FYSIOLOGIE EN PATHOFYSIOLOGIE
VAN HET HART, BLOEDVATEN EN NIEREN
PARTIM II
1BAFAR
, Fysiologie van het circulatoir stelsel
FUNCTIONELE OPBOUW VAN HET CIRCULATOIR STELSEL
Waarom hebben we een circulatoir stelsel?
Het circulatoir stelsel, bestaande uit hart en bloedvaten, is essentieel voor de overleving van zowel het
organisme als geheel als elke individuele cel. Dit is nodig om:
• Zuurstof en voedingsstoffen op te nemen uit de omgeving
• Afvalstoffen af te voeren
• Diffusie-efficiëntie te behouden, ondanks de toename in lichaamsgrootte
Evolutie van het circulatoir systeem
Het belangrijkste communicatiemiddel met de omgeving is diffusie. De evolutie laat zien hoe organismen
structurele aanpassingen hebben ontwikkeld om diffusie te verbeteren:
1. Unicellulair organisme (A) → eenvoudige diffusie
o Eencellig organismen kunnen rechtstreeks zuurstof en voedingsstoffen uitwisselen met de
omgeving via diffusie (fysisch proces waarbij stoffen zich van hoge naar lage concentratie
verplaatsen doorheen een doorlaatbaar membraan)
o Dit is mogelijk omdat de organismen klein zijn en dunne celmembranen hebben
2. Multicellulair organimse (B) → interne cellen komen in de problemen
o Bij meercellige organismen (bv sponzen en wieren) liggen sommige cellen dieper in het
organisme, waardoor de afstand met de buitenwereld te groot is voor diffusie (diffusie
werkt enkel over korte afstanden)
o Oplossing: structurele aanpassingen
▪ Instulpingen (invaginaties) naar de binnenste cellen verkleinen de diffusieafstand,
zodat meer cellen zuurstof en voedingsstoffen kunnen opnemen
3. Eenvoudig circulatoir systeem (C) → één pomp
o Instulpingen alleen waren niet meer voldoende bij complexere multicellulaire organismen
(zoals vissen en wormen)
o Een eenvoudig systeem met een pomp ontstond om diffusie te ondersteunen (ontwikkeling
van een cardiovasculair stelsel)
o Een circulerende vloeistof (bloed) wordt gebruikt om stoffen intern te transporteren. Dit
gebeurt in twee stappen:
▪ Externe diffusie: opname van zuurstof en voedingsstoffen uit omgeving in het
bloed
▪ Interne diffusie: overdracht van deze stoffen vanuit het bloed naar de cellen die
niet rechtstreeks in contact staan met de buitenwereld
o deze circulerende vloeistof wordt aangedreven door een pompt (het hart), waardoor een
efficiënt transport ontstaat over grote afstanden
1
, 4. Complex circulatoir systeem (D) → twee pompen (zoogdieren en amfibien)
o nadelen van eenvoudig circulatoir systeem
▪ Het organisme wordt kwetsbaar: op de plaatsen waar het bloed in contact komt
met de buitenwereld (zoals de kieuwen van vissen), is er risico op schade en
bloedverlies. Hierdoor ontstond de behoefte aan extra bescherming, zoals
een longvatenstelsel, waarbij de opname van zuurstof plaatsvindt in een
beschermde interne omgeving (de longen)
o Verdere evolutie leidde tot een efficiënt dubbel circulatiesysteem met twee pompen
▪ De rechterharthelft pompt bloed naar de longen (kleine bloedsomloop)
▪ De linkerharthelft pompt zuurstofrijk bloed naar het lichaam (grote
bloedsomloop)
Ondanks deze complexiteit blijft diffusie het basisprincipe voor uitwisseling van stoffen, maar in complexere
systemen wordt diffusie verwezenlijkt door een transportvloesitof (bloed), zowel extern (tussen bloed en
omgeving) als intern (tussen bloed en lichaamscellen)
2
,CIRCULATOIR SYSTEEM BIJ DE MENS
Het menselijk lichaam heeft een dubbele bloedsomloop met twee pompen (rechter en linker harthelft) die
versmolten zijn in één orgaan: het hart.
