GEN1103 Regulatie
& Integratie
UITWERKING CASUS 1 T/M 6
Anouk van den Broek
,Inhoud
Casus 1: Stress ......................................................................................................................................... 3
Anatomie en fysiologie van de hypofyse, hypothalamus en bijnier ............................................... 3
- Integratie van de HPA AS → functie, welke hormonen spelen een rol? ............................... 5
Begrip homeostase begrijpen en toepassen op HPA as (rode draad: fysiologische stressrespons) 7
Biologische klok ............................................................................................................................... 8
- Epifyse (anatomie en fysiologie) ............................................................................................ 8
- Klokgenen............................................................................................................................... 8
- Hormonen .............................................................................................................................. 8
Herhaling sympatische zenuwstelsel toepassen op taak ( fight & flight )....................................... 9
- Verschil tussen snelheid respons tussen catecholaminen en corticosteroïd hormonen ...... 9
Casus 2: Nierfiltratie .............................................................................................................................. 12
Anatomie van de nieren (focus op vascularisatie) ........................................................................ 12
De algemene (kort) functies van de nieren ................................................................................... 17
Fysiologie van de nieren (filtratie, focus vooral op de twee drukken, autoregulatie en GFR)...... 17
Anatomie van de urinewegen ....................................................................................................... 22
Fysiologie van de mictie (plassen) (focus vooral op leerdoel 1 tot 4) ........................................... 24
Casus 3: Reabsorptie en secretie .......................................................................................................... 26
Anatomie van tubuli (histologie) ................................................................................................... 26
Fysiologie van tubuli (absorptie, excretie) .................................................................................... 26
- Counter current systeem ..................................................................................................... 32
Hoe wordt de osmolariteit geregeld? (ADH) ................................................................................. 34
Hoe reageren de nieren op dehydratie? ....................................................................................... 35
- RAAS-systeem ...................................................................................................................... 35
Hoe beïnvloedt uitdroging de hartslag en de ademhaling? .......................................................... 37
Casus 4: Klaring...................................................................................................................................... 39
Verdeling vocht en opgeloste endogene stoffen over de lichaamscompartimenten................... 39
- Begrip van de opname en verdeling van niet-lichaamseigen stoffen over compartimenten
zoals vet – bot – water. (Verdelingsvolume, lipofiel, hydrofiel, hydrofoob)................................. 40
Begrip klaring (definitie, eenvoudige kinetiek, halfwaarde tijd) ................................................... 43
- Plasma concentratiecurves bij verschillende toedieningsroutes (i.v versus oraal) ............. 43
- Relatie tussen halfwaardetijd en verdelingsvolume ............................................................ 44
- Organen die klaren: nier – lever – longen (nadruk op nier) ................................................ 45
Gebruik van nierklaring van inuline en creatinine om GFR te bepalen......................................... 46
Gebruik van plasma creatinine om GFR te schatten (formules) ................................................... 47
Gebruik van para–amino hippuurzuur (PAH) nierklaring om renale plasmaflow te bepalen ....... 48
, Herhaling van belang GFR voor nierfunctie en het begrip van filtratiefractie .............................. 48
Casus 5: Hypovolemische shock ............................................................................................................ 50
Wat is een hypovolemische shock?............................................................................................... 50
Wat is acuut nierfalen? ................................................................................................................. 51
- Gevolgen .............................................................................................................................. 51
- Soorten................................................................................................................................. 51
Gevolgen acute tubulusnecrose? .................................................................................................. 53
Welke typen geprogrammeerde celdood zijn er en welke factoren bepalen dit? ....................... 53
Zou je geprogrammeerde celdood ook kunnen verhinderen? ..................................................... 56
Hyperkalemie: waarom gevaarlijk? ............................................................................................... 56
Casus 6: Lymfesysteem ......................................................................................................................... 58
Wat is een oedeem? ...................................................................................................................... 58
- Oorzaken .............................................................................................................................. 58
Anatomie en fysiologie van het lymfestelsel................................................................................. 59
Starling forces ................................................................................................................................ 63
,Casus 1: Stress
Anatomie en fysiologie van de hypofyse, hypothalamus en bijnier
Hypothalamus
De hypothalamus is een onderdeel
van de hersenen. De hypothalamus is
een onderdeel van het limbische
systeem. Het controleert het
autonome zenuwstelsel en het
endocriene systeem.
De hypothalamus is een klein geheel
van structuren onder (hypo) de
thalamus. De hypothalamus vormt
samen met de thalamus, de
epithalamus en de subthalamus het
diencephalon.
De hypothalamus is opgebouwd uit
drie delen:
- Mediaal deel
- Lateraal deel
- Periventriculair deel
Bijna elke regio van het cerebrum staat in contact met de hypothalamus. Hierdoor is de
hypothalamus betrokken bij alle aspecten van emoties, de voortplanting, het autonome zenuwstelsel
en de hormoonhuishouding. De hypothalamus reguleert:
- Bloeddruk
- Hartslag
- Honger en dorst
- Slaap-waak ritme
- Seksuele opwinding
- Lichaamstemperatuur
De hypothalamus zorgt voor een groot deel voor homeostase. Ook speelt de hypothalamus een rol
bij:
- De vecht- of vluchtreactie
- Voedinsggedrag
- Voortplantingsgedrag
De hypothalamus ontvangt input van verschillende bronnen: de grote hersenen, de reticulaire
formatie, en verschillende zintuiglijke receptoren. De output van de hypothalamus gaat eerst naar de
thalamus en uiteindelijk naar meerdere effectorale paden.
Hypofyse
De hypofyse is een structuur ter grootte van een limaboon die zich naar beneden uit de hersenen
strekt en ermee verbonden is door een dun steeltje. De hypofyse bestaat eigenlijk uit twee
verschillende weefseltypes die tijdens de embryonale ontwikkeling zijn samengesmolten. De voorste
hypofyse is een echte endocriene klier van epitheliale oorsprong. Het wordt ook wel de
adenohypophysis genoemd, en zijn hormonen zijn adenohypophyseale secreties. De achterste
hypofyse, of neurohypofyse, is een verlengstuk van het neurale weefsel van de hersenen. Het
scheidt neurohormonen af die in de hypothalamus worden gemaakt, een gebied van de hersenen dat
vele homeostatische functies regelt.
