Metabole Systemen GNSK B1 PDF

Metabole systemen Gemaakt door: Nancy Mshalwat Inhoud Metabole Systemen Anatomie: thorax/ademhaling…………………………………………………………………………………………………………3 - Embryologie …………………………………………………………………………………………………………………………..11 Fysiologie ademhaling …………………………………………………………………………………………………………………….20 Histologie ademhal...

Metabole systemen Gemaakt door: Nancy Mshalwat Inhoud Metabole Systemen Anatomie: thorax/ademhaling…………………………………………………………………………………………………………3 - Embryologie …………………………………………………………………………………………………………………………..11 Fysiologie ademhaling …………………………………………………………………………………………………………………….20 Histologie ademhaling …………………………………………………………………………………………………………………….34 Biochemie ademhaling …………………………………………………………………………………………………………………….41 Ziektebeelden luchtwegen ……………………………………………………………………………………………………………...54 Anatomie: spijsverteringskanaal …………………………………………………………………………………………………..59 Fysiologie spijsverteringskanaal …………………………………………………………………………………………………..72 Histologie spijsverteringskanaal ……………………………………………………………………………………………………99 Biochemie …………………………………………………………………………………………………………………………………………117 Darmmicrobioom …………………………………………………………………………………………………………………………….141 2  Anatomie: thorax/ademhaling Fossa supraclavicularis (major en minor): Holten boven de clavicula. (Tussen de hals, clavicula en m. trapezius) Mammae = Borsten Zitten aan de thorax en zijn opgebouwd uit klierweefsel, vetweefsel en bindweefsel skelet Areola: 8 Bestaat uit glad spierweefsel Bestaat uit de tepel en de tepelhof & Regelt onder andere de lichaamstemperatuur. In de tepelhof bevinden zich: talgklieren die talg afscheiden om de huid zacht te houden en te beschermen; zweetklieren; de zogeheten kliertjes van Montgomery, die een substantie afscheiden die de tepel vet houdt en beschermt tegen ziektekiemen. Glandula mammaria: Klierweefsel van de mamma Functie: melkproductie Vet wordt donker afgebeeld op een röntgenfoto, klierweefsel is witter, vet is daarom makkelijker te herkennen. Processus axillaris: Lymfoid weefsel van de h borst dat uitstrekt richting de axillaris 3 ligamenta suspensoria mammaria (van Cooper): Ligamenten van de mamma die voor de aanhechting van de mamma aan de thorax nodig zijn. (Ondersteuning) en geven structuur aan die mammae. Zit vast aan de huid maar niet vast aan de fascia van de spieren -> daartussen zit de reteromammaire ruimte, waardoor de mamma niet vast zit over die thorax wand maar wel nog beweegelijk Cooper -> daardoor is de positie van de patiënt belangrijk, met handen achter het hoofd is meestal de mamma het meest gefixeerd. Lobuli glandulae mammariae Kleinere onderdelen, lobjes, van de glandula mammaria. C · Zijn ook verantwoordelijk voor de melkaanmaak Ductus lactiferi: melkafvoergangen die in de tepel uitkomen Sinus lactiferi: Melk verzamelpunt, net voor de uitgang van de tepel. Het grootste deel van de lymfevaten van de mammae draineert naar twee primaire lymfeklierstations de: Nodi lymphoidei axillares: Axillaire Lymfeklieren aan de okselkant en bovenste + middelste stuk van de borst opgedeeld in 3 levels. De lymfenknoppen waar de mamma op draineert bij de axillaris Nodi lymphoidei parasternalis: parasternale lymfeklieren meer de onderkant en mediale kant van de borst De lymfenknoppen waar de mamma op draineert bij het sternum 4 Benige delen Thoraxwand: Bescherming J Belangrijke functie bij ademhaling (ribben kunnen thoraxvolume S vergroten en verkleinen) -> niet goed bij : fladderthorax bv Vertebrae thoracicae: → De ruggenwervelkolom ter hoogte van de thorax. (Thoracale wervels) → Hebben ribaanhechtingsplaatsen (door kraakbeenverbindingen) Costae verae I-VII (ware ribben): - " - 7 → Zitten vast met kraakbeen aan sternum. Posterior View Costae spuriae VIII-X (valse ribben): 8-10 → Hebben wel kraakbeen maar geen directe aanhechting aan sternum Costae fluctuantes XI-XII (zwevenderibben): -2 → Hechten niet aan het sternum sternum -- → met manubrium → Incisura jugularis → angulus → corpus → processus xiphoideus arcus costalis: ↑ → Dit is de ribbenboog, deze loopt alleen aan de voorkant en langs het laagste ↑ - punt van de costae fluctuantes tot aan de processus xiphoideu (bij rib 8 t/m 10) apertura thoracis superior: → Dit is de cirkel die gemaakt wordt door de eerste thoracale wervel en de eerste ribben. Ook wel de bovenste opening tot de ribbenkast - genoemd (trachea, oeophagus, bloedvaten, zenuwen gaan er doorheen) & apertura thoracis inferior: → cirkel die gemaakt wordt door de laatste thoracale wervel en de 12de ribben. (de onderste opening tot de ribbenkast). 5 Gewrichten: Articulationes costovertebrales: De gewrichten tussen de ribben en de thoracalewervels (aan dorsale zijde te zien dus) Articulatio sternocostalis: D De gewrichten tussen de ribben en het sternum (aan frontale zijde te zien dus) - Spatium intercostale: ruimte tussen de ribben a Musculus intercostalis externus: → Dit is de buitenste spier die tussen de ribben zit. → loopt van achter naar voor → speelt een rol bij inademing Musculus intercostalis internus → Dit is de middelste spier die tussen de ribben zit. → Deze speelt samen met de intimi een rol bij het uitademen Musculus intercostalis intimus: → Dit is de binnenste spier die tussen de ribben zit. → loopt van voor naar achter → Speelt een rol bij uitademing Nervi intercostales: Dit is de zenuw de rib innerveert. Deze is afkomstig van de nervus phrenicus. 6  Arteria en Vena thoracica interna* → Dit is de vaatbundel die tussen de ribben heen loopt en de m. D - - 8 intercostalis van zuurstof voorzien en afvalstoffen weg voeren → Hieruit vertakken: Rami intercostales anteriores* : lopen aan de voorkant van de thorax a. Thoracica interna Aa. en vv. Intercostales posteriores S → arteriën komen uit aorta S ! → venen verbonden aan bovenste en onderste holle aders→ anestemose i Anestemose is Handig voor een blokkade. Je hebt alternatieve route → Dit zijn de bloedvaten die aan de achterkant van de thorax lopen en daar het weefsel van bloed voorzien De vaat-zenuw bundel loopt inferior t.o.v de rib in de intercostals ruimte. Daarom moet je prikken boven de rib, om die vaat-zenuw streng niet raken om pijn en bloeding te voorkomen [ Thoraxholte Mediastinum: een ruimte in de thoraxholt en ligt tussen de twee pleuroholten. En de longen zitten dus niet bij Mediastinum superius Mediastinum inferius mediastinum anterius mediastinum medium mediastinum posterius & Leer Dit! · ann. g grote bloedvaten: nn. vagi ductus thoracicus thymus arcus aortae, n. laryngeus recurrens sinister, apertura thoracis superior trachea truncus brachiocephalicus, a. carotis communis sinistra, nn. phrenici, Diafragma innerveren oesophagus a. subclavia sinistra, Ductus thoracicus vv. brachiocephalicae, trunci sympathici v. cava superior. Niveau T4/T5 Angulus ludovici - I · Bij kinderen: thymus aa. en vv. thoracica Smaller vessels, interna en lymph nodes lymphatics · Diafragma pericardium & hart -7 oesophagus aorta thoracica nn. vagi, (nn. vagi) ductus thoracicus v. azygos v. hemiazygos trunci sympathici.  