ALGEMENE EN MENSELIJKE FYSIOLOGIE
HOOFDSTUK 1 INLEIDING
Fysiologie = studie van de levende, lichamelijke natuur volgens functie
- Physis = natuur, logos = studie -> studie van de natuur
- Fysica = studie levenloze natuur, psychologie = studie geestelijke, anatomie = studie vorm
- Soorten fysiologie: planten, menselijke, pathologische, toegepaste, normale, vergelijkende dieren…
Eigenschappen levende wezens (mens, bacterie, schimmel…)
- Uitwisseling met omgeving (opname of secretie)
- Metabolisme (anabolisme, katabolisme)
- Reactie op stimuli, prikkelbaarheid + aanpassingsvermogen (uitwending en inwendig) -> zintuigen
- Ontwikkeling (groei, vermenigvuldigen) + differentiatie (specialisatie)
ð Drijfveer = overleven
- Op korte termijn: overleven van 1 organisme
- Op lange termijn: genetisch materiaal van soort (voortplanten) -> blijven leven van soort
! Alles in ons lichaam ontstaan omdat het een voordeel gaf (alles met nadeel verdwijnt) = natuurlijke selectie
ð Soms nog restanten over, sommige niet goed begrepen
Organisatieniveaus
- Chemisch niveau: atomen die zich verbinden tot moleculen
- Celniveau: cellen van hetzelfde type werken samen om 1 specifieke functie uit te voeren -> weefsel
- Orgaanniveau: orgaan bestaat uit 2 of meer verschillende weefsels die samenwerken om specifieke
functie uit te voeren
- Orgaanstelselniveau: organen werken samen in orgaanstelsels
- Organismeniveau: samenwerking van alle orgaanstelsels in lichaam om leven in stand te houden
ð Iets wat stelsel negatief beïnvloedt, zal uiteindelijk negatieve invloed hebben op alle onderdelen stelsel
Ontstaan moderne fysiologie
- Grieken: Erasistratus, Galenus, Aristoteles
- 16e-17e eeuw: William Harvey (werking bloedsomloop), René Descartes (lichaam vs geest)
- Claude Bernard (1812-1878) = grondlegger moderne fysiologie ->
o Functie van lever, alvleesklier, glycogeen
o Milieu interieur: alle nodige elementen leveren (zuurstof, water), het overbodige afvoeren ->
constant houden van homeostase (niet constant -> ziek)
o Fysiologische onderzoeksmethodes: experimentele interventie, op mensen (invasief, niet-
invasief), op dieren (ratten, muizen -> ethisch debat)
Dieren in fysiologie
- Spontane genetische wijzigingen bij dieren als model voor humane ziekte
o Zucker-ratten: fout in gen voor leptine receptoren in hypothalamus -> geen
verzadigingsgevoel -> obesitas (ook soms bij mensen)
- Genetische manipulatie dieren
o Gen knock-out: myostatine knock out (schwarzenegger mouse)
o Gen overexpressie: mutant human gen voor superoxide dismutase (SOD) veroorzaakt
amyotrofe lateraal sclerose (ALS) bij muizen
,Ontwikkeling van medicijnen
o Bio-informatica en cellulair onderzoek (high-troughput screening)
o Dierproeven: proof of principle, dierlijk model voor menselijke ziekte, drug safety,
farmocokinetiek
- Fase 1: clinical trials -> testen op gezonde vrijwilliger, farmacokinetiek
- Fase 2: drug testen op doelpopulatie
- Fase 3: grote multicenter studies -> voldoende statistische power, representatief + goedkeuring door
FDA/EMEA -> op markt brengen
- Fase 4: zelfde medicijn voor nieuwe toepassing
Homeostase en feedbacksystemen
! Ziekte = falen van homeostase
ð Homeostase: constant houden van ‘mileu interieur’, vele parameters, dynamisch evenwicht
- Homeostatische regulering = aanpassing van fysiologische systemen
- Voorbeeld verstoorde homeostase = diabetes
