Anatomie en fysiologie 978-90-313-4683-7, 978-90-313-8099-2 [PDF]

Zitiervorschau

Anatomie en fysiologie

Anatomie en fysiologie

Drs. C.A. Bastiaanssen Drs. A.A.F. Jochems Drs. IJ.D. Ju¨ngen Dr. M.J. Tervoort Onder bewerking van N. van Halem

Bohn Stafleu van Loghum Houten 2007

Ó Bohn Stafleu van Loghum, 2007 Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopiee¨n of opnamen, hetzij op enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Voor zover het maken van kopiee¨n uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16b Auteurswet 1912 jo het Besluit van 20 juni 1974, Stb. 351, zoals gewijzigd bij het Besluit van 23 augustus 1985, Stb. 471 en artikel 17 Auteurswet 1912, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan de Stichting Reprorecht (Postbus 3051, 2130 KB Hoofddorp). Voor het overnemen van (een) gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet 1912) dient men zich tot de uitgever te wenden. Samensteller(s) en uitgever zijn zich volledig bewust van hun taak een betrouwbare uitgave te verzorgen. Niettemin kunnen zij geen aansprakelijkheid aanvaarden voor drukfouten en andere onjuistheden die eventueel in deze uitgave voorkomen.

ISBN 978 90 313 4683 7 NUR 897

Ontwerp omslag: Bottenheft, Marijenkampen Ontwerp binnenwerk: Studio Bassa, Culemborg Automatische opmaak: Pre Press, Zeist Illustraties: Hans Brik, Callantsoog; Ron Slagter, Voorschoten

Bohn Stafleu van Loghum Het Spoor 2 Postbus 246 3990 GA Houten www.bsl.nl www.zorgcontext.nl

Inhoud

Woord vooraf Over de auteurs Redactionele verantwoording

13 14 16

1 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.4 1.4.1 1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.6 1.6.1 1.6.2 1.6.3 1.7 1.7.1 1.7.2 1.8 1.8.1 1.8.2 1.8.3 1.9 1.9.1 1.9.2 1.9.3 1.9.4 1.10 1.10.1 1.10.2

Cellen en weefsels Kenmerken van het leven Hie¨rarchische opbouw Het menselijk lichaam als eenheid Homeostase De cel: de fundamentele eenheid van het lichaam Bouw en functie van cellen Celstofwisseling: verbranding in de cel Aerobe verbrandingsprocessen Anaerobe verbrandingsprocessen Koolhydraten, vetten en eiwitten Celmembraantransport Passief transport Actief transport Endocytose en exocytose Celdeling Mitose Meiose of reductiedeling Celcyclus Celdood Groei Veroudering Weefsels Dekweefsel Steunweefsels Spierweefsel Zenuwweefsel Algemene topografie Statische en dynamische richtingaanduidingen Lichaamswand en lichaamsholten

19 19 20 21 21 26 26 30 30 30 30 31 31 35 35 37 38 38 43 43 44 44 45 45 47 54 56 57 57 58

2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3

Circulatie Bloed Samenstelling van het bloed Functies van het bloed Bloedplasma

65 66 66 66 67

6

Anatomie en fysiologie niveau 4

2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7 2.1.8 2.1.9 2.1.10 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.2.6

Bloedcellen Rode bloedcellen (erytrocyten) Witte bloedcellen (leukocyten) Bloedplaatjes Bloedgroepen Bloedstelping (hemostase) Gastransport in het bloed Bloedvatstelsel Het hart Bloedvaten Bloeddruk Foetale circulatie Uitwisseling tussen capillairen en weefselvocht Lymfatisch systeem

68 71 76 77 78 83 87 88 89 99 1 08 1 16 1 18 1 20

3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.3.1 3.3.2

1 26 1 26 1 28 1 28 1 28 1 29 1 29

3.3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.6 3.7 3.8 3.9 3.9.1 3.9.2 3.9.3

Afweer Afweer Exogene aspecifieke afweer Mechanische barrie`res Fysiologische barrie`res Endogene aspecifieke afweer Ontstekingsproces Aspecifieke afweer door witte bloedcellen (leukocyten) Cytokinen Immuniteit: specifieke afweer Cellen van het immuunsysteem Indeling van de immuniteit Humorale immuunrespons Werking humorale immuunrespons Immunoglobulinen Complementsysteem Cellulaire immuunrespons Regulatie van de afweer Natuurlijke en kunstmatige immuniteit HLA-antigenen en orgaantransplantaties HLA-antigenen Orgaantransplantaties HLA en transplantatie van allogeen beenmerg

1 30 1 33 1 33 1 33 1 36 1 37 1 37 1 39 1 40 141 1 43 1 44 1 46 1 46 1 47 1 48

4 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.2 4.2.1 4.2.2

Ademhaling Ademhalingsstelsel Neusholte Keelholte Strottenhoofd Luchtpijp Longen (pulmones) Longventilatie en distributie Inademing Uitademing

1 49 1 49 1 50 1 53 1 53 1 55 1 57 1 59 1 59 161

7

Inhoud

4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.3 4.3.1 4.4 4.4.1 4.4.2 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.3

Ademfrequentie en longcapaciteit Ademarbeid Distributie in de longen Gasuitwisseling Diffusiesnelheid Transport van gassen Transport van zuurstof Transport van koolstofdioxide Regulatie van de ademhaling Chemosensoren Ademcentrum Reflexen met invloed op de ademhaling

1 62 1 64 1 66 1 66 1 66 1 67 1 67 1 68 1 68 1 68 1 69 1 69

5 5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.3

Nieren Nieren Bouw van de nieren Werking van de nieren Andere functies van de nieren Urinewegen Urineleider Urineblaas Urinebuis Urine

1 72 1 72 1 73 1 74 1 77 1 80 1 80 1 80 1 84 1 84

6 6.1 6.1.1 6.1.2 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.3 6.3.1 6.3.2 6.4 6.5 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.6 6.6.1 6.6.2 6.6.3 6.7 6.8 6.8.1 6.8.2 6.9 6.10

Zenuwstelsel Cellen van het zenuwstelsel Neuron Gliacellen Neurofysiologie Impulsgeleiding Impulsoverdracht Neurotransmitters Indeling van het zenuwstelsel Anatomische indeling Fysiologische indeling Grote hersenen Tussenhersenen Thalamus Hypothalamus Epithalamus Hersenstam Hersenzenuwen Reticulaire formatie Onderdelen van de hersenstam Kleine hersenen Ruggenmerg Bouw van het ruggenmerg Ruggenmergszenuwen Reflexen Autonoom zenuwstelsel

1 86 1 86 1 86 1 87 1 87 1 88 1 89 1 90 1 90 1 90 191 1 92 1 97 1 97 1 98 1 99 1 99 1 99 200 20 1 20 1 202 203 205 207 208

8

Anatomie en fysiologie niveau 4

6.10.1 6.10.2 6.10.3 6.11 6.11.1 6.11.2 6.11.3 6.12 6.13 6.13.1 6.13.2 6.13.3 6.14 6.14.1 6.14.2 6.14.3 6.15 6.15.1 6.15.2 6.15.3 6.16 6.16.1 6.16.2 6.16.3

Sympathisch zenuwstelsel Parasympathisch zenuwstelsel Intramurale systemen Hersenvliezen Zachte hersenvlies Spinnenwebvlies Hard hersenvlies Hersenvocht en liquorcirculatie Bloedvoorziening van de hersenen Hersenslagaders Hersenaders Barrie`res Systemen Sensibel systeem Motorisch systeem Limbisch systeem Geheugen en leren Zintuiglijk geheugen Werkgeheugen en kortetermijngeheugen Langetermijngeheugen Pijn Nocisensoren Somatische en viscerale pijn Pijnbeleving

209 210 210 21 1 212 212 212 213 214 214 216 217 218 218 218 220 22 1 22 1 222 222 223 223 223 224

7 7.1 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.2 7.2.1 7.2.2 7.3 7.3.1 7.3.2 7.4 7.5 7.5.1 7.5.2 7.5.3 7.6 7.6.1 7.6.2 7.7

Hormoonstelsel Hormonen Receptoren Wateroplosbare en niet-wateroplosbare hormonen Regulatie van de hormoonproductie Hypofyse Neurohypofyse Adenohypofyse Schildklier Synthese van de schildklierhormonen Werking van de schildklierhormonen Bijschildklieren Alvleesklier Eilandjes van Langerhans Insuline en glucagon Somatostatine Bijnieren Bijnierschors Bijniermerg Gonaden

226 226 227 227 228 229 230 232 235 236 236 238 238 239 239 242 242 243 246 247

8 8.1 8.1.1 8.1.2

Zintuigen Sensoren Chemosensoren Thermosensoren

2 48 248 250 253

9

Inhoud

8.1.3 8.1.4 8.1.5 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3

Mechanosensoren Fotosensoren of elektromagnetische sensoren Nocisensoren Oor Bouw van het oor Gehoororgaan Evenwichtsorgaan Oog Ligging, bouw en functie van de oogbol Beeldvorming Hulporganen van het oog

253 255 255 255 255 257 262 263 263 267 272

9 9.1 9.1.1 9.1.2 9.1.3 9.1.4 9.2 9.3 9.3.1 9.3.2 9.3.3 9.3.4 9.3.5 9.3.6 9.4 9.4.1 9.4.2 9.5 9.5.1 9.5.2 9.5.3 9.5.4

Huid en temperatuurregulatie Bouw van de huid Opperhuid Lederhuid Onderhuids bindweefsel Bloedvoorziening van de huid Functies van de huid Bijzondere vormsels Haren Nagels Zweetklieren Talgklieren Oorsmeerklieren Borstklieren Lichaamstemperatuur Kern- en schiltemperatuur Fysiologische processen Temperatuurregulatie Thermosensoren Warmteafgifte Warmteproductie Koorts

277 277 277 279 280 280 280 282 282 283 283 285 285 285 286 286 287 287 288 288 290 29 1

10 10.1 10.1.1 10.1.2 10.1.3 10.2 10.3 10.3.1 10.3.2 10.3.3 10.4 10.4.1 10.4.2 10.5 10.5.1

Voedsel en spijsvertering Voedsel en stofwisseling Voedsel en energie Enzymen Nucleı¨nezuren Noodzakelijke voedingsstoffen Koolhydraten Enkelvoudige suikers Tweevoudige suikers Samengestelde suikers Eiwitten Aminozuren Eiwitvertering Vetten Triglyceriden

293 293 293 294 295 295 296 296 296 297 298 298 299 300 300

10

Anatomie en fysiologie niveau 4

10.5.2 10.5.3 10.6 10.7 10.7.1 10.7.2 10.7.3 10.7.4 10.7.5 10.7.6 10.7.7 10.7.8 10.7.9 10.8 10.8.1 10.8.2 10.9 10.10 10.10.1 10.10.2 10.10.3 10.11 10.12 10.13 10.13.1 10.13.2 10.13.3 10.13.4 10.14 10.14.1 10.14.2 10.14.3 10.14.4 10.15 10.15.1 10.15.2 10.16 10.16.1 10.16.2 10.17 10.17.1 10.17.2 10.17.3 10.17.4 10.18

Fosfolipiden Sterolen Water Mineralen Natrium, kalium en chloride Calcium Fosfaat (P-verbindingen) IJzer Magnesium Jood Zwavel Zink Selenium Vitaminen In vet oplosbare vitaminen In water oplosbare vitaminen Bouw en functie van de spijsverteringsorganen Mondholte Speekselklieren Tong Gebit Keelholte Slokdarm Maag Bouw en ligging van de maag Maagvulling Maaglediging Maagsap en maagsapsecretie Dunne darm Bouw en ligging van de dunne darm Bouw van de wand van de dunne darm Darmsap Resorptie Dikke darm Functies van de dikke darm Defecatie Alvleesklier Functies van de alvleesklier Alvleeskliersap Lever en galwegen Ligging en macroscopische bouw van de lever Microscopische bouw van de lever Galgangen en galblaas Functies van de lever Buikvlies

30 2 30 2 303 30 4 30 5 30 6 306 306 30 7 30 7 307 30 7 30 7 30 8 308 31 1 315 315 316 318 319 32 1 32 2 324 324 32 6 32 6 32 7 328 328 32 9 33 0 33 1 33 3 334 33 6 337 338 338 338 338 33 9 340 34 0 348

11 11.1 11.1.1 11.1.2

Beweging Skelet Bouw en functie van het bot Soorten beenderen

350 350 350 352

11

Inhoud

11.1.3 11.1.4 11.2 11.2.1 11.2.2 11.2.3 11.3 11.3.1 11.3.2 11.3.3 11.4 11.4.1 11.4.2 11.5 11.6 11.6.1 11.6.2 11.6.3 11.7 11.7.1 11.7.2 11.7.3

Ontwikkeling van het bot Beenverbindingen Beenderen van het hoofd Hersenschedel Aangezichtsschedel Ontwikkeling van de schedel Beenderen van de romp Wervelkolom Borstkas Bekken Beenderen van de extremiteiten Beenderen en gewrichten van arm en hand Beenderen en gewrichten van been en voet Beenderen van de gordels Spierstelsel Bouw en werking van een skeletspier Bouw en werking van de hartspier Bouw en werking van gladde spieren Spiergroepen Hoofd- en halsspieren Rompwandspieren Extremiteitsspieren

353 356 358 359 362 363 363 364 367 368 368 369 37 1 376 376 377 378 379 379 379 380 386

12 12.1 12.2 12.2.1 12.2.2 12.3 12.3.1 12.3.2 12.3.3 12.3.4 12.3.5 12.4

Voortplanting Ongeslachtelijke en geslachtelijke voortplanting Geslachtskenmerken Primaire en secundaire geslachtskenmerken Geslachtsdifferentiatie Vrouwelijke geslachtsorganen Eierstok Eileider Baarmoeder Vagina Uitwendige vrouwelijke geslachtsorganen Fysiologische veranderingen in de vrouwelijke geslachtsorganen Ontwikkeling van follikel en endometrium Hormonale regulatie van de menstruatiecyclus Effecten van oestrogeen Conceptie en implantatie Ontwikkeling embryo in de baarmoeder Mannelijke geslachtsorganen Testes Bijballen Zaadleider en zaadblaasjes Prostaat Penis Sperma Fysiologie van het seksueel functioneren

390 390 39 1 39 1 39 1 393 393 395 395 398 398

12.4.1 12.4.2 12.4.3 12.4.4 12.4.5 12.5 12.5.1 12.5.2 12.5.3 12.5.4 12.5.5 12.5.6 12.6

399 399 400 402 403 406 409 409 414 414 415 416 418 419

12

Anatomie en fysiologie niveau 4

13 13.1 13.1.1 13.1.2 13.1.3 13.1.4 13.1.5 13.2 13.2.1 13.2.2 13.3 13.3.1 13.3.2 13.4 13.4.1 13.4.2 13.5 13.5.1 13.5.2 13.6 13.7 13.8 13.9 13.10 13.11 13.11.1 13.11.2 13.12

Erfelijkheid en DNA Erfelijkheid Genotype en fenotype Gen en allel Homozygoot en heterozygoot; dominant en recessief Wetten van Mendel Onvolledige dominantie Chromosomen Autosomen Heterosomen Overervingspatronen Monogene overervingspatronen Polygene overervingspatronen Erfelijke stofwisselingsziekten en hielprik Erfelijke stofwisselingsziekten Neonatale screening door middel van de hielprik Structuur en eigenschappen van DNA DNA in mitochondrie¨n Replicatie van DNA Genexpressie en RNA Regulatie van de genexpressie Coderend en niet-coderend DNA Mutaties Oncogenen Virussen Bouw en werking van virussen Indeling van de virussen Prionen Referenties Bijlage I Medische terminologie A Afkortingen B Voor- en achtervoegsels C Anatomische termen Bijlage II Referentiewaarden laboratoriumbepalingen Register

42 1 42 1 42 1 422 42 3 423 42 5 42 5 42 5 42 5 427 42 7 43 1 432 432 433 433 433 435 435 436 436 437 438 440 440 440 44 1 443 445 445 445 449 456 459

Woord vooraf

Als zorgverlener verleent de verpleegkundige op een professionele en verantwoorde wijze verpleegkundige zorg op menselijke maat om de last van ziekte, handicap of sterven te verlichten. De patie¨ntenzorg omvat nagenoeg het complete spectrum van de geneeskunde. Om de verpleegkundige zorg op professionele wijze vorm te geven, verzamelt de verpleegkundige gegevens met speciale aandacht voor de parameters, de laboratoriumwaarden die een beeld geven van de vitale functies. Er wordt in beperkte mate lichamelijk onderzoek uitgevoerd. Op basis van theoretische en praktische kennis van de anatomie, fysiologie en ziekteleer moet de verpleegkundige in staat zijn de vitale functies gericht te observeren en van daaruit te beredeneren wat er aan de hand kan zijn. In elke situatie is de verpleegkundige in staat de verzamelde gegevens zodanig te interpreteren, dat – waar nodig is – verpleegkundige (complexe) interventies uitgevoerd kunnen worden en dat adequaat gehandeld kan worden in levensbedreigende situaties. Het basiswerk Anatomie en fysiologie is allereerst bestemd voor verpleegkundestudenten (mbo), maar het is ook bedoeld voor verzorgenden die zich tijdens of na hun opleiding in bepaalde onderwerpen verder willen verdiepen. Daarnaast is dit boek geschikt voor studenten van (para)medische mbo-opleidingen om hun kennis van de en anatomie en fysiologie te verrijken. Anatomie en fysiologie is erop gericht om kennis en inzicht in de fysiologische processen te verkrijgen om zodoende pathologische verschijnselen van de patie¨nt te kunnen herkennen en interpreteren, en daardoor in de beroepsuitoefening adequaat hierop te reageren. Dit boek vormt een onderdeel van de serie Basiswerken. De verschillende delen zijn erop gericht de student (en de reeds afgestudeerde beroepsbeoefenaar) voldoende kennis en inzicht te laten opdoen om op professionele wijze het verpleegkundig beroep uit te oefenen. De opbouw van de serie Basiswerken ondersteunt het proces waarbij eigen observaties en interpretaties worden gekoppeld aan medische kennis. Studenten leren zo te beredeneren welke stappen genomen moeten worden in het verpleegkundig handelen. Iedereen die opmerkingen of suggesties heeft ter verbetering van dit boek wordt van harte uitgenodigd om te reageren. IJbelien Ju¨ngen

Over de auteurs

Drs. C.A. Bastiaanssen studeerde biologie te Utrecht en werkte daarna als leraar op diverse middelbare scholen in Tilburg en Breda. Hij was docent aan de verpleegkundigenopleiding in Breda en was adjunctdirecteur van de Brabantse Medische Analistenschool. In 1970 werd Bastiaanssen directeur algemene zaken van het Sint Anna Ziekenhuis te Geldrop. Vervolgens werd hij eind 1980 directeur zorgverlening van het Maria Ziekenhuis te Tilburg. Na zijn pensionering volgde interim-werkzaamheden aan het Oosterschelde Ziekenhuis te Goes, aan de Vroedvrouwenschool te Kerkrade en aan Kloosterverzorgingshuizen in Tilburg en Moergestel. Bastiaanssen was bestuurslid van veel maatschappelijke organisaties op het gebied van onderwijs en gezondheidszorg. Samen met drs. A.A.F. Jochems schreef hij meerdere boeken op het gebied van anatomie, fysiologie en biologie van de mens, bedoeld voor de opleidingen van werkers in de gezondheidszorg. Door een tragisch ongeluk is de heer Bastiaanssen eind november 2005 overleden. Zijn jongste dochter heeft daarna geholpen dit boek af te ronden. Dr. E.H.C. Bastiaanssen studeerde informatica te Leiden met als afstudeerrichting medische informatica. In 1996 promoveerde zij te Leiden aan de faculteit Geneeskunde. Daarna was zij werkzaam in het Academisch Ziekenhuis Rotterdam als programmeur-systeemontwerper. Vanaf medio 1998 werkt zij als wetenschappelijk medewerker op het gebied van huisartsenautomatisering bij het Nederlands Huisartsen Genootschap te Utrecht. Drs. A.A.F. Jochems, bioloog, is na zijn studie steeds werkzaam geweest in het onderwijsveld, aanvankelijk in het middelbaar onderwijs, vervolgens aan een opleiding voor medisch analisten. Vanaf 1979 tot 1998 is hij werkzaam geweest als stafdocent aan de centrale school voor verpleegkundigen te Breda, sinds 2005 ROC West-Brabant, afdeling Vitalis College. In de jaren negentig was Jochems binnen de NVZ (Nederlandse Vereniging van Ziekenhuizen) landelijk coo¨rdinator voor de opleiding voor ziekenhuishygie¨nisten. Hij schreef veel studieboeken, vaak samen met drs. C.A. Bastiaanssen, voor het biologie-onderwijs, het laboratoriumonderwijs en voor de opleiding voor verpleegkundigen en verzorgenden. Jochems is, vanaf 1990, tevens mede-auteur van Coe¨lho Zakwoordenboek der Geneeskunde.

Over de auteurs

Drs. IJ.D. Ju¨ngen studeerde geneeskunde aan de Vrije Universiteit te Amsterdam. Al voor het behalen van het artsexamen (1985) was zij als docent geneeskunde verbonden aan de opleiding tot A-verpleegkundige in Zaandam. Vanaf 1995 was Ju¨ngen als docent geneeskunde, coo¨rdinator en geneeskundig ontwikkelaar verbonden aan de Hogeschool INHolland en enige jaren later aan de Hogeschool van Amsterdam. Tevens was zij als docent geneeskunde betrokken bij de specialistenopleiding van de Stichting voor Beroepsopleidingen in de Intramurale Gezondheidszorg Regio Amsterdam (BIGRA) en bij het ontwikkelen van bijscholing op vele fronten. Vanaf 2001 was Ju¨ngen docent klinische vaardigheden aan de masteropleiding (ANP en later ook PA). Tegenwoordig is zij werkzaam als arts-docent bij het Teaching Hospital van het Onze Lieve Vrouwe Gasthuis (OLVG) te Amsterdam. Dr. M.J. Tervoort begon zijn loopbaan als analist bij de GG en GD in Amsterdam. Na een opleiding MO-A Natuur- en Scheikunde studeerde hij biochemie aan de Universiteit van Amsterdam. Na zijn afstuderen in 1978 promoveerde hij in 1983 tot doctor in de wiskunde en natuurwetenschappen. Sinds die tijd is Tervoort verbonden als docent fysiologie/anatomie en onderwijsontwikkelaar aan een aantal onderwijsinstellingen. Hiertoe behoren de Hogeschool INHolland (hbo-v en de opleiding tot Medisch Ingenieur), de Academie voor Verloskunde en de Stichting Beroepsopleidingen in de Intramurale Gezondheidszorgopleidingen Regio Amsterdam (BIGRA). Deze stichting is in 2004 opgegaan in de Amstel Academie, verbonden aan het VU medisch centrum. Zij verzorgt opleidingen voor onder andere anesthesiemedewerkers en operatieassistenten en een groot aantal verpleegkundige vervolgopleidingen.

15

Redactionele verantwoording

De ontwikkelingen binnen het verpleegkundig en verzorgend beroepsonderwijs gaan snel. Zo is onder meer sprake van een aanpassing van de kwalificatiestructuur die gebaseerd is op (beroeps)competenties. Centraal daarbij staat de vraag welke kennis, vaardigheden en attitudes noodzakelijk zijn om binnen de verpleegkundige beroepscontext de juiste taken en de daaruit voortvloeiende acties uit te voeren met een effectief resultaat. Er is een centrale plaats voor de beroepspraktijk (de praktijk als krachtige leeromgeving), een scherpere profilering van de verzorgende en verpleegkundige functies/rollen en de daaraan gerelateerde functie-eisen. De toenemende aandacht voor flexibele leerwegen in het onderwijs, het toenemende gebruik van elektronische leeromgevingen en leermiddelen die gebruikmaken van de computer, alsmede een toenemende zelfstandigheid en eigen verantwoordelijkheid van de student binnen het leerproces, leiden tot een nieuwe rol voor de docent, een andere organisatie van het onderwijs en andere toetsvormen. Deze ontwikkelingen vragen om leermiddelen die effectief aansluiten op de actuele situatie binnen het verpleegkundig en verzorgend beroepsonderwijs. Curriculummodel Voor de ontwikkeling van de serie Basiswerken is het curriculummodel van de reeks leerboeken Bouwstenen voor het gezondheidszorgonderwijs gehandhaafd. Dit curriculummodel sluit aan bij de kwalificatiedossiers voor de verpleegkundige en verzorgende beroepen op mboniveau, de diverse beroepsprofielen op hbo-niveau en het rapport ‘Met het oog op de toekomst; beroepscompetenties van hbo-verpleegkundigen’. Bij de ontwikkeling van het curriculummodel waren twee uitgangspunten belangrijk. 1 Een theoretisch uitgangspunt, waarbij het beroepsopleidinsgprofiel centraal staat, dat wil zeggen de competenties en eindtermen voor de onderscheiden kwalificatieniveaus. 2 Een praktisch uitgangspunt, waarin de beroepsprofielen en de daarvan afgeleide functie- en taakprofielen in de verschillende beroepscontexten centraal staan. Belangrijk is daarbij de vraag welke kennis, vaardigheden en attitude nodig zijn om in een gegeven beroepscontext de vereiste taken, het adequate gedrag en het effectieve resultaat te bereiken. De eindtermen gerelateerd aan de taakprofielen en de competenties (algemeen, algemeen professioneel en beroepsspecifiek) zijn rich-

Redactionele verantwoording

tinggevend voor de invulling van de leer- en vormingsgebieden verpleegkunde, ziekteleer, gezondheidsleer en methoden en technieken. Centraal daarin staat de verpleegkunde. In de verpleegkunde leert de verpleegkundige competent te worden in belangrijke beroeps- en verpleegsituaties afgeleid uit de zorgsituaties (multidisciplinair aandachtsgebied). Evidence based werken, klinisch redeneren en reflectie op de beroepspraktijk (het ontwikkelen van professioneel gedrag) zijn belangrijke pijlers om in de verpleegsituatie elementen uit de andere leer- en vormingsgebieden toe te passen en te integreren. In de verpleegsituatie heeft de beroepsbeoefenaar te maken met gezondheid en gezondheidsproblematiek. In het kader van gezond gedrag heeft hij te maken met zorgvragen vanuit het zelfzorgproces dat gericht is op het in stand houden en/of ondersteunen van het gezond functioneren van de mens. In het kader van gezondheidsproblematiek heeft hij te maken met zorgvragen van het patie¨ntenzorgproces. Uiteraard hebben beide processen een nauwe relatie met elkaar. Didactisch concept Het uitgangspunt voor de inhoud van de serie Basiswerken zijn de verpleegkundige en verzorgende beroepsprofielen en de taakprofielen (competenties) binnen de algemene en geestelijke gezondheidszorg, de verzorgings- en verpleeghuizen (intramurale en extramurale zorg) en de thuiszorg. In de verpleegkundige en verzorgende beroepsuitoefening zijn generieke en specifieke elementen op respectievelijk hbo- en mbo-niveau te onderscheiden. Een belangrijke overweging bij het concept van de serie Basiswerken is dat de student de ‘grammatica’ van de diverse vakken goed leert beheersen. Om competent te kunnen functioneren zal de beroepsbeoefenaar verpleegsituaties moeten kunnen beoordelen vanuit medische en psychosociale vakgebieden en de juiste vaardigheden moeten kunnen toepassen. Daarbij gaat het om de leer- en vormingsgebieden gezondheidsleer en ziekteleer, diagnostiek en therapie. In de serie Basiswerken is ervoor gekozen om de algemeen geldende structuur van het vak te volgen. Ieder vak(gebied) kent haar eigen systematiek. Er wordt een basispakket kennis en vaardigheden aangereikt waarmee de koppeling naar andere en meer specifieke beroepscontexten gerealiseerd kan worden. Verdieping kan plaatsvinden via internet, elektronische leeromgeving, specifieke stages, aanvullende reeks op de serie Basiswerken (verdieping, specifieke onderwerpen), digitale bibliotheek enzovoorts. Hoe het opleidingsprofiel eruit moet zien wordt niet bepaald door de serie Basiswerken. Op basis van de gekozen onderwijsvorm(en) kan iedere opleiding de leermiddelen naar eigen inzicht toepassen. De verantwoordelijkheid voor de organisatie van het leerproces ligt bij de opleidingsinstelling. Doelstellingen, opdrachten en toetsen zijn niet in de serie Basiswerken opgenomen, omdat niet is gekozen voor een methode. Dit is het domein van de opleidingsinstelling zelf. De hoofdredactie

17

beginsituatie student

eindtermen voor verpleegkundig onderwijs

competenties - algemeen - algemeen professioneel - beroepsspecifiek

taakprofielen

zorgvra(a)g(en) (patiëntenzorgproces)

gezondheidsproblematiek

gezondheid

zorgvraag (zelfzorgproces)

leer- en vormgevingsgebied ziekteleer/diagnostiek/therapie

theoriecomponent 2

patiënt zijn in relatie tot de omgeving hulpverleningssituatie gezondheidsproblematiek

ontwikkeling als persoon, hulpverlener/functionaris en beroepsbeoefenaar (reflective practice)

toepassing en integratie in de verpleegsituatie (evidence-based/klinisch redeneren)

leer- en vormgevingsgebied verpleegkundige

toepassing en integratie in de verpleegsituatie (evidence-based/klinisch redeneren)

ontwikkeling als persoon, hulpverlener/functionaris en beroepsbeoefenaar (reflective practice)

theoriecomponent 1

mens zijn in relatie tot de omgeving hulpverleningssituatie gezondheidssituatie

leer- en vormgevingsgebied gezondheidsleer

3. beroepsspecifieke vaardigheden

2. algemene professionele vaardigheden

1. algemene vaardigheden

toepassing t.b.v. participatie in patiëntenzorgproces (competentieontwikkeling)

leer- en vormgevingsgebied methoden en technieken

toepassing t.b.v. participatie in zelfzorgproces (competentieontwikkeling)

18 Anatomie en fysiologie niveau 4

Curriculummodel voor de opleiding tot verpleegkundige op kwalificatieniveau 4 en 5.

1

Cellen en weefsels

Binnen de biologie worden de volgende twee wetenschappelijke disciplines onderscheiden: – fysiologie: leer der verrichtingen. Deze wetenschap bestudeert de verrichtingen van het menselijk lichaam en de functies van de verschillende onderdelen; – anatomie: ontleedkunde. Deze wetenschap houdt zich bezig met het bestuderen van de bouw van het menselijk lichaam. Zij beschrijft hoe organen ten opzichte van elkaar zijn gelegen, hoe de bloedvoorziening van deze organen verloopt enzovoort. Veel anatomische kennis is verkregen door het bestuderen van stoffelijke overschotten. Deze kennis vormt de basis voor onder andere het lichamelijk onderzoek. Aangezien functie en bouw van het lichaam nauw met elkaar samenhangen zijn ook de fysiologie en anatomie sterk met elkaar verbonden. Als eerste worden in dit hoofdstuk de kenmerken van het menselijk lichaam als organisme beschreven. Daarbij speelt de neiging van het organisme om het inwendig evenwicht te handhaven (homeostase) een belangrijke rol. Vervolgens wordt ingegaan op de kleinste levende eenheden van het menselijk lichaam: de cellen. Cellen met dezelfde functie vormen weefsels. Ten slotte komt in dit hoofdstuk de ligging en de onderliggende verhouding van de organen en de lichaamsdelen aan bod. 1.1

Kenmerken van het leven

De kenmerken van de levende stof zijn niet gebonden aan de grootte van een organisme. Bij de elementaire functies van de levende organismen, en dus ook van de mens, worden de volgende kenmerken onderscheiden: – stofwisseling (metabolisme); dit is het vermogen om bepaalde stoffen om te zetten in andere stoffen met als doel het verrichten van een of andere vorm van arbeid (lichamelijke arbeid in spieren, elektrische arbeid in hersenen etc.). Ook de functies van het opnemen van stoffen zoals voedsel en zuurstof en het uitscheiden van afbraakproducten zijn kenmerken van het leven; ze zijn nodig om de stofwisselingsprocessen in het lichaam mogelijk te maken. Het metabolisme bestaat uit twee afzonderlijke deelprocessen: weefselafbraak (katabolisme) en weefselopbouw (anabolisme). Onder katabolisme wordt verstaan het uiteenvallen van grote moleculen in kleinere moleculen. Hiervan is bijvoorbeeld sprake bij de spijsver-

C. A. Bastiaanssen et al., Anatomie en fysiologie, DOI 10.1007/978-90-313-8099-2 _1, © Bohn Stafleu van Loghum, 2007

20

Anatomie en fysiologie niveau 4

tering in het maag-darmkanaal, maar ook tijdens de verbrandingsprocessen in de cellen. Onder anabolisme wordt het totaal van alle opbouwreacties verstaan. Als grondstoffen voor de weefselopbouw worden tussenproducten van de weefselafbraak gebruikt; – groei; hierbij treedt een volumevergroting van het lichaam op doordat in het lichaam zelf nieuwe bouwstenen worden gevormd. Groei vindt plaats nadat met behulp van bepaalde stofwisselingsprocessen de hiertoe benodigde stoffen, zoals voedsel en zuurstof, vanuit de omgeving zijn opgenomen; – voortplanting; hierbij neemt het aantal individuen toe, wat noodzakelijk is voor het voortbestaan van de soort; – aanpassing (adaptatie); dit is het vermogen om zich aan te passen aan veranderde levensomstandigheden, bijvoorbeeld de toename van het aantal rode bloedcellen (erytrocyten) bij een verblijf in een omgeving met een relatief lage zuurstofspanning (zoals in een hooggebergte); – prikkelbaarheid; dit is het vermogen om te reageren op prikkels vanuit de buitenwereld of vanuit het menselijk lichaam zelf; – prikkelverwerking; de inwendige reacties blijven vaak niet beperkt tot een bepaalde plaats maar kunnen door het gehele lichaam worden doorgegeven en verwerkt; – beweging; het lichaam en de lichaamsonderdelen veranderen van vorm en plaats. Bij al deze functies is er ook nog een onderscheid in animale en vegetatieve functies. Animale functies zijn functies die het lichaam in staat stellen te reageren op plotselinge veranderingen van de omgeving zoals prikkelbaarheid, prikkelverwerking en beweging. Vegetatieve functies zijn functies die de groei, de ontwikkeling en het voortbestaan van het individu en de soort mogelijk maken. Hiertoe behoren: opname van voedsel en zuurstof, celstofwisseling, uitscheiding, groei en voortplanting. 1.2

Hie¨rarchische opbouw

De cel is de kleinste levende zelfstandige eenheid waaruit het organisme is opgebouwd. Het is de fundamentele bouwsteen van het menselijk lichaam. Bij meercellige organismen, zoals de mens, is er sprake van een sterke specialisatie van de cellen, dat wil zeggen dat de aanvankelijk gelijkvormige cellen zich geleidelijk op verschillende wijzen hebben ontwikkeld met het oog op een bepaalde functie, waartoe ze tevens een bepaalde vorm hebben gekregen. Een groep cellen met dezelfde vorm en functie heet een weefsel, bijvoorbeeld spierweefsel en zenuwweefsel. Een orgaan is opgebouwd uit verschillende, samenwerkende weefsels, waardoor het geheel een bepaalde functie uitoefent. Het hart zorgt bijvoorbeeld voor de circulatie van het bloed. Een orgaanstelsel bestaat uit een groep samenwerkende organen belast met het uitvoeren van een bepaalde functie; het spijsverteringsstelsel

1

Cellen en weefsels

bijvoorbeeld wordt gevormd door mond, slokdarm, maag, darmen, lever, alvleesklier en galblaas. Het menselijk lichaam, dat uit verschillende samenwerkende orgaanstelsels is opgebouwd, wordt een organisme genoemd. 1.3

Het menselijk lichaam als eenheid

Als gevolg van specialisatie van de cellen van het menselijk lichaam kan niet iedere cel alle functies uitoefenen; hij is van andere delen van het organisme afhankelijk. Voor deze onderlinge samenhang en coo¨rdinatie van functies van verschillende organen en orgaanstelsels zijn transport en besturing (regulatie) nodig. Zuurstof en voedsel worden vanuit de omgeving in het lichaam opgenomen en via het bloedvatstelsel naar de cellen getransporteerd. Vanuit de cellen worden afbraakproducten o´f via het lymfevatstelsel o´f rechtstreeks door het bloedvatstelsel naar de uitscheidingsorganen vervoerd. Deze zorgen er op hun beurt voor dat de afbraakproducten uit het lichaam worden verwijderd. Het reguleren geschiedt door het zenuwstelsel en het hormoonstelsel. Het zenuwstelsel en het hormoonstelsel zorgen voor de samenhang van de verrichtingen van de organen en de orgaanstelsels; deze stelsels laten alle organen en orgaanstelsels op de juiste wijze samenwerken. Deze stelsels regelen ook het doeltreffend en snel reageren op veranderingen in de buitenwereld. Het zenuwstelsel is in staat om signalen met hoge snelheid door het gehele lichaam te sturen waardoor de werking van de organen (bijv. hart en longen) plotseling versneld of vertraagd wordt. Het hormoonstelsel werkt langzamer, wat verklaard kan worden door het feit dat de hormonen, die door speciale hormoonklieren of bepaalde weefsels worden afgescheiden, via het bloed elders in het lichaam hun regelende werking uitoefenen. In veel gevallen hebben de hormonen een stimulerende werking op bepaalde organen. 1.3.1 homeostase Met homeostase (homeostase = gelijk blijven) wordt aangeduid het streven van het lichaam naar het constant houden van het inwendige milieu van het lichaam, waartoe ook het bloed behoort. Alle systemen in het lichaam (ademhaling, spijsvertering, uitscheiding etc.) veroorzaken veranderingen in dit inwendig milieu. Doordat deze systemen ook elkaar beı¨nvloeden worden deze veranderingen meestal snel weer gecorrigeerd. Het zenuwstelsel en het hormoonstelsel spelen hierbij een belangrijke rol. Twee voorbeelden maken het principe van homeostase duidelijk. – Iemand die gaat sporten produceert meer koolzuurgas (= koolstofdioxide, CO2) door de toegenomen verbranding. Vrijwel onmiddellijk neemt dan de stroomsnelheid van het bloed toe (het hart gaat sneller kloppen) om dit CO2 naar de longen af te voeren. Ook wordt de ademhaling gestimuleerd zodat het CO2 daarna kan worden uitgeademd. Door dit compensatiemechanisme zal de CO2-concentratie in bloed maar beperkt stijgen.

21

22

Anatomie en fysiologie niveau 4

– Na een maaltijd wordt er veel glucose in het bloed opgenomen. Vrijwel direct reageert het lichaam op deze verandering met de productie van insuline. Dit hormoon stimuleert de opname van glucose in cellen, waardoor de concentratie in het bloed weer normaliseert. Dit boek schenkt op een groot aantal plaatsen aandacht aan processen die van belang zijn voor de homeostase. In dit hoofdstuk worden in dit verband de vochtbalans, de elektrolytenbalans en de regulatie van de pH besproken. Vochtbalans De hoeveelheid water die dagelijks bij volwassenen moet worden opgenomen bedraagt gemiddeld 2,1 l. Dit gebeurt via dranken en vast voedsel. Daarnaast wordt er per etmaal nog ongeveer 0,4 l water geproduceerd tijdens het verbrandingsproces in de cellen. De opgenomen hoeveelheid moet gelijk zijn aan de hoeveelheid vocht die dagelijks met de urine, zweet, ontlasting en via uitademing het lichaam verlaat. Er is sprake van een zogenaamde waterbalans of vochtbalans. Via de huid verdampt 300-400 ml water ongemerkt door uitademing. Het totale waterverlies is afhankelijk van de omgevingstemperatuur. Bij warm weer of zware arbeid verliest het lichaam door zweet meer vocht (tabel 1.1). Tabel 1.1

Vochtbalans

vochtverlies

normale temperatuur

warm weer

langdurige zware arbeid

huid

350 ml

350 ml

350 ml

luchtwegen

350 ml

250 ml

650 ml

feces

100 ml

100 ml

100 ml

zweet

200 ml

1.500 ml

5.000 ml

urine

1.500 ml

1.300 ml

600 ml

totaal

2.500 ml

3.500 ml

6.700 ml

Het lichaam van een jongvolwassene bevat 60% water en 40% vaste stof. Een persoon met een gewicht van 70 kg heeft dus ongeveer 42 liter water. Bij een vochtbalans van 2,5 liter per etmaal zet een volwassene dus ongeveer 6% (2,5:42) van de totale hoeveelheid water om. In ruim 16 dagen is al het lichaamswater ‘ververst’. Van de 42 liter water in het lichaam van een volwassene is ongeveer 70% binnen het celmembraan (intracellulair) (30 liter) en de overige 12 liter bevindt zich buiten de cel (extracellulair): 3 liter bloedplasma en 9 liter weefselvocht. Het percentage water in het lichaam varieert sterk met de leeftijd: een zuigeling bevat ongeveer 75% water, een bejaarde 45 tot 50%. Hiermee moet men bij de dosering van geneesmiddelen rekening houden. Ook de wateromzet varieert per leeftijdscategorie: een baby van 6 maanden oud heeft een gewicht van 7 kg. De totale hoeveelheid li-

1

Cellen en weefsels

chaamswater is dan ongeveer 4,6 liter. Op deze leeftijd is de vochtbalans ongeveer 1 liter per etmaal, ofwel 22% van het lichaamswater. Anders gezegd: deze baby ververst in vijf dagen de totale hoeveelheid lichaamswater, driemaal zo snel als een volwassene. Het risico op uitdroging is daarom bij jonge kinderen veel groter dan bij volwassenen. De vochtbalans is sterk gekoppeld aan de elektrolytenbalans (zie volgende paragraaf ). Water speelt in het lichaam een veelzijdige rol: bouwstof (het celvocht bestaat voor 75% uit water), oplosmiddel en transportmiddel. Water speelt bovendien een belangrijke rol bij de warmteregulatie door transpiratie en is dan ook te beschouwen als de koelvloeistof bij uitstek. Omgekeerd vervoert het water de warmte van de plaats waar het wordt geproduceerd (lever, spieren) naar de plaatsen waar warmte nodig is om het lichaam op temperatuur te houden. Om een te hoog aantal afvalstoffen in het bloed (‘uremie’, zie intermezzo 1.1) te voorkomen moet een volwassene ten minste 400 ml urine per etmaal produceren. In de praktijk wordt een veilige ondergrens van 1.000 ml voor een volwassene aangehouden. Bij de regeling van de vochtbalans spelen enkele hormonen een belangrijke rol. Deze zullen in andere hoofdstukken uitgewerkt worden.

Intermezzo 1.1 Verstoorde vochtbalans Wanneer de vochtbalans is verstoord heeft dit ernstige gevolgen voor de lichaamsfuncties. Een vochtverlies van 10% is al zeer ernstig; wanneer het vochtverlies meer dan 20% bedraagt, kan dit dodelijk zijn. Bij sterk vochtverlies zullen de nieren minder urine produceren om het evenwicht zoveel mogelijk te kunnen handhaven. Bij extreem vochtverlies (bijvoorbeeld door een massale bloeding) kan de productie van urine zelfs geheel stoppen. Dit wordt anurie genoemd. Het gevolg is dat de concentratie van allerlei afvalstoffen in het bloed stijgt met ernstige consequenties (uremie). Een te groot watergehalte in het lichaam is eveneens schadelijk. Dit kan bijvoorbeeld het gevolg zijn van het (meestal onder dwang) in korte tijd drinken van grote hoeveelheden water. Watervergiftiging kan ook het gevolg zijn van een overmatige afgifte van het hormoon ADH (zie hoofdstuk 7). Hierdoor ontstaat het vasthouden van water (waterretentie) en als gevolg daarvan een tekort aan natrium. In gevorderde gevallen kan dit leiden tot verwardheid, stuipen en eventueel coma.

Elektrolytenbalans De mens moet dagelijks een bepaalde hoeveelheid mineralen (zouten) opnemen. In de fysiologie wordt liever de term elektrolyten gebruikt omdat de zouten in oplossing altijd in ionen (geladen deeltjes) zijn

23

24

Anatomie en fysiologie niveau 4

gesplitst. Er zijn positieve ionen, zoals H+, Na+, K+, en Ca2+, en negatief geladen ionen, zoals Cl- (chloride) en HCO3- (bicarbonaat). De nieren (zie hoofdstuk 5) hebben een belangrijke invloed op de elektrolytenbalans. Bepaalde elektrolyten heeft het lichaam slechts in beperkte hoeveelheden nodig. Deze worden sporenelementen of micro-elementen genoemd. Bekende voorbeelden zijn fluor, jood en koper. De functies van de elektrolyten kunnen in het kort als volgt worden samengevat: – bouwstof, bijvoorbeeld calcium- en magnesiumzouten in de botten en ijzer als bouwsteen van hemoglobine (Hb) in de rode bloedcellen (zie par. 2.1.5); – concentratie van een oplossing (osmolariteit); dit begrip slaat op het evenwicht dat moet bestaan in de samenstelling van lichaamsvloeistoffen (bloed, lymfe, weefselvocht) en cytoplasma; zie ook par. 1.6.2; – bestanddelen van hormonen en enzymen; voorbeelden hiervan zijn jood en ijzer; – impulsgeleiding; – spiersamentrekking. In hoofdstuk 10 is de functie van de elektrolyten meer uitgebreid beschreven. pH Van alle deeltjes die in het bloed voorkomen is het waterstofion (H+) het kleinste en het meest agressief. Waterstofionen kunnen met praktisch alle weefselverbindingen reageren, waarbij veel schade kan worden aangericht. Het is daarom van het grootste belang dat de concentratie waterstofionen in het bloed constant gehouden wordt. In de scheikunde wordt onder een zuur verstaan: een stof die waterstofionen kan afstaan. Bekende voorbeelden van zuren zijn: zoutzuur, zwavelzuur, azijnzuur en fosforzuur. De chemische formule van zoutzuur is HCl, een verbinding van waterstof en chloor. Wanneer zoutzuur in water wordt opgelost zullen alle moleculen splitsen in waterstofionen en chloride-ionen. Een dergelijk zuur wordt een sterk zuur genoemd. De splitsing van zoutzuur kan een chemische reactie als volgt worden weergegeven: HCl ? H+ + ClAzijnzuur (hier weergegeven als HAc) is een voorbeeld van een zwak zuur. Dat betekent dat niet alle azijnzuurmoleculen splitsen. Een deel van moleculen blijft als HAc in de oplossing. Dit wordt als volgt weergegeven: HAc $ H+ + AcWanneer oplossingen van zoutzuur en azijnzuur van gelijke sterkte met elkaar vergeleken worden zullen er dus in de zoutzuuroplossing meer H+-ionen voorkomen dan in de azijnzuuroplossing. In zuiver water komen vrijwel geen gesplitste moleculen en dus ook

1

Cellen en weefsels

bijna geen H+-ionen voor. Zuiver water is dus te beschouwen als een zeer zwak zuur. Helaas is aan de chemische schrijfwijze (formule) van een stof niet af te lezen of een stof een sterk zuur is of niet. Een base is een stof die H+-ionen kan binden. Een voorbeeld van een base is een oplossing van natriumhydroxide. De hydroxide-ionen binden waterstofionen volgens de reactie: OH- + H+ ? H2O Natriumhydroxide is een sterke base, dat wil zeggen dat vrijwel alle aanwezige waterstofionen worden gebonden. Een voorbeeld van een zwakke base is fosfaat. De reactie van fosfaat (PO43-) met waterstofionen wordt dan geschreven als: PO43- + H+ $ HPO42Een oplossing is zuur als in die oplossing meer H+-ionen voorkomen dan in zuiver water. Dit kan alleen maar als er een zure stof in het water is opgelost die H+-ionen heeft afgestaan. Een oplossing is basisch of alkalisch als er minder H+ -ionen in voorkomen dan in zuiver water. Dit kan alleen maar als er in het water een basische stof is opgelost, immers die stof heeft H+-ionen uit het water gebonden. Om aan te geven of een oplossing zuur dan wel basisch is, is de grootheid pH ingevoerd. De pH van zuiver water is precies gelijk aan 7,0. Een zure oplossing heeft een pH die kleiner is, een basische oplossing heeft een pH die groter is dan 7,0. Hoe lager de pH, hoe zuurder de oplossing (= hoe meer waterstofionen). Een oplossing van zoutzuur heeft dus een lagere pH dan een vergelijkbare oplossing van azijnzuur. De pH van slagaderlijk (arterieel) bloed ligt altijd tussen 7,35 en 7,45. Slagaderlijk bloed is dus licht alkalisch. Bij een pH lager dan 7,35 zijn er zoveel meer H+-ionen in het bloed dat eiwitten beschadigd kunnen raken. Een dergelijke situatie wordt een verstoring van het zuurbasenevenwicht (acidose) genoemd. Bij een pH groter dan 7,45 zijn er juist minder H+-ionen in het bloed aanwezig. Dit veroorzaakt een ontregeling van de pH van het bloed (alkalose). Ook dit is al heel snel levensbedreigend. Buiten de arterie¨le bloedbaan kan de pH wel buiten de grenzen van 7,35 en 7,45 komen. Een bekend voorbeeld is de pH in de maag. Door de aanwezigheid van zoutzuur bedraagt deze ongeveer 2. De pH in de vagina is tussen de 4 en 5. Dit beschermt de vagina tegen ongewenste microben. Bij de verbrandingsprocessen in het lichaam ontstaan voortdurend zuren. De belangrijkste zijn koolzuur en melkzuur. Factoren die voorkomen dat de pH van het bloed, ondanks de vorming van deze zuren, te veel gaat veranderen zijn: – pH-buffers; dit zijn stoffen die bij een verandering van de concentratie waterstofionen in het bloed de pH constant kunnen houden. Zij zijn opgebouwd uit moleculen, die zowel H+-ionen kunnen

25

26

Anatomie en fysiologie niveau 4

afgeven als opnemen. Wanneer het bloed te zuur dreigt te worden fungeren zij als base. Wanneer de pH van het bloed dreigt te stijgen, gegevens zij juist H+-ionen af. De belangrijkste buffers in het bloed zijn fosfaat, bicarbonaat, plasma-eiwitten en hemoglobine; – ademhaling; bij de uitademing wordt koolstofdioxide (CO2) weer uit het bloed verwijderd; – urineproductie; een overschot aan H+-ionen kan met de urine geloosd worden. De nieren zijn bovendien in staat om bij een acidose extra bicarbonaat te vormen en aan het bloed af te geven. Dit bicarbonaat bindt het overschot aan H+-ionen en vormt als het ware een buffer.

Intermezzo 1.2 Acidoses en alkaloses Op basis van de oorzaak worden acidoses en alkaloses ingedeeld in de volgende (‘metabole’) vormen. – Een respiratoire oftewel ademhalings-acidose komt voor bij patie¨nten met ademhalingsproblemen. Zij zijn niet meer in staat om alle CO2 uit te ademen. De concentratie hiervan in het bloed zal stijgen en de pH zal dus dalen. De patie¨nt zal dit proberen te compenseren door sneller en dieper adem te halen en meer zuur via de nieren te lozen. Na 24 uur gaan de nieren bicarbonaat produceren. Deze base wordt aan het bloed afgegeven waardoor de acidose verder wordt vereffend oftewel gecompenseerd. – Een respiratoire alkalose is meestal het gevolg van een te snelle ademhaling (hyperventileren). – Een metabole (= stofwisselings-)acidose komt onder andere voor bij patie¨nten met diabetes mellitus omdat hun stofwisseling zogenaamde ketozuren (zoals aceton) vormt. Deze patie¨nten hebben een opvallende snelle ademhaling om de pH te corrigeren. – Metabole (= stofwisselings-)alkalose kan optreden bij langdurig braken of bij het gebruik van bepaalde plaspillen (diuretica). Het lichaam verliest dan te veel waterstofionen.

1.4

De cel: de fundamentele eenheid van het lichaam

Zoals al eerder is vermeld, vormt de cel de kleinste fundamentele eenheid van leven, zowel wat bouw en structuur als wat werking en functie betreft. Het is de kleinste levende bouwsteen van het menselijk lichaam. De leer van de cel wordt cytologie genoemd. 1.4.1 bouw en functie van cellen De buitenste begrenzing van een menselijke cel wordt gevormd door een celmembraan. Het binnenste van de cel wordt gevormd door een waterige oplossing, het cytoplasma, met daarin een groot aantal bestanddelen, de zogenaamde organellen. Organellen zijn celstructuren met een bepaalde functie: werkplaatsen van de cel. Het cytoplasma

1

27

Cellen en weefsels

zelf bestaat vooral uit water (75%) met daarin opgelost zouten, eiwitten, koolhydraten en vetten. De eiwitten hebben onder andere belangrijke enzymfuncties. Hieronder volgt een bespreking van de bouw en functie van het celmembraan en de belangrijkste organellen (afb. 1.1 en afb. 1.2).

celmembraan actinefilamenten centriool met microtubuli peroxisoom

ruw endoplasmatisch reticulum

Afbeelding 1.1 Schematische voorstelling van een cel met daarin de algemeen voorkomende organellen.

nucleolus kern vesikel

poriën

golgi-complex glad endoplasmatisch reticulum lysosoom

mitochondriën intermediaire filamenten

1 2 3 4 5

6

7 8 9

Celmembraan Het celmembraan wordt ook wel aangeduid als plasmamembraan. Het celmembraan heeft een zodanige structuur dat het een barrie`re vormt voor wateroplosbare stoffen. Vetoplosbare stoffen, zoals vetoplosbare hormonen, kunnen wel door het celmembraan heen. Voor bepaalde

Afbeelding 1.2 Een cel, elektronenmicroscopisch (vergroting 20.000x). 1 celkern 2 kernmembraan 3 celmembraan 4 golgi-apparaat 5 glad endoplasmatisch reticulum 6 mitochondrie¨n 7 celkern 8 lysosoom 9 ruw endoplasmatisch reticulum

28

Anatomie en fysiologie niveau 4

stoffen als glucose, water en aminozuren zijn specifieke ‘dragers’ (carriers) in het celmembraan aanwezig. Deze carriers kunnen wateroplosbare stoffen de cel in brengen. De carriers hebben een eiwitstructuur. Vormen deze eiwitten simpelweg een kanaal door het membraan, soms werken zij als een pomp. In dit laatste geval kunnen zij ten koste van energie stoffen tegen de concentratie in vervoeren, dat wil zeggen van een lage naar een hoge concentratie. Dan is er sprake van actief membraantransport. Het leefmilieu van de cel is het waterige milieu rondom de lichaamscellen: het weefselvocht (andere benamingen daarvoor zijn: interstitieel vocht, intern milieu, weefselvloeistof en intercellulaire vloeistof ). Dit heeft vrijwel dezelfde samenstelling als bloedplasma en varieert dus, bijvoorbeeld na een maaltijd. Door de selectieve opname van voedingsstoffen is het milieu in de cel veel constanter. Het celmembraan bezit soms uitstulpingen oftewel microvilli (vingervormige uitsteeksels van een celmembraan) (zie par. 10.14.2 en afb. 10.15 en 10.16). Deze vergroten het oppervlak en daardoor het resorberend vermogen van de cel. Kern De kern (nucleus) is omgeven door het kernmembraan dat het kernplasma omsluit. In het kernplasma bevinden zich het chromatine en een of meer kernlichaampjes. Het chromatine, bestaande uit eiwitten en DNA, is een fijnkorrelige structuur, die zich gemakkelijk laat kleuren. Voorafgaand aan de kerndeling ontstaan uit het chromatine de chromosomen. De celkern is de drager van de aanleg voor de erfelijke eigenschappen: de genen. Doordat de genen uiteindelijk bepalen welke eiwitten en dus ook welke enzymen er in het cytoplasma ontstaan, vervult de kern in de cel de functie van regelaar van de levensverrichtingen, dat wil zeggen van de stofwisseling in de organellen, bijvoorbeeld de opbouw en samenstelling (synthese) van eiwitten (o.a. enzymen) en de verbranding. De kern speelt ook een belangrijke rol bij de celdeling, doordat celdeling wordt voorafgegaan door kerndeling. Endoplasmatisch reticulum Het endoplasmatisch reticulum (ER) is een gesloten netwerk (reticulum) van holten en kanalen, gelegen in het cytoplasma. Wanneer zich aan de buitenzijde van het endoplasmatisch reticulum ribosomen bevinden, wordt gesproken van ruw endoplasmatisch reticulum. De ribosomen komen ook vrij in het cytoplasma voor. Het zijn bolvormige tot ovaalvormige structuren die betrokken zijn bij de eiwitsynthese. Het inwendige kanalensysteem van het ER dient voor het transport van eiwitten. Glad endoplasmatisch reticulum, dat geen ribosomen bevat, speelt een rol in de opbouw van vetten en steroı¨den in de cel. Het vormt tevens een overgang naar het golgi-apparaat.

