Deze samenvatting is gebaseerd op het studiejaar 2013-2014.

Clinical Medicine, hoofdstuk 12: Kidney and Urinary Tract Disease

Pagina 597-598

HIV-geassocieerde nefropathie (HIVAN): Een aantal renale laesies worden geassocieerd met HIV-infectie, onder andere glomerulonephritis van verschillende histologische typen. Het meest voorkomende type is een focale glomerulosclerose (FGS). Hierbij is de glomerulus in elkaar geklapt en vele viscerale epitheelcellen, zoals de podocyten, zijn vergroot, hyperplastisch en bevatten eiwitabsorptiedruppels. Andere symptomen zijn proteïnurie, oedeem en een “bleke” urine. 90% van de mensen gediagnosticeerd met HIVAN zijn zwart.

De ziekte van Fabry: Dit wordt veroorzaakt door een deficiëntie van het enzym α-galactosidase, waardoor er accumulatie van vetten optreedt in cellen. In de nieren zorgt deze accumulatie voor vergrote en opgezwollen podocyten. De meest voorkomende symptomen zijn proteïnurie en nierfalen.

Sikkelnefropathie: Sikkelziekte veroorzaakt vaak papillaire sclerose of necrose, nefrogene diabetes insipidus en incomplete renale tubulaire acidose. Er is geen effectieve behandeling bekend.

Glomerulopathie, geassocieerd met preeclampsie: Dit wordt gekarakteriseerd door endothele zwelling van capillaire lumina. Ernstige proteïnurie kan voorkomen, soms gepaard met nefrotisch syndroom. Normaal gesproken verdwijnen de symptomen na de bevalling.

Clinical Medicine, hoofdstuk 14: Cardiovascular Disease

Pagina 762-766, 777-784

Hartfalen is een klinisch syndroom dat bestaat uit verschijnselen die direct of indirect met een tekort in pompfunctie van het hart te maken hebben. Kortademigheid en moeheid zijn de belangrijkste symptomen, in ernstige stadia komt overvulling (oedeem) voor. Meestal ligt de oorzaak bij het linker ventrikel. Dit leidt tot oedeem in de venen en longen en tot onvoldoende bloed in de arteriën, dus zuurstoftekort. Afname in pompfunctie leidt tot een aantal mechanismen, zoals dat van Starling met ventrikelhypertrofie, om dit te herstellen, maar op de lange duur verergert dit alleen maar.

Coronaire hartziektes en hypertrofie, maar ook diabetes mellitus en COPD zijn risicofactoren voor hartfalen, net als leefstijlgewoontes als roken en overgewicht. Op anamnese en lichamelijk onderzoek wordt een waarschijnlijke diagnose gesteld, ECG kan dit sterker bevestigen. Om de diagnose te stellen moeten er afwijkingen te zien zijn op de echo of de MRI. De prognose bij hartfalen is slecht (37% sterft in eerste jaar) door grote kans op progressief hartfalen of acute ritmestoornissen. Vooral bij ouderen zijn er een hoge incidentie en prevalentie, hierdoor is het een grote kostenpost voor ziekenhuizen. Behandeling is primair gericht op het verminderen van de klachten en verbeteren van de levensverwachting. Diuretica, ACE-remmers en bètablokkers worden gegeven. Ook is ondersteunende apparatuur, zoals een LVAD, een optie. Chirurgische behandeling wordt in toenemende mate toegepast.

<

p>
Hartfalen komt door disfunctie van het hart. Voor het diagnosticeren wordt een lijst van symptomen en signalen gebruikt. Als twijfel blijft bestaan wordt toch medicatie voor het hart gegeven ter ondersteuning. Vaak heeft hartfalen een simpele oorzaak, zoals adipositas of ischemie. Meestal is hartfalen chronisch, bij acuut oedeem, een shock of CHF (verergering van het hartfalen) kan het acuut zijn. Hartfalen werd vroeger gezien als het onvermogen genoeg bloed rond te pompen, een ejectiefractie van <40% werd als grens voor de diagnose gesteld. Hartfalen kan echter ook komen door een te hoge vullingsdruk, dit heet diastolisch hartfalen (PLVEF). Omdat veel patiënten zowel systolisch als diastolisch hartfalen hebben, spreken we vaak over normale en verminderde ejectiefractie van het linker ventrikel. PLVEF komt waker voor bij vrouwen, op hogere leeftijd en bij hypertensie. Het heeft een betere prognose dan systolisch hartfalen. Meer dan 50% van de mensen met systolische hartproblemen vertoont geen tekenen hiervan. Het komt vooral voor bij mensen met aandoeningen aan de coronairarteriën, hypertensie en afwijkende ECG's. DE NYHA heeft een classificatie van de ernst van het hartfalen opgesteld, dit gaat van geen symptomen meer (NYHA I) naar mild (HYHA II) naar gemiddeld (HYHA III) naar ernstig (NYHA IV). Bij III heeft de patiënt al last bij alledaagse inspanning als traplopen, bij IV is de patiënt thuisgebonden. Door behandeling kan een patiënt in een betere klasse terecht komen. Hartfalen is grotendeels te voorkomen door op de bloeddruk en andere risicofactoren te letten.

Er is weinig uniformiteit over de definitie van hartfalen. Daarbij komt nog dat sommige andere ziektes qua symptomen sterk lijken op hartfalen, een voorbeeld hiervan is COPD. Zonder het gebruik van echo is het verschil tussen systolisch en diastolisch hartfalen niet te maken. Het is hierdoor erg lastig een goede schatting van de incidentie en prevalentie te maken. Daarbij komt nog dat de meeste patiënten niet bij de cardioloog komen, omdat zij toch al door de huisarts waren voor hun hypertensie. De cardioloog ziet niet de veel voorkomende oudere dames, maar vooral de wat jongere heren die een hartaandoening hebben (gehad). Boven de 50 neemt de prevalentie toe met de leeftijd, tot 10% bij mensen >85. Als naar de echo wordt gekeken blijkt dat veel meer mensen een aandoening hebben, maar dat deze vaak onopgemerkt blijkt. Hartfalen komt vaker voor bij mannen, dit is vooral gebaseerd op bij wie de medicatie helpt en niet op bij wie daadwerkelijk hartfalen is vastgesteld. Het aantal opnames door hartfalen is flink toegenomen, dit komt ook door de toename van (de leeftijd van) de populatie, maar ook door verbetering in behandeling en management van hartfalen.

Er zijn veel risicofactoren voor hartfalen, maar de grootste in de westerse wereld blijft ischemische hartziekte: zeven tot acht jaar na een myocardinfarct heeft 36% last van hartfalen. Hypertensie en behandeling met antihypertensiva dragen bij aan (het behandelen van) hartfalen. Obesitas verdubbelt het risico op hartfalen. Problemen aan andere organen, zoals de nieren en de longen, dragen ook bij aan het risico. Comorbiditeit komt ook voor: anemie, slaapapneu, chronische long en nierziektes en diabetes hebben een zeer negatieve prognose in combinatie met hartfalen. Nierziektes kunnen ook hartfalen veroorzaken doordat ze tot hypertensie en hypervolemie kunnen leiden. 20% van de mensen met een lage GFR heeft hartfalen. Door de toename in incidentie en risicogroepen is preventie van hartfalen van groot belang.

De prognose bij patiënten met hartfalen blijft ondanks alle verbeteringen en interventies erg slecht. Naast de verwachtte snelle dood zal ook het leven zeer beperkt worden. Na de diagnose zal een dokter de patiënt de prognose vertellen, deze is meestal niet meer dan 5 jaar. De diagnose is sterk afhankelijk van de patiënt: leeftijd, comorbiditeit en mate van het hartfalen. De behandeling wordt op de diagnose aangepast. Vooral het voorspellen van de hospitalisatie en handicaps is belangrijk hierbij. Veel patiënten (10-20%) sterven enkele weken na het eerste voorkomen van het hartfalen. De cijfers van mortaliteit tussen veel studies verschillen door de onvaste definitie, daarbij zijn er zo veel risicofactoren dat patiëntengroepen moeilijk te vergelijken zijn. Veel sterfgevallen zijn acuut, volgens sommige studies zelfs 50% van alle sterfgevallen door hartfalen.

De prognose bij hartfalen neemt wel toe. Deze is afhankelijk van vele determinanten, deze hoeven niet bij elke patiënt invloed op de prognose te hebben. Leeftijd en geslacht hebben wel altijd invloed. Er zijn vier groepen determinanten: patiënt karakteristiek en comorbiditeit, laboratorium metingen, functionele parameters en ventrikel functie en ontvangen interventies. De NYHA-classificatie is ook erg belangrijk bij de classificatie, net als de oorzaak van het hartfalen: als dit door een virus komt is volledig herstel waarschijnlijker dan bij een acuut myocardinfarct. De prognose bij hart- en nierfalen is heel erg slecht. Met allerlei methodes is per patiënt een prognose op te stellen. Het maken van een accurate methode heeft als nadeel dat het afhankelijk is van veel parameters en dat het meten hiervan veel geld, tijd en moeite kost. Er is ook een model ontwikkeld waarbij de kans op een acuut sterfgeval wordt berekend. Hierbij zijn verschillende hartparameters in rekening genomen.

Preventie van hartfalen kan het best door preventie van de risicofactoren. Voornamelijk hypertensie en aandoeningen van de coronair arteriën moeten worden voorkomen. Bij patiënten met een slecht linker ventrikel moet er extra controle zijn, zeker als de ejectiefractie laag is. Zowel ACE-remmers als bètablokkers helpen om hartfalen te voorkomen.

Medical physiology, hoofdstuk 5: Transport of Solutes and Water

Pagina 109-122, 125-128, 141-144

Een substantie kan passief van het ene compartiment naar het andere diffunderen als er genoeg drijvende kracht is. Deze kracht kan chemisch zijn (osmose) of elektrisch. Het wordt daarom de elektrochemische gradiënt genoemd. Unigerichte flux is transport dat één kant uit gaat en net flux is de totale som van transport. Als er geen sprake is van krachten, is er sprake van een equilibrium en zal er geen transport plaatsvinden. Steady state houdt in dat er wél krachten heersen, maar het transport blijft in evenwicht. Dit kan alleen in stand blijven, door een actieve pomp.

Het verschil in voltage over het membraan wordt de membraanpotentiaal genoemd. Als deze nul is, zal de substantie in evenwicht zijn. De Nernstvergelijking wordt gebruikt om de omstandigheden te beschrijven waarbij een ion in equilibrium is.

