Ziektemechanismen
Deel 2: Stoornissen van homeostase
Inleiding
Een homeostasemechanisme is een mechanisme dat een aantal bioconstanten tussen enge
grenzen houdt, ondanks schommelingen in het uitwendig milieu.
Een homeostatisch systeem bestaat uit:
− Set-point
− Sensormechanismen
− Effectormechanismen
Een verstoring van 1 van deze delen of een verandering van het uitwendige milieu dat het
regelbereik overschrijdt leidt primair tot een verstoring van dat homeostasemechanisme en
secundair tot een verstoring van andere homeostasemechanismen.
Als de regelmechanismen zich te traag aanpassen, kunnen er zeer grote oscillaties rond het
set-point ontstaan.
Hoofdstuk 1: Volume en osmolaliteit
1. Fysiologische aspecten
1.1 Distributie van het lichaamswater
Het menselijk lichaam bestaat voor 60% uit water qua gewicht. Vet bevat slechts 13% water.
De verschillen in vetmassa in organen verklaren de verschillen in watergehalte in die
organen in functie van geslacht (man>vrouw), leeftijd (oud>jong),…
In het lichaam zit dit water in verschillende compartimenten:
Compartiment % totale % totale
lichaamswater lichaamsgewicht
Intracellulair 55 33
Extracellulair: 45 27
- Interstitieel 20 12
- Plasma 7,5 4,5
- Bot 7,5 4,5
- Dens bindweefsel 7,5 4,5
- Transcellulair 2,5 1,5
Onder transcellulair vocht verstaat men: cerebrospinaal, pleuraal, pericard, peritoneum,
oogbol en synoviaal vocht. Normaal gezien is dit klein, maar het groot worden onder
pathologische omstandigheden.
1.2 Samenstelling van het lichaamswater
1.2.1 Verschillen tussen extracellulair en intracellulair milieu
De osmolaliteit (mOsm/kg) en de osmolariteit (mOsm/l) staat voor de concentratie opgeloste
stoffen in de vloeistof. In het geval van water zijn de osmolaliteit en osmolariteit aan elkaar
gelijk.
In principe is de osmolaliteit intra- en extracellulair gelijk door de osmose van water tussen
de compartimenten. Toch hebben het extra- en intracellulaire milieu een andere
samenstelling door de verschillen in permeabiliteit, actieve pompen en intracellulaire
eiwitbinding van osmolen. Intracellulair zijn de ionen sterk gecompartimentaliseerd.
1
, Ziektemechanismen
De effectieve osmolaliteit of toniciteit wordt bepaald door effectieve osmolen. Dit zijn stoffen
die voor het grootste deel beperkt zijn tot het ECF of het ICF. Zij hebben echt het vermogen
om osmose van water tussen verschillende compartimenten te bewerkstelligen. Vb. Na +,
mamnitol, K+ (in theorie, maar hij wordt constant gehouden),...
Ineffectieve osmolen zijn stoffen die relatief vrij diffunderen tussen het ECF en ICF. Ze
hebben weinig invloed op de osmotische beweging van water tussen compartimenten. Vb.
Ethanol, glucose (wel effectief bij acute hyperglycemie), ureum (wel effectief bij dialysis
disequilibrium),…
Dialysis disequilibrium syndroom ontstaat bij te snelle dialyse. Door de dialyse daalt het
extracellulaire ureum. Doordat ureum zich niet zo snel over de celmembraan kan
verplaatsen, zal er kort een onevenwicht zijn en er ontstaat oedeem. Vooral in de hersenen
zorgt dit voor problemen. Dialyse moet dus voldoende traag gebeuren om ureum de kans te
geven te diffunderen.
Osmolaliteit is ook gebaseerd op basis van het watervolume. Water maakt 93% uit van het
totale plasmavolume. Bij een hyperlipidemie zal het percentage water lager zijn en stijgen
dus de concentraties van alle osmolen.
