Casus 3
Circulatie en Ademhaling I
Leerdoelen:
1. Hoe werkt het zuur/base – evenwicht in het lichaam?
2. Hoe wordt de ademhaling gereguleerd? (receptoren, sensoren, hoe werkt de controle, welke
zenuwen zijn betrokken)
3. Wat is de definitie van de bloedgassen (pCO2, pO2, wet van Henry)
4. Wat gebeurt er bij verstoringen van het zuur/base – evenwicht (acidose, alkalose)
5. In tweetallen de afzonderlijke casussen maken
Hoe werkt het zuurbase evenwicht in het lichaam?
Er zijn drie primaire systemen die de H +-concentratie in lichaamsvloeistoffen reguleren:
1. De chemische zuurbase buffers, die meteen binden met zuur of base om de H+ concentratie
optimaal te houden.
2. Het ademhalingscentrum, dat het verwijderen van CO2 regelt
3. De nieren, die zure of basische urine kunnen uitscheiden
Als er een verandering is in de H+ concentratie reageren de buffersystemen in lichaamsvloeistoffen
binnen een paar seconde om deze verandering te minimaliseren. Deze buffersystemen verwijderen
de H+ niet maar houden hem gebonden totdat het evenwicht hersteld is. Als tweede reageert het
ademhalingscentrum door binnen een paar minuten CO2 en H2CO3 te elimineren. De nieren
reageren als derde en kunnen de laatste restjes uit het lichaam halen. Deze doen daar enkele dagen
over.
Een buffer is een substantie die H+ ionen kan binden. Als de H+ concentratie hoog is bindt hij de H+,
als de H+ concentratie laag is laat hij de H+ los. Een buffer in het bloed is de bicarbonaat buffer,
H2CO3. Deze wordt in het lichaam gevormd door de reactie van CO2 en H2O. In de alveoli zit het
enzym carbonic anhydrase, dat H2CO3 omzet naar CO2 en H2O. Daarnaast kan uit H2CO3 ook H+ en
HCO3- ontstaan. Door dit samen te voegen ontstaat:
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3-
Omdat de H+ stevig aan de HCO3- gebonden is komt H+ weinig voor in het bloed. Als er veel H+ in het
bloed voorkomt ontstaat er uiteindelijk veel CO2 en H2O.
Als er een base in het bloed komt bindt deze met H2CO3. Er moet dus veel CO2 en H2O worden
omgezet naar H2CO3, waardoor er ook weer veel H+ en HCO3- ontstaat.
Uiteindelijk zal er dus bij toevoegen van een zuur de CO2 concentratie stijgen en bij het toevoegen
van een base de CO2 concentratie dalen.
pH = - log [H+]
Naast deze buffer bestaan er ook eiwitbuffers en fosfaatbuffers. Eiwitbuffers nemen CO2 of H+ op,
bijvoorbeeld hemoglobine. De fosfaatbuffer is HPO4 2- + H+ ↔ H2PO4-.
De nieren controleren het zuur-base evenwicht door ofwel een zure ofwel een basische urine uit te
scheiden. Dit mechanisme werkt als volgt: grote aantallen HCO3- worden continu gefilterd door de
niertubuli. Hierdoor wordt HCO3- uit het lichaam verwijderd via urine waardoor de base wordt
onttrokken aan het bloed (H+ concentratie hoger). Ook H+ kan door de tubuli uit het lichaam worden
gehaald waardoor het zuur uit het bloed gehaald wordt. De nieren kunnen ook nieuwe HCO3-
produceren.
, Ook zuren die niet door de ademhaling uit het lichaam gehaald kunnen worden, worden door de
nieren uitgescheiden. Deze zuren heten nonvolatile, omdat ze geen H2CO3 zijn. Om er voor te zorgen
dat in dit geval niet veel HCO3- verloren gaat, wordt dit door de nieren gereabsorbeerd.
Henderson-Hasselbalch-vergelijking:
[ H 2CO 3 ]
pH = pKa + + log10
0,03 x pCO 2
Hoe wordt de ademhaling gereguleerd?