Meestal zijn transportsystemen te complex om een eenduidige relatie te leggen tussen de transportsnelheid van en de drijvende kracht op een ion. De meest simpele vorm, namelijk diffusie, kan hier wel voor gebruikt worden. De snelheid waarmee ongeladen, hydrofobe moleculen kunnen diffunderen door de bilipidenlaag van het celmembraan, wordt flux genoemd. Flux wordt uitgedrukt in het aantal mol van stof X dat per tijdseenheid een bepaald oppervlakte doorkruist. Een hogere flux is mogelijk bij een hogere deeltjescoëfficiënt (oplosbaarheid in lipiden), een hogere diffusiecoëfficiënt (vlotte beweging door het membraan) en een kleinere dikte van het membraan (kortere afstand). Deze drie factoren worden gecombineerd in de permeabiliteitscoëfficiënt, omschreven in Fick’s wet.

De meeste ionen kunnen niet zomaar passief diffunderen door de bilipidenlaag van het celmembraan. Hier zijn speciale routes voor nodig. Meestal wordt gebruik gemaakt van geïntegreerde membraanproteïnes. Er bestaan drie soorten:

• Poriën (bijvoorbeeld (aqua)porines) die altijd openstaan. Dit zijn rechte, open buisjes.

• Kanalen die open en dicht kunnen door middel van barrières/poorten. Dit zijn alle ionkanalen.

• Transporteiwitten (carriers), waarbij minstens twee poorten de doorgang blokkeren. Deze staan nooit tegelijk open. Binnen de poorten bevindt zich een compartiment waar bindingsplaatsen voor ionen zitten.

Het aantal deeltjes dat kan diffunderen door het celmembraan is het hoogst bij poriën, daarna bij ionkanalen en het laagste bij transporteiwitten. Echter heb je ze alle drie nodig.

Ionkanalen bevatten meerdere onderdelen. Allereerst is er de poort die open en dicht kan, waarbij het eiwit weer een andere conformatie aanneemt. Daarnaast heeft het kanaal vaak één of meerdere sensoren die verschillende signalen kunnen verwerken (spanningsgradiënten, second messengers en liganden). Deze signalen bepalen of het kanaal open of dicht moet staan. Een derde component van het kanaal is een selectiviteitsfilter dat bepaalde ionen wel of niet laat passeren (an- of kationen, maar ook specifiek één soort ion). Als laatste bevat dit kanaal ook een doorlopende structuur; een open-kanaal porie. Een aantal voorbeelden volgen.

• Na⁺-kanaal: een sterke elektrochemische gradiënt drijft Na⁺ de cel in. Voltage-gated Na⁺-kanalen zijn verantwoordelijk voor het genereren van een actiepotentiaal, wat mogelijk is doordat Na⁺ passief de cel in kan stromen. Epitheliale Na⁺-kanalen (ENaC) zorgen aan de apicale zijde dat Na⁺-ionen de renale tubuli in kunnen stromen.

• K⁺-kanaal: de elektrochemische gradiënt is dicht bij de nul of licht positief, dus K⁺ zal in equilibrium zijn of de cel uit willen stromen. K⁺-kanalen zijn dus belangrijk voor het behouden van de membraanrustpotentiaal in alle cellen, maar ook in zenuwcellen zijn (andere types) K⁺-kanalen van belang door het creëren van een depolarisatie.

• Ca²⁺-kanaal: de elektrochemische gradiënt is erg negatief, dus Ca²⁺ stroomt waar mogelijk de cel in. Via deze kanalen worden transmembraansignalen doorgegeven, maar ook bij zenuwcellen speelt Ca²⁺ een belangrijke rol.

• Protonkanaal: hier is voornamelijk sprake van een Hv1 H⁺-kanaal. Onder standaardomstandigheden wil H⁺ graag de cel in, maar de kanalen gaan alleen open in bijzondere situaties als H⁺ de cel juist uit moet. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij een actiepotentiaal of bij ernstige acidose.

• Anionkanaal: komt voor in bijna elke cel, vaak in verschillende types. De elektrochemische gradiënt drijft de anionen de cel uit. In epitheliale cellen kan Cl^- zo van lumen naar bloed transporteren.

Transporteiwitten hebben specifieke bindingen voor één of een klein aantal opgeloste stoffen. Ze kunnen dienen als vergemakkelijkte diffusie, cotransporter of uitwisselaar (exchanger). Alle transporteiwitten die geen ATP verbruiken of elektronen nodig hebben, vallen onder dezelfde groep; de Solute Carrier (SLC) superfamily.

De vergemakkelijkte diffusie kan alleen passief plaatsvinden. Daarbij is er een vast aantal transporters beschikbaar en hebben die een beperkte snelheid. Dit betekent dat er een maximum verbonden zit aan de influx, in tegenstelling tot de normale diffusie. Dit maximum is te vergelijken met de verzadiging van enzymen. Hier is dus ook de Michaelis-Menten formule op toe te passen. Een voorbeeld is de glucosetransporter GLUT1.

Actief transport is het verplaatsen van een substantie tegen de elektrochemische gradiënt in. Bij primair actief transport wordt een energetische reactie gebruikt, bijvoorbeeld ATP-hydrolyse. Bij secundair actief transport wordt de energiewinst van een passief proces gebruikt om een actief proces mogelijk te maken.

Typisch primair actief transport is een pomp. Meestal worden deze door ATP-hydrolyse gedreven en worden daarom ATP-asen genoemd. Een typisch voorbeeld is de Na-K-pomp (Na⁺/K⁺-ATPase). Door de afbraak van één ATP-molecuul worden drie natriumionen de cel uitgepompt en twee kaliumionen de cel in. Deze pomp is de enige actieve transporter voor natrium en een van de belangrijkste voor kalium. Door een extra positief ion de cel uit te verplaatsen, wordt dit een elektragenetisch proces genoemd. Het proces is afhankelijk van het metabolisme (door de benodigde ATP) en zal bijvoorbeeld in de proximale renale tubuli wel een derde van de opgewekte energie verbruiken.

Een gelijkende pomp is de H-K-pomp, waarbij één ATP-molecule zorgt voor het transport van twee H⁺-ionen naar buiten de cel en twee K⁺-ionen naar binnen. Deze pomp bevindt zich in het klierepitheel van de maag, nieren en darmen. Daarnaast hebben bijna alle cellen een primair actief transport dat Ca²⁺ de cel uitpompt. Deze PMCA (plasma membraan Ca²⁺-ATPase) wisselt voor één ATP-molecuul een H⁺ tegen een Ca²⁺-ion. Echter pompen SERCA’s (sarcoplasmatisch en endoplasmatisch reticulum calcium ATPase) juist twee Ca²⁺ de cel in tegen twee H⁺-ionen.

Cotransporters zijn typische voorbeelden van secundair actief transport. De Na⁺/Glucose cotransporter (SGLT) bevindt zich in de proximale tubulus en dunne darm. Afhankelijk van de soort wordt één Na⁺-ion tegen één glucosemolecuul geruild of twee Na⁺-ionen tegen één glucosemolecuul. Dankzij de elektrochemische gradiënt die Na⁺ naar binnen duwt, kan glucose als het ware meeliften. Zo bestaan er meerdere cotransporters voor natrium: fosfaat cotransporters, Na/K/Cl cotransporters (NKCC), Na/Cl cotransporters (NCC), K/Cl cotransporters, Na/aminozuur cotransporters en Na+-gekoppelde cotransporters voor mono-, di- en tricarboxylaat. Na/HCO3 cotransporters werken in de epitheelcellen met een 1:3-ratio op basis van de elektrische gradiënt met transport naar het extracellulaire milieu. In andere cellen is dit 1:2-ratio met transport de cel in. Cotransporters zonder Na⁺ zijn de H⁺-gedreven cotransporters (bijvoorbeeld de H/oligopeptide cotransporter en monocarboxylaat cotransporters).

Medical physiology, hoofdstuk 33: Organization of the Urinary System

Pagina 756-760

Bij capillairen door het hele lichaam zorgen Starling-krachten dat vloeistof deels door de wanden in het interstitium terecht komt. Bij de glomeruli in de nieren is dit niet anders, behalve dat de vloeistof in het kapsel van Bowman terecht komt en vervolgens in de proximale tubulus.

De functie van de nieren is voornamelijk om zoveel mogelijk belangrijke stoffen te resorberen. Dit gebeurt vooral in de proximale tubulus (NaCl, NaHCO₃, gefilterde voedingsstoffen, divalente ionen en water). Hier wordt ook NH₄⁺ gesecreteerd. In de lis van Henle wordt de urine geconcentreerder. NaCl wordt het interstitium ingepompt via een impermeabel membraan voor water. Hierdoor ontstaat een hypertoon interstitium dat bij de ductus colligens (verzamelbuis) juist water kan onttrekken. De distale tubulus en de ductus colligens zorgen voor de laatste excretie van NaCl en water. Op deze plaatsen oefenen de meeste hormonen hun invloed uit.

Elk nefron bevat het juxtaglomerulaire apparaat. Hier vindt contact plaats tussen de TAL (thick ascending limb) en de glomerulus. Dit wordt ook wel de macula densa genoemd. Op dit punt is sprake van tubuloglomerulaire feedback (zie verderop) en kunnen baroreceptoren bemerken wanneer renine afgegeven dient te worden om de arteriële druk onder controle te houden.

De innervatie van de nieren is alleen sympathisch. De neuronen vertrekken vanuit de plexus coeliacus via dezelfde route als de arteriën naar de nieren. Hier kunnen norepinephrine en dopamine aan de vasculatuur afgegeven worden. Deze catecholamines zorgen voor vasoconstrictie, verhoogde natriumabsorptie in de proximale tubulus en sterk verhoogde reninesecretie. Afferente (oftewel sensorische) vertakkingen geven signalen door van de baro- en chemoreceptoren uit de nier. De chemoreceptoren reageren waarschijnlijk op een hoog extracellulair gehalte K⁺ of H⁺.