[Na+]plasma = 142 mmol/l → [Na+]plasma, water = 142/0,93 mmol/l = 154 mmol/l
1.2.2 Vloeistofverplaatsing tussen intravasculair en interstitieel compartiment
De vloeistofverplaatsing tussen het plasmacompartiment en het interstitieel wordt bepaald
door de Starlingkrachten en de filtratie coëfficiënt (Kf):
Q = Kf [(Pp – Pi) - (πp - πi)]
Kf is evenredig met de permeabiliteit en het capillaire oppervlak.
In de glomerulaire capillairen is de doorlaatbaarheid zeer groot. Ook zit dit vaatbed tussen 2
arteriolen met een hoge Ph. Daarom zal hij over de hele lijn aan filtratie doen zonder
reabsorptie.
De oncotische druk (π) wordt bepaald door de eiwitten die niet vrij kunnen diffunderen.
Eiwitten hebben dus een grote invloed op de vocht- en elektrolytdistributie tussen deze
compartimenten. De eiwitconcentratie in het plasma is veel hoger dan die in het interstitieel
compartiment. Albumine is hier voor het grootste deel verantwoordelijk voor.
Over het capillair bed zal ongeveer evenveel vocht dat arterieel uittreedt aan de veneuze
zijde weer opgenomen worden. Kleine onevenwichten worden via de lymfestroom opgelost.
1.2.3 Samenstelling van bepaalde lichaamsvochten
Dit is relevant voor interpretatie van labowaarden bij vochtverlies:
2
, Ziektemechanismen
Als iemand veel zweet, zal de osmolaliteit stijgen, omdat de persoon vooral water en weinig
osmolen verliest.
1.3 Water en Na+-balans
Deze beide homeostasemechanismen zijn sterk met elkaar verbonden.
De regeling van het volume extracellulair vocht is essentieel voor het behoud van de
bloeddruk en de perfusie en functie van de weefsels.
De regeling van de osmolaliteit is essentieel voor het behoud van celvolume en de
celfunctie, vb in het centraal zenuwstelsel.
Gemeenschappelijke kenmerken:
− Sensoren registreren een verstoring van het evenwicht
− Verstoring leidt tot efferente stimuli: neurologisch, hormonaal of hemodynamisch
− Effectororganen herstellen het evenwicht
− Beiden werken via de nieren
Verschillen:
Regeling ECV Regeling osmolaliteit
Registratie van... Effectief circulerend volume Plasma osmolaliteit
Sensoren Carotis, aorta, afferente Osmoreceptoren in de HT
arteriool en atria
Efferent signaal RAAS, sympathicus, ADH en ADH en dorst
ANP
Effector - Korte termijn: Hart, - Nieren
bloedvaten - Hersenen
- Lange termijn: Nieren
Effect - Korte termijn: Bloeddruk - Water-excretie
- Lange termijn: Na+-excretie - Water-intake
De toniciteit, osmolaire status, wordt geregeld door de waterbalans. Het ECV wordt geregeld
door de Na+-balans.
Veranderingen in de Na+-balans zullen zich meestal uiten als expansie/oedeem of
contractie/dehydratatie van het ECV. Stoornissen in de waterbalans zullen zich tonen als
veranderingen in de Na +-concentratie.
1.4 Homeostase van de waterbalans
Normale plasma-osmolaliteit = 275-295 mOsm/kg
1.4.1 Bepaling osmolaliteit
De osmolaliteit kan in het labo gemeten worden. Hij kan ook berekend worden:
Osmolariteit (mOsm/l) = 2 (Na + + K+) + (ureum (mg%)/6) + (glucose (mg%)/18) - 10
OF: Osmolariteit = 2 Na+ + (ureum (mg%)/6) + (glucose (mg%)/18)
3
, Ziektemechanismen
Het verschil tussen de gemeten en de berekende osmolariteit heet de osmolar gap. Deze
ontstaat bij ongewone osmolen in het plasma, vb ethanol, methanol, ethyleenglycol,
mannitol, sorbitol,…
1.4.2 Regeling waterbalans
Om de osmolariteit in balans te houden, moet de waterbalans constant zijn. De inname en
excretie van water moeten in balans zijn.
