory controls’) zijn glucagon, adrenaline, sympathische zenuwen, cortisol en groeihormoon. Deze leiden namelijk tot een verhoging van de bloedglucosespiegel.

Glucagon:

De belangrijkste effecten van glucagon zijn:

• Verhogen van de glycogeenafbraak

• Verhogen van de gluconeogenese

• Verhogen van de vorming van ketonen

Deze effecten zijn erop gericht om de plasmaconcentratie van glucose te verhogen.

De belangrijkste stimulus voor glucagonsecretie is hypoglykemie. Glucagon zorgt er dan voor dat de glucoseconcentratie in het bloed weer naar de normaalwaarde gaat en dat er ketonen zijn voor de hersenen.

Effecten sympathische activiteit en adrenaline:

1. glycogenolyse in lever en skeletspiercellen

2. gluconeogenese in de lever

3. lipolysis in adipocyten

Adrenaline stimuleert in adipocyten het enzym ‘hormone-sensitive lipase’ (HSL).

HSL zorgt voor de afbraak van triglyceriden tot vrije vetzuren en glycerol. Deze worden afgegeven aan het bloed. Daar dienen ze als brandstof of als precursor (glycerol). Insuline remt de activiteit van HSL tijdens de absorptive state. Bij hypoglycemie wordt het sympathische zenuwstelsel geactiveerd.

Cortisol wordt geproduceerd door de zona fasciculata in de bijnierschors.

De aanwezigheid van cortisol in bloedplasma zorgt ervoor dat de concentraties voor lever- en vetweefsel enzymen aanwezig zijn die nodig zijn voor gluconeogenese en lipolyse.

Als cortisol in hoge concentraties in het bloed is, ontlokt het dezelfde reacties als dat iemand aan het vasten is. Cortisol verlaagt de gevoeligheid voor spier en vetcellen voor insuline, waardoor plasmaglucose levels tijdens vasten hoog blijven en hersenen genoeg glucose aangeboden krijgen.

Groeihormoon heeft de volgende effecten:

• Primair om botvorming en eiwitsynthese te stimuleren.

• Maakt vetweefsel meer responsief voor lipolytische stimuli.

• Verhoogt gluconeogenese door de lever.

• Verlaagt de doeltreffendheid van insuline, waardoor er minder glucose wordt opgenomen in spieren en vetweefsel.

‘Exercise – induced amenorrhea’ (missen van regelmatige mestruatie door sporten) ontstaat als er chronisch (te) intensief wordt gesport waardoor het lichaam als het ware prioriteiten stelt voor de spieren in plaats van ontwikkeling van de mens en de vruchtbaarheid.

Type 1 diabetes mellitus (T1-DM) = insuline afhankelijke diabetes mellitus waarbij insulineproductie compleet afwezig is door auto-immuun gemedieerde destructie van beta-cellen in de eilandjes van Langerhans. Insuline therapie is hierbij essentieel.

Type 2 diabetes mellitus (T2-DM) = non-insulin-dependent diabetes mellitus, waarbij insuline in normale/bovennormale concentraties aanwezig is in het plasma, maar de cellulaire gevoeligheid voor insuline is lager dan normaal (perifere insulineresistentie). Hierbij worden er medicijnen gegeven die de gevoeligheid voor insuline verhogen.

Normaal wordt lipolyse en ketonvorming onderdrukt door insuline, maar bij type 1 diabetes gebeurt dit niet. De concentratie van glycerol en vetzuren stijgt dus in het plasma.

Diabetische ketoacidose is een toestand die kan ontstaan als deze metabole omstandigheden zich ophopen. Ketoacidose kan zorgen voor een verlaagde bloeddruk: doordat er hyperglykemie in het bloed is, wordt er veel glucose in de urine uitgescheiden. Door osmose gaat er dan ook veel water verloren.

Sulfonylureum is een medicijn dat gegeven wordt aan personen met diabetes type 2 om de plasma glucose waarde te verlagen, omdat ze de insulineproductie verhogen.

Mensen met diabetes mellitus kunnen verschillende chronische abnormaliteiten ontwikkelen:

• atherosclerose

• hypertensie

• nierfalen

• capillaire en zenuwziekte

• vatbaarheid voor infecties

• blindheid

Hypoglykemie:

Hypoglykemie is een abnormaal lage glucoseplasmaconcentratie.

Dit kan ontstaan door:

• een insuline-producerende tumor of een andere factor die insulineproductie vergroot.

• een defect in een of meer glucose – counterregulatoire controles.

Symptomen hypoglykemie:

• verhoogde hartslag

• rillingen

• nervositeit

• zweten

• angst

• als gevolg van te weinig glucose naar de hersenen ontstaan ook hoofdpijn, verwarring, duizeligheid, verstoorde spraak, en slechte coördinatie

Cholesterol is een precursor voor de opbouw van plasmamembranen Hoge plasmacholesterol kan echter zorgen voor atherosclerose. Dit is de arteriële vaatwandverdikking die kan leiden tot hartaanvallen, beroertes en andere cardiovasculaire schade.

Weefsels nemen cholesterol op uit het bloed. Cholesterol wordt gemaakt door de lever en door cellen in het maag-darmkanaal.

Cholesterol wordt in de lever omgezet in gal of galzouten. De lever bepaalt vooral de plasmacholesterolconcentratie. Het eten van dierlijk vet (rood vlees, melk) verhoogt de plasmacholesterolconcentratie, maar het eten van plantaardig vet (olijven, noten) verlaagt dit juist.