De drie elementen van het respiratoir controle systeem zijn:
1. Sensoren die informatie verzamelen
2. Centrale controller in de hersenen, die de informatie coördineert
3. Effectoren, die de ventilatie veroorzaken.
Centrale controller
Het in- en uitademen wordt gecontroleerd door groepen neuronen in de medulla en pons (in de
hersenstam) De drie hoofdgroepen neuronen zijn:
o Medullaire respiratoir centrum in de reticulaire formatie van de medulla. De dorsale
respiratoire groep zorgt voor de inademing en de ventrale respiratoire groep zorgt voor de
expiratie. Het preo-botzinger complex zorgt voor het ademhalingsritme en is onderdeel van
het ventrale deel.
o Apneustic centrum in de lower pons. Impulsen van dit centrum hebben een stimulerend
effect op het inspiratoir gebied van de medulla.
o Pneumotaxic centrum in de upper pons. Dit centrum regelt het inspiratie volume en de
ademhalingsfrequentie. Deze stuurt impulsen naar de dorsale respiratoire groep.
De centrale controller krijgt impulsen van de chemoreceptoren, longen en andere receptoren. De
centrale controller stuur impulsen naar de nervus phrenicus. Deze loopt van C4 naar het diafragma.
De impulsen zorgen voor een soort helling-potentiaal. Weinig impuls – veel impuls – weinig impuls.
Hierdoor worden de longen langzaam groter en kleiner.
Effectoren
De ademhalingsspieren zoals het diafragma, intercostale spieren, abdominale spieren en
hulpademhalingsspieren werken samen door impulsen vanuit de centrale controller.
Sensoren
Centrale chemoreceptoren
Een chemoreceptor is een receptor die reageert op een verandering in chemische samenstelling van
het bloed. De meest belangrijke receptoren bij de ademhaling zitten bij het ventrale oppervlakte van
de medulla in de buurt van de uitgang van de 9 e en 10e zenuwen. Als de PCO2 van het bloed
toeneemt, diffuseert CO2 naar de CSF (cerebrospinal fluid), waardoor H+-ionen worden vrijgelaten
die de chemoreceptoren stimuleren. Deze chemoreceptoren zijn niet gevoelig voor PO2.
Ontvangt signalen uit de nervus vagus (aortaboog en longen).
Periferale chemoreceptoren
Periferale chemoreceptoren liggen in de bij de carotid bodies in de hoofdslagader bij de vertakking
en in de aortaboog. De receptoren reageren op afname van PO2 en pH, en toename van PCO2. De
periferale chemoreceptoren zijn verantwoordelijk voor toename van ventilatie in reactie op arteriële
hypoxemie. Ontvangt signalen uit de nervus glossopharyngeus.
Circulatie en Ademhaling I
Leerdoelen:
1. Hoe werkt het zuur/base – evenwicht in het lichaam?
2. Hoe wordt de ademhaling gereguleerd? (receptoren, sensoren, hoe werkt de controle, welke
zenuwen zijn betrokken)
3. Wat is de definitie van de bloedgassen (pCO2, pO2, wet van Henry)
4. Wat gebeurt er bij verstoringen van het zuur/base – evenwicht (acidose, alkalose)
5. In tweetallen de afzonderlijke casussen maken
Hoe werkt het zuurbase evenwicht in het lichaam?
Er zijn drie primaire systemen die de H +-concentratie in lichaamsvloeistoffen reguleren:
1. De chemische zuurbase buffers, die meteen binden met zuur of base om de H+ concentratie
optimaal te houden.
2. Het ademhalingscentrum, dat het verwijderen van CO2 regelt
3. De nieren, die zure of basische urine kunnen uitscheiden
Als er een verandering is in de H+ concentratie reageren de buffersystemen in lichaamsvloeistoffen
binnen een paar seconde om deze verandering te minimaliseren. Deze buffersystemen verwijderen
de H+ niet maar houden hem gebonden totdat het evenwicht hersteld is. Als tweede reageert het
ademhalingscentrum door binnen een paar minuten CO2 en H2CO3 te elimineren. De nieren
reageren als derde en kunnen de laatste restjes uit het lichaam halen. Deze doen daar enkele dagen
over.
Een buffer is een substantie die H+ ionen kan binden. Als de H+ concentratie hoog is bindt hij de H+,
als de H+ concentratie laag is laat hij de H+ los. Een buffer in het bloed is de bicarbonaat buffer,
H2CO3. Deze wordt in het lichaam gevormd door de reactie van CO2 en H2O. In de alveoli zit het
enzym carbonic anhydrase, dat H2CO3 omzet naar CO2 en H2O. Daarnaast kan uit H2CO3 ook H+ en
HCO3- ontstaan. Door dit samen te voegen ontstaat:
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3-
Omdat de H+ stevig aan de HCO3- gebonden is komt H+ weinig voor in het bloed. Als er veel H+ in het
bloed voorkomt ontstaat er uiteindelijk veel CO2 en H2O.