o Maaltijd -> suiker in bloed = verstoring suikerspiegel (glycemie) -> tegenwerken door insuline
o Type I -> productie van insuline defect (b-cellen beschouwd als indringer, auto-immuunziekte)
o Feedbackloop overgenomen door technologie (glucosemeter, insuline injectie…)
ð Negatieve feedback: beschermen van set-point, maakt wijzigingen ongedaan
o Sensor (receptor) -> detecteren afwijking van set-point door (externe) verstoring
o Integratiecentrum (besturing) bepaalt respons
o Effector produceert de respons (werking gaat prikkel tegengaan)
- Situatie van homeostase – stimulus die homeostase verstoord – gemeten door receptor –
integratiecentrum stuurt respons naar effector (via hormonen, zenuwen…) – situatie corrigeren tot
opnieuw bereiken homeostase
- Setpoints belangrijke bloedparameters
Parameter Setpoint Ziekte/symptoom
Glucose 90 mg/dl Te hoog: diabetes, te laag: hypoglycemie
pH 6,8 – 7,2 Te hoog: alkalose, te laag: acidose
Ureum 25 mg/dl Te hoog: uremie
Zuurstof 20 mg/dl Te laag: hypoxie
Vetten 600 mg/dl Te hoog: hypercholesterolemie
Eiwitten 7 g/dl Te laag: ondervoeding, oedeem
Temperatuur 37 (30-41)
ð Positieve feedback: werking van effector gaat prikkel gaan versterken = zichzelf versterkende cyclus
- Betrokken bij de regulering van mogelijk gevaarlijke of belastende processen
- Meestal deeltje van grotere negatieve feedback loop
HOOFDSTUK 8 HET ZENUWSTELSEL
8.1 OPDELING VAN HET ZENUWSTELSEL
2 celtypes
- Neuronen: basis functionele eenheden van zenuwstelsel
- Steuncellen (neurogliacellen): steunweefsel vormen, fijn ondersteunend netwerk
Anatomische opdeling
- Centraal zenuwstelsel: hersenen en ruggenmerg
o Integratie en coördinatie verwerking sensorische informatie + doorgeven impulsen, hogere
functies (intelligentie, geheugen en emoties)
- Perifeer zenuwstelsel (alle neuronale weefsel buiten CZS): craniale zenuwen en spinale zenuwen
,Functionele opdeling zenuwstelsel
ð Afferent/sensorisch: alle info die naar centraal zenuwstelsel gaat
- Somatisch: alles van buiten het lichaam (zintuigen)
- Visceraal: info uit het lichaam zelf (homeostase,
proprioceptoren)
ð Integratiecentrum (centraal zenuwstelsel)
ð Efferent/motorisch: alle info die van het centraal zenuwstelsel
vertrekt (naar effectoren = doelorganen)
- Somatisch zenuwstelsel: skeletspieren
- Autonoom/visceraal: gladde spieren, klieren, hartspier…
o Parasympathisch: rest and digest systeem
o Orthosympatisch: fight or flight systeem
Neuronen = functionele eenheden van zenuwstelsel
- Dendrieten: opvangen van prikkels (afferent)
- Cellichaam: integratie van de signalen, bevat de celkern
o Veel mitochondriën, ribosomen, ruw endoplasmatisch reticulum (-> lichaampjes van Nissl)
- Axonheuvel en axon (efferente uitloper): productie en geleiding van impuls
o Er kunnen zich collaterale takken afsplitsen
- Zenuwuiteinden: vrijzetten van chemische stoffen (neurotransmitter), synaps vormen
Anatomische classificatie neuronen
- Multipolair: cellichaam, meerdere dendrieten, 1 axon (meest voorkomend)
- (pseudo)unipolair: dendriet niet via cellichaam, gaat rechtstreeks over in axon
(CL gaat alles in stand houden) (meeste sensibele neuronen)
- Bipolair: 1 dendriet en 1 axon (1 toekomend en 1 uitgaand signaal) (zintuigen)
Functionele classificatie neuronen
ð Sensibele/sensorische/afferente neuronen: ontvangen info van zintuigcellen, info doorgeven aan CZS
ð Schakelcellen, interneuronen, associatieneuronen: interne connecties (in hersenen of ruggenmerg)