Cholesterol circuleert in het plasma in de vorm van chylomicronen, VLDLs (Very Low Density Lipoproteins), LDLs (Low Density Lipoproteins) en HDLs (High Density Lipoproteins).

LDL levert cholesterol aan de weefsels vanuit de lever. HDL verwijdert cholesterol vanuit het bloed en de weefsels en brengt dit naar de lever waar cholesterol wordt omgezet in gal en galzouten.

Section B

Energie die ontstaat bij het afbreken van organische moleculen wordt omgezet in ‘Werk’ en ‘Hitte’:

E = H + W

Ongeveer 60 procent wordt omgezet in hitte, terwijl de rest gebruikt wordt om werk mogelijk te maken.

Biologisch werk kan onderverdeeld worden in twee categorieën:

• extern werk: beweging van objecten door samentrekken van skeletspiercellen

• intern werk: alle andere vormen van ‘werk’. Voorbeelden: groei, samentrekken van hartspieren

totale energie consumptie = interne geproduceerde hitte + extern werk + opgeslagen energie

1 calorie = 4.184 Joule. 1 calorie is nodig om 1 gram water 1 graad te verwarmen. In voedsel wordt de energie aangeduid met kcal = kilo calorie.

Metabolic rate = totale energieconsumptie per tijdseenheid

Basic metabolic rate (BMR) = persoon in rust met fijne temperatuur, niet gegeten gedurende 12 uur (want anders wordt het metabolisme beïnvloed door de activiteit van het maag-darmkanaal.

Thyreoidhormonen (TH):

TH verhoogt de zuurstofconsumptie en de hitteproductie van het weefsel. Dit verhoogt de BMR en wordt dus ‘calorigenic effect’ genoemd.

Functies van TH:

• nodig voor volgroeiing zenuwstelsel in foetus en kind (als een kind TH mist van de moeder leidt dit tot een toestand van mentale retardatie die ‘cretinisme’ wordt genoemd)

• nodig voor groei (ze faciliteren secretie en respons op groeihormoon)

• nodig voor normale alertheid en reflexen

• determinant van productie van hitte

• vergemakkelijkt de activiteit van het sympathische zenuwstelsel

‘Food-induced thermogenesis’:

Opgegeten voedsel zorgt voor een 10 – 20 procent hogere metabolic rate.

De hitte ontstaat in de lever die bezig is om de voedingsstoffen om te zetten, en in het maag-darmkanaal die bezig is om het voedsel te verteren.

Opgeslagen energie = energie van ingenomen voedsel – (interne hitte geproduceerd + extern werk)

Controle van voedsel inname:

Leptine wordt gevormd door vetweefsels. Bij ‘verzadiging’ van een persoon na een maaltijd stoten adipocyten leptine uit. Leptine werkt op de hypothalamus en verlaagt de voedselinname door neuropeptide Y (NPY) te remmen. Dit is een hypothalamische neurotransmitter die eten stimuleert.

Leptine stimuleert ook de metabolic rate. Leptine heeft een effect op lange termijn calorie-inname en -consumptie.

Verzadigingssignalen (factoren die honger verminderen) verlengen de periode waarna honger terug komt.

Ghreline: wordt gevormd in de endocriene cellen van de fundus van de maag.

De functies van ghreline zijn als volgt:

• verhogen groeihormoon van de hypofyse

• honger te stimuleren door de afgifte van NPY en andere neuropeptiden te stimuleren in de hypothalamus.

Overgewicht: status met verhoogde hoeveelheid vet in het lichaam dat resulteert in gezondheidsproblemen als hypertensie, atherosclerose,hartziekten, diabetes, en apneu.

Obesitas: extreem overgewicht.

BMI = body mass index = gewicht /(lengte x lengte)

BMI> 25 = overgewicht

BMI> 30 = obesitas

Anorexia nervosa: pathologisch geobsedeerd zijn met gewicht in combinatie met een verstoord zelfbeeld. Voedselinname wordt zo verlaagd dat de patiënt kan sterven van ondervoeding.

Symptomen:

• lage bloeddruk

• stoppen van menstruatie

• veranderde secretie van hormonen

• verhoogde ghreline levels

Boulimia nervosa: periodes van enorme hoeveelheden voedselinname gecombineerd met het zelf aanzetten tot overgeven, het gebruik van laxerende middelen, diuretica, strikt diëten, vasten, en extreem sporten. Dit wordt allemaal gedaan om gewicht te verliezen of geen gewicht aan te komen.

‘Homeothermic organisms’ (warmbloedige dieren): zoogdieren en vogels die hun lichaamstemperatuur op peil houden. Hierbij zijn enkele feiten op te noemen:

1. Niet alle delen van het lichaam hebben dezelfde temperatuur (mond 0.5°C lager dan rectum).

2. Interne temperatuur varieert verschillende graden in respons op activiteitspatronen en veranderingen in de externe temperatuur.

3. Circadiane fluctuaties van 1 graad (’s nachts is de lichaamstemperatuur 1°C lager dan overdag).

4. Hogere temperatuur tijdens de tweede helft van menstruatie bij vrouwen.

Radiation (straling): het proces waarbij oppervlakten van alle objecten constant hitte uitstralen in de vorm van elektromagnetische straling. Voor straling is er geen medium (tussenstof) noodzakelijk, dus de zon warmt bijvoorbeeld de aarde op via straling.

