Sturing en Stofwisseling
THEMA 1 – Regelkringen
HC Inleiding
- Veel sturing is autonoom, maar wel beïnvloedbaar door de wil
- Stofwisseling van het lichaam: alle chemische en fysische processen die betrokken zijn bij de
productie van energie, energieafgifte en groei (opslag) → vertering, verplaatsing, verbranding
- Thermodynamische wetten
Nulde wet: ‘Mensen zijn homeotherm (warmbloedig) en hebben een constante temperatuur
gedurende alle levensfasen (~37C)’
Eerste wet: ‘Behoud van energie → alle energie (J of cal) uit de opgenomen voedingsstoffen
manifesteert zich uiteindelijk als warmte, arbeid of groei (opslag)’
• 1 calorie (cal) = 4,1868 joule (J) / 1 Kcal = 4,1868 kJ
▪ ! Eiwit (4 kcal/g) / koolhydraat (4 kcal/g) / vet (9 kcal/g) / [alcohol (7 kcal/g) = geen
macronutriënt maar bevat wel energie]
Tweede wet: ‘Bij alle levensprocessen neemt entropie van de omgeving toe, biochemische
omzettingen leiden altijd tot warmteproductie’
• Toename van inwendige energie = vrije energie + verloren energie (warmte)
▪ Vb. de cellulaire verbranding van glucose levert 400 kcal/mol inwendige energie → de
overige 286 kcal/mol wordt als warmte aan de omgeving afgegeven
• ATP = belangrijkste drager van vrije energie in cellen →7 kcal/mol
• Glucose = belangrijkste drager van vrije energie tussen cellen → 686 kcal/mol
Derde wet: ‘Pas bij het absolute nulpunt van de temperatuur (0 Kelvin) komen alle processen
tot stilstand → de lichaamstemperatuur is niet relatief maar absoluut’
• Tijdens de levensfasen geldt constant: ~310 Kelvin → zuigelingen hebben meeste moeite
om hun lichaamstemperatuur zelfstandig op peil te houden
- Hoe raken we onze energie kwijt?
→ Basale metabolisme / fysische activiteit / voedsel geïnduceerde
thermogenese / opslag en groei (zie afb.)
- Vrije energie-inname en -verbruik moeten in evenwicht zijn:
→ wordt gestuurd en geregeld met behulp van energiebuffers
Tentamen: ~75 vragen OVKA(~25)- en meerkeuze vragen (1 WC missen)
KC Regeling van de Temperatuur (4 clips)
Homeotherm: onze lichaamstemperatuur wordt op 37C gehandhaafd met een variatie van ~1C
→ Nodig omdat chemische evenwichten bij kleine T veranderingen enorm verschuiven
→ Temperatuur in je lichaam is afhankelijk van de plaats van de meting
→ Ook maandelijkse variaties (bij vrouwen) want progesteron zorgt voor (kleine) verhoging
Lichaam geeft warmte af:
- Straling = altijd warmte uitgifte met omgeving, van warm → koud
- Verdamping = zweet, sneller bij hogere T, moeilijker in omgeving met hoge luchtvochtigheid
- Geleiding = warmte uitwisseling door direct contact met stilstaand medium bij aanraking, dit is
wat er met bloed gebeurt in je huid (bv. koude steen)
- Stroming = warmte uitwisseling door direct contact met bewegend medium (bv. wind)
Regelkring voor temperatuur in je lichaam (negatieve feedback) :
• Gewenste waarde = in anterior hypothalamus: neuronen die kernlichaamstemp bewaken
• Controller = in posterior hypothalamus: actiepotentialen als reactie op verandering
• Proces = spieren: rillen of bloedvaten: vasoconstrictie
• Sensor = thermoreceptoren (sturen signalen naar hypothalamus)
• Geregelde waarde = de actuele kernlichaamstemperatuur
,- Aanpassing aan kou, fysiologisch (vasoconstrictie, rillen)
→ acclimatiseren: meer thyroxine en adrenaline productie,
verhoogt metabolic rate, hogere warmteproductie