ð Motorische/efferente neuronen: impulsen van CZS naar effectoren (doelcellen) leiden
Glia/steuncellen van het perifeer zenuwstelsel
ð Schwancellen of neurolemmocyten
- Vormen van myelineschede rond de axonen (gestructureerd en ordelijk)
- ‘isolatie’ door de vele lagen vette plasma-membraan (dubbele laag fosfolipiden
- Versnellen van prikkelgeleiding in axonen
- Knopen van Ranvier: opneingen in myelinescheden (signaal van knoop naar knoop springen)
ð Sattelietcellen: ondersteunen van neuronen in ganglia
Glia/steuncellen van het centraal zenuwstelsel
ð Oligodendrocyten: myelineschede vormen, elektrische isolator (witte stof)
ð Microglia: ‘opruimers’, fagocyterende cellen (ontstaan uit witte bloedcellen)
ð Ependymcellen: bekleden van de inwendige holte (= ependym), productie van cerebrospinaal vocht
ð Astrocyten: structurele en metabole ondersteuning van neuronen
- Vormen bloed-hersenbarrière: endotheelcellen in hersenen liggen heel dicht, astrocyten als extra laag
erond -> heel strike barrière (niet zomaar alles erdoor diffunderen)
, Grijze en witte stof
ð Perifeer zenuwstelsel
- Grijze stof: ganglia (collectie van cellichamen van neuronen)
- Witte stof: zenuwen (bundels van axonen)
ð Centraal zenuwstelsel
- Grijze stof: hersencortex, hersenkernen (collectie cellichamen in binnenkant centraal), centra,
(collectie cellichaam neuronen, specifieke functies), hogere centra (complex)
- Witte stof: tracts (bundels axonen met gemeenschappelijke oorsprong, functie en bestemming),
kolommen (meerdere tracts)
8.2 ACTIEPOTENTIALEN EN PRIKKELGELEIDING
Taak neuronen -> prikkels vormen en voortgeleiden
Celmembraan vaak niet doorlaatbaar voor ionen (wateroplosbaar)
ð Concentratiegradiënt
ð Na zit vooral buiten, K zit vooral binnen
ð 2 soorten transport: ionkanalen (specifiek per ion), poortkanalen (kunnen open en dicht, van hoge naar
lage concentratie via diffusie)
Neuronen ~ batterijen
ð Potentiaalverschil = verschil in elektrische lading (buiten cel positief, binnen cel negatief)
ð Rustmembraanpotentiaal (RMP) -> ladingen gescheiden door een plasmamembraan
- Binnen negatiever door ‘fixed anions’ (eiwit, ATP)
- Rustpotentiaal = membraanpotentiaal van een ongeprikkelde cel
Natrium
- Komt vooral buiten de cel voor -> wil naar binnen volgens de diffusiekracht
- Binnenkant cel is negatief, natrium is positief -> natrium naar binnen volgens elektrostatische kracht
Kalium
- Komt vooral binnen de cel voor -> wil naar buiten volgend de diffusiekracht
- Buitenkant cel is positief, kalium is positief -> kalium wil binnen blijven volgens elektrostatische kracht
ð Celmembraan is het meest permeabel voor kalium
ð Hoe sterk negatief moet membraanpotentiaal cel zijn om evenwicht te bekomen = evenwichtspotentiaal
ð Nernstvergelijking: evenwichtspotentiaal voor elk ion berekenen (Ex = 61/z * log([X0]/[Xi])
- Evenwichtspotentiaal kalium = -90mV, natrium = +66mV
- Rustpotentiaal = -65mV -> te weinig negatief voor K (uitstroom K), te negatief voor Na (instroom Na)->
via lekkanalen, ionkanalen beperkt open
- Correctie door Na+-K+-pomp -> elektrogeen, actief transport (uitwisselen 3Na tegen 2K met zelfde
snelheid -> nettoverlies van positieve lading
Ionkanalen
ð Poortkanalen, openen onder invloed van diverse stimuli
ð Instroom of uitstroom van positief of negatief geladen deeltjes (ionen)
kan membraanpotentiaal wijzigen
- Ligandgemedieerd (heel specifiek)
- Fosforylatiegemedieerd
- Spanningsgevoelig