Obligaat is er wateverlies via urine, luchtwegen (perspiratio insensibilis), huid en faeces.
Deze is belangrijk bij de temperatuurregeling.
Ook via de nieren wordt er obligaat water verloren voor de excretie van stoffen.
Er moet rekening gehouden worden met de inwendige watercyclus waarbij water
gesecreteerd proximaal in het GI-stelsel distaal weer wordt opgenomen:
− Speeksel: 2,5 l
− Maagsap: 1,5 l
− Galsap: 0,8 l
− Pancreassap: 0,7 l
− Dundarmsap: 3,0 l
GI-pathologie kan deze cyclus volledig verstoren (8-9 l in totaal) via braken, diarree, ileus,...
Urine heeft de grootste rol in de regeling van de waterbalans. Hij regelt de wateroutput en de
excretie van opgeloste stoffen. Iedere dag wordt zo’n 600 mOsm aan opgeloste stoffen
geëxcreteerd in een variabele hoeveelheid water wat dus leidt tot concentratie of dilutie. De
nieren kunnen:
− Dilutie tot 10x de plasmaconcentratie (30 mOsm)
− Concentratie tot 4x de plasmaconcentratie (1200 mOsm)
Osmolenexcretie = Urineosmolaliteit x Urinedebiet
Urine bestaat uit 2 delen:
1) Osmolaire klaring: Dit is volume urine nodig om een opgeloste stoffen op iso-
osmotische wijze te verwijderen.
Cosm = (Uosm . V) / Posm
2) Vrije water klaring: Dit is het volume urine nodig om tot het totaal urinaire volume te
komen.
CH2O = V – Cosm
Negatieve vrij-waterklaring: TH2O = Cosm - V
De free water clearance is:
− = 0: Bij iso-osmotische urine
− < 0: Bij geconcentreerde urine (tot 1,5 l/dag)
− > 0: Bij gedilueerde urine (tot 18 l/dag)
4
Deel 2: Stoornissen van homeostase
Inleiding
Een homeostasemechanisme is een mechanisme dat een aantal bioconstanten tussen enge
grenzen houdt, ondanks schommelingen in het uitwendig milieu.
Een homeostatisch systeem bestaat uit:
− Set-point
− Sensormechanismen
− Effectormechanismen
Een verstoring van 1 van deze delen of een verandering van het uitwendige milieu dat het
regelbereik overschrijdt leidt primair tot een verstoring van dat homeostasemechanisme en
secundair tot een verstoring van andere homeostasemechanismen.
Als de regelmechanismen zich te traag aanpassen, kunnen er zeer grote oscillaties rond het
set-point ontstaan.
Hoofdstuk 1: Volume en osmolaliteit
1. Fysiologische aspecten
1.1 Distributie van het lichaamswater
Het menselijk lichaam bestaat voor 60% uit water qua gewicht. Vet bevat slechts 13% water.
De verschillen in vetmassa in organen verklaren de verschillen in watergehalte in die
organen in functie van geslacht (man>vrouw), leeftijd (oud>jong),…
In het lichaam zit dit water in verschillende compartimenten:
Compartiment % totale % totale
lichaamswater lichaamsgewicht
Intracellulair 55 33
Extracellulair: 45 27
- Interstitieel 20 12
- Plasma 7,5 4,5
- Bot 7,5 4,5
- Dens bindweefsel 7,5 4,5
- Transcellulair 2,5 1,5
Onder transcellulair vocht verstaat men: cerebrospinaal, pleuraal, pericard, peritoneum,
oogbol en synoviaal vocht. Normaal gezien is dit klein, maar het groot worden onder
pathologische omstandigheden.
1.2 Samenstelling van het lichaamswater
1.2.1 Verschillen tussen extracellulair en intracellulair milieu
De osmolaliteit (mOsm/kg) en de osmolariteit (mOsm/l) staat voor de concentratie opgeloste
stoffen in de vloeistof. In het geval van water zijn de osmolaliteit en osmolariteit aan elkaar
gelijk.