1

Cellen en weefsels

Golgi-apparaat Het golgi-apparaat (golgi-complex) is opgebouwd uit een groot aantal door membranen omgeven holten. Het staat enerzijds in verbinding met het endoplasmatisch reticulum en anderzijds met het celmembraan. In de blaasjes van het golgi-apparaat worden producten, met name eiwitten, die zijn gemaakt op het endoplasmatisch reticulum, bewerkt voor hun functie binnen de cel en buiten de cel, bijvoorbeeld enzymen. De blaasjes (met de enzyminhoud) versmelten met het celmembraan zodat de enzymen buiten de cel gebracht worden. Zo komen bijvoorbeeld de enzymen van de alvleeskliercellen naar buiten om in de dunne darm het voedsel te verteren. Er is sprake van verwijdering van stoffen door het celmembraan heen naar buiten (exocytose) (zie par. 1.6.3). Behalve eiwitten wordt in het golgi-apparaat ook slijm geproduceerd en vervolgens afgegeven. Lysosomen Lysosomen zijn bolvormige organellen ontstaan uit het golgi-apparaat. Onder normale omstandigheden beschikken ze over enzymen voor de vertering van macromoleculen binnenin de cel. Macromoleculen zijn stoffen met een hoge molecuulmassa (eiwitten, vetten, zetmeel). Bij afwezigheid van of gebrek aan lysosomen ontstaan er ophopingen van deze macromoleculen, met als gevolg de zogeheten lysosomale stapelingsziekten. Mitochondrie¨n Mitochondrie¨n zijn bolvormige tot langgerekte organellen. In mitochondrie¨n speelt zich de reactie af tussen zuurstof, dat via de ademhaling is opgenomen, en de voedingsstoffen, die na vertering uit het maag-darmkanaal zijn opgenomen, met als eindproducten koolstofdioxide en water (aerobe verbranding). Deze reactie levert de energie voor de cel (zie par. 1.5). Daarom bevatten vooral cellen, die veel energie verbruiken veel mitochondrie¨n. Voorbeelden zijn levercellen, hart- en spiercellen. Behalve in de celkern komt ook in de mitochondrie¨n DNA voor. Omdat de mitochondrie¨n in een bevruchte eicel van de moeder afkomstig zijn speelt dit DNA een belangrijke rol bij erfelijkheids- en stamboomonderzoek. Centrosoom Het centrosoom speelt een belangrijke rol bij de celdeling, doordat het de ‘polen’ vormt. Een centrosoom is opgebouwd uit twee centriolen. Trilhaartjes en zweepdraden Trilhaartjes en zweepdraden zijn celaanhangsels die bij veel cellen voorkomen. Zo bevatten de epitheelcellen in de luchtpijp trilhaartjes die zorgen voor het transport van slijm. Zaadcellen bevatten zweepdraden die zorgen voor de voortbeweging van deze cellen.

29

30

Anatomie en fysiologie niveau 4

1.5

Celstofwisseling: verbranding in de cel

De activiteiten in de hierboven genoemde organellen zijn bepalend voor de cel als geheel en dus ook voor het menselijk lichaam als totaliteit. De verschillende celactiviteiten worden uiteindelijk gereguleerd door de celkern. De benodigde energie wordt opgewekt in de cel zelf in de speciaal daartoe bestemde organellen: de mitochondrie¨n. De mitochondrie¨n worden dan ook aangeduid als de krachtcentrales in de cel. Bij de verbranding wordt onderscheid gemaakt in aerobe en anaerobe verbranding. In alle cellen is de directe energiebron voor de celactiviteiten de stof die bekend staat onder de naam ATP, voluit adenosinetrifosfaat. ATP is een zeer energierijke verbinding waarmee activiteiten kunnen worden uitgevoerd. Wanneer deze energie nodig is voor een of andere vorm van arbeid (mechanische arbeid in spieren, elektrische arbeid voor impulsgeleiding) wordt ATP afgebroken, waarbij de opgeslagen energie vrijkomt zodat we onder andere bewegingen kunnen maken. 1.5.1 aerobe verbrandingsprocessen Zoals bekend verloopt de afbraak van stoffen in de cel meestal met behulp van zuurstof: aerobe oxidatie. Brandstoffen als glucose en vetzuren worden tijdens de reactie met zuurstof in de cel omgezet in koolstofdioxide en water. Hierbij komt energie vrij. 1.5.2 anaerobe verbrandingsprocessen Onder omstandigheden waarbij er een tekort is aan zuurstof verloopt de verbranding anaeroob. Deze levert veel minder energie dan de aerobe verbranding. Het eindproduct van de anaerobe verbranding is melkzuur dat uiteenvalt in lactaat en waterstofionen, waardoor de omgeving zuur wordt. Dit is bijvoorbeeld het geval in een (over)belaste spier of in situaties waarin de stroomsnelheid van het bloed sterk is verminderd, zoals bij een shock. De concentratie lactaat in het bloed is daarom een goede maat om de ernst van een shock in te schatten. 1.5.3 koolhydraten, vetten en eiwitten De meest bekende brandstoffen zijn koolhydraten (suikers) en lipiden (vetten). In het spijsverteringskanaal worden de disachariden, zoals sacharose (sucrose), en de polysachariden (zetmeel) afgebroken tot glucose, dat dan als brandstof beschikbaar is (zie hoofdstuk 10). In de lever- en spiercellen ligt altijd glycogeen in opslag, dat ook afgebroken kan worden tot glucose voor het oxidatieproces. Vetten zijn een uitstekende brandstof. Een gram vet levert tweemaal zoveel energie als een gram koolhydraat. Dit komt door het relatief grote aantal waterstofatomen per molecuul vet. In de laatste stap van het aerobe verbrandingsproces koppelen deze atomen zich namelijk met zuurstof waardoor water ontstaat en er energie vrijkomt. Eiwitten hebben vele functies, vooral als bouwstof, maar ze kunnen ook als brandstof dienen.

1

Cellen en weefsels

1.6

Celmembraantransport

Er zijn twee mechanismen waarop transport van kleine moleculen door membranen kan plaatsvinden: passief transport, waarbij geen ATP vereist is, en actief transport, waarvoor ATP nodig is Het transport van grote moleculen en deeltjes vindt plaats door exocytose en endocytose. 1.6.1 passief transport Voor passief transport is zoals gezegd geen ATP vereist. Hieronder vallen: diffusie, osmose en filtratie. Diffusie Wanneer we een suikerklontje in een theeglas doen en we roeren niet, dan zien we na verloop van tijd slierten van een dikke suikeroplossing van de bodem van het glas naar boven trekken. Na lange tijd heeft de suiker zich gelijkmatig door de thee verspreid. Wanneer iemand met deodorant spuit ruiken we dat na een tijdje in het hele huis. Dit zijn twee voorbeelden van diffusie. Onder diffusie wordt het verschijnsel verstaan dat gassen, veel vloeistoffen (de zogenaamde mengbare vloeistoffen) en oplossingen spontaan vermengen. De stoffen bewegen zich van plaatsen met een hoge concentratie naar plaatsen met een lage concentratie, totdat de concentraties overal gelijk zijn. Diffusie wordt veroorzaakt door de beweging van de moleculen. De drijvende kracht achter diffusie is het streven van de natuur om de concentratie van stoffen overal gelijk te krijgen. Hoe groter de beweeglijkheid van de moleculen is, des te sneller verloopt de diffusie. Het blijkt dan ook dat de diffusie bij gassen sneller verloopt dan bij vloeistoffen. De snelheid van een diffusieproces hangt af van een aantal factoren: – temperatuur; naarmate de temperatuur hoger is neemt de snelheid toe; – molecuulmassa; kleine moleculen diffunderen sneller dan grote moleculen; – concentratieverschil; hoe groter dit verschil des te sneller de diffusie; het concentratieverschil wordt ook wel diffusiegradie¨nt genoemd; – diffusieoppervlak; door een groot oppervlak kunnen per tijdseenheid meer moleculen passeren; – afstand, de dikte van het diffusiemembraan; hoe groter de afstand, des te langzamer verloopt de diffusie. Er zijn in de fysiologie maar weinig stoffen die zich door middel van diffusie vrij door een celmembraan kunnen verplaatsen. Dit zijn CO2, O2 en ureum (een afvalproduct van de eiwitstofwisseling). In sommige gevallen wordt de diffusie vergemakkelijkt door speciale carriers (‘ondersteunende diffusie’, afb. 1.3). Dit zijn membraaneiwitten, die specifiek stoffen over een celmembraan kunnen transporteren. Een voorbeeld van een dergelijk carriertransport is het transport van glucose over het celmembraan. De glucosecarrier bindt aan de

31

32

Anatomie en fysiologie niveau 4

buitenzijde van de cel een molecuul glucose. Hierna ondergaat het carriereiwit een vormverandering zodat het glucosemolecuul zich aan de andere zijde van het membraan bevindt. Het glucosemolecuul wordt losgelaten en de carrier neemt zijn oorspronkelijke vorm weer aan, waarna het volgende glucosemolecuul kan worden overgebracht. Het zal duidelijk zijn, dat transport door middel van een carrier in tegenstelling tot vrije diffusie aan een maximum is gebonden. Dit maximum wordt bepaald door de snelheid waarmee de carrier van vorm verandert. Carriers zijn over het algemeen zeer specifiek. Zo kan de glucosecarrier geen andere suikers dan glucose over het celmembraan vervoeren. Deze carrier staat onder controle van het hormoon insuline (zie hoofdstuk 7). Afbeelding 1.3 Schematische voorstelling van vrije diffusie (A) en diffusie ondersteund door membraaneiwitten (B) door het plasmamembraan.

A vrije diffusie

B ondersteunde diffusie extracellulaire vloeistof

+

+

kanaaleiwit

vochtopnemend (hydrofiel) deeltje

+ +

transporteiwit

+

plasmamembraan cytoplasma

+ +

+ ion niet-vochtopnemend (hydrofoob) deeltje intracellulaire vloeistof

Osmose Onder het begrip osmose wordt de diffusie van water door een semipermeabel (halfdoorlatend) membraan verstaan. Dit is een membraan waarbij het oplosmiddel (water) wel kan passeren en de opgeloste stof niet of slechts zeer langzaam. Een voorbeeld hiervan is te zien in afbeelding 1.4. Een suikeroplossing wordt gescheiden van water door een semipermeabel vlies. Aanvankelijk is daarin een geconcentreerde suikeroplossing aanwezig. Doordat de natuur altijd streeft naar evenwicht zal in dit geval, doordat suiker het membraan niet kan passeren, water zich gaan verplaatsen in de richting van de suikeroplossing. De suikeroplossing oefent dus een aanzuigkracht uit op het omringende water. De aanzuigkracht wordt osmotische druk genoemd. De grootte van de osmotische druk wordt bepaald door de concentratie van deeltjes die niet over het semipermeabele membraan kunnen diffunderen. Het verschijnsel osmose is ook op een andere manier te verklaren. Hiertoe dient het begrip waterconcentratie gehanteerd te worden. In een oplossing is er dan sprake van de concentratie van de opgeloste stof en van de waterconcentratie. In een geconcentreerde oplossing is er dus een hoge concentratie van de opgeloste stof en een ‘geringe’ waterconcentratie. Wanneer een geconcentreerde suikeroplossing door een halfdoorlaatbaar vlies is gescheiden van zuiver water (de waterconcentratie is dan 100%) zal water naar de suikeroplossing

1

33

Cellen en weefsels niet geconcentreerde oplossing

geconcentreerde oplossing

H2O

semipermeabele membraan

diffunderen omdat daarin de waterconcentratie geringer is. Op deze wijze is het duidelijker dat osmose een kwestie is van diffusie, namelijk diffusie van water. Osmose speelt een belangrijke rol bij de cellen van alle organismen doordat membranen semipermeabel zijn. Deze doorlaatbaarheid verschilt voor verschillende membranen. Het membraan van de wand van de capillairen (haarvaten) is voor alle in het bloed opgeloste stoffen doorlaatbaar, met uitzondering van eiwitten. Natrium, kalium en glucose kunnen dus vrij het bloed uit diffunderen, eiwitten niet. De eiwitconcentratie bepaalt daarom de osmotische druk van het bloed. Omdat eiwitten grote moleculen (colloı¨den) zijn wordt deze druk vaak aangeduid met de colloı¨d-osmotische druk (COD). Tegenwoordig wordt de COD ook vaak oncotische druk (Grieks: oncos = zwelling) genoemd vanwege de relatie met oedeemvorming. Voor het celmembraan ligt de situatie anders. Deze is slechts voor zeer weinig stoffen doorlaatbaar, meestal alleen wanneer er voor die stoffen (bijv. glucose) een transportsysteem is aangelegd. Het celmembraan is bijvoorbeeld niet doorlaatbaar voor natrium, kalium en chloride. De osmotische druk over een celmembraan wordt daarom vooral bepaald door de zoutconcentratie. Dit wordt de kristalloı¨d-osmotische druk genoemd. Samenvattend: transport van water over het membraan van de capillairen wordt bepaald door het verschil in eiwitconcentratie binnen en buiten de bloedbaan: de colloı¨d-osmotische druk. Transport van water over het celmembraan wordt vooral bepaald door een verschil in zoutconcentratie binnen en buiten de cel: de kristalloı¨d-osmotische druk.

Intermezzo 1.3 Osmotische verschijnselen in het bloed In het bloed treden onder andere osmotische verschijnselen op bij de rode bloedcellen (erytrocyten). Wanneer het bloedplasma een hogere zoutconcentratie bezit (en dus een lagere waterconcentratie) dan de rode bloedcellen, zal er diffusie van water

Afbeelding 1.4 Osmose.

34

Anatomie en fysiologie niveau 4

plaatsvinden vanuit de rode bloedcellen naar het bloedplasma (afb. 1.5a). In de rode bloedcellen is in dat geval de waterconcentratie namelijk hoger dan in het bloedplasma. In dit geval is het bloedplasma hyperosmotisch ten opzichte van de bloedcellen. Wanneer het bloedplasma minder opgeloste stoffen bevat dan de rode bloedcellen (erytrocyten) is het bloedplasma hypo-osmotisch (Grieks: hypo = onder) ten opzichte van de rode bloedcellen. De consequentie hiervan is dat er diffusie van water zal plaatsvinden vanuit het bloedplasma naar de rode bloedcellen. Immers, in dit geval is de waterconcentratie in het bloedplasma hoger dan in de rode bloedcellen. Het gevolg is dat de rode bloedcellen zwellen en ten slotte barsten. Dit verschijnsel wordt hemolyse genoemd (afb. 1.5b). Wanneer twee oplossingen dezelfde osmotische waarde bezitten worden ze iso-osmotisch (Grieks: isos = gelijk) ten opzichte van elkaar genoemd. Onder normale omstandigheden is het bloedplasma dan ook altijd iso-osmotisch ten opzichte van de vloeistof in de rode bloedcellen. Afbeelding 1.5 a. Rode bloedcel in een hyperosmotisch milieu. De cel krijgt een doornappelvorm. b. Rode bloedcel in een hypoosmotisch milieu. Er treedt afbraak van rode bloedcellen (hemolyse) op.

a

b

Intermezzo 1.4 Infuusvloeistoffen Wanneer een patie¨nt ‘vocht’ moet worden toegediend wordt uiteraard ook gebruikgemaakt van een iso-osmotische oplossing. Een oplossing van 0,9% NaCl heeft dezelfde osmotische waarde als het bloedplasma. Deze veel gebruikte iso-osmotische oplossing wordt fysiologische zoutoplossing (‘fysiologisch zout’) genoemd, omdat door toediening van deze vloeistof de normale fysiologie van de rode bloedcellen intact blijft. Een iso-osmotische glucoseoplossing zal een andere concentratie moeten hebben om twee redenen. Op de eerste plaats is glucose in oplossing niet in ionen gesplitst, terwijl NaCl (keukenzout) in oplossing dat wel is. Per molecuul bevinden er zin in oplossing dus telkens twee deeltjes, een Na+-ion en een Cl--ion. Op de tweede plaats is een glucosemolecuul ongeveer driemaal zo waar als een molecuul NaCl. Een gram NaCl bevat dus on-

1

Cellen en weefsels

geveer drie keer zoveel moleculen als een gram glucose. Wanneer beide bovenstaande factoren worden gecombineerd, blijkt een iso-osmotische glucoseoplossing een concentratie te hebben van ongeveer 5,5%. In de praktijk wordt 5% gebruikt. Infusievloeistoffen bevatten naast NaCl of glucose vaak nog andere bestanddelen. Zo zal er in het geval van een patie¨nt met een acidose een base, meestal bicarbonaat, aan het infuus worden toegevoegd. Bij een alkalose wordt er een zuur (bijvoorbeeld zoutzuur) aan het infuus toegevoegd. Om de iso-osmolariteit van het infuus te handhaven moet de concentratie van deze toevoegingen op de concentratie zout of glucose in mindering worden gebracht. Bij een patie¨nt die een groot bloedvolume heeft verloren wordt soms een grootmoleculaire stof (albumine of dextraan, een soort zetmeel) aan het infuus toegevoegd. Hiermee wordt de colloı¨dosmotische druk van het bloed verhoogd, waardoor een groter deel van de infusievloeistof in de bloedbaan zal blijven.

Filtratie Filtratie is het proces, waarbij water met opgeloste stoffen zich over een wand verplaatst. De drijvende kracht achter filtratie is de hydrostatische druk (druk die door het water wordt uitgeoefend). Filtratie speelt een belangrijke rol bij het uittreden van bloedplasma met voedingsstoffen uit de capillairen (zie hoofdstuk 2) en bij de vorming van urine (zie hoofdstuk 5). Het proces zal in die hoofdstukken verder worden toegelicht. 1.6.2 actief transport Voor actief transport is ATP vereist. Het mechanisme achter actief transport vertoont veel overeenkomsten met het beschreven carriertransport. Ook nu is er sprake van een eiwit in het celmembraan, dat vormveranderingen ondergaat, waarvoor in dit geval ATP nodig is. Een bijzondere eigenschap van actief transport is, dat hiermee deeltjes ook van een lage naar een hoge concentratie kunnen worden vervoerd. Het bekendste voorbeeld van actief transport is de natriumkaliumpomp (Na/K-pomp). Deze pomp vervoert tegelijkertijd natriumionen vanuit de cel naar het weefselvocht en kaliumionen vanuit het weefselvocht de cel in. In beide gevallen is dat van een plaats met een lage concentratie naar een plaats met een hoge concentratie. De Na/ K-pomp speelt een belangrijke rol bij de impulsgeleiding in de hartspiercellen (zie hoofdstuk 2) en de zenuwcellen. 1.6.3 endocytose en exocytose Endocytose en exocytose worden samen ook wel aangeduid met blaasjestransport. Bij endocytose omsluit het celmembraan een deel van de vloeistof in het interstitium (weefselvocht) met de daarin opgeloste stoffen. De aldus

35

36

Anatomie en fysiologie niveau 4

gevormde blaasjes (vesikels) worden als kleine organellen in de cel opgenomen. Daarna kunnen zij bijvoorbeeld versmelten met de membranen van de lysosomen, waardoor de inhoud van deze twee organellen versmelt. Levercellen bijvoorbeeld zijn door endocytose in staat te veel cholesterol uit het bloed te verwijderen en in de lysosomen op te nemen. Cholesterol wordt vervolgens in de lysosomen afgebroken. Een bijzondere vorm van endocytose is fagocytose (zie hoofdstuk 3). Hierbij worden vaste deeltjes als bacterie¨n in de cel opgenomen en op deze manier ‘opgeruimd’. Omgekeerd kunnen in de cel gevormde stoffen worden verpakt in een blaasje van membraanmateriaal. Als het membraan van dit blaasje vervolgens versmelt met het celmembraan van de cel kan deze stof naar het interstitium worden afgegeven. Dit heet exocytose (afb. 1.6 en afb. 1.7). Het genoemde golgiapparaat speelt hierbij een belangrijke rol. Afbeelding 1.6 Schematische voorstelling van de vorming van een eiwit en afgifte door middel van exocytose.

glad dubbele endoplasmatisch kernmembraan reticulum ruw endoplasmatisch golgi-complex reticulum

celmembraan

porie

kern exocytose mRNAtransport eiwittransport

vesikelvorming

Afbeelding 1.7 Schematische voorstelling van import, export en transcellulair transport. In het laatste geval bestaat er een combinatie van endo- en exocytose.

endocytose

eiwitsynthese

op te nemen deeltjes 1

2

3

golgi-complex

4

celmembraan

lysosoom transcytose

synthese celmembraan exocytose

De combinatie van endocytose en exocytose komt onder andere voor in de darmwand. Dit verschijnsel wordt wel transcytose genoemd. Stoffen uit het voedsel worden dan door middel van endocytose in de

1

37

Cellen en weefsels

cellen van de darmwand opgenomen en daarna door exocytose afgegeven aan de bloedvaten of de lymfevaten (zie hoofdstuk 10). 1.7

Celdeling

Het menselijk lichaam ontwikkelt zich door deling en groei vanuit een bevruchte eicel (zygote). Bij deling van een cel ontstaan dochtercellen die vrijwel identiek zijn aan de moedercel. Iedere celdeling wordt voorafgegaan door een kerndeling. Bij delende cellen wordt een celcyclus onderscheiden in twee stadia, namelijk de mitose en de interfase. Onder mitose wordt de celdeling verstaan, waarbij uit e´e´n cel twee genetisch identieke dochtercellen ontstaan die hetzelfde aantal chromosomen bezitten als de moedercel. De mitose, ook wel ‘gewone’ celdeling genoemd, duurt afhankelijk van het celtype en milieuomstandigheden 1 tot 2 uur. De interfase is het stadium tussen twee op elkaar volgende mitosen. De chromosomen zijn dan langgerekte dunne draden: het chromatine. De duur van de interfase is erg variabel, afhankelijk van het celtype en de milieuomstandigheden. Hij duurt in ieder geval vele malen langer dan de mitose zelf, bijvoorbeeld 30 uur. Tijdens de interfase vinden achtereenvolgens plaats: celgroei, verdubbeling van de chromosomen (zie ook hoofdstuk 12) en een directe voorbereiding op de mitose. Tijdens de interfase zijn de chromosomen microscopisch niet waarneembaar in tegenstelling tot de chromosomen in de mitose (afb. 1.8). Afbeelding 1.8 Microfoto (vergroting 5.500x) van de 46 chromosomen van de cellen van een vrouw.

38

Anatomie en fysiologie niveau 4

1.7.1 mitose De mitose wordt globaal verdeeld in vier fasen (afb. 1.9). – Profase; voorafgaand aan de profase hebben de draden van het chromatine zich verdubbeld waarna chromosomen ontstaan. Hierin zijn de langgerekte chromatinedraden opgerold, waardoor zij kort en dik worden en onder het microscoop te zien zijn. De beide centrosomen komen verder van elkaar te liggen en begeven zich naar de polen. Het kernmembraan en de kernlichaampjes, die tijdens de interfase nog wel zichtbaar zijn, verdwijnen. – Metafase; de chromosomen zijn inmiddels nog korter en dikker geworden. In het cytoplasma is een spoelvormige figuur van fijne draden ontstaan, de zogenaamde kernspoel. De chromosomen zijn inmiddels in het midden van de cel aangekomen. De beide chromatiden van een chromosoom zitten nog aan elkaar vast door middel van het centromeer, een klein, nog ongedeeld lichaampje. Een gedeelte van de spoeldraden (de trekdraden) is er aan bevestigd. – Anafase; de centromeren delen zich en de twee chromatiden van ieder chromosoom worden door de trekdraden naar de polen (centrosomen) getrokken. De zelfstandige chromatiden worden vanaf dit moment weer chromosomen genoemd. – Telofase; wanneer de chromosomen bij de polen zijn aangekomen, gaan ze zich uitrollen, waarbij ze weer lang, dun en steeds minder duidelijk worden. Rondom iedere pool wordt een kernmembraan gevormd en de kernlichaampjes worden weer zichtbaar. Er volgt dan een insnoering van het celmembraan in het midden van de cel, waarbij het cytoplasma over de twee nieuwe cellen wordt verdeeld. Na de telofase gaan veel cellen zich specialiseren waardoor ze nooit meer aan een volgende celdeling toekomen. 1.7.2 meiose of reductiedeling In de meeste cellen van het menselijk lichaam komen 23 paar chromosomen voor (afb. 1.10); dergelijke cellen worden diploı¨d genoemd. Dit is ook het geval bij de cellen waaruit de voortplantingscellen (gameten) ontstaan. De laatste celdelingen bij de vorming van deze cellen geschieden anders dan bij de mitose. Deze worden meiose of reductiedeling genoemd omdat bij deze celdelingen het aantal chromosomen per nieuwgevormde kern met de helft wordt verminderd. De gameten hebben van ieder chromosomenpaar slechts de helft. Deze cellen heten enkelvoudig (haploı¨d), wat wordt aangeduid met de letter n (= 23). Wanneer de mannelijke en de vrouwelijke gameet met elkaar versmelten, zal de kern van de zygote weer het normale aantal chromosomen bevatten: diploı¨d (2n) = 23 paar. Door de meiose blijft dus het aantal chromosomen bij de geslachtelijke voortplanting constant. De meiose omvat twee delingsprocessen, kortweg meiose I en meiose II genoemd (afb. 1.11).

1

39

Cellen en weefsels

Meiose I Hierbij worden de volgende fasen onderscheiden: – profase I; deze duurt veel langer dan de profase in de mitose. De chromosomen bestaan aanvankelijk ieder nog uit twee chromatiden zoals bij de mitose. De twee op elkaar gelijkende chromosomen van e´e´n paar gaan naar elkaar toe en gaan ‘paren’, waarbij ze korter en dikker worden. Op dat moment vindt er uitwisseling van genen (stukjes DNA) plaats tussen deze twee gelijkende chromosomen. Hierdoor ontstaat steeds nieuwe combinaties van eigenschappen, waardoor het aantal verschillende nakomelingen enorm wordt uitgebreid. Dit proces wordt ‘crossing-over’ genoemd. Daarna beginnen de chromosomen van ieder paar elkaar af te stoten. De chromosomen worden nog korter; kernmembraan en kernlichaampjes verdwijnen en de kernspoel wordt zichtbaar; – metafase I; de chromosomen rangschikken zich in het midden van de cel; de centromeren delen zich niet; – anafase I; de scheiding van chromosomen wordt nu voltooid; de chromosomen, ieder bestaande uit twee chromatiden, begeven zich naar de polen; – telofase I; de chromosomen komen bij de polen. Er wordt een kernmembraan gevormd en tevens een celmembraan, waardoor er twee cellen zijn ontstaan.

celmembraan kernmembraan kernlichaampje

centromeer

chromatine

chromosoom (twee chromatiden)

centriolen interfase

profase

pool spoelfiguur

metafase

anafase

telofase

interfase

Afbeelding 1.9 Schema van de mitose en microfoto’s van profase, metafase en anafase.

40

Afbeelding 1.10a Karyogram (‘chromosomenportret’ ) van een vrouw.

Anatomie en fysiologie niveau 4

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Y

X

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Y

X

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Y

X

Afbeelding 1.10b Karyogram van een man.

Afbeelding 1.10c Karyogram van een downpatie¨nte.

De kernen hebben dus ieder slechts de helft van het aantal chromosomen van de moedercel waaruit ze zijn ontstaan. In de meiose I vindt dus de reductie van het aantal chromosomen plaats.

Intermezzo 1.5 Het syndroom van Down Ongeveer 95% procent van de mensen met het syndroom van Down heeft een trisomie 21. Dat wil zeggen dat er van het chromosoom 21 drie in plaats van twee exemplaren in de lichaamscellen voorkomen. Hierbij gaan tijdens de vorming van de ei- of zaadcel de twee exemplaren van chromosomenpaar 21 niet uit elkaar, maar gaan beide chromosomen naar e´e´n dochtercel, die dan 24 chromosomen heeft. De lichaamscellen, die na de bevruchting uit de bevruchte eicel ontstaan hebben dan

1

41

Cellen en weefsels

celmembraan centromeer chromatide

profase l

metafase l

anafase l

telofase l

anafase ll

telofase ll

Afbeelding 1.11 Meiose. In de afbeeldingen zijn voor de duidelijkheid slechts drie paar chromosomen weergegeven. Profase II en metafase II zijn niet afgebeeld.

steeds drie exemplaren van chromosoom 21 (afb. 1.10c). De eigenlijke oorzaak van dit niet uit elkaar gaan van een chromosomenpaar is niet bekend, maar de afwijking komt vaker voor in eicellen bij vrouwen boven de 37 jaar. Waarschijnlijk speelt ook de leeftijd van de vader een rol. Deze afwijking vindt in 80% van de gevallen plaats tijdens de vorming van eicellen en in ongeveer 20% tijdens de vorming van zaadcellen.

Meiose II Deze deling kan beschouwd worden als een gewone deling (mitose) maar dan uitgaande van een cel met half zoveel chromosomen als normaal. Er wordt een nieuwe spoelfiguur gevormd die loodrecht op de eerste staat. De centromeren delen zich nu, waardoor de chromatiden, die nu weer chromosomen genoemd worden, zich naar de polen begeven. Na afloop van meiose I en II zijn er vier kernen ontstaan. Iedere kern is enkelvoudig (haploı¨d). Als het cytoplasma zich heeft gedeeld zijn er, na differentiatie, vier individuele geslachtscellen (gameten) ontstaan. Bij de vorming van zaadcellen levert iedere moedercel vier functionele zaadcellen (zie afb. 12.11). Bij de vorming van eicellen blijft er echter slechts e´e´n functionele eicel over die zeer veel cytoplasma (reservevoedsel) bevat. Gedurende de meiose I krijgt e´e´n van de dochterkernen vrijwel al het cytoplasma, terwijl de andere kern als zogenaamd poollichaampje degenereert. Gedurende de meiose II wordt opnieuw een poollichaampje gevormd, waardoor uiteindelijk e´e´n grote eicel overblijft (zie afb. 12.3). Bij de vrouw begint de eerste meiotische deling al voor de geboorte. Deze stopt echter na de profase. Deze wordt pas weer vervolgd na de puberteit, waarbij tijdens iedere cyclus een of enkele eicellen meiose I afmaken. Deze wordt dan direct gevolgd door meiose II. Bij de man start de meiose pas bij de puberteit, deze gaat daarna het gehele leven door.

42

Afbeelding 1.12 Schematisch overzicht van mitose en meiose. Mitose: uitgaande van een diploı¨de cel (2n) ontstaan er twee diploı¨de cellen. Meiose: bij de meiose I wordt het aantal chromosomen gereduceerd tot de helft (n), waarna de meiose II volgt, te vergelijken met een mitose: het aantal chromosomen blijft gelijk. Het eindresultaat is 4 haploı¨de voortplantingscellen.

Anatomie en fysiologie niveau 4

2n 2n 2n mitose

n

n

n

n

n

n

2n

meiose l

meiose ll

In afbeelding 1.12 is een schematisch overzicht van de mitose en de meiose weergegeven. Bij de conceptie ontstaat de bevruchte eicel. Deze is te beschouwen als de eerste moedercel en ontwikkelt zich door een reeks klievingsdelingen tot een pre-embryo van 64 cellen. Hieruit ontstaat onder andere een embryoblast van enkele cellen. Deze vormt de oorsprong van de embryonale stamcellen.

Intermezzo 1.6 Stamcellen Stamcellen zijn cellen die zich onbeperkt kunnen delen. Zoals eerder vermeld ontstaan alle cellen door deling uit een moedercel. De eerste moedercel is de zygote. Deze cel is totipotent (kunnen zich in alle richtingen specialiseren (Latijn: toti = alles, potent = vermogen)). De eerste uren na de bevruchting deelt deze cel zich nog een aantal keren, waardoor meerdere totipotente stamcellen ontstaan, dat wil zeggen dat elk van deze cellen de mogelijkheid heeft om uit te groeien tot een foetus. Na ongeveer vier dagen ontstaat de blastocyste (kiemblaasje), een met vocht gevuld blaasje. Uit de buitenste laag hiervan ontwikkelt zich onder andere de moederkoek (placenta). De binnenste celmassa is pluripotent (Latijn: pluri = veel), dat wil zeggen dat uit deze cellen zich vele andere verschillende soorten cellen kunnen ontwikkelen, echter niet alle celtypen die nodig zijn voor de ontwikkeling van een foetus. De pluripotente stamcellen specialiseren zich vervolgens tot rode bloedcellen, bloedplaatjes en witte bloedcellen. Menselijke pluripotente stamcellen kunnen geı¨soleerd worden uit de binnenste celmassa van de eerder genoemde blastocyste (een vroeg ontwikkelingsstadium van het embryo). Deze embryonale stamcellen worden gewonnen uit pre-implantatie-embryo’s, de zogenaamde restembryo’s, die overgebleven zijn bij de ivf-behandeling (in-vitrofertilisatie, ‘reageerbuisbevruchting’). De Embryo-wet biedt in Nederland de mogelijkheid om nieuwe

1

Cellen en weefsels

embryonale stamcellijnen te isoleren uit bestaande restembryo’s die overblijven na ivf. Het is niet toegestaan om embryo’s speciaal voor dit doel te cree¨ren. Pluripotente stamcellen kunnen ook verkregen worden door celkerntransplantatie. Uit een eicel wordt de kern verwijderd. Vervolgens wordt een cel bij de eicel gebracht en worden de twee gefuseerd. Na de fusie ontstaat een totipotente stamcel. Na een aantal delingscycli ontstaat de blastocyste. In de binnenste celmassa bevinden zich de pluripotente stamcellen. Uit proefdieronderzoek is gebleken dat het embryo, dat uit een dergelijke celkernvervanging ontstaat, vaak abnormaal is omdat de kern van een bevruchte eicel verschilt van een ingebrachte kern van een somatische cel. Embryo’s die na celkernvervanging ontstaan, mogen volgens de Embryo-wet niet in de baarmoeder teruggeplaatst worden wegens de grote kans op kinderen met ernstige aangeboren afwijkingen. Onderzoek met menselijke pluripotente stamcellen heeft geleid tot de mogelijkheid van celtherapie. Veel aandoeningen zijn het gevolg van een verstoorde celfunctie of beschadigde weefsels. Pluripotente stamcellen kunnen, als ze aangezet worden tot celspecialisatie, een bron zijn van de te vervangen cellen bij bijvoorbeeld de ziekte van Parkinson, ziekte van Alzheimer, diabetes mellitus, dwarslaesie en hartziekten. Proefdieronderzoek heeft aangetoond dat gezonde hartspiercellen getransplanteerd in het hart met succes het hartweefsel vervangen.

1.8

Celcyclus

In de voorafgaande paragrafen is beschreven hoe cellen zich kunnen delen en hoe cellen zich kunnen specialiseren tot een groot aantal verschillende typen. Afhankelijk van het type cel varieert de levenscyclus van een cel van enkele dagen tot levenslang. 1.8.1 celdood Het leven van een cel kan op twee manieren eindigen, namelijk door beschadiging en van nature. Cellen kunnen beschadigd worden door invloeden die de cellen rechtstreeks aantasten, bijvoorbeeld microorganismen (zoals bacterie¨n en virussen), toxinen (gifstoffen) en chemisch actieve stoffen. Ook een indirecte inwerking, zoals een tekort aan zuurstof of voedingsstoffen en een ophoping van afvalstoffen, kan een vervroegde celdood veroorzaken. Dit wordt necrose (celversterf ) genoemd. Een cel kan ook uit zichzelf degenereren en ten slotte afsterven. Dit gebeurt onder invloed van bepaalde genen, wanneer een vermindering van het aantal cellen gewenst is. Dit heet geprogrammeerde celdood of apoptose. Hierbij komen in tegenstelling

43

44

Anatomie en fysiologie niveau 4

tot bij necrose geen afvalstoffen vrij, waardoor er ook geen sprake kan zijn van ontstekingsreacties. Apoptose is een normaal verschijnsel, waarbij overbodige cellen worden opgeruimd. 1.8.2 groei Bij de celcyclus treedt een aantal opeenvolgende processen op dat goed geprogrammeerd moet worden. Het betreffende weefsel of orgaan moet zijn normale grootte en vorm behouden. Wanneer een orgaan in volume afneemt wordt gesproken van hypotrofie of atrofie. Wanneer een orgaan te sterk vergroot is kan dit veroorzaakt worden door hyperplasie (een toename van het aantal cellen) en door hypertrofie (een vergroting van het celvolume). Er moet een evenwicht bestaan tussen groeibevorderende en groeiremmende factoren. Deze factoren kunnen door de cel zelf worden geproduceerd (intracellulaire sturing) of ze worden van buitenaf toegevoegd (extracellulaire sturing). De intracellulaire sturing vindt plaats via een complex van eiwitten die samen de celcyclus regelen. Genen die groei en deling stimuleren worden proto-oncogenen genoemd. Deze naamgeving berust op een mogelijke samenhang met het ontstaan van kanker. Een tumorverwekkend gen wordt een oncogen genoemd (zie hoofdstuk 13). Tumorsuppressorgenen zijn dan ook genen die groei en deling onderdrukken, afremmen. De extracellulaire sturing vindt plaats door groeistimulerende eiwitten (groeifactoren) die zich hechten aan het celmembraan en van daaruit de vorming van bepaalde activatoren tot stand brengen. Groeifactoren kunnen zowel op lokaal niveau door buurcellen worden gemaakt als ook afkomstig zijn van andere organen en via het bloed worden verspreid (hormonen). Dit is bijvoorbeeld belangrijk bij het vormen van nieuwe weefsels bij genezing na een verwonding. Wanneer de cellen weer voldoende verbinding met elkaar maken neemt de productie van groeifactoren af. 1.8.3 veroudering De veroudering berust niet op een mechanisme. Het is een gevolg van een geleidelijke verandering in de stofwisseling op moleculair en cellulair niveau. Bij zich delende cellen (bijv. huid of beenmerg) is apoptose (geprogrammeerde celdood) een gewoon verschijnsel. Door zich te delen voorkomen deze cellen dat zij ouder worden. Het maximaal aantal delingen per cel is echter beperkt (gemiddeld ongeveer vijftig). Onder normale omstandigheden speelt dit echter nauwelijks een rol. Zo is de maximumleeftijd die met deze limiet voor de mens kan worden berekend 122 jaar. Men denkt dat deze limiet berust op het bij iedere deling korter worden van de uiteinden van de chromosomen (de telomeren). Het enzym telomerase dat nodig is voor de verlenging van de telomeren komt alleen voor in de kiemcellen. Op een gegeven moment zijn de telomeren zo kort geworden dat de celdeling ophoudt. Langlevende cellen (zenuwcellen, (hart)spiercellen) zijn cellen die,

1

45

Cellen en weefsels

eenmaal aangelegd, zich niet meer kunnen delen. Hun totaal aantal staat vast vanaf de kinderleeftijd. In alle cellen (lang- en kortlevend) vindt voortdurend opbouw en afbraak plaats van celorganellen en celbestanddelen. Op hoge leeftijd is de afbraak sterker dan de opbouw met als gevolg verlies van celfunctie. 1.9

Weefsels

Na de celdeling kunnen cellen zich gaan specialiseren. Dit heet differentiatie. Zoals eerder is vermeld is een weefsel een groep cellen met dezelfde vorm en functie. Op grond hiervan worden vier typen onderscheiden: dekweefsel, steunweefsel, spierweefsel en zenuwweefsel (afb. 1.13). dwarsgestreept (animaal: skeletspieren) spierweefsel

glad (vegetatief: bijv. wanden maag-darmkanaal hartspierweefsel plaveisel (wand alveoli)

enkellagig

cilindrisch kubisch

epitheel

met slijmcellen: slijmvlies (bijv. endometrium) soms met trilharen (tuba, luchtwegen) soms met microvilli (maag-darmkanaal)

(niertubuli)

verhoornend (epidermis) plaveiselepitheel meerlagig dekweefsels

weefsels

mesotheel

niet-verhoornend (bijv. vagina)

overgangsepitheel (blaaswand)

(bijv. pleura)

endotheel

straf bindweefsel (pezen, banden, aponeuroses)

(binnenzijde vaatwand)

elastisch bindweefsel (arteriewanden) losmazig bindweefsel (bijv. holten tussen organen)

bindweefsels reticulair bindweefsel (lymfoïde organen) steunweefsels

vetweefsel (bijv. subcutis) kraakbeen hyalien kraakbeen (gewrichtsoppervlakken) elastisch kraakbeen (bijv. oorschelpen) beenweefsels

vezelig kraakbeen (bijv. symphysis pubica) compact (diafyse pijpbeenderen)

zenuwweefsel spongieus (epifyse pijpbeenderen)

Afbeelding 1.13 Samenvattend schema van weefsels.

1.9.1 dekweefsel De cellen in dekweefsel vormen een aaneengesloten laag zonder tussencelstof. Dekweefsel is gelegen aan het lichaamsoppervlak (de opperhuid) en het vormt de binnenbekleding van holle organen, bijvoorbeeld spijsverteringskanaal, luchtwegen en bloedvaten. Dekweefsel begrenst op die manier een holte. Het heeft daarom een beschermende functie. Om die reden moeten de cellen van het dek-

46

Anatomie en fysiologie niveau 4

weefsel aaneengesloten zijn, zonder tussenruimten. Daarom is er in dekweefsel geen ruimte voor bloedvaten (avasculair). Voeding vindt plaats vanuit het onderliggende bindweefsel. Omdat dekweefsel avasculair is kunnen tumoren, die alleen in het dekweefsel liggen en nog niet door het basaalmembraan heen gegroeid zijn, niet uitzaaien (metastaseren) naar ander weefsel. Vanwege het contact met de lichaamsholtes is dekweefsel ook het enige weefsel, dat in contact komt met de inhoud van luchtwegen en maag-darmkanaal. Andere functies van het dekweefsel zijn daarom ook resorptie (opnemen) en secretie (uitscheiden). Dekweefsel wordt vaak epitheel genoemd, hoewel in feite het epitheel, naast mesotheel en endotheel, een bepaald type dekweefsel is. Op grond van de vorm van de dekweefselcellen zijn er verschillende soorten dekweefsel benoemd (afb. 1.13, afb. 1.14). f e

a b c

a d b c

1 a b c

4

2 e

3

a

a

b

b

c

c

5

Afbeelding 1.14 Epitheel. a. epitheelcel; b. basaalmembraan; c. bindweefsel; d. slijmcel; e. trilharen; f. slijmlaag 1. eenlagig plaveiselepitheel; 2. eenlagig kubisch epitheel; 3. eenlagig cilindrisch epitheel; links met trilharen (trilhaarepitheel); 4. meerrijig trilhaarepitheel (meerrijig wil zeggen dat het eenlagig epitheel is, maar, doordat de kernen op verschillende hoogten liggen, meerlagig lijkt); 5. meerlagig plaveiselepitheel

Begrenzing betekent het bedekken van het lichaam zowel van buiten als van binnen. Van buiten gebeurt dit door het verhoornd epitheel van de huid. Van binnen gebeurt dat door niet-verhoornd dekweefsel, waarbij men drie vormen onderscheidt: – epitheel; dit vormt het hoofdbestanddeel van de binnenbekleding van organen die in contact staan met de buitenwereld, bijvoorbeeld van de luchtwegen en van het spijsverteringskanaal;

1

Cellen en weefsels

– mesotheel (weivlies); dit bestaat uit e´e´n laag plaveiselcellen met een dun laagje bindweefsel met veel zenuwvezels; het vormt de bekleding van longen (de pleurabladen), buikholte (peritoneum parietale) en buikorganen (peritoneum viscerale of serosa). Een tumor, die uitgaat van het mesotheel, in het bijzonder van de pleurabladen, wordt een mesothelioom genoemd. Dit is een kwaadaardige (maligne) tumor, vrijwel altijd veroorzaakt door het inademen van asbestdeeltjes; – endotheel; dit is e´e´n laag plaveiselcellen aan de binnenzijde van de bloedvaten, van het hart (endocard) en van de lymfevaten. Bijzondere celvormen van epitheel zijn: – slijmcellen of slijmbekercellen; deze cellen zijn tussen de epitheelcellen gelegen en produceren slijm. Epitheel met slijmbekercellen wordt slijmvlies of mucosa genoemd. Slijmvlies komt voor als bekleding van luchtwegen, het maag-darmkanaal, vagina en baarmoeder. Het slijm speelt onder andere een rol bij het vervoer van stoffen door het maag-darmkanaal, bij de bescherming (vooral van de maagwand) en bij de afweer. De leukocyten (witte bloedcellen, die verantwoordelijk zijn voor de afweer) kunnen alleen in een waterige omgeving functioneren. Wanneer het slijmvlies in bijvoorbeeld de luchtwegen uitdroogt is de kans op luchtweginfecties ook vergroot; – trilhaarcellen; trilhaarepitheel is een bijzondere vorm van slijmvlies, waarin de epitheelcellen bedekt zijn met microscopisch kleine uitgroeiingen (trilharen). Het trilhaarepitheel in de bovenste luchtwegen (zie ook afb. 4.7) brengt verontreinigingen naar de keelholte. In de eileiders (tubae) vervoeren de trilharen de -al dan niet bevruchte- eicel in de richting van de baarmoeder; – kliercellen; wat de klieren betreft kan men onderscheid maken tussen klieren met een afvoerbuis en klieren zonder afvoerbuis (afb. 1.15). Beide halen hun grondstoffen voor de secretieproducten direct uit het bloed. Klieren met een afvoerbuis worden exocriene klieren of klieren met externe (uitwendige) secretie genoemd. De exocriene klieren kunnen buis- of trosvormig zijn (afb. 1.16). Zweetklieren bijvoorbeeld zijn buisvormig en speekselklieren trosvormig. Klieren zonder afvoerbuis worden endocriene klieren of klieren met interne (inwendige) secretie genoemd. Deze klieren brengen de gevormde producten, hormonen genoemd, rechtstreeks in de bloedbaan. Ze worden ook wel hormoonklieren genoemd. De alvleesklier is een voorbeeld van een orgaan dat zowel een exocriene functie heeft (vorming van alvleeskliersap voor de spijsvertering) als een endocriene functie (productie van de hormonen insuline en glucagon in de eilandjes van Langerhans). 1.9.2 steunweefsels In tegenstelling tot het dekweefsel liggen de cellen bij de steunweefsels niet aaneengesloten. De nadruk ligt hier niet op het celverband, maar op de door de cellen gevormde tussencelstof. Afhankelijk van de aard en de opbouw van de tussencelstof zijn er drie typen steunweefsels te

47

48

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 1.15 Exocriene klier (a) en endocriene klier (b).

slagader

slagader

ader

ader secreet (afscheidingsproduct)

afvoerbuis

a

b

Afbeelding 1.16 Buisvormige en trosvormige klieren.

secreet kliercel bloedvat

overlangse doorsnede

dwarse doorsnede

onderscheiden: bindweefsel, kraakbeen en been. Alle steunweefsels kunnen drie soorten eiwitvezels met verschillende eigenschappen bevatten. Dit zijn: – collagene of lijmgevende vezels; deze worden zo genoemd omdat ze bij koken een lijmachtige stof afgeven. Ze zijn meestal onvertakt, sterk en weinig elastisch, dus trekvast; – elastische vezels; deze zijn rekbaar en kunnen weer tot hun oorspronkelijke lengte terugveren. Ze zijn meestal vertakt, waardoor er een soort netwerk ontstaat; – netvormige vezels; deze zijn erg dun en vertakt, waardoor een uiterst fijn netwerk ontstaat. Op grond van deze eiwitvezels, de soort tussencelstof en de soort cellen zijn er een groot aantal soorten steunweefsel te onderscheiden. Bindweefsel Het bindweefsel (afb. 1.17) kan zich in vele vormen voordoen; dit hangt vooral samen met het feit dat de bindweefselcellen een tussencelstof kunnen afscheiden, die zich op zeer uiteenlopende wijzen kan ontwikkelen. Bovendien kunnen uit de grondvormen van de bindweefselcellen (namelijk vertakte, min of meer stervormige cellen)

1

49

Cellen en weefsels

Afbeelding 1.17 Bindweefsel.

elastische vezel kern collagene vezel tussencelstof bindweefselcel

ook nog verschillende soorten cellen ontstaan. De bindweefselcellen produceren de bovengenoemde eiwitvezels, die zij in hun omgeving afzetten. Er wordt onderscheid gemaakt in vezelig bindweefsel, reticulair bindweefsel en vetweefsel. Vezelig bindweefsel wordt onderverdeeld in: – stevig of straf (collageen) bindweefsel; in de tussencelstof bevinden zich veel collagene vezels, bijvoorbeeld pezen en banden (ligamenten); – losmazig bindweefsel; in de tussencelstof bevinden zich weinig vezels. Dit bindweefsel doet vooral dienst als vulweefsel, bijvoorbeeld onderhuids bindweefsel dat met vet is opgevuld (vetdepot); – elastisch bindweefsel; in de tussencelstof bevinden zich veel elastische vezels, bijvoorbeeld in de wand van de grote slagaders. Het elastisch bindweefsel vangt hier grote veranderingen in de bloeddruk op. De onderlinge verhouding van de verschillende vezels in bindweefsel is niet constant gedurende het hele leven. Bij veroudering neemt de bijdrage van elastische vezels af, waardoor bijvoorbeeld de huid minder veerkrachtig wordt. Ook de wand van de slagaders wordt minder elastisch. Hierdoor stijgt de bovendruk in de slagaders. Bij zwangerschap treedt juist een omgekeerd effect op en wordt het bindweefsel elastischer. Daardoor worden gewrichten en banden slapper en daalt de bloeddruk. De functies van het vezelig bindweefsel staan uiteraard in direct verband met de structuur. De belangrijkste functies zijn: – stevigheid, omhulling en verbinding van organen en een geleideweg voor vaten en zenuwen; – het overbrengen van krachten van een spier. Vanzelfsprekend bestaan pezen uit stevig bindweefsel: de krachten zijn groot en het weefsel mag niet rekken, omdat een spiercontractie anders alleen de pees uitrekt en er geen beweging tot stand komt; – uitwisseling van opbouw- en afbraakproducten vanuit het weefselvocht; dit is ook belangrijk voor de voeding van dekweefsel, dat zelf geen bloedvaten bevat; – bescherming tegen schadelijke invloed van buitenaf; bovendien als verdediging door wondsluiting en littekenvorming. Bij beschadi-

50

Anatomie en fysiologie niveau 4

ging van weefsels sluiten de bindweefselcellen de beschadigde plek zo goed mogelijk af. Netvormig (reticulair) bindweefsel is het basisweefsel voor: – bloedvormend weefsel: het rode beenmerg dat zich in de sponsachtige substantie (spongiosa) van de beenderen bevindt en waarin zich de verschillende typen bloedcellen ontwikkelen; – lymfatisch weefsel in de lymfeknopen, waar de mazen van het netwerk zijn opgevuld met lymfocyten die daar ook voortdurend worden gevormd; ook de milt bevat veel reticulair bindweefsel (zie par. 2.2.6); – geel beenmerg, dat zich in de holten van pijpbeenderen bevindt en dat veel vet bevat, maar geen bloedcellen vormt (zie par. 11.1.1). Behalve bij de vorming van bloedcellen speelt het reticulair bindweefsel ook een belangrijke rol bij de afweer. Binnen het netwerk van de reticulinevezels in reticulair bindweefsel is veel ruimte voor fagocyten oftewel ‘opruim’-cellen. Deze cellen kunnen schadelijke bacterie¨n opnemen en met behulp van bepaalde enzymen verteren (zie afb. 3.2B). Vetweefsel is in oorsprong vezelig of reticulair bindweefsel waarin zich een zeer grote hoeveelheid vetcellen bevindt. Vetcellen ontstaan doordat in de bindweefselcellen vetdruppeltjes samenvloeien tot grotere vetdruppels. Tenslotte bestaan deze vetcellen uit grote vetdruppels, omgeven door een dun laagje cytoplasma (afb. 1.18). Hierin liggen maar weinig organellen, de kern ligt tegen het celmembraan aangedrukt. Afbeelding 1.18 Vetweefsel (500x vergroot). Li = vetdruppel in een cel. In bijna alle cellen is het vet opgelost, zodat alleen de celmembranen (zie pijlen) overblijven.

