FysiologieII_Les10_ZB_longen_KP_student.pdf

# Zuur-base evenwicht en de rol van buffsystemen Dit onderwerp beschrijft de essentiële balans van zuurgraad in het bloed, de strikte grenzen waarbinnen deze moet blijven, en de diverse buffsystemen die deze stabiliteit waarborgen. ### 1.1 Het belang van zuur-base evenwicht in het bloed Het pH van het bloed moet binnen nauwe grenzen worden gehandhaafd, specifiek tussen 7,35 en 7,44. Wanneer de pH lager is dan 7,35, wordt dit acidose genoemd, en wanneer de pH hoger is dan 7,44, spreekt men van alkalose. Een verstoring van de concentratie waterstofionen ($H^+$) kan significante gevolgen hebben, zoals het verstoren van de stabiliteit van celmembranen, het veranderen van eiwitstructuren en het beïnvloeden van de activiteit van belangrijke enzymen [4](#page=4). ### 1.2 Buffersystemen als eerstelijns mechanisme Buffersystemen vormen het eerstelijns mechanisme voor het behoud van het zuur-base evenwicht. Deze systemen bestaan uit een zwak zuur en zijn geconjugeerde base, of een zwakke base en zijn geconjugeerde zuur, die in staat zijn om toevoegingen van zuren of basen te neutraliseren. De belangrijkste buffersystemen in het lichaam zijn [5](#page=5): * **Proteïnebuffer:** Dit systeem maakt gebruik van eiwitten die waterstofionen ($H^+$) kunnen accepteren of doneren. De algemene reactie kan worden weergegeven als $H^+ + \text{Proteïne}^- \rightleftharpoons \text{H-Proteïne}$ [5](#page=5). * **Hemoglobinebuffer:** Hemoglobine speelt een cruciale rol in de bufferingscapaciteit van rode bloedcellen, met name in het transport van zuurstof en koolstofdioxide [5](#page=5). * **Fosfaatbuffer:** Dit systeem is effectief in intracellulaire vloeistoffen en in de urine, en werkt via de reactie $H^+ + \text{HPO}_4^{2-} \rightleftharpoons \text{H}_2\text{PO}_4^-$ [5](#page=5). * **Koolzuur/waterstofcarbonaat buffer:** Dit is het meest belangrijke extracellulaire buffersysteem. Het systeem bestaat uit koolzuur ($\text{H}_2\text{CO}_3$) en waterstofcarbonaat ($\text{HCO}_3^-$). De reactie is: $\text{H}^+ + \text{HCO}_3^- \rightleftharpoons \text{H}_2\text{CO}_3$. Dit systeem is nauw verbonden met de ademhaling (longen) en de nierfunctie [5](#page=5). * **Ammoniak/ammoniumionen buffer:** Dit systeem is voornamelijk actief in de nieren en speelt een rol bij de uitscheiding van overtollige zuren. Het omvat de omzetting van ammoniak ($\text{NH}_3$) naar ammoniumionen ($\text{NH}_4^+$) [5](#page=5). --- # Pathologieën van het zuur-base evenwicht Dit gedeelte behandelt de verschillende aandoeningen die leiden tot stoornissen in het zuur-base evenwicht, specifiek acidose en alkalose, zowel van metabole als respiratoire oorsprong, inclusief hun oorzaken en gevolgen [7](#page=7). ### 2.1 Algemene principes Stoornissen in het zuur-base evenwicht, zoals acidose en alkalose, ontstaan door verstoringen in de bufferingssystemen van het lichaam, met name de bicarbonaatbuffer. Deze mechanismen proberen veranderingen in de pH te compenseren. Wanneer deze compensatie faalt of ontoereikend is, kunnen ernstige gevolgen optreden [27](#page=27) [28](#page=28) [7](#page=7) [8](#page=8) [9](#page=9). ### 2.2 Metabole acidose Metabole acidose wordt gekenmerkt door een tekort aan bicarbonaat (HCO3-). Dit tekort kan op twee manieren ontstaan [8](#page=8): 1. **Direct verlies van HCO3-**: Dit gebeurt bijvoorbeeld bij diarree [8](#page=8). 