In principe is de osmolaliteit intra- en extracellulair gelijk door de osmose van water tussen
de compartimenten. Toch hebben het extra- en intracellulaire milieu een andere
samenstelling door de verschillen in permeabiliteit, actieve pompen en intracellulaire
eiwitbinding van osmolen. Intracellulair zijn de ionen sterk gecompartimentaliseerd.
1
, Ziektemechanismen
De effectieve osmolaliteit of toniciteit wordt bepaald door effectieve osmolen. Dit zijn stoffen
die voor het grootste deel beperkt zijn tot het ECF of het ICF. Zij hebben echt het vermogen
om osmose van water tussen verschillende compartimenten te bewerkstelligen. Vb. Na +,
mamnitol, K+ (in theorie, maar hij wordt constant gehouden),...
Ineffectieve osmolen zijn stoffen die relatief vrij diffunderen tussen het ECF en ICF. Ze
hebben weinig invloed op de osmotische beweging van water tussen compartimenten. Vb.
Ethanol, glucose (wel effectief bij acute hyperglycemie), ureum (wel effectief bij dialysis
disequilibrium),…
Dialysis disequilibrium syndroom ontstaat bij te snelle dialyse. Door de dialyse daalt het
extracellulaire ureum. Doordat ureum zich niet zo snel over de celmembraan kan
verplaatsen, zal er kort een onevenwicht zijn en er ontstaat oedeem. Vooral in de hersenen
zorgt dit voor problemen. Dialyse moet dus voldoende traag gebeuren om ureum de kans te
geven te diffunderen.
Osmolaliteit is ook gebaseerd op basis van het watervolume. Water maakt 93% uit van het
totale plasmavolume. Bij een hyperlipidemie zal het percentage water lager zijn en stijgen
dus de concentraties van alle osmolen.
[Na+]plasma = 142 mmol/l → [Na+]plasma, water = 142/0,93 mmol/l = 154 mmol/l
1.2.2 Vloeistofverplaatsing tussen intravasculair en interstitieel compartiment
De vloeistofverplaatsing tussen het plasmacompartiment en het interstitieel wordt bepaald
door de Starlingkrachten en de filtratie coëfficiënt (Kf):
Q = Kf [(Pp – Pi) - (πp - πi)]
Kf is evenredig met de permeabiliteit en het capillaire oppervlak.
In de glomerulaire capillairen is de doorlaatbaarheid zeer groot. Ook zit dit vaatbed tussen 2
arteriolen met een hoge Ph. Daarom zal hij over de hele lijn aan filtratie doen zonder
reabsorptie.
De oncotische druk (π) wordt bepaald door de eiwitten die niet vrij kunnen diffunderen.
Eiwitten hebben dus een grote invloed op de vocht- en elektrolytdistributie tussen deze
compartimenten. De eiwitconcentratie in het plasma is veel hoger dan die in het interstitieel
compartiment. Albumine is hier voor het grootste deel verantwoordelijk voor.
Over het capillair bed zal ongeveer evenveel vocht dat arterieel uittreedt aan de veneuze
zijde weer opgenomen worden. Kleine onevenwichten worden via de lymfestroom opgelost.
1.2.3 Samenstelling van bepaalde lichaamsvochten
Dit is relevant voor interpretatie van labowaarden bij vochtverlies:
2
, Ziektemechanismen
Als iemand veel zweet, zal de osmolaliteit stijgen, omdat de persoon vooral water en weinig
osmolen verliest.
1.3 Water en Na+-balans
Deze beide homeostasemechanismen zijn sterk met elkaar verbonden.
De regeling van het volume extracellulair vocht is essentieel voor het behoud van de
bloeddruk en de perfusie en functie van de weefsels.
De regeling van de osmolaliteit is essentieel voor het behoud van celvolume en de
celfunctie, vb in het centraal zenuwstelsel.