- Koude thermoreceptoren vuren meer actiepot. bij T < 37,5C
- Zitten in de warmte aanmaak regelkring
- De koude thermoreceptoren reageren tot 45 graden
- Warme thermoreceptoren vuren meer actiepot. bij T > 37,5C
- Zitten in de warmteverlies regelkring
- De warme thermoreceptoren reageren tot 30 graden
- Huid thermoreceptoren zorgen dat het lichaam is voorbereid
op veranderingen = feed forward
- Het is handig om de extremiteittemp dicht bij de omgevingstemp te hebben omdat de
receptoren dan het beste werken
- Een pyrogene stof veroorzaakt koorts:
• Endogeen: geproduceerd door lichaam (bv. monocyten/macrofagen)
• Exogeen: afkomstig van bron buiten het lichaam (bv. endotoxine)
• In hypothalamus worden de pyrogenen endotheelcellen aangezet tot productie van
prostaglandine E2 (PGE2) → verhoogt direct of via cAMP de gewenste waarde/setpoint
- Hyperthermie = toestand waarbij de lichaamstemp hoger is dan normaal, ontstaat door:
• Intensieve inspanning, verhoogd setpoint, verminderde warmteafgifte, warme omgeving
- Bij toediening van anti-pyrogenen aan een normo-therme persoon: blijft onveranderd
- Bij toediening van pyrogenen aan normo-therme persoon: lichaamstemperatuur gaat omhoog
- Aspirine verlaagt productie van PGE2, waardoor de setpoint-temp daalt = beste optie
Koorts = geregelde verhoging van de
lichaamstemperatuur:
→ de gewenste waarde wordt verhoogd door pyrogene
cellen van het immuunsysteem
→ de regelkring die het lichaam warm maakt wordt
geactiveerd door deze cellen
→ je krijgt het koud en gaat rillen, omdat de gewenste
waarde hoger is, tot je de gewenste waarde hebt bereikt
→ gewenste waarde zakt weer naar normale waarde
→ gaat zweten om warmte te verliezen
, HC Feedbacksystemen en modellen
Inductie = het afleiden van een algemene regel op grond van meerdere specifieke
waarnemingen (generalisatie), via inductief redeneren kan diagnose worden opgesteld
Deductie = op basis van een algemene regel worden uitspraken gedaan over het bijzondere,
waarbij de regels van de logica worden gevolgd: zoeken naar voorbeelden
- Bijvoorbeeld door het volgen van syllogisme: als A→B en B→C dan geldt A→C
Galileo’s methode, gaat uit van de waarneming (sensate esperienze) → leidt d.m.v. inductie
tot theoretische hypothese → op basis daarvan d.m.v. deductie kan een voorspelling worden
gedaan over volgende waarnemingen (necessario dimonstrazione) → een experiment kan
deze voorspelling verifiëren of falsificeren →
- Verificatie = het vooraf kunnen aangeven hoe door middel van experimenten een hypothese
kan worden bewezen, alleen d.m.v. de empirie is de hypothese te bewijzen
▪ Een empirisch resultaat is als men experimentele resultaten verklaart zonder zich te
beroepen op een uitgewerkte theoretische onderbouwing, maar alleen door experiment
- Falsificatie = het vooraf kunnen aangeven bij welke uitkomst van het experiment er
aanleiding is om de geldigheid van een theorie of hypothese te verwerpen
Model = versimpelde weergave van de werkelijkheid in wiskundige termen
- Geven de werkelijkheid nooit exact weer, altijd representaties
- Een model is zo goed als zijn aannames, nooit echt volledig
Experimenten: validatie, kost veel tijd, soms moeilijk uitvoerbaar
- Profiteren van simulaties omdat het onderzoek kan versnellen: sommige experimenten
hoeven niet te worden uitgevoerd door de resultaten van de simulatie