Kleine bloedsomloop (pulmonale circulatie)
De kleine bloedsomloop vormt het gedeelte tussen de rechterkamer, de longen en de linkerhartkamer
• Rechterhartkamer pompt zuurstofarm bloed naar de longen via de pulmonaire arteriën
(longslagader: arteria pulmonalis)
• In de longcapillairen vindt diffusie (gasuitwisseling) plaats: zuurstof wordt opgenomen,
koolstofdioxide afgegeven.
• Het zuurstofrijke bloed stroomt terug naar het linkerhart via de longvenen.
Grote bloedsomloop (systemische circulatie)
De grote bloedsomloop transporteert bloed naar alle organen en weefsels
• Linkerhartkamer pompt zuurstofrijk bloed via de aorta naar de organen.
• Uitwisseling van voedingsstoffen en zuurstof gebeurt in capillaire bedden.
• Zuurstofarm bloed stroomt via venen terug naar de rechtervoorkamer en vervolgens naar de
rechterkamer
Uitwisselingsoppervlakken
• Externe diffusie: plaats waar stoffen worden opgenomen uit of afgegeven aan de buitenwereld
vindt plaats in de longen (gasuitwisseling O2 opgenomen CO2 afgegeven) en
het maagdarmstelsel (opname van voedingsstoffen).
• Interne diffusie: uitwisseling binnen het lichaam en gebeurt in organen zoals hersenen, lever,
spieren en nieren, waar zuurstof en voedingsstoffen worden afgegeven aan de cellen.
→ alle uitwisselingen gebeuren via de capillairen (haarvaten)
Opbouw van de bloedvaten
1. Arteriën (slagaders): voeren bloed weg van het hart naar de organen (zuurstofrijkbloed behalve de
longslagader)
2. Arteriolen:kleine vertakkingen van slagaders, regelen de doorbloeding van de capillairen, overgang
van slagaders naar capillaire bedden.
3. Capillairen (haarvaten): dunste bloedvaten, plaats waar uitwisseling van stoffen plaatsvindt.
4. Venen (aders): transporteren bloed terug naar het hart (zuurstofarmbloed behalve longvenen)
Belangrijke uitzonderingen:
• Pulmonaire arteriën: enige slagaders die zuurstofarm bloed vervoeren (naar de longen).
• Pulmonaire venen: enige aders die zuurstofrijk bloed vervoeren (van de longen naar het hart).
Parallelle en seriële schakeling van bloedvaten
• Twee pompen (grote en kleine bloedsomloop) in serie geschakeld: bloed stroomt van het
rechterhart naar de longen en daarna van het linkerhart naar de rest van het lichaam.(grote
circulatie)
3
, • Capillaire vaatbedden staan parallel geschakeld (!! Behalve het longvaatbed is in serie geschakeld
met de andere vaatbedden !! )
o Organen ontvangen individueel bloed via aparte vertakkingen , capillaire bedden in
verschillende organen krijgen elk een deel van het bloed, afhankelijk van de activiteit van
het orgaan (bv. meer bloed naar de maag na een maaltijd).
o Meestal passeert het bloed slechts één capillair bed
▪ Uitzonderingen: lever, niet en hersenen (hypothalamus en hypofyse)
▪ Hier zijn 2 capillaire bedden in serie geschakeld
▪ Dit wordt het poortadersysteem genomed waarbij bleod eerst door een
eerste capillair netwerk gaat, vervolgens door een tweede, alvorens terug
te keren naar het hart
• Debiet: (niet elk orgaan krijgt 5liter bloed per minuut)
o In rust stroomt 5 liter bloed per minuut door het hart en de longen.
o Dit 5 l/min wordt verdeeld over de organen afhankelijk van de behoefte.