2. **Compensatie van een overmaat aan H+**: Dit treedt op bij: * Productie van ketozuren, zoals bij ongeregelde diabetes mellitus [8](#page=8). * Lactaatacidose, veroorzaakt door weefselhypoxie, intoxicaties of andere oorzaken [8](#page=8). * Gereduceerde excretie van zuren door de nieren, zoals bij tubulaire acidose [8](#page=8). Metabole acidose is na respiratoire acidose de meest voorkomende verstoring van het zuur-base evenwicht [8](#page=8). De betrokken evenwichtsreactie van de bicarbonaatbuffer is: $$CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$$ [8](#page=8). ### 2.3 Metabole alkalose Metabole alkalose is zeldzamer en wordt gekenmerkt door een overschot aan bicarbonaat (HCO3-). Dit kan voorkomen bij [9](#page=9): * **Toediening van natriumbicarbonaat (NaHCO3)**: Zowel therapeutisch als in combinatie met doping met amfetaminen [9](#page=9). * **Overvloedig braken**: Hierbij gaat maagzuur (HCl) verloren. Het lichaam moet voortdurend nieuw HCl aanmaken, wat leidt tot een relatief overschot aan bicarbonaat [9](#page=9). De reactie bij braken is als volgt: $NaCl + H_2O + CO_2 \rightarrow NaCl + H_2CO_3$ $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$ en de aanmaak van nieuw HCl [9](#page=9). ### 2.4 Respiratoire acidose Respiratoire acidose is de meest voorkomende verstoring van het zuur-base evenwicht. Het ontstaat door hypoventilatie, waarbij te weinig koolstofdioxide (CO2) via de longen wordt verwijderd. Dit duwt de bicarbonaatbufferreactie naar rechts, wat leidt tot een verhoging van de H+-concentratie [27](#page=27). Oorzaken van hypoventilatie zijn onder andere: * Ophoping van slijmen in de bronchiën, zoals bij cystische fibrose [27](#page=27). * Verlamming van de ademhalingsspieren, bijvoorbeeld na anesthesie [27](#page=27). * Longemfyseem, zoals bij COPD [27](#page=27). * Gedaalde longdiffusie, bijvoorbeeld bij longfibrose of pulmonale hypertensie [27](#page=27). De betrokken evenwichtsreactie is: $$CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$$ [27](#page=27). ### 2.5 Respiratoire alkalose Respiratoire alkalose wordt veroorzaakt door hyperventilatie, waarbij te veel koolstofdioxide (CO2) wordt verwijderd. Dit duwt de bicarbonaatbufferreactie naar links, wat leidt tot een verlaging van de H+-concentratie [28](#page=28). Oorzaken van hyperventilatie zijn: * Hyperventilatie door stress, hysterie of paniekaanvallen [28](#page=28). * Hoogteziekte [28](#page=28). * Sommige vergiftigingen [28](#page=28). Respiratoire alkalose is zeldzaam, en compensatiemechanismen zijn vaak voldoende [28](#page=28). De betrokken evenwichtsreactie is: $$CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$$ [28](#page=28). --- # Fysiologie en gaswisseling in de longen Dit gedeelte behandelt de essentiële rol van de longen bij de aan- en afvoer van gassen en de mechanismen van gasuitwisseling, die voornamelijk worden gestuurd door partiële drukken [11](#page=11) [12](#page=12). ### 3.1 De ademhalingsorganen De aanvoer van zuurstof (O2) en de afvoer van koolstofdioxide (CO2) zijn cruciaal voor aerobe processen in het lichaam. De luchtwegen omvatten de trachea, bronchiën en bronchiolen, die uiteindelijk leiden tot de alveoli (longblaasjes) [11](#page=11). #### 3.1.1 Alveoli en respiratoire membraan De alveoli zijn de primaire plaatsen voor effectieve gasuitwisseling via de zogenaamde respiratoire membraan. Zowel O2 als CO2 zijn vetoplosbaar, wat snelle diffusie door deze membraan mogelijk maakt. Naarmate de luchtwegen zich vertakken van de trachea naar de bronchiolen, neemt de hoeveelheid kraakbeen af, terwijl