1BaFAR
Fysiologie en pathofysiologie van het
skelet en spieren
Partim I
, INLEIDING
Fysiologie= Leer van de normale levensverschijnselen bij dier en plant
➔ Fysiologie gaat op zoek naar de mechanismen van het leven (hoe/waarom vragen)
= functioneel verklarende wetenschap.
Fysiologie is een integratieve wetenschap, ze combineert
informatie van velereductionistische wetenschappen.
➔ Integratief: Gebruik van alle wetenschappen om te verklaren hoe een
organismeleeft, alle stukjes weer samenvoegen om echte werking te
weten
➔ Reductionistisch: We kappen alles in stukjes en om te weten waar het
geheel is uitopgebouwd
Fysiologie bestudeerd de relatie tussen structuur en functie van levende
organismen op alle niveaus: cel, weefsel, orgaan, organisme …
Bijvoorbeeld: HART
➔ Structuur: spierweefsel, kleppen, 4 kamers, kroonslagaders,
elektrisch geleidingsweefsel
➔ Functie: pompen (vullen, ledigen)
Bijvoorbeeld: HARTSPIERCEL
➔ Structuur: celmembraan, celorganellen, ionenkanalen, contractie eiwitten
➔ Functie: elektrische + mechanische eigenschappen van de cel
HOMEOSTASE
1e fysioloog: Claude Bernard had een integratieve, holistische manier van denken.
Een levend organisme kenmerkt zich door het blijven bestaan van een groot aantal
evenwichtstoestanden van het ‘milieu interieur’, noodzakelijk voor het leven van de
individuele cellen. (lichaamsconstanten; parameters)
Het milieu interieur: een interne soep, het interne lichaamsvocht, waarin
de cellen zichbevinden
- Is constant en moet voldoen aan een aantal voorwaarden (eigenschappen)
- Hierdoor krijgen we lichaamsconstanten (= vitale parameters)
- Zolang deze vitale parameters oke zijn en als constant blijven , blijft de cel leven
(wanneer ontregeld, gaan cellen kapot)
Bv. pH (7,4), temp (37°C), bloeddruk (120/80 mm Hg), suikergehalte (80 –
100 mg/dL, zuustofdruk, natriumgehalte, kaliumgehalte ….
Gezondheid: lichaam is in staat om deze lichaamsconstanten in steady state te houden
→ homeostase (homeo: vocht - stase: bewaren)
Lichaamsconstante: parametrische constanten die onderhevig zijn aan de homeostase
1
,Lichaamsconstanten worden ‘constant of steady-state’ gehouden door regelmechanismen
(homeostatische processen = negatieve FB systemen: systemen die beantwoorden aan
ontregelingen van mechanisme)
➔ Stel: Na- concentratie te laag, lichaam zal die proberen te verhogen
Regelmechanismen zijn opgebouwd uit organen of orgaansystemen, die op zichzelf bestaan
uit individuele cellen.
➔ De fysiologie tracht de regelmechanismen te ontrafelen, meestal door reacties te
bestuderen op een opzettelijke ontregeling (met proefdieren)
FEEDBACKSYSTEMEN
Heel de homeostase wordt geregeld via feedbacksystemen
Feedbacksysteem bestaat uit een netwerk van verschillende cellen en organellen
- Belang van communicatie tussen cellen en organellen
- Antagonistische FB systemen: FB-systemen die omgekeerde van elkaar doen
- Redundancy van FB-systemen: verschillende systemen voor hetzelfde ding
Variabele Effector
Sensor Controle centrum
FUNCTIONELE COMPARTIMENTEN VAN HET LICHAAM (MILIEU INTERIEUR)
2
,Schematische voorstelling van het lichaam (milieu interieur)
- Totale hoeveelheid vocht: 42L
- 3 lichaamscompartimenten
o 2/3 lichaamsvocht: intracellulair vocht
▪ Intracellulair compartiment
o 1/3 lichaamsvocht: extracellulair vocht
▪ Intravasculair compartiment
• Plasma: vocht van het bloed
▪ Interstitieel compartiment
• Vocht dat tussen de bloedvaten en de cel zit
- 2 uitwisselingsmembranen
o Celmembraan
▪ Uitwisselingsoppervlakte tussen intracellulair en extracellulair
o Capillaire wand
▪ Uitwisselingsoppervlakte tussen het interstitieel en intravasculair
compartiment
- Lymfevaten
o Verbinding tussen het interstitieel compartiment en het bloed, die niet door
het capillaire membraan moet passeren
- Output en intake
o Bloed: regelbare compartiment van het lichaam
o Controle interne milieu via het bloed
o Bloed heeft invloed op andere compartimenten
o Sensoren zitten in de bloedbaan en meten de eigenschappen van het bloed -
> wnr er iets ontregeld is melden ze dit aan het controle systeem die dit
terug aanpassen