▪ Bij maaltijd meer bloed naar maag en darm
▪ Bij inspanning meer bloed naar spieren
Het poortadersysteem (portale circulatie)
= Een systeem waarbij bloed door twee capillaire netwerken stroomt voordat het terugkeert naar het hart.
Sommige delen van de circulatie hebben een extra capillair bed vóór het bloed terugkeert naar de grote
bloedsomloop. Dit heet een poortadersysteem en komt voor in:
1. Lever (leverpoortadersysteem) (maag-darm → lever → algemene circulatie).
2. Nieren (nierpoortadersysteem) (glomerulus → peritubulaire capillairen).
3. Hersenen (hypthalamus → hypofysepoortadersysteem)
4
, Leverpoortadersysteem
• Bloed uit de maag, darmen en pancreas stroomt via de vena portae naar een tweede capillair bed
in de lever.
• Hierdoor passeert alle opgenomen voeding en medicatie eerst door de lever vóór het de algemene
bloedsomloop bereikt.
• Functies van de lever:
1. Detoxificatie: giftige stoffen (zoals alcohol) worden afgebroken.
2. Opslag: voedingsstoffen zoals glucose worden opgeslagen als glycogeen.
3. Metabolisme van medicijnen: medicijnen worden chemisch veranderd door de lever, wat
hun effect kan versterken of verminderen.
Het first-pass effect (Eerste passage effect bij medicatie)
• Medicijnen die oraal worden ingenomen passeren eerst de lever.
• Sommige medicijnen worden door de lever geïnactiveerd en zijn daardoor niet geschikt als orale
medicatie.
• Andere medicijnen worden juist geactiveerd door de lever.
Manieren om het first-pass effect te omzeilen
• Sublinguaal (onder de tong): direct opname in de bloedbaan.
• Rectaal (zetpil): deels voorbij de lever.
• Injectie (intraveneus, intramusculair): direct in het bloed.
• Pro-drugs zijn medicijnen die inactief zijn maar geactiveerd worden door het eerste passage effect.
HEMODYNAMICA (BLOEDBEWEGINGSLEER)
WILLIAM HARVEY EN DE ONTDEKKING VAN DE BLOEDSOMLOOP
William Harvey wordt beschouwd als de grondlegger van de fysiologie en is vooral bekend vanwege zijn
ontdekking van de circulaire bloedsomloop. Voor zijn tijd werd de beweging van bloed bepaald door de
theorie van Galenus of door geestelijke overtuigingen. Galenus stelde dat bloed in een eb-en-
vloedbeweging (dus in 2 richtingen) door het lichaam stroomde, maar Harvey toonde met eenvoudige,
reproduceerbare experimenten aan dat het bloed in een gesloten circuit circuleert met het hart als pomp.
Zijn bevindingen publiceerde hij in het werk De Motu Cordis ("circulaire bloedsomloop met hart als pomp").
Observaties en Metingen van Harvey
• Debiet van het bloed per uur: Harvey ontdekte dat het hart per uur meer bloed pompt dan het
lichaamsgewicht, wat de theorie van Galenus onmogelijk maakte omdat het onmogleijk is dat de
lever zo veel bloed kan maken
• Kleppen in de venen en hart: Werden gevonden in proefdieren, die maar langs 1 kant open en toe
gingen -> bloed stroomt dus in één richting , wat het concept van eb en vloed uitsloot.
• Geen poriën in het interventriculair septum: Dit betekende dat bloed niet rechtstreeks tussen de
hartkamers kon stromen, zoals Galenus had beweerd.
• Unidirectionele flow in de venen: Harvey toonde aan dat bloed via de venen terugkeert naar het
hart en niet willekeurig door het lichaam beweegt.
• Capillairen: Harvey kon hun bestaan niet direct aantonen, maar zijn theorie impliceerde hun
aanwezigheid. Pas drie jaar na zijn dood werden ze door Marcello Malpighi ontdekt met behulp van
een microscoop.