Conduction (geleiding): verlies of winst van hitte door transformeren van thermische energie tijdens het botsen van moleculen.

Convection (stroming): proces waar hitteverlies/-winst wordt geholpen door de beweging van lucht of water naast het lichaam.

Evaporation (verdamping): water van de huid en van de tractus respiratorius zorgen voor verlies van lichaamswarmte.

Er zijn twee typen thermoreceptoren, die kunnen leiden tot temperatuur-regulerende reflexen (negatieve feedbackmechanismen):

• Periphere thermoreceptoren, in de huid.

• Centrale thermoreceptoren, diep in het lichaam.

Op koude kan als volgt gereageerd worden:

‘Shivering thermogenese’: hierbij wordt door rillingen (vaak gladde spiercellen) warmte verkregen.

Non-shivering thermogenese: hierbij wordt door een verhoging van het metabolisme voor warmte gezorgd. Deze reactie vindt vooral effectief plaats bij kinderen waarbij er nog bruin vetweefsel aanwezig is. De reacties die in dit vetweefsel plaatsvinden, genereren zeer veel warmte.

Insensible water loss (ongemerkt waterverlies): verlies van water door de huid (niet door zweten) en door ademhaling. Dit proces is passief. Zweten is daarentegen een actief proces van waterverlies.

Thermoneutrale zone: buiten deze temperatuurszone kan de kerntemperatuur niet meer behouden worden door maximale vasoconstrictie (bij koude) of maximale vasodilatatie (bij warmte).

Koorts: stijging in lichaamstemperatuur als gevolg van een nieuwe instelling van het setpoint voor de lichaamstemperatuur in de hypothalamus. Het resetten van het setpoint kan gedaan worden door chemische messengers, zogenaamde endogene pyrogenen (EPs). Deze worden afgegeven door macrofagen in de aanwezigheid van infectie of koortsproducerende stimuli.

De onmiddellijke oorzaak van resetten is een lokale synthese en vrijlating van postaglandines in de hypothalamus. Prostaglandinen leiden namelijk tot een verhoging van het setpoint.

Aspirine verlaagt koorts door de prostaglandinesynthese te remmen. Voorbeelden van EPs, die dus kunnen leiden tot koorts, zijn interleukine 1 (IL-1) en interleukine 6.

Endogene cryrogenen: messengers die worden uitgescheiden door weefsels om te voorkomen dat de koorts niet te hoog wordt. Een voorbeeld hiervan is vasopressine, dat hier als neurotransmitter werkt in de hypothalamus.

‘Heat exhaustion’ is een status van collaps als gevolg van hypotensie door

1. Tekort aan plasmavolume als gevolg van zweten

2. Extreme dilatatie van bloedvaten. Dit zorgt voor een verlaagde cardiac output en perifere weerstand.

‘Heat stroke’: afbraak in hitte-regulerende systemen zodat de temperatuur maar stijgt en stijgt. Dit kan lijden tot collaps, bewusteloosheid en waanzin.

Histologie - Hoofdstuk 12 Circulatie

Een gemiddeld persoon heeft ongeveer 16 liter extracellulaire vloeistof, 5 liter bloed en een kleine hoeveelheid lymfe. De 5 liter bloed bestaat ongeveer uit drie liter plasma en twee liter bloedcellen, vooral rode bloedcellen.

De helft van het bloed is veneus, terwijl de andere helft arterieel is.

12% van het bloed bevindt zich in hart en longen. 5% bevind zich in de capillairen.

Bloed speelt ook een belangrijke rol bij transport van hormonen en warmtehuishouding.

Bloedvaten zijn aan de binnenkant bekleed met endotheel. In capillairen en venulen wordt de de wand alleen door endotheelcellen gevormd.

Een vaatwand bestaat uit de volgende lagen:

1. Tunica intima bestaat uit aaneengesloten endotheel en een lamina basalis

De glycocalyx heeft een negatieve lading (bloedcellen ook, dus dit zorgt voor afstoting).
Endotheelcellen zijn dun, plat en uitgerekt en bevatten een celkern en normale celorganen. Bij arteriën wordt de tunica intima van de media gescheiden door een lamina elastica interna. Deze laag bestaat uit versmolten elastische vezels. Toch blijven er celcontacten voor uitwisseling van voedingsstoffen en metabolieten.

2. Tunica media bestaat uit circulair gerangschikte gladde spiercellen. Hiertussen bevindt zich extracellulaire matrix, vol met proteoglycanen en gladde spiercellen.
   Tussen de media en adventitia ligt soms een lamina elastica externa.

3. Tunica adventitia bestaat uit bindweefsel met soms enkele gladde spiervezels die zonder scherpe grenzen overgaan in omgevende bindweefsel.
   Vaso vasorum verzorgen bij grotere vaten de bloedvoorziening van de bloedvaten.
   Vasa lymphatica vasorum vormen bij de grootste lymfevaten de bloedvoorziening.
   Ook vormen ongemyeliniseerde vasomotorische zenuwen een netwerk om de adventitia die eindigen bij de gladde spiercellen. Het signaal wordt verder tussen de gladde spiercellen overgedragen via gapjunctions.

Elastische arteriën zorgen voor het transport van bloed vanuit het hart.

Musculeuze arterien zorgen door contractiele eigenschappen dat het bloed overal verdeeld wordt over het lichaam. Het volgende pad wordt doorlopen:

Arterien – arteriolen – capillairen – postcapillaire venulen – venulen – venen

Macrocirculatie: bloedvaten die met het blote oog kunnen worden waargenomen.