Cupula pleurae cavitas pleuralis: De holte tussen de borstvlies en & longvlies. pleura parietalis: borstvlies pleura visceralis: longvlies cupula pleurae: boven deel van pleura parietalis, waar de longtop, apex pulmonalis, in past. Recessi pleurales zijn gebieden binnen de pleuraholte(cavitas pleuralis). Er zijn er in de pleuraholte twee gebieden met eeneigen naam: recessus costodiaphragmaticus recessus costomediastinalis - De ruimte waar de long zich in kan ontplooien De ruimtes ontstaan, omdat de long niet altijd de gehele pleuraholte gebruikt. Als de long uitzet gaat het naar het midden en vult het de recessus costomediastinalis. De recessus costodiafragmaticus is de ruimte onder de longen, is ook vanaf de rugzichtbaar. Bij de rontgenfoto hiernaast zijn met cirkeltjes de recessus costodiaphragmaticus aangegeven Bij een forse uitademing kan de diafragma tot de tepel hoogte komen. Dat betekent dat de buik al daar onder begint Dus als je hoog gestoken wordt met een mes dan kan dat al in de buik zitten De toppen van de long zijn boven de clavicula 8  & Longen: apex E B hilum pulmonis E * een wigvormige plek op het mediastinale oppervlak van elke long, waar de bronchus, bloedvaten, zenuwen en lymfevaten de long binnenkomen of verlaten De twee longen zijn verdeeld in kwabben die van elkaar gescheiden zijn door septa (fissuren). De rechterlong bestaat uit drie kwabben, de linker uit twee kwabben. fissura obliqua & fissura horizontalis: in de rechter long pulmo sinister (met lobus superior en lobus inferior, lingula) pulmo dexter (met lobus superior, lobus medius en lobus inferior) BRONCHI bronchi principales 1ste aftakking bronchi lobares, 2ste aftakking bronchus segmentalis 3ste aftakking TRACHEA cartilagines tracheales carina: het onderste deel van de trachea. De carina Carina vormt de splitsing van de luchtpijp in de twee hoofdluchtwegen 9 Verschil in afsplitsing van linkerbeen rechter bronchus: rechter is verticaler en bestaat uit 3 kwabben Linker maakt een scherpere hoek dan rechts (horizontaler) en bestaat uit 2 kwabben Corpus alienum gaat daardoor eerder naar rechts dan naar links vast zitten -> obstructie pneumonia (ontsteking van de weefsel daarachter) Oplossing: uithalen met een apparaatje én Antibiotica geven Bloedvaten truncus pulmonalis: de longslagader vóór de splitsing naar de linker- en rechter long a. pulmonalis dextra: vertakking uit truancus pulmonalis dat zuurstofarm bloed van de rechterkamer van het hart naar de rechter long pompt a. pulmonalis sinistra: vertakking uit truancus pulmonalis dat zuurstofarm bloed van de rechterkamer van het hart naar de linker long pompt vv. pulmonales: De longaderen of venae pulmonariae zijn de aders die zuurstofrijk bloed vanuit de longen naar de linkeratrium vervoeren Bronchiale vaten: vertakkingen uit de longslagaders en aders die aan de voeding van het pulmonaire weefsel (bronchiale wanden en klieren, wanden van grote vaten en visceraal pleura) bijdragen. Zenuwen: plexus pulmonalis 10  Embryologie: Vroege ontwikkeling: bevruchting van een eicel Ontwikkelt door de eierleider heen, richting de baarmoeder (celdeling, a een week innesteling) Embryblast fase: Krijg je klompje cellen met twee laagjes: epiblast en hypoblast - (2 kiembladen) die zich verder gaan ontwikkelen. Die twee lagige fase ontwikkelt zich tot een 3 lagige fase: Gastrulatie: ontstaan 3 kiembladen Ectoderm EMesoderm Endoderm Uit die drie kiembladen ontstaan al die weefsels Ectoderm: huid, zenuwstelsel Mesoderm: spieren, organen, vliezen, partiële blad (somatopleura), visceraal blad (splanchnopleura) Endoderm: darmen en derivaten van de darmen (binnen kleding ervan) De embryonale darm (voor, midden en een achter darm) De longen ontwikkelen zich uit de voor darm(dat is endodermaal) 3 Maar daar tegenaan ligt dus mesoderm vandaar dat het vlies (pleura) mesodermal is Uiteindelijk moet het luchtweg gedeelte gescheiden worden van het darm gedeelte. Dat kan soms misgaan: Tracheo-oesophageale fistel: er blijft een verbinding tussen de slokdarm en luchtweg kenmerken: bellen blazende pasgeborende. oesophagus atresie Er zijn 4 embryonale structuren die bijdragen aan de vorming van de diafragma: , Die diafragma is belangrijk voor dat er een scheiding is tussen thorax en abdomen J (buik) en ook belangrijk voor de ademhaling. J Maar als die pleuroperitoneal membraan niet goed gaat sluiten, dan is er een opening in de diafragma = Congenitale hernia diafragmatica (gat met uitstulping van organen vanuit de buik naar de thorax toe 11 Indien dat te groot is, kan het letaal zijn voor pasgeborende. Komt vaker links voor.  LARYNX = Strottenhoofd > Bestaat voornamelijk uit kraakbeen Cartilago thyroidea (met prominentia laryngea) Cartilago cricoidea Cartilago arytenoidea Cartilago epiglottica (epiglottis) Os hyoid I Bescherm bij het slikken de toegang naar de luchtweg ligamentum cricothyroideum (medianum) conus elasticus. art. cricothyroidea art. cricoarytenoidea vestibulum laryngis (supraglottis) plica vestibularis (valse stemplooien) lig. vestibularis lig. vestibularis, Frontale vlak nima plica vocalis (ware stemplooien) lig. vocale > cavitas infraglottica (subglottis). recessus piriformis glottis: De glottis is de combinatie van de stembanden en de ruimte daartussen (de rima glottidis of stemspleet ) G rima glottidis (stemspleet) Alles is bekleed met slijmvliezen recessus piriformis O 12 2 ~ Rima De membranen tussen de cartilago’s zijn nuttig om bijvoorbeeld toegang te creëren tot de Luchtweg indien via de anatomische route dat niet mogelijk is, door obstructie, letsel of zwelling. Kraakbeen onderdelen moeten bewegen van elkaar om bijvoorbeeld stembanden aan te spannen en ontspannen.-> intrinsieke larynxspieren ↳ -B = Teruglopen 13 extrinsieke larynxspieren supra- en infrahyoidale spiergroepen. Functie: elevatie en depressie intrinsieke larynxspieren m. cricothyroideus z Langer maken en aanspannen van de stemplooien m. cricoarytenoideus posterior Functie: abductie en verlenging van plica vocalis. Opent de rima glottidis m. thyroarytenoideus Functie: verkorten en laten ontspannen van de ligament vocalis. m. vocalis zenuwen * n. laryngeus recurrens lat die spieren behalve de cricothyroideus ! n. laryngeus superior 14 & KNO Larynx Houdt zich het meest bezig met stembanden. Er zijn 3 manieren om stembanden te zien: Ouderwets manier: met spiegel Met camera’s om video opnames te kunnen maken. Via de mond J of via de neus. A Dit krijg je te zien dan ↓ Functie stembanden: ↳ - 8 Spreekstand > ingang - naar slockdarm Beschermen van toegang van dingen tot de longen Spreken Zorgen ervoor dat we kunnen hoesten → Een hoest creer je door druk op te bouwen onder gesloten stembanden. 06 Ademstand Mensen die geen functionerende stembanden hebben of een verlamde stembanden hebben, die hoesten op een hele droge manier. Die krijgen hun stembanden niet tegen elkaar G Functie cartilago arytenoidea: aan. En is dus daardoor de hoest veel minder Zonder ze kunnen de stembanden niet bewegen effectief. Er wordt stroboscopisch naar die stembanden gekeken, daarmee wordt de beweging vertraagd en kan je de stembanden zien trillen Stembandknobbels: - komen het meest voor bij vrouwen - tussen de 20 en 25 jaar De stembanden worden verkeerd tegen elkaar aangeperst en daardoor ontstaat halverwege de stembanden irritatie en verdikking. Zolang het een kleinblaasje is zoals hiernaast kan dat wegtrekken, bij verergering wordt het een vaste afwijking die je soms met een operatie weg moet oplossen als de patiënt te veel last heeft Behandelingen: eerste → logopedie, dan operatie. Want stel je opereert zonder logopedie, is de kan dat die knobbels terugkomen groot. 