De nieren produceren meerdere hormonen. Naast renine zijn dit:

• 1,25-dihydroxyvitamine D reguleert Ca²⁺ en fosfor, naast de ontwikkeling en versteviging van de botstructuur

• EPO verhoogt de productie van rode bloedcellen

• Prostaglandines en kinine reguleren de circulatie in de nier

• Lokale secretie van angiotensine, bradykinine, cAMP en ATP wordt nog niet begrepen

Renale klaring en transport meten

Om de werking van de nieren te meten, zijn er twee methodes. Allereerst kan met moderne beeldtechnieken macroscopisch gekeken worden naar de flow, filtratie en excretie. Daarnaast kan gekeken worden naar de klaring van de nieren; de bekwaamheid van nieren om water en opgeloste stoffen te verwerken. Bij klaring wordt het verschil gemeten tussen de hoeveelheid stof die wordt gefiltreerd door de glomeruli en de hoeveelheid stof die omgezet wordt in urine. Zo kunnen drie functies tegelijk beoordeeld worden, namelijk filtratie, reabsorptie en secretie. Nadeel aan deze methode is dat alle nefronen tegelijk worden bekeken plus alle verschillende mechanismen binnen eenzelfde nefron. De informatie is dus minder precies.

Klaring is gedefinieerd als de hoeveelheid virtueel volume bloedplasma per tijdseenheid om een hoeveelheid opgeloste stof aan te leveren die zich in de urine bevindt. De snelheid waarmee een hoeveelheid opgeloste stof verdwijnt uit het plasma is over het algemeen gelijk aan de snelheid waarmee de nieren deze hoeveelheid opgeloste stof excreteren in de urine. Dit is alleen zo in gevallen waarbij de opgeloste stof niet door de nier wordt geproduceerd, opgeslagen of verbruikt.

Voor deze stoffen geldt dat er maar één aanvoerende route bestaat (de renale arterie) en twee afvoerende routes (de renale vene en de ureter). Hierdoor ontstaat de volgende formule.

P_X,a * RPF_a = P_X,v * RPF_v + U_X * V (arteriële input = veneuze output + urinaire output). RPF betekent renale plasma flow.

Bij klaring wordt aangenomen dat er geen veneuze output is en dat alle binnenstromende deeltjes X worden verwerkt door de nieren. Hierbij verandert P_X,v * RPF_v in waarde 0 en RPF_a wordt C_X genoemd; de klaring van X. De nieuwe formule om C_x te berekenen, ziet er dan als volgt uit: C_x = (U_x * V) / P_x.

Voor de meeste opgeloste stoffen blijft een bepaalde hoeveelheid zich bevinden in het veneuze plasma. De klaring geeft dus een kleinere waarde dan de totale RPF. De klaring beschrijft bij deze stoffen dus hoeveel er theoretisch volledig wordt verwijderd, maar in werkelijkheid is dit een veel grotere hoeveelheid plasma die gedeeltelijk wordt geklaard.

Een andere parameter is de GFR (glomerulaire filtratiesnelheid). Dit is het volume gefilterde vloeistof in het kapsel van Bowman per tijdseenheid. Er wordt verondersteld dat de hoeveelheid van opgeloste stof X in de urine per tijdseenheid gelijk is aan de hoeveelheid die de glomeruli filteren per tijdseenheid. Door GFR vrij te maken, is de volgende formule: GFR = (U_X * V) / P_X. Zoals te zien is, is deze formule gelijk aan de klaringsformule bij dezelfde veronderstellingen. Een ideale stof hiervoor is inuline.

Renale excretie in het algemeen bevat dus nog een aantal andere factoren. Voor stoffen in het algemeen geldt het volgende per tijdseenheid. E_X = F_X – R_X + S_X (Hoeveelheid geëxcreteerd = hoeveelheid gefilterd – hoeveelheid geresorbeerd + hoeveelheid gesecreteerd). Een andere geschikte formule vergelijkt de hoeveelheid stof die geëxcreteerd is ten opzichte van de gefilterde hoeveelheid. Dit wordt de fractionele excretie genoemd. FE_X = C_X / GFR.

Zelfs aan deze formules zijn nog consequenties verbonden. Soms hechten stoffen namelijk wel eens aan proteïnes (denk aan calcium-, fosfaat- en magnesiumionen). Het is dan van belang dat deze waarde gemeten wordt in het plasma om de uitkomst te corrigeren.

Medical physiology, hoofdstuk 37: Transport of Potassium

De verdeling van K⁺ verschilt van die van Na⁺, daar K⁺ vooral in de cel gelegen is en Na⁺ hoofdzakelijk buiten de cel ligt. Slechts 2% van het K⁺ ligt buiten de cel. Een hoge [K⁺] in de cellen beïnvloedt het celvolume, de pH-waarde, het functioneren van enzymen, synthese van eiwitten en DNA en celgroei. De lage [K⁺] buiten de cel is belangrijk voor het genereren van potentiaalverschillen. Daarom kan een verandering in de extracellulaire [K⁺] ook grote effecten hebben op het lichaam, vooral op het cardiale ritme. Chronisch K⁺-tekort gooit het metabolisme ernstig in de war, zo krijgen de nieren de urine niet meer voldoende geconcentreerd, stijgt de pH-graad van het lichaam en scheiden de nieren ammonium uit.

De kaliumbalans wordt beïnvloed door de inname, de uitscheiding en de verdeling over de intra- en extracellulaire vloeistof. Deze drie zijn op te delen in de externe balans (inname en uitscheiding) en de interne balans (intracellulaire vloeistof versus extracellulaire vloeistof).

De externe balans is een samenspel tussen de inname en de uitscheiding van K⁺. De inname van K⁺ is normaal gesproken gelijk aan die van Na⁺, 80-120 mmol/dag. Dat is meer dan de totale hoeveelheid K⁺ in het extracellulaire compartiment, deze is namelijk 70 mmol. De excretie is dus belangrijk om de [K⁺] constant te houden bij inname. Gezien het feit dat de inname van K⁺ variabel is, moet het excretiesysteem ook flexibel zijn. Excretie gebeurt voornamelijk via de nieren (90% tot 95%) en voor een klein deel door het colon.

De excretie in het colon is niet onafhankelijk van stimuli, maar is niet in staat zelfstandig de K⁺-balans te handhaven. De nieren kunnen dat in principe wel. De kaliumbalans is echter niet alleen afhankelijk van de in- en output van K⁺, maar wordt ook sterk beïnvloed door de interne verdeling van K⁺. Zo ligt verreweg het grootste gedeelte van K⁺ in de spieren en andere lichaamscellen, waardoor de balans erg gevoelig is. Een kleine verandering in de intracellulaire [K⁺] kan zo grote gevolgen hebben.

Om te voorkomen dat er vanuit inname teveel K⁺ in het extracellulaire compartiment terecht komt, wordt veel K⁺ (ongeveer 80%) vanuit opname tijdelijk ondergebracht in de cellen. Met een kleine vertraging beginnen de nieren het overschot uit te scheiden. Op die manier heeft het lichaam na een uur het exces aan K⁺ al weer opgeruimd. De tijdelijke opname in cellen wordt onder andere beïnvloed door aldosteron, door diens werking op de Na⁺/K⁺-pomp. Zuur/base-verstoringen hebben ook invloed op K⁺. Over het algemeen genomen is er bij acidose verlies van K⁺. Dit kan men onthouden door zich voor te stellen dat er uitwisseling plaatsvindt van overtallig H⁺ tegenover K⁺, waarvan de laatste dan verloren gaat. Alkalose werkt de andere kant uit en geeft verhoogde K⁺-opname. Tot slot kan een sterke verandering in het extracellulair volume ook de [K⁺] verstoren.

De glomeruli van de nieren filteren gemiddeld zo’n 800 mmol per dag, wat veel meer is dan de 80-120 mmol die per dag ingenomen wordt. De balans wordt gehouden door een systeem waarin K⁺ gefiltreerd wordt, om vervolgens door middel van resorptie en secretie in de juiste hoeveelheid uitgescheiden te worden. De manier waarop deze drie processen op elkaar afgestemd zijn, is afhankelijk van de K⁺-intake.

Nadat de nier het K⁺ gefilterd heeft, wordt het in de proximale tubulus (80%) en in de lis van Henle (10%) voor een groot gedeelte weer geresorbeerd. De afstemming tussen alle onderdelen van het nefron bepaalt uiteindelijk de totale uitscheiding. Als er weinig K⁺-intake is, zal het nefron zoveel mogelijk resorberen. De capaciteit om K⁺ te resorberen is, in vergelijking met Na⁺, niet groot genoeg om K⁺-verlies volledig te voorkomen. Bij een chronisch lage K⁺-intake is er dus risico op hypokaliaemie. Bij een hoge intake moet de nier juist K⁺ uitscheiden, wat gebeurt door middel van secretie in de verzamelbuis.

Deze secretie vindt voornamelijk plaats in het proximale gedeelte van de verzamelbuis. Dit is mogelijk doordat er in het medullaire (distale!) gedeelte van het nefron van de nier K⁺ opgeslagen wordt. Dit proces is een vorm van recycling en bestaat uit drie stappen, eerst wordt er in dalende tak van de lis van Henle (dat door het K⁺-rijke merg loopt) passief K⁺ uitgescheiden, datzelfde K⁺ wordt in de opstijgende tak van de lis weer geresorbeerd naar het merg, om tot slot nog K⁺ te resorberen in de verzamelbuis. Hierdoor is er een grote buffer aan K⁺ in het merg rondom het distale gedeelte van de verzamelbuis. Vanuit die buffer is de K⁺-uitscheiding het meest efficiënt te reguleren. Bij een hoge K⁺-intake wordt er namelijk desondanks veel K⁺ geresorbeerd in het proximale nefron, maar kan er door de grote buffer K⁺ rond de verzamelbuis toch netto voldoende K⁺ uitgescheiden worden.

In de proximale tubulus vindt een groot gedeelte van de resorptie plaats. Dit gebeurt op basis van watertransport en positieve lading. Water wordt geresorbeerd en neemt K⁺ mee. Naarmate je meer distaal in de tubulus komt, wordt de lading positiever en wordt er logischerwijs meer K⁺ uit het lumen gedreven. Beide processen drijven K⁺ het lumen uit via het paracellulaire pad, de weg van de minste weerstand. Het K⁺-transport over de apicale (tussen de tubuluscel en het lumen) en basolaterale (tussen de tubuluscel en het interstitium) membranen verschilt nogal. Het basolaterale membraan heeft een Na⁺/K⁺-pomp (K⁺ de tubuluscel in), een K⁺-kanaal (K⁺ de cel uit) en een K⁺/Cl^--transporter (K⁺ de cel uit). Dit is een dynamisch systeem (gedeeltelijk onder invloed van ATP), dat zichzelf in balans houdt.