o Uitwisseling met omgeving gebeurt steeds via intravasculaire compartiment
(het bloed),nadien alle andere compartimenten
Bv magnesium :wordt opgenomen in bloedbaan, gaat door capillaire wand en door
celmembraan in de cel
Bepalen van volumes van lichaamscompartimenten
- Totaal volume:
o Toedienen van radioactief water (je kent de hoeveelheid) en concentratie
bepalen -> verdeeld zich over alle lichaamscompartimenten -> regel van 3
- Extracellulair volume
o Toedienen van sucrose of insuline -> verdeeld zich over bloed en interstitiele
ruimte (kan niet door celmembraan) -> na uur meten in het bloed -> EC
volume bepalen aan de hand van regel van 3
- Plasma volume
o Toedienen van radioactief albumine -> blijft in plasma -> je kent de
concentratie -> meten in het bloed -> regel van 3: plasma volume bepalen
3
,OPGELOSTE STOFFEN IN LICHAAMSCOMPARTIMENTEN
De verschillende compartimenten van het lichaam verschillen sterk in concentraties van
opgeloste stoffen
- Ionen
- Eiwitten
- Glucose
- Metabolieten
KADER VANBUITEN KENNEN
Opvallend:
- Calcium zit opgeslagen in SR, daarom laag buiten de cel
- Glucose is intra-cellulair opgebruikt door ATP-productie van mitochondriën
- Eiwitten (hierbij horen de fosfaatgroepen) zijn hoog intraceullulair aanwezig, want
ribosomen in cellen produceren eiwitten
Samenstelling van lichaamsvochten
Lichaamsvochten bestaan voornamelijk uit water met opgeloste ionen en andere stoffen zoals
glucose en metabolieten. De uitwisseling van deze stoffen tussen verschillende compartimenten
gebeurt door verschillende krachten en mechanismen:
- Diffusiekrachten
o Diffusie is het proces waarbij deeltjes van een hoge naar een lage concentratie
bewegen zodat er een gelijke verdeling is
o De concentraties van ionen in het intravasculair en interstitieel compartiment
zijn vergelijkbaar vanwege dezelfde permeabiliteit voor de capillaire wand.
Hierdoor kunnen deze opgeloste stoffen vrij diffunderen en concentraties
egaliseren.
o Eiwitten vormen een uitzondering omdat ze te groot zijn om door de capillaire
wand te diffunderen, wat resulteert in een aanzienlijke hogere eiwitconcentratie
in het intravasculaire compartiment.
4
, o Diffusiekrachten zijn aanwezig tussen de compartimenten waar een
concentratieverschil bestaat. Voor opgeloste stoffen zoals ionen is er diffusie,
enkel als er permeabiliteit is.
- Elektrisch evenwicht
o Zorgt voor de balans van elektrische ladingen over de celmembranen
o Elektrisch evenwicht tussen het intra en extracellulair compartiment, wordt
grotendeels bereikt doordat de natrium-kalium pomp zorgt voor een balans
tussen natrium en kalium
▪ Natrium wordt actief uit de cel gepompt
▪ Kalium wordt in de cel gepompt.
o Negatieve ionen (zoals chloor) extracellulair gecompenseerd door negatieve
intracellulaire fosfaatgroepen
Permeabiliteit van uitwisselingsoppervlakten
- Eiwitten
o Eiwitten zijn in hogere concentraties aanwezig in het bloed dan interstitieel. Dit
komt doordat eiwitten opgenomen worden via de voeding. De capillaire wand is
niet permeabel voor eiwitten
- Ionen
o Capillaire wand: zeer permeabel, waardoor de concentraties in het
intravasculaire en interstitieel compartiment bijna gelijk zijn -> er is diffusie
(chemisch proces dat streeft naar evenwicht van concentraties)
o Celmembraan: veel minder permeabel voor ionen vanwege de
fosfolipidendubbellaag -> ionen kunnen enkel via specifieke ionenkanalen
diffunderen
- Water
o Water is zeer permeabel over zowel de capillaire wand als de celmembraan.
Hierdoor is er mogelijkheid tot osmotische verplaatsing, afhankelijk van de
concentratieverschillen van niet-permeabele deeltjes zoals eiwitten en andere
grote moleculen
o Osmotisch evenwicht
▪ Osmose is de beweging van water door het CELMEMBRAAN van een
gebied met een lage concentratie opgeloste stoffen naar een gebied met
een hoge concentratie opgeloste stoffen
5
Fysiologie en pathofysiologie van het
skelet en spieren
Partim I
, INLEIDING
Fysiologie= Leer van de normale levensverschijnselen bij dier en plant
➔ Fysiologie gaat op zoek naar de mechanismen van het leven (hoe/waarom vragen)
= functioneel verklarende wetenschap.