,De hypofyse vervult een belangrijke rol bij
de regulering van een groot aantal
hormonen. De hypofyse scheidt 9
hormonen af die de homeostase
reguleren. De hormonen die door de
hypofyse afgescheiden worden, helpen de
controle van de volgende
lichaamsprocessen:
- Groei (Overschotten van GH/HGH
kan leiden tot gigantisme of
acromegalie)
- Bloeddruk
- Sommige aspecten van de
zwangerschap en de bevalling,
zoals het stimuleren van de
samentrekking van de
baarmoeder tijdens de bevalling
- Productie van moedermelk
Functies voor het geslachtsorgaan
voor zowel mannen als vrouwen
- Schildklierfunctie
- De omzetting van voedsel in
energie (metabolisme)
- Water- en osmolariteitregeling in
het lichaam
- Waterbalans via de controle van
de reabsorptie van water in de
nieren
- Temperatuurregeling
- Pijnbestijding
5 typen cellen in de voorkwab:
1. Somatotropes—human growth
hormone (produceeert hGH)
2. Corticotropes—adrenocorticotropin (ACTH)
3. Thyrotropes—thyroid-stimulating hormone (TSH)
4. Gonadotropes—gonadotropic hormonenen: luteinizing
hormone (LH) en follicle stimulating hormone (FSH)
5. Lactotropes—prolactin (PRL)
Acidophil cellen zijn somatotropes en lactotropes
Bijnier
De gepaarde bijnieren zitten boven op de nieren als kleine
kapjes. Elke bijnier bestaat, net als de hypofyse, uit twee
embryologisch verschillende weefsels die tijdens de ontwikkeling
zijn samengesmolten. De bijnier scheidt meerdere hormonen af,
zowel neurohormonen als klassieke hormonen. Het bijniermerg
beslaat iets meer dan een kwart van de binnenste massa en is
samengesteld uit gemodificeerde sympathische ganglia die
catecholamines afscheiden (meestal adrenaline) om snelle
reacties in vecht-of-vluchtsituaties te bewerkstelligen. De
,bijnierschors vormt het buitenste driekwart van de klier en scheidt verschillende steroïde hormonen
af.
De bijnierschors scheidt drie belangrijke soorten steroïdhormonen af: aldosteron (soms
mineralocorticoïd genoemd vanwege zijn effect op de mineralen natrium en kalium),
glucocorticoïden, en geslachtshormonen. Histologisch is de bijnierschors verdeeld in drie lagen, of
zones. De buitenste zona glomerulosa scheidt alleen aldosteron af. De binnenste zona reticularis
scheidt voornamelijk androgenen af, de geslachtshormonen die dominant zijn bij mannen. De
middelste zona
fasciculata scheidt
voornamelijk
glucocorticoïden af, zo
genoemd naar hun
vermogen om de
plasma-
glucoseconcentratie te
verhogen. Cortisol is de
belangrijkste
glucocorticoïde die
wordt afgescheiden
door de bijnierschors.
- Integratie van de HPA AS → functie, welke hormonen spelen een rol?
De hypothalamus-hypofyse-bijnieras (HPA-as) is vooral bekend om zijn rol in de reactie van ons
lichaam op stress. De HPA-as omvat een groep hormoonafscheidende klieren van het zenuwstelsel
en het endocriene stelsel: de hypothalamus, de hypofyse en de bijnieren. De hypothalamus is een
kleine neuro-endocriene structuur boven de hersenstam die de afgifte controleert van hormonen uit
de hypofyse, een hormoonafscheidende klier die vlak onder de hypothalamus ligt. De hypofyse kan
hormonen in de bloedbaan vrijgeven om verschillende doelen te bereiken, tot in de nieren toe, en de
afscheiding te beïnvloeden van hormonen uit endocriene klieren, de bijnieren genaamd, die bovenop
de nieren liggen.
Stress werkt vooral in op de amygdala en activeert deze, terwijl het ook de hippocampus afremt.
Stress heeft ook een onmiddellijk effect op de hypothalamus, maar ook indirect via de amygdala en
de hippocampus. De amygdala zelf prikkelt de
paraventriculaire kern, terwijl de hippocampus
normaal deze paraventriculaire kernen van de
hypothalamus afremt.
De belangrijkste functie van de HPA-as is het
reguleren van de stressrespons. Wanneer we iets
stressvols meemaken, geeft de hypothalamus een
hormoon af dat corticotropine-releasing
hormone (CRH) wordt genoemd in het
hypothalamichypophyseale portale systeem en
getransporteerd naar de voorste hypofyse. CRH
geeft de voorste hypofyse het signaal om een
hormoon genaamd adrenocorticotroop hormoon
,(ACTH) in de bloedstroom af te scheiden. ACTH daalt af naar de
bijnieren, waar het de afgifte van cortisol stimuleert. Het vrijkomen
van cortisol veroorzaakt een aantal veranderingen die het lichaam
helpen om te gaan met stress. Het helpt bijvoorbeeld energie zoals
glucose te mobiliseren, zodat het lichaam genoeg energie heeft om
met een langdurige stressfactor om te gaan. Wanneer het
cortisolniveau in het bloed hoog wordt, wordt dit waargenomen
door receptoren in gebieden van de hersenen zoals
dehypothalamus en de hippocampus, wat leidt tot het uitschakelen
van de stressrespons via een negatief terugkoppelingsmechanisme.
De bijnieren bemiddelen een korte-termijn stressrespons en een
lange-termijn stressrespons. Een waargenomen bedreiging leidt tot
de afscheiding van adrenaline en noradrenaline uit het bijniermerg,
dat de vecht-of-vluchtreactie bemiddelt. De stressrespons op lange
termijn wordt gemedieerd door de afscheiding van CRH vanuit de
hypothalamus, die ACTH in werking stelt, dat op zijn beurt de
afscheiding van cortisol vanuit de bijnierschors stimuleert.