Op het apicale membraan zitten K⁺-kanalen, maar die hebben meestal weinig functie. Zelfs als deze kanalen vaker open zouden zijn zou er weinig K⁺ de cel uit gaan naar het lumen, vanwege de elektrochemische K⁺-gradiënt. Langs het opstijgende gedeelte van de lis van Henle wordt K⁺ ook voornamelijk geresorbeerd. De paracellulaire resorptie is gebaseerd op de K⁺-gradiënt en de lading. Het opstijgende deel gaat naar de cortex, waar de [K⁺] laag is en in het lumen is deze hoger. Bovendien is de lading aan het apicale membraan positiever dan die op het basolaterale membraan. Hierdoor wordt K⁺ uit het lumen geresorbeerd. Er is tevens sprake van actieve resorptie middels de apicale en het basolaterale membraan. Op het apicale membraan worden Na⁺, Cl^- en K⁺ gezamenlijk getransporteerd. Dit is een proces dat onder andere geannuleerd kan worden door het wegnemen van een van de drie ionen, of door het toedienen van een lisdiureticum (bijvoorbeeld furosemide).

Op het basolaterale membraan wordt K⁺ voornamelijk middels een actieve Na/K-pomp op het basolaterale membraan naar het interstitium gepompt. Het proximale gedeelte van de verzamelbuis heeft cellen die resorberen en cellen die secreteren. De geïntercaleerde cellen resorberen door een actieve H⁺/K⁺ pomp op het apicale membraan en lekken hun K⁺ in het interstitium via een passief K⁺-kanaal op het basolaterale membraan. De H⁺-secretie vindt ook plaats in deze cellen. De principle cellen secreteren het K⁺, voornamelijk in het begingedeelte en het corticale gedeelte van de verzamelbuis. Met een Na⁺/K⁺-pomp wordt via het basolaterale membraan K⁺ de cel ingepompt. Het apicale membraan is erg permeabel voor K⁺, de elektrochemische gradiënt is gunstig voor secretie van K⁺, en er is een K⁺/Cl^--cotransporter die beide ionen in het lumen secreteert. Naarmate men in het medullaire gedeelte van de verzamelbuis komt, neemt het vermogen tot secretie af. Er kan passief worden geresorbeerd via de paracellulaire weg en daarnaast kan er via H⁺/K⁺-pompen (gelijkend op die van de geïntercaleerde cellen) actief K⁺ opgenomen worden.

Een verhoogde flow in het lumen geeft een verhoogde secretie van K⁺. De flow neemt het gesecreteerde K⁺ voortdurend mee, waardoor de apicale membranen K⁺ kunnen blijven uitscheiden. Dit werkt vergelijkbaar voor Na⁺. Een negatief potentieel in het lumen verhoogt logischerwijs ook de K⁺-secretie, vanwege de elektrochemische gradiënt over het apicale membraan van de proximale verzamelbuis. Maar let op, ondanks de lading leidt een hoge [Na⁺] in het lumen via hyperpolarisatie van het apicale membraan juist tot vergrote K⁺-secretie. Het kaliumsparende diureticum amiloride werkt vergelijkbaar. Een lage [Cl^-] in het lumen geeft, ondanks de lading, een verhoogde K⁺-secretie. Dit komt door de K⁺/Cl^--cotransporter. Een verhoogd aldosteron geeft een verhoogde K⁺-secretie.

De werking van aldosteron, het natuurlijke mineralocorticosteroïd van het lichaam, is drieledig en werkt op de proximale verzamelbuis. In enkele uren wordt het basolaterale membraan zo veranderd dat er meer K⁺ in de tubuluscel komt. Tevens wordt het apicale membraan gedepolariseerd, waardoor K⁺ elektrochemisch gezien makkelijker naar het lumen gaat en tot slot verhoogt aldosteron de permeabiliteit van het apicale membraan voor K⁺. In principe zorgt aldosteron voor het vasthouden van Na⁺ en het uitscheiden van K⁺, maar bij een dreigend tekort aan Na⁺ kan dit mechanisme omzeild worden. Deze escape geldt niet voor K⁺, dus een teveel aan aldosteron kan een K⁺-tekort induceren.

Glucocorticosteroïden verhogen ook K⁺-secretie, door een hogere GFR en een verhoging van de flow in het lumen. Een hoge K⁺-intake verhoogt de K⁺-secretie door een hoge plasma-[K⁺]. Hierdoor stijgt onder andere de activiteit van de basolaterale membranen van de principle cellen, is er een verhoogde aanmaak van aldosteron en een verhoogde flow en [Na⁺] in het lumen. Een lage K⁺-intake verlaagt de K⁺-secretie vanwege een lagere activiteit van de principle cellen en een lagere aldosteronproductie. In de medullaire verzamelbuis is een verhoogde resorptie en in de geïntercaleerde cellen van het proximale gedeelte is er een verhoging in de activiteit van de apicale membranen.

Alkalose geeft een verhoogde K⁺-secretie, acidose vermindert in principe K⁺-secretie. Doordat acidose een verhoogde flow geeft, wat K⁺-secretie juist stimuleert, is het effect van acidose op de K⁺-secretie variabel. Epinephrine geeft een verlaagde K⁺-excretie, het Antidiuretisch Hormoon (ADH) geeft in principe verhoogde K⁺-secretie. ADH stimuleert secretie, maar vermindert ook de flow met, op diens beurt, een verlaagde secretie tot gevolg. Dit kan elkaar compenseren, waardoor de K⁺-excretie onveranderd blijft.

Een toename in volume is ook een voorbeeld van een proces dat de K⁺-secretie zowel stimuleert als inhibeert. De aldosteronproductie daalt, met verminder secretie tot gevolg. Tevens neemt de flow in het lumen toe, waardoor er meer secretie is. Een afname in volume werkt ook op de aldosteronproductie en flow, maar dan met tegengesteld effect. Er zijn ook processen die zichzelf versterken, zoals in het geval van metabole alkalose, hyperkaliaemie en het toedienen van diuretica.

In de kliniek komt men zowel hypokaliaemie als hyperkaliaemie tegen. Hypokaliaemie kan optreden als gevolg van verlies in de nieren (lis- en thiazidediuretica), verlies in het spijsverteringssysteem (braken en diarree) en de huid (langdurige hitte en ernstige verbranding). Hyperkaliaemie kan ontstaan door afbraak van cellen, maar mensen met nierfalen hebben de grootste kans het te ontwikkelen. Het hartritme kan hier ernstig door in gevaar komen. Een hypokaliaemie geeft geleidingsstoornissen, waar bij een hyperkaliaemie de P-top kan verdwijnen, het QRS-complex kan ontsporen en kan samengaan met de T-top. Dit kan leiden tot ventrikelfibrilleren; een levensbedreigende situatie. In de kliniek is hyperkaliaemie dan ook een gevaarlijke situatie die snel behandeld dient te worden.

Medical physiology, hoofdstuk 39: Transport of Acids and Bases

De longen en de nieren zijn verantwoordelijk voor de zuur-basebalans in het bloed. De longen doen dat voornamelijk door het uitscheiden van het vluchtige zuur CO₂, wat ontstaat bij de verbranding van vetzuren, eiwitten en koolhydraten. De nieren zijn actief met de niet-vluchtige zuren en basen in ons lichaam. Om de pH van het lichaam in stand te houden, moet de nier compenseren voor deze zuren en basen. Hiervoor is het splitsen van H₂CO₃ in HCO₃^- (basisch) en H⁺ (zuur) belangrijk.

Om dit te bewerkstelligen, moeten nieren namelijk zoveel mogelijk HCO₃^- resorberen. Daarnaast moeten de nieren ook de niet-vluchtige zuren kunnen verwerken. Die zuren kunnen niet zomaar in de urine worden uitgescheiden, want dan zou de pH van de urine te laag worden. Daartoe hebben de nieren enkele buffers, zoals fosfaat, creatinine en uraat. Ook maken de nieren zelf NH₃/NH₄⁺. Om met een overmatige hoeveelheid zuur om te gaan heeft het lichaam het volgende systeem. Het losse H⁺ wordt met HCO₃^- omgezet in water en CO₂, wat vervolgens door de longen kan worden uitgescheiden. Het bloed heeft nog meer buffers, die worden aangegeven als B^-, die ook een H⁺ opnemen. Het resultaat is niet door de longen uit te scheiden, maar moet vervolgens weer naar de nieren om de H⁺ met een omweg alsnog met een HCO₃^- samen te voegen. Je krijgt dan de volgende formules:

1. H⁺ + HCO₃^-  CO₂ + H₂O

2. B^- + H⁺  BH

3. HCO₃^- + BH  B^- + CO₂ + H₂O

Op deze manier komen er in de urine verschillende zuur-basegerelateerde stoffen terecht. De netto zuuruitscheiding in de nier is 1+2-3:

1. De H⁺ gebonden aan fosfaat, creatinine en uraat (titreerbaar zuur (TZ)).

2. De H⁺ gebonden aan NH₃ (tot NH₄⁺)

3. Het HCO₃^-.

Om met een overmatige hoeveelheid base om te gaan, houden de nieren zoveel mogelijk TZ en NH₄⁺ vast (samen dus de zure deeltjes in de urine) en scheiden ze zoveel mogelijk HCO₃^- uit. Uit de vergelijking 1+2-3 komt dus een negatieve uitkomst; er wordt netto meer base uitgescheiden.