Simulaties: onzekere resultaten, snel, maakt het onmogelijke mogelijk
- Mogelijk om voorspellingen te maken die gewoonlijk niet experimenteerbaar zijn
- Voor validatie van de simulaties zijn experimenten noodzakelijk
THEMA 2 – Regeling van de voortplanting
KC Regeling van de menstruele cyclus
De menstruele cyclus draait om het vrijkomen van een eicel:
Per maand slechts één eicel tot bevruchting in staat
Ca. 400 primordiale follikels gerekruteerd voor 1 dominante follikel
Betrokken organen:
- Hypothalamus, geeft GnRH af (pulsatiel)→ stimuleert hypofyse
- Hypofyse (voorkwab), geeft FSH en LH af → follikelrijping in ovarium
- Ovarium (eierstokken), geeft oestrogenen en progesteron (in restante
lichaampje) → hebben effect op baarmoederslijmvlies in uterus
, Verloop cyclus op ovarium niveau en baarmoederslijmvlies niveau:
→ OV1: Folliculaire fase = rijping van het follikel (dag1-eisprong)
→ OV2: Luteale fase = vorming corpus luteum (eisprong-dag1, 14dag)
→ BM1: Proliferatieve fase = groei en verdikking slijmvlies (tijdens OV1)
→ BM2: Secretie fase = verder voorbereid of afgestoten (tijdens OV2)
Hormonen en cellen:
→ FSH = follikelstimulerend hormoon
→ LH = luteïniserend hormoon (nodig bij rijping, niet alleen bij ovulatie)
→ Granulosa cellen = gespecialiseerde cellen in eierstokken die een
sleutelrol spelen in eicelrijping, oestrogeenproductie (gestimuleerd
door FSH voor omzetting androgenen) en de ondersteuning van
mogelijke zwangerschap/vorming corpus luteum en progesteronproductie
→ Thecacellen = gestimuleerd door LH en produceren androgenen die door granulosa cellen
worden omgezet in oestrogenen → zorgen voor synthese oestradiol en progesteron
→ Myometrium = de middelste en dikste laag van de baarmoederwand (glad spierweefsel)
Folliculaire fase (proliferatieve fase)
- Follikel rijping: o.i.v. van FSH vindt mitose van
granulosa cellen plaats → die produceren oestradiol →
oestradiol heeft een negatieve feedback op FSH (zodat
er niet meer follikels gaan rijpen en er een dominant
follikel is) → oestradiol zal wel door blijven stijgen
- Ovulatie proces: drempelwaarde voor oestradiol wordt
bereikt → positieve feedback afgifte van een grote
hoeveelheid LH aan de circulatie
1. Granulosacellen gaan ook progesteron produceren
2. De reductiedeling in de eicel gaat verder
3. De wolk granulosacellen (cumulus) rondom de eicel
maakt zich los van granulosacellen in de follikelwand
4. Prostaglandines en het complementsysteem in de
wand van de follikel worden gestimuleerd waardoor
(mede door toenemende druk van het follikelvocht) een gat in de follikel ontstaat. De eicel
kan het ovarium verlaten en zal door de fimbriae van de tuba worden opgenomen, waar
eventueel contact met zaadcellen kan plaatsvinden
Luteale fase (secretoire fase)
- De achtergebleven granulosacellen gaan naast oestradiol ook progesteron produceren →
progesteron zorgt voor een negatieve feedback op LH (zodat er niet nog een ovulatie komt)
- Geen zwangerschap: er komt geen Bèta-hCG signaal naar het corpus luteum;
1. Progesteronproductie stopt → leidt tot terugtrekken van spiraal arteriën in het stratum
basale van het endometrium
2. Prostaglandines komen vrij en zetten het myometrium aan tot contracties → het
necrotische endometrium wordt de baarmoeder uitgewerkt: ! de menstruatie !