De functies van het vetweefsel zijn: – opslag van vet als reserve; bij vermagering wordt dit vet gebruikt als energiebron. Het depotvet kan op vele plaatsen in het lichaam aanwezig zijn zoals in het onderhuidse bindweefsel en in de ophangband van de darm (het mesenterium) of in het grote net (omentum majus) (afb. 1.32); – steun geven aan organen en weefsels; rondom de nieren bijvoorbeeld bevindt zich een stevige vetlaag die omwikkeld is met collagene vezels. Ook wordt vetweefsel onder andere aangetroffen in

1

Cellen en weefsels

51

gewrichten, de oogkassen, de wangen, in de handpalmen en voetzolen. In al deze gevallen heeft het vetweefsel de functie om druk op de desbetreffende lichaamsdelen op te vangen; – isolatiefunctie; het vetweefsel zorgt in het onderhuidse bindweefsel voor de warmte-isolatie. Het menselijk lichaam wordt hierdoor beschermd tegen sterke schommelingen in de buitentemperatuur; vet is namelijk een slechte warmtegeleider. Het vetweefsel zorgt eveneens voor elektrische isolatie in de vorm van de mergschede rondom de zenuwceluitlopers, waardoor ‘kortsluiting’ wordt voorkomen en de zenuwimpuls sneller wordt voortgeleid. In het verleden werd gedacht dat vetcellen slechts tot taak hadden vet op te slaan en af te geven wanneer dat nodig was. Inmiddels is gebleken, dat vetcellen een hormoonachtige stof afgeven (leptine), die bij muizen het verzadigingsgevoel stimuleert. Behandeling van zwaarlijvige mensen met leptine leidde echter niet tot het gewenste resultaat. Het menselijke leptine blijkt dus op een andere manier te werken. Daarnaast produceren menselijke vetcellen nog veel meer stoffen met een regulerende werking. Dit zijn vooral stoffen, die ontstekingsreacties stimuleren. Hierin ligt mogelijk een verklaring voor het feit, dat zwaarlijvige mensen een grotere kans hebben op atherosclerose (hart- en vaatziekten) en een bepaalde vorm van diabetes mellitus. Kraakbeen De tussencelstof van kraakbeen is betrekkelijk vast maar toch vervormbaar; hij bestaat uit kraakbeenlijm (chondrine) met daarin een wisselende hoeveelheid vezels. De kraakbeencellen liggen in groepjes ingekapseld in de tussencelstof (afb. 1.19). Kraakbeen bevat evenals dekweefsel geen bloedvaten (avasculair) en geneest daardoor slecht. Voeding van de kraakbeencellen vindt plaats door middel van diffusie vanuit de bloedvaten in het kraakbeenvlies (perichondrium), dat het kraakbeen omgeeft. Afbeelding 1.19 Hyalien kraakbeen (vergroting 525x). De kraakbeencellen (chondrocyten, Ch) liggen grotendeels ingebed in een kraakbeenmatrix (KM). Het buitenoppervlak wordt gevormd door het perichondrium (Pe).

52

Anatomie en fysiologie niveau 4

Op grond van de aanwezigheid van vezels in de tussencelstof worden de volgende typen kraakbeen onderscheiden: – hyalien kraakbeen; de tussencelstof is doorschijnend en al dan niet voorzien van zeer dunne collagene vezels. Hyalien kraakbeen wordt onder andere aangetroffen als bekleding van gewrichtsvlakken (het geeft vanwege het gladde oppervlak weinig wrijving) en in het ribkraakbeen. Het tijdelijke skelet van het embryo bestaat ook uit hyalien kraakbeen totdat het door bot wordt vervangen. Tot het einde van de groei blijven hiervan de groeischijven over (zie par. 11.1.3). Ook wordt hyalien kraakbeen aangetroffen in de ademhalingswegen: strottenhoofd, luchtpijp, bronchi en bronchioli; – elastisch kraakbeen; de tussencelstof is geelachtig van kleur en bevat veel elastische vezels. Het bevindt zich bijvoorbeeld in de oorschelpen en de epiglottis (strotklepje); – vezelig kraakbeen; de tussencelstof bevat veel dikke bundels collagene vezels. Doordat het trekvast en drukbestendig is komt het bijvoorbeeld voor in de tussenwervelschijven van de wervelkolom (behalve in de kern hiervan: de nucleus pulposus) en in de menisci. Ook de symfyse, de kraakbeenverbinding tussen de beide schaambeenderen, bestaat uit vezelig kraakbeen. Voorafgaand aan een bevalling verweekt dit kraakbeen onder invloed van hormonen, waardoor het baringskanaal wijder wordt. Het kraakbeen heeft de volgende functies: – het vormt door de bekleding van de gewrichtsvlakken een soort lager, waardoor de bewegingen in de gewrichten soepel verlopen.

Afbeelding 1.20 Een segment van een stukje been (a), microfoto (b) van beenweefsel (gekleurd), en een elektronenmicroscopische foto van beenweefsel (c). KH = kanaal van Havers (vergroting 500x).

1

53

Cellen en weefsels

Wanneer de kraakbeenbekleding van de gewrichten degenereert (bijv. bij artrose bij ouderen) worden bewegingen vaak uiterst moeilijk en pijnlijk, doordat de ruwe boteinden over elkaar schuiven; – het speelt een belangrijke rol bij de vorming van vele botstukken zoals bij de groei van pijpbeenderen; – het vormt vaak een soepele botverbinding, bijvoorbeeld tussen ribben en borstbeen, de tussenwervelschijven tussen de wervellichamen van de wervels; – het geeft vorm aan bepaalde lichaamsdelen (oor, neus). Behalve bij jonge kinderen kan beschadigd kraakbeen moeilijk herstellen en dan nog vaak onvolledig. Bij volwassenen is herstel alleen mogelijk vanuit het kraakbeenvlies. Bij beschadiging van het kraakbeen dringen cellen vanuit het kraakbeenvlies in het defect en vormen daar nieuw kraakbeen. Bij grote beschadigingen (en soms ook bij kleine) vormen deze cellen alleen littekenweefsel. Beenweefsel Bij botten wordt een hard, compact deel (compacta) en een sponsachtig deel (spongiosa) onderscheiden. Zowel compact been als sponsachtig been is opgebouwd uit botcilinders (osteonen). In een botcilinder liggen beenlamellen in gelijkmatige lagen dicht tegen elkaar aan gerangschikt rondom de kanalen van Havers, waarin bloedvaten lopen. Deze zorgen voor de voeding van de beencellen. De afbraakproducten van de stofwisseling worden afgevoerd door adertjes. De beenlamellen bestaan uit collagene vezels en calciumzouten. De collagene vezels geven het bot enige buigzaamheid, de calciumzouten zorgen voor de hardheid van het bot (afb. 1.21). Tussen de lamellen liggen de vrij kleine beencellen. Deze staan door fijne uitlopers met elkaar in verbinding.

b spiervezelbundel

a

c myofibril

spiervezel

lengtedoorsnede (microscopisch)

Afbeelding 1.21 Bouw van een dwarsgestreepte skeletspier; a, b en c geven oplopende vergrotingen weer.

54

Anatomie en fysiologie niveau 4

In compact been lopen de botcilinders evenwijdig aan elkaar met heel weinig tussenruimte. In sponsachtig been liggen de botcilinders verder uit elkaar, waardoor er goed doorbloede holtes ontstaan. In deze holtes bevindt zich het rode beenmerg met de stamcellen voor alle bloedcellen (zie par. 2.1.4). Normaal worden calciumzouten voortdurend aan- en afgevoerd. Beenweefsel is geen dode materie; het wordt voortdurend opgebouwd en afgebroken. Bij kinderen bevat het beenweefsel veel vezels en relatief weinig calciumzouten. Als een bot breekt blijft vaak het beenvlies (periost) intact. Dit wordt ‘green-stick fracture’ (breken van een vers takje) genoemd. Bij oude mensen is de hoeveelheid bot afgenomen. Het bevat relatief meer calciumzouten en minder vezels. Het is bros geworden en breekt daardoor sneller. Bij de ontwikkeling van het bot (zie par. 11.1.3) wordt uiteengezet dat er hierbij drie typen cellen zijn te onderscheiden, namelijk osteoblasten (beenvormende cellen), osteocyten (beencellen) en osteoclasten (beenvretende cellen). Voor de functies van beenweefsel wordt verwezen naar paragraaf 11.1.1. Bloed Bloed, een vloeibaar weefsel, wordt tot steunweefsel (bindweefsel) gerekend. Het bloedplasma is de tussencelstof. Bloed wordt behandeld in hoofdstuk 2. 1.9.3 spierweefsel In het algemeen bestaat spierweefsel uit langgerekte cellen (ook wel spiervezels genoemd) met draden die voornamelijk uit eiwitten bestaan. Deze draden worden spierfibrillen of myofibrillen genoemd (afb. 1.22); ze zijn contractiel, dat wil zeggen dat ze zich kunnen samentrekken (contraheren).

myofibril

kern

a

b

c

Afbeelding 1.22 Vergelijking van de drie soorten spiervezels; gladde spier (a), dwarsgestreepte spier (b) en hartspier (c).

1

55

Cellen en weefsels

axon myelineschede

cellichaam kern dendrieten

spiervezel eindplaatje

insnoering van Ranvier

Afbeelding 1.23 Schema van een motorische zenuwcel.

Op grond van bouw en functie zijn er drie typen spierweefsel te onderscheiden (afb. 1.23): – glad spierweefsel; dit komt voor in de wand van holle organen zoals in de wand van het spijsverteringskanaal en van de bloedvaten. Het bestaat uit spoelvormige cellen met e´e´n kern (in het midden van de cel). Gladde spiercellen trekken zich vrij langzaam samen en zijn vrijwel onvermoeibaar. Ze reageren veel trager dan dwarsgestreepte spiervezels. De zenuwverzorging geschiedt door het onwillekeurige, autonome (vegetatieve) zenuwstelsel. Men kan dus geen invloed uitoefenen op de werking van dit spierweefsel (onwillekeurig spierweefsel); – dwarsgestreept spierweefsel; dit komt voor bij de skeletspieren. Het bestaat uit lange ketens van cellen waarvan de tussenmembranen zijn verdwenen. Zo ontstaan spiervezels met talrijke kernen, gelegen aan de buitenzijde van de langgerekte vezel. De myofibrillen (Grieks: myos = spier) bevatten banden met verschillende lichtbreking, wat de dwarsstreping verklaart. Dwarsgestreept spierweefsel reageert en werkt snel, waardoor het spoedig vermoeid is. Het is afhankelijk van de wil; het wordt daarom ook willekeurig spierweefsel genoemd, omdat de zenuwvoorziening geschiedt door het willekeurige zenuwstelsel. In dit verband dient opgemerkt te worden dat willekeurige spieren vaak onbewust worden gebruikt, zoals de ademhalingsspieren; – hartspierweefsel; de myofibrillen van de hartspiercellen zijn dwarsgestreept, maar de werking is onwillekeurig. De hartspiervezels bezitten per cel e´e´n centraal gelegen kern en vormen een vertakt netwerk. Het weefsel reageert snel en is toch onvermoeibaar doordat het telkens een kortdurende activiteit afwisselt met een kortdurende rustperiode. De zenuwvoorziening geschiedt door het onwillekeurige, autonome (vegetatieve) zenuwstelsel. Samenvattend zorgt het spierweefsel voor de normale lichaamshoudingen (fixatie) en het tot stand brengen van bewegingen (mobiliteit). In bepaalde gevallen hebben spieren een beschermende functie doordat ze een bouwelement zijn van de lichaamswand (borst- en buikwand).

56

Anatomie en fysiologie niveau 4

dorsaal

mediaal lateraal

ventraal

craniaal proximaal

craniaal

dorsaal ventraal

distaal caudaal proximaal

caudaal

distaal

Afbeelding 1.24 Statische richtingaanduidingen; links: het mediane vlak, midden: het frontale vlak, rechts: het transversale vlak.

1.9.4 zenuwweefsel Het zenuwweefsel wordt in het algemeen gekenmerkt door cellen met een cellichaam en sterk vertakte uitlopers (afb. 1.24). Hierdoor is dit weefsel in staat om impulsen over bepaalde afstanden in het lichaam voort te geleiden. Het vormt een zeer samengesteld netwerk van verbindingen tussen de weefsels waar die prikkels worden opgevangen en de weefsels waar de impulsen uiteindelijk tot een reactie leiden. Bij het zenuwweefsel zijn er zenuwcellen (neuronen) en de steuncellen (glia- of neurogliacellen). Afhankelijk van de taak zijn er een aantal verschillende soorten neuronen (par. 6.1). Het standaardtype zenuwcel heeft de volgende onderdelen: – een cellichaam met een celkern; – een of meer dendrieten; dit zijn, meestal korte, uitlopers die de impuls naar het cellichaam toe geleiden; – een of meer axonen; dit zijn de lange uitlopers (ook nog dikwijls neurieten genoemd) die de impuls van het cellichaam af geleiden en aan de uiteinden eindvertakkingen bezitten, die in verbinding staan met bijvoorbeeld een spier of een zintuigorgaan. De meeste axonen in het perifere zenuwstelsel (dat wil zeggen buiten hersenen en ruggenmerg) zijn omgeven door de mergschede (myelineschede) en de schede van Schwann, die is opgebouwd uit cellen. De myelineschede is binnen het perifere zenuwstelsel een afzettingsproduct van de cellen van Schwann en bestaat uit een witte, vetachtige substantie rondom de lange uitloper (het axon). Neurogliacellen zorgen niet alleen voor steun, maar spelen ook een belangrijke rol bij de voeding van de neuronen en bij afweerreacties tegen schadelijke invloeden. De functie van de verschillende soorten gliacellen is uitgewerkt in paragraaf 6.1.2.

57

1

Cellen en weefsels

1.10

Algemene topografie

In de anatomie verstaat men onder het begrip topografie de beschrijving van de ligging van de organen en structuren ten opzichte van elkaar. De bestudering van de topografische anatomie is niet alleen belangrijk voor een goed inzicht in de bouw van het menselijk lichaam maar heeft ook een grote waarde voor bijvoorbeeld medici en kunstenaars. Het zal duidelijk zijn, dat een chirurg goed op de hoogte moet zijn van de ligging van bijvoorbeeld de galblaas en de omringende organen en weefsels om de galblaas operatief te kunnen verwijderen. Zo zal ook een beeldhouwer goed op de hoogte moeten zijn van de samenstelling van het geraamte met de aanhechting van spierbundels om een lichaam in actie natuurgetrouw weer te geven. Op grond van de anatomische topografie kan men een onderscheid maken tussen de lichaamswand en de lichaamsholten. Voordat een behandeling van lichaamswand en lichaamsholten plaatsvindt wordt eerst een overzicht gegeven van statische en dynamische richtingaanduidingen van het menselijk lichaam. 1.10.1 statische en dynamische richtingaanduidingen Het is met betrekking tot houding en beweging belangrijk om te beschikken over termen waarmee de ligging van organen en de bewegingsrichting kunnen worden weergegeven. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen statische en dynamische richtingaanduidingen. De statische richtingaanduidingen (tabel 1.2 en afb. 1.24) betreffen vlakken, coo¨rdinaatassen, richtingen (met betrekking tot ligging) en zijden, terwijl de dynamische richtingaanduidingen betrekking hebben op bewegingsrichtingen (tabel 1.3 en afb. 1.25). Tabel 1.2

Statische richtingaanduidingen.

ventraal

=

aan of naar de buikzijde; synoniem: anterior

dorsaal

=

aan of naar de rugzijde; synoniem: posterior

frontaal

=

1 in een vlak evenwijdig aan het voorhoofd 2 m.b.t. het voorhoofd

sagittaal

=

in een vlak evenwijdig aan middelste (mediane) vlak van voor naar achteren

mediaal

=

naar het midden toe

transversaal

=

in een vlak evenwijdig aan de bodem

mediaan

=

in het midden gelegen

lateraal

=

zijdelings, opzij, naar opzij

centraal

=

in het midden; betreft het zenuwstelsel en bloedvaten

perifeer

=

aan de omtrek, aan de uiteinden; betreft het zenuwstelsel en bloedvaten

proximaal

=

aan de zijde van (dichtbij) of in de richting van de romp

distaal

=

naar het uiteinde van een extremiteit toe

craniaal

=

aan of naar de kant van de schedel

caudaal

=

aan of naar de kant van het staartbeen (cauda)

superior

=

hoger, boven

inferior

=

onder, beneden

profundus

=

diep

superficialis

=

oppervlakkig

58

Anatomie en fysiologie niveau 4

Tabel 1.3

Dynamische richtingaanduidingen .

flexie

=

buigbeweging

extensie

=

strekbeweging

.

anteflexie

=

naar ventraal gebogen (arm, been)

.

retroflexie

=

naar dorsaal gebogen (arm, been)

abductie

=

een beweging van de middellijn (mediaanlijn) af

adductie

=

een beweging naar de middellijn (lichaamsas) toe

endorotatie

=

binnenwaartse draaiing

exorotatie

=

buitenwaartse draaiing

pronatie

=

1 een draaibeweging van de hand waarbij de handrug aan de bovenzijde komt te liggen; radius en ulna zijn gekruist 2 draaiing van de voet waarbij de mediale voetrand omlaag gaat

supinatie

=

1 een draaibeweging van de hand waarbij de handpalmen aan de bovenzijde komt te liggen; radius en ulna liggen evenwijdig aan elkaar 2 draaiing van de voet waarbij de mediale voetrand omhoog gaat

opponeren

=

een beweging waarbij de duim zich tegenover de andere vingers stelt, waardoor de hand kan grijpen

N.B.: In de praktijk worden pronatie-supinatie en abductie-adductie in de voet nooit afzonderlijk uitgevoerd. Er vinden gecombineerde bewegingen plaats, namelijk abductie en pronatie. Dit wordt eversie genoemd. Inversie is een gecombineerde adductie en supinatie. c

exorotatie

exorotatie

anteflexie

endorotatie retroflexie supinatie

endorotatie

pronatie

adductie abductie

a

b

d

e

Afbeelding 1.25 Dynamische richtingaanduidingen.

1.10.2 lichaamswand en lichaamsholten De lichaamswand omsluit de lichaamsholten waarbinnen, veilig beschut, belangrijke orgaanstelsels liggen. De bouwelementen van de lichaamswand bestaan uit onderdelen van het skelet en weke delen. Wat het skelet betreft zijn de wervelkolom, de ribben, het bekken en de schedel belangrijke bouwelementen van de lichaamswand. Skeletspieren en bindweefsel zijn de belangrijkste weke delen van de lichaamswand. De ledematen zijn te beschouwen als uitbreidingen van de lichaamswand; ze zijn ook voornamelijk opgebouwd uit skeletstukken en spieren. De lichaamswand bestaat van buiten naar binnen uit de volgende structuren: – de huid, die bij de lichaamsopeningen overgaat in slijmvlies, zoals

1

Cellen en weefsels

bij de mond- en neusholte; de huid wordt behandeld in hoofdstuk 9; – het onderhuidse bindweefsel met collagene en elastische vezels, die rechtstreeks doorlopen in de netvormige laag van de lederhuid. In dit onderhuidse bindweefsel ontwikkelen zich vetcellen, waardoor deze laag in extreme gevallen wel 10 cm dik kan worden. Het onderhuidse bindweefsel bevat veel bloedvaten en zenuwvezels; het heeft behalve de functie van vetdepot een belangrijke warmte-isolerende werking; – de fascie; dit is een stevig omhullend vlies van vezelig bindweefsel waarin het gehele lichaam verpakt is; – de spieren en botten; deze bevinden zich direct onder de fascie. De borstwand is veel steviger dan de buikwand, doordat hij voor een belangrijk deel uit botstukken bestaat, namelijk het borstbeen, de ribben en de wervelkolom, waartussen spieren zijn bevestigd. De buikwand is aan de voor- en zijkant uitsluitend uit spieren opgebouwd; het bekken bestaat voornamelijk uit bot. Lichaamsholten zijn ruimten die door de lichaamswand worden omsloten. Er zijn drie lichaamsholten: de borstholte (thoraxholte), de buikholte en de bekkenholte. De bovenste twee ruimten worden van elkaar gescheiden door het middenrif (diafragma). Er bestaan twee typen lichaamsholten: sereuze holten en bindweefselruimten. Sereuze holten worden omsloten door weivliezen (weivlies = serosa), eerder genoemd bij de behandeling van het dekweefsel (par. 1.9.1). De sereuze holten van het menselijk lichaam zijn: – pleuraholte; dit is een spleetvormige ruimte tussen het long- en borstvlies, gevuld met vocht (par. 4.1.5); – peritoneale holte; dit is de buikholte, dat wil zeggen de ruimte omsloten door het buikvlies (peritoneum; par. 10.8). Tot de bindweefselruimten behoren: – hals; – middenholte (mediastinum); dit is de ruimte in de borstholte tussen de longen; – extraperitoneale ruimten; deze zijn gelegen buiten het buikvlies (peritoneum) maar uiteraard wel in de buik (par. 10.18). – pericardholte; dit is de ruimte binnen het hartzakje of pericard, een dubbelwandig zakje rondom het hart (zie par. 2.2.1); Er zijn ook ruimten die uitgespaard zijn in de lichaamswand, namelijk de hersenschedel (met daarin de hersenen) en het wervelkanaal die de ruimte vormt van op elkaar aansluitende wervelgaten (met daarin het ruggenmerg).

59

60

Anatomie en fysiologie niveau 4

De borstholte wordt omsloten door de borstkas en het middenrif. Hij bevat de longen, alsmede het mediastinum met onder andere het hart, de grote bloedvaten, de luchtpijp, de slokdarm, zenuwen, de borstbuis, het grootste lymfevat en de zwezerik (thymus) of het restant van dat orgaan. De binnenzijde van de borstholte wordt bekleed met de pleura parietalis (het wandstandige borstvlies); aan de buitenzijde van de longen bevindt zich de pleura visceralis (= pleura pulmonalis = longvlies). Tussen deze twee vliezen bevindt zich de pleuraholte, gevuld met pleuravocht. De ligging van de vliezen kan duidelijk gemaakt worden vanuit de embryonale ontwikkeling (afb. 1.26). Tijdens deze ontwikkeling van de longen ontstaan de longkwabben als uitgroeisels van de embryonale luchtpijp. Daarbij duwen zij de pleura voor zich uit, zodat er uiteindelijk nog maar een heel kleine pleuraholte overblijft. Het deel van de pleura dat met het longweefsel vergroeit, wordt de pleura visceralis genoemd. Het deel dat met de borstwand vergroeit, heet de pleura parietalis. Afbeelding 1.26 Schematische weergave van de embryonale ontwikkeling van de longen en de vorming van de vliezen hierbij.

keelholte

luchtpijp longknop pleura parietalis pleura visceralis

In het midden van de borstholte bij de longhilus, de plaats waar de bronchi en de bloedvaten de long binnendringen, gaat de pleura parietalis over in de pleura visceralis (afb. 1.27). Het mediastinum is de ruimte in de borstholte tussen beide longen; het wordt begrensd door het borstbeen (sternum), de twee pleurabladen (pleura parietalis en pleura visceralis), de wervelkolom en het middenrif (diafragma). Het bevat zoals eerder is vermeld veel belangrijke organen zoals het hart met grote bloedvaten, de luchtpijp en de slokdarm. De buik-bekkenholte (afb. 1.28, 1.29 en 1.30) wordt verdeeld in de peritoneale en extraperitoneale ruimte; dit onderscheid berust op het binnen of buiten het peritoneum gelegen zijn van deze ruimten.

1

61

Cellen en weefsels rechter hoofdbronchus

linker hoofdbronchus

slokdarm

rechterlongslagader

linkerlongslagader

aorta

bronchopulmonale lymfeknopen pleura visceralis

pleura visceralis

pleura parietalis

vergroeiing pericard en middenrif

epicard

pleura-nis (recessus costodiaphragmaticus) buikvlies (peritoneum)

Afbeelding 1.27 Frontale doorsnede van de thorax met de ligging van de pleura. witte lijn (linea alba) linkerleverkwab maag

rechte buikspier (musculus rectus abdominis) poortader (vena portae)

milt aorta

onderste holle ader (vena cava inferior) rechter leverkwab middenrif

alvleesklier (pancreas)

linkernier

rugspieren

bijnier

rechternier

doorn uitsteeksel Th12 ruggenmerg

Afbeelding 1.28 Buik (abdomen); dwarsdoorsnede ter hoogte van de onderste borst- (thoracale) wervel (Th12).

62

Anatomie en fysiologie niveau 4 rechte buikspier (musculus rectus abdominis) maag dwarsverlopend deel van de dikke darm

linker leverkwab sikkelvormig ligament (ligamentum falciforme) rond ligament (ligamentum teres)

nuchtere darm (jejunum) rechterleverkwab alvleesklier (pancreas) dalend deel van de dikke darm aorta eerste lumbale wervel (LI) milt linkernier

rugstrekspier

poortader (vena portae) onderste holle ader (vena cava inferior) middenrif (diafragma) 10e rib (costa X) rechternier brede rugspier (musculus latissimus dorsi) 11e rib (costa XI) 12e rib (costa XII)

Afbeelding 1.29 Buik (abdomen); computertomografische dwarsdoorsnede (CT) ter hoogte van de eerste lenden(lumbale) wervel (L1).

middenrif lever (hepar) aorta kleine net (omentum minus) bursa omentalis alvleesklier maag

twaalfvingerige darm dwarsverlopend deel van de dikke darm wortel van het mesenterium grote net (omentum majus)

nuchtere darm mesenterium

kronkeldarm

S-vormig deel van de dikke darm (colon sigmoideum) ruimte van Douglas

baarmoeder urineblaas symfyse

rectum

Afbeelding 1.30 Schema van de ligging van de buikorganen ten opzichte van het buikvlies (de peritoneale holte is lichtbruin weergegeven).

De peritoneale ruimte wordt evenals de borstholte bekleed met een dubbelbladig vlies: – peritoneum parietale; dit is het buitenste, wandstandige blad van het buikvlies, gelegen tegen de buikwand;

1

63

Cellen en weefsels

– peritoneum viscerale; dit is het orgaanstandige blad van het buikvlies. Het bekleedt veel organen of delen ervan; deze worden daarom intraperitoneale organen genoemd, zoals de maag, delen van de darm, lever en milt. Op bepaalde plaatsen gaan het peritoneum parietale en het peritoneum viscerale in elkaar over. Dit gebeurt onder andere bij het mesenterium, een plooi die dient als ophangband van de darm. Het bestaat uit twee bladen met daartussen een bindweefsellaag met bloedvaten en zenuwen. Ook het grote net (omentum majus) is een bijzondere vorm van het peritoneum. Het bevindt zich tussen de buikorganen en de voorste buikwand. Het vormt aan de voorzijde van de buik een vierdubbele plooi, die als een schortje (darmschortje) de ingewanden bedekt en beschermt (afb. 1.31). Het kleine net (omentum minus) is de buikvliesplooi tussen de maag en de lever.

colon transversum

sikkelvormig ligament (ligamentum falciforme)

linkerleverkwab

rechte buikspier (musculus maag (ventriculus) rectus abdominis)

rond ligament (ligamentum teres) rechterleverkwab galblaas grote net (omentum majus) colon ascendens taenia

caecum

ileum

dwarse buikspier (musculus transversus abdominis) binnenste schuine buikspier (musculus obliquus internus abdominis) buitenste schuine buikspier (musculus obliquus externus abdominis) colon sigmoideum peritoneum parietale

De extraperitoneale ruimte wordt onderverdeeld in: – retroperitoneale ruimte; dit is de ruimte die achter het buikvlies is gelegen; hij bevat de volgende organen of delen van organen: nieren en urineleiders, grote bloedvaten (o.a. de grote lichaamsslagader of aorta en de onderste holle ader), delen van de dikke darm (colon ascendens en colon descendens), de twaalfvingerige darm (duodenum), de alvleesklier en zenuwweefsel (o.a. de

Afbeelding 1.31 Grote net (omentum majus) en buikingewanden.

64

Anatomie en fysiologie niveau 4

grensstreng). Deze organen worden dan ook retroperitoneale organen genoemd; – subperitoneale ruimte; dit is de ruimte gelegen onder het buikvlies; hij bevat de volgende organen of delen van organen: de baarmoederhals, de prostaat, de endeldarm (rectum) en het onderste deel van de urineleiders alsmede de lege urineblaas. Deze organen worden subperitoneale organen genoemd; – preperitoneale ruimte; dit is de ruimte die voor het peritoneum is gelegen; deze bevat de urineblaas in gevulde toestand.

2

Circulatie

In dit hoofdstuk zal aandacht worden besteed aan de samenstelling en het transport van drie belangrijke lichaamsvloeistoffen: bloed, weefselvocht en lymfe. Door de circulatie wordt bereikt dat de samenstelling van het inwendig milieu (de vloeistof rondom de lichaamscellen of interstitium) constant van samenstelling blijft. Dit principe wordt homeostase genoemd (zie par. 1.3.1). Hierdoor kunnen alle cellen op ieder moment over voldoende zuurstof en voedingsstoffen beschikken zodat de celstofwisseling normaal kan verlopen. Door de circulatie worden bovendien afvalproducten vanuit de weefsels meegenomen en op speciale plaatsen, zoals in de nieren en de longen, uit het bloed verwijderd (afb. 2.1). Ten slotte zorgt de circulatie voor een gelijkmatige verdeling van de warmte over het lichaam. voedsel CO CO 2 O

2

O

2

2

opgeloste afvalstoffen

long

bloedsomloop

nier

afvalstoffen

lichaamscel met oxidatie

C. A. Bastiaanssen et al., Anatomie en fysiologie, DOI 10.1007/978-90-313-8099-2_2, © Bohn Stafleu van Loghum, 2007

Afbeelding 2.1 Cellen die geen contact hebben met het uitwendig milieu zijn voor aanvoer en afvoer aangewezen op diffusie vanuit en naar de bloedsomloop.

66

Anatomie en fysiologie niveau 4

2.1

Bloed

2.1.1 samenstelling van het bloed Het bloedvolume bedraagt ongeveer 7% van het lichaamsgewicht (5-6 liter voor een volwassene). Het bloed heeft de volgende samenstelling (afb. 2.2): – bloedplasma (ongeveer 55% van het totale bloedvolume): een heldere, lichtgele vloeistof met de volgende samenstelling: water; plasma-eiwitten: – albumine; – globulinen: alfaglobulinen; be`taglobulinen; gammaglobulinen; – fibrinogeen; zouten (ionen); onder andere Na+, K+, Ca2+, PO43- (fosfaat), Cl(chloride), HCO3- (vaak bicarbonaat genoemd); voedingsstoffen zoals glucose, aminozuren, vetzuren, glycerol en vitaminen; hormonen; afvalstoffen (o.a. ureum, urinezuur, CO2, bilirubine); . .

. . .

.

.

. .

– bloedcellen (ongeveer 45% van het totale bloedvolume): rode bloedcellen (erytrocyten); witte bloedcellen (leukocyten): – granulocyten; – lymfocyten; – monocyten; bloedplaatjes (trombocyten). . .

.

2.1.2 functies van het bloed Het bloed heeft drie belangrijke hoofdfuncties: – transport van onder andere de gassen O2 en CO2 in opgeloste vorm (zie par. 2.1.10), voedingsstoffen, hormonen, eiwitten en uitscheidingsproducten; in dit verband kan ook het transport van warmte genoemd worden, zodat de lichaamstemperatuur constant blijft. Sommige stoffen zijn slecht in water oplosbaar en daardoor niet simpel door het bloed te vervoeren. Ze worden door koppeling aan transporteiwitten, zoals albumine, alfa- en be`taglobulinen, vervoerd; – handhaven van een constant inwendig milieu ten aanzien van onder andere (kristalloı¨d-)osmotische druk, colloı¨d-osmotische druk (COD) en pH; – beschermende functie; het bloed biedt bescherming tegen ziekteverwekkers en andere lichaamsvreemde stoffen (zie hoofdstuk 3). Een tweede belangrijke beschermende functie van het bloed bestaat uit het proces van de bloedstelping (hemostase, par. 2.1.9).

2

67

Circulatie

Alvorens dieper in te gaan op de functies van het bloed wordt hier eerst de anatomie van het bloed, dat wil zeggen het bloedplasma en de bloedcellen, nader uitgewerkt.

witte bloedcel

bloed

bloedplaatje fibrinedraad a

bloedplasma

bloedserum

bloedcellen

bloedkoek

rode bloedcel b

vers bloed

c

onstolbaar gemaakt bloed

d

gestold bloed

2.1.3 bloedplasma Bloedplasma kan verkregen worden door bloed, dat onstolbaar is gemaakt met een antistollingsmiddel (anticoagulans), zoals heparine of citraat, te centrifugeren. Onder in de centrifugebuis komen de bloedcellen en bovenin het lichtgele, heldere bloedplasma (afb. 2.2). Wanneer bloed wordt opgevangen in een buisje zonder antistollingsmiddel treedt er stolling op, waarbij er een bloedprop ontstaat waar de vloeistof wordt uitgeperst. Deze vloeistof wordt serum genoemd. Serum is dus bloedplasma zonder stollingseiwitten zoals fibrinogeen. Onder de hematocrietwaarde (Ht) wordt het deel van het bloedvolume verstaan dat in beslag wordt genomen door de bloedcellen, uitgedrukt in l/l. De Ht bedraagt gemiddeld 0,45 l/l, oftewel 0,45 liter cellen per liter bloed. Het zal duidelijk zijn dat de hematocrietwaarde hoofdzakelijk wordt bepaald door het aantal rode bloedcellen (95% van alle bloedcellen). De Ht wordt ook dikwijls uitgedrukt in een percentage, bijvoorbeeld 45%. Bij veel vochtverlies zal de Ht sterk verhoogd zijn. Om die reden wordt de hematocrietwaarde ook vaak gebruikt om de mate van uitdroging (dehydratie) van een patie¨nt vast te stellen. Functie plasma-eiwitten De plasma-eiwitten hebben een veelzijdige functie: – handhaving van de COD (colloı¨d-osmotische druk), onder andere belangrijk bij de uitwisseling in de haarvaten (capillairen) en bij de ultrafiltratie in de nefronen (zie par. 5.1.2); deze functie komt vooral op rekening van albumine, de grootste eiwitfractie van het bloedplasma; – transportmiddel (albumine, alfa- en be`taglobulinen) van onder andere vetten (lipiden), niet-wateroplosbare hormonen, ijzer (transferrine; zie ijzerstofwisseling in par. 2.1.5), koper en calcium (zie hoofdstuk 10). Daarnaast zorgt albumine voor het vervoer van galkleurstoffen

Afbeelding 2.2 Gestold bloed bij een vergroting van ongeveer 1.000x (a). Vers bloed is egaal van kleur (b). Onstolbaar gemaakt bloed scheidt zich in bloedplasma en bloedcellen (c). Gestold bloed (d) bestaat uit een bloedkoek en bloedserum (bloedplasma zonder fibrinogeen).

68

Anatomie en fysiologie niveau 4

–

– – –

–

(bilirubine). Ook niet-wateroplosbare geneesmiddelen worden, gebonden aan albumine, door het bloed vervoerd. De transportcapaciteit van albumine is begrensd. Dit leidt ertoe dat er concurrentie is van stoffen voor binding aan de plasma-eiwitten. Wanneer een patie¨nt wordt behandeld met een grote dosis van een medicijn, dat een sterke affiniteit heeft voor albumine, kan dat tot gevolg hebben dat andere stoffen (hormonen, galkleurstoffen) van dat eiwit worden verdrongen. Deze komen dan in het bloedplasma; antilichamen: gammaglobulinen (zie hoofdstuk 3): de gammaglobulinefractie bevat de verzameling van antilichamen in het bloed van e´e´n persoon. Bij een injectie met gammaglobuline (bijvoorbeeld voor een reis) krijgt de persoon antilichamen toegediend, die zijn geı¨soleerd uit het bloed van donoren; stollingsfactoren; zie bloedstolling (coagulatie) in paragraaf 2.1.9; enzymen; buffercapaciteit; bij een dreigende pH-daling (acidose) zijn de plasma-eiwitten (bijvoorbeeld albumine) in staat H+-ionen te binden; bij een pH-stijging (alkalose) kunnen zij extra H+-ionen aan het bloed afstaan (zie hoofdstuk 1); eiwitreserve; in de lever kunnen de eiwitten gesplitst worden tot aminozuren, die weer kunnen worden gebruikt voor de aanmaak van lichaamseiwitten; daarnaast kunnen de aminozuren worden omgezet tot glucose.

2.1.4

bloedcellen

De verschillende soorten bloedcellen kunnen zichtbaar gemaakt worden door middel van een bloeduitstrijkje (afb. 2.3 en 2.4). Vorming van bloedcellen: hemopoe¨se De vorming van bloedcellen wordt officieel hemopoe¨se genoemd. De hemopoe¨se in de embryonale periode vindt aanvankelijk plaats in de lever, milt en zwezerik (thymus) en vanaf de zesde foetale maand ook in het dan inmiddels gevormde beenmerg. De vorming van bloedcellen vindt plaats vanuit zogenaamde stamcellen, die ontstaan in het embryonaal bindweefsel. De stamcellen zijn te beschouwen als de voorlopers van de bloedcellen. Ze begeven zich naar de embryonale bloedaanmaakcentra: lever, milt, zwezerik, lymfeknopen en (vanaf de zesde foetale maand) rood beenmerg. Door mitotische delingen en differentiatieprocessen worden hieruit de verschillende soorten bloedcellen gevormd. Vanaf een half jaar na de geboorte vindt de vorming van bloedcellen vooral plaats in het rode beenmerg. In milt, zwezerik en lymfeknopen worden dan nog lymfocyten geproduceerd. Bij volwassenen vindt de vorming van bloedcellen plaats in het rode beenmerg (vooral in de wervels, borstbeen en ribben). De rijping van lymfocyten vindt niet alleen plaats in beenmerg en zwezerik, maar ook in andere organen van het lymfatische systeem: milt en lymfeknopen. In laatstgenoemde organen worden dus geen lymfocyten meer geproduceerd. Onder normale omstandigheden produceert het rode beenmerg (to-

2

69

Circulatie 1

2

Afbeelding 2.3 Bloedcellen: rode bloedcel (erytrocyt) (1), basofiele granulocyt (2), neutrofiele granulocyt ( fagocyt) (3), lymfocyt (4), bloedplaatjes (trombocyten) (5) en monocyt (6).

3

4

1

3 5

1 5

4

6

taal 1,2-1,5 l) per seconde ongeveer 9 miljoen bloedcellen (2,5 miljoen rode bloedcellen, 1,5 miljoen witte bloedcellen en bijna 5 miljoen bloedplaatjes). De productie hangt sterk samen met de levensduur van de verschillende cellen. In het bloedplasma komen ruim 800 maal meer rode bloedcellen voor dan witte bloedcellen, maar doordat de witte bloedcellen een veel kortere levensduur hebben (de granulocyten slechts ongeveer 5 dagen) ten opzichte van de gemiddelde levensduur van de rode bloedcellen (120 dagen), is de productie van de twee soorten cellen ongeveer van gelijke orde. Dat de productie van

70

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 2.4 Dubbelholle (biconcave) rode bloedcellen (erytrocyten (Er)) en bolvormige witte bloedcellen (leukocyten (Le)) in een slagadertje (vergroting 6.000x).

het aantal bloedplaatjes beduidend hoger ligt, heeft enerzijds te maken met het grote aantal per ml, maar vooral ook met de korte levensduur (ongeveer een week). Wanneer er sprake is van een versnelde bloedafbraak of bij verlies aan bloedcellen kan de productie wel vervijfvoudigd zijn. Het rode beenmerg wordt doorkruist door een netwerk van bloedvaatjes, die zorgen voor de aanvoer van voedingsstoffen en bijvoorbeeld erytropoe¨tine (zie par. 2.1.5), die de hoge productie moeten handhaven. Langs diezelfde bloedvaten worden de gevormde bloedcellen afgevoerd naar het bloed. Dit kan pas plaatsvinden nadat de stamcellen zich hebben gedifferentieerd. Nadat de cellen uitgerijpt zijn, komen ze vrij en kunnen ze door de bloedvaten in de bloedcirculatie worden gebracht. Er is zo aanvankelijk een zogenaamde beenmerg-bloedbarrie`re, waarlangs de bloedcellen, afhankelijk van het rijpingsstadium, kunnen passeren. Voor de meeste onrijpe cellen is het een echte barrie`re. Dit verklaart ook dat er in het bloed onder normale omstandigheden geen stamcellen en weinig voorlopercellen voorkomen. Bij de vorming van de rode bloedcellen (erytropoe¨se) is het rijpingsproces pas voltooid, nadat de celkern is verwijderd en er voldoende hemoglobine is gevormd. De laatste voorloper van een rode bloedcel, de reticulocyt, wordt wel in het perifere bloed aangetroffen. Daarom is het aantal reticulocyten in het bloed een maat voor de activiteit van de vorming van de rode bloedcellen. Reticulocyten bevatten geen kern, maar nog wel redelijk veel netvormig RNA (reticulum = netwerk). Dit RNA is in staat om de concentratie van het eiwit hemoglobine op het gewenste niveau te brengen

2

71

Circulatie

(zie par. 13.6). Nadat reticulocyten in het bloed zijn gekomen, wordt het RNA uit de cel verwijderd, een proces dat hoofdzakelijk plaatsvindt in de milt. Wanneer het lichaam niet voldoende in staat is tot productie van bloedcellen, kan bij een volwassene de vorming van bloedcellen buiten het beenmerg plaatsvinden. De foetale productieplaatsen, zoals lever en milt, pakken dan die vroegere functie weer op. Dergelijke vorming kan optreden door bijvoorbeeld een beenmergtumor, zoals multipel myeloom, ook wel ziekte van Kahler genoemd. Er is daarbij sprake van een kwaadaardige (maligne) woekering van zogenaamde plasmacellen (zie hoofdstuk 3). 2.1.5 rode bloedcellen (erytrocyten) De belangrijkste kenmerken van rode bloedcellen (erytrocyten, kortweg ery’s genoemd) zijn weergegeven in tabel 2.1. Tabel 2.1 bouw

Rode bloedcellen (erytrocyten). biconcave (dubbelholle) schijfjes. bovenaanzicht

60% H2O

34% Hb

erytrocyt 2,2 μm 7 μm zijaanzicht

6% overige stoffen

functie

zuurstoftransport d.m.v. binding aan de rode bloedkleurstof hemoglobine (Hb). longen ? Hb + O2 HbO2 / weefsels hemoglobine oxyhemoglobine (donkerrood) (helderrood) in een omgeving met veel O2: Hb bindt zuurstof. in een omgeving met weinig O2: Hb staat zuurstof af.

productie

in rood beenmerg van: - platte beenderen (borstbeen, schouderblad, ribben, heupbeen); - epifyse van de pijpbeenderen; - onregelmatige beenderen (hand- en voetwortelbeenderen).

aantal

ongeveer 5.000.000/mm3 bloed = 5 x 1012/l (ongeveer 95% van het totale aantal bloedcellen).

levensduur

ongeveer 120 dagen.

afbraak

in milt, lever, en rood beenmerg. Hb wordt afgebroken tot Fe (ijzer) en bilirubine (galkleurstof), die via de gal uit de lever met de feces worden afgegeven.

Hb-gehalte

bij de man: ca. 9,9 mmol/l (16,0 g%); ca. 1/6 deel van het bloed. bij de vrouw: ca. 9,0 mmol/l (14,5 g%); ca. 1/7 deel van het bloed.

72

Anatomie en fysiologie niveau 4

Hemoglobine Hemoglobine (Hb) komt in het bloed uitsluitend voor binnen de rode bloedcellen. Het geeft aan het bloed de rode kleur. Als het bloedplasma enigszins rood gekleurd is, betekent dit, dat er rode bloedcellen beschadigd zijn. Dit verschijnsel wordt hemolyse genoemd. Een volwassen persoon heeft ongeveer een miljard moleculen Hb per rode bloedcel. Dit komt er op neer dat er bij een volwassene ongeveer 2 kg Hb in de circulatie aanwezig is. Hemoglobine bestaat uit een eiwitgedeelte (globine) en een heem, een roodgekleurde niet-eiwitcomponent. Centraal in het heem bevindt zich tweewaardig ijzer (Fe2+). De binding van zuurstof aan het tweewaardig ijzer is omkeerbaar (reversibel) doordat het een zwakke binding is. Ieder hemoglobinemolecuul bestaat uit vier heemgroepen waaraan telkens een globineketen is gebonden; in totaal dus vier globineketens. Vandaar dat Hb officieel wordt aangeduid met Hb4. Menselijk DNA bevat minstens zes verschillende globinegenen die, afhankelijk van het ontwikkelingstadium, actief zijn bij de eiwitsynthese. De vier globineketens bestaan steeds uit twee identieke paren. Op grond van de verschillende globineketens worden verschillende soorten Hb onderscheiden. Het normaal bij volwassenen voorkomende Hb wordt HbA genoemd (A = adult, volwassen). Dit bevat twee alfa- en twee be`taketens. Foetaal en neonataal bloed bevat 90% HbF (foetaal Hb), dat twee alfa- en twee gammaketens bevat. HbF heeft een grotere bindingsaffiniteit voor zuurstof dan HbA (zie par. 2.2.4). De centrale bouwsteen, het heem, wordt in de mitochondrie¨n gemaakt in een reeks enzymatische reacties. Voor een goede opbouw zijn verschillende stoffen noodzakelijk, onder andere Fe, vitamine B6 en B12, vitamine C, foliumzuur, aminozuren en elementen, zoals zink. Het hormoon erytropoe¨tine, kortweg ook wel epo genoemd, waarvan de productie plaatsvindt in de nieren en ook wel in de lever, stimuleert de aanmaak. Het eiwit globine wordt, zoals alle eiwitten, geproduceerd op het RNA in de ribosomen (zie hoofdstuk 13). Normale concentraties hemoglobine zijn voor mannen 8,5-11,0 mmol/l en voor vrouwen 7,5-10,0 mmol/l. De globineketens van hemoglobine kunnen een stabiele verbinding vormen met glucose. Dit wordt geglycosyleerd Hb, kortweg GlycoHb genoemd. Het hemoglobine dat op deze manier ontstaat, is ook wel bekend onder de naam HbA1c. De hoeveelheid hiervan in het bloed is afhankelijk van de glucoseconcentratie over een langere periode. Een bepaling van de bloedconcentratie van HbA1c is daarom bij uitstek geschikt om bij patie¨nten met diabetes mellitus de glucoseconcentratie over een afgelopen periode (ongeveer 60 dagen) te controleren.

Intermezzo 2.1 Bloedarmoede (anemie) Met de term bloedarmoede (anemie) wordt meestal bedoeld dat er een tekort is aan rode bloedcellen en/of een tekort aan Hb. Klinisch is er sprake van bloedarmoede bij een Hb-concentratie

2

Circulatie

lager dan 8,0 mmol/l (bij mannen) en 6,2 mmol/l (bij vrouwen). Bloedarmoede kent vele oorzaken. De meest voorkomende oorzaken zijn uitwendig of inwendig bloedverlies, bijvoorbeeld bij ernstige verwondingen of bij een maagbloeding. Bij ijzergebrekbloedarmoede (ijzergebreksanemie) is er onvoldoende Fe ter beschikking (bijv. ijzerverlies bij menstruatie). Bloedarmoede kan ook optreden wanneer de inbouw van Fe in hemoglobine gestoord is, bijvoorbeeld bij reumatoı¨de artritis. Bij gebrek aan vitamine B12 en foliumzuur is er onvoldoende rijping van de rode bloedcellen in het rode beenmerg. Soms is er sprake van een hemolytische bloedarmoede door een versterkte afbraak van de rode bloedcellen. Door de productie van erytropoe¨tine (epo) kunnen in geval van nierinsufficie¨ntie ook de nieren aan de basis liggen van bloedarmoede. Ook resorptiestoornissen van met name vitamine B12 (in de kronkeldarm, zie hoofdstuk 10) kunnen de oorzaak zijn. Deze kunnen onder andere ontstaan door onvoldoende afgifte van intrinsic factor door het maagslijmvlies. Ook tijdens zwangerschap treedt nogal eens een milde vorm van bloedarmoede op. In de meeste gevallen is deze eenvoudig te verklaren door een verdunningseffect. De hoeveelheid bloedplasma neemt bij een zwangere namelijk toe en de aanmaak van rode bloedcellen houdt hiermee geen gelijke tred. Omdat deze vorm van bloedarmoede niet veroorzaakt wordt door een ijzergebrek, heeft het slikken van ijzerpreparaten in dit geval geen zin. Sikkelcelanemie Een bijzondere vorm van hemoglobine is HbS, sikkelcelhemoglobine. In malariagebieden blijken veel mensen drager te zijn van de recessief-erfelijke ziekte sikkelcelanemie (zie hoofdstuk 13). Onder zuurstofarme condities en om andere redenen, onder andere uitdroging (bijv. bij zware inspanning), gaat HbS veranderen, waardoor sikkelcellen, sikkelvormige rode bloedcellen, ontstaan. De sikkelcellen zijn erg labiel en gaan daarom gemakkelijk kapot. Dit leidt tot bloedarmoede. Een kind kan pas drie maanden na de geboorte de verschijnselen krijgen, omdat sikkelcelanemie een stoornis is in de be`taketens, en het hemoglobine van het kind dan nog uitsluitend gammaketens bevat.

IJzerstofwisseling Hoewel een normaal dieet enorme hoeveelheden ijzer bevat, is de opname per dag maar heel gering (1 tot 2 mg). IJzer kan alleen uit het voedsel worden geresorbeerd in de ferrovorm (Fe2+). In vlees komt ijzer vooral voor in hemoglobine en myoglobine. Daarin is het ion al tweewaardig. IJzer uit plantaardige voedingsmiddelen (Fe3+) kan alleen worden opgenomen als het eerst wordt gereduceerd tot Fe2+, bijvoorbeeld door het combineren met vitamine C. Na resorptie wordt

73

74

Anatomie en fysiologie niveau 4 ferritine/hemosiderine

Fe 2+-transferrine

direct gebruik

2+

Fe -gebruik voor synthese van Hb MILT ferritineopslag Fe 2+transferrine

BEENMERG

LEVER

ferritineopslag

ijzer

bilirubine

rode bloedcellen

heem uitscheiding met gal

hemoglobine globine MACROFAAG

bloedstroom

verouderde of beschadigde rode bloedcellen

Afbeelding 2.5 Schematische voorstelling van de ijzerkringloop in het lichaam.

Fe gebonden aan transferrine, het transporteiwit voor ijzer in het bloedplasma (afb. 2.5). Vrijwel al het ijzer in het bloedplasma is gebonden aan transferrine. Normaal is transferrine voor ongeveer 30% verzadigd met ijzer, maar bij een ijzertekort daalt de verzadiging. Bij ijzerstapeling kan de verzadiging toenemen, soms zelfs tot 100% zoals bij ijzerstapelingsziekte (hemochromatose) of na zeer veel bloedtransfusies. IJzer, dat niet nodig is voor de aanmaak van hemoglobine, wordt gebonden aan ferritine en opgeslagen in de ijzerdepots (lever, milt, beenmerg). Ferritine is een echt opslageiwit. Aan ferritine gebonden ijzer kan het celmembraan, in tegenstelling tot het genoemde transferrine, niet passeren. In het bloedplasma komt ferritine slechts in een zeer lage concentratie voor. De aanwezigheid van ferritine in het bloedplasma is een maat voor de hoeveelheid ferritine in de weefsels en daarmee van de ijzervoorraad. Verlaagde ferritineconcentraties in het bloedplasma zijn daarom als indicatie voor een ijzerdeficie¨ntie veel betrouwbaarder dan een verlaagd hemoglobinegehalte. IJzer kan ook worden opgeslagen in de vorm van hemosiderine, een onoplosbare stof, bestaande uit ferritine en ijzer. De opslag hiervan vindt eveneens plaats in lever, milt en beenmerg. Van alle ijzer in het lichaam is ongeveer 70% gebonden aan het heem in hemoglobine, 5% aan andere ijzerhoudende eiwitten en enzymen,

2

75

Circulatie

25% bevindt zich in opslagvorm (in de vorm van ferritine en hemosiderine). Minder dan 1% circuleert in het bloed, gebonden aan transferrine. Afbeelding 2.6 Bloedbezinking (bse); rechts bse na 1 uur.

0 20

plasma

40 60 80 100 120 140 160 180

Intermezzo 2.2 Bloedbezinkingssnelheid In stilstaand, onstolbaar gemaakt bloed zakken de bloedcellen langzaam naar beneden. Bij een geneeskundig onderzoek kan een onderzoek hierop van betekenis zijn. De bezinkingssnelheid van de rode bloedcellen (erytrocyten), afgekort bse en populair ‘bezinking’ genoemd, ligt voor mannen tot vijftig jaar beneden de 15 mm/uur, bij vrouwen minder dan 20 mm/uur (afb. 2.6). De bse wordt vooral bepaald door de samenstelling van de plasmaeiwittten. Omdat het soortelijk gewicht van een rode bloedcel niet veel verschilt van dat van bloedplasma en de rode bloedcellen elkaar door hun negatieve lading afstoten, zal onder normale omstandigheden de bezinking gering zijn. Zijn er eiwitten echter in het bloedplasma aanwezig die de negatieve oppervlaktelading verminderen of samenklontering van rode bloedcellen bevorderen, dan neemt de bse snel toe. De eiwitten die dit kunnen bewerkstelligen, zijn te verdelen in twee groepen: – acutefase-eiwitten, met als voornaamste fibrinogeen en CRP (C-reactief proteı¨ne); – immunoglobulinen (zie hoofdstuk 3). Dit verklaart waardoor bij infectieziekten de bse tot 60 mm/uur kan oplopen. Een verhoogde bse kan echter nog vele andere oorzaken hebben, zoals tumoren, infarcten en reumatische aandoeningen omdat in al deze gevallen de eiwitconcentraties in het bloed zijn verhoogd. De bse is een belangrijk hulpmiddel bij de diagnostiek. Een bse is echter weinig specifiek en zegt weinig over de aard van het probleem. In de praktijk wordt de bse steeds meer vervangen door een CRP-bepaling. CRP is een door de lever geproduceerd eiwit, dat na acute ontstekingsreacties in grote concentraties in het bloed kan worden aangetoond.