Als H⁺ gesecreteerd is, kunnen er drie dingen gebeuren: het kan reageren met HCO₃^-, het kan met een andere buffer reageren (fosfaat, creatinine en uraat), of het kan met NH₃ reageren. Stel, het H⁺ wordt in het lumen gesecreteerd en reageert vervolgens met HCO₃^-. Deze reactie is niet snel genoeg en daarom is er een katalysator nodig, carbonische anhydrase. Deze splitst de HCO₃^- in een CO₂ en een OH^-. Het CO₂ kan uitgescheiden worden en het H⁺ reageert met het veel sterker reactieve OH^- tot H₂O. CO₂ en H₂O kunnen makkelijk door het apicale membraan heen en worden, voordat ze over het basolaterale membraan verdwijnen, weer in een HCO₃^- omgezet. Voor elke H⁺ gaat er dus een HCO₃^- het lumen uit en wordt er een nieuw molecuul HCO₃^- gemaakt voor in het bloed. Iets vergelijkbaars gebeurt ook bij de andere buffers. De hoeveelheid H⁺ die in het lumen reageert met een buffer, wordt bepaald door de hoeveelheid buffer in het glomerulaire filtraat. Ook de pK-waarde, de zuurwaarde van een buffer, bepaalt hoeveel H⁺ er geprotoneerd wordt en de pH-graad van de urine speelt tevens een rol. Als de pH-graad heel laag is, is er veel zuur aan de buffers geprotoneerd. Ook bij deze buffers wordt er, nadat er protonatie heeft plaatsgevonden, een HCO₃^--molecuul geproduceerd voor in het bloed. De ammoniumbuffer (NH₃/NH₄⁺) werkt iets anders, want NH₃ wordt niet gefiltreerd door de glomerulus, maar bevindt zich in de tubuluscel. Ook bij dit proces wordt er een HCO₃^- in het bloed uitgescheiden. Om alles in perspectief te kunnen zien, de nieren secreteren 4390 mmol H⁺ per dag en daarvan wordt 98% via dit type reacties weer teruggehaald. Daardoor verliest het lichaam weinig HCO₃^-. Uiteindelijk wordt 70 mmol H⁺ per dag uitgescheiden.

De proximale tubulus resorbeert het meeste HCO₃^-, zo’n 80%. In het dikke opstijgende deel van de lis van Henle wordt vervolgens nog 10% geresorbeerd. In het gedeelte van het nefron dat daarvan distaal ligt wordt de rest uit de voorurine gehaald. Afhankelijk van de zuurgraad wordt er minstens 99,99% van het HCO₃^- geresorbeerd. De nier maakt nieuw HCO₃^- op twee manieren, via buffers zoals fosfaat en via de ammoniumbuffer. Fosfaat is een belangrijke buffer voor titreerbaar zuur, aan het eind van de proximale tubulus. Dit heeft te maken met de pH daar en de pK (zuurconstante) van fosfaat. Zo is creatinine ter hoogte van de proximale tubulus minder werkzaam. Ammoniumexcretie is verantwoordelijk voor 60% van de netto HCO₃^--productie dat een samenspel tussen meerdere processen en reacties is.

De nier heeft drie manieren om H⁺ via het apicale membraan naar het lumen te transporteren. De Na⁺/H⁺-uitwisselaar is de belangrijkste, want deze zorgt voor het meest H⁺-transport naar het lumen. Deze zit in heel de proximale tubulus, het opstijgende deel van de lis van Henle en zelfs het begin van de verzamelbuis. Een ATP-afhankelijke H⁺-pomp is tevens in staat om H⁺ tegen de pH-gradiënt in te pompen. Ze komen in dezelfde nefrongedeelten voor als de Na⁺/H⁺-pomp. De activiteit is afhankelijk van het transepithele potentieel, van aldosteron en van acidose/alkalose. Bij een mutatie in deze pomp kan er acidose in de distale tubulus ontstaan. Tot slot is er de al eerder besproken H⁺/K⁺-uitwisselaar in de proximale verzamelbuis.

Carbon Anhydrase (CA) is een belangrijke factor in de reactie tussen HCO₃^- en H⁺. Er zijn verschillende types, in het cytoplasma en op de apicale en basolaterale membranen. Zonder de CA IV (apicale CA) zou H⁺ niet snel genoeg reageren in het lumen en zich daar ophopen. Dit is proximaal belangrijker dan distaal, omdat er distaal minder H⁺-secretie is en er daar makkelijker tegen een hoge H⁺-gradiënt ingepompt kan worden. Het CA II (cytoplasma) produceert de HCO₃^- die via het basolaterale membraan in het bloed wordt afgegeven. Van de werking van CA op het basolaterale membraan weet men nog weinig. Blokkade van CA, zoals door het medicijn acetazolamide, heeft een diuretische werking.

De uitstroom van HCO₃^- over het basolaterale membraan gaat via twee pompen. De Na⁺/ HCO₃^--cotransporter zit voornamelijk in het meest proximale gedeelte van de proximale tubulus. Als iemand een mutatie in de Na⁺/HCO₃^--pomp heeft, kan diegene een proximale renale acidose ontwikkelen. Acidose, hypokaliaemie en hyperfiltratie stimuleren deze pomp extra. De andere pomp is een uitwisselaar van Cl^- en HCO₃^-, deze bevindt zich vooral wat meer distaal in de proximale tubulus, het opstijgende gedeelte van de lis van Henle en in de verzamelbuis.

NH₄⁺-synthese vindt voornamelijk plaats in de proximale tubulus. Bij dit proces is glutamine betrokken en de bijproducten hebben invloed op de gluconeogenese. Als resultaat wordt voor elke secretie van molecuul NH₄⁺ molecuul HCO₃^- in het bloed uitgescheiden. NH₄⁺ kan niet makkelijk door het membraan heen vanwege de lading, NH₃ kan dat wel. In de juxtamedullaire nefronen (nefronen met hun onderdelen in het merg van de nier), wordt er in het dikke afdalende gedeelte van de lis van Henle zowel NH₃ gesecreteerd als geresorbeerd. In de opstijgende tak wordt er veel geresorbeerd, dus in de verzamelbuis zit nauwelijks NH₄⁺ meer. De cellen hebben twee transporters op het apicale membraan, een Na⁺/Cl^-/K⁺-transporter en een K⁺-kanaal. Het geresorbeerd NH₄⁺ komt in het bloed terecht via het basolaterale membraan en hierdoor zit er veel NH₄⁺ in het merg. Daar kan een aantal dingen mee gebeuren, een deel valt uit elkaar en wordt vervolgens gerecycled. Een deel komt in het lumen terecht om met H⁺ te reageren en een deel komt via een Na⁺/K⁺-pomp, waar NH₄⁺ de plek van K⁺ kan innemen, in de verzamelbuis. Hierbij omzeilt het NH₄⁺ het corticale gedeelte van de verzamelbuis. Het laatste deel komt weer in de systemische circulatie terecht, om bijvoorbeeld door de lever te gaan. De lever maakt daarvan samen met glutamine glutamaat. Dat is voor de productie van NH₄⁺, maar zorgt wel voor een hoge concentratie van (toxische) aminen. Hier maakt de lever vooral (95%) veel ureum van, de rest gaat op in glutamine.

Een aantal factoren heeft invloed op de H⁺-secretie en de NH₃-synthese. Respiratoire acidose is een van de vier verstoringen in het pH-evenwicht. Tijdens elk van deze typen verstoringen probeert het lichaam de pH-schommeling zoveel mogelijk te beperken. In dit geval door H⁺-secretie te verhogen. Dit gebeurt direct in het geval dat de PCO₂ acuut stijgt, in een chronisch geval wordt het zuurtransport op het apicale en basolaterale membraan ge-upreguleerd.

Bij metabole acidose wordt in eerste instantie de alveolaire ventilatie verhoogd. Een acute [HCO₃^-]-daling stimuleert H⁺-secretie, in een chronisch geval is de respons vergelijkbaar met die bij respiratoire acidose. Er wordt meer HCO₃^- geresorbeerd en er wordt meer NH₃ (base) geproduceerd, vooral die laatste is erg belangrijk. Het NH₃ reageert vervolgens in het lumen met H⁺ tot NH₄⁺, waardoor er in het geval van metabole acidose altijd (relatief) veel NH₄⁺ in de urine zit. Metabole alkalose vermindert in de proximale tubulus juist de H⁺-secretie. In principe geldt dat hoe hoger [HCO₃^-] in het lumen, hoe hoger de H⁺-secretie. In het geval van metabole alkalose wordt die secretie echter zo laag mogelijk gehouden. In het begingedeelte en het corticale gedeelte van de verzamelbuis is er een verandering.

Een aantal cellen dat H⁺ secreteert, maakt na een paar dagen plaats voor soortgelijke cellen die juist HCO₃^- secreteren. Door het basische HCO₃^- uit te scheiden wordt de alkalose gecorrigeerd. Een verhoogde flow of [HCO₃^-] in het lumen verhoogt ook de H⁺-secretie. Dit komt door de verhoogde flow en pH als gevolg hiervan. De glomerulus kan echter ook de HCO₃^--filtratie beperken als dat voor de zuur-basebalans belangrijk zou zijn. Ook een afname in extracellulair volume verhoogt de H⁺-secretie, bij volumedepletie stijgt namelijk het angiotensine II, het aldosteron en de sympathische activiteit, waarvan de laatste norepinephrineproductie tot gevolg heeft. Hun effect op de H⁺-secretie ligt voornamelijk in het gekoppelde Na⁺/H⁺-transport. Hypokaliaemie komt vaak samen voor met metabole acidose; een zeer kaliumarm milieu is een zuur milieu. Dit heeft gevolgen voor het apicale transport en bovendien is er K⁺/H⁺-uitwisseling in de proximale verzamelbuis. Waar bij hypokaliaemie de H⁺-secretie dus verhoogd is, is er bij hyperkaliaemie juist een tegengesteld effect. Er is dan vaak sprake van metabole alkalose en de H⁺-secretie is juist verlaagd.

Glucocorticosteroïden en mineralocorticosteroïden verhogen ook beide de H⁺-secretie. De eerste verhoogt de Na⁺/H⁺-uitwisseling, met secretie van H⁺ als gevolg. De tweede heeft direct invloed op de H⁺-pomp in de verzamelbuis, wat direct H⁺ secreteert. Daarnaast verlaagt het ook het voltage van het lumen en zorgt het voor kaliumverlies, wat beide ook H⁺-secretie induceert. Kaliumsparende diuretica maken de urine meer basisch en verlagen de H⁺-secretie. De lis- en thiazidediuretica zorgen juist voor meer excretie van zuur en dus van H⁺, via een volumeafname, een verlaagd lumenvoltage en een verlaging van [K⁺].

The Developing Human, hoofdstuk 12: Urogenital System

Pagina 245-252, 265-273, 282-286

Het urogenitale stelsel ontwikkelt uit het intermediaire mesenchym (primordiaal mesoderm bindweefsel) van de dorsale lichaamswand. Dit strekt zich aan beide kanten langs de dorsale aorta als de urogenitale groeve, waaruit de chorda nephrogenica en de crista gonadalis ontstaan. Het urinaire gedeelte begint zich eerder te ontwikkelen en bestaat uit de nieren, ureters, blaas en urethra. In totaal ontwikkelen zich drie sets nieren in het lichaam:

1. De bilaterale pronephros ontstaat vroeg in de vierde week in de nekregio en is niet functioneel. Caudaal loopt de ductus pronephricus van de pronephros tot in de cloaca. Een groot deel van de pronephros wordt gebruikt voor de ontwikkeling van de mesonephros.