- Mechanisch
HOOFDSTUK 1 INLEIDING
Fysiologie = studie van de levende, lichamelijke natuur volgens functie
- Physis = natuur, logos = studie -> studie van de natuur
- Fysica = studie levenloze natuur, psychologie = studie geestelijke, anatomie = studie vorm
- Soorten fysiologie: planten, menselijke, pathologische, toegepaste, normale, vergelijkende dieren…
Eigenschappen levende wezens (mens, bacterie, schimmel…)
- Uitwisseling met omgeving (opname of secretie)
- Metabolisme (anabolisme, katabolisme)
- Reactie op stimuli, prikkelbaarheid + aanpassingsvermogen (uitwending en inwendig) -> zintuigen
- Ontwikkeling (groei, vermenigvuldigen) + differentiatie (specialisatie)
ð Drijfveer = overleven
- Op korte termijn: overleven van 1 organisme
- Op lange termijn: genetisch materiaal van soort (voortplanten) -> blijven leven van soort
! Alles in ons lichaam ontstaan omdat het een voordeel gaf (alles met nadeel verdwijnt) = natuurlijke selectie
ð Soms nog restanten over, sommige niet goed begrepen
Organisatieniveaus
- Chemisch niveau: atomen die zich verbinden tot moleculen
- Celniveau: cellen van hetzelfde type werken samen om 1 specifieke functie uit te voeren -> weefsel
- Orgaanniveau: orgaan bestaat uit 2 of meer verschillende weefsels die samenwerken om specifieke
functie uit te voeren
- Orgaanstelselniveau: organen werken samen in orgaanstelsels
- Organismeniveau: samenwerking van alle orgaanstelsels in lichaam om leven in stand te houden
ð Iets wat stelsel negatief beïnvloedt, zal uiteindelijk negatieve invloed hebben op alle onderdelen stelsel
Ontstaan moderne fysiologie
- Grieken: Erasistratus, Galenus, Aristoteles
- 16e-17e eeuw: William Harvey (werking bloedsomloop), René Descartes (lichaam vs geest)
- Claude Bernard (1812-1878) = grondlegger moderne fysiologie ->
o Functie van lever, alvleesklier, glycogeen
o Milieu interieur: alle nodige elementen leveren (zuurstof, water), het overbodige afvoeren ->
constant houden van homeostase (niet constant -> ziek)
o Fysiologische onderzoeksmethodes: experimentele interventie, op mensen (invasief, niet-
invasief), op dieren (ratten, muizen -> ethisch debat)
Dieren in fysiologie
- Spontane genetische wijzigingen bij dieren als model voor humane ziekte
o Zucker-ratten: fout in gen voor leptine receptoren in hypothalamus -> geen
verzadigingsgevoel -> obesitas (ook soms bij mensen)
- Genetische manipulatie dieren
o Gen knock-out: myostatine knock out (schwarzenegger mouse)
o Gen overexpressie: mutant human gen voor superoxide dismutase (SOD) veroorzaakt
amyotrofe lateraal sclerose (ALS) bij muizen
,Ontwikkeling van medicijnen
o Bio-informatica en cellulair onderzoek (high-troughput screening)
o Dierproeven: proof of principle, dierlijk model voor menselijke ziekte, drug safety,
farmocokinetiek
- Fase 1: clinical trials -> testen op gezonde vrijwilliger, farmacokinetiek
- Fase 2: drug testen op doelpopulatie
- Fase 3: grote multicenter studies -> voldoende statistische power, representatief + goedkeuring door
FDA/EMEA -> op markt brengen
- Fase 4: zelfde medicijn voor nieuwe toepassing
Homeostase en feedbacksystemen
! Ziekte = falen van homeostase
ð Homeostase: constant houden van ‘mileu interieur’, vele parameters, dynamisch evenwicht
- Homeostatische regulering = aanpassing van fysiologische systemen
- Voorbeeld verstoorde homeostase = diabetes
o Maaltijd -> suiker in bloed = verstoring suikerspiegel (glycemie) -> tegenwerken door insuline