76

Tabel 2.2

Anatomie en fysiologie niveau 4

Witte bloedcellen (leukocyten).

indeling

granulocyten

lymfocyten

monocyten

bouw

diameter ca. 15 mm

diameter ca. 10 mm

diameter ca. 20 mm

bezitten korrels (granula) in het cytoplasma functie

de meeste granulocyten zorgen voor fagocytose van microorganismen

vorming van antilichamen

fagocytose van celresten

productie

in rood beenmerg

in lymfatisch systeem (milt, lymfeknopen), in rood beenmerg

in rood beenmerg

aantal

totaal 6.000 (4.000-8.000)/mm3 = 6.103/mm3 = 6.109/l (ongeveer 0,1% van het totale aantal bloedcellen)

2.1.6 witte bloedcellen (leukocyten) Het aantal witte bloedcellen (leukocyten, kortweg ook wel leuko’s genoemd), dat zich buiten de bloedbaan bevindt, namelijk in de weefsels, is een veelvoud (ongeveer 25 keer) van dat in het bloed. Witte bloedcellen hebben altijd een kern, die na kleuring steeds paars gekleurd is. Witte bloedcellen spelen een belangrijke rol in de afweer tegen micro-organismen. Dit wordt behandeld in hoofdstuk 3. Witte bloedcellen kunnen worden onderverdeeld in de volgende drie categoriee¨n: granulocyten, lymfocyten en monocyten (zie tabel 2.2). Granulocyten Het cytoplasma van granulocyten bevat veel lysosomen (zie hoofdstuk 1), microscopisch zichtbaar als korrels ofwel granula. Bij de kleuring worden twee kleurstoffen gebruikt: een basische kleurstof (methyleenblauw) en het oranjekleurige eosine, een zure kleurstof. De termen basofiel (basenminnend) en eosinofiel hebben betrekking op de bindingsneiging van de korrels voor een van beide kleurstoffen. Wanneer de korrels geen voorkeur hebben dan worden ze neutrofiel genoemd. De korrels zijn in dit geval na kleuring lichtroze. Granulocyten zijn vooral belangrijk bij het fagocyteren van micro-organismen. De levensduur van granulocyten in het bloed is slechts enkele uren. Op basis van de korrelkleuring worden de volgende drie groepen granulocyten onderscheiden: – basofielegranulocyten (ongeveer 1% van alle witte bloedcellen); de donkerblauw gekleurde korrels zijn ongelijk van grootte; – eosinofielegranulocyten (ongeveer 2-4% van alle witte bloedcellen); de korrels zijn na kleuring oranjerood en ongeveer even groot;

2

Circulatie

– neutrofielegranulocyten (ongeveer 65% van alle witte bloedcellen); deze hebben een vage lichtroze korreling in het cytoplasma. Jonge neutrofiele granulocyten hebben een staafvormige kern, bij meer uitgerijpte neutrofielen bestaat de kern uit een aantal lobben (segmentkernig). Normaal maken de staafkernige neutrofielen slechts 1% uit van het totale aantal witte bloedcellen. Na een infectie kan dit percentage sterk verhoogd zijn. Er is sprake van ‘linksverschuiving’ (zie par. 3.3.2). Lymfocyten Lymfocyten, kortweg ook wel lymfo’s, zijn kleine cellen met een relatief grote, bolvormige kern. Zij vormen 20 tot 40% van het totale aantal witte bloedcellen. Lymfocyten zijn zeer beweeglijk, maar nauwelijks in staat tot fagocytose. Ze zijn sterk betrokken bij de specifieke afweer, de immuniteit (zie par. 3.4). Monocyten Monocyten zijn zeer grote witte bloedcellen met een hoefijzervormige kern. Het zijn de voorlopers van de macrofagen (grote vreetcellen). Dit in tegenstelling tot de neutrofiele granulocyten, die ook wel als microfagen worden aangeduid. Macrofagen zijn zeer beweeglijk en hebben een sterk fagocyterende functie. In het bloed zorgen ze voor de fagocytose van dode celfragmenten. Ook spelen ze een ondersteunende rol bij de immuniteit. Ze kunnen de bloedbaan gemakkelijk verlaten om in de weefsels hun sterk fagocyterend vermogen uit te oefenen. 2.1.7 Tabel 2.3

bloedplaatjes Bloedplaatjes (trombocyten).

bouw

onregelmatige, grillige vorm diameter 0,5-2,5 mm

functie

bloedstolling d.m.v. ‘plaatjesfactoren’, o.a. tromboplastine (= trombokinase)

productie

in rood beenmerg vanuit megakaryocyten (reuskernige cellen); bloedplaatjes zijn cytoplasmafragmenten die gemakkelijk uiteenvallen (!)

aantal

ca. 250.000/mm3 bloed = 250 x 103/mm3 = 250 x 109/l (ongeveer 5% van het totale aantal bloedcellen)

De bloedplaatjes (trombocyten), kortweg trombo’s genoemd, zijn geen echte cellen, maar stukjes cytoplasma die zijn afgesnoerd van reuskernige cellen (megakaryocyten) in het rode beenmerg (tabel 2.3). De levensduur is slechts 5-9 dagen. Ze zijn nauw betrokken bij het proces van de bloedstelping (hemostase), waarvan de bloedstolling (coagulatie) een belangrijk onderdeel is (zie par. 2.1.9). De bloedplaatjes bevatten de stof trombokinase (tromboplastine).

77

78

Anatomie en fysiologie niveau 4

De verschillen tussen de drie soorten bloedcellen zijn weergegeven in tabel 2.4. Tabel 2.4

Verschillen tussen de drie soorten bloedcellen. diameter

kern

% van het totale aantal bloedcellen

voornaamste functie

rode bloedcellen

7 mm

afwezig

95%

transport

witte bloedcellen

8-20 mm

aanwezig

0,1%

fagocytose, immuniteit

bloedplaatjes

0,5-2,5 mm

afwezig

5%

bloedstolling

2.1.8 bloedgroepen Bloedcellen van een mens onderscheiden zich van de bloedcellen van andere personen, doordat zich een unieke combinatie van moleculen (antigenen) op het membraan van deze cellen bevindt. Op grond hiervan is men gekomen tot een indeling van bloedcellen in bloedgroepen. De bloedgroepen van een persoon bepalen wat voor die persoon lichaamseigen en lichaamsvreemd is. Alleen tegen lichaamsvreemde bloedgroepantigenen zal deze persoon antilichamen kunnen produceren. Bij de mens komen vele bloedgroepstelsels voor. Voor de begrippen antigenen en antilichamen wordt verwezen naar hoofdstuk 3. De meest bekende bloedgroepantigenen (antigeen A, B en D) komen voor op de rode bloedcellen, maar ook op de andere bloedcellen komen deze en andere bloedgroepantigenen voor, zoals HLA. Bij bloedtransfusies is overeenkomst in bloedgroepantigenen van donor en ontvanger van groot belang. Bloedgroepantigenen op de rode bloedcellen Binnen bloedgroepantigenen vallen het ABO-stelsel, het resusstelsel en andere. ABO-stelsel Landsteiner ontdekte in 1900 dat er twee bloedgroepantigenen gebonden zijn aan de rode bloedcellen: de antigenen A en B. Tegen deze twee antigenen bestaan antilichamen, namelijk anti-A en anti-B, die na contact met het overeenkomstige antigeen een klontering (agglutinatie) van de rode bloedcellen teweegbrengen. De beide antigenen worden daarom agglutinogenen genoemd en de antilichamen agglutininen. Tabel 2.5

ABO-bloedgroepen.

bloedgroep

antigeen (agglutinogeen) gebonden aan de rode bloedcellen

antilichaam (agglutinine) in het bloedplasma

frequentie in Nederland (in %)

A

A

anti-B

42

B

B

anti-A

8

AB

A en B

geen

3

O

geen

anti-A en anti-B

47

2

Circulatie

Op grond van de aan- of aanwezigheid van de antigenen zijn er binnen het ABO-stelsel vier bloedgroepen: A, B, AB en O (nul). De verschillen zijn weergeven in tabel 2.5.

Intermezzo 2.3 Bloedtransfusies De kennis van de bloedgroepen is van zeer groot belang bij bloedtransfusies, omdat bij een verkeerde transfusie het ingebrachte bloed wordt afgebroken. Wanneer namelijk een donor van bloedgroep A bloed geeft aan patie¨nt (acceptor) met bloedgroep B, dan zal het antigeen A op de ingebrachte rode bloedcellen als lichaamsvreemd worden herkend. De acceptor zal dan een grote hoeveelheid antilichamen anti-A gaan produceren, waardoor ernstige transfusiereacties kunnen optreden. Een patie¨nt mag daarom nooit bloed ontvangen wanneer in zijn bloedplasma een antilichaam voorkomt gericht tegen een antigeen van de rode bloedcellen van de donor. Omgekeerd is er vrijwel geen gevaar, doordat de antilichamen van de donor in het lichaam van de patie¨nt zo sterk verdund worden dat ze nauwelijks in staat zijn om de aanwezige rode bloedcellen aan te tasten. Op grond hiervan zijn personen met bloedgroep O (nul) te beschouwen als universele donors, omdat hun rode bloedcellen niet kunnen klonteren (agglutineren) door het ontbreken van bloedgroepantigenen. Omgekeerd kunnen patie¨nten met bloedgroep AB van iedere donor bloed ontvangen door het ontbreken van antilichamen. Ze worden daarom wel aangeduid als universele acceptors. Toch kunnen er soms complicaties optreden. Er zijn namelijk mensen met bloedgroep O met in hun bloedplasma zeer hoge concentraties anti-A en anti-B, zodat de besproken verdunning dan niet afdoende is en er toch transfusiereacties kunnen optreden. De term universele donor is daarmee dan ook niet meer te handhaven. Bovendien is gebleken dat er van zowel bloedgroep A als van bloedgroep B subbloedgroepen bestaan, bijvoorbeeld de bloedgroep A1 en A2. Er bestaan dan ook antilichamen anti-A1 en anti-A2. Personen met bloedgroep AB kunnen toch antilichamen in het bloedplasma hebben, bijvoorbeeld bloedgroep A1B met anti-A2 in het bloedplasma. Het begrip universele acceptor is daarmee ook niet meer te handhaven. Op grond van deze mogelijke complicaties wordt er dan ook in principe altijd bloed van dezelfde bloedgroep toegediend, wat bekend staat als isotransfusies. Transfusie van bloed, ook wel volbloed genoemd, komt nauwelijks nog voor. Bij een transfusie wordt gebruikgemaakt van bloedcomponenten (geconcentreerde suspensies van bloedcellen) en van plasmafactoren (bestanddelen uit het bloedplasma in geconcentreerde vorm). Zo zal de patie¨nt wanneer hij uitsluitend rode bloedcellen nodig heeft (bijvoorbeeld bij bloedarmoede), een rodebloedcellenconcentraat (RBC ofwel erytrocytenconcentraat) krijgen toegediend. Dit concentraat wordt ook vaak aan-

79

80

Anatomie en fysiologie niveau 4

geduid met de term packed cells. De hematocrietwaarde hiervan bedraagt 0,7-0,9 l/l. Bij acute leukemie wordt dikwijls een bloedplaatjesconcentraat toegediend. Hemofiliepatie¨nten krijgen preventief stollingsfactoren (factor VIII, factor IX) toegediend. Dit staat bekend onder de naam cryoprecipitaat, omdat deze plasmafracties worden verkregen door invriezen. Voordat tot transfusie, waarbij rode bloedcellen betrokken zijn, wordt overgegaan, wordt de zogenaamde kruisproef uitgevoerd. Hierbij worden de rode bloedcellen van de donor gemengd met serum van de patie¨nt. Pas wanneer hierbij geen klontering optreedt, kan tot transfusie worden overgegaan. De kruisproef heeft een tweeledig doel. Het is enerzijds een controle op eventuele fouten bij de bloedgroepbepaling en anderzijds kan men ontdekken of irregulaire antilichamen (antilichamen van andere bloedgroepen dan van het ABO-stelsel) eventueel ongewenste reacties teweegbrengen.

Resusstelsel In 1940 is de resusfactor ontdekt. Wanneer bloed van een resusaap bij een konijn wordt ingespoten, gaat dit dier resusantilichamen produceren. Als menselijk bloed met deze resusantilichamen wordt gemengd, blijkt er bij mensen van het blanke ras in ongeveer 85% van de gevallen afbraak van rode bloedcellen (hemolyse) op te treden. Dit betekent dat de rode bloedcellen van ongeveer 85% van mensen van het blanke ras het resusantigeen bevatten. Dit antigeen wordt antigeen D genoemd. Zij zijn resuspositief (Rh+), in tegenstelling tot ongeveer 15% van de mensen van het blanke ras die het resusantigeen niet bezitten. Deze mensen zijn resusnegatief (Rh–). Van mensen van het zwarte ras is 95% resuspositief; bij Aziaten is zelfs 100% resuspositief. De resusantilichamen, anti-D, zijn echte immuunantilichamen. Dat wil zeggen: ze komen van nature niet voor en zullen pas opgewekt worden wanneer resusnegatieve personen resuspositief bloed ontvangen. Dit kan zich voordoen bij een (verkeerde) bloedtransfusie en bij zwangerschappen. Wanneer bijvoorbeeld een resusnegatieve persoon een transfusie heeft gehad met resuspositief bloed, zal hij meestal anti-D gaan produceren. Indien hem geruime tijd later weer resuspositief bloed wordt toegediend, kan dit fataal zijn doordat het dan ingebrachte bloed wordt afgebroken (er vindt hemolyse plaats) door het reeds aanwezige anti-D. Ook bij bepaalde zwangerschappen kan zich een dergelijke situatie voordoen, namelijk in het geval dat een resuspositief kind zich ontwikkelt in de baarmoeder van een resusnegatieve moeder. De kans hierop is groot als de vader resuspositief is: resuspositief is immers dominant over resusnegatief. Kort voor en tijdens de geboorte bestaat er kans dat er perforaties in de moederkoek (placenta) ontstaan, waardoor foetale resuspositieve rode bloedcellen in de moederlijke

2

81

Circulatie

circulatie komen. Vanaf enkele dagen na de geboorte zal die moeder dan anti-D gaan produceren. Wanneer bij een volgende zwangerschap het kind weer resuspositief is, zal het moederlijke anti-D tijdens de zwangerschap (anti-D kan de moederkoek passeren) de foetale rode bloedcellen afbreken. Hierdoor ontstaat een ernstige bloedarmoede en tevens worden de hersenen aangetast door de stapeling van het ongekoppelde bilirubine (zie par. 10.17.4), het gele giftige afbraakproduct van hemoglobine. Hierdoor kan het kind bij de geboorte lichamelijk en verstandelijke afwijkingen vertonen, zo het kind al niet voor de geboorte (prenataal) is overleden. Dit probleem wordt voorkomen door anti-D-profylaxe of Ig-anti-D-behandeling (afb. 2.7). 1ste zwangerschap van resuspositief kind moeder (resusnegatief)

geboorte

vanaf enkele dagen na de geboorte productie van anti-D

+

+ + + + + ++

kind (resuspositief) geboorte

+ + +

+ + + + + + ++ + +

+

+ + + + + + + + +

2de zwangerschap van resuspositief kind

2de zwangerschap van resuspositief kind

reactie tussen het anti-D en het resusantigeen: afbraak van rode bloedcellen voor de geboorte

binnen 48 uur na de geboorte inspuiting met anti-D; geen eigen productie van anti-D

+ + + + + ++ + + +

+ + + + + ++

normaal verlopende zwangerschap rode bloedcel + (resuspositief) anti-D

Afbeelding 2.7 Schema van de vorming van anti-D als een resusnegatieve vrouw is bevallen van een resuspositief kind.

Hiertoe worden alle resusnegatieve vrouwen in de dertigste week van de eerste zwangerschap geı¨mmuniseerd met antiresusimmunoglobuline. Daarnaast wordt bij de resusnegatieve moeder binnen 48 uur na de geboorte van het resuspositieve kind anti-D ingespoten. Hierdoor worden de foetale rode bloedcellen die bij de moeder circuleren, snel afgebroken zodat de moeder niet meer gestimuleerd wordt tot productie van anti-D en het immuunsysteem van de moeder ten aanzien van de vorming van eigen anti-D wordt onderdrukt. Het toegediende immunoglobuline blijkt geen nadelig effect te hebben wanneer de moeder opnieuw zwanger is van een resuspositief kind. Bloedgroepantigenen op witte bloedcellen en bloedplaatjes Sommige bloedgroepantigenen die voorkomen op rode bloedcellen blijken ook voor te komen op andere bloedcellen. Zo blijken de anti-

82

Anatomie en fysiologie niveau 4

genen van het ABO-systeem ook tot uiting te komen op bloedplaatjes en witte bloedcellen. Veel belangrijker echter zijn de antigenen van het HLA-systeem (humaan leukocytenantigeen-systeem). HLA-systeem Het HLA-systeem wordt ook wel aangeduid als het ‘major histocompatibility complex’ (MHC). Het bestaat uit een groot aantal genen die zich bevinden op de korte arm van chromosoom 6. Van deze genen bestaan verschillende klassen. Het HLA-systeem is van groot belang voor de immuunrespons en voor het ontstaan van auto-immuunziekten. De HLA-antigenen (vooral klasse I) zijn ook belangrijk bij transplantaties en transfusies (zie par. 3.9).

Intermezzo 2.4 Transfusiereacties Iedere transfusie is te beschouwen als een transplantatie en brengt het risico met zich mee dat er ongewenste bijwerkingen optreden. In de praktijk worden er slechts drie soorten transfusie toegediend (zoals reeds is aangegeven wordt volbloed zelden toegepast): – rodebloedcellenconcentraat (erytrocytenconcentraat); – bloedplaatjesconcentraat (trombocytenconcentraat); – FFP (fresh frozen plasma). Om de ongewenste bijwerking van de witte bloedcellen te voorkomen worden zij er bij een rodebloedcellenconcentraat vooraf uit gefilterd. Ondanks alle voorzorgsmaatregelen, zoals kruisproeven en bloedveiligheidstesten, kunnen er toch complicaties optreden. Bij een te snelle of te massale transfusie bij patie¨nten met een slecht functionerend hart kan er een overbelasting ontstaan van de bloedcirculatie. Transfusiereacties berusten meestal op een immunologische reactie, dikwijls door de aanwezigheid van antilichamen, die niet behoren tot het ABO-systeem. Dergelijke transfusiereacties worden hemolytische transfusiereacties genoemd, omdat hierbij een versnelde bloedafbraak (hemolyse) plaatsvindt. Hierdoor is er sprake van een te hoge Hb-concentratie in het bloedplasma, de aanwezigheid van hemoglobine in de urine en veel bilirubine in het bloed (het afbraakproduct van Hb), waardoor geelzucht (icterus) kan ontstaan. Bij de immunologische reactie tussen rode bloedcellen en de aanwezige antilichamen worden biologisch actieve stoffen gevormd waarvan de volgende symptomen het gevolg kunnen zijn: – koorts, vermoedelijk door prikkeling van het temperatuurcentrum in de hersenen; – koude rillingen, door de snelle stijging van de lichaamstemperatuur;

2

Circulatie

– roodheid van de huid door sterke vaatverwijding (vasodilatatie); – shock als gevolg van een sterke vaatverwijding bij gelijkblijvend bloedvolume.

Intermezzo 2.5 Bloedveiligheidstesten Iedere bloeddonatie wordt serologisch getest (antilichaamscreening) op de aanwezigheid van de volgende virussen en een bacterie: – hiv (humaan immunodeficie¨ntievirus), de veroorzaker van aids; wanneer een donor zich voor het eerst meldt en hivnegatief is, mag er pas na een half jaar voor het eerst bloed worden gegeven; – HCV (hepatitis C-virus); – HBV (hepatitis B-virus); – HTLV (humaan T-celleukemievirus), oorzaak van een lymfatische leukemie; – Treponema pallidum, de bacterie die de geslachtsziekte syfilis veroorzaakt.

2.1.9 bloedstelping (hemostase) Bloedstelping (hemostase) is het proces waarbij het bloedverlies na een bloeding tot een minimum wordt beperkt. Bloedstelping bestaat uit de volgende drie stappen: – vaatvernauwing (vasoconstrictie); – vorming van een bloedprop; – bloedstolling (coagulatie). Hierna zorgt het inmiddels op gang gekomen ontstekingsproces voor vaatverwijding (vasodilatatie). Vaatvernauwing Direct nadat de wanden van slagaders en kliene slagaders beschadigd zijn geraakt, treedt vaatvernauwing op van het circulaire, gladde spierweefsel. Dit leidt tot een vaatkramp (vasculair spasme) waarmee tot uren na de verwonding het bloedverlies kan worden beperkt. Deze vaatvernauwing is goed te constateren bij een snee met een mes: de wond begint pas na een tijdje te bloeden. Opmerkelijk is dat deze vaatkramp sterker is naarmate het geweld groter is. Vorming van bloedprop Bij dit proces spelen de bloedplaatjes een belangrijke rol. Overal waar de binnenbekleding (het endotheel) van het bloedvat is beschadigd, kleven (adhesie) de bloedplaatjes aan elkaar. Dit gebeurt hoofdzakelijk aan het bindweefsel van het basaalmembraan dat onder het endotheel ligt. Voor dit aan elkaar kleven is de vonwillebrandfactor (VWF) noodzakelijk. Na de adhesie veranderen de bloedplaatjes van vorm en

83

84

Anatomie en fysiologie niveau 4

vormen zij een fijnmazig netwerk. Bovendien scheiden zij een serie vaatactieve stoffen af, bijvoorbeeld serotonine. Ten slotte vindt samenklontering (aggregatie) plaats, waarbij samen met het fibrine (dat ontstaat tijdens het stollingsproces; zie verder) een prop ontstaat, die beschadigingen in de wand van kleine bloedvaten efficie¨nt kan afsluiten. Bloedstolling Zolang bloed in de bloedvaten circuleert is het een vloeibaar medium. Zodra bloed echter het vaatbed verlaat treedt gelvorming op, waarbij een gelige vloeistof wordt afgescheiden. De gel wordt een stolsel (trombus) genoemd: een netwerk van fibrinedraden met insluitsels, zoals bloedplaatjes en rode bloedcellen. De afgescheiden vloeistof heet serum. Normaal is dit stollingsproces zo nauwkeurig geregeld dat het alleen bij vaatwandbeschadigingen in gang gezet wordt. De sterke stroming van het bloed beschadigt ook in intacte bloedvaten voortdurend de vaatwand. Normaal zijn stolling en antistolling in evenwicht. Wanneer de stolling overweegt is er sprake van trombose. Wanneer het stollingsproces te langzaam verloopt, kunnen spontane bloedingen het gevolg zijn. Voor een goed verloop van het stollingsproces is een groot aantal verbindingen noodzakelijk die samengevat worden onder de naam stollingsfactoren (I t/m XIII, waarbij factor VI niet blijkt te bestaan). Hiertoe behoren: – door de lever gesynthetiseerde enzymen, die in inactieve vorm in het bloed circuleren; voor de synthese van een aantal van deze enzymen is vitamine K nodig; – stoffen die door het beschadigde weefsel en door bloedplaatjes worden afgescheiden; – Ca2+ (calciumionen); doordat Ca2+-ionen noodzakelijk zijn voor de bloedstolling kan het bloed onstolbaar gemaakt worden door de vrije calciumionen te binden, bijvoorbeeld door toevoeging van natriumcitraat bij donorbloed of door toevoeging van de stof EDTA, veelal toegepast voor laboratoriumtests. Het stollingsproces kan worden beschouwd als een domino-effect, waarbij de stollingsfactoren elkaar onderling activeren. Het eerste stadium van het stollingsproces bestaat uit de vorming van protrombinase, dat in staat is om protrombine om te zetten in trombine. Dit kan langs twee routes (afb. 2.8): – bij de stolling die begint buiten het bloedvat (extrinsieke stolling), lekt een stof (de zogenaamde weefselfactor of weefseltromboplastine, factor III) vanuit beschadigde cellen buiten het bloedvat naar het bloed; in het bloed leidt het in een aantal stappen binnen enkele seconden tot de vorming van protrombinase; – bij de stolling die begint in het bloedvat (intrinsieke stolling), wordt de vorming van het genoemde protrombinase in gang gezet, nadat bloedplaatjes in contact zijn gekomen met het basaalmembraan, dat ligt onder de binnenbekleding van het bloedvat; de intrinsieke

2

85

Circulatie

intrinsiek systeem negatief geladen oppervlak factor XII

geactiveerde factor XII (collageen; glas)

kallikreïne kininogeen geactiveerde factor XI

factor XI

Ca 2+

extrinsiek systeem

factor IX

geactiveerde factor IX

weefseltromboplastine (weefselfactor)

factor VIII

geactiveerde factor VIII

factor VII

Ca 2+ fosfolipide (bloedplaatjes)

2+

Ca

geactiveerde factor X geactiveerde factor V Ca 2+ fosfolipide (bloedplaatjes)

factor X factor V

p ro tro mb in e

f acto r X III

protrombinase

tro mb in e

f ib rin o g een tro mb in e g eactiveerd e f acto r X III Ca 2+

f ib rin emo n o meer ( o p lo sb aar)

f ib rin ep o lymeer ( o n o p lo sb aar)

Afbeelding 2.8 Schema van de intrinsieke en extrinsieke wegen van de bloedstolling.

stolling is aanmerkelijk complexer dan de extrinsieke en duurt dan ook veel langer (enkele minuten). Na de vorming van protrombinase volgen de stappen van de gemeenschappelijke route. Protrombinase stimuleert (samen met Ca2+-ionen) de omzetting van protrombine (factor II) in trombine. Het aldus gevormde trombine zorgt er (samen met Ca2+-ionen) voor, dat de in het bloedplasma opgeloste fibrinogeen (factor I) wordt omgezet in fibrine. Dit fibrine vormt een netwerk van draden (waarin bloedplaatjes en rode bloedcellen worden ingesloten): de eigenlijke trombus. De verschillende stappen van het stollingsproces versterken elkaar. Het mogelijke gevolg zou kunnen zijn, dat enige tijd na het op gang komen van de stolling, het bloed als geheel gestold is. Dat dit niet gebeurt komt onder andere doordat het gevormde trombine, bij de eerste hierboven genoemde stap gevormd, vrijwel geheel wordt ingesloten in de trombus en aldus onwerkzaam wordt gemaakt. Verder circuleren er in het bloed talrijke antistollingsmiddelen (anticoagulantia; ten onrechte dikwijls ‘bloedverdunners’ genoemd), onder andere heparine. Heparine wordt geproduceerd in mestcellen en basofiele granulocyten (zie par. 3.3.2). Het inactiveert trombine via stimulering van de vorming van het eiwit antitrombine.

86

Afbeelding 2.9 Schema van enkele mechanismen waardoor bloedstolling wordt tegengegaan.

Anatomie en fysiologie niveau 4

ant i sto l l i n g

s to l l i n g p ro t ro mb i n e

h e p a ri n e + an t i t ro mb i n e I I I

-

+

-

i n t ri n s i e k systeem e x t ri n s i e k systeem

p ro t e ï n e C + t ro mb i n e

( p o l y me ri s a t i e ) f i b ri n o g e e n

f i b ri n e ( f i b ri n o l y s e )

p l a s mi n o g e e n

p l a s mi n e

w e e f s e l p l a s mi n o g e e n a c t i v a t o r ( t PA )

Antistolling Zoals vermeld komt het intrinsieke stollingsproces overal in het lichaam meerdere malen per dag op gang, bijvoorbeeld bij kleine oneffenheden op de vaatwand en bij atherosclerose (slagaderverkalking). Om te voorkomen dat zulke onnodige stolsels zich handhaven of zich zelfs uitbreiden, wordt het plasma-eiwit plasminogeen in het stolsel opgenomen (afb. 2.9). Door diverse factoren (o.a. afkomstig uit intacte endotheelcellen) wordt plasminogeen omgezet in plasmine, een enzym dat stolsels afbreekt.

Intermezzo 2.6 Geneesmiddelen voor antistolling Heparine en daarvan afgeleide middelen, zoals nadroparine (Fraxiparine1), worden veel gebruikt om stolling te voorkomen (tromboseprofylaxe), bijvoorbeeld voor een operatie. Een geheel ander werkingsmechanisme bij de tromboseprofylaxe hebben de geneesmiddelen uit de groep van de cumarinederivaten (Sintrom1, Marcoumar1). Deze stoffen blokkeren in de lever de bindingsplaats voor vitamine K (vitamine-K-antagonisten). Op deze manier verhinderen zij de vorming van nieuwe stollingsfactoren. Het praktische verschil tussen heparine en cumarinederivaten is dat heparine snel werkt maar vrij snel is uitgewerkt, terwijl

2

Circulatie

cumarinederivaten pas later beginnen te werken. Er zijn immers nog stollingsfactoren in het bloed aanwezig op het moment dat met de medicatie wordt begonnen. Een cumarinederivaat werkt zo op termijn en werkt ook langer door. Om de juiste dosis te berekenen worden vaak een of meer bloedstelpingstests afgenomen. De meest gebruikte is de protrombinetijd (PT), een maat voor de stollingstijd in aanwezigheid van weefseltromboplastine (= weefselfactor = factor III). De protrombinetijd is daarmee een maat voor de extrinsieke stolling. De uitkomsten van zo’n test zijn afhankelijk van het gebruikte tromboplastinepreparaat. Tegenwoordig zijn alle PT-tests gestandaardiseerd (INR = international normalized ratio). Geneesmiddelen die een trombus proberen op te lossen (trombolytische geneesmiddelen), zoals streptokinase en urokinase, werken via het activeren van het enzym plasmine. Zij worden toegepast na een hartinfarct, bij onbloedige CVA’s en na trombose in de grote beenvaten. Deze middelen worden bereid uit cultures van streptokokken en tegenwoordig vaak via de recombinant-DNA-techniek (zie hoofdstuk 13). Sommige mensen kunnen er afweer tegen ontwikkelen, waardoor het geneesmiddel niet langer werkzaam is.

Een gestoorde stelping en stolling kan het gevolg zijn van de afwezigheid van bepaalde stollingsfactoren. Relatief vaak voorkomend zijn de volgende drie stollingsstoornissen: – hemofilie A (bloederziekte A); hierbij ontbreekt door een genetische variatie stollingsfactor VIII. In het schema (afb. 2.9) is af te lezen dat dit vooral gevolgen zal hebben voor de intrinsieke route; – hemofilie B (bloederziekte B); hierbij ontbreekt factor IX, eveneens deel uitmakend van de intrinsieke bloedstolling; – de ziekte van Von Willebrand; hierbij is de hechting van de bloedplaatjes aan de vaatwand verstoord. 2.1.10 gastransport in het bloed Bij de verbrandingsprocessen in de lichaamscellen wordt voortdurend zuurstof verbruikt en koolstofdioxide geproduceerd. Dankzij de circulatie vertonen de concentraties van deze stoffen geen grote schommelingen. Zuurstoftransport Door de geringe oplosbaarheid van zuurstof in het bloedplasma zal het transport vrijwel volledig in gebonden toestand moeten plaatsvinden. Onder normale omstandigheden kan er bij een normale zuurstofspanning slechts 3 ml O2/l bloedplasma oplossen, terwijl in gebonden toestand 200 ml O2/l kan worden vervoerd. Nadat de zuurstof door diffusie vanuit de longblaasjes (alveoli) in het bloedplasma is gekomen, wordt zuurstof gebonden door het roodgekleurde eiwit hemoglobine (Hb) in de rode bloedcellen. Doordat de

87

88

Anatomie en fysiologie niveau 4

rode bloedcellen zeer veel Hb bevatten en het totale oppervlak van alle rode bloedcellen zeer groot is, kan er in korte tijd een zeer grote hoeveelheid zuurstof worden gebonden tot HbO2 (oxyhemoglobine). De zuurstofbinding wordt oxygenatie genoemd. In hemoglobine wordt alle aanwezige zuurstof gebonden aan het heemijzer. Hierdoor is er geen zuurstof beschikbaar om de nodige energie voor de rode bloedcel zelf te leveren. Verbranding zonder zuurstof (anaerobe verbranding) is daarom in een rode bloedcel geen uitzondering maar regel. Als gevolg van deze anaerobe verbranding is er in een rode bloedcel altijd een hoge concentratie melkzuur. Bij aandoeningen waarbij de rode bloedcellen beschadigd zijn (hemolyse), zal daardoor de concentratie melkzuur (lactaat) in het bloedplasma stijgen. Het transport van zuurstof door hemoglobine staat verder beschreven in paragraaf 4.4.1.

Intermezzo 2.7 Koolmonoxidevergiftiging Door kool(stof )monoxidevergiftiging (‘kolendampvergiftiging’) wordt het zuurstoftransport sterk verminderd, doordat het gas CO (koolstofmonoxide) een ongeveer tweehonderd keer sterkere bindingsneiging heeft voor hemoglobine dan O2. Wanneer de ingeademde lucht slechts 0,5% CO bevat, wordt al 90% van het hemoglobine geblokkeerd. De gevormde verbinding HbCO (carboxyhemoglobine) heeft een oranjerode kleur. Door de patie¨nt te beademen met pure zuurstof kan het aanwezige HbCO weer omgezet worden in HbO2. Onder normale omstandigheden is maximaal 5% van Hb aanwezig in de vorm van HbCO. Auto-uitlaatgassen vormen een belangrijke bron. Bij rokers kan het percentage verdubbeld zijn.

Koolstofdioxidetransport Het koolstofdioxide, dat bij de verbranding in de mitochondrie¨n (zie hoofdstuk 1) is gevormd, verplaatst zich door middel van diffusie achtereenvolgens vanuit de cel naar het weefselvocht en vervolgens via het membraan van het haarvat (capillair) naar het bloedplasma. Een klein deel van dit CO2 (8%) lost in het bloedplasma op en wordt in die vorm naar de longen vervoerd. De rest verplaatst zich door middel van diffusie naar de rode bloedcel. Hier bindt zich een deel (22%) aan de aminogroepen van eiwitten. Het koolstofdioxidetransport wordt verder besproken in paragraaf 4.4.2. 2.2

Bloedvatstelsel

Het bloedvatstelsel (tractus circulatorius) bestaat uit het hart (de pomp) en de bloedvaten (afb. 2.10). De bloedvaten worden onderverdeeld in slagaders (arterie¨n), kleine slagaders (arteriolen), haarvaten (capillairen), kleine aders (venulen) en aders (venen). De (kleine) slagaders voeren het bloed van het hart

2

89

Circulatie

hoofd

halsslagader (v. jugularis)

halsslagader (a. carotis)

longen

longslagader (a. pulmonalis)

longader (v. pulmonalis)

bovenste holle ader (v. cava superior) r.b.

onderste holle ader (v. cava inferior)

leverader (v. hepatica)

Afbeelding 2.10 Bloedvatstelsel; rood = zuurstofrijk bloed; blauw = zuurstofarm bloed; l.b. = linkerboezem; l.k. = linkerkamer; r.b. = rechterboezem; r.k. = rechterkamer.

l.b. aorta

r.k. l.k.

leverslagader (a. hepatica) nierslagader (a. renalis)

lever nier

nier

nierader (v. renalis)

poortader (v. portae)

darm darmslagader (a. mesenterica)

overige organan

Afbeelding 2.11 Schematische verdeling van het bloedvolume over bloedvaten en organen. aders (65%)

hart (7%) slagadertjes (2%) haarvaten (5%) slagaders (13%) longvaten (8%)

af en kloppen daardoor, vandaar de naam slagader. De (kleine) aders voeren het bloed terug naar het hart. De haarvaten (capillairen) vormen de overgang tussen het arterie¨le (slagaderlijke) en veneuze (aderlijke) deel van het vaatstelsel. Alleen van haarvaten is de wand doorlaatbaar. Daarom vindt alleen daar afgifte plaats van zuurstof en voedingsstoffen aan het weefsel en opname van koolstofdioxide vanuit het weefsel. In de longcapillairen verlopen deze processen omgekeerd. Het meeste bloed bevindt zich in de aders, die daarmee dienen als opslagvaten van het bloed (afb. 2.11). 2.2.1 het hart Het hart (cor, cardia) beslaat het grootste deel van de ruimte in de borstholte tussen de longen, het mediastinum. Het heeft de grootte van een vuist en ligt pal achter het borstbeen (sternum) op de peesplaat van het middenrif (diafragma).

90

Afbeelding 2.12 Het hart met aan- en afvoerende bloedvaten; buikzijde (ventrale zijde), overlangse doorsnede.

Anatomie en fysiologie niveau 4

aorta

bovenste holle ader (vena cava superior)

truncus pulmonalis linkerlongslagader (arteria pulmonalis)

rechterlongslagader (arteria pulmonalis)

linkerboezem (linkeratrium)

rechterboezem (rechteratrium)

linkerlongaders (venae pulmonales)

uitmonding sinus coronarius

peeskoordje (chorda tendinea)

onderste holle ader (vena cava inferior)

linkerkamer (linkerventrikel)

rechterkamer (rechterventrikel)

tussenschot (septum cordis)

Afbeelding 2.13 Hart: rugzijde (dorsale zijde). linkerlongslagader (arteria pulmonalis)

aorta

bovenste holle ader (vena cava superior)

linkerboezem (linkeratrium) linkerlongader (venae pulmonales)

rechterboezem (rechteratrium)

linkerkransslagader (arteria coronaria)

rechterlongaders (venae pulmonales)

sinus coronarius

onderste holle ader (vena cava inferior)

linkerkamer (linkerventrikel) kransaders (vena coronaria)

rechterlongslagader (arteria pulmonalis)

hartpunt (apex)

rechterkamer (rechterventrikel)

rechterkransslagader (arteria coronaria)

Ligging en bouw van het hart Het bovenste deel van het hart wordt de basis genoemd. Op deze plaats zijn de grote vaten aan het hart bevestigd. Ze vormen samen de vaatsteel (afb. 2.12 en afb. 2.13).

2

91

Circulatie

De stompe hartpunt (apex) ligt aan de linkerzijde tussen de vijfde en de zesde rib, ongeveer 8 cm vanaf het midden van het borstbeen (sternum). Aan de rechterzijde ligt het hart, ruim 2 cm naast het borstbeen. Het hart is omgeven door het hartzakje (pericard). Het harttussenschot (septum cordis) verdeelt het hart in een linker- en rechterhelft. Iedere harthelft bestaat uit een boezem (atrium), het bovenste deel en het onderste deel dat kamer (ventrikel) wordt genoemd. De fibreuze ring (anulus fibrosus) vormt de scheiding tussen de boezems en de kamers. In deze ring bevinden zich de twee soorten kleppen: de atrioventriculaire kleppen (AV-kleppen) en de arterie¨le kleppen (zie kleppen). Aan de beide boezems zitten uitstulpingen, de zogenaamde hartoortjes (auriculae). De boezems zijn de plaatsen waar de aders in het hart uitmonden. In de linkerboezem monden de vier longaders (venae pulmonales, enkelvoud: vena pulmonalis) uit. De rechterboezem is de mondingsplaats voor de bovenste holle ader (vena cava superior) en de onderste holle ader (vena cava inferior) en (aan de achterzijde van het hart) de sinus coronarius, het verzamelvat van de kransaders (venae coronariae, enkelvoud: vena coronaria). Vanuit de beide hartkamers voeren twee grote slagaders het bloed van het hart af. Vanuit de linkerkamer door de aorta (grote lichaamsslagader). Vanuit de rechterkamer vindt de bloedafvoer plaats door de truncus pulmonalis, die zich meteen vertakt in de linker- en rechterlongslagader (arteria pulmonalis). Bouw van de hartwand De hartwand is van binnen naar buiten opgebouwd uit de volgende lagen (afb. 2.14): rechterboezem endocard myocard epicard pericard atrioventriculaire klep peeskoordjes (chordae tendineae) rechterkamer papillairspier pericardholte

– endocard; dit is een laag endotheel met daaronder een laagje bindweefsel. Het endocard doet dienst als een gladde binnenbekleding van de hartwand. De atrioventriculaire kleppen zijn te beschouwen als plooien van het endocard;

Afbeelding 2.14 Bouw van de hartwand.

92

Anatomie en fysiologie niveau 4

– myocard; dit is veruit de dikste laag van de hartwand en bestaat uit dwarsgestreept (maar onwillekeurig!) spierweefsel. Het myocard van de linkerkamer is het dikst met het oog op de kracht die ontwikkeld moet worden om het bloed van hieruit in de aorta en daarmee het hele lichaam in te persen. Dit komt tot uitdrukking in het verschil in druk in linker- en rechterkamer; – epicard; het is een dun elastisch laagje, dat met het hart is vergroeid. Het vormt het binnenste (viscerale) blad van het hartzakje; – pericard; dit is het buitenste (parie¨tale) blad van het hartzakje. Ter hoogte van de hartbasis gaat het pericard over in het epicard. Tussen de beide bladen bevindt zich een smalle ruimte, de pericardholte, gevuld met vocht. Dit vochtlaagje doet dienst als glijspleet zodat het hart, vrijwel zonder wrijving, kan verschuiven. Dit tweebladige systeem is te vergelijken met de pleurabladen rondom de longen. In de praktijk is de term pericard synoniem met het hartzakje. Kleppen In en bij het hart bevinden zich kleppen die dezelfde functie hebben: het voorkomen dat het bloed terugstroomt, zodat het eenrichtingsverkeer van het bloed is gewaarborgd. De kleppen zijn bevestigd aan de fibreuze ring, waarin zich vier grote openingen bevinden: de twee openingen op de grens van boezem en kamers (links en rechts) en de twee openingen aan het begin van de beide slagaders, de stam van de longslagaders (truncus pulmonalis) en de aorta. Op grond hiervan worden twee soorten kleppen onderscheiden (afb. 2.15): – atrioventriculaire kleppen; deze kleppen, kortweg aangeduid als AVkleppen, bevinden zich op de grens van boezem en kamer. Tussen linkerboezem en linkerkamer bevindt zich de tweeslippige klep (bicuspidalisklep), gewoonlijk aangeduid als mitralisklep. Op de grens van rechterboezem en rechterkamer bevindt zich de drieslippige klep (tricuspidalisklep). De AV-kleppen zijn plooien van het endocard, die met dunne peeskoordjes (chordae tendineae) vastzitten aan de papillairspieren (uitstulpingen van het myocard aan de binnenzijde van de kamers). Door de peeskoordjes wordt voorkomen dat bij contractie van de kamers de kleppen doorslaan waardoor bloed vanuit de kamers zou terugstromen naar de boezems; – arterie¨le kleppen; deze kleppen zitten eveneens vast aan de fibreuze ring en wel bij het begin van de aorta en de truncus pulmonalis: een aortaklep en een pulmonalisklep. Omdat de arterie¨le kleppen ieder zijn opgebouwd uit drie halvemaanvormige (semilunaire) zakjes worden ze halvemaanvormige kleppen (semilunairkleppen) genoemd. Bloedvoorziening van het hart De hartspier zelf wordt van bloed voorzien door de linker- en rechterkransslagader (linker arteria coronaria en rechter arteria coronaria). Het zijn eindslagaders (zie bij bijzondere vaatsystemen in par. 2.2.2). Het zijn de eerste zijtakken van de aorta waarvan het begin pal achter de aortaklep ligt. Wanneer het bloed uit de kamer stroomt, worden

2

93

Circulatie

pulmonalisklep linkerkransslagader fibreuze ring (anulus fibrosus)

Afbeelding 2.15 Hart: AVkleppen en arterie¨le kleppen (bovenaanzicht).

truncus pulmonalis aortaklep

rechterkransslagader

tweeslippige klep (mitralisklep)

sinus coronarius

holle aders

nervus vagus (-)

sinusknoop

drieslippige klep (tricuspidalisklep)

Afbeelding 2.16 Prikkel- en geleidingssysteem van het hart.

sympathische zenuwvezels (+)

linkerboezem

rechterboezem atrioventriculaire knoop (AV-knoop) bundel van His rechterkamer

bundeltak linkerkamer

vezels van Purkinje

deze openingen door de aortaklep gedeeltelijk afgesloten. Hiermee wordt voorkomen dat er een te grote druk op de kransslagaders komt te staan. Aan de dorsale zijde van het hart verenigen de kransaders (coronairvenen, venae coronariae) zich tot de sinus coronarius die, evenals de beide holle aders, uitmondt in de rechterboezem. Prikkel- en geleidingssysteem Om het samentrekken (de contractie) ritmisch te laten verlopen beschikt het hart over een bepaald soort weefsel, het nodale weefsel, dat zelfstanding impulsen kan genereren. Nodaal weefsel (nodus = knoop) bevindt zich in de sinusknoop of SA-knoop (sinu-atriale knoop, afb. 2.16). De SA-knoop ligt in de wand van de rechterboezem op de plaats waar de onderste en bovenste holle aders uitmonden. De sinusknoop fungeert als primaire gangmaker (pacemaker) van het hart. Daarom wordt de hartslagfrequentie ook vaak sinusfrequentie genoemd. Een tweede concentratie van nodaal weefsel ligt in het atriumseptum, boven de fibreuze ring, en wordt de atrioventriculaire knoop of AV-knoop genoemd. Vanuit de AV-knoop brengt het geleidingssysteem van de

94

Anatomie en fysiologie niveau 4

bundel van His de impuls over het ventrikelseptum naar de hartpunt. Hier gaan de beide bundeltakken over in de vezels van Purkinje en het eigenlijke ventrikelmyocard. Impulsvorming Om de werking van de hartspier te begrijpen, wordt hier de impulsvorming in een cel beschreven. Over het membraan van iedere levende cel heerst een spanningsverschil, de rustpotentiaal genoemd. De binnenzijde van de cel is dan negatief geladen ten opzichte van de buitenzijde. Deze potentiaal wordt voornamelijk in stand gehouden door een verschil in concentratie van ionen binnen en buiten de cel. Van de positief geladen deeltjes zijn K+-ionen de belangrijkste binnen in de cel. Buiten de cel, in weefselvocht en bloedplasma, zijn dat de Na+-ionen. Hoewel het celmembraan slecht doorlaatbaar is voor natrium- en kaliumionen, lekken er langzaam natriumionen naar binnen en kaliumionen naar buiten. Om het concentratieverschil in stand te houden bevinden zich in het celmembraan Na/K-pompen. Dit zijn eiwitmoleculen, die aan de buitenzijde van de cel kaliumionen binden en aan de binnenzijde natriumionen. Ten koste van energie worden deze ionen tegen de concentratie in weer naar binnen (K+) en naar buiten (Na+) getransporteerd. De Na/K-pomp is hiermee essentieel voor het in stand houden van de rustpotentiaal. Wanneer een cel geprikkeld wordt, treden er veranderingen op in de doorlaatbaarheid van het celmembraan. Dat is bijvoorbeeld het geval wanneer er licht op het netvlies valt of wanneer een zenuw een spier activeert. Wanneer de cel wordt geprikkeld is de eerste verandering die optreedt het openen van kanalen voor Na+-ionen in het celmembraan. Omdat de natriumconcentratie buiten de cel groter is dan daarbinnen, stromen nu Na+-ionen de cel in. Het aantal Na+-ionen dat binnenstroomt is heel klein; ook in een geprikkelde cel is de concentratie Na+ binnen nog steeds veel kleiner dan die buiten de cel. Het gevolg van de instroom van Na+-ionen (positieve deeltjes!) is, dat de binnenkant positief wordt. Dit wordt depolarisatie genoemd. Als gevolg van de depolarisatie sluiten de natriumkanalen zich en stopt de instroom van Na+-ionen. Tegelijkertijd gaan er kanalen voor K+-ionen open en komt er een uitstroom van (een klein aantal) K+-ionen (positieve deeltjes!) op gang. De buitenkant van de cel wordt daardoor weer positief, de cel ‘repolariseert’. Ten slotte stopt ook weer de uitstroom van K+. De Na/ K-pomp brengt alle ionen weer op hun plaats en de rustpotentiaal is hersteld. De hierboven beschreven opeenvolging van gebeurtenissen wordt een actiepotentiaal genoemd. Ee´n actiepotentiaal is e´e´n impuls. Actiepotentialen kunnen zich door impulsgeleiding en impulsoverdracht verplaatsen over zenuwcellen, spiercellen en kliercellen (zie par. 6.2). Bijzondere eigenschappen van het nodale weefsel De cellen in de verschillende delen van het hart (het nodale weefsel, zie hiervoor) hebben de bijzondere eigenschap dat zij spontaan de-

2

Circulatie

polariseren, zonder invloed van prikkels van buiten. Een hart gaat, mits voorzien van zuurstof en voedingsstoffen, ook buiten het lichaam nog uren door met kloppen. De snelheid van spontane depolarisatie is het hoogst in de sinusknoop (100 keer per minuut, de intrinsieke sinusfrequentie). Ook de AV-knoop en het kamermyocard kunnen spontaan depolariseren, maar met een lagere snelheid. Voor de AV-knoop is de eigen frequentie ongeveer 50 keer per minuut, voor het kamermyocard is deze nog lager. Een tweede bijzondere eigenschap van hartspiervezels is de aanwezigheid van ionenkanalen tussen de cellen onderling (nexusverbindingen). Wanneer e´e´n cel in het hart om wat voor reden dan ook depolariseert, kunnen de ingestroomde Na+-ionen via deze nexusverbindingen rechtstreeks naar de buurcellen stromen, waardoor deze op hun beurt ook weer depolariseren. Spontane depolarisatie van e´e´n cel (normaal gesproken in de sinusknoop) leidt tot depolarisatie van alle aangrenzende cellen. Wat zijn de praktische consequenties van deze bijzondere eigenschappen van het hart? In rust depolariseert de sinusknoop ongeveer 70 maal per minuut. Het verschil met de intrinsieke sinusfrequentie van 100 per minuut wordt veroorzaakt door het effect van het parasympathische zenuwstelsel. De depolarisatie van de sinusknoop activeert de naburige cellen van het boezemmyocard. De impuls verspreidt zich over het boezemmyocard zoals een golf in een vijver. Als gevolg van deze depolarisatie contraheert het boezemmyocard. Deze fase wordt de boezemsystole genoemd. De depolarisatiegolf stopt bij de fibreuze ring, die elektrisch isolerend is. Omdat de AV-knoop deel uitmaakt van het boezemmyocard neemt ook dit orgaan de impuls van de sinusknoop over. Het is hierbij van belang, dat de AV-knoop een lagere eigen frequentie heeft. Voordat de AV-knoop zelfstandig aan depolarisatie is toegekomen, heeft dit orgaan al een opdracht vanuit de sinusknoop ontvangen. De impuls wordt in de AV-knoop ongeveer 0,1 seconde vastgehouden. Inmiddels repolariseert de boezemwand en ontspant de boezemspier zich: de boezemsystole is ten einde. Vanuit de AV-knoop wordt de depolarisatie vervolgens langs het geleidingssysteem van de bundel van His door de fibreuze ring geleid en via de bundeltakken naar de apex van het hart. Hier gaat het geleidingssysteem via de purkinjevezels over in het eigenlijke myocard, zodat nu ook de kamerwand begint te depolariseren en samen te trekken. De impuls loopt ten slotte langs de buitenwanden van kamers terug naar de fibreuze ring. Vanaf dit moment is de hele kamerwand gedepolariseerd en daarmee samengetrokken. Deze fase komt zo overeen met de kamersystole. Als laatste repolariseert de kamerwand weer en de hartrustfase begint.

95

96

Anatomie en fysiologie niveau 4

Sinusritme Een normaal sinusritme ligt in rust tussen de 50 en 100 per minuut. Dit ritme wordt beı¨nvloed door het zenuwstelsel en hormonenen. De sinusknoop wordt geı¨nnerveerd door sympathische zenuwvezels. Deze versnellen de sinusknoop bij bijvoorbeeld inspanning en onder invloed van emoties, met als gevolg verhoging van de hartslagfrequentie (tachycardie). Andere takken van het sympathische stelsel lopen naar de kamerspier en vergroten de slagkracht en daarmee het slagvolume. De zwervende zenuw (nervus vagus, de tiende hersenzenuw) bevat de belangrijkste parasympathische vezels. De linkertak vertraagt de sinusknoop, met als gevolg verlaging van de hartslagfrequentie (bradycardie), de rechtertak vertraagt de AV-geleiding. Hormonaal wordt de sinusknoop vooral beı¨nvloed door adrenaline uit de bijnierschors met vergroting van de hartslagfrequentie als gevolg. Adrenaline heeft ook een stimulerend effect op de slagkracht. De sinusknoop wordt ten slotte nog beı¨nvloed door de ademhaling. Inademing geeft een lichte stijging van de hartslagfrequentie, uitademing doet de sinusfrequentie juist dalen. Deze variaties in de hartslagfrequentie bij in- en uitademing zijn goed te zien op een ecg (zie intermezzo 2.8) en staan bekend onder de naam respiratoire aritmie. De daling van de thoraxdruk, die bij inademing optreedt, heeft ook invloed op het slagvolume. Door rek van de boezemwand kan het hart zich beter vullen, waardoor bij inademing niet alleen de frequentie maar ook het slagvolume stijgt. Wanneer om bepaalde redenen de sinusknoop stopt met het afgeven van impulsen of wanneer deze impulsen de AV-knoop niet kunnen bereiken, neemt de AV-knoop de aansturing van kamers over (escaperitme). De hartslagfrequentie daalt dan tot de intrinsieke AVfrequentie van 40 tot 50 per minuut. In het geval van sinusuitval ontbreekt dan vanzelfsprekend de boezemsystole. In geval van een AV-blok trekken boezems en kamers met verschillende ritmes samen. Wanneer de sinusknoop en AV-knoop beide uitvallen kan het hart nog overgaan op een nog lager kamer-escaperitme.

Intermezzo 2.8 Elektrocardiogram (ecg) Met behulp van elektroden op het lichaamsoppervlak is het verloop van de depolarisatie en repolarisatie van de hartspier zichtbaar te maken. De grafische weergave van deze potentiaal tegen de tijd noemen wij een elektrocardiogram (ecg) (afb. 2.17). De verschillende delen van het ecg geven de volgende processen weer: – de P-top vertegenwoordigt de depolarisatie van de boezems; – het QRS-complex hoort bij de depolarisatie van de kamers; – de T-top representeert de repolarisatie van de kamers (de repolarisatie van de boezems is in een normaal ecg niet te zien omdat deze wegvalt onder het QRS-complex);

2

97

Circulatie

Afbeelding 2.17 Verloop van een standaard ecg.

R

0,5 mV

PQ-segment

ST- segment T

P

Q

PQ-interval

S

QRS-complex

0,2 s

– tijdens het PQ-segment passeert de impuls het geleidingssysteem tussen boezem en kamer; de lengte van dit segment is daarom onafhankelijk van de hartslagfrequentie; – tijdens het ST-segment zijn alle kamercellen gedepolariseerd en gecontraheerd; – tijdens het TP-segment verkeert het hart in rust.