2. De bilaterale mesonephros ontstaat laat in de vierde week en is beter ontwikkeld dan de pronephros; zo bevat het glomeruli en tubuli. De mesonephros functioneert ongeveer vier weken als voorlopige nier en gebruikt daarbij de ductus mesonephricus (oorspronkelijke ductus pronephricus). Bij degeneratie van de mesonephros vormt het caudale deel van de ductus mesonephricus later de afvoerbuizen van de testes.

3. De metanephros is het primordium van de echte nieren. Deze ontwikkelt in de vijfde week en is vier weken later functioneel. De foetus blijft urine produceren, welke in de amnionholte terecht komt en mengt met het amnionvocht. De permanente nieren ontwikkelen uit de ureterknop (een divertikel van de ductus mesonephricus) en de metanephrogenetische kiemweefsel (het dorsale deel van de nefrogenetische chordus). De ureterknop groeit uit en penetreert het kiemweefsel; de stengel van de ureterknop vormt de ureter. Het craniale deel splitst in meerdere calyces major die weer splitsen in calyces minor die uitgroeien tot verzamelbuizen van de nier. De uiteindes van deze verzamelbuizen induceren het kiemweefsel om tubuli te gaan vormen. Het proximale uiteinde van de tubuli wordt ingestulpt door de glomeruli. De tubuli groeien uit tot tubuli contorti en de lis van Henle en versmelten vervolgens met de verzamelbuizen. Een urinifereuze tubulus ontstaat dus uit kiemweefsel én de ureterknop. In de 32ste week zijn alle twee miljoen nefronen aanwezig.

De foetale nieren zijn opgedeeld in lobben, welke na het eerste levensjaar nauwelijks meer te herkennen zijn door de uitgroei van de nieren. Deze groei komt voornamelijk door de verlenging van de tubulus contortus en vergroting van de interstitiële ruimte. Hierdoor neemt ook de snelheid van de filtratie toe. De ureterknop indiceert de groei van de kiemcellen en vice versa; dit heet wederkerige inductie.

Aanvankelijk liggen de nieren dicht bij elkaar, ventraal van het sacrum. Door de groei van abdomen en pelvis komen de nieren hoger en verder van elkaar verwijderd te liggen. In de negende week raken de nieren de bijnieren en liggen ze op hun uiteindelijke positie. De ventrale hilus draait 90 graden mee met de verplaatsende nier, waardoor hij anteromediaal komt te liggen. Tijdens de verandering van positie worden de nieren eerst van bloed voorzien door de arteriae iliacae communes. Later ontstaan nieuwe bloedvaten vanuit de aorta abdominalis; de arteriae renales. De eerdere tijdelijke bloedvaten verdwijnen door involutie.

Gemeenschappelijke ontwikkeling van de geslachtsorganen

De eerste zeven weken is er sprake van een gelijk ontwikkelingsstadium voor mannen en vrouwen wat betreft de gonaden (productieorganen van sperma of oöcyten). Gonaden ontstaan uit mesotheel van de posterieure abdominale wand, onderliggend mesenchym en primordiale geslachtscellen. In de vijfde week groeien uit de eerder genoemde crista gonadalis de gonadale strengen. Deze strengen infiltreren het onderliggende mesenchym, waardoor de gonaden uit een cortex en een medulla gaan bestaan. De cortex vormt bij vrouwen de eierstokken en de medulla verdwijnt, bij mannen daarentegen verdwijnt de cortex en ontwikkelt de medulla tot testis. Tijdens de vouwing van het embryo migreren de primordiale geslachtscellen met het dorsale mesenterium mee naar de crista gonadalis. In de zesde week bereiken ze ook de gonadale strengen.

In de zevende week differentiëren de gonaden zich. Het SRY-gen op de korte arm van het Y-chromosoom zet de gonadale strengen aan om seminifereuze strengen te vormen, die de seminifereuze tubuli van de testes zullen worden. De foetale testes produceren testosteron en AMH, welke de seksuele ontwikkeling van de man in gang zetten. Als er geen Y-chromosoom aanwezig is, ontwikkelen de eierstokken zich in de twaalfde week. De hoeveelheid X-chromosomen heeft dus geen invloed op de differentiatie, maar er zijn wel twee X-chromosomen nodig voor ontwikkeling van normale eierstokken.

Ontwikkeling van de testes

Het SRY-gen kan het hormoon TDF afgeven, wat zorgt dat de seminifereuze strengen een netwerk van kanalen gaan vormen. Dit netwerk wordt rete testis genoemd. De verbinding met het oppervlakte-epitheel wordt verbroken door de ontwikkeling van een omhulsel, de tunica albuginea. De testis laat los van de mesonephros en krijgt een eigen mesenterium; het mesorchium. Vanaf de achtste week geven interstitiële cellen testosteron en androsteendion af, wat tot mannelijke differentiatie van de ductus mesonephricus en externe genitalia leidt. Ook wordt AMH (/MIS) geproduceerd, wat de ontwikkeling van de ductus paramesonephricus en daarmee de eierstokken remt. In de wanden van de seminifereuze tubuli ontstaan Sertoli-cellen (ondersteunende cellen) en spermatogonia (voorlopers van zaadcellen). De rete testis vormt een verbinding met een 15 tot 20-tal mesonephrische tubuli die de ductus epididymis vormen.

Ontwikkeling van de eierstokken

De ontwikkeling van de eierstokken komt pas rond de tiende week op gang. De gonadale strengen vormen het rete ovarii, dat later weer verdwijnt. Op de plaats van de oorspronkelijke gonadale strengen bevinden zich de corticale strengen. Hierin worden primordiale geslachtscellen opgenomen. In de zestiende week splitsen primordiale follikels met elk één oögonium af. Via mitose wordt een grotere hoeveelheid oögonia verkregen. Na de geboorte ontstaan er geen oögonia meer. Een aantal sterft af en ongeveer twee miljoen oögonia vormen de primaire oöcyten. Net als bij de man vormt zich een tunica albuginea als scheiding tussen de follikels en het oppervlakte-epitheel. Ook hebben de eierstokken een eigen mesenterium; het mesovarium.

Verdere ontwikkeling van de geslachtsorganen

De meerdere ductus mesonephricus spelen een belangrijke rol bij de ontwikkeling van het mannelijke voortplantingssysteem en de meerdere ductus paramesonephricus bij het vrouwelijke voortplantingssysteem. De ductus paramesonephricus ontwikkelen zich lateraal van de gonaden en de mesonephricus uit groeven in het mesotheel. De craniale uiteindes monden uit in de peritoneaalholte. De caudale uiteindes eindigen in de pelvis, waar ze het Y-vormige uterovaginale primordium vormen.

Testosteron stimuleert ontwikkeling van de ductus mesonephricus tot geslachtskanalen en AMH remt de ontwikkeling van de ductus paramesonephricus. Laterale uitgroei van elke ductus mesonephricus leidt tot ontwikkeling van zaadklieren. De ductus epididymis loopt van deze zaadklieren door in de ductus deferens, die eindigt in de urethra. De prostaat ontstaat uit endodermale uitgroei van de urethra. Ook ontstaan bulbo-urethrale klieren uit de urethra, waarvan het secreet bijdraagt aan het sperma.

Doordat AMH ontbreekt bij vrouwen, ontwikkelen zij de ductus paramesonephricus. Oestrogeen uit de eierstokken en de placenta stimuleren de aanleg van de eileiders, uterus en het bovenste deel van de vagina. Die laatste twee komen uit het uterovaginale primordium. Fusie van de paramesonephricus leidt tot een recto-uterine zak en een vesico-uterine zak. Aan de zijkanten van de uterus bevindt zich het parametrium. Uitgroei van de ureter zorgt bij vrouwen voor urethrale en para-urethrale klieren, daarbij worden de grotere vestibulaire klieren gevormd. Al deze klieren secreteren mucus.

De vagina ontstaat doordat het uterovaginale primordium contact maakt met de urogenitale sinus, waardoor het sinustuberkel ontstaat. Dit tuberkel induceert de uitgroei van de sinovaginale knoppen die de vaginale plaat vormen. Als deze plaat later in de ontwikkeling doorbreekt, ontstaat het lumen van de vagina. Het hymen is een membraan dat tot vlak voor de geboorte het lumen van de vagina scheidt van de urogenitale sinusholte. Dit is ontstaan door de expansie van de caudale kant van de vagina en scheurt meestal perinataal.

Ontwikkeling van de lieskanalen

De lieskanalen lopen van de testis naar het scrotum. Ze ontstaan nog vóór de differentiatie en zijn dus bij beide geslachten aanwezig. Bij het verdwijnen van de mesonephros groeit een bilateraal ligament (het gubernaculum) aan beide zijden van het abdomen vanuit de caudale kant van de gonade. Het gubernaculum hecht aan de labioscrotale zwellingen, die zullen uitgroeien tot een deel van het scrotum of grote schaamlippen. De processus vaginalis loopt hier ventraal van en vormt door het meeslepen van de abdominale wand de wanden van het lieskanaal, de zaadstreng en de testis.

Verplaatsing van de testes en eierstokken

Het afdalen van de testis hangt samen met de vergroting van de testes, atrofie van de mesonephros en de ductus paramesonephricus en de grootte van de processus vaginalis. In de 26ste week dalen de testis van de superieure lumbale regio naar de posterieure abdominale regio. De transabdominale verschuiving van de testes komt voornamelijk door de caudale groei van het abdomen. De afdaling van de testes wordt begeleid door de verankerde gubernaculi, onder invloed van testosteron. In de 32ste week behoren de testes in het scrotum te liggen. De processus vaginalis vormt een membraan, de tunica vaginalis, over de voorkant en zijden van de testis. De eierstokken dalen ook, maar gaan niet de lieskanalen binnen. Het gubernaculum verbindt de eierstokken met de uterus. Het processus vaginalis verdwijnt meestal voor de geboorte.