5
VAN HET HART, BLOEDVATEN EN NIEREN
PARTIM II
1BAFAR
, Fysiologie van het circulatoir stelsel
FUNCTIONELE OPBOUW VAN HET CIRCULATOIR STELSEL
Waarom hebben we een circulatoir stelsel?
Het circulatoir stelsel, bestaande uit hart en bloedvaten, is essentieel voor de overleving van zowel het
organisme als geheel als elke individuele cel. Dit is nodig om:
• Zuurstof en voedingsstoffen op te nemen uit de omgeving
• Afvalstoffen af te voeren
• Diffusie-efficiëntie te behouden, ondanks de toename in lichaamsgrootte
Evolutie van het circulatoir systeem
Het belangrijkste communicatiemiddel met de omgeving is diffusie. De evolutie laat zien hoe organismen
structurele aanpassingen hebben ontwikkeld om diffusie te verbeteren:
1. Unicellulair organisme (A) → eenvoudige diffusie
o Eencellig organismen kunnen rechtstreeks zuurstof en voedingsstoffen uitwisselen met de
omgeving via diffusie (fysisch proces waarbij stoffen zich van hoge naar lage concentratie
verplaatsen doorheen een doorlaatbaar membraan)
o Dit is mogelijk omdat de organismen klein zijn en dunne celmembranen hebben
2. Multicellulair organimse (B) → interne cellen komen in de problemen
o Bij meercellige organismen (bv sponzen en wieren) liggen sommige cellen dieper in het
organisme, waardoor de afstand met de buitenwereld te groot is voor diffusie (diffusie
werkt enkel over korte afstanden)
o Oplossing: structurele aanpassingen
▪ Instulpingen (invaginaties) naar de binnenste cellen verkleinen de diffusieafstand,
zodat meer cellen zuurstof en voedingsstoffen kunnen opnemen
3. Eenvoudig circulatoir systeem (C) → één pomp
o Instulpingen alleen waren niet meer voldoende bij complexere multicellulaire organismen
(zoals vissen en wormen)
o Een eenvoudig systeem met een pomp ontstond om diffusie te ondersteunen (ontwikkeling
van een cardiovasculair stelsel)
o Een circulerende vloeistof (bloed) wordt gebruikt om stoffen intern te transporteren. Dit
gebeurt in twee stappen:
▪ Externe diffusie: opname van zuurstof en voedingsstoffen uit omgeving in het
bloed
▪ Interne diffusie: overdracht van deze stoffen vanuit het bloed naar de cellen die
niet rechtstreeks in contact staan met de buitenwereld
o deze circulerende vloeistof wordt aangedreven door een pompt (het hart), waardoor een
efficiënt transport ontstaat over grote afstanden
1
, 4. Complex circulatoir systeem (D) → twee pompen (zoogdieren en amfibien)
o nadelen van eenvoudig circulatoir systeem
▪ Het organisme wordt kwetsbaar: op de plaatsen waar het bloed in contact komt
met de buitenwereld (zoals de kieuwen van vissen), is er risico op schade en
bloedverlies. Hierdoor ontstond de behoefte aan extra bescherming, zoals
een longvatenstelsel, waarbij de opname van zuurstof plaatsvindt in een
beschermde interne omgeving (de longen)
o Verdere evolutie leidde tot een efficiënt dubbel circulatiesysteem met twee pompen
▪ De rechterharthelft pompt bloed naar de longen (kleine bloedsomloop)
▪ De linkerharthelft pompt zuurstofrijk bloed naar het lichaam (grote
bloedsomloop)
Ondanks deze complexiteit blijft diffusie het basisprincipe voor uitwisseling van stoffen, maar in complexere
systemen wordt diffusie verwezenlijkt door een transportvloesitof (bloed), zowel extern (tussen bloed en
omgeving) als intern (tussen bloed en lichaamscellen)
2
,CIRCULATOIR SYSTEEM BIJ DE MENS
Het menselijk lichaam heeft een dubbele bloedsomloop met twee pompen (rechter en linker harthelft) die
versmolten zijn in één orgaan: het hart.