o Type I -> productie van insuline defect (b-cellen beschouwd als indringer, auto-immuunziekte)
o Feedbackloop overgenomen door technologie (glucosemeter, insuline injectie…)
ð Negatieve feedback: beschermen van set-point, maakt wijzigingen ongedaan
o Sensor (receptor) -> detecteren afwijking van set-point door (externe) verstoring
o Integratiecentrum (besturing) bepaalt respons
o Effector produceert de respons (werking gaat prikkel tegengaan)
- Situatie van homeostase – stimulus die homeostase verstoord – gemeten door receptor –
integratiecentrum stuurt respons naar effector (via hormonen, zenuwen…) – situatie corrigeren tot
opnieuw bereiken homeostase
- Setpoints belangrijke bloedparameters
Parameter Setpoint Ziekte/symptoom
Glucose 90 mg/dl Te hoog: diabetes, te laag: hypoglycemie
pH 6,8 – 7,2 Te hoog: alkalose, te laag: acidose
Ureum 25 mg/dl Te hoog: uremie
Zuurstof 20 mg/dl Te laag: hypoxie
Vetten 600 mg/dl Te hoog: hypercholesterolemie
Eiwitten 7 g/dl Te laag: ondervoeding, oedeem
Temperatuur 37 (30-41)
ð Positieve feedback: werking van effector gaat prikkel gaan versterken = zichzelf versterkende cyclus
- Betrokken bij de regulering van mogelijk gevaarlijke of belastende processen
- Meestal deeltje van grotere negatieve feedback loop
HOOFDSTUK 8 HET ZENUWSTELSEL
8.1 OPDELING VAN HET ZENUWSTELSEL
2 celtypes
- Neuronen: basis functionele eenheden van zenuwstelsel
- Steuncellen (neurogliacellen): steunweefsel vormen, fijn ondersteunend netwerk
Anatomische opdeling
- Centraal zenuwstelsel: hersenen en ruggenmerg
o Integratie en coördinatie verwerking sensorische informatie + doorgeven impulsen, hogere
functies (intelligentie, geheugen en emoties)
- Perifeer zenuwstelsel (alle neuronale weefsel buiten CZS): craniale zenuwen en spinale zenuwen
,Functionele opdeling zenuwstelsel
ð Afferent/sensorisch: alle info die naar centraal zenuwstelsel gaat
- Somatisch: alles van buiten het lichaam (zintuigen)
- Visceraal: info uit het lichaam zelf (homeostase,
proprioceptoren)
ð Integratiecentrum (centraal zenuwstelsel)
ð Efferent/motorisch: alle info die van het centraal zenuwstelsel
vertrekt (naar effectoren = doelorganen)
- Somatisch zenuwstelsel: skeletspieren
- Autonoom/visceraal: gladde spieren, klieren, hartspier…
o Parasympathisch: rest and digest systeem
o Orthosympatisch: fight or flight systeem
Neuronen = functionele eenheden van zenuwstelsel
- Dendrieten: opvangen van prikkels (afferent)
- Cellichaam: integratie van de signalen, bevat de celkern
o Veel mitochondriën, ribosomen, ruw endoplasmatisch reticulum (-> lichaampjes van Nissl)
- Axonheuvel en axon (efferente uitloper): productie en geleiding van impuls
o Er kunnen zich collaterale takken afsplitsen
- Zenuwuiteinden: vrijzetten van chemische stoffen (neurotransmitter), synaps vormen
Anatomische classificatie neuronen
- Multipolair: cellichaam, meerdere dendrieten, 1 axon (meest voorkomend)
- (pseudo)unipolair: dendriet niet via cellichaam, gaat rechtstreeks over in axon
(CL gaat alles in stand houden) (meeste sensibele neuronen)
- Bipolair: 1 dendriet en 1 axon (1 toekomend en 1 uitgaand signaal) (zintuigen)
Functionele classificatie neuronen
ð Sensibele/sensorische/afferente neuronen: ontvangen info van zintuigcellen, info doorgeven aan CZS
ð Schakelcellen, interneuronen, associatieneuronen: interne connecties (in hersenen of ruggenmerg)