Regelmatige menstruele cyclus:
→ 25-35 dagen, 95% kans op ovulatie
→ Luteale fase duurt 14 dagen, dus het verschil zit altijd in de folliculaire fase
THEMA 1 – Regelkringen
HC Inleiding
- Veel sturing is autonoom, maar wel beïnvloedbaar door de wil
- Stofwisseling van het lichaam: alle chemische en fysische processen die betrokken zijn bij de
productie van energie, energieafgifte en groei (opslag) → vertering, verplaatsing, verbranding
- Thermodynamische wetten
Nulde wet: ‘Mensen zijn homeotherm (warmbloedig) en hebben een constante temperatuur
gedurende alle levensfasen (~37C)’
Eerste wet: ‘Behoud van energie → alle energie (J of cal) uit de opgenomen voedingsstoffen
manifesteert zich uiteindelijk als warmte, arbeid of groei (opslag)’
• 1 calorie (cal) = 4,1868 joule (J) / 1 Kcal = 4,1868 kJ
▪ ! Eiwit (4 kcal/g) / koolhydraat (4 kcal/g) / vet (9 kcal/g) / [alcohol (7 kcal/g) = geen
macronutriënt maar bevat wel energie]
Tweede wet: ‘Bij alle levensprocessen neemt entropie van de omgeving toe, biochemische
omzettingen leiden altijd tot warmteproductie’
• Toename van inwendige energie = vrije energie + verloren energie (warmte)
▪ Vb. de cellulaire verbranding van glucose levert 400 kcal/mol inwendige energie → de
overige 286 kcal/mol wordt als warmte aan de omgeving afgegeven
• ATP = belangrijkste drager van vrije energie in cellen →7 kcal/mol
• Glucose = belangrijkste drager van vrije energie tussen cellen → 686 kcal/mol
Derde wet: ‘Pas bij het absolute nulpunt van de temperatuur (0 Kelvin) komen alle processen
tot stilstand → de lichaamstemperatuur is niet relatief maar absoluut’
• Tijdens de levensfasen geldt constant: ~310 Kelvin → zuigelingen hebben meeste moeite
om hun lichaamstemperatuur zelfstandig op peil te houden
- Hoe raken we onze energie kwijt?
→ Basale metabolisme / fysische activiteit / voedsel geïnduceerde
thermogenese / opslag en groei (zie afb.)
- Vrije energie-inname en -verbruik moeten in evenwicht zijn:
→ wordt gestuurd en geregeld met behulp van energiebuffers
Tentamen: ~75 vragen OVKA(~25)- en meerkeuze vragen (1 WC missen)
KC Regeling van de Temperatuur (4 clips)
Homeotherm: onze lichaamstemperatuur wordt op 37C gehandhaafd met een variatie van ~1C
→ Nodig omdat chemische evenwichten bij kleine T veranderingen enorm verschuiven
→ Temperatuur in je lichaam is afhankelijk van de plaats van de meting
→ Ook maandelijkse variaties (bij vrouwen) want progesteron zorgt voor (kleine) verhoging
Lichaam geeft warmte af:
- Straling = altijd warmte uitgifte met omgeving, van warm → koud
- Verdamping = zweet, sneller bij hogere T, moeilijker in omgeving met hoge luchtvochtigheid
- Geleiding = warmte uitwisseling door direct contact met stilstaand medium bij aanraking, dit is
wat er met bloed gebeurt in je huid (bv. koude steen)
- Stroming = warmte uitwisseling door direct contact met bewegend medium (bv. wind)
Regelkring voor temperatuur in je lichaam (negatieve feedback) :
• Gewenste waarde = in anterior hypothalamus: neuronen die kernlichaamstemp bewaken
• Controller = in posterior hypothalamus: actiepotentialen als reactie op verandering
• Proces = spieren: rillen of bloedvaten: vasoconstrictie
• Sensor = thermoreceptoren (sturen signalen naar hypothalamus)
• Geregelde waarde = de actuele kernlichaamstemperatuur
,- Aanpassing aan kou, fysiologisch (vasoconstrictie, rillen)
→ acclimatiseren: meer thyroxine en adrenaline productie,