Kleine bloedsomloop (pulmonale circulatie)
De kleine bloedsomloop vormt het gedeelte tussen de rechterkamer, de longen en de linkerhartkamer
• Rechterhartkamer pompt zuurstofarm bloed naar de longen via de pulmonaire arteriën
(longslagader: arteria pulmonalis)
• In de longcapillairen vindt diffusie (gasuitwisseling) plaats: zuurstof wordt opgenomen,
koolstofdioxide afgegeven.
• Het zuurstofrijke bloed stroomt terug naar het linkerhart via de longvenen.
Grote bloedsomloop (systemische circulatie)
De grote bloedsomloop transporteert bloed naar alle organen en weefsels
• Linkerhartkamer pompt zuurstofrijk bloed via de aorta naar de organen.
• Uitwisseling van voedingsstoffen en zuurstof gebeurt in capillaire bedden.
• Zuurstofarm bloed stroomt via venen terug naar de rechtervoorkamer en vervolgens naar de
rechterkamer
Uitwisselingsoppervlakken
• Externe diffusie: plaats waar stoffen worden opgenomen uit of afgegeven aan de buitenwereld
vindt plaats in de longen (gasuitwisseling O2 opgenomen CO2 afgegeven) en
het maagdarmstelsel (opname van voedingsstoffen).
• Interne diffusie: uitwisseling binnen het lichaam en gebeurt in organen zoals hersenen, lever,
spieren en nieren, waar zuurstof en voedingsstoffen worden afgegeven aan de cellen.
→ alle uitwisselingen gebeuren via de capillairen (haarvaten)
Opbouw van de bloedvaten
1. Arteriën (slagaders): voeren bloed weg van het hart naar de organen (zuurstofrijkbloed behalve de
longslagader)
2. Arteriolen:kleine vertakkingen van slagaders, regelen de doorbloeding van de capillairen, overgang
van slagaders naar capillaire bedden.
3. Capillairen (haarvaten): dunste bloedvaten, plaats waar uitwisseling van stoffen plaatsvindt.
4. Venen (aders): transporteren bloed terug naar het hart (zuurstofarmbloed behalve longvenen)
Belangrijke uitzonderingen:
• Pulmonaire arteriën: enige slagaders die zuurstofarm bloed vervoeren (naar de longen).
• Pulmonaire venen: enige aders die zuurstofrijk bloed vervoeren (van de longen naar het hart).
Parallelle en seriële schakeling van bloedvaten
• Twee pompen (grote en kleine bloedsomloop) in serie geschakeld: bloed stroomt van het
rechterhart naar de longen en daarna van het linkerhart naar de rest van het lichaam.(grote
circulatie)
3
, • Capillaire vaatbedden staan parallel geschakeld (!! Behalve het longvaatbed is in serie geschakeld
met de andere vaatbedden !! )
o Organen ontvangen individueel bloed via aparte vertakkingen , capillaire bedden in
verschillende organen krijgen elk een deel van het bloed, afhankelijk van de activiteit van
het orgaan (bv. meer bloed naar de maag na een maaltijd).
o Meestal passeert het bloed slechts één capillair bed
▪ Uitzonderingen: lever, niet en hersenen (hypothalamus en hypofyse)
▪ Hier zijn 2 capillaire bedden in serie geschakeld
▪ Dit wordt het poortadersysteem genomed waarbij bleod eerst door een
eerste capillair netwerk gaat, vervolgens door een tweede, alvorens terug
te keren naar het hart
• Debiet: (niet elk orgaan krijgt 5liter bloed per minuut)
o In rust stroomt 5 liter bloed per minuut door het hart en de longen.
o Dit 5 l/min wordt verdeeld over de organen afhankelijk van de behoefte.