Hartcyclus Bij een frequentie van 60 slagen per minuut duurt een volledige hartcyclus precies e´e´n seconde. Deze cyclus is opgebouwd uit de volgende fasen (afb. 2.18): – hartrustfase (0,7 seconde); gedurende deze fase zijn alle myocardcellen in rust, het hart is ontspannen. Het hart moet tussen twee achtereenvolgende slagen de tijd hebben om te herstellen. Gedurende de hartrustfase staan de AV-kleppen open. Het veneuze bloed vult boezems en kamers. De aortaklep en pulmonalisklep zijn gesloten; – boezemsystole (0,1 seconde); de boezems trekken samen en stuwen wat extra bloed in de kamers. De AV-kleppen zijn nog steeds geopend; – kamersystole (de boezem is dan weer in diastole, 0,2 seconde); onmiddellijk nadat de kamerspier begint samen te trekken, wordt de druk in de kamer groter dan die in de boezem. Dit drukverschil is er verantwoordelijk voor dat de AV-kleppen sluiten (eerste harttoon). Het doorslaan van de AV-kleppen richting boezem wordt voorkomen door de peeskoordjes, die verbonden zijn met de papillairspieren. Op dit moment is de kamerdruk nog wel kleiner dan de druk in de uitstroomvaten (aorta en de stam van de longslagader). Pas wanneer ook deze druk overwonnen wordt, is het bloed in staat de aorta- en pulmonalisklep te openen en kan het bloed

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 2.18 Hartcyclus.

tijd 1 sec aortaklep dicht (”dam”)

0 sec RR120

av-klep open

ESV

le

sto

rapid filling

sy

aortaklep open

RR80

e fas ejectiefase tie ec

isovolumetrische relaxatie

ej

98

isovolumetrische contractie av-klep dicht (”ta”)

EDV

systole

boezem (atrium)

rustfase diastole

kamer (ventrikel) rustfase diastole

uitstromen (ejectiefase). De kamersystole begint zo met een fase waarin alle kleppen gesloten zijn en de druk in de kamers oploopt. Deze fase wordt de isovolumetrische contractiefase genoemd. Na de kamersystole volgt weer de hartrustfase: de kamerspier ontspant waardoor aortaklep en pulmonalisklep direct sluiten (tweede harttoon). De AV-kleppen gaan pas open als de druk in de kamers gelijk is geworden aan die in de boezems. Ook nu is er een fase waarbij alle kleppen gesloten zijn en de kamers zich ontspannen (isovolumetrische relaxatie). Op het moment dat de AV-kleppen opengaan stroomt het bloed, dat zich in de boezems heeft opgehoopt, met kracht in de kamers. Om die reden wordt het eerste gedeelte van de hartrustfase ook wel snelle vullingsfase genoemd. Deze fase gaat gepaard met een ruisend geluid: de derde harttoon, die vooral bij jongeren te horen is. Het resterende deel van de hartrustfase wordt passieve vullingsfase genoemd. Hartminuutvolume (cardiac output) Onder het hartminuutvolume (hmv) wordt verstaan de hoeveelheid bloed, die per kamer per minuut wordt uitgepompt. Deze kan eenvoudig worden berekend uit de hartslagfrequentie en het slagvolume per kamer. Bij een hartslagfrequentie van 70 per minuut en een slagvolume van 70 ml per kamer is het hartminuutvolume dan 70 maal 70 = 4.900 ml/minuut. Bij inspanning gaan, als gevolg van de activiteit van het sympathische zenuwstelsel, zowel slagfrequentie als slagvolume omhoog. Bij maximale inspanning kan het hartminuutvolume wel stijgen tot 25 l per minuut: een verhoging met een factor vijf! Het slagvolume wordt bepaald door twee factoren: – vulling van de kamer, vlak voor de contractie (einddiastolische vulling = EDV); deze vulling is sterk afhankelijk van de hoeveelheid bloed, die uit de aders in het hart terugkeert, gecombineerd met het effect van de boezemsystole. De einddiastolische vulling wordt ook wel de preload van het hart genoemd;

2

Circulatie

– contractiekracht van de kamerspier; in rust worden de kamers niet geheel leeggepompt. Wanneer de kamerspier krachtiger contraheert kan er een groter gedeelte van de kamerinhoud worden uitgepompt, waardoor het slagvolume stijgt. Een gezond hart is gecompenseerd, dat wil zeggen: de hoeveelheid bloed die uitgepompt wordt is iedere hartslag precies gelijk aan de hoeveelheid die via de aders binnenstroomt. Bij veel hartpatie¨nten is de hartspier verzwakt zodat hij niet in staat zal zijn al het bloed weg te pompen. Daardoor zal er zich bloed ophopen in de longaders of de grote aders, afhankelijk van de zijde van het hart die is aangedaan (hartdecompensatie, decompensatio cordis). Vermogen van de hartspier De zuurstofbehoefte van de hartspier is direct gekoppeld aan de arbeid die het hart per seconde moet leveren (het vermogen). Dit vermogen is afhankelijk van twee factoren: – slagvolume; deze wordt bepaald door de vulling van de kamer (preload); – bloeddruk waar het hart tegenin moet pompen; dat is de bloeddruk op het moment, dat de aorta- of pulmonalisklep opengaat: de diastolische arterie¨le bloeddruk. Dit wordt de afterload van het hart genoemd. Wanneer een hart in zuurstofnood dreigt te geraken kan het vermogen van het hart, en daarmee de zuurstofbehoefte, op twee manieren worden teruggebracht, waarmee vaak een crisis kan worden voorkomen. Medicijnen die de aders verwijden (dilateren) verminderen de vulling van de kamers en daarmee de preload. Medicijnen die slagaders verwijden verminderen de arterie¨le bloeddruk en daarmee de afterload. 2.2.2 bloedvaten In afbeelding 2.10 is een schema weergegeven van de bloedsomloop, waarbij onderscheid gemaakt wordt tussen de grote bloedsomloop (lichaamscirculatie) en de kleine bloedsomloop (longcirculatie). De grote bloedsomloop begint in de linkerkamer. Via de aorta met de vele vertakkingen komt het bloed uiteindelijk in de weefsels waar in de haarvaten (capillairen) de uitwisseling plaatsvindt van voedingsstoffen en gassen. De haarvaten verenigen zich uiteindelijk tot aders die het bloed via de onderste en bovenste holle ader terugvoeren naar het hart. Het bloed van de grote bloedsomloop mondt zo uit in de rechterboezem. De kleine bloedsomloop vervoert het bloed vervolgens vanuit rechterkamer via de longen naar de linkerboezem. De kleine bloedsomloop zorgt zo voor de opname van zuurstof en de afgifte van CO2. Slagaders In afbeelding 2.19 en afbeelding 2.20 zijn de belangrijkste vertakkingen weergegeven van de aorta.

99

100

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 2.19 Schema van de belangrijkste slagaders.

ondersleutelbeenslagader (arteria subclavia) okselslagader (arteria axillaris) bovenarmslagader (arteria brachialis) spaakbeenslagader (arteria radialis) ellepijpslagader (arteria ulnaris)

dijbeenslagader (arteria femoralis)

scheenbeenslagader (arteria tibialis) kuitbeenslagader (arteria fibularis)

De aorta in het thoracale gebied wordt als volgt ingedeeld: – opstijgend deel van de aorta (aorta ascendens). Aan het begin van dit deel ontspringen (ter hoogte van de aortakleppen) de reeds genoemde linker- en rechterkransslagaders; – aortaboog (arcus aortae). Op de aortaboog ontspringen drie bloedvaten: arm-hoofdslagader (truncus brachiocephalicus), linker gemeenschappelijke halsslagader (arteria carotis communis) en linkerondersleutelbeenslagader (arteria subclavia). De arm-hoofdslagader is een gemeenschappelijke stam, die zich opsplitst in de rechter gemeenschappelijke halsslagader en de rechterondersleutelbeenslagader, die de bloedvoorziening van de rechterarm verzorgt. De beide gemeenschappelijke halsslagaders (arteria carotis communis) vertakken zich in de inwendige en uitwendige halsslagader (arteria carotis interna en externa). Bij deze splitsing is de gemeenschappelijke halsslagader enigszins verwijd. Dit wordt de sinus caroticus genoemd. De uitwendige halsslagader (arteria carotis externa) zorgt voor de bloedvoorziening van het aangezicht, schedelbeenderen en hersenvliezen, terwijl de inwendige halsslagader (arteria carotis interna) via een opening in de schedelbasis de hersenen van bloed voorziet (zie par. 6.13.1). De linkerondersleutelbeenslagader (arteria subclavia) zorgt voor de bloedvoorziening van de linkerarm. Ter hoogte van de oksel (axilla) en bovenarm (brachium) heet dit vat respectievelijk okselslagader (arteria axillaris) en bovenarmslagader (arteria brachialis). De bovenarmslagader vertakt zich bij de elleboog in de spaakbeenslag-

2

101

Circulatie

uitwendige halsslagader wervelslagader

Afbeelding 2.20 Aorta met de belangrijkste vertakkingen.

inwendige halsslagader

ondersleutelbeenslagader

gemeenschappelijke halsslagader

truncus brachiocephalicus opstijgend deel van de aorta hoofdbronchus met vertakkingen

aortaboog dalend deel van de aorta tussenribslagaders

slokdarm

ingewandslagader

middenrif

maagslagader

leverslagader

bovenste darmslagader

nierslagader zaadbalslagader (man) eierstokslagader (vrouw) buikaorta gemeenschappelijke bekkenslagader

nier lendenslagaders

onderste darmslagader tweedeling (bifurcatie) van de aorta inwendige bekkenslagader uitwendige bekkenslagader

dijbeenslagader

ader (arteria radialis) en de ellepijpslagader (arteria ulnaris). De rechter gemeenschappelijke halsslagader en de rechterondersleutelbeenslagader vertakken zich op dezelfde wijze als de bloedvaten links op de aortaboog; – dalende deel van de aorta (aorta desendens). In dit gedeelte geeft de aorta zijtakken af aan de rompwand (de tussenribslagaders, intercostaalarterie¨n) en aan de nabijgelegen organen. Bekende orgaanslagaders zijn de arterie¨le takken naar de slokdarm en de bronchusslagaders, die onder andere ook zorgen voor de voeding van het longweefsel. De belangrijkste zijtaken van de buikaorta (aorta abdominalis) zijn: – ingewandsslagader (truncus coeliacus). Dit is de gemeenschappelijke stam van de maagslagader (arteria gastrica), de miltslagader (arteria lienalis) en de leverslagader (arteria hepatica) die, behalve de

102

Anatomie en fysiologie niveau 4

– – – –

alvleesklier en de twaalfvingerige darm, vooral de lever van bloed voorziet; nierslagader (2x) (arteria renalis); bovenste darmslagader (arteria mesenterica superior) die de dunne darm en de eerste helft van de dikke darm van bloed voorziet; onderste darmslagader (arteria mesenterica inferior), die de rest van de dikke darm van bloed voorziet; lendenslagaders (lumbaalarterie¨n, arteriae lumbales) die de lendenstreek (lumbale gebied) van bloed voorzien.

Ter hoogte van L3-L4 (derde en vierde lendenwervel) splitst de buikaorta zich (bifurcatie aortae) in de linker en rechter gemeenschappelijke bekkenslagader (arteria iliaca communis), die zich ieder vertakken in een inwendige (achterste) en uitwendige (voorste) bekkenslagader (arteria iliaca interna en externa). De inwendige bekkenslagader voorziet het kleine bekken van bloed, terwijl de uitwendige bekkenslagader de bloedvoorziening van de onderste extremiteit verzorgt. Vanaf de liesband (ligamentum inguinale) zet de inwendige bekkenslagader zich voort als dijbeenslagader (arteria femoralis), die zich ter hoogte van de knie vertakt in de scheenbeenslagader (arteria tibialis) en de kuitbeenslagader (arteria fibularis). Kenmerken en functies van de slagaders en arteriolen De slagaders (arterie¨n) voeren het bloed van het hart af. De kleinere slagaders worden arteriolen genoemd. Met het oog op de functie bezitten de slagaders een betrekkelijk dikke wand. Ze ‘kloppen’: de contracties van de kamers zijn nog goed merkbaar. In slagaders komen geen kleppen voor, behalve bij het begin de aorta en de stam van de longslagaders (truncus pulmonalis). De wanden van de slagaders en aders zijn in principe op dezelfde wijze gebouwd en bestaan uit de volgende drie lagen (afb. 2.21): – binnenste laag (tunica intima): deze bestaat uit endotheel en een laagje elastisch bindweefsel; – middelste laag (tunica media): opgebouwd uit elastisch bindweefsel en glad spierweefsel; – aan de buitenzijde gelegen laag (tunica adventitia): deze bestaat hoofdzakelijk uit losmazig bindweefsel met bloed- en lymfevaatjes, en wordt uitsluitend aangetroffen bij de grotere vaten. Het grote verschil tussen de slagaders en aders wordt bepaald door het verschil in bouw van de middelste laag. Bij de slagaders is het elastisch bindweefsel erg compact en gegroepeerd tot lamellen, bij de aders heeft het elastisch bindweefsel een veel lossere structuur. Bij de slagaders kan nog een onderscheid gemaakt worden tussen elastische slagaders en musculeuze slagaders. De elastische slagaders zijn de grootste slagaders, waarbij in de middelste laag (kortweg media genoemd) zeer veel elastisch bindweefsel voorkomt. Deze slagaders hebben een duidelijke transportfunctie. De wand van deze slagaders rekt uit tijdens de ejectiefase van het hart, waardoor de systolische bloeddruk (bovendruk) niet al te hoog op-

2

103

Circulatie

Afbeelding 2.21 A. De belangrijkste componenten van de wand van een elastische slagader (links) en een grote ader (rechts). B. Schematische voorstelling van de microscopische bouw van de vaatwand van een middelgrote slagader.

A s l agader

ader adventitia media

elastisch bindweefsel endotheel lumen

B intima

endotheel basaalmembraan bindweefsel

gladde spier media autonome zenuwvezels

adventitia

bindweefsel

loopt. Door de elasticiteit veert de wand tijdens de diastole weer terug. Omdat het bloed vanwege de halvemaanvormige kleppen niet terug kan stromen naar het hart, zorgt dit terugveren ook voor een druk in de slagaders: de diastolische bloeddruk ofwel onderdruk (zie par. 2.2.3). De musculeuze slagaders omvatten de kleine en kleinere slagaders (arteriolen), die de overgang vormen naar de haarvaten. In de media van deze slagaders heeft glad spierweefsel de overhand. Door vaatverwijding en vaatvernauwing zijn de arteriolen in staat de hoeveelheid bloed, die naar een bepaald orgaan stroomt, te regelen. Arteriolen hebben hiermee een duidelijke distributiefunctie. De contractietoestand van de arteriolen is maatgevend voor de perifere weerstand die het bloed ondervindt. De perifere weerstand heeft een grote invloed op de bloeddrukregeling. Vooral de diastolische bloeddruk blijkt sterk afhankelijk te zijn van de perifere weerstand (zie par. 2.2.3). Haarvaten en weefselvocht De haarvaten (capillairen) vormen de overgang van arteriolen (kleine slagaders) naar venulen (kleine aders). Ze bezitten een dunne wand die bestaat uit e´e´n laag endotheelcellen. Deze wand is voor alle stoffen doorlaatbaar, alleen (grote) eiwitmoleculen worden slecht doorgelaten. Daardoor is de samenstelling van weefselvocht gelijk aan die van plasma, met uitzondering van de eiwitconcentratie. De stroomsnelheid van het bloed in de haarvaten is zeer klein zodat er voldoende tijd is voor de uitwisseling van stoffen. De voor de cellen

104

Anatomie en fysiologie niveau 4

noodzakelijke stoffen (voedingsstoffen, zuurstof, hormonen) gaan vanuit het bloedplasma via het weefselvocht naar de cellen. De afvalproducten van de cellen (o.a. CO2) gaan vanuit de cellen naar het bloed of de lymfevaten (afb. 2.22). Afbeelding 2.22 Overgang van een slagader naar een ader. De zwarte pijlen geven de richting van de bloedsomloop aan.

slagader

ader

haarvaten

klep

Voor het ontstaan van weefselvocht zijn twee tegengestelde krachten verantwoordelijk, namelijk de bloeddruk en de colloı¨d-osmotische druk (COD). Door de bloeddruk wordt het bloedplasma (zonder de plasma-eiwitten) naar het weefselvocht (interstitium) geperst. De colloı¨d-osmotische druk is de aanzuigkracht die wordt uitgeoefend door de opgeloste plasma-eiwitten (colloı¨den). In paragraaf 2.2.5 wordt de uitwisseling tussen de capillairen en het weefselvocht verder besproken. Aders en venulen De haarvaten verenigen zich tot venulen (kleine aders; venulae) die overgaan in aders. Ze voeren het bloed naar het hart terug. Ze bezitten een dunne slappe wand, ze kloppen niet. De kleinere aders beneden het hart bezitten kleppen om terugstromen van het bloed te voorkomen. De aders hebben in het algemeen een grotere diameter dan de overeenkomstige slagaders. De wand is veel dunner en daardoor ook rekbaarder dan die van de overeenkomstige slagaders. Door vaatvernauwing en vaatverwijding kan de inhoud van de aders wel e´e´n liter veranderen. Vanwege deze opslagfunctie worden de grote aders ook wel de capaciteitsvaten genoemd. De aders verenigen zich uiteindelijk tot de onderste holle ader (vena cava inferior) en de bovenste holle ader (vena cava superior), die beide uitmonden in de rechterboezem. De onderste holle ader verzamelt al het bloed van onder het middenrif. Dit vat doorboort het diafragma in de centrale peesplaat (centrum tendineum). De bovenste holle ader is een samenvloeiing van de linker- en rechterarm-hoofdader (vena brachiocephalica). Iedere armhoofdader is een vereniging van een ondersleutelbeenader (vena subclavia) met een halsader (vena jugularis) (afb. 2.23).

2

105

Circulatie

ondertongzenuw (nervus hypoglossus, XII)

schildkraakbeen van het strottenhoofd

oorspeekselklier

uitwendige halsader (vena jugularis externa)

tongbeen zwervende zenuw (nervus vagus, X)

schuine halsspier (musculus sternocleidomastoideus)

bijkomstige zenuw (nervus accessorius, XI)

inwendige halsader (vena jugularis interna)

middenrifzenuw netwerk van zenuwen voor arm en schoudergordel

schildklier

sleutelbeen ondersleutelbeenslagader (arteria subclavia) ondersleutelbeenader (vena subclavia)

inwendige halsader (vena jugularis interna) eerste rib

gemeenschappelijke halsslagader (arteria carotis communis)

rechterarmhoofdader (vena brachiocephalica)

strottenhoofdzenuw (nervus laryngeus recurrens) opstijgend deel van de aorta

Afbeelding 2.23 Bloedvaten en zenuwen van de hals en de bovenste thoraxopening; de hoek tussen de inwendige halsader (vena jugularis interna) en de ondersleutelbeenader (vena subclavia) wordt de veneuze hoek (angulus venosus) genoemd.

Bij de beenaders worden twee systemen onderscheiden: een diep systeem en een oppervlakkig systeem. De diepliggende aders spelen een belangrijke rol bij het omhoog stuwen van het bloed. Minstens 90% van het totale bloed wordt door het diepliggende systeem naar het hart teruggevoerd, vooral door de krachtige beenspieren rondom deze aders die als een spierpomp werken. De oppervlakkige aders worden niet door skeletspieren omgeven en het bloed stroomt erin ook minder snel dan in de dieper liggende aders. De oppervlakkige aders zijn daarom verbonden met het dieper liggende systeem via vele korte verbindingsaders, de zogeheten venae perforantes. De kleppen in

106

Anatomie en fysiologie niveau 4

deze verbindingsaders verhinderen dat het bloed vanuit de dieper liggende aders kan terugstromen naar de oppervlakkig gelegen aders. Wanneer de kleppen in de verbindingsaders niet meer voldoende functioneren, wordt het bloed in de oppervlakkige aders gestuwd. Dit is zichtbaar als ‘spataderen’ (varices). Wanneer de kleppen in de diepgelegen aders niet meer voldoende functioneren, is de afvoer van het veneuze bloed uit dit systeem naar het hart verminderd, waardoor oedemen en diepveneuze trombose kunnen ontstaan. Bijzondere vaatsystemen Naast het normale patroon slagader-arteriole-haarvat-venule-ader komen er ook andere vaatsystemen voor (afb. 2.24): – arterie¨le capillairen (slagaderlijk wondernet); hierbij bevindt zich het capillairnet tussen twee slagaders. Een bekend voorbeeld hiervan vormen de arterie¨le capillairen die als glomerulus (vaatkluwen) aangetroffen worden binnen het kapsel van Bowman in de nefronen in de nier; – veneuze capillairen (aderlijk wondernet); hierbij bevindt het capillairnet zich tussen twee aders. Het poortadersysteem is hiervan een bekend voorbeeld. De poortader (vena portae) ontvangt veneus bloed van het onderste deel van de slokdarm tot en met het bovenste deel van de endeldarm, plus alvleesklier en milt. De poortader vertakt zich in de lever opnieuw tot een capillairsysteem om vervolgens als leverader de lever te verlaten. Dit verschijnsel van veneuze capillairen wordt ook wel als poortadersysteem (portale circulatie) aangeduid. Een ander voorbeeld van veneuze capillairen betreft het poortadersysteem van de hypothalamus naar de hypofysevoorkwab (adenohypofye) (zie afb. 7.6). Hier dient het poortadersysteem om bepaalde stoffen (releasing hormones) vanuit de hypothalamus naar de hypofyse te transporteren (zie par. 7.2.2); – collaterale circulaties; dit betreft circulaties met lateraal verlopende vaten (‘parallelwegen’). Het zijn alternatieve wegen die het bloed kan volgen. Ze vormen een extra garantie voor een goede doorbloeding wanneer de ‘hoofdwegen’ minder bloed kunnen verwerken, om welke reden dan ook. Vooral in het veneuze systeem zijn veel collateralen te vinden. Collateralen komen ook voor in de beenaders die bijvoorbeeld door het zogenaamd ‘strippen’ weggehaald kunnen worden (ter verwijdering van spataderen) of voor een bypass benut kunnen worden; – anastomosen en eindslagaders; anastomosen zijn te beschouwen als dwarsverbindingen tussen overeenkomstige vaten, bijvoorbeeld tussen twee slagaders. Ze worden onder andere veel aangetroffen in de vaatvoorzieningen van de ophangband van de darmen (mesenterium). Bij de eindslagaders ontbreken de anastomosen. Ze voorzien als enige een bepaald gebied van zuurstof en voedsel. Bij afsluiting dreigt er dan ook gemakkelijk een infarct. Eindslagaders bevinden zich o.a. in het myocard, de nieren, de milt en bij de kleinere vaten in de hersenen. Ook worden ze aangetroffen bij het scheepvormig handwortelbeentje (zie par. 11.4.1) en de cirkel van Willis (zie par. 6.13.1);

2

107

Circulatie

– arterioveneuze anastomosen; hierbij is sprake van een directe verbinding (‘kortsluiting’) tussen een slagader en een ader met een lage weerstand. Arterioveneuze anastomosen staan in dienst van de temperatuurregulatie en zijn meestal gesloten. Bij oplopende lichaamstemperatuur vormen ze een snelle uitlaatklep voor de overtollige warmte. De anastomosen bevinden zich dan ook met name in de huid (afb. 2.25). In het geval van een sepsis (aanwezigheid en vermeerdering van bacterie¨n in de bloedbaan) worden de arterioveneuze anastomosen geopend. Hierdoor stroomt het bloed niet meer door het capillairnetwerk, maar rechtstreeks van arteriole naar venule. De huid voelt dan warm aan. Het voordeel van het openen van de arterioveneuze anastomosen bij sepsis is, dat de bacterie, die de sepsis veroorzaakt, niet in het achterliggende weefsel kan doordringen. Het nadeel is, dat door de verlanormaal slagader

capillair

ader

arteriële capillairen slagader aanvoerend vat

capillair

slagader

capillair

ader

glomerulus

afvoerend vat

tubulus

nierader

capillair

ader

capillair

ader

lever hypofyse

leverader ader

veneuze capillairen slagader darmslagader slagader

darmvlokken hypothalamus

poortader ader collateraal vat

collaterale circulaties

anastomosen en eindslagaders

anastomosen arterioveneuze anastomosen

slagader

Afbeelding 2.24 Bijzondere vaatsystemen.

eindslagaders arterio-veneuze anastomose

capillair

ader

108

Anatomie en fysiologie niveau 4

epidermis

huidpapil capillaire lus (veneus deel) veneus netwerk (plexus) arterioveneuze anastomose (AVA)

dermis

klein slagadertje (arteriole) ader (vene)

Afbeelding 2.25 Schematische voorstelling van de bloedvoorziening van de huid.

ging van de weerstand de bloeddruk sterk kan dalen en de patie¨nt in een shock kan raken (septische shock). Omdat de capillairen niet meer worden doorbloed ontvangt het achterliggende weefsel ook geen voedingsstoffen meer. Dit gebeurt ook in de huid (die dan rood is) maar ook in organen, zoals het hart. Daardoor loopt de hartfunctie snel achteruit en wordt de situatie onomkeerbaar (irreversibel). De patie¨nt kan hierdoor al binnen enkele uren overlijden.

systole 120 polsdruk

Afbeelding 2.26 Bloeddrukverloop.

bloeddruk in mm Hg

2.2.3 bloeddruk Het bloed in de bloedvaten oefent een kracht uit op de wand van die vaten: de bloeddruk (tensie). In afbeelding 2.26 is het verloop van de bloeddruk weergegeven, waarbij een onderscheid wordt gemaakt in slagaderlijke (arterie¨le), capillaire en veneuze bloeddruk. In de aders is deze druk klein en vrij constant (ongeveer 5 mm Hg). In de slagaders is de bloeddruk veel groter en niet constant. Tijdens de ejectiefase pompt het hart zo’n 70 ml extra bloed in de slagaders. Omdat deze vloeistof niet snel kan wegstromen stijgt op dit moment de

100

80 diastole

60

40

20

0

slagaders (arteriën)

kleine slagaders haarvaten (arteriolen) (capillairen)

aders (venen)

2

Circulatie

arterie¨le bloeddruk naar een maximum: de systolische druk of bovendruk. Deze is voor een jongvolwassene 120 mm Hg. Gedurende de kamerdiastole stroomt het bloed via de haarvaten naar de aders, waardoor de arterie¨le bloeddruk geleidelijk daalt naar een minimum van 80 mm Hg) de diastolische bloeddruk of onderdruk. De gemiddelde arterie¨le bloeddruk (MAP, mean arterial pressure) is een maat voor de hoeveelheid bloed, die per seconde door het lichaam stroomt. Omdat diastole en systole niet even lang duren is de MAP niet het gemiddelde van onderdruk en bovendruk. De MAP wordt berekend als 2 maal de diastole plus 1 maal de systole gedeeld door 3. Voor een jongvolwassene is de MAP dan (2 x 80 mm Hg + 1 x 120 mm Hg) / 3 = 93 mm Hg. Zowel de veneuze als de arterie¨le bloeddruk worden door een aantal factoren beı¨nvloed: – vulling van het vaatstelsel: hoe meer vloeistof zich in het vaatstelsel bevindt, des te groter de druk. Los van allerlei compensatiemechanismen zullen bij een patie¨nt die veel bloed verloren heeft, alle drukken (veneus en arterieel) dalen. Omgekeerd zal door het inlopen van een infuus de bloeddruk stijgen. Omdat het infuus wordt ingebracht in een ader zal dit in eerste instantie gelden voor de veneuze druk; – hartminuutvolume (hmv): dit heeft vooral effect op de systolische arterie¨le druk. Hoe meer bloed er door het hart in de slagaders wordt gepompt, des te groter de systolische bloeddruk (bovendruk); – diameter van de bloedvaten (de perifere weerstand): deze is afhankelijk van: actieve vernauwing van de vaten (vasoconstrictie); dit geeft een stijging van de bloeddruk in slagaders of aders. Vaatvernauwing vindt plaats door aanspannen van gladde kringspiertjes rond de bloedvaten. Deze spiertjes zijn altijd in meer of mindere mate aangespannen (de vaattonus). Met de term vaatverwijding (vasodilatatie) wordt aangegeven dat de kringspiertjes zich ontspannen. Vaatverwijding heeft zo een bloeddrukverlagend effect; rekbaarheid (compliantie) van de bloedvaten; vaten met een grote rekbaarheid zullen bij een drukverhoging meer uitzetten, waardoor de drukverhoging deels tenietgedaan wordt. Omdat vooral in de slagaders grote drukverschillen voorkomen, speelt vooral hier de rekbaarheid een rol. Een grote rekbaarheid van slagaders heeft zo een verlagend effect op de systolische bloeddruk. Wanneer de mate van vaatvernauwing toeneemt, wordt de wand van een bloedvat stijver en neemt de rekbaarheid af, waardoor de bloeddruk stijgt; elasticiteit van de vaten; elastische vaten keren, na uitzetten als gevolg van een drukstijging, weer terug tot de begindiameter. Deze elastische krachten oefenen op hun beurt een kracht uit op het bloed, waardoor de bloeddruk minder snel daalt. Hoe groter de elasticiteit van een slagader hoe hoger de diastolische bloeddruk. Rekbaarheid en elasticiteit zijn min of meer tegengestelde be.

.

.

109

110

Anatomie en fysiologie niveau 4

.

grippen: rekbaarheid is het gemak waarmee een vat uitrekt, elasticiteit is het gemak waarmee een uitgerekt vat terugkeert tot de begindiameter; aanwezigheid van eventuele afzettingen aan de binnenkant, zoals bij slagaderverkalking (atherosclerose); afzettingen (plaques) aan de binnenzijde van slagaderwanden hebben een stijging van zowel systolische als diastolische bloeddruk tot gevolg.

Veranderingen in de arterie¨le bloeddruk bij veroudering Bij veroudering verandert de weefselsamenstelling van de wand van grote slagaders. De wand wordt dikker en de bijdrage van collagene vezels hierin wordt groter, ten koste van de elastinevezels. Hierdoor wordt de wand stijver en kan minder meebewegen met de systole en diastole. Daardoor zal vooral de systolische bloeddruk toenemen. Tegelijkertijd wordt de perifere weerstand verhoogd door afzettingen aan de vaatwand. Dit heeft een verhogend effect op zowel systolische als diastolische druk. De som van de twee beschreven effecten die bij veroudering optreden leiden ertoe, dat de bovendruk meer stijgt dan onderdruk, waardoor het verschil (de polsdruk) toeneemt. Boven een leeftijd van vijftig jaar treedt zelfs een lichte daling van de diastolische bloeddruk op, terwijl de systolische druk ook dan blijft stijgen.

Intermezzo 2.9 Meting van de arterie¨le bloeddruk De meest gangbare methode is de niet-invasieve methode van die van Riva-Rocci (R.R., in het Engels NIBP: noninvasive arterial blood pressure), waarbij een manchet wordt aangelegd, meestal om de bovenarm (afb. 2.27). Deze wordt opgeblazen tot een druk boven de verwachte bovendruk. Dan is de bovenarmslagader (arteria brachialis) volledig dichtgedrukt en verdwijnen de harttonen (waarneembaar met een stethoscoop op de binnenzijde van de elleboog). Wanneer de druk in de manchet langzaam wordt verminderd is het bloed op een gegeven moment in staat de bovenarmslagader te passeren als de bloeddruk maximaal is. Dit is in de stethoscoop te horen als een kortdurend schurend geluid van passerende rode bloedcellen (korotkovtoon). Op dat moment wordt de systolische druk afgelezen. Bij verdere verlaging van de manchetdruk komt het vat op een moment volledig vrij te liggen (de schurende geluiden houden op). Op dit moment wordt de diastolische druk afgelezen. Bloeddrukverhogende momenten zijn: inspanning, roken, praten, koffie, kou, pijn, volle blaas en angst. Tijdens de slaap daalt de bloeddruk. De lichaamstemperatuur is van belang. De gemeten bloeddruk kan liggend iets hoger zijn dan die in zittende of staande houding. Bij het meten van de bloeddruk is een ontspannen houding zonder gekruiste benen met ondersteuning van de arm (let op dat men geen vuist maakt!) belangrijk. Wanneer de arm zonder

2

111

Circulatie

steun gestrekt wordt gehouden kan de diastolische druk wel 10% stijgen. De eerste keer wordt de bloeddruk aan beide armen gemeten om eventueel aanwezige grote verschillen op het spoor te komen. Normaal is de bloeddruk in de rechterarm iets hoger dan links. De bloeddruk mag niet gemeten worden aan de arm waar aan dezelfde kant een borst verwijderd is of bij lymfoedeem, trombose aan die arm. Bij een te kleine bloeddrukmanchet wordt de bloeddruk overschat. Wanneer de oppervlakte van de manchet te groot is wordt de bloeddruk onderschat. In de intensive care wordt de arterie¨le bloeddruk vaak op een invasieve manier gecontroleerd. In dat geval wordt er een katheter (‘arterie¨le lijn’) met een druksensor in de polsslagader (arteria radialis) of bovenbeenslagader (arteria femoralis) geschoven.

druk (kPa)

manchetdruk systolische druk

(mm Hg)

16

120

12

90 arteriële polsgolven

8

diastolische druk 60

vaattonen ballon

4

stethoscoop

lucht

30

0

0

kwik manometer manchet

armslagader

Afbeelding 2.27 Indirecte meting van de slagaderlijke bloeddruk met behulp van een opblaasbare manchet.

112

Anatomie en fysiologie niveau 4

Intermezzo 2.10 Het opnemen van de pols De polsslag kan worden opgenomen op alle plaatsen waar slagaders aan de oppervlakte liggen. Dit kan zijn aan de slaap (arteria temporalis), aan de bovenarm (arteria brachialis), aan de duimzijde van de pols (arteria radialis), aan de lies (arteria femoralis), de knieholte (arteria poplitea), de binnen-achterzijde van de enkel (arteria tibialis posterior) en de voetrug (arteria dorsalis pedis). Waarneembare aspecten van de pols zijn: – frequentie; de polsfrequentie is gelijk aan de hartslagfrequentie en van veel factoren afhankelijk. Er is sprake van tachycardie als de polsfrequentie hoger is dan 100 slagen per minuut. Dit kan een groot aantal oorzaken hebben, zoals inspanning, emotie, koorts, shock, zuurstoftekort, bloedarmoede. Een te lage polsfrequentie (minder dan 50 slagen per minuut) heet een bradycardie. Oorzaken hiervoor zijn (o.a.) onderkoeling, hartblok, een sporthart en verhoogde hersendruk; – regelmaat (regulariteit); zijn alle pauzes tussen opeenvolgende slagen gelijk, dan wordt gesproken van een regelmatige pols. Een onregelmatige pols kan duiden op hartritmestoornissen; – gelijkmatigheid (equaliteit); bij een gelijkmatige pols (equale pols) wordt er bij iedere hartslag evenveel bloed in de slagader gepompt. Bij een ongelijkmatige (inequale) pols zijn dit steeds wisselende hoeveelheden. Dit wil zeggen, dat het slagvolume van het hart varieert. Dit kan bijvoorbeeld optreden bij boezemfibrilleren; – vullingsgraad van de slagader (sterke, zwakke pols); bij het opnemen van de pols wordt geen druk gevoeld; men voelt alleen het uitzetten van een slagader. Deze uitzetting wordt veroorzaakt door het verschil tussen systolische en diastolische bloeddruk: de polsdruk. Voor een jongvolwassene is deze dus 120 – 80 = 40 mm Hg. Bij een grote, sterke of sterk gevulde pols is de polsdruk groot. Dit kan bijvoorbeeld optreden bij koorts. Een kleine of zwakke pols kan bijvoorbeeld optreden bij een shock door ernstig bloedverlies.

Veneuze druk In tegenstelling tot de arterie¨le druk kent de druk in de aders (venen) geen bovendruk en onderdruk. Achter de haarvaten is de stuwende kracht van het hart niet meer waar te nemen. De veneuze druk is daarom ook altijd veel lager dan de arterie¨le druk, in de grote bloedsomloop tussen 2 en 5 mm Hg. De ‘perifeer veneuze druk’ is de druk in de aders, die grenzen aan de haarvaten. Deze is onder andere sterk afhankelijk van de lichaamshouding. Met de centraalveneuze druk (CVD) wordt de druk in de grote aders of eigenlijk de druk in de rechterboezem bedoeld.

2

113

Circulatie

De volgende pompsystemen dragen bij aan de vulling van de rechterboezem en daarmee aan de CVD: – spierpomp; grote aders in de extremiteiten lopen tussen het bot en de skeletspieren. Afwisselend aanspannen en ontspannen van de skeletspieren tijdens beweging masseert deze aders en stuwt het bloed (afb. 2.28). De aanwezigheid van kleppen zorgt ervoor dat dit maar in e´e´n richting kan: naar het hart; veneuze druk (mm Hg/kPa) liggend staand

A

+6/0,8

-39/5,1

+4/0,5

-15/2,0

+3/0,4

0

+4/0,5

+22/2,9

+5/0,7

+35/4,6

+8/1,1

+48/6,3

+10/1,3

+90/11,8

B

tijdens spiercontractie

tijdens spierontspanning

vóór spiercontractie ader slagader

veneuze kleppen

1 m= 90 mm Hg door zwaartekracht

zwaartekracht + arteriële druk 90 + 93 mm Hg veneuze druk 90 mm Hg

90 + 93 mm Hg

20 + 10 mm Hg

microcirculatie in de voet

Afbeelding 2.28 De betekenis van de spierpomp voor de veneuze terugstroom. A. Veneuze druk in liggende en staande houding. B. Werkingswijze van de spierpomp op de veneuze terugstroom.

114

Anatomie en fysiologie niveau 4

– arterie¨le pomp; dit mechanisme is vergelijkbaar met het vorige. Omdat slagaders en aders vaak in een stevig bindweefselvlies (fascie) lopen, zorgt uitzetting van de slagaders tijdens de systole voor het masseren van de bijbehorende aders. Ook dit heeft alleen effect dankzij de aanwezigheid van kleppen in de aders; – adempomp; bij inademing neemt de druk in de borstholte af en die in de buikholte neemt toe. Hierdoor wordt het bloed in de holle ader in de richting van het hart gestuwd; – hartpomp; tijdens de ejectiefase wordt de fibreuze ring naar beneden getrokken, waardoor de boezem bloed aanzuigt. Al de bovengenoemde krachten zijn op zich zwak. Samen zijn zij voldoende om onder normale omstandigheden de vulling van de rechterboezem te garanderen. Onder bijzondere omstandigheden lukt dat niet meer. In staande houding moet het bloed uit de onderste extremiteiten tegen de zwaartekracht in worden gepompt. Als een persoon enkele uren doodstil staat (zoals een schildwacht) heeft de spierpomp geen functie. Daar is immers afwisselend samentrekking en ontspanning voor nodig. In dat geval loopt de veneuze druk in de voeten hoog op. De persoon krijgt dikke voeten. De veneuze druk in de onderste holle ader daalt echter en daarmee ook de vulling van de boezem. Het gevolg is een daling van het slagvolume van het hart. Hierdoor daalt de arterie¨le bloeddruk en ontstaat er zuurstoftekort in de hersenen. De schildwacht kan flauwvallen. Bij ouderen is degeneratie van de veneuze kleppen een veelvoorkomend probleem. De spierpomp en arterie¨le pomp zullen (gedeeltelijk) uitvallen en de veneuze druk in de voeten zal stijgen, vooral in een zittende of staande houding. De persoon krijgt dikke enkels. Wanneer de voeten op een stoel worden gelegd wordt dit probleem grotendeels verholpen. In acute situaties, zoals een shock door ernstig bloedverlies, kan de toevoer van het veneuze bloed vanuit de benen naar het hart worden bevorderd door de patie¨nt met de benen omhoog te leggen (trendelenburgligging). Dit bevordert de vulling van de boezem en kan daarom de lage arterie¨le bloeddruk enigszins corrigeren. Dit effect is overigens gering. Een verhoging van de veneuze druk in het rechterboezem (de CVD) is vaak het gevolg van een verminderde pompwerking van de rechterkamer, bijvoorbeeld na een hartinfarct (rechter decompensatio cordis). Daardoor daalt de slagkracht en als gevolg daarvan ook het slagvolume. Het bloed hoopt zich op in de aders (veneuze stuwing). Dit is te constateren aan het opzetten van de halsaders. Een linker decompensatio cordis zal leiden tot stuwing in de longaders. Dit is natuurlijk niet met het oog waarneembaar, de gevolgen wel: vochtophoping in de longen. De veneuze druk kan eigenlijk alleen betrouwbaar worden gemeten met behulp van een druksensor in een veneuze lijn. Het observeren van de halsaders is een kwalitatief hulpmiddel voor het bewaken van de CVD.

2

Circulatie

Bloeddrukregulatie op de korte termijn Het belangrijkste orgaan in de regulatie van de bloeddruk is gelegen in het verlengde merg, een deel van de hersenstam. Dit zenuwcentrum staat bekend onder de naam vasomotorisch centrum. De input van dit centrum is afkomstig van twee typen receptoren: – baroreceptoren, gelegen in de beide halsslagaders (arteriae carotides (carotiden)) en in de aortaboog (arcus aortae); deze reageren op rek van de slagaderwand en daarmee op variaties in de slagaderlijke bloeddruk; – lagedruksensoren, gelegen in de wand van de rechterboezem; deze registreren de centraalveneuze druk (CVD). Bij een daling van de arterie¨le druk wordt via het vasomotorisch centrum het sympathische systeem geactiveerd en gaan hartslagfrequentie en slagvolume omhoog. Ook vindt op diverse plaatsen vaatvernauwing plaats: de huid wordt bleek. Al deze effecten hebben een stijging van de arterie¨le bloeddruk tot gevolg. Het vasomotorisch centrum stimuleert ook het bijniermerg tot de afgifte van het hormoon adrenaline. Dit hormoon werkt eveneens bloedvatvernauwend en daarmee drukverhogend. Hierbij dient opgemerkt te worden dat adrenaline de bloedvaten in de actieve skeletspieren en in het myocard juist verwijdt. Als ook de veneuze druk daalt wordt de vaatvernauwing nog versterkt en neemt de urineproductie af. Dit is bijvoorbeeld het geval bij een shock als gevolg van bloedverlies. De patie¨nt ziet bleek en produceert geen urine meer. Bloeddrukregulatie op de lange termijn De regulatie van de bloeddruk op de lange termijn vindt plaats via de nieren waarbij een groot aantal hormonen is betrokken: – ADH (antidiuretisch hormoon, vasopressine); dit hormoon wordt geproduceerd in de hypothalamus. De prikkel voor de productie van ADH is een verhoging van de kristalloı¨d-osmotische druk van het bloed. Het effect is een verhoging van de terugresorptie van water in de nieren, waardoor de osmotische druk van het bloed wordt gecorrigeerd. Door de verhoogde terugresorptie van water zal de bloeddruk ook stijgen. In acute situaties (zoals bij een shock, zie hierboven) worden er grote hoeveelheden ADH aan het bloed afgegeven. In dat geval heeft ADH ook een vernauwend effect op kleine slagaders en aders, waardoor de bloeddruk nog meer stijgt; – aldosteron; de prikkels voor dit bijnierschorshormoon zijn: daling van de plasmaconcentratie van natrium (bijvoorbeeld na overmatig transpireren); stijging van de plasmaconcentratie van angiotensine II (zie bij renine); aldosteron stimuleert in de nieren de terugresorptie van natrium: natriumretentie. Doordat natriumionen een grote mantel van watermoleculen om zich heen binden, betekent dit dat er veel water wordt vastgehouden, wat de bloeddruk verhoogt; – renine, een weefselhormoon dat geproduceerd wordt in de nieren; de prikkel voor de vorming van renine is een bloeddrukdaling in de aanvoerende kleine slagaders in de nier. Renine zorgt voor de .

.

115

116

Anatomie en fysiologie niveau 4

omzetting van het plasma-eiwit angiotensinogeen in angiotensine I. Deze stof heeft een licht vaatvernauwend effect. Angiotensine I wordt door een enzym (ACE: angiotensineconverterend enzym), dat zich in het endotheel van de longvaten bevindt, omgezet in angiotensine II. Deze stof heeft een tweeledige werking: enerzijds werkt het sterk bloedvatvernauwend, anderzijds verhoogt het de productie van het hormoon aldosteron. Zoals vermeld stimuleert aldosteron de terugresorptie van natrium. Het renine-angiotensine-aldosteronsysteem (RAA-systeem = RAAS, afb. 2.32) werkt zo op twee manieren bloeddrukverhogend. Tegenwoordig berust de werking van zeer veel antihypertensiva op de remming van dit systeem (ACE-remmers); Afbeelding 2.29 Schema van RAAS: het renine-angiotensinealdosteronsysteem.

angiotensinogeen hoge tensie

renine angiotensine I ACE angiotensine II

1. vaatvernauwing 2. productie van aldosteron

lage tensie

– ANF (atriale natriuretische factor) wordt geproduceerd in de wand van de rechterboezem. De prikkel is verhoging van de centraalveneuze druk (CVD). Het effect is remming van de natriumterugresorptie uit de urine en daarmee daling van de bloeddruk; – BNP (brain natriuretisch peptide) wordt in de kamers gemaakt als reactie op rek en een verhoogde druk in de kamers. Het wordt gebruikt als diagnosticum bij hartfalen; – histamine kan in principe door iedere cel worden afgegeven na een beschadiging. Vooral mestcellen (een bepaald type cel uit het afweersysteem, zie hoofdstuk 3) kunnen bij een allergische reactie grote hoeveelheden histamine vrijmaken. De effecten van histamine zijn talrijk, onder andere lokale vaatverwijding. In de slijmvliezen van de luchtwegen kan dit leiden tot zwelling en als gevolg daarvan benauwdheid, niezen en tranende ogen (symptomen van allergie). Massale vaatverwijding door histamine kan de bloeddruk zo sterk doen dalen, dat de patie¨nt in een shock raakt (anafylactische shock). 2.2.4 foetale circulatie De foetale circulatie (afb. 2.30) vertoont grote verschillen met die van na de geboorte. De foetus staat door middel van de navelstreng met de moederkoek (placenta) in verbinding. De moederkoek zorgt voor de aanvoer van zuurstof en voedingsstoffen vanuit het moederlijke bloed en voor de afvoer van afvalstoffen. De navelstreng bevat drie bloedvaten:

2

117

Circulatie

– twee navelstrengslagaders (arteriae umbilicales (enkelvoud: arteria umbilicalis)) die het bloed van de foetus naar de placenta vervoeren. Het zijn zijtakken van de inwendige bekkenslagader. In de placenta wordt het bloed hiervan geoxygeneerd, onder andere doordat het foetale hemoglobine (HbF) een grotere affiniteit heeft voor zuurstof dan HbA. Het komt er op neer dat de zuurstof van de moederlijke rode bloedcellen door de placenta heen wordt overgedragen op de foetale rode bloedcellen. Het moederlijke en het foetale bloed zijn in de placenta echter wel van elkaar gescheiden; – e´e´n navelstrengader (vena umbilicalis) die het bloed vervoert van de placenta naar de foetus. Door de opname van zuurstof in de placenta is dit bloedvat relatief zuurstofrijk, en natuurlijk ook voedselrijk.

ductus arteriosus

Afbeelding 2.30 Schematisch overzicht van de foetale bloedsomloop.

longader (vena pulmonalis)

bovenste holle ader vena cava superior

long

longslagader arteria pulmonalis

onderste holle ader vena cava inferior aorta

moederkoek (placenta)

poortader (vena portae)

lever

darmslagaders

ductus venosus navelstrengslagaders (arteriae umbilicales)

darmaders

navelstrengader (vena umbilicalis) navel

inwendige bekkenslagader (arteria iliaca interna)

O2-rijk bloed O2-arm bloed gemengd bloed

uitwendige bekkenslagader (arteria iliaca externa)

118

Anatomie en fysiologie niveau 4

De navelstrengader (het is een ader omdat dit vat het bloed terugvoert naar het foetale hart) voert relatief zuurstofrijk bloed naar de lever. Een gedeelte van het bloed echter passeert de lever buitenom door de ductus venosus. Dit vat kan gezien worden als een kortsluiting tussen de navelstrengader en de onderste holle ader, die zuurstofarm is. Vanaf de plaats waar de ductus venosus uitmondt in de onderste holle ader is er sprake van gemengd bloed (in afb. 2.30 aangegeven door een paarse kleur). In het hart aangekomen gaat een groot gedeelte van het bloed rechtstreeks van rechterboezem naar linkerboezem door het ovale venster (foramen ovale). Dit is een opening met een klep in het tussenschot tussen de beide boezems, die slechts in e´e´n richting doorlaatbaar is. Het bloed dat door de stam van de longslagaders vanuit de rechterharthelft wordt afgevoerd gaat als gevolg van de grote vaatweerstand in de longcirculatie slechts voor een klein gedeelte door naar de longen. Dit komt doordat er een kortsluiting is tussen de linkerlongslagader en de aorta, aangeduid als de ductus arteriosus (ductus Botalli). Door voornoemde systemen zal er voor de geboorte dan ook weinig bloed door de longen stromen, doordat de longcirculatie als het ware kortgesloten is. Na de geboorte ontstaat er een totaal andere situatie. Doordat de navelstreng wordt afgebonden zal het CO2-gehalte in het bloed snel toenemen. Een hoog CO2-gehalte is de voornaamste ademprikkel zodat de longen onmiddellijk voluit gaan functioneren. Ze oefenen daarmee tevens een aanzuigende werking uit zodat de druk in rechterkamer van het hart afneemt. Doordat nu voor het eerst veel bloed vanuit de longen in de linkerboezem stroomt zal de druk ter plaatse toenemen. Het gevolg hiervan is dat het ovale venster vrij snel wordt dichtgedrukt. Na ongeveer een jaar is deze opening daadwerkelijk dichtgegroeid. Ook de ductus venosus en de ductus arteriosus sluiten zich snel na de geboorte. Beide worden vervolgens geleidelijk dunne bindweefselligamenten. 2.2.5

uitwisseling tussen capillairen en weefselvocht In de grote bloedsomloop vindt er voortdurend uitwisseling van plasma plaats tussen het haarvat (capillair) en zijn omgeving. Verantwoordelijk voor deze vloeistofstroom is de nettofiltratiedruk. Deze wordt voornamelijk bepaald door het verschil tussen de vloeistofdruk in het haarvat (de plaatselijke bloeddruk) en de colloı¨d-osmotische druk (COD) (afb. 2.31). In het begin van een haarvat is de bloeddruk groter dan de COD (ongeveer 35 mm Hg) tegenover 25 mm Hg. De nettofiltratiedruk is dan positief, dat wil zeggen naar buiten gericht. Hierdoor wordt bloedplasma met de daarin opgeloste voedingsstoffen het weefselvocht (interstitium) in geperst. De plasma-eiwitten zijn echter te groot om uitgefiltreerd te worden. Door het uittreden van bloedplasma zal enerzijds de bloeddruk in het haarvat geleidelijk dalen en zal anderzijds de eiwitconcentratie en daarmee de COD stijgen. Vanaf een bepaald punt zal de COD groter zijn dan de bloeddruk en wordt de

2

119

Circulatie

haarvat slagader

ader

a’

b’

b a lymfe

lymfevat

nettofiltratiedruk negatief. Water met de daarin opgeloste afvalstoffen wordt weer opgenomen in het haarvat en afgevoerd door de aders. Ongeveer 10% van het water dat is uitgefiltreerd keert niet terug in het haarvat. De lymfe komt uiteindelijk via talrijke lymfevaten bij de ondersleutelbeenader in het bloed (zie par. 2.2.6). De lymfe bevat meer eiwitten dan het weefselvocht. De lymfehaarvaten bezitten namelijk grote porie¨n waardoor hoogmoleculaire stoffen kunnen worden opgenomen. Het betreft bijvoorbeeld eiwitten die uit de haarvaten zijn gelekt of door de lichaamscellen zijn geproduceerd en niet door de bloedvaten kunnen worden opgenomen. Het weefselvocht heeft door de aanwezigheid van witte bloedcellen (leukocyten (fagocyten)) een afweerfunctie tegen binnengedrongen stoffen en/of bacterie¨n (zie hoofdstuk 3). Oedeem is het verschijnsel waarbij vloeistof zich ophoopt in het weefselvocht (de interstitie¨le ruimte). Op grond van bovenstaande valt te begrijpen dat oedeem het gevolg kan zijn van: – een verlaging van de veneuze afvoer, bijvoorbeeld door klepdefecten. Daardoor is de bloeddruk in het haarvat groter dan normaal en de nettofiltratiedruk over een groter deel van het haarvat positief; – een verlaging van de eiwitconcentratie in het plasma, bijvoorbeeld door eiwitondervoeding of eiwitverlies met de urine. Hierdoor is de COD kleiner dan normaal; – een lymfeblokkade, bijvoorbeeld na het wegnemen van lymfeknopen in de oksel bij een borstamputatie of bij infecties van het lymfevatstelsel. In de kleine bloedsomloop is de arterie¨le bloeddruk veel lager is dan in de grote bloedsomloop, namelijk ongeveer 30 mm Hg systolisch en 10 mm Hg diastolisch. De nettofiltratiedruk is in de longhaarvaten daarom altijd negatief. Filtratie van bloedplasma vindt daarom niet plaats. Dit wordt anders wanneer de membranen van de longhaarvaten beschadigd zijn, bijvoorbeeld na het inademen van schadelijke stoffen. Ook bij linkszijdig hartfalen kan stuwing in de longaders de capillaire druk zo sterk verhogen, dat filtratie van bloedplasma kan

Afbeelding 2.31 Schematische voorstelling van het ontstaan van weefselvocht en lymfe. a bloeddruk: ca. 35 mm Hg a’ bloeddruk: ca. 15 mm Hg b colloı¨d-osmotische druk: ca. 25 mm Hg b’ colloı¨d-osmotische druk: ca. 25 mm Hg.

120

Anatomie en fysiologie niveau 4

optreden. De uitgefiltreerde vloeistof komt in eerste instantie in het weefselvocht van de longen, maar ook al snel in de ruimte van de longblaasjes en verhindert zo een adequate uitwisseling van ademgassen (longoedeem). 2.2.6 lymfatisch systeem Het lymfatische systeem bestaat uit het lymfevatstelsel en een groot aantal lymfatische organen, een verzamelnaam voor alle organen waarin lymfatisch weefsel voorkomt (afb. 2.32).

tong-, keel- en neusamandelen lymfeknopen in de hals ondersleutelbeenader (vena subclavia) lymfebuis (ductus lymphaticus)

lymfeknopen in de oksels zwezerik (thymus)

middenrif milt

borstbuis (ductus thoracicus)

plaques van Peyer in de wand van de dunne darm lymfatisch weefsel in de wand van de appendix vermiformis lymfeknopen in de liesstreek

darm

Afbeelding 2.32 Lymfevatstelsel met lymfeknopen (links); lymfoı¨de weefsels (rechts).