de hoeveelheid glad spierweefsel toeneemt [11](#page=11). ### 3.2 Partiële druk en gaswisseling Gaswisseling wordt primair bepaald door de partiële druk van de gassen. De partiële druk van een gas is de druk die door dat specifieke gas wordt uitgeoefend en is bepalend voor de diffusiesnelheid van dat gas door de respiratoire membraan in de alveoli [12](#page=12). #### 3.2.1 Transport van zuurstof (O2) Het transport van O2 in het bloed vindt voornamelijk plaats door binding aan hemoglobine (Hb), wat ongeveer 98,5% van het getransporteerde O2 betreft. Slechts een klein deel, ongeveer 1,5%, wordt in opgeloste vorm in het plasma getransporteerd [12](#page=12). #### 3.2.2 Transport van koolstofdioxide (CO2) Het transport van CO2 in het bloed vindt op verschillende manieren plaats [13](#page=13): * **Opgelost:** Ongeveer 7% van CO2 is opgelost in het plasma [13](#page=13). * **Binding aan Hemoglobine:** Ongeveer 23% van CO2 bindt aan hemoglobine, waarbij carbaminohemoglobine wordt gevormd [13](#page=13). * **Waterstofcarbonaat (koolzuur):** Het grootste deel van CO2 wordt omgezet in waterstofcarbonaat via de volgende reactie: $$CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$$ [13](#page=13). ### 3.3 Gaswisseling in de circulatie #### 3.3.1 Kleine circulatie (longen) In de kleine circulatie, ter hoogte van de longen, vinden de volgende partiële drukken plaats: * De partiële druk van O2 in de alveoli ($PO_2$ in alveoli) is hoger dan in het zuurstofarme bloed dat de longen binnenkomt ($PO_2$ in O2-arme bloed) [14](#page=14). * De partiële druk van CO2 in de alveoli ($PCO_2$ in alveoli) is lager dan in het CO2-rijke bloed dat de longen binnenkomt ($PCO_2$ in CO2-rijke bloed) [14](#page=14). Door dit verschil in partiële druk diffundeert O2 vanuit de alveoli naar het bloed en CO2 vanuit het bloed naar de alveoli, totdat er een evenwicht is bereikt. Hierdoor verlaat zuurstofrijk en koolstofdioxide-arm bloed de longen [14](#page=14). #### 3.3.2 Grote circulatie (weefsels) In de grote circulatie, ter hoogte van de weefsels, is de situatie omgekeerd: * De partiële druk van O2 in de weefsels is lager dan in het zuurstofrijke bloed dat de weefsels binnenkomt ($PO_2$ in weefsels < $PO_2$ in O2-rijke bloed) [14](#page=14). * De partiële druk van CO2 in de weefsels is hoger dan in het koolstofdioxide-arme bloed dat de weefsels binnenkomt ($PCO_2$ in weefsels > $PCO_2$ in CO2-arme bloed) [14](#page=14). Dit leidt tot diffusie van O2 vanuit het bloed naar de weefsels, en van CO2 vanuit de weefsels naar het bloed, totdat er een evenwicht is bereikt [14](#page=14). ### 3.4 Lokale regulatie van ademhaling en doorbloeding Partiële drukken reguleren ook lokaal de ademhaling en de doorbloeding [15](#page=15). #### 3.4.1 Regulatie ter hoogte van weefsels Wanneer de activiteit van weefsels toeneemt, stijgt de partiële druk van CO2 ($pCO_2$ ↑) en daalt de partiële druk van O2 ($pO_2$ ↓) in de interstitiële vloeistof. CO2 werkt als een vasodilator in de grote circulatie, wat leidt tot een verhoogde bloedtoevoer naar de weefsels [15](#page=15). #### 3.4.2 Regulatie ter hoogte van de longen In de longen leiden alveoli met een hoge partiële druk van O2 ($pO_2$ ↑) en een lage partiële druk van CO2 ($pCO_2$ ↓) tot veranderingen in de bronchiën en bloedvaten. Zuurstof werkt als een vasodilator in de kleine circulatie, wat de bloedtoevoer naar die alveoli verhoogt. Tegelijkertijd werkt O2 als een bronchoconstrictor, wat de aanvoer van gas naar die specifieke