15 Een andere belangrijke factor van een slechtere stem is: Langdurige Roken -> Reinkes oedeem: hele dikke blaren gevuld met vocht en zorgt ervoor dat de stem lager wordt Komt zowel bij mannen als vrouwen die roken hebben er last van. Maar vrouwen zijn vaker op de kliniek te zien. -> Hierdoor krijg je lage stem en dat vinden vrouwen erger dan mannen & ↳ Zijn vaak vrouwen tussen 50 en 60 die al jaren een pak per dag hebben gerookt E Als patiënten niet stoppen met roken moet er dan geopereerd worden. Behalve als er evidente luchtweg klachten zijn dan geen operatie. j Andere gevolg van roken: stembandkanker Oefenen: 1. Epiglottis 2. Vallecula ruimte tussen de tong en epiglottis in 3. Aryepiglottische plooien 4. Arytenoidea 5. Glottis 6. Aditus laryngeus 7. Valse stembanden 8. Ware stembanden 9. Sinus piriformis 16  Pharynx = Slokdarmhoofd y Keel Nasopharynx Oropharynx vallecula Palatum Laryngopharynx (hypopharynx) Vallecula Ruimte (twee openingen) tussen neusholte en nasopharynx = choanen Opening van mondholte naar keelholte = via de gehemeltebogen De ingang naar de larynx ligt voor de ingang van de slokdarm In de keelholte worden twee routes gebruikt: De voedsel en de luchtwegroute en die gaan kruisen in de keel vandaar dat we kleppen nodig hebben om tijdens slikken en ademhalen te zorgen dat de voedsel niet in de luchtpijp terecht komt Kleppen: sluiten de neusholte af van de larynx -> zachte gehemelte (palatum molle) = een klep mode toegang tot de neus af te sluiten tijdens het slikken Epiglottis = klep dat tijdens het slikken beschermt de toegang tot de larynx (geen voedsel in luchtpijp terecht komt) 17 pharynxspieren Bewegingen die bij het slikken betrokken zijn Superior constrictoren (mm. constrictores pharyngis superior, medius en inferior) in Medium vernauwers -> eten naar beneden duwen richting de slokdarm elevatoren Inferior heffers -> deel van de larynx helpen omhoog te brengen bij het slikken, zodat de epiglottis dicht gaat palatum palatum durum palatum durum palatum molle (met uvula). Uvula palatum molle [ pharynxbogen (voorste en achterste gehemeltebogen) ostium pharyngeum van tuba auditiva zenuwen plexus pharyngeus: n. vagus (X) n. glossopharyngeus (IX) Slikken in het kort 1. Orale Fase (willekeurig): 8 - Je hebt controle over – tong duwt bolus tegen palatum en richting oropharynx (tong- en palatumspieren) 2. Pharyngeale Fase (onwillekeurig): - y Je hebt geen controle over – elevatie palatum (toegang tot nasopharynx afsluiten), pharynx opent en verkort (elevatoren), elevatie larynx (extrinsieke larynxspieren), epiglottis dekt toegang larynx af 3. Oesophageale Fase (onwillekeurig): – contractie constrictoren verplaatst bolus naar inferior in oesophagus, via peristaltiek in oesophagus naar maag. ↳ komt in week 2) 18 vervolg In de bouw van de pharynx spieren zien we dat er een overgang is van schuinlopende spieren naar horizontaal-lopende spieren. -> op die hoogte zit precies een zwakke verbinding, daar hechten die spieren net niet helemaal goed aan elkaar vast. Op het moment dat de druk in de keel niet goed wordt opgebouwd, kan er op dat punt een uitstulping ontstaan 8 - = Het zenker divertikel T Zit precies op de overgang tussen: > pars thyropharyngea > pars cricopharyngea 3 m. constrictor pharyngis inferior Klachten: Eten zakt niet meer goed (doordat die uitstulping tegen de slokdarm duwt en afsluit) Mensen gaan afvallen Stinkende adem (als hie voedsel voor 1 week bv vast blijft zitten in dat uitstulping) Borrelend geluid tijdens het slikken ( door vocht en luchtbellen die in die uitstulping kunnen zitten) Na verloop van tijd kan dat voedsel uitkomen: bijvoorbeeld als mensen gaan liggen (dan komt er onverteerd eten terug) Langs de slokdarm loopt de n. laryngeus recurrens. Dus toen dit vroeger van buitenaf geopereerd werd, werd te vaak die zenuw die voor stembanden zorgt, beschadigd. Dan kan je niet meer goed praten. Nu wordt de een andere operatie gevoerd waarbij via de mond de divertikel opensnijden zonder de zenuw te beschadigen 19  Fysiologie ↑ Ademhaling 20  Fysiologie ademhaling Bovenste luchtwegen Functies respiratoir systeem Uitwisseling van gassen: O → CO * s Onderste luchtwegen 22 Creëren van geluid (spraak) Reuk Afweer (immuniteit tegen ingeademde stoffen) Opvangen bloedstolsels Homeostatische regulatie van de pH (met nieren) We ademen om CO naar buiten te krijgen en zuurstof naar binnen voor energie -> (glucose) 2 ! C H O + 6O → 6CO + 6H O + energie (ATP) 626122 & Relatie tussen Druk en Volume: T in de longen is altijd constant. P V=n R T - - P x V = constant Ook als je koud lucht inademt - V / T = constant ↑ dan wordt dat verwarmt in de ↑ P / T = constant + bovenste luchtwegen. G In de fysiologie gaat het vaak om de partiële druk. Partiële Druk: De druk die door de zuurstof-moleculen, stikstof-moleculen of CO -moleculen wordt veroorzaakt 2 Totale Druk: De totale luchtdruk dat wordt bepaald door de hoeveelheid zuurstof, stikstof-moleculen en CO -moleculen 2 & De getallen goed leren! Door diffusie vindt stofwisseling plaats van een plek met hoge luchtdruk naar een plek met lage luchtdruk In de cellen is de zuurstofgehalte veel lager dan in het bloed doordat er in de cellen D zuurstof wordt verbruikt om energie te krijgen, dus is het mogelijk om zuurstof door midden van diffusie te verplaatsen van het bloed naar de mitochondrien in de cellen 21 O opname in de longen 2 Fibroblasten: geven steun en rekbaarheid & → bij fibrose zal er veel fibroblasen zijn en wordt dus veel collageen gemaakt en dat zal dan een probleem geven. Pneumocyten type I: platte cellen. (Dekcellen) Laag regenererend vermogen Pneumocyten type II (Type 2 alveolaire epitheliale cellen) → produceren surfactant (eiwitten + fosfolipiden) om de alveolaire oppervlaktespanning te verlagen -> dus meer rekbaar. Waterige laag = surfactant: (blauw omlijning) waar veel fosfolipeden in zitten (vet deeltjes) en veel eiwitten macrofagen Bloedvaten D Drukverschil Flow rate = F = P1 - P2 R S Weerstand Hoe worden de longen/longblaasjes gevuld met lucht? Door de uitzetting van de longen (volume stijgt) daalt de druk en zal automatisch en zal lucht naar binnen gezogen worden. Want lucht gaat dan door diffusie van plek met hoog druk naar plek met laag druk verplaatsen. Als de diafragma (grote spier) contraheert, wordt het volume van de longen vergroot, waardoor de druk verlaagd wordt in de longen. Dan zal er flow ontstaan, en gaat lucht van buiten naar binnen. Als de diafragma (grote spier) relaxeert, wordt het volume van de longen kleiner, waardoor de druk stijgt in de longen. Dan zal er flow ontstaan, en gaat lucht van binnen (hoge druk) naar buiten (lagere druk) gaan. In deze formule zien we geschreven: druk in de alveoli - de druk in de atmosfeer. 4 Dus in het geval van de foto: 757 - 760 = - 3. -> en is dus een negatief getal. La Dus tijdens het Inademen is er altijd sprake van een negatieve flow. ↳ Tijdens het uitademen is er sprake van een positieve flow. J 22 Te zien in de flow- volume curve Tijdens inademen: Op het moment dat er genoeg lucht naar binnen is gekomen en je totale druk binnen in de longen hetzelfde is als buiten, dan zal de druk verschil 0 zijn en zal er geen flow meer van binnen naar buiten gaan Soms kan de weerstand (R) hoger zijn bij de ademhaling. Factoren die de weerstand beïnvloeden. Twee ziektebeelden waarbij dat het geval is: Buislengte - Astma Straal - Taaislijmziekte (cystic fibrose) Wet van Poiseuille: > - 2x4 2x * ↳ 16XI Op het moment dat je inademt en dus je diafragma contraheert en je thorax ruimte groter wordt, dan moeten je longen ook groter worden. Dit gebeurt doordat tussen de longen en de ribspieren een ruimte · zit: De pleurale ruimte. (heeft negatieve druk) De druk in de pleurale ruimte is altijd lager dan de druk in de thorax of de druk in de longen. Dat betekent dat de longen en die ribben aan elkaar vast zullen plakken. Op het moment dat er een perforatie in dat ruimte komt (bijvoorbeeld een mes in de thorax wordt gestoken), dan zal de drukverschil gelijk zijn en zal de long loslaten en inklappen. Waardoor je een klaplong (pneumothorax) krijgt. longen ro Transpulmonale druk = Drukverschil tussen de intrapulmonale (alveolaire) druk en de intrapleurale druk - ↓ Intrapulmonale druk - intrapleurale druk & 4 mmHg Longcompliantie: maat voor rekbaarheid van de longen Longcompliantie = Longvolume Transpulmonale druk De longen kunnen voldoende gerekt worden door: Ook wel: hoe hoger deze druk, - normaal hoeveelheid bindweefsel -> veel niet goed (fibrose) hoe minder energie het kost om Genoeg surfactant → meer -> makkelijker uitgerekt de long volume te vergroten Hoe minder “energie” de vergroting van het longvolume kost, hoe hoger de compliantie is -> Inademen gaat makkelijk, uitademen moeilijk Hoe meer “energie” de vergroting van het longvolume kost, hoe lager de compliantie is -> Inademen gaat moeilijk, uitademen makkelijk 23 Obstructieve longziekten: de passage van de lucht door de luchtwegen is belemmerd. COPD (chronic obstructive pulmonary disease): > - emfyseem (longaandoening met kortademigheid en hoesten) - chronische bronchitis (constant aanwezigheid van een ontsteking van de luchtpijp vertakkingen) -> vernauwing. astma (chronische ontsteking van de luchtwegen in de longen) Restrictieve longziekten: verminderde totale longinhoud. D longfibrose (te veel bindweefsel in de longen) longtumor → waar een tumor zit kan geen lucht zitten klaplong Aantasting van de ademshalingsspieren Vervorming van de borstkastwand (Scoliose, trauma) Emfyseem Er is sprake van een permanente beschadiging van de wandjes van de alveoli, (samensmelting van die zakjes , waardoor een grote luchtzak ontstaat) en lucht wordt daar niet meer goed uitgewisseld De oppervlakte van een beschadigde alveoli is hierdoor kleiner dan de oppervlakte van een normaal alveoli. Dus bij emfyseem is er dus een kleinere oppervlakte. Bovendien zijn ook vaak de bronchiën een klein beetje aangetast. Hiernaast is een CT- scan bij emfyseem te zien. In het gebied waar de T alveoli beschadigd zijn, dan zie je meer zwarte plekken op de foto. I Hiernaast nog een CT-scan bij emfyseem, dit is wel een extreem geval. Dit is een hele grote luchtzak, die niet ververst wordt. → residuraal volume 24 Bij emfyseem kost het minder “energie” om de longvolume te vergroten, de compliantie (rekbaarheid) is dus hoger -> Inademen gaat makkelijk, uitademen moeilijk patiënten hebben moeite met uitademen. Dit komt doordat de longen hun elasticiteit verliezen en daardoor niet goed kunnen samentrekken. Hierdoor blijft er lucht achter in de longen na het uitademen, waardoor de longen overmatig uitgerekt blijven en de ademhaling bemoeilijkt wordt. Deze uitademhalingsmoeilijkheden kunnen leiden tot kortademigheid en een gevoel van onvermogen om volledig uit te ademen Fibrose Bij fibrose zijn er meer fibroblasten aanwezig (geactiveerde fibroblasten) Die fibroblasten maken collageen, die tussen al die alveoli in zit. En waar collageen zit, kan er geen lucht zitten. Dus bij meer collageen productie, is er een verminderende longinhoud en is fibrose dus een restrictieve longziekte. Hiernaast is een CT-scan bij fibrose te zien. d X - Ray Bij emfyseem: door ophoping in de longen als gevolg van beschadigde longblaasjes wordt de diafragma afgeplat → vergrote borstkas → volume is groter → inademen gaat makkelijk. ↳ maag Longblaasjes zijn gefuseerd, er is weinig collageen en de long kan hierdoor makkelijk uitgetrokken worden. De druk van vergrote longen kan leiden tot een verandering in de normale vorm van het diafragma en een verlaging van de diafragma. Door de vernietiging van longweefsel kunnen de bloedvaten in de longen dunner en minder opvallend lijken op een röntgenfoto. 25 Bij fibrose: Door de grote hoeveelheid fibroblasten en dus veel aanmaak van collageen, is de compliantie laag. Het kost dus veel energie om de diafragma uit te rekken, waardoor de inademing moeilijker gaat en uitademing makkelijk. Spirographic determination of lung volumes: Tidal volume (TV): hoeveelheid lucht die bij elke normale ademhaling in en uit de longen stroomt. Zonder extra inspanning of bewuste controle. → 500 ml per keer Expiratoire reserve volume (ERV): het maximale volume lucht dat na een normale uitademing nog extra kan worden uitgeademd wanneer iemand actief probeert extra lucht uit de longen te persen. (het verschil tussen het maximale inademingsvolume na een normale ademhaling en het vitale capaciteit (VC) van de longen) Inspiratoire reserve volume (IRV): het maximale volume lucht dat bovenop het normale tidal volume kan worden ingeademd tijdens een maximale ademhaling. Vitale capaciteit ((F)VC): het totale volume aan lucht dat tijdens een maximale ademhaling kan worden ingeademd en vervolgens tijdens een maximale uitademing weer kan worden uitgeademd. Residual volume (RV): het volume lucht dat na een maximale uitademing nog in de longen achterblijft. Het dient als functionele longreserve en voorkomt dat de longen volledig inklappen. Is niet hetzelfde als anatomische dode volume (DV), dode volume is het deel van vooral je bovenste...luchtwegen, dat niet meedoet aan de uitwisseling van zuurstof en CO2. Bevat meer CO2 dan O2 26  Respiratoire minuut volume: Hoeveelheid lucht dat we in- en uitademen per minuut. (VE ) VE = ademfrequentie x TV = 12 x 500 ml = 6000 ml/min in- en uitademen Niet alles hiervan komt in de alveoli. Alveolair minuut volume (alveolaire ventilatie): De hoeveelheid lucht dat in de alveoli komt per minuut VA = ademfrequentie x (TV - VD ) = 12 x (500ml – 150 ml) = 4200 ml/minuut Met behulp van een peak flow meter en pneumotachografie (flow meting) kan de hoeveelheid lucht die de longen kunnen bevatten en die zich verplaatst tijdens de in- en de uitademing bepaald worden. & Hierbij wordt de Tiffeneau waarde berekend, peak flow bepaald en de flowvolume curve maken. ratio tussen de FEV1 en de FVC FEV1 100 % FVC VC or FVC = Forced vital capacity (expiratory vital capacity); het maximale volume wat uitgeblazen kan worden na een zo diep mogelijke inademing. FEV1 (forced expiratory volume 1s) = Expiratoire 1 seconde capaciteit; het volume dat kan uitgeblazen worden in 1 seconde na een volledige inhalatie. Dus je gaat alles proberen uit te blazen (om VC te weten), en dan wordt er gekeken naar wat de ratio is van wat je in 1 sec kan uitademen (FEV1) t.o.v alles wat je kan uitademen. → Tiffeneau waarde Effect van emfyseem op de Tiffeneau index De 1 sec waarde en de VC liggen veel lager. Dus een patiënt met emfyseem J kan een groot gedeelte niet meer uitblazen (RV). Dit komt door die ↑ luchtzakken die niet uitgewisseld worden. Verder is die FEV1 zo weinig ↑ doordat wanneer mensen uitademen de druk in de thorax hoog wordt, en omdat bij mensen met emfyseem vaak ook de bronchiën aangetast zijn kan er zo een hoog druk ontstaan waardoor de bronchiën dichter zitten (diameter wordt minder) en is er dus moeite bij uitademen · 70 % - 27 obstructief Effect van fibrose op de Tiffeneau index Hoeveelheid volume is kleiner (FVC) door de aanwezige collageen. Doordat het uitademen bij fibrose makkelijker gaat dan inademen. Is de afname van de FEV1 proportioneel minder dan die van de FVC, waardoor de FEV1/FVC-ratio relatief hoger wordt. Flow-volume curve (Pneumotachograaf) Normaal curve is afhankelijk van de lengte en geslacht & Bij Restrictieve longziekte: De Vitale Capaciteit is lager. De uitademing heeft wel dezelfde patroon als de controle persoon. Dus ze kunnen minder inademen, maar dat lucht dat er in zit kan makkelijk uitgeademd worden. Bij obstructieve longziekte: De vitale capiciteit is normaal. De inademen is hetzelfde als bij een controle persoon. Bij de uitademing (typisch bij emfyseem) zie je een knik. Er moet kracht ingezet worden om uit te ademen, krijg je druk in de longen, waardoor de kleine bronchiën sluiten dicht en waardoor de flow minder wordt. J Er zijn twee verschillende obstructies: gefixeerd Variabel 28 Gefixeerd obstructie: vaste obstructie, er kan niks mee gebeuren, niet indrukbaar en niet uitrekbaar. Variabele instructie: is afhankelijk van de drukken. Als er hoog druk is, wordt het ingedrukt. Als er weinig druk is kan het uitzetten. Die obstructie kan op twee plekken zitten: D Hoge luchtwegen (extra