RC-11: Tubulaire functies (17-03-2014)

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

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

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

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

Onder invloed van ADH worden er meer of minder aquaporines in de cel ingebouwd. Wanneer er veel ADH aanwezig is, zijn er veel aquaporines aanwezig in een cel, hierdoor kan water de cel passeren en vindt er meer water resorptie plaats.

Wanneer er veel water in het lichaam aanwezig is, wilt je lichaam dit overtollige water kwijt. Dit doen de nieren door de urine te laten verdunnen. De osmolariteit in deze verdunde urine is laag. Wanneer er te weinig water in het lichaam aanwezig is wilt je lichaam dit water vasthouden, het gevolg hiervan is dat de nieren de urine gaan concentreren. De osmolariteit van deze geconcentreerde urine is hoog. De nieren zijn beter in staat om de urine te laten verdunnen. De urine kan maximaal 10x verdund worden en slechts 4x geconcentreerder zijn.

In het dalende deel van de Lis van Henle gaat er water de Lis uit, hierdoor wordt de urine geconcentreerder en heeft het een hoge osmolariteit. In het stijgende deel van de Lis van Henle worden er zouten gesecreteerd, hierdoor vindt er verdunning van de urine plaats. De osmolariteit in het stijgende Lis van Henle is dus laag. Ureum kan onder invloed van ADH geabsorbeerd en gesecreteerd worden. In de proximale tubulus vindt er resorptie van ureum plaats. In het stijgende deel van de Lis van Henle vindt er secretie van ureum plaats. Tot slot vindt er in de distale tubulus resorptie van ureum plaats.

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

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

HC-45: Zuur-base (17-03-2014)

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

Bij een respiratoire of een metabole acidose is er sprake van een lage pH, dit komt doordat er veel H⁺ aanwezig is. Bij een acidose gaat men sneller ademhalen om de CO₂ kwijt te raken in de longen (hierdoor daalt de pH). Op een langer termijn spelen de nieren een rol in het in stand houden van de pH waarden. Dit doen de nieren door de H⁺ ionen te secreteren en door bicarbonaat aan te maken.

Bij een metabole alkalose is er sprake van een hoge pH, dit komt doordat er veel bicarbonaat aanwezig is. Bij een alkalose gaat men minder snel ademhalen, hierdoor stijgt de CO2 in het bloed. Er vindt minder H⁺ secretie plaats, je wilt echter de pH weer verlagen. Bij een alkalose vindt er secretie plaats van bicarbonaat door de bèta-geïntercaleerde cellen. Ook de GFR en de renale flow hebben een invloed op de H⁺ secretie. Bij een hoge GFR vindt er meer H⁺ secretie plaats. Hierdoor wordt een acidose voorkomen.

Bij een volumecontractie is er weinig water aanwezig. Hierdoor is de concentratie van de zuren (H⁺) erg hoog. Er is dus sprake van een acidose. Er vindt dus meer secretie van H⁺ plaats. Bij een volume expansie is dit het omgekeerde. Er is dan veel water aanwezig, en daardoor is de concentratie van de zuren (H⁺) erg laag. Er is dus sprake van een alkalose. Hierdoor neemt de H⁺ secretie af. Glucocorticoïden en mineralocorticoïden stimuleren de H⁺ secretie. Hierdoor veroorzaken deze steroïden een alkalose.

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

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

HC-46: Zuur-base en Kaliumregulatie (17-03-2014)

Kalium is een erg belangrijke stof in het lichaam. Kalium heeft verschillende functies in het lichaam: het heeft een rol in het celvolume, de regeling van de pH, functionering van pompen en enzymen, een rol in de DNA-synthese, actiepotentialen etc. Kalium bevindt zich vooral intracellulair, slechts 2% van het kalium is extracellulair aanwezig. Dit is het omgekeerde van natrium, natrium bevindt zich juist extracellulair. Kalium wordt geproduceerd door spieren, daarnaast komt er kalium in het lichaam door voedselinname.

Ook voor kalium geldt er een homeostase; er moet een kalium balans ontstaan. Deze kaliumbalans ontstaat door verschillende regelmechanismen, adrenaline, insuline, aldosteron en de nieren houden het kalium in een balans.

Wanneer een persoon veel kalium binnenkrijgt door middel van voedsel, wil het lichaam het kalium kwijt. Dit gebeurt doormiddel van de urine, de urine bezit dan een hoge kaliumconcentratie. Het omgekeerde is van toepassing bij een persoon die weinig kalium binnenkrijgt. Het lichaam wil in dat geval het kalium vasthouden, het gevolg hiervan is dat er maar weinig kalium in de urine aanwezig is (een lage kaliumconcentratie). Kalium kan zowel geabsorbeerd als gesecreteerd worden. Bij een hypokaliaemie ontstaat er een alkalose. Er worden dan meer H/K pompen in het apicale membraan ingebouwd. Hierdoor kan H⁺ de cel verlaten en K⁺ de cel in gaan.

Bij verschillende omstandigheden en processen wordt de kalium secretie verhoogd. Bij een lage chloride-concentratie, een negatief lumen, een hoge urine flow, een hoge natrium-concentratie, een kalium rijk dieet, aldosteron (meer Na/K pompen) en ADH vindt er meer secretie van kalium plaats. Dit omgekeerde is van toepassing bij een verlaagde kaliumsecretie: een hoog chlorideconcentratie, een positief lumen, een lage urine flow, een lage natrium-concentratie, een kalium arm dieet, weinig aldosteron en ADH zorgen dus voor een afname in de kaliumsecretie. Tevens zorgt Thiazidediuretica voor een lage kaliumsecretie.

Acidose kan zowel de kalium secretie bevorderen als remmen. Bij een acidose neemt de concentratie van kalium in de cel af. Een verlaagde kaliumconcentratie zorgt voor een afname in kalium secretie. Een acidose zorgt ook voor een verminderde resorptie in de proximale tubulus. Hierdoor neemt de urineflow toe, en wordt dus de kaliumsecretie gestimuleerd. Volume expansie (veel water aanwezig) kan zowel de kaliumsecretie stimuleren als remmen. Bij een volume expansie neemt de aldosteron-concentratie af (het lichaam wil namelijk het water kwijt). Doordat het aldosteron afneemt, vindt er minder kalium secretie plaats. Daarnaast wordt er door de volume expansie meer geabsorbeerd in de proximale tubulus. Hierdoor vindt er een hogere flow plaats, waardoor de kalium secretie gestimuleerd wordt.

Een hoge waterinname kan ook zowel de kalium secretie remmen als stimuleren. Bij veel water neemt het aantal ADH af, hierdoor neemt de kalium secretie af. Daarnaast zorgt een wateroverschot (diurese) voor minder water resorptie, hierdoor stijgt de flow, wat vervolgens leidt tot meer kalium secretie. Volumecontractie kan ook voor zowel een stimulatie als een remming van de kalium secretie veroorzaken. Door de volumecontractie neemt de concentratie kalium in het plasma toe, wat leidt tot een verhoogd kalium secretie. Daarnaast wordt het RAAS bij een volumecontractie geactiveerd (het lichaam wil namelijk het water vasthouden), hierdoor neemt het aldosteron toe en vindt er dus meer kalium secretie plaats. Een volumecontractie leidt ook tot een afname in de GFR, hierdoor ontstaat er een lagere flow waardoor er juist minder secretie van kalium plaatsvindt.

RC-12: Osmo- en volumeregulatie (18-03-2014)

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

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

De osmolaliteit is het aantal actieve osmotische deeltjes per kg water. De tonus is de effectieve osmolaliteit. De tonus van een oplossing is namelijk gerelateerd aan het effect op het celvolume. De tonus kan hyper of hypo zijn, of dit hypo of hyper is wordt gekeken aan de hand van de vergelijking van twee verschillende oplossingen. Het toedienen van een isotone oplossing (NaCl 0.9%) zorgt ervoor dat het ECF verhoogd wordt. Toediening van een hypertone (NaCl 2%) oplossing zorgt er ook voor dat het ECF wordt verhoogd, tegelijkertijd daalt het ICF. Bij een hypotone (NaCl 0,45%) oplossing stijgt opnieuw de ECF, maar dit keer stijgt de ICF ook.

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

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

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

HC-47: Farmacologie (18-03-2014)

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

Eliminatie kan ook wel klaring genoemd worden, klaring is meestal weergegeven als ml/min. In de farmacologie wordt de klaring als optelsom gezien van de klaring van verschillende organen. De klaring is bijvoorbeeld: de klaring van de nier + de klaring van de lever + etc.

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

• De glomerulaire filtratie

• Actief tubulaire secretie (dit proces kan verzadigd raken, er kan competitie tussen medicijnen plaatsvinden)

• Passief tubulaire resorptie

De renale klaring wordt in de kliniek meestal bepaald door het creatininegehalte van de urine te onderzoeken. Aan de hand van creatinine kan de staat van de nierfunctie geschat worden. Dit kan aan de hand van de Cockcroft formule berekend worden. Deze formule is overigens niet honderd procent betrouwbaar, zo wordt de klaring onderschat bij een oudere leeftijd. Daarnaast wordt de klaring overschat bij overgewicht.