Microcirculatie: bloedvaten die alleen met een microscoop kunnen worden gezien.

Capillairen:

• buizen met diameter van 7-9 micrometer

• belangrijk voor de uitwisseling tussen bloed en omgevende weefsels

• wand gevormd door endotheelcellen. Bij de aanhechting ontstaan soms randplooien (‘marginal folds’)

• lamina basalis, die kan aansluiten op daaronder liggend collageen

• fenestrae (porien) zorgen voor hoge porositeit

• fenestrae kunnen zijn voorzien van een diafragma, dat als fijne membraan de vrije doorgang van vloeistof en/of deeltjes beperkt

Er zijn vier typen capillairen:

1. Continue capillair: ononderbroken endotheel laag en een lamina basalis. Deze worden gevonden in spieren, bindweefsel, exocriene klieren en zenuwweefsel. Transport vindt plaats door transcytose.

2. gefenestreerde capillairen, waarvan de fenestrae een diagragma bevatten en omgeven worden door een lamina basalis. Transport vindt plaats door fenestrae. Dit type wordt gevonden in endocriene klieren en in het darmkanaal.

3. Gefenestreerde capillairen met fenestrae zonder diafragma, omgeven door een dikke basale lamina. Dit type wordt gevonden in de nierglomerulus.

4. Sinusoïden in de lever zijn capillairen bekleed met een aaneengesloten laag endotheelcellen voorzien van fenestrae met een diameter van 0.1 micrometer zonder diafragma’s.

Leversinusoïden zijn omgeven met een speciaal type pericyt, de ‘fat-storing’-cel.

Pericyten zijn van mesenchymale oorsprong. Ze worden aan de luminale en basolaterale zijde omsloten door de lamina basalis. Pericyten bevatten actinefibrillen en kunnen contraheren.

Het capillairbed wordt meestal niet volledig met bloed gevuld.

Capillairen ontstaan als strengetjes van cellen in het mesenchym. Sinusoïden ontstaan door het ingroeien van parenchymale celstrengen in wijde, dunwandige embryonale vaten.

Capillairen vormen een anastosomerend netwerk tussen de terminale arteriolen en postcapillaire venulen.

Terminale arteriolen zijn bekleed met gladde spiercelllen die onderbroken raken bij de overgang naar een capillair (metarteriolen). De laatste dwarse, gladde spiercel heeft de functie van een precapillaire sfincter die controle uitoefent op de bloeddoorstroming. De sfincter zal het bloedvat natuurlijk nooit geheel afsluiten. De stroomsnelheid in capillairen is veel lager dan in andere bloedvaten.

Endotheel:

Endotheelcellen zijn zeer plat en de kern of het perikaryon puilt uit.

Aanwezigheid van microfilamenten suggereert dat endotheelcellen kunnen contraheren en dus helpen met de handhaving van de bloeddruk.

Functies endotheel:

• Activeert angiotensine I tot angiotensine II

• Inactiveert bradykinine, serotonine, prostaglandinen, noradrenaline en trombine

• Metaboliseert lipoproteinen door middel van lipasen aan het celoppervlak tot triglyceriden en cholesterol

• Produceert vasoactieve stoffen, zoals stikstofoxide en endotheline dat onder andere gladde spiercellen doet contraheren

• Het produceert stollingsfactoren

• Het produceert bloedgroepantigenen

• Het endotheel van grotere vaten bevat lichaampjes van Weibel-Palade. Dit zijn donkere langwerpige granula die de Von Willebrand-factor bevatten.

Endotheelcellen dragen adhesiemoleculen aan hun oppervlak, bijvoorbeeld selectinen die het aanhechten van witte bloedcellen bewerkstelligen. Bij ontsteking kan expressie van deze moleculen toenemen, bijv. ICAM01 zodat de adhesie en de extravasatie van ontstekingscellen wordt bevorderd.

Occludensverbindingen limiteren de lekkage van moleculen tussen endotheelcellen door. Verder komen ook nexusverbindingen voor.

Passage van grote moleculen door endotheel:

1. Door intercellulaire spleten die open blijven bij occludensverbindingen kunnen kleine eiwitten of glycoproteinen passeren (pericellulaire passage). In hersenen is deze passage afgesloten (bloed-hersenbarrière)

2. Door diacytose of trancytose (via vesikeltransport)

Arteriën:

1. Arteriolen

Grotere arteriolen hebben een drielagige bouw. Hoe meer vertakt de arteriool, hoe minder lagen. Neuronale en hormonale regulatie beïnvloedt de contractie van de arteriolaire gladde spiercellen en vrijkomend histamine. Organen met hoge stofwisselingsactiviteit zoals het hart en de nier hebben een dicht netwerk van arteriolen.

2. Musculeuze arteriën
   Deze arteriën hebben een drielagige wand die door contractie van gladde spiercelen op een kronkelachtige manier is geplooid. Ze bevatten een goed ontwikkelde media met een circulaire dikke spierlaag. Tussen de spierweefsels ligt collageen en elastische vezels in een GAG-rijke extracellulaire matrix.