thoracaal): Bij inademing zal de obstructie groter worden. de luchtstroom wordt naar de longen belemmerd, waardoor de inademing bemoeilijkt wordt. De vernauwingen of blokkades buiten de borstholte beperken de hoeveelheid lucht die tijdens de inademing de longen kan bereiken, waardoor het moeilijk wordt voor de patiënt om voldoende lucht in te ademen. Bij uitademen gaat door de hoge druk de obstructie uitgedrukt worden (diameter groter), en gaat uitademen makkelijker Dus inademen moeilijk, uitademen makkelijk Lage luchtwegen (intra thoracaal): Bij variabele intrathoracale obstructie is de druk lager als je inademt en volume groter en zal de obstructie uitgerekt worden (de obstructie wordt dus minder). Bij uitademen moet je kracht zetten, daardoor gaat druk omhoog en zal de obstructie ingedrukt worden. Dus inademen is makkelijk, uitademen is moeilijk. Zowel inademen als D uitademen is een probleem Hiernaast is de flow-volume curve bij astma te zien voor en na een salbutamol pufje. Zo een pufje zorgt ervoor dat de gladde spiercellen om de luchtpijp en bronchiën relaxeren. Waardoor de obstructie gaat weg. Emfyseem en fibrose werken niet met een pufje. 29  Ventilatie 20x1 = Hartminuutvolume 5x Gasuitwisseling en regulatie ademhaling O2 opname in het bloed Er is een relatie tussen ventilatie en perfusie Je kan een prima ventilatie hebben, maar op het moment dat jou perfusie (doorbloeding rond de alveolus) verstoort is, dan zal er geen zuurstof opgenomen worden. → (ventilatie verstoort) Dit resulteert in hypoxemie: een te lage zuurstofverzadiging (zuurstofsaturatie) van het bloed. Ventilation-to-perfusion ratio: (meer adem = meer bloedstroom) De verhouding tussen ventilatie en doorbloeding in de longen aan te duiden. Het vertegenwoordigt het evenwicht tussen de lucht die de longen binnenkomt en de doorbloeding van de longcapillairen die verantwoordelijk zijn voor de gasuitwisseling. Regulatie van perfusie (bloedstroom) gaat naar de alveoli die de hoogste O2-niveaus hebben. Op het moment dat ergens in de longen de zuurstof niveau laag is, (als er bij een alveolus dus heel weinig zuurstof aanwezig is) betekent het dat er daar minder doorbloeding is, dan is dat een teken voor de bloedstroom systeem om daar vasoconstrictie te krijgen en dat er dus alleen bloed gegeven wordt aan beter geventileerde gebieden van de longen, waardoor de V/P-verhouding (ventilatie-perfusie-verhouding) wordt geoptimaliseerd voor een efficiënte gasuitwisseling. (In rust) Het duurt 0,75 seconde om het bloed voorbij het alveolus geweest te zijn. Wij hebben maar een gedeelte van dat hele grote capillaire nodig om het Fibrose volledige zuurstofverzadiging (de maximale hoeveelheid zuurstof die aan hemoglobine in het bloed is gebonden) te krijgen. Daarom kan je nog overleven als een van de longen aangetast is (andere long zal het werk doen) en als er geen sprake is van longaandoening Bij fibrose is het anders: fibrose was een restrictieve longziekte waarbij de hoeveelheid longinhoud is minder waar diffusie plaats kan vinden. wat resulteert in onvoldoende zuurstofdiffusie in het bloed. En zal er dus geen 100% verzadiging zijn. ↓ alveolaire PO2 = pulmonale arterie vaso constructie. ↓ alveolaire PCO2 = bronchiolie vasoconstructie. 30  celmembraan-apolair Gassen en kleine moleculen kunnen heel makkelijk door de membraan heen. Basaalmembraan en matrix kunnen een barrière vormen voor O2 transport Water kan alleen via waterkanalen (aquaporines) door het membraan heen grote of polair moleculen en Ionen kunnen niet via diffusie getransporeerd worden, alleen via kanalen kunnen ze. Diffusiewet van Fick Oppervlakte (A) = meer diffusie = meer zuurstof opname Diffusiecoëfficiënt (D) = hogere diffusie snelheid = meer O2 Drukverval (_P) = hogere drukverschil = meer diffusie " "L hogere weerstand = meer O2 Diffusie afstand = moeilijker diffusie is = minder O2 opname Long fibrose Bij longfibrose kunnen de alveoli verdikt raken door littekenweefsel, wat de diffusie van zuurstof kan belemmeren. ↳ zuurstof opname Als littekenweefsel het normale oppervlaktegebied (A) verkleint, kan dit de hoeveelheid materie die per tijdseenheid door het weefsel diffundeert, verminderen. De diffusiecoëfficiënt kan afnemen door de veranderingen in de structuur van de alveoli. De diffusie afstand wordt groter doordat Restrictief = inademen moeilijk er meer collageen aanwezig is. Dit kan de verdikking van de en uitademen makkelijk alveolaire wanden (Δx) veroorzaken. En dus minder O2 diffusie Bij fibrose kan het drukverschil (_P) ook worden beïnvloed, vooral als het littekenweefsel de normale elastische eigenschappen van het longweefsel verstoort. Heel veel collageen en dus minder uitrekbaar. (Laag hoeveelheid energie) Normaal gesproken zorgt de elasticiteit ervoor dat de longen uitzetten en samentrekken tijdens de ademhaling, waardoor drukverschillen ontstaan. Wanneer deze elasticiteit wordt verminderd, kan het drukverschil ook afnemen. wat de gasuitwisseling verder kan verminderen. Dit kan worden opgelost door adem ondersteuning (extra zuurstof geven) -> drukverschil vergroten (Er zijn geen medicijnen die de oppervlakte kunnen vergroten en collageen kunnen weg halen) 31  3. O2 transport in het bloed (hart) Zuurstof bindt in het bloed aan hemoglobine (want O2 is nauwelijks oplosbaar in het bloed). Zuurstof diffundeert van een plek met een hoge concentratie naar een plek met lage concentratie -> weefsel Gebonden aan hemoglobine: 200 ml 02/liter = 98,5% Als gas getransporteerd: Overige 3 ml O2/liter = 1,5% 4. O2 afgifte aan de weefsels Regulatie van de ademhaling is belangrijk voor het handhaven van een evenwichtige zuurstof- en koolstofdioxideconcentratie in het lichaam. I De ademhaling wordt gereguleerd door een negatieve terugkoppeling (negatieve feedback). Er zijn verschillende receptoren die veranderingen in de ademhaling waarnemen, in hersenen. (hersen stam) namelijk: rekreceptoren en chemoreceptoren. Rekreceptoren: nemen de uitrekking van de spieren in de luchtwegen waar, en voorkomen een te grote uitrekking waarbij schade zou ontstaan. & Chemoreceptoren: CO2, de PH en O2-meters. CO2 wordt perifeer en centraal in de hersenen gemeten. Hierbij zijn ook H-en gelinkt: meer CO2= meer H+ I PH en O2 worden alleen perifeer gemeten & Veel CO2 -> meer signalen -> meer ademen ~ De perfere receptoren bevinden in de aortaboog en in de a. carotis, de slagader richting de hersenen. (Partiële zuurstof spanning in een arteriële gedeelte) Vooral de PCO2 en de PH zijn van belang, omdat de zuurstof vrijwel nooit afwijkt van de set point. 3 Regulatie vindt plaats in een arteriële gedeelte, veneuze is niet belangrijk Te weinig zuurstof betekent tekort aan signalen en moet je dus meer ademhalen & De receptoren zenden hun signalen naar het integratiecentrum in de pons (deel van de achterhersenen) en de medulla oblongata (gedeelte van de hersenstam) in de hersenen. Als de gemeten waarde afwijken van de setpoints zal er als respons meer of minder worden geventileerd. Het (pacemaker) centrum voor het ademhalingsritme (respiratory rhythmicity center) bevindt zich in de medulla oblongata. En het pneumotactische centrum remt de ademhaling. 