Zintuigelijke organen thalamus→ amygdala→ hypothalamus→ CRF
afgifte hypofyse→ACTH afgifte bijnier→ cortisol en adrenaline afgifte
Amygdala stimuleert zowel HPA as als sympatisch zenuwstelsel → meesterbrein
Cortisol
Bijnierglucocorticoïden worden ook wel de stresshormonen van het lichaam genoemd, vanwege hun
rol bij de bemiddeling van langdurige stress. Bijniercatecholamines, vooral adrenaline, zijn
verantwoordelijk voor snelle metabolische reacties die nodig zijn in vecht-of-vlucht situaties.
Cortisol is essentieel voor het leven. Het belangrijkste metabolische effect van cortisol is het
beschermende effect tegen hypoglykemie. Wanneer de bloedglucose daalt, is de normale reactie de
secretie van glucagon uit de pancreas wat gluconeogenese en glycogeenafbraak bevordert. In de
afwezigheid van cortisol is glucagon echter niet in staat om adequaat te reageren op een
hypoglycemische uitdaging. Omdat cortisol nodig is voor volledige glucagon en catecholamine
activiteit, wordt gezegd dat het een permissief effect (=een hormoon moet aanwezig zijn voordat het
tweede hormoon effect kan hebben) heeft op deze hormonen.
Cortisol receptoren worden gevonden in elk weefsel van het lichaam.
Alle metabolische effecten van cortisol zijn gericht op het voorkomen van hypoglykemie. Over het
geheel genomen is cortisol katabool (afbraak).
1. Cortisol bevordert gluconeogenese in de lever. Sommige glucose geproduceerd in de lever
wordt afgegeven aan het bloed, en de rest wordt opgeslagen als glycogeen. Als gevolg
daarvan verhoogt cortisol bloedglucoseconcentraties.
2. Cortisol veroorzaakt de afbraak van skeletspier eiwitten om een substraat te leveren voor
gluconeogenese.
3. Cortisol bevordert de lipolyse, zodat vetzuren beschikbaar komen voor perifere weefsels
voor energiegebruik. De glycerol uit vetzuren kan worden gebruikt voor gluconeogenese.
4. Cortisol onderdrukt het immuunsysteem via meerdere wegen.
5. Cortisol veroorzaakt een negatieve calciumbalans. Cortisol vermindert de intestinale Ca2+
absorptie en verhoogt de renale Ca2+ excretie, wat resulteert in netto Ca2+ verlies uit het
lichaam. Bovendien, is cortisol katabool in botweefsel, waardoor netto afbraak van verkalkte
botmatrix veroorzaakt. Als gevolg hiervan hebben mensen die gedurende langere perioden
therapeutisch cortisol innemen een hoger dan normale breuk van botten.
, 6. Cortisol beïnvloedt de hersenfunctie. Staten van cortisol overmaat of tekort veroorzaken
stemmingswisselingen evenals geheugen en leerveranderingen. Sommige van deze effecten
kunnen worden gemedieerd door hormonen in de cortisol-afgifteweg, zoals CRH.
Cortisol secretie is continu en heeft een sterk diurnaal ritme. De secretie bereikt normaal gesproken
een piek in de ochtend en vermindert gedurende de nacht. Cortisol secretie neemt ook toe bij stress.
Cortisol is een typisch steroïde hormoon en wordt gesynthetiseerd op aanvraag. Eenmaal
gesynthetiseerd, diffundeert het uit bijniercellen naar het plasma, waar het grootste deel ervan
wordt getransporteerd door een transporteiwit, corticosteroïd-bindend globuline (CBG of
transcortine). Ongebonden hormoon is vrij om zich in de doelcellen te verspreiden.
Alle cellen met een kern van het lichaam hebben cytoplasmatische glucocorticoïdreceptoren. Het
hormoon-receptor complex komt de celkern binnen, bindt zich aan het DNA, en verandert de
genexpressie, transcriptie en translatie. In het algemeen, is de reactie van een weefsel op
glucocorticoide hormonen niet duidelijk voor 60-90 minuten. Het negatieve terugkoppelingseffect
van cortisol op de ACTH-secretie treedt echter binnen enkele minuten op.
Cortisol bindt zich aan mineralocorticoïde-receptoren voor snelle maar kortetermijneffecten. Het
activeert echter ook de langzamere maar langwerkende glucocorticoïdreceptoren met een lagere
affiniteit, die zich beide in het cytosol van de cellen bevinden. Cortisol bindt zich ook aan receptoren
in de hypothalamus, wat tot een negatieve terugkoppeling leidt en de cortisolafgifte remt.
Cortisol zorgt ervoor dat de glycogeenvoorraad in de bloedstroom wordt omgezet in glucose.
Adrenaline en noradrenaline verhogen de staat van alertheid van het lichaam. Gecombineerd
verhogen deze endocriene hormonen ook de bloedtoevoer naar de spieren, samen met de
verhoogde glucosespiegels zorgt dit ervoor dat het lichaam snel kan reageren tijdens stress en dit
ook gedurende een langere periode kan volhouden. De stijging van het cortisolniveau wordt
waargenomen door cellen in de hypothalamus, de hypothalamus vermindert daarom zijn CRH-afgifte
en vermindert de cortisolafgifte, wat een negatieve terugkoppeling is.
Begrip homeostase begrijpen en toepassen op HPA as (rode draad: fysiologische
stressrespons)
Homeostase is een fysiologisch proces, waarbij organismen het inwendig milieu van biochemische en
biofysische processen in evenwicht houden, ondanks veranderingen in de omgeving waarin het
organisme zich bevindt. Door homeostase kan een organisme de functie van elk individueel orgaan
aanpassen, waardoor aan de integrale behoefte van het lichaam wordt voldaan. Als het organisme
faalt in het onderhouden van zijn homeostase kan het organisme sterven.