3. Elastische arteriën

Voorbeelden van dit type arteriën zijn de aorta en zijn hoofdtakken. Deze gaan vervolgens verder over in musculeuze arteriën. Bij elastische arteriën vindt men een hoog gehalte aan elastine in de media. De intima wordt afgedekt door endotheel.
De media van de aorta bevat veel gevensterde elastische membranen. De ruimte tussen de membranen is opgevuld met gladde spiercellen. Deze spiercellen zorgen voor elasticiteit (niet voor verkleining van het lumen!)
De adventitia heeft soms een lamina elastica externa en bevat veel elastische collagene vezels en gladde spiercellen.

Hoe verder een arterie is vertakt, hoe meer het elastinegehalte in de arterie afneemt.

Endotheelcellen kunnen stoffen uitscheiden, zoals endotheline, dat gladde spiercellen doet contraheren.
Arteriën bestrijken meestal slechts een deel van het orgaan. Wanneer er geen anastomosen tussen de arteriën bestaan spreekt men van een eindarterie. Als een eindarterie wordt verstopt, leidt dit tot een infarct. (denk aan een hersen- of hartinfarct)

In de huid anastomoseren arteriën, zodat een afsluiting niet tot afsterven van het weefsel leidt.

Het arteriële systeem kent sensorische zenuwen en specifieke orgaantjes, zoals de carotislichaampjes oftewel glomeruli carotica die in de wand van de a. carotis communis zijn gelegen. De orgaantjes functioneren als chemoreceptoren en detecteren schommelingen in O₂-spanning, CO₂-spanning en in de pH van het bloed.

Baroreceptoren in de adventitia van de a. carotis communis bestaan uit een concentratie van vrije zenuwuiteinden die gestimuleerd worden door rekking. Veranderingen in de bloeddruk worden uiteindelijk bewerkstelligd via de n. vagus.

Directe overgang van arterie naar venen komt bijna zelden voor. Dit heet arterioveneuze anastomosen (AVAs). AVAs kunnen zichzelf afsluiten waardoor ze bloed dwingen de capillairen in te gaan. Als ze zich openen, vormen ze een shunt. In de glomeruli bijvoorbeeld bevinden zich AVAs.

Daarnaast bevinden AVAs zich op plekken waar ze lokale doorbloeding op korte termijn sterk kunnen veranderen zoals bij een erectie, menstruatie en in de huid (thermoregulatie en blozen)

Venen

Postcapillaire venulen: 10-30 micrometer. Deze spelen een rol bij de uitwisseling van gassen, metabolieten en vloeistoffen. Ze zorgen voor het ontstaan van oedeem en ontstekingsprocessen. Buiten de basale membraan komen pericyten voor. Gladde spiercellen ontbreken in postcapillaire venulen.

Gladde spiercellen bevinden zich bij venulen vanaf 50 micrometer: deze worden ook wel verzamelvenulen genoemd. Bij deze musculeuze venulen vormen de spiervezels weer een aaneengesloten laag.

Bij venen vanaf 300 micrometer vormt zich een echte, zichtbare tunica media.

Grote venen hebben een duidelijk ontwikkelde tunica intima. De tunica media is relatief dunner dan in arteriën. De adventitia vormt het grootste deel van de wand. Venen (vooral in de ledematen) kunnen kleppen hebben die bestaan uit halvemaanvormige plooien.

Venen bevatten ongeveer 60 procent van het totale bloedvolume.

Het hart

Het hart is een holle spier die ritmisch contraheert en daardoor het bloed in de circulatie rondpompt. De hartspierwand heeft aan de binnenzijde een bekleding in de vorm van het endocard, grenzend aan het myocard en het daarbuiten gelegen epicard. Het hart heeft een hartskelet van dicht bindweefsel dat de beide boezems (atria) en kamers (ventrikels) scheidt, waaraan bundels hartspiervezels hechten en waaraan ook hartkleppen vastzitten

Endocard: is homogeen met de intima van de vaten, een daarom ook bekeed met endotheel. Deze laag is verbonden met een impulsgeleidende laag.

Het myocard bestaat uit hartspiervezels die gerangschikt zijn in complexe spiralen.
De atriale hartspiercellen zijn kleiner. Het T-buizensysteem is nauwelijks ontwikkeld. Nexusverbindingen komen frequenter voor en ze bevatten atriumgranula met natriuretische factor dat effect heeft op bloeddruk en elektrolytenhuishouding.

Aerobe metabolisme van hartspiercellen bij mens wordt gedaan door mitochondriën (33-37%).

Het epicard is de sereuze membraan van het hart die het viscerale blad van het pericard (hartzakje) vormt. Aan de buitenzijde is het bedekt met een eenlagig mesotheel gesteund door een dunne laag bindweefsel. In deze laag komen ook coronairvaten en zenuwen met ganglia voor.

Hartkleppen bestaan uit een kern van dichtvezelig bindweefsel dat via een dunne laag van losser bindweefsel verbonden is met het endotheel dat de hartkleppen bekleedt.

Het geleidingssysteem van het hart verzorgt de coördinatie van de contractie van atria en ventrikels.

Het geleidingssysteem bestaat uit:

• Sinoatriale knoop (SA-knoop) oftewel sinusknoop, die ligt in de wand van het rechteratrium tussen de uitmondingen van de v. cava superior en inferior

• Atrioventriculaire knoop (AV-knoop) in de wand van het rechteratrium bij het septum.

Het weefsel van de knopen bestaat uit kleine hartspiercellen met weinig myofibrillen en veel mitochondriën en glycogeen.

In de AV-knoop ontsringt de bundel van His die zich in het septum tussen de ventrikels splitst in twee bundeltakken, de rechter- en de linkerbundeltak.