Als er een base in het bloed komt bindt deze met H2CO3. Er moet dus veel CO2 en H2O worden
omgezet naar H2CO3, waardoor er ook weer veel H+ en HCO3- ontstaat.
Uiteindelijk zal er dus bij toevoegen van een zuur de CO2 concentratie stijgen en bij het toevoegen
van een base de CO2 concentratie dalen.
pH = - log [H+]
Naast deze buffer bestaan er ook eiwitbuffers en fosfaatbuffers. Eiwitbuffers nemen CO2 of H+ op,
bijvoorbeeld hemoglobine. De fosfaatbuffer is HPO4 2- + H+ ↔ H2PO4-.
De nieren controleren het zuur-base evenwicht door ofwel een zure ofwel een basische urine uit te
scheiden. Dit mechanisme werkt als volgt: grote aantallen HCO3- worden continu gefilterd door de
niertubuli. Hierdoor wordt HCO3- uit het lichaam verwijderd via urine waardoor de base wordt
onttrokken aan het bloed (H+ concentratie hoger). Ook H+ kan door de tubuli uit het lichaam worden
gehaald waardoor het zuur uit het bloed gehaald wordt. De nieren kunnen ook nieuwe HCO3-
produceren.
, Ook zuren die niet door de ademhaling uit het lichaam gehaald kunnen worden, worden door de
nieren uitgescheiden. Deze zuren heten nonvolatile, omdat ze geen H2CO3 zijn. Om er voor te zorgen
dat in dit geval niet veel HCO3- verloren gaat, wordt dit door de nieren gereabsorbeerd.
Henderson-Hasselbalch-vergelijking:
[ H 2CO 3 ]
pH = pKa + + log10
0,03 x pCO 2
Hoe wordt de ademhaling gereguleerd?
De drie elementen van het respiratoir controle systeem zijn:
1. Sensoren die informatie verzamelen
2. Centrale controller in de hersenen, die de informatie coördineert
3. Effectoren, die de ventilatie veroorzaken.
Centrale controller
Het in- en uitademen wordt gecontroleerd door groepen neuronen in de medulla en pons (in de
hersenstam) De drie hoofdgroepen neuronen zijn:
o Medullaire respiratoir centrum in de reticulaire formatie van de medulla. De dorsale
respiratoire groep zorgt voor de inademing en de ventrale respiratoire groep zorgt voor de
expiratie. Het preo-botzinger complex zorgt voor het ademhalingsritme en is onderdeel van
het ventrale deel.
o Apneustic centrum in de lower pons. Impulsen van dit centrum hebben een stimulerend
effect op het inspiratoir gebied van de medulla.
o Pneumotaxic centrum in de upper pons. Dit centrum regelt het inspiratie volume en de
ademhalingsfrequentie. Deze stuurt impulsen naar de dorsale respiratoire groep.
De centrale controller krijgt impulsen van de chemoreceptoren, longen en andere receptoren. De
centrale controller stuur impulsen naar de nervus phrenicus. Deze loopt van C4 naar het diafragma.
De impulsen zorgen voor een soort helling-potentiaal. Weinig impuls – veel impuls – weinig impuls.
Hierdoor worden de longen langzaam groter en kleiner.
Effectoren
De ademhalingsspieren zoals het diafragma, intercostale spieren, abdominale spieren en
hulpademhalingsspieren werken samen door impulsen vanuit de centrale controller.
Sensoren
Centrale chemoreceptoren
Een chemoreceptor is een receptor die reageert op een verandering in chemische samenstelling van
het bloed. De meest belangrijke receptoren bij de ademhaling zitten bij het ventrale oppervlakte van
de medulla in de buurt van de uitgang van de 9 e en 10e zenuwen. Als de PCO2 van het bloed
toeneemt, diffuseert CO2 naar de CSF (cerebrospinal fluid), waardoor H+-ionen worden vrijgelaten
die de chemoreceptoren stimuleren. Deze chemoreceptoren zijn niet gevoelig voor PO2.
Ontvangt signalen uit de nervus vagus (aortaboog en longen).
Periferale chemoreceptoren
Periferale chemoreceptoren liggen in de bij de carotid bodies in de hoofdslagader bij de vertakking
en in de aortaboog. De receptoren reageren op afname van PO2 en pH, en toename van PCO2. De
periferale chemoreceptoren zijn verantwoordelijk voor toename van ventilatie in reactie op arteriële
hypoxemie. Ontvangt signalen uit de nervus glossopharyngeus.