Homeostase bij gewervelden is mogelijk doordat weefsels en organen via het zenuwstelsel, of door
biochemische stimulatie, met elkaar in verbinding staan. Dat heet interoceptie. De hypothalamus,
een deel van de hersenen, registreert dat de homeostase uit balans is en zorgt er, middels
biochemische stimulatie, voor dat de concentraties van de voor het organisme noodzakelijke stoffen
weer naar de homeostatische toestand terugkeren. De biochemische stimulatie gebeurt via
transmitters. Transmitters die via het bloed worden vervoerd zijn de hormonen; transmitters die
verschillende delen van het zenuwstelsel met boodschappen verzorgen zijn de neurotransmitters.
Onder andere de zuurgraad, het zuurstofgehalte van het bloed, de bloeddruk, de suikerspiegel, de
temperatuur, de osmoseregulatie, en de hoeveelheid in het bloed opgeloste stoffen worden op deze
manier gereguleerd.
,Biologische klok
- Epifyse (anatomie en fysiologie)
De pijnappelklier (epifyse) bevindt zich diep in de hersenen,
tussen de twee hersenhelften in en net onder het achterste
einde (posterieur) van het corpus callosum. Het is de uitgroei van
het dak van de derde ventrikel van de hersenen. De epifyse
maakt deel uit van de epithalamische regio in de tussenhersenen
(diencephalon).
De epifyse heeft nauwe verbindingen met de hypothalamus, een
belangrijk regelcentrum in de hersenen en met verschillende
delen van het middenbrein en met endocriene klieren en andere organen.
De epifyse heeft een afgeplatte kegel vorm met lobjes. Het is bedekt met een plooi van
‘leptomeninges’, het spinnenwebvlies en het zachte hersenvlies samen, dat hetzelfde betekent als
‘dunne hersenvliezen’. De lobjes bevatten gespecialiseerde cellen:
- Pinealocyten, die op zenuwcellen lijken en melatonine maken
- Gliacellen, lange steuncellen
De lobjes worden door een tussenwandje (septa) gescheiden. Door de tussenwand lopen bloedvaten
en ongemyeliniseerde zenuwen. Dankzij een deel van het spinnenwebvlies is deze klier rijk
doorbloed.
- Klokgenen
Alle organismen (zelfs planten) hebben afwisselende dagelijkse patronen van rust en activiteit. Deze
afwisselende activiteitspatronen, zoals vele andere biologische cycli, volgen over het algemeen een
24-uurs licht-donker cyclus en staan bekend als circadiane ritmen. Wanneer een organisme wordt
geplaatst in omstandigheden van constant licht of duisternis, blijven deze activiteitsritmes
aanhouden, blijkbaar gestuurd door een interne klok.
Bij zoogdieren bevindt de primaire "klok" zich in netwerken van neuronen in de nucleus
suprachiasmaticus (SCN) van de hypothalamus, met secundaire klokken die het gedrag van
verschillende weefsels beïnvloeden. Een zeer eenvoudige interpretatie van de werking van de
biologische klok, is dat de klokcyclus het resultaat is van een complexe terugkoppelingslus waarin
specifieke genen de eiwitsynthese aanzetten en sturen. De eiwitten hopen zich op, schakelen de
genen uit en worden dan zelf afgebroken. Als de proteïnen verdwijnen, worden de genen weer
ingeschakeld en begint de cyclus opnieuw. De SCN klok heeft intrinsieke activiteit die wordt
gesynchroniseerd met de externe omgeving door zintuiglijke informatie over lichtcycli ontvangen via
de ogen.
Circadiane ritmen bij de mens kunnen in de meeste fysiologische functies worden aangetroffen en
komen gewoonlijk overeen met de fasen van onze slaap-waakcycli. Mensen hebben circadiane
ritmen voor veel lichaamsfuncties, waaronder bloeddruk, lichaamstemperatuur en
stofwisselingsprocessen. Bijvoorbeeld, lichaamstemperatuur en cortisol secretie cycleren beide op
een dagelijkse basis.
- Hormonen
In de pijnappelklier wordt het hormoon melatonine aangemaakt dat erg belangrijk is voor het slaap-
waakritme. Bepaalde lichtgevoelige zenuwcellen in het netvlies (retina) nemen licht waar en sturen
dit signaal via de sympatische zenuwbaan route naar de SCN en die stuurt de pijnappelklier aan voor
het maken van het hormoon melatonine.
, Melatonineproductie wordt gestimuleerd door duisternis en geremd door licht. Melatonine is een
serotonine-afgeleid hormoon dat slaappatronen brengt in zowel dag- en nachtritme (circadiane
cyclus) als seizoensgebondencycli. Lichtprikkels remmen de melatonine aanmaak. In het donker
verdwijnen remmende neurale invloeden en neemt de activiteit van de pijnappelklier toe.
Melatonine wordt in de bloedbaan afgegeven.
Verstoring van het circadiane ritme, zoals gebeurt bij een jetlag, kan nadelige effecten hebben op de
geestelijke en lichamelijke gezondheid. Slaapstoornissen, depressie, seizoensgebonden affectieve
depressieve stoornis, diabetes, en obesitas zijn allemaal in verband gebracht met abnormale
circadiane ritmes. Jetlag, die optreedt wanneer mensen hun licht-donker cycli verschuiven door het
reizen door tijdzones, is een veel voorkomende manifestatie van het effect van het circadiane ritme
op het dagelijks functioneren. Melatoninebehandelingen en blootstelling aan natuurlijk daglicht op
de nieuwe locatie zijn de enige behandelingen waarvan is aangetoond dat ze een significant effect
hebben op jetlag.