Hartspiercellen kunnen spontaan contraheren zonder dat ze impulsen ontvangen van afferente zenuwcellen.

Normaal fungeren de cellen van de SA-knoop als gangmaker (pacemaker) van de hartcontractie: direct ten opzichte van de atriale hartspiercellen en indirect door stimulatie van de AV-knoop en de ventrikels via de Purkinje-vezels.

Het (ortho)sympatische- en parasympatische zenuwstelsel kunnen de hartslag beïnvloeden door prikkeling van de SA-knoop.

Lymfevaten

Vloeistof die uit de capillairen lekt naar interstitiële vloeistof, de lymfe, wordt door lymfevaten afgevoerd. Het systeem begint met blind eindigende lymfecapillairen (lactealen).

Endotheelcellen van lymfecapillairen sluiten niet precies aaneen, zodat weefselvloeistof gemakkelijk toegang heeft tot de lymfevaten, zoals in een drainagesysteem.

Lymfe wordt voortgestuwd door incidentele comprimerende krachten die door spiercontractie of arteriële pulsaties uit de omgeving op het lymfevat worden uitgeoefend. Ook hebben lymfevaten veel kleppen.

Lymfocyten worden in lymfeklieren toegevoegd aan de lymfe.

Uiteindelijk komt lymfe terecht in de ductus thoracicus in de truncus lymphaticus dexter, die in het veneuze systeem dichtbij het hart uitmonden.

Histologie - Hoofdstuk 20 Tractus urogenitalis

Met urine worden afvalproducten van de stofwisseling uit het lichaam verwijderd.

Nieren reguleren ook de vocht- en ionenbalans, het zuur-base-evenwicht, en produceren de hormonen renine en erytropoëtine (EPO) die een rol spelen bij de bloeddrukregulatie en de nieuwvorming van rode bloedcellen.

Primair product van de nieren is het ultrafiltraat van het bloed, dat in het begin van het urineproducerende en afvoerende systeem wordt opgevangen als primaire urine.

Uiteindelijk wordt definitieve urine via het nierbekken (vanuit beide nieren) en beide ureters afgevoerd naar de blaas.

Ontogenetisch bestaat de nier uit:

1. epitheliale ureterknoppen aan de achterzijde van de sinus urogenitalis

2. een groep mesodermale cellen: het nefrogeen blasteem

Uit de ureterknoppen ontwikkelen zich de afvoerwegen en deze maken in een bepaald stadium contact met het nefrogeen blasteem waaruit het urineproducerende deel zich ontwikkelt.

Nefrogeen blasteem groeit uit tot nefronen. Tijdens deze ontwikkeling maakt ieder nefron contact met een vaatkluwen of glomerulus die uiteindelijk geheel door het epitheel van het blinde einde van het nefron wordt omgroeid.

In het nierlichaampje (lichaampje van Malpighi) vindt op de grens van vaatkluwenwand en epitheel het bovengenoemde filtratieproces plaats.

Elk nefron bestaat uit:

1. nierlichaampje

2. tubulair deel

   1. proximale tubulus

   2. lus van Henle

   3. distale tubulus

3. het nefron gaat dan over in het afvoergangensysteem bestaande uit verzamelbuizen in de schors en merg die uiteindelijk aan het einde van de papil in het nierbekken uitmonden.

Volwassen nieren zijn boonvormig met aan de concave zijde de hilus, waar zenuwen, bloed- en lymfevaten de nier binnenkomen en verlaten.

De menselijke nier is opgebouwd uit ongeveer 15 piramides en aansluitende calices minores, die de urine uit de piramide opvangen en via calices majores afvoeren naar het nierbekken en de ureter.

De piramiden bezitten elk merg en schors. Tussen de piramiden liggen stroken schorsweefsel, de columnae renales (van Bertini).

In de schors bevinden zich de nierlichaampjes en het grootste deel van het urineproducerende deel van de nier. Het merg en delen daarvan die uitstralen in de schors (mergstralen) zijn hoofdzakelijk betrokken bij de urine afvoer.

Een nierlichaampje (corpusculum renale) bestaat uit:

• arteriolaire vaatkluwen

• de glomerulus

• het eerste deel van het nefron

• viscerale en pariëtale blad

• kapsel van Bowman (omsluit kapselruimte of filtratieruimte)

Onder arteriële druk vindt in het nierlichaampje over de hele lengte van de wand van de vaatkluwen de filtratie van het bloed plaats.

Het filtraat, de primaire urine, wordt opgevangen in filtratieruimte, die het doorgeeft aan de niertubulus waar het filtraat bewerkt en geconcentreerd wordt.

Het nefron eindigt waar de niertubulus uitstroomt in een verzamelbuis.

Elk nierlichaampje is aan zijn vaatpool verbonden met het vas afferens en het vas efferens.

Aan de tegenoverliggende pool van het nierlichaampje, de urinepool, wordt de primaire urine naar de proximale tubulus afgevoerd.

De druk en flow wordt in de glomerulus door gladde spiercellen in de wand van het vas afferens (aanvoerende vat) en het vas efferens (afvoerende vat) gereguleerd.

Capillairen van de glomerulus zijn bekleed met gevensterd endotheel (fenestrae).

Bloedplasma raakt wel het basale membraan, maar trombocyten en bloedcellen niet, want deze zijn te groot.