alveoli kan beperken [15](#page=15). ### 3.5 Centrale regulatie van ademhaling De diepte en snelheid van de ademhaling worden centraal gereguleerd door de ademhalingscentra in de hersenen. Deze centra worden beïnvloed door [15](#page=15): * **Mechanoreceptoren:** Gevoelig voor bloeddruk en longvolume [15](#page=15). * **Chemoreceptoren:** Gevoelig voor de pH en de partiële drukken van bloedgassen [15](#page=15). Deze regulatie draagt ook bij aan het zuur-base evenwicht in het lichaam [15](#page=15). > **Tip:** Begrijp de relatie tussen partiële drukken en de richting van gasdiffusie; dit is de kern van gaswisseling in de longen en weefsels [12](#page=12) [14](#page=14). > > **Voorbeeld:** Denk aan een druppel water die door een spons wordt geabsorbeerd; de richting van de waterstroom wordt bepaald door de vochtigheid (vergelijkbaar met partiële druk) en de porositeit van de spons (vergelijkbaar met de respiratoire membraan) [11](#page=11). --- # Diverse longaandoeningen Dit onderdeel behandelt een reeks longaandoeningen, waaronder obstructieve aandoeningen, longfibrose, infectieuze en vasculaire longproblemen, en cystische fibrose. ### 4.1 Obstructieve longaandoeningen Obstructieve longaandoeningen worden gekenmerkt door een vernauwing van de luchtwegen [17](#page=17). #### 4.1.1 Astma Astma is een ontsteking van de luchtwegen die leidt tot bronchoconstrictie door diverse prikkels [18](#page=18). * **Niet-allergische triggers:** mist, koude lucht, inspanning, tabaksrook [18](#page=18). * **Allergische triggers:** pollen, huisstofmijt [18](#page=18). Als gevolg hiervan treden verdikking van de luchtwegwand en een hogere productie van slijm in de alveoli op [18](#page=18). **Symptomen van astma:** * Kortademigheid [18](#page=18). * Wheezing (fluitende/piepende ademhaling) [18](#page=18). * Hoesten [18](#page=18). **Behandeling van astma:** * Bronchodilaterende medicatie [18](#page=18). * Corticosteroïden [18](#page=18). #### 4.1.2 COPD met longemfyseem COPD met longemfyseem wordt ook geclassificeerd onder obstructieve longaandoeningen [18](#page=18). ### 4.2 Longfibrose Longfibrose kenmerkt zich door de vorming van littekenweefsel in de longblaasjes, wat leidt tot verdikte wanden van de alveoli. Dit resulteert in een verminderde totale longinhoud, waardoor de longen minder lucht in- en uit kunnen ademen en de zuurstofopname afneemt [19](#page=19). **Oorzaken van longfibrose:** * Blootstelling aan schadelijke stoffen, zoals glasvezel, asbest, steenstof [19](#page=19). * Systeemziektes, waaronder reumatoïde artritis, sarcoïdose, systeemsclerose [19](#page=19). * Idiopathische pulmonale fibrose, waarbij de oorzaak onbekend is [19](#page=19). **Symptomen van longfibrose:** * Droge hoest [19](#page=19). * Kortademigheid [19](#page=19). **Behandeling van longfibrose:** * Fibroseremmers [19](#page=19). * Zuurstoftherapie [19](#page=19). * Longrevalidatie [19](#page=19). * Longtransplantatie [19](#page=19). ### 4.3 Infectieuze longaandoeningen Infectieuze longaandoeningen zijn longontstekingen, meestal bacterieel van aard [20](#page=20). * Veelvoorkomende verwekkers zijn *Streptococcus pneumoniae* (pneumokokken) en *Mycoplasma pneumoniae* [20](#page=20). * **Tuberculose:** veroorzaakt door *Mycobacterium tuberculosis*, nestelt zich in de longen en kan leiden tot longbeschadiging (holtes) en fibrose. Het is zeer besmettelijk, kan latent zijn en er bestaat resistentie tegen antibiotica (MDR), wat behandeling met meerdere antibiotica gedurende