Herhaling sympatische zenuwstelsel toepassen op taak ( fight & flight )
- Verschil tussen snelheid respons tussen catecholaminen en corticosteroïd hormonen
De vecht- of vluchtreactie wordt ook wel hyperarousal of de acute stressreactie genoemd. Het is de
fysiologische reactie die optreedt als reactie op een waargenomen schadelijke gebeurtenis, aanval, of
bedreiging van het overleven. Het lichaam activeert of deactiveert bepaalde processen in het lichaam
voor energie-efficiëntie. Er zijn twee fysiologische reacties op een stressor. De ene is het autonome
& Integratie
UITWERKING CASUS 1 T/M 6
Anouk van den Broek
,Inhoud
Casus 1: Stress ......................................................................................................................................... 3
Anatomie en fysiologie van de hypofyse, hypothalamus en bijnier ............................................... 3
- Integratie van de HPA AS → functie, welke hormonen spelen een rol? ............................... 5
Begrip homeostase begrijpen en toepassen op HPA as (rode draad: fysiologische stressrespons) 7
Biologische klok ............................................................................................................................... 8
- Epifyse (anatomie en fysiologie) ............................................................................................ 8
- Klokgenen............................................................................................................................... 8
- Hormonen .............................................................................................................................. 8
Herhaling sympatische zenuwstelsel toepassen op taak ( fight & flight )....................................... 9
- Verschil tussen snelheid respons tussen catecholaminen en corticosteroïd hormonen ...... 9
Casus 2: Nierfiltratie .............................................................................................................................. 12
Anatomie van de nieren (focus op vascularisatie) ........................................................................ 12
De algemene (kort) functies van de nieren ................................................................................... 17
Fysiologie van de nieren (filtratie, focus vooral op de twee drukken, autoregulatie en GFR)...... 17
Anatomie van de urinewegen ....................................................................................................... 22
Fysiologie van de mictie (plassen) (focus vooral op leerdoel 1 tot 4) ........................................... 24
Casus 3: Reabsorptie en secretie .......................................................................................................... 26
Anatomie van tubuli (histologie) ................................................................................................... 26
Fysiologie van tubuli (absorptie, excretie) .................................................................................... 26
- Counter current systeem ..................................................................................................... 32
Hoe wordt de osmolariteit geregeld? (ADH) ................................................................................. 34
Hoe reageren de nieren op dehydratie? ....................................................................................... 35
- RAAS-systeem ...................................................................................................................... 35
Hoe beïnvloedt uitdroging de hartslag en de ademhaling? .......................................................... 37
Casus 4: Klaring...................................................................................................................................... 39
Verdeling vocht en opgeloste endogene stoffen over de lichaamscompartimenten................... 39
- Begrip van de opname en verdeling van niet-lichaamseigen stoffen over compartimenten
zoals vet – bot – water. (Verdelingsvolume, lipofiel, hydrofiel, hydrofoob)................................. 40
Begrip klaring (definitie, eenvoudige kinetiek, halfwaarde tijd) ................................................... 43
- Plasma concentratiecurves bij verschillende toedieningsroutes (i.v versus oraal) ............. 43
- Relatie tussen halfwaardetijd en verdelingsvolume ............................................................ 44
- Organen die klaren: nier – lever – longen (nadruk op nier) ................................................ 45
Gebruik van nierklaring van inuline en creatinine om GFR te bepalen......................................... 46
Gebruik van plasma creatinine om GFR te schatten (formules) ................................................... 47
Gebruik van para–amino hippuurzuur (PAH) nierklaring om renale plasmaflow te bepalen ....... 48
, Herhaling van belang GFR voor nierfunctie en het begrip van filtratiefractie .............................. 48
Casus 5: Hypovolemische shock ............................................................................................................ 50
Wat is een hypovolemische shock?............................................................................................... 50
Wat is acuut nierfalen? ................................................................................................................. 51
- Gevolgen .............................................................................................................................. 51
- Soorten................................................................................................................................. 51
Gevolgen acute tubulusnecrose? .................................................................................................. 53
Welke typen geprogrammeerde celdood zijn er en welke factoren bepalen dit? ....................... 53
Zou je geprogrammeerde celdood ook kunnen verhinderen? ..................................................... 56
Hyperkalemie: waarom gevaarlijk? ............................................................................................... 56
Casus 6: Lymfesysteem ......................................................................................................................... 58
Wat is een oedeem? ...................................................................................................................... 58
- Oorzaken .............................................................................................................................. 58
Anatomie en fysiologie van het lymfestelsel................................................................................. 59
Starling forces ................................................................................................................................ 63
,Casus 1: Stress
Anatomie en fysiologie van de hypofyse, hypothalamus en bijnier
Hypothalamus
De hypothalamus is een onderdeel
van de hersenen. De hypothalamus is
een onderdeel van het limbische
systeem. Het controleert het
autonome zenuwstelsel en het
endocriene systeem.
De hypothalamus is een klein geheel
van structuren onder (hypo) de
thalamus. De hypothalamus vormt
samen met de thalamus, de
epithalamus en de subthalamus het
diencephalon.
De hypothalamus is opgebouwd uit
drie delen:
- Mediaal deel
- Lateraal deel
- Periventriculair deel
Bijna elke regio van het cerebrum staat in contact met de hypothalamus. Hierdoor is de
hypothalamus betrokken bij alle aspecten van emoties, de voortplanting, het autonome zenuwstelsel
en de hormoonhuishouding. De hypothalamus reguleert:
- Bloeddruk
- Hartslag
- Honger en dorst
- Slaap-waak ritme
- Seksuele opwinding
- Lichaamstemperatuur
De hypothalamus zorgt voor een groot deel voor homeostase. Ook speelt de hypothalamus een rol
bij:
- De vecht- of vluchtreactie
- Voedinsggedrag
- Voortplantingsgedrag
De hypothalamus ontvangt input van verschillende bronnen: de grote hersenen, de reticulaire
formatie, en verschillende zintuiglijke receptoren. De output van de hypothalamus gaat eerst naar de
thalamus en uiteindelijk naar meerdere effectorale paden.
Hypofyse
De hypofyse is een structuur ter grootte van een limaboon die zich naar beneden uit de hersenen
strekt en ermee verbonden is door een dun steeltje. De hypofyse bestaat eigenlijk uit twee
verschillende weefseltypes die tijdens de embryonale ontwikkeling zijn samengesmolten. De voorste
hypofyse is een echte endocriene klier van epitheliale oorsprong. Het wordt ook wel de
adenohypophysis genoemd, en zijn hormonen zijn adenohypophyseale secreties. De achterste
hypofyse, of neurohypofyse, is een verlengstuk van het neurale weefsel van de hersenen. Het
scheidt neurohormonen af die in de hypothalamus worden gemaakt, een gebied van de hersenen dat
vele homeostatische functies regelt.