Fysiologie is een integratieve wetenschap, ze combineert
informatie van velereductionistische wetenschappen.
➔ Integratief: Gebruik van alle wetenschappen om te verklaren hoe een
organismeleeft, alle stukjes weer samenvoegen om echte werking te
weten
➔ Reductionistisch: We kappen alles in stukjes en om te weten waar het
geheel is uitopgebouwd
Fysiologie bestudeerd de relatie tussen structuur en functie van levende
organismen op alle niveaus: cel, weefsel, orgaan, organisme …
Bijvoorbeeld: HART
➔ Structuur: spierweefsel, kleppen, 4 kamers, kroonslagaders,
elektrisch geleidingsweefsel
➔ Functie: pompen (vullen, ledigen)
Bijvoorbeeld: HARTSPIERCEL
➔ Structuur: celmembraan, celorganellen, ionenkanalen, contractie eiwitten
➔ Functie: elektrische + mechanische eigenschappen van de cel
HOMEOSTASE
1e fysioloog: Claude Bernard had een integratieve, holistische manier van denken.
Een levend organisme kenmerkt zich door het blijven bestaan van een groot aantal
evenwichtstoestanden van het ‘milieu interieur’, noodzakelijk voor het leven van de
individuele cellen. (lichaamsconstanten; parameters)
Het milieu interieur: een interne soep, het interne lichaamsvocht, waarin
de cellen zichbevinden
- Is constant en moet voldoen aan een aantal voorwaarden (eigenschappen)
- Hierdoor krijgen we lichaamsconstanten (= vitale parameters)
- Zolang deze vitale parameters oke zijn en als constant blijven , blijft de cel leven
(wanneer ontregeld, gaan cellen kapot)
Bv. pH (7,4), temp (37°C), bloeddruk (120/80 mm Hg), suikergehalte (80 –
100 mg/dL, zuustofdruk, natriumgehalte, kaliumgehalte ….
Gezondheid: lichaam is in staat om deze lichaamsconstanten in steady state te houden
→ homeostase (homeo: vocht - stase: bewaren)
Lichaamsconstante: parametrische constanten die onderhevig zijn aan de homeostase
1
,Lichaamsconstanten worden ‘constant of steady-state’ gehouden door regelmechanismen
(homeostatische processen = negatieve FB systemen: systemen die beantwoorden aan
ontregelingen van mechanisme)
➔ Stel: Na- concentratie te laag, lichaam zal die proberen te verhogen
Regelmechanismen zijn opgebouwd uit organen of orgaansystemen, die op zichzelf bestaan
uit individuele cellen.
➔ De fysiologie tracht de regelmechanismen te ontrafelen, meestal door reacties te
bestuderen op een opzettelijke ontregeling (met proefdieren)
FEEDBACKSYSTEMEN
Heel de homeostase wordt geregeld via feedbacksystemen
Feedbacksysteem bestaat uit een netwerk van verschillende cellen en organellen
- Belang van communicatie tussen cellen en organellen
- Antagonistische FB systemen: FB-systemen die omgekeerde van elkaar doen
- Redundancy van FB-systemen: verschillende systemen voor hetzelfde ding
Variabele Effector
Sensor Controle centrum
FUNCTIONELE COMPARTIMENTEN VAN HET LICHAAM (MILIEU INTERIEUR)
2
,Schematische voorstelling van het lichaam (milieu interieur)
- Totale hoeveelheid vocht: 42L
- 3 lichaamscompartimenten
o 2/3 lichaamsvocht: intracellulair vocht
▪ Intracellulair compartiment
o 1/3 lichaamsvocht: extracellulair vocht
▪ Intravasculair compartiment
• Plasma: vocht van het bloed
▪ Interstitieel compartiment
• Vocht dat tussen de bloedvaten en de cel zit
- 2 uitwisselingsmembranen
o Celmembraan
▪ Uitwisselingsoppervlakte tussen intracellulair en extracellulair
o Capillaire wand
▪ Uitwisselingsoppervlakte tussen het interstitieel en intravasculair
compartiment
- Lymfevaten
o Verbinding tussen het interstitieel compartiment en het bloed, die niet door
het capillaire membraan moet passeren
- Output en intake
o Bloed: regelbare compartiment van het lichaam
o Controle interne milieu via het bloed
o Bloed heeft invloed op andere compartimenten
o Sensoren zitten in de bloedbaan en meten de eigenschappen van het bloed -
> wnr er iets ontregeld is melden ze dit aan het controle systeem die dit
terug aanpassen