32  De volgende artiële setpoints zijn belangrijk om te weten: Pco = 40 mmHg 2 PH = 7.4 (7.35-7.45) Po = 100 mmHg 2 & Integratiecentra Vanuit de hersenen worden er impulsen gegeven naar het hart. De pacemaker in het hart krijgt twaalf signalen per minuut. In de pons liggen twee centra, de zogenaamde integratiecentra, die ervoor zorgen dat deze signalen versterkt kunnen worden. Hyper- en hypoventilatie Als er een hoge ademfrequentie is, zoals bij hyperventilatie, zal de PCO2 dalen omdat er meer ventilatie is. Daardoor zal ook de PCO2 in de arteriën dalen. Daardoor zal de PH in het bloed stijgen, wat leidt tot een vasoconstrictie (vernauwing van de bloedvaten) van de hersenen. Hierdoor zal je uiteindelijk flauwvallen. Als er juist te weinig ventilatie is, bij hypoventilatie, zal de PCO2 in het bloed stijgen, waardoor de pH zal dalen. Verzuring van bloed. Dit kan uiteindelijk een coma veroorzaken. Effecten van inspanning je ventilatie gaat omhoog omdat je meer zuurstof binnen moet krijgen. Frequentie en diepte van de ademhaling gaat omhoog. De zuurstofdruk blijft wel gelijk. De hoeveelheid CO2 gaat wel naar beneden doordat de ventilatie omhoog gaat. Verdrinking Als je verdrinkt heb je een tekort aan zuurstof, maar ook aan CO2. CO2 wordt namelijk gemaakt door 02 en lost goed op in water. Doordat de CO2 verdwenen is werken de receptoren niet meer. Dit is de reden dat we beademingen geven, zodat het slachtoffer CO2 binnenkrigt en de ademhaling weer op gang komt. 33  Histologie Ademhaling 34 Long en luchtwegen op celniveau Geleidende deel: van neusholte tot -Neusholte S bronchioli terminalis: vooral lucht -Pharynx bevochtigen, verwarmen en reinigen -> -Larynx gespecialiseerd epitheel Hyaline kraakbeen -Trachea >. -Bronchi ↑ 2 Respiratoire deel: van bronchioli -Bronchioli (terminalis & respiratorius) respiratorii tot alveoli: vooral zuurstof Herminale) overgangte -Ductus alveolaris en CO2 wisseling -> platte epitheel -Alveoli Deze verschillende onderdelen zijn bekleed met verschillende soorten epitheel en ze verschillen van elkaar elke afhankelijk van zijn functie (Opname zuurstof, afgifte koolstofdioxide en regulatie zuur-base evenwicht) Aantal longaandoeningen: Als je naar een microscopisch foto kijkt dan moet je kunnen herkennen waar in de COPD respiratoire stelsel die foto is gemaakt Astma Pneumonie fibrose Afhankelijk van: d Biedt stevigheid Emfyseem of er kraakbeen is (alleen aanwezig relatief hoog (rondom de trachea, in de primaire Kanker en secundaire bronchiën.) COVID -> zodra bronchiën over gaan in bronchiolie dan is er geen kraakbeen meer. ↑ cilindrisch epitheel (hoog in de buizen stelsel) & (Met cilia) cubisch epitheel (midden in de buizen stelsel) plat epitheel (einde van de buizen stelsel) Of er kliercellen er tussen zitten: (wel: hoog in de buizensysteem om de lucht te bevochtigen) slijmbekercellen Y -> op het moment dat je zuurstof wil opnemen en CO2 wil afgeven, dan heb je er weinig aan als er daar een dikke slijm laag ligt (dus aan het einde zijn er geen kliercellen) terminalis resp. Hoeveel gladde spiercellen er in zitten: ( veel: relatief hoog) - (weinig/geen: relatief laag in het systeem) Clara cellen: in het midden 35  cilindrisch epitheel met cilia (trilharen) I Bindweefsel laagje (losmazig) gladde spiercellen I klierpakketen (muceuse kliercellen) & Hyaline kraakbeen In de respiratoire epitheel zien we 5 verschillende epitheliale cellen terug: allemaal rusten op het basaalmembraan sommige hoger dan anderen -> meerrijge epitheel 1.Cilindrisch/kubisch epitheel met cilia I 2.Slijmbekercellen (Goblet cell): bevatten grote blazen vol met slijm secreet 3.Basale cellen: ligt helemaal aan de basale zijde. Bereikt het oppervlak niet. 4.Borstelcellen 5.Kleine korrelcellen ↳ Neuroendocrene cellen: hormoonachtige producten worden hier geproduceerd, die worden afgegeven aan bloedvaten die onder in de losmazige bindweefsel aanwezig zijn Basaalmembraan De oppervlakte wordt bekleed met cilindrisch epitheel cellen met cilia. Gobletcellen Functie: transport van slijm naar de pharynx Epitheel Slijmbekercellen (Goblet cells): Productie en excretie van slijm Cilia Aantal slijmbekercellen neemt af richting de kleinere brionchi en zijn afwezig in terminale bronchioli (waarom? Kijk vorige blz) Slijm geproduceerd door de slijmbekercellen 'drijft‘ op een vloeibaar laagje geproduceerd door de sereuze klieren in submucosa en de lamina propria Submucosa met pakketten kliercellen die een sereuze product produceren wat met afvoerwegen afgegeven wordt aan de trachea 36  Borstelcellen (brush cells) In tegenstelling tot de trilhaar dragend epitheel zien we dat die borstel cellen veel microvilli (actine microfilamenten) bevatten en aan het oppervlak zenuwuiteinden (sensorische receptorcellen). Functie is echter nog niet heel duidelijk Basale cel: Stamcel van het epitheel, vandaaruit kunnen nieuw epitheelcellen ontstaan. Kleine korrelcel/neuroendocriene cel (DNES) Cellen met een endocrine functie: Regulatie van secretieprocessen in het slijmvlies ↑ Op het moment dat epitheel blootgesteld wordt aan sigaretten rook, veranderen dingen: Relatieve toename slijmbekercellen en afname trilhaarepitheel ↳ Borstelcel Sigaretten rook is een lichaamsvreemd product, daarom zal het lichaam zichzelf proberen te beschermen door meer kliercellen te maken, zodat er meer slijm geproduceerd wordt die al die troep zoveel mogelijk op te ruimen. Tegelijkertijd wordt het cilindrisch epitheel beschadigd. Ook vinden er allerlei mutaties waardoor er uiteindelijk kwaadaardige tumoren kunnen ontstaan Als dat lang genoeg duurt dan zal dat cilindrisch epitheel meerlagig plaveisel-epitheel worden = mataplasie Een van de eerste veranderingen die plaatsvinden voor dat het een tumor wordt E Dus een trachea is te herkennen aan: Algemene opbouw van binnen naar buiten: -respiratoir epitheel (meerrijge cilindrisch epitheel met trilharen -dun laagje bindweefsel (lamina propria)-> hierin liggen bloedvaten die de binnenkomende lucht verwarmen -muscularis mucosa (vergroot oppervlakte) -submucosa met daarin muco-sereuze klieren -(U-vormige hyaline) kraakbeen en perichondrium (kraakbeen ringen) 37 Bronchus: Kraakbeenringen gaan over in onregelmatige kraakbeenplaten en in de kleinste vertakkingen (5 mm) verdwijnt het kraakbeen geleidelijk weer die cilindrisch meerrijge epitheel met trilharen · Gladde spiercellen Bronchus associated lymphoid tissue (BALT) = rol immuniteit Bronchioli (in algemeen): Bronchioli: kraakbeen en klierweefsel pakketten zijn afwezig Veel glad spierweefsel Bronchioli terminalis: cilindrisch epitheel van de trachea en bronchiën wordt langzaam meer kubisch epitheel nog steeds met cilia. Geen slijmbeker cellen nieuwe type wat niet aanwezig is hoog in de buizen systeem: Clara-cellen Steken uit het lumen en zorgen voor de productie van surfactant en anti-inflammatoir componenten (om ontsteking te remmen en alle toxische componenten die in de lucht dat we inademen kunnen zitten te ontgiften) = bescherming dus Overgang van Bronchioli terminalis -> Bronchioli respirator: Eerste alveloire uitstulpingen (longblaasjes) zijn in de wand van de bronchioli te vinden -> overgang van geleidend naar respiratoir deel Kubisch epitheel zonder cilia (trilharen zijn hier niet nodig want er wordt geen slijm meer geproduceerd hier. slijm zou de uitwisseling van gassen moeilijker maken. ) Alveoli: Uiteindelijk komen die bronchioles in een zakje: Ductulus alveolares → Sacculus alveolares → Alveolus Die alveoli worden bekleed met platte plaveiselepitheel, die goed is voor een optimale diffusie van O2 en CO2 38 Alveoli: zakvormige uitstulpingen in de wand van bronchioli respiratorii, ductuli alveolares en sacculi alveolares Die wand is zo dun en in de ruimte tussen die wanden van de longblaasjes (Interalveolaire tussenschotten (septa)) bevinden zich allerlei structuren: kleine bloedvaatjes waar dus die diffusie plaatsvindt en er bevinden zich een netwerk van capillairen en ook een aantal verschillende cel typen die belangrijk zijn: (pneumocyt I): alveolaire dekcellen (merendeel van onze cellen) → afgeplatte plaveisel epitheelcellen; heel dun waardoor optimale contact met kleine bloedvaatjes en daardoor optimaal gasuitwisseling Een longblaasje → zijn niet instaat om te delen wordt bekleed door de pneumocyt