,De hypofyse vervult een belangrijke rol bij
de regulering van een groot aantal
hormonen. De hypofyse scheidt 9
hormonen af die de homeostase
reguleren. De hormonen die door de
hypofyse afgescheiden worden, helpen de
controle van de volgende
lichaamsprocessen:
- Groei (Overschotten van GH/HGH
kan leiden tot gigantisme of
acromegalie)
- Bloeddruk
- Sommige aspecten van de
zwangerschap en de bevalling,
zoals het stimuleren van de
samentrekking van de
baarmoeder tijdens de bevalling
- Productie van moedermelk
Functies voor het geslachtsorgaan
voor zowel mannen als vrouwen
- Schildklierfunctie
- De omzetting van voedsel in
energie (metabolisme)
- Water- en osmolariteitregeling in
het lichaam
- Waterbalans via de controle van
de reabsorptie van water in de
nieren
- Temperatuurregeling
- Pijnbestijding
5 typen cellen in de voorkwab:
1. Somatotropes—human growth
hormone (produceeert hGH)
2. Corticotropes—adrenocorticotropin (ACTH)
3. Thyrotropes—thyroid-stimulating hormone (TSH)
4. Gonadotropes—gonadotropic hormonenen: luteinizing
hormone (LH) en follicle stimulating hormone (FSH)
5. Lactotropes—prolactin (PRL)
Acidophil cellen zijn somatotropes en lactotropes
Bijnier
De gepaarde bijnieren zitten boven op de nieren als kleine
kapjes. Elke bijnier bestaat, net als de hypofyse, uit twee
embryologisch verschillende weefsels die tijdens de ontwikkeling
zijn samengesmolten. De bijnier scheidt meerdere hormonen af,
zowel neurohormonen als klassieke hormonen. Het bijniermerg
beslaat iets meer dan een kwart van de binnenste massa en is
samengesteld uit gemodificeerde sympathische ganglia die
catecholamines afscheiden (meestal adrenaline) om snelle
reacties in vecht-of-vluchtsituaties te bewerkstelligen. De
,bijnierschors vormt het buitenste driekwart van de klier en scheidt verschillende steroïde hormonen
af.
De bijnierschors scheidt drie belangrijke soorten steroïdhormonen af: aldosteron (soms
mineralocorticoïd genoemd vanwege zijn effect op de mineralen natrium en kalium),
glucocorticoïden, en geslachtshormonen. Histologisch is de bijnierschors verdeeld in drie lagen, of
zones. De buitenste zona glomerulosa scheidt alleen aldosteron af. De binnenste zona reticularis
scheidt voornamelijk androgenen af, de geslachtshormonen die dominant zijn bij mannen. De
middelste zona
fasciculata scheidt
voornamelijk
glucocorticoïden af, zo
genoemd naar hun
vermogen om de
plasma-
glucoseconcentratie te
verhogen. Cortisol is de
belangrijkste
glucocorticoïde die
wordt afgescheiden
door de bijnierschors.
- Integratie van de HPA AS → functie, welke hormonen spelen een rol?
De hypothalamus-hypofyse-bijnieras (HPA-as) is vooral bekend om zijn rol in de reactie van ons
lichaam op stress. De HPA-as omvat een groep hormoonafscheidende klieren van het zenuwstelsel
en het endocriene stelsel: de hypothalamus, de hypofyse en de bijnieren. De hypothalamus is een
kleine neuro-endocriene structuur boven de hersenstam die de afgifte controleert van hormonen uit
de hypofyse, een hormoonafscheidende klier die vlak onder de hypothalamus ligt. De hypofyse kan
hormonen in de bloedbaan vrijgeven om verschillende doelen te bereiken, tot in de nieren toe, en de
afscheiding te beïnvloeden van hormonen uit endocriene klieren, de bijnieren genaamd, die bovenop
de nieren liggen.
Stress werkt vooral in op de amygdala en activeert deze, terwijl het ook de hippocampus afremt.
Stress heeft ook een onmiddellijk effect op de hypothalamus, maar ook indirect via de amygdala en
de hippocampus. De amygdala zelf prikkelt de
paraventriculaire kern, terwijl de hippocampus
normaal deze paraventriculaire kernen van de
hypothalamus afremt.
De belangrijkste functie van de HPA-as is het
reguleren van de stressrespons. Wanneer we iets
stressvols meemaken, geeft de hypothalamus een
hormoon af dat corticotropine-releasing
hormone (CRH) wordt genoemd in het
hypothalamichypophyseale portale systeem en
getransporteerd naar de voorste hypofyse. CRH
geeft de voorste hypofyse het signaal om een
hormoon genaamd adrenocorticotroop hormoon
,(ACTH) in de bloedstroom af te scheiden. ACTH daalt af naar de
bijnieren, waar het de afgifte van cortisol stimuleert. Het vrijkomen
van cortisol veroorzaakt een aantal veranderingen die het lichaam
helpen om te gaan met stress. Het helpt bijvoorbeeld energie zoals
glucose te mobiliseren, zodat het lichaam genoeg energie heeft om
met een langdurige stressfactor om te gaan. Wanneer het
cortisolniveau in het bloed hoog wordt, wordt dit waargenomen
door receptoren in gebieden van de hersenen zoals
dehypothalamus en de hippocampus, wat leidt tot het uitschakelen
van de stressrespons via een negatief terugkoppelingsmechanisme.
De bijnieren bemiddelen een korte-termijn stressrespons en een
lange-termijn stressrespons. Een waargenomen bedreiging leidt tot
de afscheiding van adrenaline en noradrenaline uit het bijniermerg,
dat de vecht-of-vluchtreactie bemiddelt. De stressrespons op lange
termijn wordt gemedieerd door de afscheiding van CRH vanuit de
hypothalamus, die ACTH in werking stelt, dat op zijn beurt de
afscheiding van cortisol vanuit de bijnierschors stimuleert.