▪ Bij maaltijd meer bloed naar maag en darm
▪ Bij inspanning meer bloed naar spieren
Het poortadersysteem (portale circulatie)
= Een systeem waarbij bloed door twee capillaire netwerken stroomt voordat het terugkeert naar het hart.
Sommige delen van de circulatie hebben een extra capillair bed vóór het bloed terugkeert naar de grote
bloedsomloop. Dit heet een poortadersysteem en komt voor in:
1. Lever (leverpoortadersysteem) (maag-darm → lever → algemene circulatie).
2. Nieren (nierpoortadersysteem) (glomerulus → peritubulaire capillairen).
3. Hersenen (hypthalamus → hypofysepoortadersysteem)
4
, Leverpoortadersysteem
• Bloed uit de maag, darmen en pancreas stroomt via de vena portae naar een tweede capillair bed
in de lever.
• Hierdoor passeert alle opgenomen voeding en medicatie eerst door de lever vóór het de algemene
bloedsomloop bereikt.
• Functies van de lever:
1. Detoxificatie: giftige stoffen (zoals alcohol) worden afgebroken.
2. Opslag: voedingsstoffen zoals glucose worden opgeslagen als glycogeen.
3. Metabolisme van medicijnen: medicijnen worden chemisch veranderd door de lever, wat
hun effect kan versterken of verminderen.
Het first-pass effect (Eerste passage effect bij medicatie)
• Medicijnen die oraal worden ingenomen passeren eerst de lever.
• Sommige medicijnen worden door de lever geïnactiveerd en zijn daardoor niet geschikt als orale
medicatie.
• Andere medicijnen worden juist geactiveerd door de lever.
Manieren om het first-pass effect te omzeilen
• Sublinguaal (onder de tong): direct opname in de bloedbaan.
• Rectaal (zetpil): deels voorbij de lever.
• Injectie (intraveneus, intramusculair): direct in het bloed.
• Pro-drugs zijn medicijnen die inactief zijn maar geactiveerd worden door het eerste passage effect.
HEMODYNAMICA (BLOEDBEWEGINGSLEER)
WILLIAM HARVEY EN DE ONTDEKKING VAN DE BLOEDSOMLOOP
William Harvey wordt beschouwd als de grondlegger van de fysiologie en is vooral bekend vanwege zijn
ontdekking van de circulaire bloedsomloop. Voor zijn tijd werd de beweging van bloed bepaald door de
theorie van Galenus of door geestelijke overtuigingen. Galenus stelde dat bloed in een eb-en-
vloedbeweging (dus in 2 richtingen) door het lichaam stroomde, maar Harvey toonde met eenvoudige,
reproduceerbare experimenten aan dat het bloed in een gesloten circuit circuleert met het hart als pomp.
Zijn bevindingen publiceerde hij in het werk De Motu Cordis ("circulaire bloedsomloop met hart als pomp").
Observaties en Metingen van Harvey
• Debiet van het bloed per uur: Harvey ontdekte dat het hart per uur meer bloed pompt dan het
lichaamsgewicht, wat de theorie van Galenus onmogelijk maakte omdat het onmogleijk is dat de
lever zo veel bloed kan maken
• Kleppen in de venen en hart: Werden gevonden in proefdieren, die maar langs 1 kant open en toe
gingen -> bloed stroomt dus in één richting , wat het concept van eb en vloed uitsloot.
• Geen poriën in het interventriculair septum: Dit betekende dat bloed niet rechtstreeks tussen de
hartkamers kon stromen, zoals Galenus had beweerd.
• Unidirectionele flow in de venen: Harvey toonde aan dat bloed via de venen terugkeert naar het
hart en niet willekeurig door het lichaam beweegt.
• Capillairen: Harvey kon hun bestaan niet direct aantonen, maar zijn theorie impliceerde hun
aanwezigheid. Pas drie jaar na zijn dood werden ze door Marcello Malpighi ontdekt met behulp van
een microscoop.
5