I (pneumocyt II): grote alveolaire cellen → kubische secretoire cellen die in staat zijn om te delen tot zowel type I als II → Ze maken allerlei producten # → Produceert net als Clara-cellen: surfactant die de oppervlaktespanning verlaagt en bevordert de ontplooiing van de alveoli bij de inspiratie W Dat is heel belangrijk bij pas geboren baby’s. Bij kinderen die te jong geboren zijn is de surfactant productie nog niet optimaal. Daardoor is er een hoge oppervlaktespanning en kunnen de alveoli niet openen, waardoor ze niet zelfstandig kunnen ademen. Alveolaire macrofagen: vangen roet- en stofdeeltjes weg bij de alveoli (stofjes die niet door slijmbeker cellen zijn verwijderd). I Iemand die veel roet heeft ingeademd (die rookt bv), blijkt op een foto dat zijn alveolaire macrofagen een bruinige/ zwarte kleur hebben (dat is die roet dus die de macrofagen hebben gefagositeerd) Voor de gas uitwisseling zijn er een aantal structuren die een barrière vormen voor de CO2 die vanuit het bloedbaan aan de lucht afgegeven wordt en de O2 die opgenomen wordt vanuit de lucht richting de bloedbaan Bloed- gasbarriere bestaat uit: 1. Alveolair epitheel → De bekleding van de luchtblaasjes & 2. Basaalmembraan epitheel 3 3. Interstitieel bindweefsel 4. Basaalmembraan endotheel 5. Endotheel longcapillairen Vaak met elkaar versmolten y O2 CO2 39 CAT - vraag Lucht in de alveoli wordt van het capillaire bloed gescheiden door de bloed-gasbarrière, welke uit diverse lagen is opgebouwd. Plaats onderstaande lagen in de juiste volgorde wanneer CO2 uit het capillaire bloed diffundeert naar de alveoli. 1. endotheliale lamina basalis 2. epitheliale lamina basalis 3. alveolair epitheel 4. endotheelcel 5. interstitieel bindweefsel Antwoord = 4-1-5-2-3 40  Biochemie Ademhaling 41 DNA schade, radicalen en energiemetabolisme DNA/eiwit wordt continue chemisch (ROS) en fysisch (UV straling) aangevallen + zuurstof radicalen Oorzaken van DNA schade: Endogeen - Reacties met toxische stoffen (zuurstofradicalen) - Fouten tijdens de replicatie Exogeen - Verschillende vormen van straling - Diverse chemische stoffen : Verandering van chemische structuur nucleotiden leiden tot mutaties door foutieve baseparing: veroudering/kanker Zelfs kleinste chemische verandering verstoort deze paring Paar voorbeelden: UV-B straling leidt tot Thymine dimeren Genetisch defect in nucleotide-excisieherstel De ultraviolette straling in zonlicht is ook Zulke schadelijk voor DNA; het bevordert de vlekken krijg je op covalente binding tussen twee de huid aangrenzende pyrimidinebasen, waardoor bijvoorbeeld het thymine dimeer wordt gevormd. Het onvermogen om thymine-dimeren te repareren/verwijderen veroorzaakt problemen voor mensen met de ziekte xeroderma pigmentosum. Gevolg: al tijdens jeugd plaveiselcelcarcinomen, basaalcelcarcinomen en melanomen Zuurstof radicalen als bron van DNA schade 1 fout per 10 miljoen nucleotiden Tijdens het afbreken van glucose, om ATP van te krijgen, komen DNA-mismatch repair systeem zuurstofradicalen vrij die schadelijk zijn voor vetten/eiwitten en voor ondervangt 99% van die fouten onze genetische materiaal. Bepaalde mutogene stoffen kunnen dus Uiteindelijk één fout per 10 DNA veranderen. Toch hebben we weinig last van omdat onze lichaam miljard nucleotiden blijft bestaan een beschermingsmechanisme voor ons heeft, die in staat is om die Genetische stabiliteit: Cel investeert veel energie in hele kleine genetische mutaties de hele dag door te herstellen. herstel van DNA schade middels “excision-repair” 42  Waar precies worden zuurstofradicalen gevormd in de cel? Mitochondriën (ademhalingsketen) is de voornaamste bron van zuurstof radicalen. Vooral tijdens de citroenzuurcyclus. L Citroenzuurcyclus Hoog energetisch elektron & De belangrijkste rol van de citroenzuurcyclus is de vorming van NADH. Voedingsmoleculen (eiwitten, vetten, glucose) worden afgebroken tot pyruvaat, dit gaat het mitochondrion in en gaat vervolgens de citroenzuurcyclus in. NADH is een moleculaire verbinding die heel hoog in zijn energie zit. NADH zal zijn H (protonen) t afstaan die getransporteerd zullen worden door en elektronentransportketen. Het transport van de elektronen door de keten zorgt er uiteindelijk voor dat ADP met een fosfaat molecuul (Pi), ATP genereert. = oxidatieve fosforylering Dus: Van glucose tot ATP in 4 stappen 1. Glycolyse: glucose → pyruvaat. - (Er wordt hier eenbeetje ATP en NADH gemaakt) 2. Oxidatieve decarboxylering (omzetting) van pyruvaat tot acetyl CoA (die het citroenzuur cyclus ingaat) ↳ - CO2 weg 3. Citroenzuurcyclus verbrandt acetyl CoA tot CO2. (NADH wordt geproduceerd) 4. NADH uit citroenzuurcyclus levert elektronen aan de elektrontransportketen door protonen te transporteren -> ATP Alles uit voeding word omgezet tot 1 belangrijke stof, Acetyl CoA. Acetyl CoA wordt dus niet alleen uit glucose gevormd, - maar ook uit aminozuren en vetten. Wat je moet weten binnen de citroenzuur cyclus: Acetyl CoA reageert met oxalo-acetaat tot citraat (citroenzuur) Dat citraat wordt vervolgens omgezet door allerlei enzymen, waarbij CO2 en NADH gevormd worden Dat NADH is een manier van het lichaam om de energie die vrijkomt bij al die processen te binden zelfde verhaal. -> Dus dit is een stof die heel hoog is in energie Dat NADH heeft een voorloper: NAD+. Niet ontbeten: dan zit men relatief laag in NADH en hoog in NAD+ Deze verhouding (ratio) tussen de NAD+ en de NADH bepaalt hoe snel die citroenzuur cyclus loopt. niet gegeten -> traag 43 ? gegeten -> Snel  Oxidative fosforylering NADH doneert een H+ aan de elektronentransportketen. Een proton (H+) word vervolgens getransporteerd over het binnenmembraan van het mitochondrion. & Dit zorgt ervoor dat er een elektron getransporteerd kan worden over complex 1, 2, 3 en 4 (zie de volgende figuur). complex 5 Deze complexen zijn grote eiwitcomponenten die in het mitochondriale binnenmembraan zitten en betrokken zijn bij het transport van elektronen. Dit rondpompen van protonen en elektronen gaat continu door. De protonengradient (Energie afkomstig van elektronen uit NADH) dat ontstaat door transport van elektronen wordt gebruikt door complex 5 (ATP-synthase). Het ATP-synthase is een heel groot molecuul en is in staat om protonen te transporteren van binnen het mitochondrion (intermembrone space) naar de matrix. Hierbij wordt de energie die vrijkomt omgezet in mechanische energie en die wordt uiteindelijk in biochemische energie omgezet. Eigenlijk zit er een soort van motortje in het ATP-synthase. Dat motortje gaat lopen door die protonen die geleverd worden en die kinetische energie wordt afgegeven aan de buitenkant. En die energie zorgt ervoor dat ADP samen met een fosfaatgroep kan reageren tot ATP. ATP-synthase bevat een soort uitsteeksel, die kan gaan draaien (als een soort motor). De protonen die uit de elektronen transportketen komen zullen ervoor zorgen dat de motor gaat draaien. En je dus een heel hoog energetisch molecuul overhoudt: ATP Enzym dat gebruik maakt van de energie opgeslagen D Het kan zijn dat iets minder efficiënt loopt in deze hele keten: in de protongradiënt om ATP te maken uit ADP (Het is belangrijk om te kijken naar de ratio tussen de NAD+ en de NADH die de snelheid van de citroenzuurcyclus bepaalt.) Bij gebrek aan NAD+ (overmaat NADH) Als er een gebrek aan NAD+ is, en dus eigenlijk al het NAD+ omgezet is in NADH, kan de citroenzurcyclus dit niet meer aan. De NADH probeert al die protonen af te geven, maar citroenzurcyclus geeft op. De belangriike stap die je moet kennen is dat wanneer de ratio tussen het NADH en NAD+ heel hoog is, er een aantal enzymen in de citroenzuurcyclus niet meer goed kunnen werken. Met name intermediair citraat (citroenzuur) gaat zich ophopen, dit wil het lichaam niet omdat dit te zuur is. Een te laag pH zorgt er namelijk voor dat enzymen niet goed kunnen functioneren. Daarom zal het lichaam dit citraat dan omzetten in triglyceride (vetten). Dit zorgt er uiteindelijk voor dat je dikker wordt. 