Lymfatisch weefsel wordt vooral gekenmerkt door ophopingen van lymfocyten, gelegen in de mazen van een fijnvezelig, sponsachtig, reticulair bindweefsel. Het lymfatische systeem is te beschouwen als een afweersysteem door middel van fagocytose en door de humorale immuniteit (vorming van antilichamen) door de talrijke lymfocyten (zie par. 3.5), die ook zorgen voor de cellulaire immuniteit (zie par. 3.6). Hierdoor is het systeem ook verantwoordelijk voor de afstotingsreacties die optreden bij orgaantransplantaties. Het lymfevatstelsel zorgt bovendien voor het transport van vetten vanaf de dunne darm naar het bloed via de borstbuis (ductus thoracicus). Lymfevatstelsel Het lymfevatstelsel zorgt voor de afvoer van de lymfe vanuit de weefsels naar de bloedbaan. De lymfecapillairen zijn blind beginnende endotheelbuisjes met vrij grote porie¨n. Hierdoor zijn ze in staat om de, overigens geringe, hoeveelheid eiwitten uit het weefselvocht op te nemen en af te voeren. De wand van de grote lymfevaten bevat onder andere glad spierweefsel. Op regelmatige afstanden bevinden zich kleppen om het terugstromen van de lymfe te voorkomen. Ook hier spelen dezelfde krachten (pompsystemen) zoals genoemd bij de ve-

2

Circulatie

neuze terugstroom (adempomp, spierpomp, arterie¨le pomp) een belangrijke rol. De lymfevaten verenigen zich ten slotte tot twee grote verzamelvaten: – borstbuis (ductus thoracicus); deze ligt grotendeels dorsaal van de aorta achterin het mediastinum. De wand bevat een duidelijke spierlaag. Kleppen voorkomen dat de lymfe kan terugstromen. De borstbuis mondt uit in de linkerondersleutelbeenader en zorgt voor de afvoer van de lymfe uit het gehele lichaam met uitzondering van het kwadrant rechtsboven van het lichaam. Het transporteert zo ook vetten die vanuit de dunne darm in de daar aanwezige lymfevaten, de chylvaten, zijn opgenomen. Het transport van de lymfe (een eigen pompsysteem ontbreekt) vindt onder andere plaats door de ‘spierpomp’: door de spieren van het bewegingsapparaat worden de wanden van de lymfevaten samengedrukt. Door de aanwezigheid van vele kleppen kan de lymfe dan uitsluitend richting hart gestuwd worden. Ook de spieren in de wand van de lymfevaten leveren een aandeel in het transport. Bovendien vervult ook de zuigkracht van de borstholte een niet onbelangrijke rol; – rechterlymfebuis (ductus lymphaticus); deze mondt uit in de rechterondersleutelbeenader en verzamelt de lymfe uit het kwadrant rechtsboven van het lichaam. De samenstelling van de lymfe is vrijwel gelijk aan die van het weefselvocht, met dien verstande dat het eiwitgehalte hoger is, zoals al is beschreven. De lymfe bevat bovendien veel lymfocyten, afkomstig uit de lymfeknopen. De lymfevaten uit de dunne darm bevatten na een vetrijke maaltijd veel vet, waardoor de desbetreffende lymfe dan een melkachtige, troebele vloeistof is. Lymfatische organen Lymfatische organen omvatten door de vele lymfeknopen in het lymfevatstelsel, de milt en de zwezerik (thymus). Bovendien komt er verspreid lymfatisch weefsel voor, onder andere rond de keelholte (farynx). Deze lymfeknopen worden samen de ring van Waldeyer genoemd. Deze bestaat uit de amandelen (tonsillen), het lymfatische weefsel achter op de tong, neusamandel (adenoı¨d) en rond de buis van Eustachius. In de wand van de dunne darm liggen de plaques van Peyer. Lymfeknopen De lymfeknopen, ten onrechte ook wel lymfeklieren genoemd (het zijn geen klieren, omdat zij geen afscheidingsproduct produceren), zijn in het lymfevatstelsel ingeschakeld als boonvormige, speldenknop- tot erwtgrote orgaantjes (afb. 2.33). Iedere lymfeknoop is omgeven door een bindweefselkapsel van waaruit schotten (trabekels) naar binnen gaan, zodat een soort doolhof ontstaat. Hierdoor wordt bereikt, dat de lymfevloeistof alle delen van de lymfeknoop doorspoelt, voordat het de knoop verlaat. De lymfe wordt aan de bolle zijde van de lymfeknoop aangevoerd. Aan de holle

121

122

Afbeelding 2.33 Schema van een lymfeknoop.

Anatomie en fysiologie niveau 4 toevoerend lymfevat met kleppen kapsel bindweefselbalk (trabekel) lymfefollikel afvoerend lymfevat met kleppen toevoerend met daarnaast afvoerend bloedvat aan de holle zijde van de lymfeknoop

zijde (hiluszijde) bevindt zich meestal slechts e´e´n afvoerend groter lymfevat. Het basisweefsel van een lymfeknoop wordt gevormd door een netwerk (reticulum) van reticulair bindweefsel. Dit bestaat uit fagocyterende cellen en fijne reticulinevezels. In de mazen van dit netwerk liggen talrijke lymfocyten. In de schors (cortex) van een lymfeknoop bevinden zich vele lymfefollikels: bolvormige ophopingen van lymfocyten. In het centrum van de follikels (de zogenaamde kiemcentra) vindt de vermeerdering van lymfocyten plaats en hun differentiatie tot antilichaamproducerende cellen (plasmacellen) na contact met een antigeen (bijv. virus, bacterie of toxine). De lymfeknopen zijn regionaal aangelegd, dat wil zeggen dat ieder deel van het lichaam zijn eigen (regionale) lymfeknopen heeft. Ze liggen op strategische plaatsen, namelijk op zowel anatomische drempelplaatsen (bijv. in de liesstreek, de halsstreek) als op fysiologische drempelplaatsen, bijvoorbeeld in de ophangband van de darmen (mesenterium). Er kunnen drie groepen regionale lymfeklieren worden onderscheiden: – in de hals, oksels en liesstreek; – in de holle zijden van de longen en in de ruimte tussen de longen (het mediastinum); – in de ophangband van de darmen (mesenterium) en langs de aorta (para-aortaal). De lymfeknopen fungeren als filterstations voor de lymfe die uit de verschillende delen van het lichaam wordt aangevoerd. In ieder deel van de lymfeknoop bevinden zich lymfocyten tegen verschillende antigenen. Zo worden bijvoorbeeld bacterie¨n en andere ziektekiemen door de macrofagen gefagocyteerd, waardoor wordt voorkomen dat ze het bloed binnendringen. De lymfocyten zorgen voor de humorale en cellulaire immuniteit (zie par. 3.4). Uitzaaiingen (metastases) van tumoren kunnen via lymfevaten en lymfeknopen in het lichaam verspreid worden. Om die reden worden deze soms tegelijk met een tumor verwijderd. Zo wordt bijvoorbeeld bij een borstamputatie een okseltoilet uitgevoerd, waarbij de lymfeknopen in de okselstreek worden verwijderd.

2

Circulatie

123

kapsel bindweefselbalk (trabekel) rode miltpulpa met miltsinussen

middenrif miltader miltslagader

Afbeelding 2.34 De milt, macroscopisch (links), microscopisch (rechts).

Milt De milt is een vuistgroot, paarsgekleurd orgaan (ongeveer 11 cm lang, 3-4 cm breed), gelegen links onder het middenrif en zijdelings achter de maag (afb. 2.34). Het gewicht bedraagt ongeveer 150-200 g. De bolle zijde is naar het middenrif gekeerd, de milt ligt intraperitoneaal. Dit grootste lymfatische orgaan is duidelijk ingeschakeld in de circulatie. Aan de hiluszijde voert de miltslagader (arteria lienalis) het bloed aan vanuit de grote ingewandsslagader (truncus coeliacus). De miltader (vena lienalis) voert het bloed af naar de poortader (vena portae). Onder de buikvliesbekleding heeft de milt een stevig kapsel dat samenhangt met de vanaf de hilus uitstralende bindweefselschotten (trabekels). Tussen de trabekels bevindt zich het miltreticulum dat bestaat uit reticulair bindweefsel. Door de bindweefselschotten verlopen kleinere takken van de miltslagader; ze verlaten de bindweefselschotten en worden dan omgeven door een schede van lymfatisch weefsel. Deze scheden bestaan hoofdzakelijk uit lymfocyten. Ze vertonen vele bolvormige verdikkingen, die lymfefollikels worden genoemd. De scheden en de follikels vormen samen de zogenaamde witte miltpulpa. Na passage door de scheden en follikels stroomt het bloed via kleine arteriolen het reticulum binnen en komt vervolgens in de bloedruimten (sinusoı¨den) terecht. Vanuit de bloedruimten gaat het bloed naar de bindweefselschotten, vanwaar het bloed via de miltader naar de poortader gaat. Door de genoemde structuren heeft de milt op doorsnede een kenmerkend aspect. Behalve de reeds genoemde witte pulpa bestaat de milt voor bijna 80% uit rode miltpulpa, eveneens bestaande uit reticulair bindweefsel en talrijke bloedruimten. De milt heeft een aantal functies die alle betrekking hebben op de samenstelling van het bloed. De milt is echter niet onmisbaar. Na verwijdering van de milt (splenectomie) kunnen er echter wel bloedbeeldafwijkingen ontstaan (toename witte bloedcellen en bloedplaatjes). Ook is de kans op infectiegevaar dan vergroot, bijvoorbeeld een pneumokokken- en meningokokkensepsis.

witte miltpulpa (ophopingen van lymfocyten)

124

Anatomie en fysiologie niveau 4

De functies van de milt kunnen in het kort als volgt worden samengevat: – fagocytose van bacterie¨n en lichaamsvreemde stoffen; – vorming van lymfocyten, differentiatie ervan tot plasmacellen en vorming van antilichamen; – afbraak van oude rode bloedcellen; hierbij ontstaan ijzer en bilirubine. Het ijzer wordt als depotijzer in de miltcellen opgeslagen en kan vandaar later naar het beenmerg worden vervoerd om opnieuw voor de vorming van Hb te worden gebruikt. Bilirubine, de gele galkleurstof, wordt met de gal afgevoerd naar de galblaas (zie par. 10.17.4, bilirubinestofwisseling); – dienst kunnen doen als bloedreservoir; bij lichamelijke inspanning kan de milt zich als een spons samenknijpen waardoor extra bloed in omloop gebracht wordt (pijn in de zij bij hardlopen). Aan deze functie moet overigens niet al te veel belang worden gehecht; – foetaal zorgt de milt voor de productie van rode bloedcellen. Zwezerik De zwezerik (thymus) is gelegen in ruimte tussen de longen (het mediastinum) achter het borstbeen (sternum), schuin boven het hart. Bij de mens is het orgaan het grootst op kinderleeftijd. Na de puberteit neemt het orgaan in omvang af, hetgeen involutie wordt genoemd (afb. 2.35). Afbeelding 2.35 De zwezerik (thymus) bij een kind (a) en een volwassene (b).

strottenhoofd schildklier

luchtpijp

zwezerik

a

b

De zwezerik bestaat uit een tweetal kwabben, die ieder zijn opgebouwd uit talrijke lobjes met een diameter van 0,5-2 mm. Elk lobje bestaat uit een schors (cortex) en merg (medulla). In de schors komen hoofdzakelijk kleine lymfocyten voor: T-lymfocyten (thymuslymfocyten, thymocyten), die zich ter plaatse heel sterk delen. De zwezerik neemt een centrale plaats in bij de ontwikkeling van een normale immunologische afweer door de productie van T-lymfocyten (zie par. 3.4.1). De zwezerik is te beschouwen als de ‘centrale’ van het immuunapparaat omdat het bepaalt of een stof lichaamseigen of lichaamsvreemd is. De genoemde T-lymfocyten zijn met name verant-

2

125

Circulatie

woordelijk voor de cellulaire immuniteit. Wanneer bij de geboorte de zwezerik niet of slechts gedeeltelijk is aangelegd, ontstaan er zogenaamde aangeboren stoornissen in de cellulaire immuniteit: immunodeficie¨ntieziekten. Wanneer er antilichamen worden geproduceerd tegen lichaamseigen stoffen is er sprake van auto-immuniteit (hoofdstuk 3). Verspreid lymfatisch weefsel Een belangrijk deel van het verspreid lymfatische weefsel wordt gevormd door de amandelen (tonsillen), waarmee meestal de keeltonsillen worden bedoeld (afb. 2.36). Het zijn twee eivormige, 1 tot 2 cm lange organen, gelegen tussen de gehemeltebogen op de grens van de mondholte en de keelholte. Bij zwelling (bijvoorbeeld bij verkoudheid) of braakbewegingen komen ze uit de boogplooien tevoorschijn. neusholte tonsillen bij de uitmonding van de buis van Eustachius

neusamandel (adenoïd) keelamandelen tongamandelen tong mondholte

Afbeelding 2.36 Amandelen; ligging van de keelamandelen (links), lengtedoorsnede (rechts).

De structuur van de amandelen komt in grote lijnen overeen met die van de lymfeknopen, met dien verstande dat ze niet ingeschakeld zijn in het lymfevatstelsel. De keelamandelen vormen het belangrijkste onderdeel van de zogenaamde ring van Waldeyer, die tot taak heeft het organisme te verdedigen tegen binnendringende ziektekiemen. De andere delen van deze ring zijn: – neusamandel, kortweg adenoı¨d; – lymfatisch weefsel achter op de tong (‘tongamandel’); – lymfatisch weefsel bij de openingen van de buis van Eustachius.

Afweer

3

Ons lichaam staat bloot aan allerlei schadelijke invloeden. De huid komt in contact met gevaarlijke stoffen en wordt ‘bezet’ (gekoloniseerd) door bacterie¨n zoals bepaalde stafylokokkenstammen. Ook mond- en keelholte, urinewegen en slijmvliezen van de genitalie¨n hebben ieder een eigen microflora. In de dikke darm (colon) leven vele miljarden colibacterie¨n die nuttig werk voor ons verrichten en voor het lichaam onmisbare vitaminen produceren, zoals vitamine K en een B-vitamine. Dankzij de aanwezigheid van afweersystemen bestaat er in het lichaam een teer evenwicht in de microflora, zodat andere, vaak ziekteverwekkende, bacterie¨n en schimmels geen kans krijgen. 3.1

Afweer

Bij de afweer van de mens tegen binnengedrongen ziekteverwekkers (bacterie¨n, schimmels, protozoe¨n) en gevaarlijke stoffen worden twee typen onderscheiden: de aspecifieke afweer en de specifieke afweer. Aspecifieke afweermechanismen zijn afweermechanismen die onafhankelijk zijn van de belager. Deze afweer is altijd aanwezig en bestaat onder andere uit de grenslagen, die het interne milieu afsluiten van de buitenwereld, zoals de huid en slijmvliezen. Verder hoort een groot aantal witte bloedcellen (leukocyten) tot dit afweermechanisme. Bij de aspecifieke afweer kan een onderscheid worden gemaakt in een uitwendige (exogene) afweer en inwendige (endogene) afweer. De specifieke afweer wordt vaak immuniteit genoemd. Deze afweer past zich aan de belagers aan, zowel door de productie van bacteriedodende stoffen als door de productie van zeer specifieke antilichamen. Het gevolg is een zeer specifieke weerstand tegen een bepaalde ziekte of vreemde stof, die niet werkzaam is tegen andere belagers. De immuniteit richt zich meestal op een specifiek molecuul op het oppervlak van het micro-organisme. Ook op het oppervlak van menselijke cellen bevinden zich specifieke eiwitten waardoor deze cellen voor ieder andere mens als lichaamsvreemd worden beschouwd. Bij rode bloedcellen (erytrocyten) bepalen deze eiwitten de bloedgroep. Andere cellen bevatten een groot aantal weefselantigenen (HLA’s). In dit hoofdstuk wordt ook aandacht besteed aan de weefselantigenen. De bloedgroepen zijn besproken in hoofdstuk 2 (par. 2.1.8).

C. A. Bastiaanssen et al., Anatomie en fysiologie, DOI 10.1007/978-90-313-8099-2_3, © Bohn Stafleu van Loghum, 2007

3

Afweer

Intermezzo 3.1 Verstoord evenwicht in de microflora Wanneer het evenwicht in de microflora verstoord is kan dit ernstige gevolgen hebben. Bij bijvoorbeeld bepaalde antibioticumkuren worden de colibacterie¨n gedood en kunnen ziekteverwekkende micro-organismen (pathogenen) de macht overnemen. Bij patie¨nten met een normale afweer leidt dit in de regel tot niet meer dan een dunne ontlasting. Bij patie¨nten bij wie de afweer verstoord is kan dit tot ernstige infecties en zelfs tot sepsis (aanwezigheid en vermeerdering van bacterie¨n in de bloedbaan) aanleiding geven. Andere antibiotica kunnen de natuurlijke micro-organismen (bacterie¨n van Do¨derlein) in de vagina doden, waardoor hier het biologisch evenwicht wordt verstoord en de schimmel Candida albicans vrij spel krijgt met als gevolg witte vloed. In de zorginstellingen worden 5 tot 10% van alle opgenomen patie¨nten geconfronteerd met zogenaamde ziekenhuisinfecties, verantwoordelijk voor naar schatting ongeveer 3.000 doden per jaar. Als gevolg van resistenties, vaak door het onnodig voorschrijven van antibiotica, zijn deze steeds moeilijker te bestrijden. Tegen de ziekenhuisinfectie MRSA (meticillineresistente Staphylococcus aureus) zijn nog maar e´e´n of twee antibiotica werkzaam. In Japan zijn al stammen ontdekt, die ook tegen deze laatste antibiotica resistentie hebben ontwikkeld. Gelukkig wordt er ook her en der veel winst geboekt. Was aids tot voor enkele jaren een dodelijke ziekte op korte termijn, nu kan aids, althans in onze westerse maatschappij, gerekend worden tot de categorie van de chronische ziekten door de adequate behandeling met een cocktail van bepaalde antivirale geneesmiddelen (zie hoofdstuk 13). Niet alleen het gebruik van medicijnen kan het menselijk afweermechanisme op binnendringende micro-organismen verstoren. Andere oorzaken zijn: – immunodeficie¨ntieziekten; hierbij is de reactie van het immuunsysteem op een antigeen (immuunrespons) onvoldoende. Deze ziekten zijn soms aangeboren en soms verworven. SCID (severe combined immunodeficiency) is een voorbeeld van een ernstige aangeboren immunodeficie¨ntie. Aids is een voorbeeld van een verworven immunodeficie¨ntieziekte; – auto-immuniteit; de immuunrespons ontwikkelt zich tegen lichaamseigen stoffen. Voorbeelden van auto-immuunziekten (zie intermezzo 3.3) zijn reumatische ziekten, multipele sclerose en een vorm van diabetes mellitus; – allergie; lichaamsvreemde stoffen roepen een zodanige hevige reactie op dat er sprake is van een allergie.

127

128

Anatomie en fysiologie niveau 4

3.2

Exogene aspecifieke afweer

Exogene aspecifieke afweer is een vorm van algemene weerstand. Hierbij wordt onderscheid gemaakt worden in twee soorten barrie`res: mechanische en fysiologische barrie`res. 3.2.1 mechanische barrie` res De belangrijkste mechanische barrie`re is natuurlijk de huid. De huid vormt door het afsluitende dekweefsel en de hoornlaag een vrijwel onneembare barrie`re voor micro-organismen en stoffen. Daar waar de huid als het ware naar binnen gaat en er contact blijft met de buitenwereld, bevinden zich de slijmvliezen, zoals in de luchtwegen, in het spijsverteringskanaal vanaf mond tot endeldarm (rectum) en in de vagina. Op die plaatsen wordt de weerstand dikwijls nog versterkt door een fysiologische barrie`re, zoals een zuur milieu. Sommige micro-organismen zijn toch in staat de intacte huid te passeren. Een voorbeeld zijn de spiraalvormige bacterie¨n (spirillen), die de ziekte van Weil veroorzaken. Ook door intact slijmvlies kunnen sommige micro-organismen binnendringen. Ook van bepaalde stoffen is bekend, dat zij door de onbeschadigde huid gaan. Dit is bijvoorbeeld het geval voor lood- en kwikzouten. Sommige geneesmiddelen worden ook transdermaal (door de huid heen) toegediend, bijvoorbeeld nitroglycerine ter voorkoming van angina pectoris (pijn op de borst). 3.2.2 fysiologische barrie` res De fysiologische barrie`res zijn: – huid; micro-organismen kunnen moeilijk op de huid in leven blijven, doordat de vochtigheidsgraad en de temperatuur vaak niet optimaal zijn om zich te kunnen handhaven. Wanneer de omstandigheden veranderen (warm en vochtig weer) neemt de kans op infecties (met bijvoorbeeld schimmels) toe. De lage pH van talg en de bacteriedodende enzymen daarin spelen een belangrijke rol bij de fysiologische afweer van de huid. Door (te) vaak wassen met agressieve zeep wordt dit beschermende effect tenietgedaan. De normale op de huid voorkomende bacterie¨n verhinderen eveneens de groei van ziekteverwekkende (pathogene) bacterie¨n; – luchtwegen; het aanwezige trilhaarepitheel is in staat om ingeademde micro-organismen en andere vreemde partikels terug te voeren naar de keelholte. Bij rokers zijn de trilharen vrijwil stil komen te liggen waardoor de slijmlaag niet of nauwelijks in beweging is. Ongeveer 8 uur na de laatste sigaret komen zij weer in beweging. Dit verklaart de rokershoest in de ochtend; – mondholte; het speeksel bevat het enzym lysozym, dat bepaalde bacterie¨n onschadelijk maakt zodat de normale mondflora gehandhaafd blijft en dus ook hier de groei van pathogene bacterie¨n wordt verhinderd. Ook in traanvocht wordt dit enzym aangetroffen; – keelholte; in de keelwand en achter in de mondholte bevinden zich talrijke lymfeknopen die samen een afweerring, de ring van Waldeyer, vormen (zie par. 2.2.6);

3

Afweer

– maag; door het maagsap (lage pH) worden vele micro-organismen gedood met uitzondering van de zuurbestendige (zuurvaste) tuberkelbacterie. Ook van andere soorten kunnen soms enkele aanvalskrachtige (virulente) bacterie¨n de maag ongehinderd passeren. Ze kunnen in dat geval aanleiding geven tot ingewandsstoornissen (Salmonella- en Shigella-infecties); – darmwand; de ontwikkeling van pathogene micro-organismen in de darmwand wordt verhinderd door het aanwezige lymfatisch weefsel (plaques van Peyer; zie par. 2.2.6) en door de altijd aanwezige bezetting van commensale darmbacterie¨n. De bewegelijkheid van de darmwand draagt hier ook toe bij; – vagina; de in de vagina aanwezige lactobacillen (bacillen van Do¨derlein) produceren melkzuur waardoor er in de vagina een lage pH heerst. Dit voorkomt zogenaamde ‘opstijgende’ infecties naar baarmoeder en eileiders. Dat zaadcellen deze zure barrie`re kunnen passeren komt door de alkalische spermavloeistof, die het zuur in de vagina kan neutraliseren (zie hoofdstuk 12). 3.3

Endogene aspecifieke afweer

Naast de al eerder genoemde mechanische en de fysiologische barrie`res beschikt het lichaam nog over niet-specifieke (algemene) afweer waarbij cellen en stoffen (complementsysteem, cytokinen) zijn betrokken. Bij deze afweer speelt het bloed een belangrijke rol en wel met name door de afweer door middel van bepaalde witte bloedcellen (leukocyten), macrofagen en de zogenaamde naturalkillercellen (NK-cellen, een bepaalde groep lymfocyten). Verder wordt de algemene afweer geboden door het complementsysteem (par. 3.5.3) en de cytokinen (par. 3.3.3). 3.3.1 ontstekingsproces Een ontsteking is een reactie van het weefsel op een schadelijke prikkel, let wel: op iedere weefselbeschadiging. In het dagelijks spraakgebruik wordt het woord alleen gebruikt voor ontstekingen, waarbij de bijbehorende verschijnselen duidelijk zichtbaar (en hardnekkig) zijn. In werkelijkheid is een ontsteking een volkomen natuurlijke en nuttige reactie op weefselbeschadiging. Het treedt bijvoorbeeld op na snijden, stoten, verbranden, contact met irriterende chemische stoffen en infectie met virussen, schimmels en bacterie¨n. Het ontstekingsproces verhindert het verspreiden van schadelijke stoffen naar het naastgelegen weefsel, voert celresten en pathogenen af en maakt een begin met het weefselherstel. De vier stadia van het acute of kortdurende ontstekingsproces zijn: roodheid (rubor), warmte (calor), zwelling (tumor) en pijn (dolor). Als het ontstoken weefsel deel uitmaakt van een gewricht belemmeren zwelling en pijn de beweging (hetgeen de genezing bevordert). Daarom wordt vaak als vijfde symptoom van een ontsteking ook nog functieverlies (functio laesa) genoemd.

129

130

Anatomie en fysiologie niveau 4

Hoe zijn de verschijnselen van het ontstekingsproces nu te verklaren en in verband te brengen met de functie van de ontsteking? Het ontstekingsproces begint met een chemisch alarm door de productie (o.a. door beschadigde cellen en fagocyten) van een groot aantal stoffen, die samen de ontstekingsmediatoren worden genoemd. De belangrijkste zijn: histamine, kininen (onder andere bradykinine), prostaglandinen en lymfokinen. Een van de effecten van deze stoffen is vaatverwijding (vasodilatatie) van de kleine bloedvaten in het aangedane gebied dat leidt tot bloedophoping. Dit verklaart de roodheid en de warmteontwikkeling. Bovengenoemde stoffen hebben als tweede effect dat zij de doorgankelijkheid van de vaatwand van de lokale haarvaten (capillairen) vergroten. Als gevolg hiervan treedt eiwitrijk vocht (exsudaat) uit de bloedstroom naar de intercellulaire ruimtes. Exsudaat bevat veel eiwit (zoals stollingsfactoren en antilichamen). Het gevolg hiervan is lokale zwelling. De toegenomen druk op de zenuwuiteinden veroorzaakt pijn. Deze pijnsensatie wordt nog versterkt door de vrijgekomen chemische stoffen (in het bijzonder de prostaglandinen en bradykinine), door bacterie¨le toxinen en door zuurstoftekort in de regio. 3.3.2

aspecifieke afweer door witte bloedcellen (leukocyten) Bij de aspecifieke afweer zijn verschillende leukocyten betrokken. Neutrofiele granulocyten De neutrofiele granulocyten komen in twee vormen voor: staafkernige granulocyten en segmentkernige granulocyten (afb. 3.1). De staafkernige granulocyten zijn te beschouwen als een ontwikkelingsstadium van rijpe neutrofielen en komen weinig in het bloed voor; in het beenmerg is de hoeveelheid groter. De segmentkernige granulocyten zijn groter in aantal. In het bloed zijn het de meest voorkomende leukocyten (45-75%). Wanneer het relatieve aantal staafkernige neutrofielen groter is dan normaal wordt gesproken van ‘linksverschuiving’ (jongere vormen worden grafisch meer naar links afgebeeld). Dit is een aanwijzing voor een (recente) ontsteking. Afbeelding 3.1 Segmentkernige en staafkernige granulocyten.

rode bloedcel (erytrocyt) korrels (granula)

Neutrofiele granulocyten zijn in staat om bacterie¨n en andere partikels door fagocytose (= eten) onschadelijk te maken. De fagocyten kunnen de binnengedrongen bacterie¨n onschadelijk maken. De bac-

3

Afweer

terie¨n worden ten slotte door enzymen van de fagocyten verteerd. In pus (etter) bevinden zich vele fagocyten waarin zich dode, maar ook nog levende bacterie¨n bevinden in een dikke stroperige vloeistof (afkomstig van het exsudaat). Als deze vloeistof niet voldoende wordt afgevoerd raakt zij ingekapseld in bindweefsel en ontstaat er een abces. Dit abces moet vaak chirurgisch worden geopend voordat genezing kan optreden. Behalve micro-organismen kunnen ook andere partikels door fagocytose worden opgenomen. Het proces van de fagocytose omvat een aantal stappen (afb. 3.2). – De leukocyten worden gemobiliseerd en verplaatsen zich naar de plaats van infectie. Het beschadigde weefsel geeft stoffen af, die de aanmaak van neutrofiele granulocyten in het rode beenmerg stimuleren. Hierdoor kan het aantal neutrofiele granulocyten in het bloed binnen enkele uren met een factor vijf toenemen (leukocytose). Deze grote aantallen witte bloedcellen vormen dan ook een karakteristiek fenomeen bij een ontstekingsproces. De bloedbezinkingstest (bse) is hierop gebaseerd (zie intermezzo 2.2). De neutrofiele granulocyten worden door ter plaatse gevormde ontstekingsmediatoren, zoals bradykinine, naar de plaats des onheil getrokken. Door de enorme vaatverwijding aldaar vertraagt de bloedstroom en kunnen de leukocyten gemakkelijk uittreden, waarbij ook sprake is van diapedese: de fagocyten dringen door hun bewegingen tussen de endotheelcellen van de capillairen door op zoek naar de infectiebron. Deze beweging wordt vergemakkelijkt doordat de doorlaatbaarheid van een capillairwand bij een ontsteking is vergroot. Buiten de bloedbaan omhullen de fagocyten de bacterie¨n. Binnen een paar uur na het begin van het ontstekingsproces is er dan al sprake van uitgebreide fagocytose in het gebied. – Door middel van aanhechtingsmoleculen, die zich op de membranen van de fagocyten bevinden, hechten ze zich aan beschadigde weefselcellen, aan de vaatwand en aan elkaar en ten slotte ook aan de bacterie¨n zelf. – Op de infectieplaats kan de insluiting van de bacterie beginnen. Dit proces wordt versterkt door immunoglobulinen en bepaalde eiwitten (complementfactoren), die het proces van de insluiting bespoedigen. De bacterie bevindt zich dan in het cytoplasma van de neutrofiele granulocyt en zal door de aanwezige enzymen gedood en ten slotte verteerd worden. Eosinofiele en basofiele granulocyten De eosinofiele granulocyten worden gekenmerkt door een, na kleuring, oranje tweelobbige kern. Ze komen in geringe aantallen in het bloed voor. Deze leukocyten hebben weinig fagocyterend vermogen, maar spelen een rol bij het onschadelijk maken van meercelligen, zoals infectieuze parasieten en wormen. Bij allergiee¨n kunnen ze in grotere aantallen voorkomen; er is dan sprake van eosinofilie. Bloedonderzoek

131

132

Anatomie en fysiologie niveau 4

A diapedese

B fagocytose basaal membraan

endotheelcel

bacterie gebonden aan markeermoleculen (opsonisatie)

1

fagocyten in de bloedsomloop

2

bacterie celmembraan 3

intercellulaire spleet 4 5

aanhechting aan endotheel

fagocyt lysosomale enzymen

diapedese IgG

C3b

exsudatie in ontstekingshaard

C3b

rie cte ba

verwijde intercellulaire spleet

C3b

C3b

Afbeelding 3.2 A. Schematische voorstelling van het optreden van diapedese van granulocyten door de capillairwand. B. Het verloop van fagocytose, weergegeven met de cijfers 1 t/m 5, van een bacterie door een granulocyt.

hierop is meestal een eerste aanwijzing dat er sprake is van een allergie of worminfectie. Basofiele granulocyten vormen minder dan 2% van de leukocyten. Hun functie is niet altijd even duidelijk. Ze zijn ook bij allergische reacties betrokken. Er zou een relatie bestaan met de zogenaamde mestcellen, die vooral worden aangetroffen in de slijmvliezen van neus, bronchi, darm en in de huid waar ze het gelijkwaardig zijn met de in het bloed voorkomende basofiele granulocyten. De naam mestcellen is ontleend aan de talrijke in het cytoplasma voorkomende korrels die microscopisch op mestkorreltjes lijken. Ze zijn met antilichamen (IgE; zie par. 3.5.2) beladen en kunnen bepaalde stoffen vrijmaken, zoals histamine en boodschappereiwitten (cytokinen) (zie par. 3.3.3). Monocyten en macrofagen Monocyten zijn grote leukocyten in het bloed waarvan de diameter ongeveer tweemaal zo groot is als die van een rode bloedcel (erytrocyt). Ze zorgen voornamelijk voor het opruimen van celrestanten in het bloed. Na migratie vanuit het bloed naar het reticulaire bindweefsel in het rode beenmerg en in het lymfatisch weefsel (milt en lymfeknopen), kunnen ze zich differentie¨ren en worden dan nog groter (twee keer zo groot als een monocyt) en ontwikkelen zich uiteindelijk tot zogenaamde macrofagen (grote vreetcellen) of histiocyten. De macrofagen bevinden zich niet alleen in lymfoı¨de weefsels (zoals lymfeknopen en milt) maar ook in andere weefsels, bijvoor-

3

Afweer

beeld in het onderhuidse bindweefsel (langerhanscellen), in de leverbloedruimten (kupffercellen), in de longblaasjes (alveolaire macrofagen), beenmerg en in de hersenen (microgliacellen). Samen met de monocyten uit het bloed vormen de macrofagen het weefselmacrofagensysteem. De macrofagen hebben ook een belangrijke functie bij de cellulaire immuniteit door T-cellen (zie par. 3.4.1) doordat ze als antigeenpresenterende cellen fungeren. Ook spelen zij een rol bij het opruimen van de grote antigeen-antilichaamcomplexen (zie par. 3.5.1). 3.3.3 cytokinen Cytokinen zijn te beschouwen als door cellen geproduceerde boodschappereiwitten binnen het afweersysteem. Ze worden vooral geproduceerd door monocyten, macrofagen en lymfocyten. Cytokinen spelen ook een rol bij de immuniteit (zie par. 3.4.1). 3.4

Immuniteit: specifieke afweer

De specifieke weerstand is specifiek gericht tegen bepaalde cellen (met name bacterie¨n) en wordt immuniteit genoemd. In tegenstelling tot de aspecifieke afweer, die altijd gereed is, moet de specifieke afweer worden geactiveerd door een lichaamsvreemde substantie ((delen van) een bacterie, virus, vreemde chemische stof, delen van planten etc.) voordat zij werkzaam wordt. Een dergelijke vreemde substantie wordt het antigeen genoemd. Bij vreemde cellen, zoals bacterie¨n, bestaat een antigeen altijd uit een groot molecuul (meestal een eiwit) op het celmembraan. De reactie van het immuunsysteem op een antigeen wordt immuunrespons genoemd. Eigenschappen van de immuunrespons zijn: – zij is antigeenspecifiek: voor ieder verschillend antigeen is de reactie verschillend; – de immuunrespons blijft niet beperkt tot de regio waar de infectie plaatsvindt, maar gaat door het hele lichaam; – de immuunrespons heeft een geheugen; antigenen, die in het verleden reeds eenmaal in het lichaam zijn binnengedrongen worden herkend en de immuunrespons hierop is krachtiger (afb. 3.6). 3.4.1

cellen van het immuunsysteem

Lymfocyten Zoals beschreven in paragraaf 2.1.6 vormen de lymfocyten ongeveer 20-40% van het totaal aantal leukocyten. De vorming van lymfocyten is weergegeven in afbeelding 3.3. Het zijn betrekkelijk kleine cellen met een bolvormige, relatief grote kern. Ze zijn zeer beweeglijk, maar nauwelijks in staat tot fagocytose. Van de totale hoeveelheid lymfocyten bevindt zich onder normale omstandigheden slechts 5% in het bloed; de rest is dus buiten de bloedbaan, dat wil zeggen in de lymfoı¨de organen, vooral in de milt (45%), lymfeknopen (35%) en in beenmerg (ongeveer 10%). De levensduur van lymfocyten is zeer variabel.

133

134

Anatomie en fysiologie niveau 4

beenmerg

lymfoïde stamcel pro-B-cel

pre-pre-B-cel

pre-B-cel

thymus

bloed lymfeknoop plasmacel

prothymocyt

vroege B-lymfocyt

onrijpe thymocyt immunocyt

intermediaire B-lymfocyt

‘common’ thymocyt immunoblast

rijpe B-lymfocyt

rijpe thymocyten bloed

T-helperlymfocyt

T-suppressor lymfocyt

geactiveerde T-helperlymfocyt

geactiveerde T-suppressorlymfocyt

NK-lymfocyt

Afbeelding 3.3 Differentiatie van leukocyten. (Gewijzigd naar Hofmann e.a. ‘Hematologie’.)

Zoals alle bloedcellen ontstaan lymfocyten uit de stamcellen in de bloedcelvormende weefsels in de lever en het rode beenmerg. Op het moment dat de ongedifferentieerde lymfocyten uit deze weefsels komen, zijn zij nog allemaal gelijk. Een deel van de ongedifferentieerde lymfocyten uit het beenmerg komt via het bloed in de thymus (zwezerik) terecht en rijpt daar verder. Dit type lymfocyten wordt de T-lymfocyten genoemd. Tijdens dit rijpingsproces krijgt de lymfocyt het vermogen om e´e´n antigeen te herkennen en daaraan te binden (hij wordt immunocompetent). Vanuit de thymus gaan de T-cellen naar de gespecialiseerde lymfatische weefsels (lymfeklieren, milt en vooral het darmslijmvlies). Tijdens het rijpingsproces ontstaan er ook lymfocyten tegen lichaamseigen cellen. Normaal gesproken worden al deze lymfocyten vernietigd (afb. 3.7), zodat alleen de lymfocyten tegen lichaamsvreemde antigenen

3

Afweer

overblijven. Het onderscheid tussen lichaamseigen en lichaamsvreemd wordt onder meer gemaakt op basis van de aanwezigheid van eiwitten op het celoppervlak (MHC-moleculen, major histocompatibility complex-moleculen). Ieder individu heeft een unieke set van deze eiwitten op zijn lichaamscellen, waarmee lichaamseigen en lichaamsvreemde cellen van elkaar kunnen worden onderscheiden. Bij auto-immuunziekten, zoals reumatoı¨de artritis, multipele sclerose en vormen van diabetes mellitus, gaat er iets mis in dit proces (zie intermezzo 3.3). T-cellen kunnen worden onderverdeeld in drie categoriee¨n: – cytotoxische T-cellen; zij kenmerken zich door het CD8-antigeen op hun oppervlak. Cytotoxische T-cellen maken direct contact met vreemde cellen of geı¨nfecteerde lichaamscellen en zijn verantwoordelijk voor de cellulaire immuunrespons (zie par. 3.6); – T-helpercellen; zij stimuleren de activering en werking van zowel cytotoxische T-cellen als B-cellen; – T-suppressorcellen; zij onderdrukken juist de cytotoxische T-cellen en B-cellen. De laatste twee typen T-cellen kenmerken zich door het CD4-antigeen op hun oppervlak en spelen een belangrijke rol in de regulatie van het immuunsysteem. Zij worden daarom ook wel regulerende T-cellen genoemd. Het andere type lymfocyt wordt B-lymfocyt genoemd. De B-cellen rijpen bij de mens in de bloedvormende weefsels in lever en beenmerg vanuit lymfoı¨de stamcellen. Van daaruit verplaatsen zij zich, via het bloed, naar de gespecialiseerde lymfoı¨de weefsels: lymfeknopen, milt en darmslijmvlies. In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht zijn lymfocyten al in staat te reageren voordat zij in aanraking komen met hun antigeen. Het binnendringen van het antigeen van e´e´n van de lymfocyten leidt er wel toe, dat die betreffende groep lymfocyten zich zeer snel gaat delen en zo een kloon van identieke bloedcellen gaat maken. Veel lymfocyten daarentegen worden nooit geactiveerd om de eenvoudige reden dat hun antigeen nooit in het lichaam komt. Zowel de gerijpte T-cellen als de gerijpte B-cellen worden opgeslagen in het lymfoı¨de weefsel (lymfeknopen, milt, plaques van Peyer, amandelen etc.). Daar blijven ze wachten tot hun antigeen eventueel langskomt, waarna ze zich snel delen. Naast de hierboven beschreven cellen bestaat er nog een aparte groep lymfocyten, die de naturalkillercellen (NK-cellen) wordt genoemd. Zij vormen 8-20% van het totaal aantal lymfocyten. Ze kunnen geı¨nfecteerde cellen en ‘lichaamsvreemde’ cellen (bijvoorbeeld tumorcellen en weefseltransplantaat) doden door direct cel-celcontact. Ze herkennen antigenen op die vreemde cellen. Het verschil met normale B- en T-cellen is, dat NK-cellen niet op e´e´n specifiek antigeen op e´e´n bepaalde plaats op het celoppervlak reageren, maar op een groot

135

136

Anatomie en fysiologie niveau 4

aantal verschillende antigenen op verschillende plaatsen op het celoppervlak. In zoverre werken zij dus aspecifiek. Lichaamseigen cellen, die met virussen zijn geı¨nfecteerd, en tumorcellen ondergaan membraanveranderingen, waarna zij een prooi vormen voor de NKcellen. Na de binding geeft de NK-cel toxinen af waardoor de aangevallen cel te gronde gaat. Macrofagen Zoals eerder vermeld liggen macrofagen onder andere opgeslagen in het bindweefsel en de organen uit het lymfevatstelsel. Hoewel macrofagen zelf niet in staat zijn een antigeen te herkennen en daar een specifieke reactie op te laten volgen, spelen deze cellen wel een belangrijke rol bij de immuunrespons. Nadat een macrofaag namelijk een vreemd deeltje als bacterie heeft gefagocyteerd, wordt het oppervlakte-antigeen van deze bacterie losgemaakt en wordt dit antigeen gepresenteerd op het oppervlak van de macrofaag. Deze macrofaag doet dan dienst als antigeenpresenterende cel. 3.4.2 indeling van de immuniteit Immuniteit kan worden verdeeld in twee takken, die elkaar overlappen: de humorale en de cellulaire immuniteit (afb. 3.4). Afbeelding 3.4 Specifieke cellulaire en humorale immuniteit.

THYMUS

BEENMERG

cellulaire immuniteit pluripotente stamcel

T-lymfocyten

geactiveerde T-lymfocyten

LYMFEKNOOP

plasmacellen B-lymfocyten antilichamen humorale immuniteit a n ti g e e n

De humorale immuniteit (humoraal betekent: m.b.t. lichaamsvloeistof ) verloopt via de vorming van antilichamen (immunoglobulinen) in lichaamsvloeistoffen (zoals bloed en lymfe). Hoewel deze antilichamen wel worden geproduceerd door e´e´n type witte bloedcellen (B-lymfocyten), circuleren zij vrij door het lichaam. De prooi voor de humorale immuunrespons bestaat voornamelijk uit vrije bacterie¨n en virussen. Deze worden door de antilichamen gebonden en geı¨nactiveerd, waarna zij door fagocyten kunnen worden vernietigd. Bij de cellulaire immuniteit blijft de immuunreactie hier steeds gebonden aan cellen (T-lymfocyten). De prooi bestaat ook uit cellen: geı¨nfecteerde lichaamscellen of tumorcellen. De cellulaire immuniteit

3

137

Afweer

verloopt via het afgeven van stoffen, die de geı¨nfecteerde cellen vernietigen of via stimulering van andere lymfocyten. 3.5

Humorale immuunrespons

De humorale immuunrespons verloopt via immunoglobulinen (afb. 3.5). Het kan ingedeeld worden in natuurlijke en kunstmatige en in passieve en actieve repons (par. 3.8).

primaire respons

antigenen

B-lymfocyten antigeen bindt aan receptor van B-lymfocyt

proliferatie (kloneren)

lymfoblasten

B-geheugencel

plasmacellen

productie van antilichamen hernieuwde blootstelling aan antigeen

secundaire respons

productie van antilichamen

B-geheugencellen

3.5.1 werking humorale immuunrespons Op het moment dat een bepaalde B-lymfocyt in aanraking komt met zijn eigen antigeen, wordt dit antigeen stevig gebonden aan het oppervlak van de lymfocyt. Complementeiwit C1 (zie par. 3.5.3) speelt hierbij ook een belangrijke rol. Hierna volgt een snelle groei en een snelle serie delingen van deze lymfocyt. Dit leidt tot een kloon van identieke lymfocyten. De aanvankelijk kleine lymfocyten rijpen vervolgens tot redelijk grote cellen met opvallend veel cytoplasma. Deze cellen worden plasmacellen genoemd. Zij komen normaal nauwelijks in het bloed voor en kunnen worden beschouwd als het eindstadium van het differentiatieproces. Plasmacellen kunnen per tijdseenheid een grote hoeveelheid specifiek immunoglobuline (antilichamen) produceren en uitscheiden. Zij gaan hier ongeveer vijf dagen mee door, waarna zij afsterven. Antilichamen hebben zelf geen antigeendodend effect. Zij omringen

Afbeelding 3.5 Humorale immuunrespons.

138

Anatomie en fysiologie niveau 4

het antigeen en binden het aan eiwitten uit het immuunsysteem (complementeiwit). Zo ontstaat een groot complex van vele antigenen, onderling verbonden door antilichamen en complementeiwit. Dit antigeen-antilichaamcomplex of immuuncomplex wordt normaliter na complementactivering (zie par. 3.5.3) door het fagocytensysteem uit het lichaam verwijderd.

IgM

aantoonbare antilichamen

0

1

2

3

4

5

6

a

7

8 9 tijd in weken

IgG concentratie antilichaam

Afbeelding 3.6 Antilichaamvorming na primaire immunisatie (a) en na secundaire immunisatie (b).

concentratie antilichaam

Een deel van de B-lymfocyten differentieert niet tot plasmacellen, maar heeft de antigeenstimulus in het geheugen opgeslagen (geheugencellen). Deze geheugencellen worden in het lymfoı¨de weefsel opgeslagen. Zij verschillen van de B-cellen doordat zij bij een tweede contact met het antigeen in een kortere tijd veel grotere hoeveelheden antilichamen kunnen produceren (afb. 3.6). De geheugencellen zijn verantwoordelijk voor de bescherming tegen ziekten na een vaccinatie. B-cellen, geheugencellen, plasmacellen en antilichamen (in bloed en andere lichaamsvloeistoffen) zorgen samen voor de humorale immuunrespons.

aantoonbare antilichamen

0 b

2

4

6

8

10

12

14 16 18 tijd in dagen

3

Afweer

3.5.2 immunoglobulinen Immunoglobulinen, afgekort Ig, worden ingedeeld in vijf klassen, die hier in alfabetische volgorde worden beschreven. IgA IgA zijn immunoglobulinen die een neutraliserende werking hebben op virussen, toxinen en bacterie¨n en die andere, aan deeltjes gebonden antigenen doen samenklonteren. IgA komt veel voor in speeksel, traanvocht, slijm van de luchtweg en darmen. IgA is om deze reden een belangrijk immunoglobuline voor de immunologische afweer op het oppervlak van slijmvliezen. Het voorkomt namelijk dat bacterie¨n en virussen zich kunnen hechten op het oppervlak van de lichaamscellen. Dit immunoglobuline komt veel voor in moedermelk, maar kan de placenta niet passeren. In serum vormt IgA ongeveer 20% van het totaal aan immunoglobulinen. Een deficie¨nte van dit immunoglobuline is de meest voorkomende immunodeficie¨ntie. IgD IgD komt hoofdzakelijk voor als receptor op het oppervlak van het celmembraan van B-lymfocyten en is waarschijnlijk betrokken bij de differentiatie van deze lymfocyten tot plasmacellen. IgD wordt vooral aangetroffen bij multipele myeloom (ziekte van Kahler, intermezzo 3.2).

Intermezzo 3.2 Ziekte van Kahler Bij de ziekte van Kahler bestaat er een woekering van plasmacellen uitgaande van het beenmerg. De woekerende cellen bestaan uit een afwijkende cel (monoklonaal) en ze produceren een immunoglobuline, paraproteı¨ne. Door woekering van de plasmacellen in de botten ontstaan botpijnen en na een gering trauma kunnen spontane fracturen ontstaan. Door de botafbraak ontstaat een hoog calciumgehalte in het bloed. Dit kan leiden tot misselijkheid, braken, verwardheid en coma. Door verdringing van het beenmerg kunnen anemie en leukopenie (tekort aan leukocyten) met verhoogde kans op infecties ontstaan. De stroperigheid (viscositeit) van het plasma is meestal door het paraproteı¨ne verhoogd, dat kan leiden tot stoornissen in vele organen.

IgE IgE wordt normaal zeer weinig aangetroffen in het bloed. IgE speelt een belangrijke rol bij de immunologische afweer tegen parasieten, zoals worminfecties. IgE komt verder vooral voor op het membraanoppervlak van basofiele granulocyten en de daarop lijkende mestcellen. Na binding van de desbetreffende antigenen, allergenen genoemd, scheiden deze cellen zogenaamde ontstekingsmediatoren af, onder andere histamine. Deze stoffen leiden tot overgevoeligheidsreacties, die gepaard gaan met een sterke lokale vaatverwijding en een

139

140

Anatomie en fysiologie niveau 4

toegenomen filtratie. In de slijmvliezen leidt dit tot een sterke zwelling, in de luchtwegen gevolgd door benauwdheid, niezen en tranende ogen. Antihistaminica, zoals promethazine, remmen dit effect. Als de allergene reactie over een groter gebied verspreid is kan de vaatverwijding een sterke daling van de arterie¨le bloeddruk tot gevolg hebben, met als mogelijk gevolg een zogenaamde overgevoeligheidsshock (anafylactische shock). IgG IgG wordt ook wel als gammaglobuline aangeduid; IgG’s zijn in staat de fagocytose van bacterie¨n te bevorderen en de bacterie¨le toxinen te neutraliseren. Het is de enige soort immunoglobuline die de placenta kan passeren zodat de immuniteit van de moeder wordt overgedragen op de foetus, waardoor er na de geboorte bescherming is geboden. Het is het meest voorkomende immunoglobuline (75% van het totaal) in het bloed. Een gammaglobuline-injectie, voorafgaand aan een reis, bevat een mix van IgG’s, geı¨soleerd uit donorbloed. Dit geeft een korte tijd bescherming tegen een aantal infecties, zoals hepatitis A. Dit is een voorbeeld van passieve immunisatie (zie par. 3.8). IgM De term IgM is afgeleid van macroglobuline op grond van de omvang. Het is de eerste klasse, die door plasmacellen wordt uitgescheiden. Dit is diagnostisch van belang, omdat zo via de concentratie van IgM in het bloed een recente infectie kan worden aangetoond. Vanwege zijn omvang kan IgM de placenta niet passeren. 3.5.3 complementsysteem Wanneer er een antigeen-antilichaamreactie heeft plaatsgehad speelt het complementsysteem een belangrijke rol bij het afwikkelen van de immunologische reactie, namelijk het uiteenvallen van de cel door het stukgaan van het celmembraan en door fagocytose. Het complementsysteem omvat een groot aantal plasma-eiwitten. De eiwitten die erbij betrokken zijn worden complementfactoren genoemd. Deze zijn normaal als inactieve factoren in het bloedplasma aanwezig. In de eerste stap bindt een complementeiwit (C1) zich aan een antilichaam, dat zich heeft gebonden aan een antigeen, bijvoorbeeld de celwand van een bacterie. Dit gebonden C1-eiwit werkt vervolgens als een enzym voor een keten van reacties, vergelijkbaar met de stollingsketen. Het eindresultaat is de activering van het complementeiwit C3. Het product van deze activering bindt zich aan het oppervlak van het antigeen en stimuleert de volgende processen: – fagocytose; – ontstekingsproces; – vorming van een complex van andere complementeiwitten, die het celmembraan oplossen (lyseren). De hoeveelheid C3 in het bloedplasma is afhankelijk van de productie in de lever en het verbruik in het bloed. Bij leverfunctiestoornissen zal het gehalte sterk dalen. C3 is een voorbeeld van de acutefase-eiwitten, waarvan de productie bij een infectie verhoogd kan zijn.

141

3

Afweer

3.6

Cellulaire immuunrespons

In tegenstelling tot B-cellen zijn T-cellen niet zelfstandig in staat te reageren op antigenen. Zij werken alleen op fragmenten van antigenen, die na fagocytose door de macrofaag een structurele verandering hebben ondergaan en op het oppervlak van lichaamseigen cellen worden gepresenteerd. Activering van een T-cel gaat op een vergelijkbare wijze als bij de B-cellen. Een T-cel bindt zich aan een lichaamscel (bijv. een ‘geı¨nfecteerde’ macrofaag of een tumorcel), die ‘zijn’ antigeen draagt (afb. 3.7). Hiertoe kruipen zij als het ware over de lichaamscellen om ze te onderzoeken op antigenen. Een cel, die door een T-cel wordt aangevallen, moet aan twee voorwaarden voldoen: – de cel moet worden herkend als lichaamseigen (aan de hand van de unieke combinatie van MHC-moleculen op het celmembraan); – de cel moet een lichaamsvreemd deel bevatten (het antigeen, dat op het membraan van de aan te vallen cel wordt gepresenteerd). antigeen presenterende thymuscel

rijpende T-cel

T-celreceptor eigen antigeen

MHC thymuscel

selectieproces

resultaat

MHC wordt niet herkend

thymuscel wordt vernietigd

MHC wordt wel herkend

binding

MHC reageert met eigen antigeen

thymuscel wordt vernietigd, overlevende cellen leiden tot autoimmuniteit

T-cel

a

thymuscel

T-cel

b

thymuscel

T-cel

c

Afbeelding 3.7 Vernietiging door T-lymfocyten van cellen met lichaamseigen antigenen.

Na herkenning bindt de bijbehorende cytotoxische T-cel zich aan de lichaamscel. Hierna wordt de aangevallen cel uitgeschakeld doordat het membraan wordt vernietigd, er toxinen worden afgegeven en de kern opdracht krijgt de cel te doden. Vergelijkbaar met de humorale immuniteit ontstaan bij dit proces ook weer geheugen-Tc-cellen. Deze zorgen ervoor, dat de cellulaire immuunreactie bij een tweede infectie met hetzelfde micro-organisme veel sneller gaat dan de twee dagen, die voor de eerste reactie nodig zijn.