o Uitwisseling met omgeving gebeurt steeds via intravasculaire compartiment
(het bloed),nadien alle andere compartimenten
Bv magnesium :wordt opgenomen in bloedbaan, gaat door capillaire wand en door
celmembraan in de cel
Bepalen van volumes van lichaamscompartimenten
- Totaal volume:
o Toedienen van radioactief water (je kent de hoeveelheid) en concentratie
bepalen -> verdeeld zich over alle lichaamscompartimenten -> regel van 3
- Extracellulair volume
o Toedienen van sucrose of insuline -> verdeeld zich over bloed en interstitiele
ruimte (kan niet door celmembraan) -> na uur meten in het bloed -> EC
volume bepalen aan de hand van regel van 3
- Plasma volume
o Toedienen van radioactief albumine -> blijft in plasma -> je kent de
concentratie -> meten in het bloed -> regel van 3: plasma volume bepalen
3
,OPGELOSTE STOFFEN IN LICHAAMSCOMPARTIMENTEN
De verschillende compartimenten van het lichaam verschillen sterk in concentraties van
opgeloste stoffen
- Ionen
- Eiwitten
- Glucose
- Metabolieten
KADER VANBUITEN KENNEN
Opvallend:
- Calcium zit opgeslagen in SR, daarom laag buiten de cel
- Glucose is intra-cellulair opgebruikt door ATP-productie van mitochondriën
- Eiwitten (hierbij horen de fosfaatgroepen) zijn hoog intraceullulair aanwezig, want
ribosomen in cellen produceren eiwitten
Samenstelling van lichaamsvochten
Lichaamsvochten bestaan voornamelijk uit water met opgeloste ionen en andere stoffen zoals
glucose en metabolieten. De uitwisseling van deze stoffen tussen verschillende compartimenten
gebeurt door verschillende krachten en mechanismen:
- Diffusiekrachten
o Diffusie is het proces waarbij deeltjes van een hoge naar een lage concentratie
bewegen zodat er een gelijke verdeling is
o De concentraties van ionen in het intravasculair en interstitieel compartiment
zijn vergelijkbaar vanwege dezelfde permeabiliteit voor de capillaire wand.
Hierdoor kunnen deze opgeloste stoffen vrij diffunderen en concentraties
egaliseren.
o Eiwitten vormen een uitzondering omdat ze te groot zijn om door de capillaire
wand te diffunderen, wat resulteert in een aanzienlijke hogere eiwitconcentratie
in het intravasculaire compartiment.
4
, o Diffusiekrachten zijn aanwezig tussen de compartimenten waar een
concentratieverschil bestaat. Voor opgeloste stoffen zoals ionen is er diffusie,
enkel als er permeabiliteit is.
- Elektrisch evenwicht
o Zorgt voor de balans van elektrische ladingen over de celmembranen
o Elektrisch evenwicht tussen het intra en extracellulair compartiment, wordt
grotendeels bereikt doordat de natrium-kalium pomp zorgt voor een balans
tussen natrium en kalium
▪ Natrium wordt actief uit de cel gepompt
▪ Kalium wordt in de cel gepompt.
o Negatieve ionen (zoals chloor) extracellulair gecompenseerd door negatieve
intracellulaire fosfaatgroepen
Permeabiliteit van uitwisselingsoppervlakten
- Eiwitten
o Eiwitten zijn in hogere concentraties aanwezig in het bloed dan interstitieel. Dit
komt doordat eiwitten opgenomen worden via de voeding. De capillaire wand is
niet permeabel voor eiwitten
- Ionen
o Capillaire wand: zeer permeabel, waardoor de concentraties in het
intravasculaire en interstitieel compartiment bijna gelijk zijn -> er is diffusie
(chemisch proces dat streeft naar evenwicht van concentraties)
o Celmembraan: veel minder permeabel voor ionen vanwege de
fosfolipidendubbellaag -> ionen kunnen enkel via specifieke ionenkanalen
diffunderen
- Water
o Water is zeer permeabel over zowel de capillaire wand als de celmembraan.
Hierdoor is er mogelijkheid tot osmotische verplaatsing, afhankelijk van de
concentratieverschillen van niet-permeabele deeltjes zoals eiwitten en andere
grote moleculen
o Osmotisch evenwicht
▪ Osmose is de beweging van water door het CELMEMBRAAN van een
gebied met een lage concentratie opgeloste stoffen naar een gebied met
een hoge concentratie opgeloste stoffen
5