Gemeenschappelijke kenmerken:
− Sensoren registreren een verstoring van het evenwicht
− Verstoring leidt tot efferente stimuli: neurologisch, hormonaal of hemodynamisch
− Effectororganen herstellen het evenwicht
− Beiden werken via de nieren
Verschillen:
Regeling ECV Regeling osmolaliteit
Registratie van... Effectief circulerend volume Plasma osmolaliteit
Sensoren Carotis, aorta, afferente Osmoreceptoren in de HT
arteriool en atria
Efferent signaal RAAS, sympathicus, ADH en ADH en dorst
ANP
Effector - Korte termijn: Hart, - Nieren
bloedvaten - Hersenen
- Lange termijn: Nieren
Effect - Korte termijn: Bloeddruk - Water-excretie
- Lange termijn: Na+-excretie - Water-intake
De toniciteit, osmolaire status, wordt geregeld door de waterbalans. Het ECV wordt geregeld
door de Na+-balans.
Veranderingen in de Na+-balans zullen zich meestal uiten als expansie/oedeem of
contractie/dehydratatie van het ECV. Stoornissen in de waterbalans zullen zich tonen als
veranderingen in de Na +-concentratie.
1.4 Homeostase van de waterbalans
Normale plasma-osmolaliteit = 275-295 mOsm/kg
1.4.1 Bepaling osmolaliteit
De osmolaliteit kan in het labo gemeten worden. Hij kan ook berekend worden:
Osmolariteit (mOsm/l) = 2 (Na + + K+) + (ureum (mg%)/6) + (glucose (mg%)/18) - 10
OF: Osmolariteit = 2 Na+ + (ureum (mg%)/6) + (glucose (mg%)/18)
3
, Ziektemechanismen
Het verschil tussen de gemeten en de berekende osmolariteit heet de osmolar gap. Deze
ontstaat bij ongewone osmolen in het plasma, vb ethanol, methanol, ethyleenglycol,
mannitol, sorbitol,…
1.4.2 Regeling waterbalans
Om de osmolariteit in balans te houden, moet de waterbalans constant zijn. De inname en
excretie van water moeten in balans zijn.
Obligaat is er wateverlies via urine, luchtwegen (perspiratio insensibilis), huid en faeces.
Deze is belangrijk bij de temperatuurregeling.
Ook via de nieren wordt er obligaat water verloren voor de excretie van stoffen.
Er moet rekening gehouden worden met de inwendige watercyclus waarbij water
gesecreteerd proximaal in het GI-stelsel distaal weer wordt opgenomen:
− Speeksel: 2,5 l
− Maagsap: 1,5 l
− Galsap: 0,8 l
− Pancreassap: 0,7 l
− Dundarmsap: 3,0 l
GI-pathologie kan deze cyclus volledig verstoren (8-9 l in totaal) via braken, diarree, ileus,...
Urine heeft de grootste rol in de regeling van de waterbalans. Hij regelt de wateroutput en de
excretie van opgeloste stoffen. Iedere dag wordt zo’n 600 mOsm aan opgeloste stoffen
geëxcreteerd in een variabele hoeveelheid water wat dus leidt tot concentratie of dilutie. De
nieren kunnen:
− Dilutie tot 10x de plasmaconcentratie (30 mOsm)
− Concentratie tot 4x de plasmaconcentratie (1200 mOsm)
Osmolenexcretie = Urineosmolaliteit x Urinedebiet
Urine bestaat uit 2 delen:
1) Osmolaire klaring: Dit is volume urine nodig om een opgeloste stoffen op iso-
osmotische wijze te verwijderen.
Cosm = (Uosm . V) / Posm
2) Vrije water klaring: Dit is het volume urine nodig om tot het totaal urinaire volume te
komen.
CH2O = V – Cosm
Negatieve vrij-waterklaring: TH2O = Cosm - V
De free water clearance is:
− = 0: Bij iso-osmotische urine
− < 0: Bij geconcentreerde urine (tot 1,5 l/dag)
− > 0: Bij gedilueerde urine (tot 18 l/dag)
4