Zintuigelijke organen thalamus→ amygdala→ hypothalamus→ CRF
afgifte hypofyse→ACTH afgifte bijnier→ cortisol en adrenaline afgifte
Amygdala stimuleert zowel HPA as als sympatisch zenuwstelsel → meesterbrein
Cortisol
Bijnierglucocorticoïden worden ook wel de stresshormonen van het lichaam genoemd, vanwege hun
rol bij de bemiddeling van langdurige stress. Bijniercatecholamines, vooral adrenaline, zijn
verantwoordelijk voor snelle metabolische reacties die nodig zijn in vecht-of-vlucht situaties.
Cortisol is essentieel voor het leven. Het belangrijkste metabolische effect van cortisol is het
beschermende effect tegen hypoglykemie. Wanneer de bloedglucose daalt, is de normale reactie de
secretie van glucagon uit de pancreas wat gluconeogenese en glycogeenafbraak bevordert. In de
afwezigheid van cortisol is glucagon echter niet in staat om adequaat te reageren op een
hypoglycemische uitdaging. Omdat cortisol nodig is voor volledige glucagon en catecholamine
activiteit, wordt gezegd dat het een permissief effect (=een hormoon moet aanwezig zijn voordat het
tweede hormoon effect kan hebben) heeft op deze hormonen.
Cortisol receptoren worden gevonden in elk weefsel van het lichaam.
Alle metabolische effecten van cortisol zijn gericht op het voorkomen van hypoglykemie. Over het
geheel genomen is cortisol katabool (afbraak).
1. Cortisol bevordert gluconeogenese in de lever. Sommige glucose geproduceerd in de lever
wordt afgegeven aan het bloed, en de rest wordt opgeslagen als glycogeen. Als gevolg
daarvan verhoogt cortisol bloedglucoseconcentraties.
2. Cortisol veroorzaakt de afbraak van skeletspier eiwitten om een substraat te leveren voor
gluconeogenese.
3. Cortisol bevordert de lipolyse, zodat vetzuren beschikbaar komen voor perifere weefsels
voor energiegebruik. De glycerol uit vetzuren kan worden gebruikt voor gluconeogenese.
4. Cortisol onderdrukt het immuunsysteem via meerdere wegen.
5. Cortisol veroorzaakt een negatieve calciumbalans. Cortisol vermindert de intestinale Ca2+
absorptie en verhoogt de renale Ca2+ excretie, wat resulteert in netto Ca2+ verlies uit het
lichaam. Bovendien, is cortisol katabool in botweefsel, waardoor netto afbraak van verkalkte
botmatrix veroorzaakt. Als gevolg hiervan hebben mensen die gedurende langere perioden
therapeutisch cortisol innemen een hoger dan normale breuk van botten.
, 6. Cortisol beïnvloedt de hersenfunctie. Staten van cortisol overmaat of tekort veroorzaken
stemmingswisselingen evenals geheugen en leerveranderingen. Sommige van deze effecten
kunnen worden gemedieerd door hormonen in de cortisol-afgifteweg, zoals CRH.
Cortisol secretie is continu en heeft een sterk diurnaal ritme. De secretie bereikt normaal gesproken
een piek in de ochtend en vermindert gedurende de nacht. Cortisol secretie neemt ook toe bij stress.
Cortisol is een typisch steroïde hormoon en wordt gesynthetiseerd op aanvraag. Eenmaal
gesynthetiseerd, diffundeert het uit bijniercellen naar het plasma, waar het grootste deel ervan
wordt getransporteerd door een transporteiwit, corticosteroïd-bindend globuline (CBG of
transcortine). Ongebonden hormoon is vrij om zich in de doelcellen te verspreiden.
Alle cellen met een kern van het lichaam hebben cytoplasmatische glucocorticoïdreceptoren. Het
hormoon-receptor complex komt de celkern binnen, bindt zich aan het DNA, en verandert de
genexpressie, transcriptie en translatie. In het algemeen, is de reactie van een weefsel op
glucocorticoide hormonen niet duidelijk voor 60-90 minuten. Het negatieve terugkoppelingseffect
van cortisol op de ACTH-secretie treedt echter binnen enkele minuten op.
Cortisol bindt zich aan mineralocorticoïde-receptoren voor snelle maar kortetermijneffecten. Het
activeert echter ook de langzamere maar langwerkende glucocorticoïdreceptoren met een lagere
affiniteit, die zich beide in het cytosol van de cellen bevinden. Cortisol bindt zich ook aan receptoren
in de hypothalamus, wat tot een negatieve terugkoppeling leidt en de cortisolafgifte remt.
Cortisol zorgt ervoor dat de glycogeenvoorraad in de bloedstroom wordt omgezet in glucose.
Adrenaline en noradrenaline verhogen de staat van alertheid van het lichaam. Gecombineerd
verhogen deze endocriene hormonen ook de bloedtoevoer naar de spieren, samen met de
verhoogde glucosespiegels zorgt dit ervoor dat het lichaam snel kan reageren tijdens stress en dit
ook gedurende een langere periode kan volhouden. De stijging van het cortisolniveau wordt
waargenomen door cellen in de hypothalamus, de hypothalamus vermindert daarom zijn CRH-afgifte
en vermindert de cortisolafgifte, wat een negatieve terugkoppeling is.
Begrip homeostase begrijpen en toepassen op HPA as (rode draad: fysiologische
stressrespons)
Homeostase is een fysiologisch proces, waarbij organismen het inwendig milieu van biochemische en
biofysische processen in evenwicht houden, ondanks veranderingen in de omgeving waarin het
organisme zich bevindt. Door homeostase kan een organisme de functie van elk individueel orgaan
aanpassen, waardoor aan de integrale behoefte van het lichaam wordt voldaan. Als het organisme
faalt in het onderhouden van zijn homeostase kan het organisme sterven.