HC-48: Embryologie (18-03-2014)

Het eerst waarneembare proces in de ontwikkeling van een embryo is het ontstaan van de primitiefstreep. Deze primitiefstreep ontstaat in een groeve van het epiblast. In deze primitiefstreep vindt vervolgens ingressie plaats. Bij ingressie zakt de epiblastlaag, de epiblast vormt hierna het endoderm en het mesoderm. Uit de primitiefstreep worden de kiembladweefsels en de chorda (notochord) gevormd. Uit het embryoblast ontstaat het epiblast en het hypoblast. Het epiblast vormt het ectoderm, mesoderm en endoderm. Uit het epiblast vormt zich dus daadwerkelijk het embryo. Het hypoblast wordt vervolgens deel van de dooierzak. Uit het mesoderm ontstaan verschillende compartimenten:

• Het axiale mesoderm (chorda)

• Het paraxiale mesoderm (somieten)

• Het intermediaire mesoderm (dit wordt het urogenitaal stelsel)

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

Uit het intermediaire mesoderm wordt het urogenitaal stelsel gevormd. Het intermediaire mesoderm bevindt zich tussen het zijplaat mesoderm en het paraxiale mesoderm in. In dit intermediaire mesoderm wordt als eerste de pronephros gevormd. De pronephros (buis van Wolff) wordt echter nooit functioneel. De pronephros wordt ook wel de voornier genoemd. De ontwikkeling van de nier vindt plaats aan de nefrogene streng. Aan deze streng wordt de mesonephros gevormd. De mesonephros wordt ook wel de oernier genoemd. Deze oernier is tijdelijk functioneel. De definitieve nier heet de metanephros. Uit de mesonephros ontstaan de voorlopers van de geslachtscellen. Tot de zevende week is er nog geen verschil tussen een man en een vrouw. Pas na de zevende week ontstaat er een verschil tussen de sekse. Dit komt doordat in het mannelijke embryo het SRY-eiwit aanwezig is, dit eiwit zorgt voor een verhoogd testosteron. In het mannelijke embryo blijft de ductus mesonephricus (buis van Wolff) aanwezig en de ductus paramesonephricus verdwijnt. Bij een vrouw is dit het omgekeerde: de ductus paramesonephricus (buis van Muller) blijft aanwezig, terwijl de ductus paramesonephricus verdwijnt. Aanvankelijk worden dus in beide sekse beide buizen aangelegd. De ureterknop induceert de ontwikkeling van de metanephros. De ureterknop geeft vorm aan de ureters en de verzamelbuizen. Uit de metanefrogeen worden de Lis van Henle, distale en proximale tubulus en het kapseltje van Bowman gevormd.

Aangeraden wordt om de powerpoint van dit college te bekijken, de verschillende processen zijn makkelijker te begrijpen aan de hand van de illustraties.

HC-49: Van Fysiologie naar Kliniek – 2 (18-03-2014)

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

De osmolaliteit is de concentratie van osmotisch actieve stoffen per kilogram water. Deze osmolaliteit wordt vooral bepaald door natrium, chloride-ionen en bicarbonaat. De osmolaliteit heeft een normaalwaarde van 280-290 mOsmol per kilogram. Een afwijking die groter is dan 2% heeft al ernstige gevolgen. De osmolaliteit is in alle lichamelijke compartimenten gelijk, met uitzondering van de niermerg. De tonus is de effectieve osmolaliteit. De tonus kan berekend wordt door de natriumconcentratie te vermenigvuldigen met twee, en daarbij glucose op te tellen. De osmolaliteit kan zowel berekend als gemeten worden. Wanneer er een verschil is tussen de gemeten en de berekende waarde spreekt men van een osmogap. Deze osmogap is meestal kleiner dan tien.

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

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

Thiazidediuretica werken vooral op de distale tubulus. Thiazide zorgt ervoor dat er een verhoogde urineproductie ontstaat. Dit komt doordat thiazide de natrium secretie verhoogd. Een bijwerking van thiazide kan zijn dat er een hyponatriëmie ontstaat (een te kort aan natrium).

RC-13: Zuur-base en Kaliumregulatie (19-03-2014)

Kalium heeft een belangrijke rol in het transmembraan verschil (actiepotentialen, rustpotentialen). Daarnaast kan een te kort of een overschot aan kalium hartproblemen veroorzaken. Kalium bevindt zich vooral in het intracellulaire compartiment. Wanneer men een banaan eet, bevat deze banaan veel kalium. Toch is deze banaan niet dodelijk, dit komt doordat het kalium snel de cel in kan gaan. Dit gebeurt voornamelijk door de natrium/kaliumpompen. Zoals in het voorbeeld is aangegeven kan kalium dus via voedselinname in het lichaam komen, daarnaast produceren spieren, de lever en botten kalium. Dit kalium wordt uitgescheiden via de feces en de nier.

Wanneer er echter te veel kalium aanwezig is (een hyperkaliaemie) kan er een acidose ontstaan. Dit komt doordat de H+-ionen die de cel in gaan, de kaliumionen als het ware uit de cel jagen. Een hyperkaliaemie kan ontstaan zijn door te weinig uitscheiding van kalium door de nieren of door een onvoldoende feces-productie. Het omgekeerde is van toepassing bij te weinig kalium (een hypokaliaemie). Bij een hypokaliaemie ontstaat er een alkalose. Dit komt doordat de kaliumionen de cel in gaan en de H⁺-ionen de cel verlaten. Een hypokaliaemie kan ontstaan zijn door een verlies van kalium via de nier of bij bijvoorbeeld diarree.

Kaliumexcretie kan beïnvloedt worden door verschillende processen. Wanneer er een hoge corticale flow is, zal de kaliumsecretie toenemen. Daarnaast zal de kaliumsecretie toenemen bij een hoge kaliumconcentratie, een negatief lumen, een hoge concentratie van natrium en bicarbonaat, aanwezigheid van aldosteron en ADH.

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

Bij een metabole acidose (diarree) is er te weinig bicarbonaat in het lichaam aanwezig. Deze acidose wordt opgelost door meer te ventileren. Bij een metabole alkalose (bijvoorbeeld bij overgeven) is er te veel bicarbonaat aanwezig. Dit wordt opgelost door de ventilatie te laten afnemen, hierdoor wordt het CO₂-gehalte verhoogd. Bij een respiratoire acidose (hypoventilatie) is er te veel CO₂ aanwezig. Deze acidose wordt opgelost door meer bicarbonaat aan te maken en te resorberen. Bij een respiratoire alkalose (hyperventilatie) is er te weinig CO₂ aanwezig. Deze alkalose wordt opgelost door meer bicarbonaat uit te scheiden.

HC-50: Hypertensie, renale aspecten (19-03-2014)

Hypertensie is een verhoogde bloeddruk. Hypertensie kan ontstaan zijn door een hoge preload. Hypotensie kan ontstaan zijn door een lage preload. Bij hypertensie is er sprake van een verhoogde perifere weerstand in de arteriolen. Dit komt doordat het lumen in deze arteriolen vernauwd is. Bij een systolische bloeddruk die hoger is dan 140 en een diastolische bloeddruk die hoger is dan 90 is er sprake van hypertensie.

Hypertensie komt steeds vaker voor onder de bevolking. Dit komt door verschillende oorzaken, de voornaamste oorzaken zijn roken, overgewicht en een verhoogde zoutinname. Ondanks dat veel mensen hypertensie hebben, worden de meeste patiënten met hypertensie niet gecontroleerd. Daarnaast heeft hypertensie niet een specifiek symptoom. Bij een anamnese moet er gekeken worden of er aanwijzingen zijn voor orgaanschade, of er aanwijzingen zijn voor een secundaire hypertensie en naar de kans op het krijgen van hart- en vaatziekten.

Hypertensie kan onderverdeeld worden in twee categorieën; primaire hypertensie en secundaire hypertensie. Onder primaire hypertensie vallen de genetische en omgevingsfactoren. Secundaire hypertensie wordt veroorzaakt door een andere ziekte of medicatie. Secundaire hypertensie komt vooral voor onder jongere personen. Hoe lager de leeftijd is bij een persoon met hypertensie, des te groter is de kans dat er sprake is van secundaire hypertensie.

Het grootste deel van hypertensie kan verholpen worden door minder zout in te nemen. Wanneer de oorzaak van hypertensie echter niet aan de zoutinname ligt kunnen er medicijnen voorgeschreven worden. Diuretica, bètablokkers, ACE-remmers, a2-antagonisten en ca-antagonisten vallen onder de antihypertensiva. Deze medicijnen hebben echter ook bijwerkingen. Zo kan thiazidediuretica leiden tot hypokaliaemie, bètablokkers voor vermoeidheid en duizeligheid, ACE-remmers kunnen leiden tot een hyperkaliaemie en prikkelhoest.

HC-51: Hypertensie, cardiovasculaire en pulmonale aspecten (19-03-2014)

De prevalentie van hypertensie is erg hoog. Bij personen in de leeftijdscategorie tussen de 70-75 jaar heeft 50% last van hypertensie. Naarmate de leeftijd stijgt, stijgt de prevalentie van hypertensie. Bij een systolische bloeddruk die hoger is dan 140 en een diastolische bloeddruk die hoger is dan 90 is er sprake van hypertensie. Oorzaken van hypertensie kunnen zowel secundair zijn als primair. Primaire hypertensie komt vaker voor dan secundaire hypertensie, namelijk 90% tegenover 10%. Onder primaire hypertensie vallen de genetische en omgevingsfactoren.

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

Hypertensie leidt in het hart tot een hypertrofie. Dit komt doordat de compliantie van het hart afneemt. Vervolgens neemt de diastolische functie van het hart ook af. Er ontstaat een hogere linkerventrikeldruk, waardoor het linker ventrikel als het ware meer arbeid moet verrichten om te pompen. Dit leidt tot hypertrofie van het linker ventrikel.

Pulmonale hypertensie kan ontstaan zijn door een afwijking in de wanden van de pulmonaalarterietakken of door afwijkingen in de pulmonaalarteriewanden. De pulmonaire en systematische circulatie hebben dezelfde flow. De pulmonaire druk is echter veel lager dan de systemisch druk, namelijk 15 tegen 95 mm Hg. Doordat beide circulaties dezelfde flow hebben is de compliantie van het pulmonaire systeem groter dan het systematische systeem. Bij een gemiddelde arteria pulmonaaldruk die hoger is dan 25 mm Hg in rust of bij een arteria pulmonaaldruk die hoger is dan 30 mm Hg bij inspanning is er sprake van pulmonaire hypertensie.

Pulmonaire hypertensie kan ontstaan zijn door afwijkingen van het hart, een longziekte, een trombo-embolie of door andere 'onduidelijke' oorzaken. De meest voorkomende klachten bij een pulmonaire hypertensie zijn hoesten, vermoeidheid en heesheid. Pulmonaire hypertensie wordt vastgesteld door een ECG, echo-onderzoek van het hart en long, longfunctie onderzoek en een CT scan. Pulmonaire hypertensie kan opgelost worden door antihypertensieve medicatie. Bètablokkers en ACE-remmers zijn de meest voorgeschreven geneesmiddelen bij pulmonaire hypertensie. Echter kunnen bètablokkers leiden tot bronchospasme en ACE-remmers tot hoest.

De prevalentie van pulmonaire hypertensie stijgt de laatste jaren flink. Dit komt doordat er steeds meer mensen last hebben van overgewicht. Overgewicht leidt tot een verhoogde kans op slaapapneu. Dit zijn korte adempauzes gedurende de slaap. Bij het vaststellen van een slaapapneu wordt vooral aan de partner gevraagd naar het slaapgedrag van de partner.