142

Anatomie en fysiologie niveau 4

Voordat een geactiveerde T-cel zich gaat delen en tot de aanval over kan gaan moeten er vaak nog aanvullende prikkels worden gegeven. Zo produceert de macrofaag allerlei T-cel-stimulerende stoffen (monokinen) en stimuleren verschillende T-cellen elkaar via zogenaamde lymfokinen. Al deze T-cel-stimulerende stoffen worden samen vaak aangeduid met de naam interleukinen.

rode beenmerg

lymfocyt

thymus rijping

CD4 klasse II MHCeiwitten

CD8

lymfeknopen en aanverwante organen

activering

klasse I MHCeiwitten

activering

APC (dendritische cel)

APC (dendritische cel)

lymfeknopen en aanverwante lymfatische weefsels

CD4 geheugencel

CD8 geheugencel

bloedplasma

T-helpercellen

Afbeelding 3.8 Cellulaire immuniteit.

cytotoxische T-cellen

3

Afweer

Een aparte rol is weggelegd voor T-helpercellen (CD4-cellen). Ook deze lymfocyten zijn antigeenspecifiek. Nadat een T-helpercel in contact is gekomen met een macrofaag, die zijn specifieke antigeen presenteert, stuurt de T-helpercel een aantal processen aan. Hieronder valt: stimulering van de macrofaag, activering van zowel B-cellen als cytotoxische T-cellen en stimulering van de deling van beide typen lymfocyten. Daarmee is de T-helpercel een sleutelcel in zowel de humorale als de cellulaire immuunrespons. Het is dit type cel, dat wordt geı¨nfecteerd door het hiv waarmee de achilleshiel van het immuunsysteem wordt uitgeschakeld en zowel de humorale als de cellulaire immuniteit worden geblokkeerd. Infectieziekten, die bij gezonde personen nauwelijks voorkomen kunnen daarom bij aidspatie¨nten een dodelijk verloop hebben. 3.7

Regulatie van de afweer

Uit het bovenstaande mag blijken, dat de menselijke afweer tegen micro-organismen een complex georganiseerd geheel is. Ook blijkt, dat er allerlei dwarsverbindingen bestaan, zowel tussen de aspecifieke en specifieke afweer (bijv. belichaamd in de macrofagen) als tussen de verschillende takken van de specifieke afweer (bijv. via de T-helpercellen) en de interleukinen. Daarnaast staan de aspecifieke afweer en immuniteit ook nog onder controle van zowel zenuwstelsel als hormoonstelsel. Iemand, die zich lekker voelt, is vaak eerder van zijn ziekte genezen dan iemand, die niet goed in zijn vel zit. Cortisol Een van de hormonen, die een belangrijke rol spelen bij de regulatie van de afweer is het hormoon cortisol. Cortisol wordt geproduceerd in de bijnierschors en wordt, samen met adrenaline, dat in het merg van de bijnier wordt gevormd, het stresshormoon genoemd. De productie van cortisol staat onder invloed van de biologische klok en vertoont een dag-/nachtritme. ’s Morgens is de productie maximaal, aan het eind van de dag is deze minimaal. Naast deze dag- en nachtvariatie zijn allerlei factoren (hard geluid, schel licht, lichamelijke inspanning, geestelijke (in)spanning etc.) in staat de concentratie van cortisol omhoog te jagen. Genoemde factoren worden daarom ook vaak de stressfactoren genoemd. De effecten die cortisol op het lichaam heeft zijn talrijk (zie par. 7.6.1). Ee´n daarvan is het onderdrukken van de aanmaak en activiteit van de leukocyten, en dus het onderdrukken van de afweer (vooral de immuniteit) en het ontstekingsproces. ’s Morgens, wanneer de concentratie cortisol het hoogst is, is de afweer het meest onderdrukt en is de koorts het laagst. ’s Avonds stijgt deze weer. Ook wanneer de stress is verminderd, bijvoorbeeld tijdens een vakantie, is het afweeronderdrukkende effect van cortisol lager dan normaal. De afweer krijgt onder die omstandigheden dan de kans om microorganismen, die soms al enige tijd in het lichaam verbleven, onscha-

143

144

Anatomie en fysiologie niveau 4

delijk te maken. Hoewel men zich op dat moment ziek voelt, zijn de symptomen juist die van een genezing. 3.8

Natuurlijke en kunstmatige immuniteit

Bij immuniteit met antilichamen, humorale immuniteit, kan onderscheid gemaakt worden in natuurlijke en kunstmatige immuniteit. Hiervan is ieder weer actieve vorm (antilichamen worden gevormd) en een passieve vorm (antilichamen zijn al aanwezig) te onderscheiden (afb. 3.9). Afbeelding 3.9 Overzicht van de actieve en passieve immuniteit met enkele voor- en nadelen ervan.

specifieke afweer: immuniteit

actieve immuniteit het lichaam heeft de de antilichamen zelf aangemaakt voordeel: deze immuniteit is duurzaam, soms zelf levenslang

natuurlijke actieve immuniteit (via het zelf doormaken van een infectieziekte)

kunstmatige actieve immuniteit (via vaccinatie) nadeel geen directe bescherming; het duurt enige tijd voordat voldoende antilichamen zijn aangemaakt

passieve immuniteit het lichaam heeft de de antilichamen van buiten ontvangen nadeel: deze immuniteit is van korte duur

natuurlijke passieve immuniteit (via passeren van de placenta van moeder

kunstmatige passieve immuniteit (toediening van kant-en-klare antilichamen) voordeel er is een directe bescherming

Een natuurlijke actieve immuniteit ontstaat na het, soms onopgemerkt, doormaken van een infectieziekte. Hierdoor zijn er geheugencellen tegen het antigeen gevormd. Deze zorgen voor een snelle en adequate bescherming. Besmettelijke ziekten, zoals waterpokken, geven dikwijls levenslange immuniteit. Natuurlijke passieve immuniteit is aanwezig bij zuigelingen, die de eerste maanden na de geboorte nog antilichamen (IgG’s) bezitten die ze van de moeder hebben meegekregen (overdracht via de placenta). Doordat de moederlijke antilichamen vrij snel worden afgebroken, is deze vorm van immuniteit binnen enkele maanden na de geboorte reeds verdwenen. Zes maanden na de geboorte heeft 50% van de zuigelingen nog antilichamen van de moeder tegen bof, mazelen en rodehond (BMR). Bij 12 maanden komt dit nog maar sporadisch voor. Moedermelk bevat IgA’s. Deze antilichamen zijn bestand tegen maagzuur. De zuigeling krijgt op deze manier bescherming tegen infecties in het maag-darmkanaal. Uit de darm opgenomen IgA’s beschermen de zuigeling ook tegen infecties, die buiten het maagdarmkanaal om het lichaam binnenkomen. Ook dit is een vorm van een natuurlijke passieve immuniteit.

3

Afweer

Bij kunstmatige actieve immuniteit worden de antigenen kunstmatig ingebracht door middel van een vaccin, waarin het lichaam zelf de overeenkomstige antilichamen gaat vormen. Het rijksvaccinatieprogramma omvat tegenwoordig vaccins tegen elf bacterie¨le en virale infecties. Bij sommige vaccinaties wordt gevaccineerd met een gedood micro-organisme of antigeen. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij difterie (D), kinkhoest (K), tetanus (T), Haemophilus influenzae type B (Hib), hepatitis A en B, meningokokken, pneumokokken en influenza. Het kinkhoestvaccin (K) is nu vervangen door aK (acellulair kinkhoestvaccin), dat minder complicaties geeft. Bij levende vaccins, bijvoorbeeld BMR (bof, mazelen, rodehond) en tuberculose (BCG, Bacille Calmette Gue´rin) wordt gebruikgemaakt van levende, verzwakte micro-organismen. De opbouw van de immuniteit wordt verkregen door het doormaken van de infectie. Omdat deze vaccins niet altijd aanslaan, wordt in sommige schema’s de vaccinatie herhaald om alsnog bij degenen bij wie de eerste vaccinatie niet is aangeslagen (2-5% van de gevaccineerden) immuniteit te bewerkstelligen. Soms gebruikt men bij de vaccinatie ontgifte toxinen. Dit is onder andere het geval bij tetanus en difterie. De duur van de bescherming verschilt per vaccinatie. Tetanus-, difterie- en BCG-vaccinaties geven een bescherming van 10-15 jaar. Door opnieuw te vaccineren is de beschermingsduur te verlengen. Zeer lang, misschien wel levenslange bescherming wordt verkregen naar polio-, mazelen-, bof-, rodehond-, en Hib-vaccinatie. Bij dode vaccins is meestal een serie vaccinaties noodzakelijk om de gewenste immuniteit te bereiken. Bij levende vaccins is e´e´n vaccinatie meestal voldoende. De leeftijd, waarop de eerste vaccinatie wordt uitgevoerd, verschilt ook per vaccin. Het DKTP-vaccinatieprogramma begint bij twee maanden, terwijl kinderen pas vanaf veertien maanden kinderen tegen BMR worden gevaccineerd. Deze vaccins hebben niet eerder de kans om aan te slaan omdat ze door circulerende antilichamen van de moeder geremd kunnen worden. Kunstmatige passieve immuniteit ontstaat door injectie van een antiserum, vaak een ‘gammaglobuline’-injectie genoemd. Dit antiserum bevat antilichamen, die zijn geı¨soleerd uit donorbloed. Soms is er sprake van een gecombineerde vaccinatie, dus zowel passief als actief. Een bekend voorbeeld hiervan is de behandeling na een (mogelijke) tetanusinfectie. Bij mensen die niet tegen tetanus zijn gevaccineerd of bij personen bij wie deze vaccinatie langer dan vijftien jaar geleden heeft plaatsgevonden, wordt in Nederland bij een verwonding menselijk anti-tetanusimmunoglobulinen (MATIG) gegeven. Omdat de passieve bescherming enkele weken duurt, wordt daarom tegelijkertijd een begin gemaakt met een volledige vaccinatie: twee tetanusvaccinaties met een maand ertussen, gevolgd door een tetanusvaccinatie zes maanden later.

145

146

Anatomie en fysiologie niveau 4

Intermezzo 3.3 Auto-immuniteit Er wordt gesproken van auto-immuniteit als het lichaam een lichaamseigen stof als lichaamsvreemd gaat interpreteren. Er worden dan antilichamen gemaakt tegen lichaamseigen antigenen met soms fatale gevolgen. Het komt er simpelweg op neer dat het herkenningsmechanisme niet meer functioneert zoals het hoort. De ziekten die daardoor ontstaan worden auto-immuunziekten genoemd. Het blijkt, dat auto-immuunziekten veel vaker bij vrouwen voorkomen dan bij mannen. Bekende voorbeelden van auto-immuunziekten zijn SLE (systemische lupus erythematodes) en reumatoı¨de artritis. SLE is een ontstekingsachtige ziekte van de huid die zich kan uitbreiden naar gewrichten, nieren en hart. In het bloed van deze patie¨nten worden auto-antilichamen aangetroffen tegen verschillende celkernbestanddelen. Bij reumapatie¨nten worden antilichamen aangetroffen, die aangeduid worden met de term reumafactoren. In genoemde voorbeelden betreft het antilichamen die zijn gericht tegen antigenen, die in verschillende weefsels voorkomen, zoals celkernstructuren. Er zijn ook vele auto-immuunziekten waarbij de antilichamen zich specifiek richten tegen e´e´n bepaald weefsel of orgaan. Hiertoe behoren diabetes mellitus type 1 (antilichamen tegen de eilandjes van Langerhans) en multipele sclerose (antilichaam tegen eiwitten in de myelineschede van zenuwcellen).

3.9

HLA-antigenen en orgaantransplantaties

Een transplantaat van een genetisch niet identieke mens wordt meestal afgestoten. Dit komt omdat het immuunsysteem van de patie¨nt bepaalde moleculen op het transplantaat als lichaamsvreemd herkent. Deze moleculen worden transplantatieantigenen genoemd. De belangrijkste transplantatieantigenen worden gecodeerd door een groep genen die het major histocompatibility complex (MHC) vormen. Alle gewervelde dieren bezitten een dergelijk MHC. Bij de mens ligt dit op chromosoom 6 en wordt het HLA-complex (humaan leukocytenantigeencomplex) genoemd. 3.9.1 hla-antigenen HLA-antigenen worden op grond van het tijdstip van hun ontdekking verdeeld in drie groepen: klasse I, II en III. De klasse I en II worden door ten minste drie genen gecodeerd, klasse I door HLA-A, HLA-B en HLA-C en klasse II door HLA-DP, HLA-DQ en HLA-DR. Klasse-IIIgenen coderen voor onder andere complementfactoren (zie hoofdstuk 13). De HLA-genen kunnen in verschillende vormen voorkomen. Zo zijn er 28 HLA-A-allelen en 59 HLA-B-allelen. Het aantal mogelijke combinaties van HLA-allelen is dus bijzonder groot. Ook komen de klas-

3

Afweer

se-I-genen en klasse-II-genen van beide chromosomen tot uiting. Er is zodoende een homozygote en heterozygote mogelijkheid. Het HLA-systeem speelt een belangrijke rol bij de normale immuunrespons. Sommige mensen reageren op een bepaald antigeen met een sterke immuunrespons, maar kunnen op een ander antigeen nauwelijks reageren. 3.9.2 orgaantransplantaties Er zijn verschillende typen orgaantransplantaties. Wanneer binnen dezelfde patie¨nt een orgaan (bijvoorbeeld de huid) van de ene naar de andere plaats wordt gebracht, wordt gesproken van autologe transplantatie. Wanneer een transplantaat van een genetisch verschillende donor wordt gebruikt, wordt dit allogene transplantatie genoemd. Bij exogene transplantatie is er sprake van transplantatie tussen dieren van verschillende soort. Om afstoting van een transplantaat te voorkomen moeten de antigenen van het transplantaat en de ontvanger met elkaar overeenkomen. Dit kan alleen volledig bij identieke tweelingen. Andere patie¨nten krijgen een transplantaat met zo goed mogelijke overeenkomsten. Er wordt gekeken naar de antigenen van de bloedgroepen en de HLAantigenen. Met name de antigenen van de endotheelcellen van de bloedvaten in het transplantaat bevatten zowel HLA-antigenen als bloedgroepantigenen. Ook wordt het weefsel onderzocht op hiv- en CMV-infectie. De ontvanger wordt met immunosuppressiva behandeld om afstoting te voorkomen (zie intermezzo 3.4). Er kunnen verschillende typen afstotingsreacties ontstaan. Hyperacute afstoting kan binnen enkele minuten tot drie dagen na de transplantatie ontstaan en is een gevolg van eerdere sensibilisatie van de gastheer. Hiertegen is geen behandeling mogelijk. Acute afstoting ontstaat meestal na twee tot drie weken, maar kan eerder. Deze vorm is medicamenteus te behandelen. Chronische afstoting ontstaat door vaatveranderingen en kan nog jaren na de transplantatie voorkomen. Met hoge dosis medicijnen die de afweer onderdrukken (immunosuppressiva) kan getracht worden dit te behandelen.

Intermezzo 3.4 Immunosuppressiva De immunosuppressiva (enkelvoud: immunosuppressivum) vormen een groep geneesmiddelen die een of meer reacties in het immuunsysteem geheel of gedeeltelijk onderdrukken. Het immuunapparaat is onder meer betrokken bij gewrichtsreuma, psoriasis, astma en de bij de ziekte van Crohn (zie hoofdstuk 10). Immunosuppressiva worden veel toegepast bij transplantaties, bijv. van nier, lever en longen om te voorkomen dat het donororgaan wordt afgestoten.

147

148

Anatomie en fysiologie niveau 4

3.9.3

hla en transplantatie van allogeen beenmerg Voor transplantatie van beenmerg moet niet alleen de patie¨nt zelf goed voorbehandeld worden, maar er moet ook een geschikte (compatibele) donor aanwezig zijn. Familieleden met identieke HLA-antigenen komen het eerst in aanmerking. Er is 25% kans dat bij een zuster of broer alle HLA-antigenen bij elkaar passen. Komt een broer of zuster niet in aanmerking en evenmin een naast familielid, dan moet een geschikte donor in internationale databanken gezocht worden. Bloed uit de navelstreng kan ook worden gebruikt omdat het nog maar weinig rijpe T-lymfocyten bevat. De ontvanger van het beenmerg wordt eerst voorbehandeld met hooggedoseerde cytostatica en bestraling van het hele lichaam. Hierdoor worden de eventuele tumorcellen vernietigd en het immuunsysteem wordt voldoende onderdrukt om te voorkomen dat lichaamsvreemde beenmerg/stamcellen worden afgestoten. Een complicatie is het ontstaan van graft-versus-hostziekte (GVHD). Hierbij vallen de in het transplantaat aanwezige T-lymfocyten van de donor de verschillende weefsels van de ontvanger aan.

Intermezzo 3.5 Relatie tussen ziekten en het HLA-systeem Sommige auto-immuunziekten hebben een verband met een bepaalde HLA-structuur. De kans dat iemand de bepaalde autoimmuunziekte krijgt is groter bij een bepaald HLA-type dan bij mensen die dat type niet hebben. Coeliakie wordt veroorzaakt door een immuunreactie tegen een eiwit in gluten (dit bevindt zich in de korrels van de meeste graansoorten). Er is een verhoogde kans op het verkrijgen van coeliakie bij mensen met HLA-B8. Deze HLA-structuur komt ook voor bij mensen met de huidziekte dermatitis herpetiformis; combinatie van beide ziekten komt dan ook voor. Patie¨nten met diabetes mellitus type I zijn meestal HLA-DR3- of HLA-DR4-positief. Dit is ook zichtbaar bij patie¨nten met andere orgaanspecifieke auto-immuunziekten. Men veronderstelt dat bepaalde virale infecties (bof, mazelen) een lichte beschadiging van de b-cellen van de eilandjes van Langerhans veroorzaken. Bij mensen met een genetische predispositie (bijv. HLA-DR4) wordt vervolgens een auto-immuunreactie opgewekt tegen de genoemde insulaire b-cellen. Bij patie¨nten met de ziekte van Crohn (een chronische darmontsteking) wordt vaak HLA-B27 gevonden, vooral als deze ziekte in combinatie voorkomt met de ziekte van Bechterew.

4

Ademhaling

Fysiologisch wordt onder ademhaling verstaan: alle processen die noodzakelijk zijn voor een adequate verbranding van voedingsstoffen in de lichaamscellen. Ademhaling kan worden onderverdeeld in een aantal deelprocessen: – longventilatie: het verversen van de lucht in de longen door in- en uitademen; – distributie: de verdeling van de lucht in de verschillende delen van de longen; – diffusie: de uitwisseling van zuurstof en koolstofdioxide tussen bloed en lucht in de longen en tussen bloed en weefsels (bijvoorbeeld spieren); – transport: het vervoer van zuurstof en koolstofdioxide naar de weefsels door circulatie van het bloed en doorbloeding van de weefsels; – celademhaling: het verbrandingsproces binnen een weefselcel waarbij tijdens de reactie van voedingsstoffen met zuurstof, water en koolstofdioxide worden gevormd. Om de werking van het ademhalingsstelsel te kunnen beschrijven, wordt eerst de bouw van de onderdelen van het ademhalingsstelsel besproken (par. 4.1). Bij de behandeling van de ademhalingsorganen zal blijken dat deze organen niet alleen de zuurstofvoorziening en koolstofdioxideafvoer verzorgen maar ook een belangrijke rol spelen bij andere processen, zoals het spreken en het zichzelf beschermen tegen schadelijke stoffen (ruiken). Door de ademhalingsbewegingen wordt de lucht in de longen ververst en in de diverse onderdelen van de longen verdeeld (par. 4.2). In de longen worden door diffusie gassen uitgewisseld tussen de longen en het bloed (par. 4.3). Het transport van de gassen wordt besproken in paragraaf 4.4. De uitwisseling van gassen in de weefsels (par. 1.6) en de verbrandingsprocessen in de cel (par. 1.5) zijn besproken in hoofdstuk 1. Ten slotte wordt het gehele ademhalingsstelsel aangestuurd door het zenuwstelsel (par. 4.5). 4.1

Ademhalingsstelsel

Het ademhalingsstelsel bestaat uit neusholte of mondholte, keelholte, strottenhoofd (larynx) en de luchtpijp (trachea) die zich vertakt in twee (hoofd)bronchi (bronchus = luchtpijptak) (afb. 4.1). De bronchi (ten onrechte dikwijls bronchie¨n genoemd) vertakken zich steeds

C. A. Bastiaanssen et al., Anatomie en fysiologie, DOI 10.1007/978-90-313-8099-2_4, © Bohn Stafleu van Loghum, 2007

150

Anatomie en fysiologie niveau 4

verder tot kleinere bronchi (afb. 4.2). Deze vertakkingen zijn telkens in twee gelijkwaardige takken. De kleinste vertakkingen waarin de kraakbeenstukjes ontbreken, worden bronchiolen genoemd. Deze eindigen ten slotte in longtrechtertjes die blaasvormige uitstulpingen bezitten, de alveoli of longblaasjes (afb. 4.3). De alveoli zijn door een netwerk van capillairen omgeven. neustussenschot (septum nasi) voorhoofdsholte (sinus frontalis) neusbeen (os nasale) neuskraakbeen

wiggenbeensholte wiggenbeen (sinus (os sphenoidalis) sphenoidale) Turks zadel (sella turcica)

opening van de buis van Eustachius

neusamandel, derde amandel (adenoïd)

achterhoofdsbeen (os occipitale)

uitwendige neusopening

atlas

bovenkaak (maxilla)

tand (dens) van de draaier

huig (uvula) keelamandel (tonsil) onderkaak (mandibula) tongbeen (os hyoideum)

derde halswervel (C3) keelholte (farynx) epidurale ruimte

strotklepje (epiglottis)

harde ruggenmergvlies (dura mater)

schildkraakbeen van het strottenhoofd (cartilago thyroidea)

zegel van het ringkraakbeen van het strottenhoofd

stembanden ringkraakbeen van het strottenhoofd (cricoïd) schildklier (thyroïd)

wervellichaam (corpus vertebrae) slokdarm (oesofagus) luchtpijp (trachea)

borstbeen (sternum)

Afbeelding 4.1 Doorsnede van hoofd en hals; de pijl duidt op een chirurgische toegangsweg tot de luchtpijp.

4.1.1 neusholte De nares (voorste (uitwendige) neusopeningen) verbinden de neusholte met de buitenlucht; de choanen (achterste (inwendige) neusopeningen) verbinden de neusholte met de keelholte (afb. 4.4, afb. 4.5). Het neustussenschot scheidt de beide neusholten en bestaat uit de verticale plaat van het zeefbeen, het ploegschaarbeen en het kraakbenig tussenschot. De zijwanden van de neusholte worden gevormd door de beweeglijke buitenwanden, de neusvleugels. In de neusholte bevinden zich drie paar neusschelpen. Dit zijn met slijmvlies beklede beenderen. De twee bovenste paren zijn delen van het zeefbeen en het onderste paar is een deel van de bovenkaak. Elke neushelft wordt door de neusschelpen in vier ruimten verdeeld, namelijk de drie neusgangen (de ruimten onder de neusschelpen) en de ruimte boven in de neusholte, dus de ruimte boven de bovenste

4

151

Ademhaling

geleidingszone

zone

generatie

luchtweg

aantal

luchtpijp

0

bronchi

1

totale diameter doorsnede (cm2 ) (mm)

1

19

3

3

20

6

6

4

50

5

10

3.10 4

0,6

85

2.10 5

0,5

390

Afbeelding 4.2 De vertakkingen van de bronchi en hun aantallen en afmetingen.

2

bronchioli

5

15

terminale bronchioli

16 17

overgangs- en respiratoire zone

bronchioli 18 19 alveolaire buisjes

20 21 22

alveoli

23

tongbeen schildkraakbeen ringkraakbeen

strottenhoofd

kraakbeenring van luchtpijp hoofdbronchus

sleutelbeen

rib linkerlong pleura visceralis

pleura parietalis

ruimte voor het hart longtrechters met alveoli

middenrif

Afbeelding 4.3 Ligging van de longen en de luchtwegen. De vertakkingen van de bronchi zijn in de rechterlong (links op de afbeelding) blootgelegd.

152

Anatomie en fysiologie niveau 4

reukkolf (bulbus olfactorius) voorhoofdsholte (sinus frontalis)

reukbaan (tractus olfactorius)

reukzintuigen

Turks zadel

middelste en onderste neusschelp

wiggenbeensholte (sinus sphenoidalis)

neuskraakbeen

neusamandel (adenoïd)

neusgat (vestibulum nasi) opening van de buis van Eustachius bovenkaak (maxilla)

gehemeltebeen huig

Afbeelding 4.4 Neusholte, gezien vanuit het midden. Afbeelding 4.5 Frontale doorsnede van de neusholten.

voorhoofdsholte (sinus frontalis)

reukzenuw (nervus olfactorius)

bovenste neusschelp oogkas (orbita)

reukzintuig middelste neusschelp

bovenkaakholte (sinus maxillaris) kies in bovenkaak

onderste neusschelp

neustussenschot (septum nasi)

neusschelp, waar zich de reukzintuigcellen bevinden. In de onderste neusgang (de grootste) mondt de traanbuis uit, in de middelste neusgang de voorhoofdsholte, de bovenkaakholte en kleine zeef-

4

Ademhaling

beenholten. De bovenste neusgang is de uitmondingsplaats voor zeefbeenholten en de wiggenbeensholte. Het dak van de neusholte wordt voornamelijk gevormd door de horizontale van het zeefbeen (par. 11.2.1). Dit bot maakt deel uit van de schedelbasis en is doorzeefd met gaatjes waarin de uiteinden van de reukzenuw gelegen zijn. Micro-organismen kunnen via deze openingen relatief makkelijk de schedelholte bereiken (porte d’entre´e). De bodem van de neusholte bestaat uit het harde gehemelte en zachte gehemelte; deze bodem scheidt de neusholte van de mondholte. De gehele neusholte is bekleed met trilhaarepitheel met slijmcellen; boven in de neusholte bevindt zich het reukslijmvlies (par. 8.1.1). Door het neusslijmvlies, waaronder zich talrijke bloedvaatjes bevinden, wordt de ademlucht verwarmd en bevochtigd, waardoor de gaswisseling in de longen beter verloopt en de afweer tegen microorganismen met behulp van witte bloedcellen (leukocyten) beter kan functioneren. Bovendien blijven stofdeeltjes en micro-organismen (bacterie¨n en virussen) in het slijm hangen. Door de aanwezigheid van veel trilharen is het neusslijm voortdurend in beweging in de richting van de keelholte en vanuit het voorste gedeelte van de neusholte in de richting van de neusopeningen. Het reukslijmvlies zorgt ervoor dat men gewaarschuwd voor eventuele giftige stoffen. Alleen de lucht, die bovenin door de neusholte stroomt, komt in contact met het reukzintuig. Omdat dit de langste weg is met de grootste weerstand, is dit maar een klein gedeelte. Daardoor is de reukzin bij de mens slecht ontwikkeld. De neusholte staat in verbinding met de vier paar neusbijholten. De neusbijholten zijn bekleed met hetzelfde soort slijmvlies als de neusholte. De neusbijholten vormen de klankruimte bij de stemvorming en zorgen mede voor de voorverwarming van de ademlucht. Het zal duidelijk zijn dat het wegens eerder genoemde redenen beter is om door de neus in te ademen dan door de mond. 4.1.2 keelholte De keelholte (farynx) is gelegen achter de neusholte en mondholte met naar beneden toe twee openingen, namelijk naar de slokdarm en naar het strottenhoofd. Behalve met de neusholte en mondholte staat de keel ook nog in verbinding met de middenoorruimte via de beide buizen van Eustachius. Voor de bouw en functie van de keelholte wordt verwezen naar paragraaf 10.11. 4.1.3 strottenhoofd Het strottenhoofd (larynx) is in de hals ventraal gelegen ten opzichte van de slokdarm. Het vormt de verbinding tussen de keelholte en de luchtpijp (afb. 4.6). Het strottenhoofd is opgebouwd uit kraakbeenstukken, verbonden door dwarsgestreepte spieren en ligamenten. Tussen het tongbeen en de luchtpijp is het hoofdzakelijk bevestigd door ligamenten. Het

153

154

Anatomie en fysiologie niveau 4

tongbeen

stemband schildkraakbeen stemspleet

ringkraakbeen kraakbeenring van de luchtpijp a

luchtpijp

b

schildkraakbeen

stemband

stemspleet (geopend)

c

stemspleet (gesloten)

d

Afbeelding 4.6 Het strottenhoofd en de luchtpijp van voren gezien (a) en op frontale doorsnede (b). De stemspleet met een spiegel van boven gezien (dus spiegelbeeld) tijdens rustig ademhalen (c) en tijdens het spreken (d).

tongbeen kan gerekend worden tot de schedel, waarmee het door spieren en banden is verbonden. Het tongbeen is door middel van drie paar spierteugels verbonden met de schedelbasis, de kin, het borstbeen en het schouderblad. Het tongbeen speelt een belangrijke rol bij het ademen en het slikken. Het strottenhoofd is opgebouwd uit het beweeglijke schildkraakbeen, waarvan de vooruitstekende punt adamsappel wordt genoemd, het onbeweeglijke ringkraakbeen, dat aan de achterzijde verbreed is (de zogenaamde zegelring) en de beide bekerkraakbeentjes, die met spiertjes bevestigd zijn op het zegel van het ringkraakbeen. Het strotklepje (epiglottis) bestaat uit elastisch kraakbeen en het sluit tijdens het slikken de luchtpijp af. Onder de ingang van het strottenhoofd bevinden zich twee paar

4

Ademhaling

plooien: de stembanden. Het bovenste paar (de valse stembanden) bevat bindweefsel en veel klieren om het onderste paar (de ware stembanden) vochtig te houden. De ware stembanden bevatten dwarsgestreepte spieren en ze bevinden zich tussen het schildkraakbeen en de bekerkraakbeentjes. De spleetvormige ruimte tussen de ware stembanden is de stemspleet. De glottis is het stemvormend gedeelte van het strottenhoofd en omvat met name de ware stembanden en de stemspleet samen: het stemapparaat. Het strottenhoofd is bekleed met meerlagig plaveiselepitheel tot aan de bovenzijde van het strotklepje. Vanaf de onderzijde van het strotklepje is het strottenhoofd bekleed met meerrijig trilhaarepitheel. Door werking van spiertjes, die een verbinding vormen van de bekerkraakbeentjes met het ringkraakbeen, kunnen de bekerkraakbeentjes allerlei bewegingen maken. Ze kunnen om hun lengteas draaien, heen en weer schuiven en kantelen. Hierdoor kunnen de stand en de spanning van de stembanden telkens veranderd worden. De stemspleet kan vernauwd en verwijd worden en de stembanden kunnen strakker of slapper worden. Door middel van de uitgeblazen lucht worden de ware stembanden in trilling gebracht, waardoor geluid ontstaat. Wanneer de stemspleet zo wijd mogelijk is, kan de uitgeademde lucht de stembanden niet in trilling brengen. Dit gebeurt bij een normale ademhaling; de lucht kan dan gemakkelijk de stemspleet passeren. Bij een vernauwing van de stemspleet kan de uitgeademde lucht de stembanden in trilling brengen. Deze trillingen worden op de uitstromende lucht overgebracht. De toonhoogte is afhankelijk van de lengte van de stembanden en van de mate waarin de stembanden zijn gespannen. Bij mannen zijn de stembanden in het algemeen langer en dikker dan bij vrouwen. Tussen het twaalfde en het twintigste jaar worden de stembanden, vooral bij jongens, onder de invloed van testosteron (zie hoofdstuk 7 en par. 12.2.1) sterk verlengd (‘baard in de keel’). Stemvorming is niet alleen afhankelijk van de stembanden maar onder andere ook van mondholte, tong, lippen en neusholte. Het strottenhoofd beschikt over een aantal afsluitingsmechanismen in de vorm van reflexen (zie par. 4.5.3). De zenuwvoorziening van de keelholte geschiedt aan weerszijden door een zijtak van de hersenzenuw X (nervus vagus). Heesheid door beschadiging van deze zenuw kan onder andere ontstaan door een longcarcinoom, struma (schildkliervergroting) of bij een schildklieroperatie. 4.1.4 luchtpijp De luchtpijp (trachea) is gelegen in de hals en in de middenruimte (mediastinum) van de borstkas (thorax) ventraal ten opzichte van de slokdarm. Ter hoogte van de vijfde borstwervel splitst de luchtpijp zich in een linker- en rechterhoofdbronchus onder verschillende hoeken; de rechterhoofdbronchus loopt hierbij meer rechtdoor dan de linkerhoofdbronchus en maakt zo ten opzichte van de linkerhoofdbronchus een grotere hoek met de luchtpijp. Bij verslikken zal voedsel dus eerder in de rechterhoofdbronchus terechtkomen dan in de linker.

155

156

Anatomie en fysiologie niveau 4

De wand van de luchtpijp bestaat van binnen naar buiten uit de volgende onderdelen: – trilhaarepitheel met slijmcellen (afb. 4.7); dit is zeer gevoelig waardoor bij prikkeling de hoestreflex ontstaat; – bindweefsel met veel bloedvaten en zenuwen; – glad spierweefsel in de dorsale wand waardoor de openingen van de hoefijzervormige kraakbeenstukken worden afgesloten; contractie van dit spierweefsel beschermt de dieper gelegen gedeelten van de longen tegen het binnendringen van stof en vreemde voorwerpen; – hoefijzervormige kraakbeenstukken (16-20) die de luchtweg continu openhouden (afb. 4.8). Afbeelding 4.7 Microfoto van het trilhaarepitheel van de luchtpijp (vergroting 500x; afbeelding boven) en een elektronenmicroscopische foto van cellen met trilharen (vergroting 1.300x; afbeelding onder). Ci = cilie¨n (trilharen).

Er is een nauwe relatie tussen de luchtpijp en de slokdarm: tijdens de ontwikkeling van de embryo ontstaan beide uit dezelfde buis. De opbouw van de luchtpijp lijkt ook veel op die van de slokdarm, alleen zijn daar geen kraakbeenstukken aanwezig maar juist meer spieren voor de peristaltiek (zie par. 10.12).

4

157

Ademhaling

Afbeelding 4.8 Strottenhoofd, luchtpijp en bronchi van dorsaal. schildkraakbeen strottenhoofd

bekerkraakbeentjes

zegel van het ringkraakbeen hoefijzervormige kraakbeenstukken slijmkliertjes ligamenten

luchtpijp bifurcatie van de luchtpijp

twee kwabbronchi

rechter hoofdbronchus

drie kwabbronchi

4.1.5 longen (pulmones) De bronchi vertakken zich boomvormig zodat er sprake is van de bronchiaalboom. De rechterhoofdbronchus vertakt zich tot drie kwabbronchi, de linkerhoofdbronchus vertakt zich tot twee kwabbronchi. De kleinste vertakkingen heten bronchiolen (bronchioli), die eindigen in longtrechters met longblaasjes (alveoli) (afb. 4.9). In principe is de wand van de bronchi en bronchiolen net zo opgebouwd als die van de luchtpijp. Er zijn echter een paar belangrijke verschillen: – naarmate de vertakkingen kleiner worden, bevatten de wanden van de bronchi en bronchiolen meer elastische vezels en wordt het trilhaarepitheel dunner; – de wand van de grootste bronchi bevat kraakbeenstukjes die bij de kleinere vertakkingen overgaan in kraakbeenschilfers; bij bronchiolen ontbreekt het kraakbeen. Bij uitademing vertonen de bronchiolen een geringe vernauwing en bij inademing een geringe verwijding. De bronchiolen eindigen in longtrechters die blaasvormige uitstulpingen bezitten, de alveoli. De wand van de alveoli bestaat uit een laagje plaveiselepitheel op een zeer dunne laag bindweefsel: het basaalmembraan. Direct hieraan grenst het endotheel van de longcapillairen. De inwendige bouw van de longen bestaat uit de bronchi, de bronchiolen en de longtrechtertjes met de alveoli. Iedere long bevat ongeveer 150 miljoen alveoli. De longen worden begrensd door de

158

Afbeelding 4.9 Twee longtrechtertjes met alveoli (longblaasjes). Links is een longtrechtertje afgebeeld omgeven door capillairen. Rechts is een overlangs doorgesneden longtrechtertje afgebeeld.

Anatomie en fysiologie niveau 4

takjes van de longslagader takjes van de longader

trilhaarcel

alveoli

thoraxwand, het middenrif en het mediastinum (‘middenruimte’), de ruimte in de borstholte tussen de beide longen. Naar boven toe worden de longen begrensd door het halsgebied, waarbij de longtop reikt tot boven het sleutelbeen. De in- en uittredeplaats voor de bronchi, bloedvaten, lymfevaten en zenuwen wordt de longhilus genoemd (hilus = poort, navel). In dit gebied ligt een groot aantal lymfeknopen. De linkerlong bestaat uit twee longkwabben en de rechterlong uit drie longkwabben. Elke long bestaat uit tien longsegmenten; dit zijn functioneel gescheiden gebieden met ieder een eigen aansluiting op de longcirculatie en de luchtwegen. Als chirurgisch een longsegment wordt weggehaald kunnen de andere delen van die long daarom nog blijven functioneren. Beide longen zijn omgeven door een dubbel vlies (pleura) van mesotheel (afb. 1.28). Het binnenste vlies (longvlies) is gelegen op het longoppervlak en is vergroeid met het longweefsel. Het buitenste vlies (borstvlies) is vergroeid met de binnenzijde van de thorax (zoals de binnenkant van de ribben en het middenrif ) de slokdarm en het hartzakje (par. 1.10.2). Bij de longhilus gaat de beide vliezen in elkaar over. Tussen de beide vliezen bevindt een zeer smalle luchtdicht afgesloten ruimte, de pleuraholte, bestaande uit een dun vloeistoflaagje, het pleuravocht. In de pleuraholte is de druk lager dan die in de buitenlucht. De twee longvliezen worden op deze manier als het ware aan elkaar vastgezogen. Door het vochtlaagje tussen de vliezen, het pleuravocht, kunnen de beide vliezen langs elkaar heen glijden en worden zo gedwongen om alle bewegingen van thoraxwand en het middenrif te volgen. Bij onder andere de hartziekte decompensatio cordis (‘hartfalen’) en pleuritis

4

Ademhaling

(pleura-ontsteking) kan er een abnormale ophoping van vocht in de pleuraholte optreden. Dit geeft symptomen als kortademigheid en pijn op de borst.

Intermezzo 4.1 Luchtweginfecties Veel bacterie¨n kunnen slecht in lucht overleven. Door uitdroging sterven ze snel af. De meest voorkomende bacterie¨n die luchtweginfecties veroorzaken zijn streptokokken. Ze behoren tot de normale microflora van de bovenste luchtwegen. Hoewel hun aantallen laag zijn kunnen ze, als de afweer verzwakt is of als er een virulente stam aanwezig is, infecties veroorzaken. Faryngitis (keelontsteking) wordt meestal primair veroorzaakt door een virus (verkoudheid). Secundaire bacterie¨le infectie vindt vervolgens plaats in het door het virus beschadigde slijmvliesepitheel. Streptococcus pyogenes is de belangrijkste bacterie¨le verwekker van faryngitis. Faryngitis door streptokokken wordt gekenmerkt door een heftige ontsteking van het slijmvlies van de keel, koorts en een algeheel gevoel van malaise. De andere belangrijke ziekteverwekkende streptokok, Streptococcus pneumoniae, veroorzaakt longontsteking. De longen zijn onder normale omstandigheden steriel. Stof en bacterie¨n uit de lucht worden opgevangen in het slijm van de bronchi. Het trilhaarepitheel ‘veegt’ dit met een snelheid van circa 2 cm per minuut naar boven. Het griepvirus kan echter het trilhaarepitheel beschadigen, waardoor een porte d’entre´e ontstaat voor bacterie¨n, vooral voor Streptococcus pneumoniae. De cellen van Streptococcus pneumoniae zijn omgeven door een groot kapsel, dat hen beschermt tegen fagocytose. Streptococcus pneumoniae dringt daardoor makkelijk binnen in het longweefsel en kan zich verspreiden over een of meer longkwabben. Het roept daar heftige ontstekingsreacties op, waarbij sterk hoesten, koude rillingen en hoge koorts kunnen optreden. Ophoping van ontstekingsvocht vermindert de longcapaciteit waardoor de patie¨nt kortademig wordt.

4.2

Longventilatie en distributie

Door in- en uitademing wordt de lucht in de longen ververst en verdeelt de lucht zich zoveel mogelijk over de longen. 4.2.1 inademing De belangrijkste spieren bij inademing zijn: – de uitwendige tussenribspieren: zij trekken de ribben omhoog in de richting van het sleutelbeen, waardoor ook het borstbeen omhoogkomt (afb. 4.10 en afb. 4.11). Long- en borstvlies bewegen mee en trekken het longweefsel naar buiten; – middenrifspieren; door samentrekking van deze spieren wordt het koepelvormige middenrif (diafragma) afgeplat (afb. 4.12). De bo-

159

160

Anatomie en fysiologie niveau 4

venzijde van het middenrif bestaat uit een peesplaat en de zijkant van het middenrif bestaat uit dwarsgestreepte spieren. De buikdruk zal hierdoor stijgen, wat zichtbaar is omdat de buikorganen naar buiten worden geduwd en er spanning op de buikwand komt. Het middenrif laat ook de vliezen meebewegen, zodat ook nu de longen in volume toenemen. Door de werking van beide bovengenoemde inademingsspieren wordt het volume van de longen groter, waardoor onderdruk ontstaat in luchtwegen en alveoli. Deze onderdruk wordt opgeheven door het inademen van verse buitenlucht. Afbeelding 4.10 Schematische weergave van het samenspel tussen de ribben, de buitenste tussenribspieren (musculi intercostales externi) en het borstbeen bij borstinademing. K: kracht, M: moment.

M1

inademingsspieren

K"1 K'1 K2

K1

K'2 K"2

M2

borstbeen

wervelkolom

In de praktijk is de inademing een samenspel van borstspieren en middenrif. Bij rustige ademhaling overheerst de bijdrage van het middenrif. Wanneer iemand het benauwd heeft zal er extra spierkracht worden gevraagd voor de inademing. In dat geval wordt gebruikgemaakt van de hulpinademingsspieren. Dit zijn spieren van de borst, de hals en de schoudergordel (zie par. 11.7). De patie¨nt zal de schouders optrekken. Om de luchtweg vrij te houden zal de patie¨nt ook de neusvleugels opensperren. Dit zijn belangrijke observaties aan de hand waarvan men kan waarnemen dat iemand het benauwd heeft. Wanneer er door beschadiging van een van beide of beide vliezen lucht in de pleuraholte komt, is er sprake van een pneumothorax. Hierdoor wordt de beweging van de thoraxwand en het middenrif niet meer gevolgd door een beweging van het longweefsel. Een inademingsbeweging leidt dan alleen tot het vergroten van de ruimte tus-

4

161

Ademhaling

a

c

b

d

Afbeelding 4.11 De verschillende standen van de thorax tijdens in- en uitademing. Tijdens het inademen gaan de ribben omhoog en opzij. a. thorax van voren gezien na diepe uitademing. b. thorax van opzij gezien na diepe uitademing. c. thorax van voren gezien na diepe inademing. d. thorax van opzij gezien na diepe inademing.

luchtpijp linkerlong pleuraparietalis pleuravisceralis

a

b

middenrif

sen long- en borstvlies en niet meer tot het uitzetten van de longen en het inademen van lucht. 4.2.2 uitademing Onder normale omstandigheden vergt alleen de inademing arbeid; de uitademing is passief. Uitademen is eigenlijk niets anders dan stoppen met inademen. Omdat de spanning in de inademingsspieren wegvalt zorgen het gewicht van de thorax en de spanning in de buikwand ervoor dat de longen weer worden samengedrukt. De druk in de alveoli neemt toe en de lucht wordt naar buiten geduwd. De uitademing is een feit. In bijzondere omstandigheden (blazen, persen) is uitademing een actief proces. In dat geval worden de hulpuitademingsspieren gebruikt. Daartoe behoren de inwendige tussenribspieren en de buik-

Afbeelding 4.12 De grootte van de longen is afhankelijk van de stand van het middenrif (diafragma). a. het middenrif staat bol, de longen zijn klein. b. het middenrif is afgeplat, de longen zijn groot.

162

Anatomie en fysiologie niveau 4

wandspieren. Tijdens actieve uitademing wordt de druk in borst- en buikholte extra vergroot. Daardoor stijgt ook de druk in de grote venen. Dit is duidelijk waar te nemen aan de halsvenen bij iemand, die perst, zoals bij een zwangere met persweee¨n. 4.2.3

ademfrequentie en longcapaciteit

Ademfrequentie Voor gezonde volwassenen ligt de ademfrequentie in rust tussen 12 en 15 per minuut. Een verhoging van de ademfrequentie bij inspanning wordt tachypneu genoemd; een verlaging wordt bradypneu genoemd. Longcapaciteit Het maximale longvolume (totale capaciteit: TC) van beide longen samen is bij volwassen mannen ongeveer 6 liter, bij volwassen vrouwen ongeveer 4,2 liter (afb. 4.13). Het volume is verder afhankelijk van lichaamsbouw, gewicht en training (tabel 4.1). Afbeelding 4.13 Longvolume en vitale capaciteit. TC totale capaciteit VC vitale capaciteit R residulucht IR inspiratoire reserve AV ademvolume ER expiratoire reserve FRC functioneel residuale capaciteit

3000 ml

IR VC TC

500 ml

AV

1200 ml

ER FRC

1200 ml

R

R

Ten aanzien van de longcapaciteit worden de volgende begrippen gehanteerd: – ademvolume (AV): de hoeveelheid lucht (ongeveer 500 ml) die per ademhaling normaal wordt in- of uitgeademd. Het ademvolume wordt ook wel teugvolume of tochtvolume (tidal volume) genoemd; – inspiratoire reserve (IR): de hoeveelheid lucht die na een normale inademing extra ingeademd kan worden; – expiratoire reserve (ER): de hoeveelheid lucht die na een normale uitademing extra uitgeademd kan worden; – vitale capaciteit (VC): de hoeveelheid lucht die na een maximale uitademing maximaal kan worden ingeademd of na een maximale inademing maximaal kan worden uitgeademd. De vitale capaciteit is opgebouwd uit het ademvolume, de inademingsreserve (inspiratoire reserve) en de uitademingsreserve (expiratoire reserve). De vitale capaciteit hangt onder andere af van geslacht, leeftijd, lengte en training. De vitale capaciteit geeft informatie over de beweeglijkheid van de thorax en de elasticiteit van het longweefsel;

4

163

Ademhaling

– residulucht (R): de hoeveelheid lucht die in de longen achterblijft na een maximale uitademing; – functioneel residuale capaciteit (FRC): de hoeveelheid lucht, die na een normale uitademing nog in de longen aanwezig is; deze is opgebouwd uit het residu plus de expiratoire reserve; – totale capaciteit (TC): de totale longinhoud. Tabel 4.1

Longcapaciteit bij de gezonde rechtopstaande mens. *Het ademvolume bij een zwangere vrouw a` terme is gemiddeld toegenomen van 500 ml naar 600 ml. vrouw 20-30

zwangere vrouw (a` terme)*

man 20-30

man 50-60

IR

2.400 ml

2.050 ml

3.600 ml

2.600 ml

ER

800 ml

700 ml

1.200 ml

1.000 ml

VC

3.200 ml

3.200 ml

4.800 ml

3.600 ml

R

1.000 ml

800 ml

1.200 ml

2.400 ml

FRC

1.800 ml

1.350 ml

2.400 ml

3.400 ml

TC

4.200 ml

4.000 ml

6.000 ml

6.000 ml

Het ademminuutvolume (amv) is de hoeveelheid lucht, die per minuut in- en uitgeademd wordt. Deze is te berekenen als het product van de ademfrequentie en ademvolume. Bij een normale ademfrequentie van 14 per minuut en een ademvolume van 500 ml is het ademminuutvolume 14 maal 500 is 7.000 ml oftewel 7 liter per minuut. In rust ademt een volwassene ongeveer 500 ml lucht in en uit (ademvolume). Van deze 500 ml kan alleen de lucht, die de alveoli bereikt, worden gebruikt om O2 uit op te nemen en CO2 aan af te geven. Dit is per ademhaling ongeveer 350 ml. De rest (150 ml) bevindt zich in de luchtwegen bestaande uit luchtpijp en bronchi. Deze ruimte wordt de anatomisch dode ruimte genoemd. Naast de anatomisch dode ruimte bestaat ook het begrip fysiologisch dode ruimte. Deze bestaat uit de eerder genoemde anatomisch dode ruimte plus de alveoli met capillairen die niet doorbloed worden. Bij gezonde personen is dit extra deel te verwaarlozen, waardoor geldt: anatomisch dode ruimte = fysiologisch dode ruimte. Als bij iemand de pompkracht van het hart afneemt kan het gevolg zijn dat het hart niet meer in staat is om de alveoli in de toppen van de longen van bloed te voorzien. Dat is vooral het geval wanneer die persoon zit of staat. Dan moet het hart immers tegen de zwaartekracht in pompen. De fysiologisch dode ruimte wordt daardoor groter en de effectiviteit van de ademhaling neemt af. Bij een inademing wordt de buitenlucht vermengd met de lucht die nog in de alveoli aanwezig is. Deze laatste wordt de functioneel residuale capaciteit (FRC) genoemd. De samenstelling van lucht in de alveoli wordt daarom bepaald door enerzijds het teugvolume en anderzijds de functioneel residuale capaciteit. De onderlinge verhouding van zuurstof, koolstofdioxide en stikstof zijn weergegeven in tabel 4.2.

164

Tabel 4.2

Anatomie en fysiologie niveau 4

Samenstelling van de ademlucht. inademingslucht

alveolaire lucht

uitademingslucht

stikstof N2

78,6%

74,9%

74,5%

zuurstof O2

20,8%

13,6%

15,7%

koolstofdioxide CO2

0,03%

5,3%

3,6%

waterdamp H2O

0,5%

6,2%

6,2%

4.2.4 ademarbeid Bij een normale ademhaling is alleen de inademing actief; de uitademing is passief. De spierarbeid, die tijdens inademing wordt verricht, wordt door twee factoren bepaald: – luchtwegweerstand: voor een optimale gasuitwisseling in de longen is het van belang dat deze zo klein mogelijk is; – weerstand van de longen: de longen zijn te beschouwen als een sterke veer, die bij inademing verder moet worden opgerekt. Luchtwegweerstand De luchtwegweerstand wordt beı¨nvloed door: – de lengte van de luchtwegen; die is voor e´e´n persoon natuurlijk constant; – de diameter van de luchtwegen; daarom is bij ademhaling de stemspleet maximaal geopend. Bij spreken wordt deze voor een deel gesloten. Daarom is het moeilijk spreken tijdens een lichamelijke inspanning. Bij ademhaling door de neus is de luchtwegweerstand groter dan bij ademhaling door de mond. Daarom wordt men bij lichamelijke inspanning gedwongen door de mond adem te halen. Bij veel ademhalingsstoornissen is de luchtwegweerstand vergroot doordat de diameter van de luchtwegen is verkleind.

Intermezzo 4.2 Astma en COPD Onder astma (asthma bronchiale) wordt een toestand verstaan waarbij aanvallen optreden van hevige benauwdheid met bemoeilijkte uitademing als gevolg van bronchusobstructie. De spieren rond de luchtwegen zijn voortdurend aangespannen. Daardoor zal bij een astmapatie¨nt tijdens de uitademing de druk in de alveoli extra groot worden. Dit leidt weer tot dichtdrukken van de naastgelegen bronchiolen. Vooral de uitademing bij astmapatie¨nten duurt daarom langer dan bij gezonde personen. Bij een acute astma-aanval kunnen door de grote luchtwegweerstand de ademhalingsspieren uitgeput raken, waardoor de situatie nog verergert. Longemfyseem is een toestand die wordt gekenmerkt door min of meer wijd uitgezette alveoli waarbij de bindweefselschotten tussen de alveoli verdwijnen. Hierdoor neemt de elasticiteit van de longen af en de rekbaarheid toe (Grieks: emphysaeim = op-

4

Ademhaling

blazen). De thorax staat bijna continu in inademingsstand en is tonvormig. Roken is de belangrijkste oorzaak voor het ontstaan van emfyseem. COPD is de afkorting van de Engelse term chronic obstructive pulmonary diseases. Dit is de verzamelnaam voor alle chronische onomkeerbare vernauwingen van de luchtwegen. Astma wordt hier niet toe gerekend omdat het hierbij om een wisselende omkeerbare bronchusobstructie gaat, waarbij allergie een duidelijke rol speelt. Bovendien manifesteert astma zich (plotseling) reeds op jonge leeftijd. Bij COPD ontstaan de klachten geleidelijk en openbaren ze zich pas op oudere leeftijd.

Ook het autonome zenuwstelsel heeft een effect op de diameter van de luchtwegen. Een voorbeeld: wanneer het hormoon adrenaline vrijkomt bij een vlucht-, vecht- of schrikreactie, krijgt het sympathische deel van het autonome zenuwstelsel (par. 6.10.1) de overhand. Dit leidt tot verslapping en verwijding van de bronchi, waardoor er meer lucht beschikbaar komt om in actie te komen. Het tegenovergestelde gebeurt in rust of herstel door werking van het parasympathische zenuwstelsel (zie par. 6.10.2). Dit leidt tot vernauwing van bronchi en toename van de slijmvorming. Veel medicijnen die als luchtwegverwijders gebruikt worden (zoals Ventolin1 en Atrovent1) maken gebruik van dezelfde principes als het sympathische en het parasympathische zenuwstelsel. In beide gevallen neemt na gebruik van de medicatie de diameter van de luchtwegen toe en de luchtwegweerstand af. Weerstand van de longen tegen uitrekken De weerstand van de longen wordt beı¨nvloed door: – de veerkracht van het longweefsel; – de oppervlaktespanning van het water in de longblaasjes (alveoli); de longblaasjes zijn aan de binnenzijde bekleed met een dun laagje water. Bij inademing moeten de watermoleculen uit elkaar worden getrokken. Dit kost veel energie. Dit zijn krachten die de longen kleiner willen maken. Daarom hoeft het lichaam voor de uitademing geen arbeid te verrichten. Bij geforceerd uitademen (bijvoorbeeld tijdens blazen en persen) spelen de uitademingsspieren wel een rol (zie par. 4.2.2).

Intermezzo 4.3 Longfunctieonderzoek Voor het opsporen van een obstructie in de luchtwegen kan, naast het ademvolume en de vitale capaciteit, ook worden gemeten hoeveel lucht men per seconde kan uitblazen. Met behulp van een piekstroommeter kan de maximale volumestroom bij geforceerde uitademing vanuit volledige inademing worden ge-

165

166

Anatomie en fysiologie niveau 4

meten. Een spirometer kan ook het volume aan lucht dat men in e´e´n seconde uitademt bij een geforceerde uitademing, meten. Voor volwassenen kan deze waarde vergeleken worden met referentiewaarden, afgeleid op basis van leeftijd, geslacht, lengte en ras. Wanneer de waarde beneden 80% van de voorspelde waarde ligt, is dit een aanwijzing voor obstructie van de luchtwegen. Door een nieuwe meting na het inhaleren van een bronchusverwijder kan worden bepaald of obstructie omkeerbaar is. Zo kan men in de diagnostiek onderscheid maken tussen astma (omkeerbaar of reversibel) en COPD (onomkeerbaar of irreversibel).