Aan de buitenkant zijn capillairlussen met podocyten bekleed, die het viscerale blad van het kapsel van Bowman vormen. Filtratie vindt plaats tussen het viscerale en pariëtale blad.

Uit trabekels ontspringen een groot aantal secundaire uitlopers, de pedikels.

Pedikels van de naburige podocyten grijpen om en om aan elkaar aan.

Tussen de pedikels bevinden zich filtratiespleten met een grootte van ongeveer 25nm.

De filtratiespleten tussen de pedikels worden afgesloten door een dun diafragma.

In EM is de lamina basalis fibrillair met een dichte lamina densa aan weerszijden omgeven door een lichtere lamina rara interna en externa.

Tussen het bloed en de filtratieruimte bevinden zich dus drie filters:

• endotheel

• lamina basalis

• podocyten

Negatief geladen ionen worden tegengehouden door negatief geladen moleculen zoals heparansulfaat.

Ook spelen de eiwitten nefrine en podocine in de spleet tussen de pedikels een rol bij het filtratieproces.

Mesangium: het bindweefsel tussen capillairlussen.

Mesangium is contractiel en heeft receptoren voor angiotensine II. Wanneer deze receptoren worden geactiveerd, neemt de doorstroming af.

Mesangium heeft ook receptoren voor de uit het hart afkomstige natriuretische factor, die een vasodilaterend effect heeft.

Mesangiumcellen kunnen ook fagocyteren.

De tubulus:

De tubulus bestaat uit:

• de proximale tubulus met een in de schors gelegen

  • kronkelig deel, het convoluut

  • de pars concorta of tubulus contortus I

• Recht deel, de pars recta

  • Lus van Henle

  • Dun deel, gedeeltelijk dalend, gedeeltelijk stijgend

• Opstijgend dik deel

  • Distale tubulus

  • Recht opstijgend deel (pars recta)

  • Distale convoluut of tubulus contortus II. Op het punt waar dit gedeelte en de efferente arteriool elkaar raken, vormen de tubulusepitheelcellen de macula densa.

De distale tubulus mond uit in de verzamelbuis, ook wel de ductus colligens genoemd. In het merg gaat deze buis over in de ductus papilllaris.

Op het apicale celmembraan van de proximale tubulus staat een hoge borstelzoom (microvilli).

In het apicale cytoplasma bevinden zich ook pinocytosevesikels, microtubuli en grote lysosomen die samen betrokken zijn bij de resorptie van stoffen.

In de borstelzoom komen proteolytische enzymen voor die polypeptiden kunnen splitsen.

Op het basolaterale deel bevinden zich uitstulpingen. De rangschikking is kenmerkend voor ionen-transporterend epitheel. Cellen van de proximale tubulus transporteren natrium en water terug naar de capillairen waarvoor energie nodig is.

Intercellulaire ruimten aan de apicale zijden worden afgesloten door zonulae occludentes.

Merg wordt onderscheiden in een binnenste en buitenste merg. Buitenste merg bestaat uit een binnenste en een buitenste zone.

Binnenste merg bevat vooral verzamelbuisjes, dunne delen van de lus van Henle en bloedvaten. Dikke delen van de lus van Henle komen hier niet voor.

Distale tubulus en verzamelbuis

De cellen van de distale tubulus hebben geen borstelzoom maar bezitten wel kenmerken van iontransporterend epitheel (dus basale celgrensvlak-instulpingen waartussen parallel gerangschikte mitochondriën liggen).

Macula densa: op de plaats waar de distale tubulus aan het vas afferens (afferente arteriool) van de vaatpool raakt, vormt het epitheel typische cellen, genaamd de macula densa.

De macula densa heeft een sensorfunctie ten opzichte van de inhoud van de distale tubulus, voor wat betreft de osmolariteit of het Cl--gehalte.

Groepjes verzamelbuizen vormen samen de mergstralen. Verzamelbuizen verenigen zich in het merg tot een kleiner aantal ductus papillares. Hun openingen vormen samen de area cribrosa.

Het juxtaglomerulaire apparaat ligt bij de vaatpool. Het juxtaglomerulaire apparaat bestaat uit:

• Macula densa

• Mesangiale cellen (cellen van Goormaghtigh)

• Gladde spiercellen (epitheleoide cellen of cellen van Ruyter). Deze cellen bevatten renine. Dit is een proteolytisch enzym dat het in de lever gevormde angiotensinogeen omzet in angiotensine I. Onder invloed van Angiotensine Converting Enzyme (ACE) uit de long wordt het omgezet naar angiotensine II met een zeer krachtige pressoraciviteit dat zorgt voor vasoconstrictie. Dit speelt dus een belangrijke rol in de regulatie van de bloeddruk. Angiotensine stimuleert de vorming van aldosteron in de bijnier.

Bloedvoorziening

De a. renalis splitst in twee takken, één naar het craniale deel en één naar het caudale deel.

In de hilus splitsen deze arteriën in interlobaire arteriën die tussen nierpiramiden lopen.

In het grensgebied tussen schors en merg vormen zich hieruit de aa. arcuatae die evenwijdig met het nieroppervlak lopen.

Uit de aa. arcuatae ontspringen interlobulaire arterien (aa. radiatae) en deze lopen in een richting loodrecht op het nierkapsel de schors binnen. Hieruit vertakken zich de afferente arteriolen (vasa afferentia), die een onderdeel van de glomeruli zijn.