ð Motorische/efferente neuronen: impulsen van CZS naar effectoren (doelcellen) leiden
Glia/steuncellen van het perifeer zenuwstelsel
ð Schwancellen of neurolemmocyten
- Vormen van myelineschede rond de axonen (gestructureerd en ordelijk)
- ‘isolatie’ door de vele lagen vette plasma-membraan (dubbele laag fosfolipiden
- Versnellen van prikkelgeleiding in axonen
- Knopen van Ranvier: opneingen in myelinescheden (signaal van knoop naar knoop springen)
ð Sattelietcellen: ondersteunen van neuronen in ganglia
Glia/steuncellen van het centraal zenuwstelsel
ð Oligodendrocyten: myelineschede vormen, elektrische isolator (witte stof)
ð Microglia: ‘opruimers’, fagocyterende cellen (ontstaan uit witte bloedcellen)
ð Ependymcellen: bekleden van de inwendige holte (= ependym), productie van cerebrospinaal vocht
ð Astrocyten: structurele en metabole ondersteuning van neuronen
- Vormen bloed-hersenbarrière: endotheelcellen in hersenen liggen heel dicht, astrocyten als extra laag
erond -> heel strike barrière (niet zomaar alles erdoor diffunderen)
, Grijze en witte stof
ð Perifeer zenuwstelsel
- Grijze stof: ganglia (collectie van cellichamen van neuronen)
- Witte stof: zenuwen (bundels van axonen)
ð Centraal zenuwstelsel
- Grijze stof: hersencortex, hersenkernen (collectie cellichamen in binnenkant centraal), centra,
(collectie cellichaam neuronen, specifieke functies), hogere centra (complex)
- Witte stof: tracts (bundels axonen met gemeenschappelijke oorsprong, functie en bestemming),
kolommen (meerdere tracts)
8.2 ACTIEPOTENTIALEN EN PRIKKELGELEIDING
Taak neuronen -> prikkels vormen en voortgeleiden
Celmembraan vaak niet doorlaatbaar voor ionen (wateroplosbaar)
ð Concentratiegradiënt
ð Na zit vooral buiten, K zit vooral binnen
ð 2 soorten transport: ionkanalen (specifiek per ion), poortkanalen (kunnen open en dicht, van hoge naar
lage concentratie via diffusie)
Neuronen ~ batterijen
ð Potentiaalverschil = verschil in elektrische lading (buiten cel positief, binnen cel negatief)
ð Rustmembraanpotentiaal (RMP) -> ladingen gescheiden door een plasmamembraan
- Binnen negatiever door ‘fixed anions’ (eiwit, ATP)
- Rustpotentiaal = membraanpotentiaal van een ongeprikkelde cel
Natrium
- Komt vooral buiten de cel voor -> wil naar binnen volgens de diffusiekracht
- Binnenkant cel is negatief, natrium is positief -> natrium naar binnen volgens elektrostatische kracht
Kalium
- Komt vooral binnen de cel voor -> wil naar buiten volgend de diffusiekracht
- Buitenkant cel is positief, kalium is positief -> kalium wil binnen blijven volgens elektrostatische kracht
ð Celmembraan is het meest permeabel voor kalium
ð Hoe sterk negatief moet membraanpotentiaal cel zijn om evenwicht te bekomen = evenwichtspotentiaal
ð Nernstvergelijking: evenwichtspotentiaal voor elk ion berekenen (Ex = 61/z * log([X0]/[Xi])
- Evenwichtspotentiaal kalium = -90mV, natrium = +66mV
- Rustpotentiaal = -65mV -> te weinig negatief voor K (uitstroom K), te negatief voor Na (instroom Na)->
via lekkanalen, ionkanalen beperkt open
- Correctie door Na+-K+-pomp -> elektrogeen, actief transport (uitwisselen 3Na tegen 2K met zelfde
snelheid -> nettoverlies van positieve lading
Ionkanalen
ð Poortkanalen, openen onder invloed van diverse stimuli
ð Instroom of uitstroom van positief of negatief geladen deeltjes (ionen)
kan membraanpotentiaal wijzigen
- Ligandgemedieerd (heel specifiek)
- Fosforylatiegemedieerd
- Spanningsgevoelig
- Mechanisch