verhoogt metabolic rate, hogere warmteproductie
- Koude thermoreceptoren vuren meer actiepot. bij T < 37,5C
- Zitten in de warmte aanmaak regelkring
- De koude thermoreceptoren reageren tot 45 graden
- Warme thermoreceptoren vuren meer actiepot. bij T > 37,5C
- Zitten in de warmteverlies regelkring
- De warme thermoreceptoren reageren tot 30 graden
- Huid thermoreceptoren zorgen dat het lichaam is voorbereid
op veranderingen = feed forward
- Het is handig om de extremiteittemp dicht bij de omgevingstemp te hebben omdat de
receptoren dan het beste werken
- Een pyrogene stof veroorzaakt koorts:
• Endogeen: geproduceerd door lichaam (bv. monocyten/macrofagen)
• Exogeen: afkomstig van bron buiten het lichaam (bv. endotoxine)
• In hypothalamus worden de pyrogenen endotheelcellen aangezet tot productie van
prostaglandine E2 (PGE2) → verhoogt direct of via cAMP de gewenste waarde/setpoint
- Hyperthermie = toestand waarbij de lichaamstemp hoger is dan normaal, ontstaat door:
• Intensieve inspanning, verhoogd setpoint, verminderde warmteafgifte, warme omgeving
- Bij toediening van anti-pyrogenen aan een normo-therme persoon: blijft onveranderd
- Bij toediening van pyrogenen aan normo-therme persoon: lichaamstemperatuur gaat omhoog
- Aspirine verlaagt productie van PGE2, waardoor de setpoint-temp daalt = beste optie
Koorts = geregelde verhoging van de
lichaamstemperatuur:
→ de gewenste waarde wordt verhoogd door pyrogene
cellen van het immuunsysteem
→ de regelkring die het lichaam warm maakt wordt
geactiveerd door deze cellen
→ je krijgt het koud en gaat rillen, omdat de gewenste
waarde hoger is, tot je de gewenste waarde hebt bereikt
→ gewenste waarde zakt weer naar normale waarde
→ gaat zweten om warmte te verliezen
, HC Feedbacksystemen en modellen
Inductie = het afleiden van een algemene regel op grond van meerdere specifieke
waarnemingen (generalisatie), via inductief redeneren kan diagnose worden opgesteld
Deductie = op basis van een algemene regel worden uitspraken gedaan over het bijzondere,
waarbij de regels van de logica worden gevolgd: zoeken naar voorbeelden
- Bijvoorbeeld door het volgen van syllogisme: als A→B en B→C dan geldt A→C
Galileo’s methode, gaat uit van de waarneming (sensate esperienze) → leidt d.m.v. inductie
tot theoretische hypothese → op basis daarvan d.m.v. deductie kan een voorspelling worden
gedaan over volgende waarnemingen (necessario dimonstrazione) → een experiment kan
deze voorspelling verifiëren of falsificeren →
- Verificatie = het vooraf kunnen aangeven hoe door middel van experimenten een hypothese
kan worden bewezen, alleen d.m.v. de empirie is de hypothese te bewijzen
▪ Een empirisch resultaat is als men experimentele resultaten verklaart zonder zich te
beroepen op een uitgewerkte theoretische onderbouwing, maar alleen door experiment
- Falsificatie = het vooraf kunnen aangeven bij welke uitkomst van het experiment er
aanleiding is om de geldigheid van een theorie of hypothese te verwerpen
Model = versimpelde weergave van de werkelijkheid in wiskundige termen
- Geven de werkelijkheid nooit exact weer, altijd representaties
- Een model is zo goed als zijn aannames, nooit echt volledig
Experimenten: validatie, kost veel tijd, soms moeilijk uitvoerbaar
- Profiteren van simulaties omdat het onderzoek kan versnellen: sommige experimenten
hoeven niet te worden uitgevoerd door de resultaten van de simulatie