Na passage door de glomerulus gaat het bloed naar de vas efferens (efferente bloedvat).

Daarna vertakt het zich rond de tubuli in een peritubulaire capillaire plexus die uitmondt in de v. interlobularis.

Uit de efferente arteriën ontspringen lange dunne rechte vaten in het merg, de vasa recta (dit is een onderdeel van de peritubulaire capillaire plexus). In het merg liggen de venulae en arteriolae rectae dicht naast elkaar.

De matrix en de weefselvloeistof in het merg vormen een uitwisselingsmedium tussen de vasa recta en de lus van Henle, waarbij een osmotische gradiënt wordt opgebouwd die naar de top van de papil sterk oploopt.

Peritubulaire capillairen van de buitenste schors komen samen in de vv. stellatae. Deze geven bloed af aan vv. interlobulares, die samenvloeien tot vv. arcuatae. Deze vloeien samen tot vv. interlobares, waarna er bij samenkomst de v. renalis wordt gevormd.

De bloedstroom door de nier is ongeveer 1,2 L/minuut. De druk op de glomerulus is 60% van die op de aorta, namelijk 60-65 mmHg. De tegendruk vanuit het kapsel van Bowman en de colloid-osmotische druk is ongeveer 40-45 mmHg, dus de filtratiedruk is ongeveer 15-20 mmHg.

Histofysiologie

Nier reguleert door middel van ultrafiltratie, terugresorptie en secretie.

Ultrafiltratie vindt plaats in het nierlichaampje

Niertubuli resorberen nuttige stoffen en water terug

Urine wordt geconcentreerd totdat deze hypertoon is ten opzichte van het bloed

Het proces van ultrafiltratie wordt bepaald door:

1. Hydrostatische druk in het capillair

2. Colloid-osmotische druk in het capillair

3. Weefseldruk in de filtratieruimte

4. Totale oppervlakte van het capillair

5. Permeabiliteit van het filter

Atrial natriuretic peptide (ANP), angiotensine II en NO kunnen de filtratie-eigenschappen beïnvloeden via invloed op de podocyten.

In de proximale tubulus vinden actieve terugresorptie, diffusie en secretie plaats. Glucose, chloor en natriumionen worden actief teruggeresorbeerd. Watertransport is passief door transmembraaneiwitten en aquaporinen. De proximale tubulus resorbeert aminozuren, eiwitten en ascorbinezuur door pinocytoseblaasjes die fuseren met lysosomen.

De proximale tubulus kan stoffen als creatinine uitscheiden naar de voorurine door tubulaire secretie.

Het interstitium van het niermerg is hypertoon zodat water uit het lumen van de afdalende lus van Henle via de permabele wand wordt onttrokken. Het stijgende deel van de lus laat daarentegen geen water door, maar slechts ionen.

In de distale tubulus en de verzamelbuizen vindt ionenuitwisseling plaats.

In aanwezigheid van aldosteron wordt natrium opgenomen en kalium uitgescheiden. Ook wordt een dreigend waterverlies gecorrigeerd. Doordat de distale tubulus H+-ionen en ammoniumionen uitscheidt draagt het bij aan de regulatie van de pH.

Anti-diuretisch hormoon (ADH) regelt het verdunnen of concentreren van de urine in de distale tubulus, maar vooral in verzamelbuizen. ADH maakt beide componenten van de nier namelijk permeabel voor water, zodat resorptie van water kan plaatsvinden.

ADH heeft deze effecten:

• Vasoconstrictie van de vasa recta

• Toename permeabiliteit voor water in het hogere deel van de verzamelbuisjes in de distale tubuli door middel van ADH-gevoelige aquaporinen in de basale celmembraan

• Toename van permeabiliteit voor ureum in lagere delen van verzamelbuisjes

• Een verhoogde natriumopname uit het stijgende deel van de lus van Henle

In de nier wordt ook erytropoetine (EPO) gemaakt dat erytropoëse stimuleert.

Urinewegen en blaas

Het lumen van de ureter kan aanzienlijk worden vergroot onder invloed van drukverhogende factoren. De ureter is opgebouwd uit epitheel, lamina propria, glad spierweefsel en de adventitia.

Paraplucellen van overgangsepitheel vormen een afsluitende barrière tussen urine en weefsel.

De spieren in de blaashals bestaan uit drie lagen:

• Inwendige longitudinaal verlopende laag. De vezels van deze laag vormen de onwillekeurige sfincter urethrae internus.

• Een middelste laag, die eindigt bij de blaashals.

• Een buitenste longitudinale laag.

De urethra voert urine van de blaas naar buiten. Bij de man passeert ook het sperma door deze buis tijdens de ejaculatie.

De mannelijke urethra bestaat uit drie gedeelten:

• Pars prostatica. Hier is de urethra omgeven door prostaat.

• Pars membranacea, bij het doortreden door het diaphragma urogenitale.

• Pars spongiosa waar de urethra wordt omgeven door het corpus spongiosum van de penis.

In het laatste deel van de pars prostatica puilt de colliculus seminalis uit in het wijdere lumen van de urethra. In de top van de colliculus mondt een buisje uit, de utriculus prostaticus.

Aan weerszijden van de colliculus liggen de openingen van de ductus ejaculatorii waardoor seminale vloeistof de urethra binnenvloeit.

In pars spongiosa liggen de kliertjes van Littré.

In het laatste deel van de urethra bevindt zich de sfincter externus urethrae. Dit is een willekeurige sluitspier.