maanden vereist [20](#page=20). ### 4.4 Vasculaire longaandoeningen Vasculaire longaandoeningen betreffen aandoeningen van de longvaten die de doorstroming van bloed door de longen beïnvloeden [17](#page=17). #### 4.4.1 Longembolie Een longembolie treedt op wanneer een bloedklonter een bloedvat in de longen verstopt. Dit leidt tot een verminderde longfunctie [21](#page=21). **Symptomen van longembolie:** * Kortademigheid [21](#page=21). * Hoesten [21](#page=21). * Pijn in de borstkas [21](#page=21). * Bewustzijnsverlies [21](#page=21). **Behandeling van longembolie:** * Bloedverdunners [21](#page=21). * Chirurgisch verwijderen van de bloedklonter (spoedprocedure) [21](#page=21). #### 4.4.2 Pulmonale hypertensie Pulmonale hypertensie is een verhoogde druk in de longbloedvaten, veroorzaakt door vernauwing, specifiek in de kleine circulatie [22](#page=22). **Meest voorkomende oorzaken van pulmonale hypertensie:** * Pulmonale arteriële hypertensie (PAH) door vermenigvuldiging van gladde spiercellen [22](#page=22). * Chronische longembolie, waarbij klonters de longvaten verstoppen [22](#page=22). * Linker hartziekte, waarbij het hart onvoldoende bloed wegpompt, wat leidt tot ophoping in de longen [22](#page=22). **Symptomen van pulmonale hypertensie:** * Pijn in de borstreek [22](#page=22). * Vermoeidheid [22](#page=22). * Hoesten [22](#page=22). * Ademnood [22](#page=22). * Hartproblemen (het hart moet harder pompen) [22](#page=22). **Behandeling van pulmonale hypertensie:** * De behandeling is gericht op de onderliggende oorzaak [22](#page=22). ### 4.5 Aangeboren longaandoeningen – Cystische fibrose (Mucoviscidose) Mucoviscidose, ook wel cystische fibrose genoemd, is een aangeboren stoornis van het water- en zouttransport [23](#page=23). * **Mechanisme:** Cellen nemen te veel water en zouten op, wat resulteert in taai slijm [23](#page=23). * **Impact:** Dit veroorzaakt problemen in verschillende organen, waarbij de longen het meest kwetsbaar zijn [23](#page=23). * **Prevalentie:** De aandoening komt voor bij ongeveer 1 op de 3200 pasgeborenen [23](#page=23). * **Gevolgen in de longen:** Het leidt tot blokkade van de bronchiën en een verstoorde afweer in de longen [23](#page=23). **Symptomen van cystische fibrose:** * Zeer vatbaar voor infecties [23](#page=23). * Chronische sinusitis (bacteriën groeien in taai slijm) [23](#page=23). * Hoesten [23](#page=23). * Kortademigheid [23](#page=23). * Ophoesten van sputum [23](#page=23). **Behandeling van cystische fibrose:** * Kinesitherapie [23](#page=23). * Antibiotica [23](#page=23). * Mucolytica (slijmoplossers) [23](#page=23). * Hypertoon zout [23](#page=23). * Bronchodilatoren [23](#page=23). ### 4.6 Koolmonoxide (CO) vergiftiging Koolmonoxide (CO) vergiftiging beïnvloedt het zuurstoftransport in het bloed [24](#page=24). * **Mechanisme:** 98,5% van de zuurstof wordt getransporteerd door binding aan hemoglobine (Hb). CO heeft een veel grotere affiniteit voor Hb dan zuurstof ($affiniteit\: CO \gg affiniteit\: O_2$). Hierdoor neemt CO de plaats van zuurstof in op Hb, wat leidt tot de vorming van carboxyhemoglobine (COHb) [24](#page=24). * **Gevolgen:** Dit resulteert in een verminderde zuurstofopname en een verminderde zuurstofafgifte aan de weefsels [24](#page=24). **Symptomen van CO vergiftiging:** * Onwel voelen [24](#page=24). * Algemene malaise, vergelijkbaar met beginnende griep [24](#page=24). * Bij ernstige vergiftiging: coma, hartritmestoornissen, wat dodelijk kan zijn [24](#page=24). **Behandeling van CO vergiftiging:** * Toediening van 100% zuurstof [24](#page=24). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Zuur-base evenwicht | De homeostatische regulatie van de concentratie van waterstofionen ($H^+$) in lichaamsvloeistoffen, essentieel voor celulaire functies, met een normale bloed pH tussen 7,35 en 7,44. | | Acidose | Een pathologische toestand waarbij de zuurgraad van het bloed toeneemt, gedefinieerd door een pH lager dan 7,35, vaak als gevolg van een teveel aan zuren of een tekort aan basen. | | Alkalose | Een pathologische toestand waarbij de alkaliteit (basiciteit) van het bloed toeneemt, gedefinieerd door een pH hoger dan 7,44, meestal veroorzaakt door een tekort aan zuren of een teveel aan basen. | | Buffersysteem | Een chemisch systeem dat in staat is om significante veranderingen in pH te voorkomen door de toevoeging van zuren of basen te neutraliseren, zoals het proteïne-, hemoglobine-, fosfaat- en koolzuur/waterstofcarbonaat buffersysteem. | | Metabole acidose | Een vorm van acidose veroorzaakt door een stoornis in het metabolisme of de excretiefunctie van de nieren, vaak gekenmerkt door een tekort aan bicarbonaat ($HCO_3^-$) of een ophoping van zuren zoals ketozuren of lactaat. | | Metabole alkalose | Een vorm van alkalose veroorzaakt door een overschot aan bicarbonaat ($HCO_3^-$) in het bloed, wat zeldzaam is en kan optreden na overmatig braken of therapeutische toediening van bicarbonaat. | | Respiratoire acidose | Een vorm van acidose veroorzaakt door hypoventilatie, waarbij onvoldoende koolstofdioxide ($CO_2$) wordt verwijderd door de longen, wat leidt tot een ophoping van koolzuur ($H_2CO_3$) en een daling van de pH. | | Respiratoire alkalose | Een vorm van alkalose veroorzaakt door hyperventilatie, waarbij te veel koolstofdioxide ($CO_2$) wordt uitgeademd, wat resulteert in een afname van koolzuur ($H_2CO_3$) en een stijging van de pH. | | Partiële druk | De druk die door een enkel gas wordt uitgeoefend in een mengsel van gassen, wat de drijvende kracht is voor de diffusie van dat gas, zoals de partiële druk van zuurstof ($pO_2$) en koolstofdioxide ($pCO_2$) in de alveoli en het bloed. | | Gaswisseling | Het proces van uitwisseling van zuurstof ($O_2$) en koolstofdioxide ($CO_2$) tussen de alveoli in de longen en het bloed, alsook tussen het bloed en de weefsels, gedreven door verschillen in partiële druk. | | Obstructieve longaandoening | Een groep longaandoeningen die gekenmerkt worden door een vernauwing van de luchtwegen, zoals astma en COPD, wat de uitademing bemoeilijkt en leidt tot kortademigheid. | | Longfibrose | Een aandoening waarbij littekenweefsel zich vormt in de longblaasjes, wat resulteert in verdikte alveolaire wanden, verminderde longinhoud en een beperkte zuurstofopname. | | Vasculaire longaandoening | Aandoeningen die de bloedvaten van de longen aantasten, zoals longembolie en pulmonale hypertensie, welke de bloeddoorstroming door de longen belemmeren en de longfunctie kunnen verminderen. | | Cystische fibrose (Mucoviscidose) | Een aangeboren genetische aandoening die een stoornis veroorzaakt in het transport van water en zouten, leidend tot taaie slijmproductie in diverse organen, met name de longen, wat infecties en ademhalingsproblemen bevordert. | | Carboxyhemoglobine (COHb) | Een complex gevormd wanneer koolmonoxide ($CO$) zich bindt aan hemoglobine ($Hb$), wat de capaciteit van het bloed om zuurstof te transporteren significant vermindert. |