Simulaties: onzekere resultaten, snel, maakt het onmogelijke mogelijk
- Mogelijk om voorspellingen te maken die gewoonlijk niet experimenteerbaar zijn
- Voor validatie van de simulaties zijn experimenten noodzakelijk
THEMA 2 – Regeling van de voortplanting
KC Regeling van de menstruele cyclus
De menstruele cyclus draait om het vrijkomen van een eicel:
Per maand slechts één eicel tot bevruchting in staat
Ca. 400 primordiale follikels gerekruteerd voor 1 dominante follikel
Betrokken organen:
- Hypothalamus, geeft GnRH af (pulsatiel)→ stimuleert hypofyse
- Hypofyse (voorkwab), geeft FSH en LH af → follikelrijping in ovarium
- Ovarium (eierstokken), geeft oestrogenen en progesteron (in restante
lichaampje) → hebben effect op baarmoederslijmvlies in uterus
, Verloop cyclus op ovarium niveau en baarmoederslijmvlies niveau:
→ OV1: Folliculaire fase = rijping van het follikel (dag1-eisprong)
→ OV2: Luteale fase = vorming corpus luteum (eisprong-dag1, 14dag)
→ BM1: Proliferatieve fase = groei en verdikking slijmvlies (tijdens OV1)
→ BM2: Secretie fase = verder voorbereid of afgestoten (tijdens OV2)
Hormonen en cellen:
→ FSH = follikelstimulerend hormoon
→ LH = luteïniserend hormoon (nodig bij rijping, niet alleen bij ovulatie)
→ Granulosa cellen = gespecialiseerde cellen in eierstokken die een
sleutelrol spelen in eicelrijping, oestrogeenproductie (gestimuleerd
door FSH voor omzetting androgenen) en de ondersteuning van
mogelijke zwangerschap/vorming corpus luteum en progesteronproductie
→ Thecacellen = gestimuleerd door LH en produceren androgenen die door granulosa cellen
worden omgezet in oestrogenen → zorgen voor synthese oestradiol en progesteron
→ Myometrium = de middelste en dikste laag van de baarmoederwand (glad spierweefsel)
Folliculaire fase (proliferatieve fase)
- Follikel rijping: o.i.v. van FSH vindt mitose van
granulosa cellen plaats → die produceren oestradiol →
oestradiol heeft een negatieve feedback op FSH (zodat
er niet meer follikels gaan rijpen en er een dominant
follikel is) → oestradiol zal wel door blijven stijgen
- Ovulatie proces: drempelwaarde voor oestradiol wordt
bereikt → positieve feedback afgifte van een grote
hoeveelheid LH aan de circulatie
1. Granulosacellen gaan ook progesteron produceren
2. De reductiedeling in de eicel gaat verder
3. De wolk granulosacellen (cumulus) rondom de eicel
maakt zich los van granulosacellen in de follikelwand
4. Prostaglandines en het complementsysteem in de
wand van de follikel worden gestimuleerd waardoor
(mede door toenemende druk van het follikelvocht) een gat in de follikel ontstaat. De eicel
kan het ovarium verlaten en zal door de fimbriae van de tuba worden opgenomen, waar
eventueel contact met zaadcellen kan plaatsvinden
Luteale fase (secretoire fase)
- De achtergebleven granulosacellen gaan naast oestradiol ook progesteron produceren →
progesteron zorgt voor een negatieve feedback op LH (zodat er niet nog een ovulatie komt)
- Geen zwangerschap: er komt geen Bèta-hCG signaal naar het corpus luteum;
1. Progesteronproductie stopt → leidt tot terugtrekken van spiraal arteriën in het stratum
basale van het endometrium
2. Prostaglandines komen vrij en zetten het myometrium aan tot contracties → het
necrotische endometrium wordt de baarmoeder uitgewerkt: ! de menstruatie !
Regelmatige menstruele cyclus:
→ 25-35 dagen, 95% kans op ovulatie
→ Luteale fase duurt 14 dagen, dus het verschil zit altijd in de folliculaire fase