Homeostase bij gewervelden is mogelijk doordat weefsels en organen via het zenuwstelsel, of door
biochemische stimulatie, met elkaar in verbinding staan. Dat heet interoceptie. De hypothalamus,
een deel van de hersenen, registreert dat de homeostase uit balans is en zorgt er, middels
biochemische stimulatie, voor dat de concentraties van de voor het organisme noodzakelijke stoffen
weer naar de homeostatische toestand terugkeren. De biochemische stimulatie gebeurt via
transmitters. Transmitters die via het bloed worden vervoerd zijn de hormonen; transmitters die
verschillende delen van het zenuwstelsel met boodschappen verzorgen zijn de neurotransmitters.
Onder andere de zuurgraad, het zuurstofgehalte van het bloed, de bloeddruk, de suikerspiegel, de
temperatuur, de osmoseregulatie, en de hoeveelheid in het bloed opgeloste stoffen worden op deze
manier gereguleerd.
,Biologische klok
- Epifyse (anatomie en fysiologie)
De pijnappelklier (epifyse) bevindt zich diep in de hersenen,
tussen de twee hersenhelften in en net onder het achterste
einde (posterieur) van het corpus callosum. Het is de uitgroei van
het dak van de derde ventrikel van de hersenen. De epifyse
maakt deel uit van de epithalamische regio in de tussenhersenen
(diencephalon).
De epifyse heeft nauwe verbindingen met de hypothalamus, een
belangrijk regelcentrum in de hersenen en met verschillende
delen van het middenbrein en met endocriene klieren en andere organen.
De epifyse heeft een afgeplatte kegel vorm met lobjes. Het is bedekt met een plooi van
‘leptomeninges’, het spinnenwebvlies en het zachte hersenvlies samen, dat hetzelfde betekent als
‘dunne hersenvliezen’. De lobjes bevatten gespecialiseerde cellen:
- Pinealocyten, die op zenuwcellen lijken en melatonine maken
- Gliacellen, lange steuncellen
De lobjes worden door een tussenwandje (septa) gescheiden. Door de tussenwand lopen bloedvaten
en ongemyeliniseerde zenuwen. Dankzij een deel van het spinnenwebvlies is deze klier rijk
doorbloed.
- Klokgenen
Alle organismen (zelfs planten) hebben afwisselende dagelijkse patronen van rust en activiteit. Deze
afwisselende activiteitspatronen, zoals vele andere biologische cycli, volgen over het algemeen een
24-uurs licht-donker cyclus en staan bekend als circadiane ritmen. Wanneer een organisme wordt
geplaatst in omstandigheden van constant licht of duisternis, blijven deze activiteitsritmes
aanhouden, blijkbaar gestuurd door een interne klok.
Bij zoogdieren bevindt de primaire "klok" zich in netwerken van neuronen in de nucleus
suprachiasmaticus (SCN) van de hypothalamus, met secundaire klokken die het gedrag van
verschillende weefsels beïnvloeden. Een zeer eenvoudige interpretatie van de werking van de
biologische klok, is dat de klokcyclus het resultaat is van een complexe terugkoppelingslus waarin
specifieke genen de eiwitsynthese aanzetten en sturen. De eiwitten hopen zich op, schakelen de
genen uit en worden dan zelf afgebroken. Als de proteïnen verdwijnen, worden de genen weer
ingeschakeld en begint de cyclus opnieuw. De SCN klok heeft intrinsieke activiteit die wordt
gesynchroniseerd met de externe omgeving door zintuiglijke informatie over lichtcycli ontvangen via
de ogen.
Circadiane ritmen bij de mens kunnen in de meeste fysiologische functies worden aangetroffen en
komen gewoonlijk overeen met de fasen van onze slaap-waakcycli. Mensen hebben circadiane
ritmen voor veel lichaamsfuncties, waaronder bloeddruk, lichaamstemperatuur en
stofwisselingsprocessen. Bijvoorbeeld, lichaamstemperatuur en cortisol secretie cycleren beide op
een dagelijkse basis.
- Hormonen
In de pijnappelklier wordt het hormoon melatonine aangemaakt dat erg belangrijk is voor het slaap-
waakritme. Bepaalde lichtgevoelige zenuwcellen in het netvlies (retina) nemen licht waar en sturen
dit signaal via de sympatische zenuwbaan route naar de SCN en die stuurt de pijnappelklier aan voor
het maken van het hormoon melatonine.
, Melatonineproductie wordt gestimuleerd door duisternis en geremd door licht. Melatonine is een
serotonine-afgeleid hormoon dat slaappatronen brengt in zowel dag- en nachtritme (circadiane
cyclus) als seizoensgebondencycli. Lichtprikkels remmen de melatonine aanmaak. In het donker
verdwijnen remmende neurale invloeden en neemt de activiteit van de pijnappelklier toe.
Melatonine wordt in de bloedbaan afgegeven.
Verstoring van het circadiane ritme, zoals gebeurt bij een jetlag, kan nadelige effecten hebben op de
geestelijke en lichamelijke gezondheid. Slaapstoornissen, depressie, seizoensgebonden affectieve
depressieve stoornis, diabetes, en obesitas zijn allemaal in verband gebracht met abnormale
circadiane ritmes. Jetlag, die optreedt wanneer mensen hun licht-donker cycli verschuiven door het
reizen door tijdzones, is een veel voorkomende manifestatie van het effect van het circadiane ritme
op het dagelijks functioneren. Melatoninebehandelingen en blootstelling aan natuurlijk daglicht op
de nieuwe locatie zijn de enige behandelingen waarvan is aangetoond dat ze een significant effect
hebben op jetlag.
Herhaling sympatische zenuwstelsel toepassen op taak ( fight & flight )
- Verschil tussen snelheid respons tussen catecholaminen en corticosteroïd hormonen
De vecht- of vluchtreactie wordt ook wel hyperarousal of de acute stressreactie genoemd. Het is de
fysiologische reactie die optreedt als reactie op een waargenomen schadelijke gebeurtenis, aanval, of
bedreiging van het overleven. Het lichaam activeert of deactiveert bepaalde processen in het lichaam
voor energie-efficiëntie. Er zijn twee fysiologische reacties op een stressor. De ene is het autonome