44 Je wordt dus niet alleen dikker van vet eten, maar ook bijvoorbeeld van veel eiwitten. Aangezien Acetyl CoA ook uit eiwitten kan bestaan. Dus als je een extreem eiwitrijke dieet hebt, en laag in je glucose/vetten zit word je als nog dik Ontkoppeling Energie gaat nooit verloren (thermodynamica). Ontkoppelingseiwitten kunnen gevonden worden in bruine vetcellen. In pas geborenen als een manier om de lichaamstemperatuur te controleren. Want zij hebben nog niet zoveel energie nodig, maar het is voor hen heel belangrijk om hun temperatuur op peil te houden. Deze ontkoppelingseiwitten zitten net als complex 1, 2, 3 en 4 ook ingebouwd in de mitochondriale binnenmembraan en zijn in staat om protonen te transporten van de matrix naar de binnenruimte van het mitochondrium. Dit zorgt ervoor dat complex 1 tot en met 4 niet zal worden gebruikt. Dit zal ervoor zorgen dat er warmte in plaats van ATP gevormd zal worden. Dit principe werd jaren geleden gebruikt door bodybuilders. Zij zorgde ervoor dat ze meer ontkoppeling eiwitten hadden (door DNP), waardoor ze erg veel afvielen. Tot wel 8 kilo vet per week. Wel kwam er heel veel warmte vrij en weinig ATP, wat tot hyperthermie (te veel hitte geproduceerd die het lichaam niet kan verliezen) kon leiden → sterven. waardoor middelen die de maak van ontkoppeling eiwitten stimuleren verboden werden. Oxidatieve fosforylering is een heel efficiënt proces. Het transporteren van de elektronen van complex I naar complex 3 gebeurt door een aantal hulpmoleculen. Een daarvan is het co-enzym Q. Normaal gesproken verloopt dat efficiënt, maar altijd zijn er een aantal elektronen die weten te ontspringen en niet worden afgegeven aan complex 3. En die gaan reageren met zuurstof wat aanwezig is in het mitochondrium. Waarbij zuurstof radicalen gevormd worden. Die schadelijk zijn voor vetten, eiwitten en onze genetische materiaal (nucleotiden) Radicalen: Vrije radicalen zijn schadelijke stoffen. Deze radicalen hebben een ongepaard elektron in hun buitenste ring. Dit zorgt ervoor dat ze heel instabiel zijn en ze heel snel reageren met lichaamseigen cellen. Er is altijd een productie van zuurstofradicalen (ROS). Ook kan er bij ontsnapping van de elektronen superoxide gevormd worden. Superoxide is erg gevaarlijk, want het reageert meteen met vetten en nucleotiden in het mitochondrion. Gelukkig heeft het lichaam hier tegen meerdere beschermingsmechanismen, één daarvan zijn antioxidant enzymen. Dit zijn enzymen die in staat zijn om dat superoxide te detoxificeren. Het belangriikste enzym hierin is het superoxide dismutase, dit enzym is in staat om het superoxide te ontgiften tot waterstofperoxide. Waterstofperoxide is ook nog steeds giftig, maar hiertegen heeft het lichaam dan ook weer allemaal enzymen om het waterstofperoxide af te breken. Het waterstofperoxide word dan omgezet in water en CO2. Er ontstaat alleen een problem als er veel metalen (zer, koper) aanwezig zijn. 45 Zuurstofradicalen zijn zeer reactief en antioxidanten proberen ze effectief te neutraliseren: Vitamine C en E spelen hierbij een grote rol Oxidatieve stress: dysbalans tussen pro-oxidatieve en antioxidatieve processen. is dus een onevenwicht tussen de productie van vrije radicalen en het vermogen van het lichaam om ze te neutraliseren met antioxidanten. 46  Biochemie: O2 transport in het bloed (hart) en O2 afgifte aan de weefsels Het doel van de ademhaling is onder andere de productie van ATP met behulp van zuurstof. Hemoglobine Het zuurstoftransport in het bloed wordt uitgevoerd door erytrocyten (rode bloedcellen). Erytrocyten worden gemaakt in het beenmerg, onder invloed van erytropoetine (cPO. crytropoetine: een hormoon dat ervoor zorgt dat een stamcel zich tot een rode bloedcel zal differentiëren). (Vooral nodig aan het begin). Elk hemoglobine bestaat namelijk uit vier ketens en in elke keten zit een heemgroep. De rode kleur word door de heemgroep van hemoglobine veroorzaakt. Een heemgroep kan zuurstof binden en dat gebeurt op de plek waar ijzer (Fe ) 2t in het heemgroep aanwezig is. (Meestal in het midden). Dat ijzer molecuul is dus nodig om een functioneel erytrocyt te kunnen krijgen. Het ijzer zit in zo een ingewikkeld molecuul, omdat ijzer roest als het wordt blootgesteld aan zuurstof. Roesten is een vorm van ijzeroxidatie en dit is een net reversible binding. Als ijzer dus los in het bloed zou bestaan, zou izeroxide ontstaan en zou zuurstof niet meer los kunnen laten van het ijzerion. Hierdoor zou het gehele molecuul onwerkzaam worden. Door de structur van hemoglobine kan het ijzerion reversibel zuurstof binden. Voor 120 dagen lang continu zuurstof zonder dat er ijzeroxide ontstaat. Omdat elk hemoglobine uit vier ketens bestaat en dus ook vier ijzerionen bevat, kan elk hemoglobine maximaal vier O2 binden. De heemgroepen zitten gevangen in een eiwitmolecuul. Alfa- helixes omsluiten de heemgroep zodat deze kan functioneren. Er bestaan een aantal verschillende genen voor globineketens (alfa, bèta en gamma). Hemoglobine bestaat uit een quaternaire structur met vier verschillende globineketens, namelijk twee alfa ketens en twee beta ketens. Zuurstof komt aan de hand van diffusie door die epitheelcellen en endodermcellen heen het bloed in. Aangezien zuurstof slecht oplosbaar is, moet het zich ergens aan binden. Dat is in dit geval aan ijzerion in een heemgroep van een hemoglobine. En wordt vervolgens vervoerd richting de weefsel. En daar is er een laag concentratie zuurstof in de weefsel, en zal er door diffusie zuurstof van hoog naar laag concentratie verplaatsen. Dus zuurstof laat los van hemoglobine en wordt opgenomen in cellen. 47 Er is sprake van een E tekort van erytrocyten (rode bloedcellen). Dit kan verschillende oorzaken hebben: - eerder dood dan normaal Als er een tekort aan zuurstof gedetecteerd wordt, zullen de nieren EPO aanmaken. Dit EPO gaat vervolgens naar het beenmerg en samen met ijzer zullen er nieuwe bloedcellen aangemaakt worden. Dit wordt de erythropoiesis genoemd. Zo stijgt het zuurstofdragende vermogen van je lichaam. 48  Zuurstof-hemoglobine saturatie curve Hiernaast zien we de verzadiging van hemoglobine met zuurstof als functie van de zurstofspanning weergegeven. Vinden we een partiële druk van zuurstof van 100% in de longen, dan is · er bijna 100% verzadiging is van hemoglobine (alle 4 bindings plaatsen van hemoglobine zijn bezet). Bij het weefsel zagen we dat er 40 mm Hg is(foto die je moet leren). Dat betekent dat de zuurstof loslaat van de heemgroepen. En zien we hiernaast dus dat ongeveer 75% van de hemoglobine nog verzadigd is de rest wordt afgegeven aan de cellen. (25% van de zuurstof in het bloed wordt afgegeven aan de weefsel) Als je gaat inspannen, dan zal de zuurstof hoeveelheid in je lichaam bij je weefsels lager worden ( 20mm Hg), dat > betekent ook dat in en zal de verzadiging van hemoglobine minder worden om zuurstof aan het weefsel te geven. Een Zuurstof-hemoglobine saturatie curve is een S-curve. Deze vorm komt door stand door het feit dat als zuurstof bindt aan een van de heemgroepen in het hemoglobine, dat daardoor een verandering plaats vindt in het eiwit structuur en dat fasciliteert een extra binding (sterkere binding van zuurstof aan de andere hermgroepen) Daardoor zullen de heem groepen makkelijker bereikbaar zijn voor zuurstof. Door het coöperatieve effect is de binding van zuurstof geen hyperbool, maar een sigmoidale curve. De quaternaire structuur is essentieel voor de werking van hemoglobine.