4.2.5 distributie in de longen De ingeademde lucht wordt verdeeld over de verschillende delen van de longen. Onder normale omstandigheden is die verdeling regelmatig: alle delen van de longen worden in meer of mindere mate geventileerd. Vanzelfsprekend is dit niet meer het geval wanneer een tak van de luchtwegen is afgesloten, bijvoorbeeld door een vreemd voorwerp of door een tumor. Om de zuurstofopname te verbeteren wordt het bloed in de longcirculatie in dat geval herverdeeld, waarbij de bloedvaten naar de slechtst geventileerde delen van de longen worden vernauwd. Als dit voor grote delen van de longen moet gebeuren, heeft dat gevolgen voor de bloeddruk in de longcirculatie en uiteindelijk ook voor het hart. 4.3

Gasuitwisseling

Voor een adequate ademhaling moeten de ademgassen verschillende onderdelen van het lichaam passeren. Voor zuurstof daalt de druk stapsgewijs vanaf de buitenlucht via de verschillende onderdelen van het lichaam naar de interstitie¨le ruimte (ruimte tussen bloedbaan en weefsel). Voor koolstofdioxide gebeurt het omgekeerde: stapsgewijze daling vanaf de interstitie¨le ruimte naar de buitenlucht. 4.3.1 diffusiesnelheid Hoe snel de ademgassen door de membranen van de alveoli diffunderen, wordt bepaald door vier aspecten: concentratieverschil, membraanoppervlak, membraandikte en diffusiecontante. Concentratieverschil Voor een goede ademhaling is het belangrijk dat het verschil in concentratie aan weerszijden van de wand van de alveoli zo groot mogelijk. De diffusiesnelheid neemt toe als het verschil in concentratie aan weerszijden van het membraan toeneemt. Membraanoppervlak De diffusiesnelheid neemt ook toe als het totale oppervlak van de alveolaire membranen toeneemt. Om de gaswisseling in voldoende

4

Ademhaling

mate te laten plaatsvinden moet het totale gasuitwisselingsoppervlak in de longen bijzonder groot zijn. Bij de ziekte longemfyseem is dit oppervlak afgenomen, zodat er minder zuurstof en koolstofdioxide kan uitwisselen. Membraandikte De diffusiesnelheid neemt af als de afstand waarover de gassen diffunderen toeneemt. Bij longoedeem is er weefselvocht in de alveoli gekomen. Hierdoor neemt de diffusieafstand toe en wordt de diffusiesnelheid kleiner. Diffusieconstante De diffusieconstante hangt onder andere af van de doorlaatbaarheid van het membraan en van de temperatuur. Hoe hoger de temperatuur is, hoe sneller gassen diffunderen. Bij neusademhaling is de temperatuur van de lucht in de luchtpijp onder alle omstandigheden gelijk aan de lichaamstemperatuur. Bij ademhaling door de mond is dat niet altijd het geval. Tijdens inspanning in een koude omgeving kan de temperatuur van de inademingslucht zover zijn gedaald dat er krampen in de luchtpijp optreden.

Intermezzo 4.4 Hyperventilatie Onder hyperventilatiesyndroom wordt een versnelde en verdiepte ademhaling verstaan. De oorzaak is meestal een psychische kwestie. De patie¨nt is angstig en heeft een sterk gevoel onvoldoende lucht binnen te krijgen. Door de hyperventilatie daalt de pCO2 in het bloed zeer snel. Door de daling van pCO2 stijgt de pH. Als reactie verwijden de bloedvaten met uitzondering van de bloedvaten naar de hersenen, die juist vernauwen. De bloeddruk zal daardoor dalen, vooral in de hersenen. De vaatverwijding leidt tot tintelende vingers en spierkrampen, de daling van de bloeddruk in de hersenen leidt tot duizeligheid en flauwvallen.

4.4

Transport van gassen

Het transport van gassen in het bloed is geı¨ntroduceerd in paragraaf 2.1.10. Hier wordt er in meer gedetailleerd op ingegaan. 4.4.1 transport van zuurstof Om in de zuurstofbehoefte van de weefsels te kunnen voorzien bevatten de rode bloedcellen het eiwit hemoglobine (Hb). De zuurstof die de longvaatjes binnenkomt, diffundeert direct door het membraan van de rode bloedcellen en wordt aan het hemoglobine gebonden. Bij een optimale binding is het hemoglobine volledig verzadigd. Men spreekt dan van 100% verzadiging oftewel de saturatie is 100%. Uit de spieren wordt extra zuurstof afgegeven op tijden waarop de zuurstofvraag groot is.

167

168

Anatomie en fysiologie niveau 4

Omdat het bloed bij inspanning veel sneller stroomt en de hemoglobinemoleculen zo korter over de afstand van het hart naar de spieren doen, kan het zuurstofverbruik bij maximale inspanning per minuut wel vijftien keer groter worden dan in rust. 4.4.2 transport van koolstofdioxide Het koolstofdioxide, dat bij de verbranding in de mitochondrie¨n is gevormd (zie par. 1.5), diffundeert achtereenvolgens door het membraan van de mitochondrie¨n, het celmembraan, het interstitium en het membraan van het capillair, naar het bloedplasma. Een klein deel van dit CO2 (8%) lost in het bloedplasma op en wordt in die vorm naar de longen vervoerd. De rest diffundeert naar de rode bloedcellen. Hoe sterker de verbranding, hoe meer CO2 er wordt gevormd in de weefsels en hoe meer H+-ionen er in het bloedplasma komen. H+ionen zijn er verantwoordelijk voor dat het bloed zuur wordt. Daarom is bij inspanning het bloed in de spieren zuurder dan in rust. Door de uitademing van CO2 en H2O in de longen wordt dit zuur weer geloosd. Een astmapatie¨nt is niet in staat om alle CO2 uit te ademen met als gevolg dat het CO2 zich ophoopt en het bloed zuurder is dan normaal (acidose). Bij iemand die hyperventileert is de pH juist hoger dan normaal (alkalose). Acidoses en alkaloses zijn al snel levensbedreigend (zie par. 1.3.1). 4.5

Regulatie van de ademhaling

In het verlengde merg (deel van de hersenstam, zie par. 6.6) is het regelcentrum voor de ademhaling gelegen. Dit ademcentrum krijgt informatie over de concentratie van de bloedgassen van chemosensoren (par. 8.1.1), gelegen in de hersenstam, in de aortaboog en in de beide halsslagaders. 4.5.1 chemosensoren De centrale chemosensoren in de hersenstam reageren op een verandering van de concentratie CO2 en de pH van het hersenvocht. Deze concentraties volgen de concentraties in de bloedvaten. De perifere receptoren liggen in de aortaboog en in de beide halsslagaders, en zijn ook gevoelig voor CO2 en pH, maar in mindere mate dan de centrale sensoren. Daarnaast reageren zij als enige ook nog als de pO2 in het bloed sterk is gedaald. Onder normale omstandigheden wordt de ademhaling vrijwel uitsluitend bepaald door de centrale sensoren. Stijging van de pCO2, of daling van de pH, prikkelt het ademcentrum, met als gevolg dat de ademhalingsbewegingen elkaar sneller opvolgen. Onder bijzondere omstandigheden (hoog in de bergen of bij ernstige ademhalingsproblemen) kan de pO2 in het bloed zo sterk dalen, dat de perifere sensoren de ademhalingsfrequentie gaan bepalen. De zuurstofprikkel wint het dan van de andere prikkels, met als gevolg dat de ademhaling versneld wordt, waardoor de pCO2 in het bloed lager wordt dan normaal. Ook kunnen chemosensoren in de hersen-

4

Ademhaling

stam zich aanpassen aan langdurige afwijkende waarden van het bloed (zoals het geval is bij bijvoorbeeld emfyseem) en wordt dit als normaal geı¨nterpreteerd. De enige ademprikkel, die dan nog over is, is de zuurstofconcentratie bij de chemosensoren in de aortaboog en in de halsslagader (‘hypoxic drive’). 4.5.2 ademcentrum De prikkels die het ademcentrum afgeeft worden door twee typen zenuwen voortgeleid: – zenuwen van de uitwendige tussenribspieren; deze zenuwen sturen de buitenste tussenribspieren aan. Deze treden op het niveau van de borstwervels uit het ruggenmerg; – middenrifzenuw; deze zenuw treedt al ter hoogte van de vijfde en zesde nek- (cervicale) wervel (C5-C6) uit het ruggenmerg en loopt zelfstandig door de borstholte naar het middenrif. Om die reden kan een patie¨nt met een dwarslaesie onder de zesde halswervel nog zelfstandig ademhalen met behulp van het middenrif; een dwarslaesie boven C4 is niet met het leven verenigbaar. Daling van de pH of stijging van de pCO2 activeert zo alleen de inademingsspieren. Normaal worden de uitademingsspieren niet door het ademcentrum geactiveerd. Uitademen is dan eigenlijk alleen stoppen met inademen. Alleen bij geforceerd uitademen worden ook de uitademingsspieren door het ademcentrum geactiveerd. De mens kan op elk moment zelf willekeurig de ademhalingsbewegingen beı¨nvloeden; dat geldt zowel voor het opvoeren van het ademhalingsritme als voor het inhouden van de adem. Dat betekent dat de ademhalingsspieren onafhankelijk van het ademcentrum geprikkeld kunnen worden vanuit de hersenschors. Dit is bijvoorbeeld van groot belang bij het regelen van de uitademingsluchtstroom bij het spreken, het zingen en het bespelen van een blaasinstrument. 4.5.3 reflexen met invloed op de ademhaling De normale ademhaling kan onderbroken worden door bepaalde reflexen: – slikreflex: tijdens het slikken wordt het ademcentrum krachtig geremd, waardoor de ademhaling ophoudt op het moment dat de spijsbrok de ingang van de luchtpijp passeert; zo wordt voorkomen dat de spijsbrok in de luchtpijp komt; – hoestreflex: wanneer de zenuwuiteinden in het slijmvlies van de keelholte, de luchtpijp en de bronchi worden geprikkeld sluit de stemspleet. Dan komen de uitademingsspieren in werking waardoor de lucht in de longen onder druk komt te staan. Doordat de stemspleet plotseling opengaat, stroomt de lucht met een explosief verlopende reactie naar buiten. Hierbij worden slijm en andere ongerechtigheden die het slijmvlies prikkelen meegenomen; – niesreflex: hierbij gebeurt ongeveer hetzelfde als bij de hoestreflex. Nu wordt echter het slijmvlies van de neusholte geprikkeld. Meestal wordt de stemspleet niet afgesloten en wordt de lucht als het ware explosief door de neus uitgeademd;

169

170

Anatomie en fysiologie niveau 4

– braakreflex: wanneer de maaginhoud terugkeert naar de keelholte kan er een gevaarlijke toestand voor de luchtwegen ontstaan. Deze maaginhoud moet dan in omgekeerde richting het moeilijke kruispunt passeren, hetgeen meestal op een onverwacht ogenblik gebeurt. Door de braakreflex wordt voorkomen dat de maaginhoud in de luchtpijp terechtkomt. Hierbij trekken de strottenhoofdspieren zich krachtig samen nog voordat de maaginhoud in de keelholte is aangekomen; – zuchten: op tamelijk regelmatige tijden treedt bij de ademhaling een diepe inademing op. Waarschijnlijk ontstaat deze in een reflex door prikkeling van zintuigcellen in het longweefsel. Bij een ondiepe ademhaling in rust of bij een geforceerde uitademing kunnen de alveoli gemakkelijk dichtklappen. Mechanische prikkeling of wellicht ook het plaatselijk tekort aan zuurstof veroorzaakt deze zuchtreflex waardoor de longen weer volledig worden ontplooid; – hikken: hierbij gaat het middenrif plotseling samentrekken waardoor lucht in de longen wordt gezogen. De stemspleet sluit zich hierbij en de snelle, abrupt gestopte inademing veroorzaakt het voor de hik kenmerkende geluid. De hik kan het gevolg zijn van rechtstreekse prikkeling van de keelholte of het middenrif, zoals bij haastig eten of drinken. Langdurige perioden van hik kunnen ontstaan als gevolg van aandoeningen van maag, darmen, middenrif of zenuwstelsel; – geeuwen of gapen: hierbij wordt in het algemeen een diepe inademing gevolgd door een diepe uitademing. Het treedt ’s avonds bij vermoeidheid op, maar juist ook ’s morgens bij het ontwaken. Ook is het verschijnsel te zien bij honger, verveling en bij het zien gapen van anderen. Een duidelijke prikkel als veroorzaker van het gapen is niet bekend. Wellicht speelt een relatief onvoldoende doorbloeding van de hersenen een rol. Bij het geeuwen ’s ochtends gaat dit vaak gepaard met het uitrekken van het gehele lichaam. Daardoor zou niet alleen een betere longventilatie plaatsvinden maar ook een betere verdeling van het circulerende bloed; – koudereflex: prikkeling van de koudesensoren in de huid leidt tot remming van de ademhaling. Daardoor stokt de ademhaling, wanneer men plotseling een koude douche krijgt of in koud water valt.

Intermezzo 4.5 Hoogteziekte en caissonziekte Hoog in de bergen is de luchtdruk laag en er bevindt zich minder zuurstof. Het lichaam kan zich hieraan aanpassen. Door het zuurstofgebrek (hypoxie) zullen in eerste instantie de chemosensoren geprikkeld worden, waardoor de ademhalingsfrequentie toeneemt. Ook leidt hypoxie tot de aanmaak van meer rode bloedcellen, zodat het hemoglobinegehalte in het bloed toeneemt en er meer zuurstof getransporteerd kan worden. Wanneer men te snel klimt naar grote hoogten, kan het lichaam zich boven de 2.500 meter onvoldoende aanpassen en kunnen

4

Ademhaling

klachten optreden zoals hoofdpijn, duizeligheid, misselijkheid, anorexie en onregelmatige ademhaling tijdens de slaap. Deze ziekteverschijnselen wordt hoogteziekte genoemd. In ernstige vorm kunnen levensbedreigende verschijnselen optreden zoals kortademigheid in rust, zeer snelle vermoeibaarheid, longoedeem en hersenoedeem. Wanneer een duiker met een gasfles naar een grote diepte duikt, moet de ademdruk, die door de gasfles wordt geleverd, steeds gelijk zijn aan de druk die het water op het lichaam uitoefent. Op een diepte van 50 meter is dat al 5 atmosfeer. De duiker wordt dan dus met 5 atmosfeer lucht beademd. Bij een dergelijk hoge druk lost er ook vijfmaal zoveel stikstof op in het bloed. Wanneer de duiker te snel van deze diepte naar de vrije buitenlucht (1 atmosfeer) overgaat kan er niet meer zoveel stikstof in het bloed oplossen. Hierdoor kan er embolie van stikstofbelletjes in het bloed optreden. Denk aan een fles cola, die wordt opengedraaid. Verschijnselen zijn hoofdpijn, duizeligheid, misselijkheid, verwardheid en soms verlammingen en bewusteloosheid. Dit wordt decompressieziekte of caissonziekte genoemd.

171

Nieren

5

De nieren spelen een belangrijke rol in het constant houden van het inwendig milieu (homeostase, zie par. 1.3.1). Daarvoor verwijderen de nieren, in samenwerking met andere uitscheidingsorganen (longen, huid, lever en zweetklieren), bepaalde stoffen uit het bloed. 5.1

Nieren

De nieren hebben de volgende deelfuncties: – regeling van de vochtbalans; – langetermijnregulatie van de bloeddruk; – regeling van de mineraalhuishouding; – regeling van de pH; – uitscheiding van stofwisselingsproducten (o.a. ureum en urinezuur); – uitscheiding van lichaamsvreemde stoffen (o.a. medicijnen). De door de nieren gevormde urine wordt door de urineleiders (ureters) naar de blaas vervoerd. Van hieruit wordt de urine door de urinebuis (urethra) naar buiten afgevoerd (afb. 5.1). Afbeelding 5.1 Ligging van de nieren en de urineblaas .

bijnier

nier onderste holle ader

aorta

urineleider

blaas urinebuis

C. A. Bastiaanssen et al., Anatomie en fysiologie, DOI 10.1007/978-90-313-8099-2_5, © Bohn Stafleu van Loghum, 2007

5

Nieren

De nieren liggen achter het buikvlies (retroperitoneaal) in de lendenstreek. De linkernier ligt tegen het middenrif aan. De rechternier ligt iets lager doordat deze door de lever iets naar beneden wordt gedrukt. Iedere nier ligt als het ware ‘kortgesloten’ tussen de grote lichaamsslagader (aorta), de onderste holle ader, de nierslagader en de nierader. Door deze gunstige ligging wordt bereikt dat de totale bloeddoorstroming per etmaal in beide nieren samen ongeveer 1.700 liter bedraagt (ongeveer 1,2 liter per minuut), waardoor de nieren hun filterwerking optimaal kunnen vervullen. De nieren zijn in staat om zeer geconcentreerde en zeer verdunde urine te produceren. Hierdoor zijn de nieren in staat de osmotische waarde van het inwendig milieu constant te houden. 5.1.1

bouw van de nieren

Macroscopische bouw van een nier De nieren hebben een lengte van ongeveer 12 cm, zijn ongeveer 7 cm breed en 3 cm dik. Het gewicht van iedere nier bedraagt ongeveer 150 g. De buitenkant van de nier bestaat uit een glad bruin kapsel waaromheen een vetkapsel ligt dat door een bindweefselblad naar boven en opzij wordt afgesloten. Dit vet doet dienst als steun en vangt trillingen op. Bij een doorsnede van een nier worden van buiten naar binnen (afb. 5.2) aangetroffen: – nierschors; deze vrij smalle laag heeft een gespikkeld uiterlijk door de talrijke nierlichaampjes (lichaampjes van Malpighi); – niermerg; dit gedeelte heeft een streperig aspect door de talrijke ‘lissen van Henle’ en de verzamelbuizen. Het merg bestaat uit een aantal (10 tot 20) piramiden, die met hun papillen (waarop de verzamelbuizen uitmonden) uitsteken in de kelken van het nierbekken. Tussen de piramiden liggen gebieden die aanvankelijk tot de nierschors behoorden; – nierbekken (pyelum); deze holte is opgebouwd uit een aantal nierkelken. De urine wordt vanuit het nierbekken door de urineleider naar de urineblaas vervoerd. Microscopische bouw van een nier Iedere nier blijkt te zijn opgebouwd uit ongeveer e´e´n miljoen microscopische niereenheden: nefronen. Een nefron is opgebouwd uit de volgende onderdelen (afb. 5.3): – kapsel van Bowman (nierkapseltje), gelegen in de schors; het is een dubbelwandig zakje dat is opgebouwd uit plaveiselepitheel. In ieder kapsel bevindt zich een kluwen van haarvaten: de glomerulus, die bestaat uit een groot aantal lusvormige slagaderlijke haarvaten van het aanvoerend vat. Het aanvoerende vat is een arteriole van de nierslagader. De arteriole die het bloed uit het kapsel afvoert wordt afvoerend vat genoemd. Het kapsel van Bowman vormt met de glomerulus een geheel en wordt nierlichaampje (lichaampje van Malpighi) genoemd. De diameter ervan bedraagt ongeveer 0,2 mm;

173

174

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 5.2 Overlangse doorsnede van een nier.

niermerg met piramiden

nierkelk nierkapsel nierschors nierslagader nierader

nierbekken (pyelum)

urineleider vetlichaam

– eerste gekronkeld buisje (proximale tubulus); dit gekronkeld buisvormig gedeelte ligt in de nierschors; – lis van Henle; dit haarspeldvormige deel van het nefron ligt geheel of grotendeels in het niermerg; – tweede gekronkeld buisje (distale tubulus), gelegen in de nierschors; – verzamelbuis, gelegen in het merg. Dit laatste deel van een nefron verzamelt de urine van een aantal nefronen en voert de urine af naar de nierpapillen, waarna de urine via de nierkelken in het nierbekken terechtkomt. De verzamelbuis verzamelt niet alleen urine, maar speelt ook een belangrijke rol bij de samenstelling en de hoeveelheid urine die uiteindelijk wordt gevormd (zie par. 5.1.2). In principe bestaat een nefron dus uit een nierlichaampje en een sterk varie¨rend systeem van kleine buisjes (tubulussysteem). Een nefron heeft een lengte van ongeveer 6 cm zodat de totale lengte van alle nefronen in beide nieren samen ongeveer 120 km bedraagt! Bij het ouder worden neemt het aantal werkzame nefronen af. Hierdoor neemt de productie van urine af. De diverse deelfuncties van de nieren worden minder goed uitgevoerd. 5.1.2 werking van de nieren Zoals eerder besproken vervullen de nieren een aantal belangrijke functies in de homeostase. Om al deze functies te kunnen vervullen vinden er in ieder nefron achtereenvolgens de volgende processen plaats: – ultrafiltratie; – terugresorptie; – uitscheiding.

5

175

Nieren proximale tubulus glomerulus

afvoerend vat

distale tubulus

nierschors

aanvoerend vat

kapsel van Bowman

niermerg adertje

verzamelbuis

lis van Henle

Het proces van de ultrafiltratie (filtratie door uiterst kleine porie¨n) vindt plaats in het nierlichaampje waarbij het ultrafiltraat in het kapsel van Bowman komt. De terugresorptie- en uitscheidingsprocessen vinden plaats in de rest van het nefron onder invloed van een aantal hormonen. Per etmaal wordt er in totaal 180 liter ultrafiltraat gevormd. Omdat de urineproductie slechts ongeveer 1,5 liter bedraagt, zal er dus ongeveer 178,5 liter moeten worden teruggeresorbeerd (ongeveer 99%). De hoeveelheid terugresorptie is als volgt over het nefron verdeeld: ongeveer 80% in het eerste gekronkelde buisje, slechts ongeveer 6% in de lis van Henle en ongeveer 14% in het tweede gekronkelde buisje en in de verzamelbuis. De nieren staan zo voor de geweldige opgave om uit ongeveer 1.700 liter bloed via 180 liter ultrafiltraat slechts 1,5 liter geconcentreerde urine te produceren. Het verlies aan water wordt hierdoor tot een minimum beperkt. De verschillende activiteiten in een nefron worden nu verder in detail behandeld. Ultrafiltratie Tijdens het proces van de ultrafiltratie worden water en kleinmoleculaire stoffen vanuit het bloed in de glomerulus gefilterd naar de kapselruimte in het kapsel van Bowman. Deze vloeistof wordt ultrafiltraat (primaire urine of voorurine) genoemd. De samenstelling van het ultrafiltraat is vrijwel gelijk aan de samenstelling van het bloed-

Afbeelding 5.3 Schema van een nefron.

176

Anatomie en fysiologie niveau 4

plasma met uitzondering van de eiwitten, die het ‘filter’ nauwelijks of in het geheel niet kunnen passeren op grond van hun grote moleculen. Voorurine bevat bij gezonde mensen daarom nauwelijks eiwit. De snelheid van de ultrafiltratie is afhankelijk van enerzijds de stroomsnelheid van het bloed in de nier en anderzijds de nettofiltratiedruk. Deze druk wordt bepaald door de bloeddruk, de colloı¨dosmotische druk van het bloed, de colloı¨d-osmotische druk in het kapsel en de druk van de voorurine in het kapsel van Bowman zelf. De energie voor de ultrafiltratie wordt geleverd door de bloeddruk en dus door het hart. Het ultrafiltratieproces kost daarmee ter plaatse geen energie. Terugresorptie en uitscheiding Zoals eerder beschreven bedraagt de totale terugresorptie in de rest van het nefron ongeveer 99% van het ultrafiltraat. De terugresorptie is evenals het uitscheidingsproces een actief proces waarvoor zuurstof nodig is. Wanneer er zuurstoftekort optreedt, zullen de processen terugresorptie en uitscheiding het eerst daarvan de gevolgen ondervinden. In het eerste gekronkelde buisje wordt het grootste gedeelte van het natrium uit de voorurine teruggeresorbeerd en chloride volgt het natrium. Dit gedeelte is constant en onafhankelijk van de vochtbalans. Door de resorptie van natrium wordt de osmotische waarde van het bloed hoger en die van de urine lager. Door dit drukverschil volgt water het natrium, zodat ook een groot deel van het water wordt teruggeresorbeerd. Naast de resorptie van natrium en water worden veel andere nuttige stoffen volledig in het tweede gekronkelde buisje teruggeresorbeerd, bijvoorbeeld glucose. Als, bijvoorbeeld bij patie¨nten met diabetes mellitus, de glucoseconcentratie van het bloed te hoog is (de grens ligt bij 10 mmol/l), komt de glucose in de urine terecht (glucosurie). De opname uit het tweede gekronkelde buisje is een actief proces en wordt geregeld door hormonen als aldosteron en parathormoon. – Aldosteron is afkomstig uit de bijnierschors en regelt de Na+- en K+uitscheiding. Het stimuleert de terugresorptie van natrium en het bevordert de kaliumuitscheiding. – Parathormoon wordt geproduceerd in de bijschildkliertjes. Dit hormoon verhoogt het calciumgehalte van het bloed. De resorptie van water uit het eerste gekronkelde buisje en de verzamelbuisjes staat onder controle van het hormoon ADH (antidiuretisch hormoon). De productie van ADH wordt geregeld door osmoreceptoren die zich bevinden in de hypothalamus. Wanneer de kristalloı¨d-osmotische waarde van het bloed verhoogd is (te veel zoutopname of veel vochtverlies) reageren de osmoreceptoren, met toename van de ADH-productie als gevolg. Er dient in totaal in dit gebied per etmaal nog ongeveer 14% van het ultrafiltraat te worden teruggeresorbeerd. Dit hormoon regelt de hoeveelheid urine door het nefron altijd de juiste hoeveelheid water te laten terugresorberen.

5

Nieren

Wanneer er te weinig ADH wordt geproduceerd is er sprake van diabetes insipidus (diabetes = doorloop, insipidus = smaakloos, door de sterke verduning). De diurese (de hoeveelheid door de nieren geproduceerde urine) bij dergelijke patie¨nten kan 7 tot 11 liter per etmaal bedragen (polyurie). Alcohol remt het hormoon ADH. Na (overmatig) gebruik van alcohol produceert iemand daardoor meer urine dan gewoonlijk met uitdroging als gevolg.

Intermezzo 5.1 Nierinsufficie¨ntie Er is sprake van acute nierinsufficie¨ntie wanneer de nierfunctie in de loop van enkele uren tot dagen sterk vermindert of uitvalt. De oorzaak kan zijn: – verminderde doorbloeding van de nieren; als gevolg kunnen de nieren door het gebrek aan zuurstof het actieve proces van terugresorptie en excretie onvoldoende uitvoeren. Een verminderde doorbloeding kan veroorzaakt worden door uitdroging, een hartinfarct, decompensatio cordis, longembolie of shock; – beschadiging van de nieren zelf; bij een totale afsluiting van de nierslagaders door embolie of trombose treedt een nierinfarct op. Ook een beschadiging van de glomuri bij glomerulonefritis als gevolg van een immuunreactie op een ontsteking elders in het lichaam leidt tot een verminderde nierfunctie. Acute tubulusnecrose is de beschadiging van de niertubuli (de gekronkelde buisjes) door giftige stoffen (lood, cadmium, antivries) of zuurstoftekort; – obstructie van de urineleiders of urinebuis; mogelijke oorzaken zijn nierstenen, tumoren en prostaatvergroting. Doordat de afvoer van de nieren belemmerd wordt ontstaat hydronefrose (verwijding van het nierbekken en kelkensysteem). De hoge druk in de nieren belemmert de filtratie en beschadigt de nieren. Bij chronische nierinsufficie¨ntie gaan de nieren geleidelijk steeds minder functioneren. Bij veroudering neemt de nierfunctie in het algemeen af.

5.1.3 andere functies van de nieren De nieren zorgen niet alleen voor productie van urine maar zijn ook betrokken bij andere processen zoals de bloeddrukregeling, de vorming van rode bloedcellen en de vitamine D-stofwisseling. Bloeddrukregeling De langetermijnregulatie van de bloeddruk vindt volledig via de nieren plaats. Dit gebeurt via de hormonen en het RAA-systeem, die alle een bloeddrukverhogend effect hebben (zie ook par. 2.2.3). De nieren hebben ook een directe invloed op de bloeddruk via de terugresorptie in de gekronkelde buisjes. Deze neemt af wanneer de bloeddruk in de

177

178

Anatomie en fysiologie niveau 4

slagaders langere tijd is verhoogd. De uitscheiding van urine zal dan toenemen en de bloeddruk wordt zo gecorrigeerd.

Intermezzo 5.2 Diuretica De volgende medicijnen stimuleren de uitscheiding van urine: – lisdiuretica remmen de resorptie van natrium, kalium en chloride in de lis van Henle. Het zijn snelle, krachtig werkende diuretica. De bekendste zijn furosemide (Lasix1) en bumetanide (Burinex1). Zij kunnen zowel oraal als per injectie toegediend worden. De bijwerkingen zijn te verklaren uit de werking: een te snelle, te krachtige ontwatering, met als gevolg een tekort aan kalium en natrium. Dit kan zich uiten in rusteloosheid, spierkrampen, dorst, verwardheid en/of verhoogde stroperigheid van het bloed met kans op trombose; – aldosteronantagonisten verhinderen de natrium-kaliumuitwisseling in het tweede gekronkelde buisje, zodat kalium niet meer uitgescheiden wordt. Spironolacton (Aldactone1) is een bekende tegenwerker (antagonist) van aldosteron. Het middel heeft op zichzelf een zwakke diuretische werking; in combinatie met een ander diureticum kan een tekort aan kalium bestreden worden en kan het effect van het diureticum worden versterkt. Een mogelijke bijwerking is een teveel aan kalium; – osmotische diuretica bevatten suikers (zoals mannitol), die niet uit de buisjes kunnen worden geresorbeerd. Hierdoor is de osmotische waarde van de voorurine hoger dan normaal en vermindert de resorptie van water.

Vorming van rode bloedcellen Wanneer het zuurstofgehalte van het circulerende bloed afneemt produceren de nieren een stof die inwerkt op een plasma-eiwit, waardoor het hormoon erytropoe¨tine (epo) ontstaat. Dit hormoon stimuleert in het rode beenmerg de productie van rode bloedcellen (erytrocyten). Dit verklaart hoe langdurig verblijf op grote hoogte een toename van het aantal rode bloedcellen teweegbrengt. Denk aan de hoogtestages van topsporters en aan doping in de sport. Bij patie¨nten met longemfyseem is de zuurstofconcentratie in het bloed chronisch verlaagd. Zij zullen daarom voortdurend veel erytropoe¨tine aanmaken, waardoor hun hematocrietwaarde en hun hemoglobinegehalte constant hoger zijn dan bij gezonde mensen. De (weinige) zuurstof in het bloed van deze patie¨nten moet dan over meer hemoglobine worden verdeeld. De zuurstofverzadiging zal daardoor alleen maar lager worden. Vitamine-D-stofwisseling Sinds een aantal jaren is bekend dat de nieren ook betrokken zijn bij de stofwisseling van vitamine D. Deze invloed wordt uitgeoefend door het vitamine D dat met het voedsel is opgenomen of dat onder invloed

5

Nieren

van UV-licht in de huid is ontstaan, in een actieve vorm om te zetten (zie hoofdstuk 9).

Intermezzo 5.3 Dialyse Wanneer de nieren onvoldoende functioneren, kunnen met behulp van dialyse alsnog afbraakproducten en overtollig water uit het lichaam worden verwijderd. Onder dialyse wordt de uitwisseling van in water opgeloste stoffen door een halfdoorlaatbaar membraan verstaan. Er zijn twee vormen van dialyse: hemodialyse (door middel van een kunstnier) en peritoneale dialyse. Bij hemodialyse (soms ten onrechte aangeduid als nierdialyse) vindt uitwisseling van stoffen tussen het bloed en steriele spoelvloeistof (dialysaat) plaats op basis van concentratieverschillen (diffusie). Het concentratieverschil wordt verhoogd door het bloed en het dialysaat in tegengestelde richting in de kunstnier te laten stromen. Door het concentratieverschil tussen het bloed en het dialysaat kunnen stoffen aan het bloed onttrokken worden (ureum, creatinine, kalium, fosfaat, urinezuur). Om ongewenst verlies van natrium en calcium tegen te gaan worden de concentraties hiervoor in bloed en dialysaat gelijkgehouden. Door een hogere concentratie in het dialysaat te veroorzaken, kunnen stoffen aan het bloed toegevoegd worden, bijvoorbeeld bicarbonaat om verzuring (acidose) te corrigeren. Tijdens de hemodialyse kan water aan het lichaam worden onttrokken (ultrafiltratie). Door in het dialysaatcompartiment een negatieve druk aan te brengen ten opzichte van het bloedcompartiment wordt water naar het dialysaatcompartiment gezogen. Bij acute dialyse is het mogelijk via grote aders toegang tot de bloedbaan te krijgen. Bij chronische hemodialyse is een permanente toegang tot de bloedbaan nodig. De meest voorkomende toegang is de cimino-shunt. De chirurg maakt een verbinding (shunt) tussen de slagader in de arm en een ader ter hoogte van de pols. Hierdoor stroomt slagaderlijk bloed door de ader. Na ongeveer zes weken brengt men twee naalden in de gezwollen ader. Door de e´e´n wordt bloed aan de patie¨nt onttrokken en naar de kunstnier geleid, waarna het bloed wordt teruggevoerd in de gezwollen ader. Omdat het bloed buiten het lichaam wordt gebracht is toevoeging van antistolling noodzakelijk. De peritoneale dialyse vindt plaats wanneer de buikholte gevuld is met een steriele waterige oplossing van elektrolyten en glucose. Het buikvlies (peritoneum) werkt als dialysemembraan tussen het bloed in de peritoneale haarvaten en het dialysaat in de buikholte. Na het aanleggen van een toegangsweg tot de buikholte wordt dialysaat ingebracht in de buikholte. Deze vloeistof blijft gedurende een tijd in de buikholte. De afvalstoffen en het teveel

179

180

Anatomie en fysiologie niveau 4

aan vocht bewegen door het buikvlies vanuit het bloed naar het dialysaat. Na een bepaalde tijd wordt het dialysaat uit de buikholte verwijderd en vervangen door vers dialysaat.

5.2

Urinewegen

De urinewegen zorgen voor de afvoer van de urine vanuit de nieren en worden gevormd door de volgende onderdelen: urineleiders (ureters), urineblaas en de urinebuis (urethra). 5.2.1 urineleider De door de nieren gevormde urine wordt via de urineleiders naar de urineblaas getransporteerd. Ze liggen achter het buikvlies (retroperitoneaal) in de lendenstreek met uitzondering van het onderste deel dat onder het buikvlies (subperitoneaal) ligt. De urineleider is aan de binnenzijde bekleed met overgangsepitheel. Dit is epitheel, dat in een aantal cellagen is gerangschikt, wanneer de wand van de urineleider is samengetrokken (er stroomt dan geen urine doorheen). De binnenste laag cellen is enigszins afgeplat, terwijl de daaronder gelegen lagen uit hoge cellen bestaan. Bij uitzetting van de urineleider, wanneer er urine doorheen stroomt, worden de cellen platter en neemt het aantal lagen af. De oppervlakkig gelegen cellen hebben een beschermend laagje tegen de inwerking van zuren. De wand van de urineleider bevat veel glad spierweefsel. Doordat van tijd tot tijd (ongeveer driemaal per minuut) een peristaltische contractiegolf over de spier loopt van boven naar beneden, wordt er telkens een beetje urine in de urineblaas gespoten. Doordat het onderste deel van de urineleider een schuin verloop heeft in de wand van de urineblaas, is er sprake van een ventielwerking. De urine kan zo niet terugstromen. Bij prostaatvergroting ontstaat urineretentie. De druk in de blaas kan daardoor toenemen, waardoor de ventielwerking verslechtert. Hierdoor kan urine terugstromen in de urineleiders. 5.2.2 urineblaas De lege urineblaas ligt onder het buikvlies achter de beide schaambeenderen (afb. 5.1). Wanneer de urineblaas zich vult kan de top van de urineblaas tot boven het schaambeen (symfyse) uitkomen. De gevulde urineblaas ligt in dat geval voor het buikvlies. De wand van de urineblaas bestaat in hoofdzaak uit glad spierweefsel (afb. 5.4 en 5.5), waarvan de vezels hoofdzakelijk in de lengterichting verlopen van de top van de urineblaas naar de blaasuitgang: de overgang van de urineblaas naar de urinebuis. Rondom de blaasuitgang ligt een lusvormige spier, de inwendige sfincter. Deze sluitspier is onwillekeurig: hij staat niet onder invloed van onze wil. Rondom het begin van de urinebuis bevindt zich een tweede kringspier, die uit dwarsgestreepte spieren bestaat. Deze uitwendige sfincter staat wel onder invloed van onze wil (afb. 5.6).

5

181

Nieren

Afbeelding 5.4 Urineblaas en prostaat.

ligament urineleider (ureter) blaastop slijmvliesplooien spierlaag

slijmvlies

uitmonding ureter

inwendige urethra-opening

blaasdriehoek opening voor de afvoer van het prostaatvocht zaadheuvel met twee uitmondingen voor de zaadleiders

prostaat urinebuis (urethra)

ligament tussen blaastop en navel blaaswand met spierlagen (musculus detrusor) blaastop

urineleider

zaadleider (ductus deferens)

zaadblaasje

zaadblaasje op doorsnede prostaat

Evenals de urineleiders is ook de wand van de urineblaas aan de binnenzijde bekleed met overgangsepitheel. Tussen de beide uitmondingen van de urineleiders en de toegang tot de urinebuis bevindt zich de zogenaamde blaasdriehoek. Op deze plaats is het slijmvlies glad. Blaasfunctie De urineblaas doet dienst als opslagplaats voor de gevormde urine. Wanneer de urineblaas ongeveer 350 ml urine bevat is de rekking in de blaaswand zodanig dat er door prikkeling van de sensoren de urinelozing (mictie) als reflex op gang komt. De impulsen bereiken het onderste deel van het ruggenmerg. Via schakelcellen worden de im-

Afbeelding 5.5 Urineblaas, zaadleiders, zaadblaasjes en prostaat (van dorsaal).

182

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 5.6 Blaasreflexmechanisme.

hersenschors

motorische baan

achterhoorn schakelneuron

sensibele baan spinaal ganglion

voorhoorn blaaswandspier (musculus detrusor) mechanosensoren inwendige sfincter (onwillekeurig) uitwendige sfincter (willekeurig)

pulsen teruggeleid naar de blaaswandspier en naar de inwendige sfincter, een onwillekeurige spier. Dit heeft tot gevolg dat de blaas samentrekt terwijl op hetzelfde moment de inwendige sfincter zich ontspant en daarmee opengaat. Wanneer vervolgens impulsen vanuit de hersenschors de uitwendige sfincter, een willekeurige spier, bereiken, ontspant deze zich ook en leegt de blaas zich automatisch. Dat we ons bewust zijn van een volle blaas en dat er zo sprake is van mictiedrang komt omdat er vanuit het ruggenmerg sensibele banen naar de hersenschors lopen. De vullingsgraad van de urineblaas, waarbij de aandrang tot lediging zich voordoet, is onder verschillende omstandigheden niet dezelfde. Bij sterke koude bijvoorbeeld en in emotionele situaties treedt de mictiedrang al op bij weinig blaasvulling. Soms komt de mictiedrang pas laat op gang, bijvoorbeeld wanneer men ingespannen met iets bezig is. Met de uitwendige sfincter, een willekeurige sluitspier, kunnen we de mictiereflex (reflex om de blaas te legen) en daarmee de mictiedrang al of niet onderdrukken. Op het moment dat men wil urineren wordt de remming van de reflex opgeheven, de uitwendige sluitspier verslapt waardoor de blaaslediging automatisch volgt. De mictiedrang kan maar tot op zekere hoogte worden onderdrukt. Ten slotte ontstaat er echter een gevoel van pijnlijke spanning waardoor een langer ophouden van de urine niet meer mogelijk is. De uitwendige sfincter ontspant zich uiteindelijk zodat de urine door de urinebuis kan afvloeien.

5

Nieren

De blaasfunctie is een samenspel van het parasympathische, het sympathische en het animale zenuwstelsel (zie hoofdstuk 6). De urinelozing kan worden bevorderd door samentrekking van de, vooral dwarse, buikspieren (buikpers). Zuigelingen zijn nog niet in staat de blaasreflex te onderdrukken omdat de banen vanuit de hersenen (piramidebanen) en de banen naar de hersenen (sensibele banen) nog niet voldoende zijn ontwikkeld om goed te kunnen functioneren. Het zindelijk worden duurt daarom geruime tijd.

Intermezzo 5.4 Incontinentie Wanneer we de urine niet (of niet langer) kunnen ophouden is er sprake van incontinentie (letterlijk: niet behouden). De controle op de urinelozing (mictie) is hierbij gestoord of afwezig. Met de kennis van de blaasfunctie kunnen de vele vormen van incontinentie beter worden begrepen. – Stressincontinentie; bij plotselinge drukverhogende momenten in de buikholte (hoesten, niezen, tillen etc.) voelt de persoon geen mictiedrang en hij doet daarom ook geen poging de urine op te houden. Deze vorm van incontinentie komt vaak voor bij vrouwen met een verzakking van de baarmoeder. – Urge-incontinentie (urge = aandrang); als gevolg van bijvoorbeeld een blaasontsteking is er een verhoogde prikkelbaarheid van de blaas waardoor al bij een geringe vulling een hevige, onbedwingbare mictiedrang optreedt. Kenmerkend is hierbij de uitspraak: ‘als je moet, dan moet je ook direct’. – Spastische blaas; bij neurologische aandoeningen, zoals dwarslaesie, multipele sclerose, spina bifida (‘open rug’), coma, CVA of hersentumor, is de verbinding tussen de urineblaas en de hersenen gedeeltelijk of geheel verbroken waardoor de urineblaas zelfstandig gaat functioneren via de blaasreflex. Na prikkeling zal de urineblaas zich spontaan ledigen. – Overloopincontinentie; doordat de afvoer van de urine wordt belemmerd door bijvoorbeeld prostaatvergroting is er eerder sprake van urineretentie waarbij de overvolle, sterk gespannen en daarmee pijnlijke blaas overloopt. Er is voortdurend druppelsgewijs urineverlies. – Mictie-apraxie (apraxie = onvermogen tot het uitvoeren van gerichte handelingen); een dement persoon voelt wel de prikkeling tot blaaslediging maar weet niet meer hoe hierop te reageren en plast daarom spontaan in de broek. – Functionele incontinentie; dit is incontinentie die optreedt doordat iemand (om wat voor reden dan ook) de wc niet tijdig haalt. Dit komt vaak voor bij oudere mensen die niet meer zo mobiel zijn of bij bewoners in het verpleeghuis die niet kunnen lopen en naar de wc gebracht moeten worden.

183

184

Anatomie en fysiologie niveau 4

5.2.3 urinebuis De urinebuis (urethra) vormt de verbinding tussen de urineblaas en de buitenwereld. Bij de man bedraagt de totale lengte ongeveer 20 cm. Het eerste deel verloopt door de prostaat. Bij aandoeningen van de prostaat kan de urinebuis dan ook gemakkelijk worden dichtgedrukt waardoor de urineafvoer wordt belemmerd. Het overige deel van de urinebuis verloopt in de penis en is omgeven door een zwellichaam. Dit gedeelte is tevens de afvoerbuis voor het sperma. Bij de vrouw is de urinebuis slechts 2,5 tot 4 cm lang en mondt uit in het voorhof (vestibulum), de ruimte tussen de kleine schaamlippen. De uitmonding is gelegen vlak boven de toegang tot de vagina. 5.3

Urine

De samenstelling van de urine wisselt sterk doordat de nieren er juist voor moeten zorgen dat de samenstelling van het bloed constant blijft. Bij urineonderzoek wordt daarom meestal uitgegaan van de hoeveelheid die gedurende een etmaal is verzameld (24-uursurine). De hoeveelheid urine bedraagt gemiddeld ongeveer 1,5 liter per etmaal. Als normale bestanddelen worden in de urine aangetroffen: – water (ongeveer 95%); – zouten, met name natriumchloride (NaCl); – ureum, dat in de lever is gevormd bij de afbraak van overtollige aminozuren; – urinezuur, een afbraakproduct van nucleı¨nezuren, zoals DNA (zie hoofdstuk 13); – creatinine, een stof die vrijkomt uit creatine bij de stofwisseling in spierweefsel (Grieks: kreas = vlees); – urobiline, een gele kleurstof die in geringe hoeveelheden in de urine voorkomt; – vitaminen, bijvoorbeeld vitamine C dat te veel is opgenomen met het voedsel; – hormonen, bijvoorbeeld in het begin van de zwangerschap; – vormelementen, de afgestoten cellen van het slijmvlies van het nierbekken, de urinewegen en de uitwendige geslachtsorganen. Door de urine te centrifugeren kunnen deze vormelementen, alsmede de talrijke zoutkristallen, microscopisch onderzocht worden in het sediment.

Intermezzo 5.5 Nier- en blaasstenen Bij een te hoge concentratie aan bepaalde stoffen in de urine kunnen onoplosbare kristallen in de urine ontstaan. Wanneer deze samenklonteren ontstaat er een steentje. Afhankelijk van de plaats waar ze voorkomen wordt gesproken van nierstenen of blaasstenen. Het grootste deel van de stenen bestaat uit onoplosbare calciumzouten. De rest bestaat uit bijvoorbeeld urinezuur en afvalstoffen, ontstaan in geı¨nfecteerde urine. Nierstenen

5

Nieren

ontstaan door een tekort aan vochtopname of te veel aan urinezuur bij een infectie of jicht (par. 10.1.3). Veel water drinken helpt daardoor nierstenen te voorkomen.

185

Zenuwstelsel

6

Het zenuwstelsel maakt ons wie we zijn. Ons karakter, onze persoonlijkheid, onze emoties en onze intelligentie zijn eigenschappen die in het zenuwstelsel zijn vastgelegd en die ons uniek maken. Het zenuwstelsel maakt het mogelijk om met onze omgeving te communiceren: om signalen uit onze omgeving op te pakken en om onze omgeving via bewust handelen te veranderen. De informatie die ons vanuit onze omgeving bereikt, wordt opgevangen in het perifere deel van het zenuwstelsel en in de vorm van elektrische signalen doorgeleid naar het centrale deel van het zenuwstelsel: hersenen en ruggenmerg. Daar wordt deze informatie verwerkt en geı¨ntegreerd, waarna er een passende reactie volgt. Ook met de betrekking tot de coo¨rdinatie tussen de werking van de organen binnen het lichaam speelt het zenuwstelsel (naast het hormoonstelsel) een belangrijke rol. Dit deel van het zenuwstelsel wordt het vegetatieve of autonome zenuwstelsel genoemd. In dit hoofdstuk wordt uitgelegd hoe de impulsen binnen het zenuwstelsel worden voortgeleid. Daarna wordt uitgelegd uit welke delen het zenuwstelsel is opgebouwd en wat de functie van deze delen is. 6.1

Cellen van het zenuwstelsel

Het zenuwweefsel (par. 1.9.4) bestaat uit zenuwcellen (neuronen) en steuncellen (gliacellen). 6.1.1 neuron In hoofdstuk 1 is de bouw van een neuron beschreven (par. 1.9.4, afb. 1.25). Functioneel zijn er bij een neuron drie gedeeltes te onderscheiden: – opvangend gedeelte; hier komen de impulsen aan; dit betreft meestal de korte uitlopers (dendrieten) en het cellichaam; – geleidend gedeelte; dit betreft de lange uitlopers (axonen); – overdragend gedeelte; in de ‘contactplaats’ (synaps) wordt de impuls overgedragen op andere neuronen en bij de perifere motorische neuronen op de spiervezels of klieren. Er zijn drie soorten zenuwcellen: – sensorische neuronen; deze voeren de impulsen vanuit de zintuigen naar het centrale zenuwstelsel;

C. A. Bastiaanssen et al., Anatomie en fysiologie, DOI 10.1007/978-90-313-8099-2_6, © Bohn Stafleu van Loghum, 2007

6

Zenuwstelsel

– motorische neuronen; deze voeren de impulsen vanuit het centrale zenuwstelsel naar spieren en klieren; ze hebben per neuron een aantal korte dendrieten en e´e´n lange axon; – schakelneuronen; deze brengen binnen het centrale zenuwstelsel impulsen over van het ene neuron op het andere. De meeste zeuwcellen hebben e´e´n lange uitloper (axon) en veel korte uitlopers (dendrieten). Zenuwcellen staan door hun uitlopers met elkaar in verbinding, waardoor ze een samenhangend geheel vormen. Hierbij is impulsoverdracht door het gehele lichaam mogelijk. Bij impulsoverdracht wordt aan het eind van een axon in de synaps de impuls overgedragen. Er bestaan drie soorten overgangen: – de impuls wordt overgedragen van een zenuwcel naar een spiercel; – de impuls wordt overgedragen van een zenuwcel naar een andere zenuwcel; – de impuls wordt overgedragen van een zenuwcel naar een kliercel. De functie van impulsvorming en impulsoverdracht wordt besproken in paragraaf 6.2. 6.1.2 gliacellen Neurogliacellen zijn de steuncellen (par. 1.8.4) van het zenuwstelsel. Er worden vier typen neurogliacellen onderscheiden (afb. 6.1): – astrocyten; deze cellen vormen de grootste groep gliacellen. Astrocyten hebben veel uitlopers die contact maken met uitlopers van zenuwcellen en bloedvaten. Zo leveren ze steun aan de zenuwcellen. Astrocyten zijn gehecht aan het endotheel van capillairen en zorgen hiermee voor het uitwisselen van stoffen tussen bloed, weefselvloeistof en zenuwcellen. Samen met andere gliacellen zorgen astrocyten ook voor de fagocytose (het ‘opeten’) van afbraakproducten; – oligodendrocyten; deze cellen vormen de witte stof van het centrale zenuwstelsel. Zij vormen namelijk de mergscheden (myelinescheden) rondom axonen (afb. 1.23), waardoor deze geı¨soleerd zijn en de geleiding van impulsen sneller verloopt (par. 6.2.3); – ependymcellen; dit zijn epitheelcellen die de wand van ventrikels en het centrale kanaal van het ruggenmerg bekleden. Aan de ventriculaire zijde bevatten deze cellen trilharen die de liquorcirculatie bevorderen.; – microgliacellen; deze cellen spelen een rol in de aspecifieke afweer (3.3.2): door fagocytose worden micro-organismen en afgestorven cellen opgeruimd. 6.2

Neurofysiologie

Als gevolg van diffusieprocessen over het membraan van een cel geldt voor iedere cel dat de concentratie negatief geladen deeltjes binnen in de cel iets groter is dan die buiten de cel. Hierdoor ontstaat er een potentiaalverschil over het celmembraan, waarbij de binnenzijde van de cel een beetje negatief geladen is ten opzichte van de buitenzijde.

187

188

Anatomie en fysiologie niveau 4

liquor cerebrospinalis

hersenvlies: pia mater astrocyt

basaalmembraan myeline

pericapillaire macrofaag

oligodendrocyt

bloedcapillair neuron

microgliacel

astrocyt microgliacel axon ependymcel hersenventrikel

liquor cerebrospinalis

Afbeelding 6.1 Schematische voorstelling van de verschillende typen gliacellen.

Dit potentiaalverschil wordt de membraanpotentiaal genoemd. Voor een niet geprikkelde cel wordt deze membraanpotentiaal de rustpotentiaal genoemd. Wanneer het neuron wordt geprikkeld kan er een plaatselijke verstoring van deze potentiaal optreden. Alleen wanneer deze verstoring groot genoeg is leidt dit tot een actiepotentiaal over het membraan van het neuron (impulsvorming). Deze actiepotentiaal wordt dan langs het axon voortgeleid naar de synapsen (impulsgeleiding). Na het oversteken van de synapsspleet leidt dit vervolgens weer tot een lokale potentiaalverstoring in de cel die aan de overkant van de synapsspleet ligt. Hierdoor kan ook in deze cel weer een actiepotentiaal worden opgewekt (impulsoverdracht), waarna de impuls zijn weg vervolgt. 6.2.1 impulsgeleiding De meeste axonen van zenuwcellen zijn omgeven door myelineschede (de mergschede van zenuwcellen). De myelineschede dient voor de elektrische isolatie. In deze uitlopers gaat de impulsgeleiding veel sneller dan in de uitlopers zonder myelineschede. De vorming van myelinescheden is een proces dat relatief laat in de ontwikkeling van een individu op gang komt. De toenemende coo¨rdinatie en controle van een kind tijdens zijn groei is onder andere een gevolg van de toegenomen impulsgeleidingssnelheid over sensorische en motorische vezels. Het myeliniseringsproces is pas bij jonge volwassenen compleet. Een bekend voorbeeld van een verstoring van dit myeliniseringsproces is multipele sclerose (MS). Er ontwikkelen zich lokaal steeds nieuwe demyelinisatiehaarden in de witte stof. De impulsgeleiding wordt daarmee verstoord.

6

Zenuwstelsel

6.2.2 impulsoverdracht Via het axon wordt de impuls overgedragen aan een volgend neuron. Deze impulsoverdracht vindt plaats op de speciale contactplaatsen, de synaps. In het celplasma aan het uiteinde van het axon bevinden zich synaptische blaasjes. Hierin zit een neurotransmitter, een chemische signaalstof. Als de impuls de synaps heeft bereikt stort de synaps zijn neurotransmitters in de spleet en veroorzaakt zo een nieuw stroompje bij de volgende cel. Er zijn verschillende soorten neurotransmitters, sommige wekken opnieuw een impuls op, andere zijn remmend en stoppen de impuls. Elk neuron produceert e´e´n soort neurotransmitter. De impulsen worden altijd vanuit het axon overgedragen op de volgende cel, de receptor, sensor of zintuigcel, nooit andersom. Een synaps werkt dus via het principe van e´e´nrichtingsverkeer. Bij de impulsoverdracht fungeren de dendrieten als ontvangstinstallatie. De meeste zenuwcellen hebben op hun dendrieten en cellichamen honderden synapsen aangesloten, waardoor ze van alle kante impulsen ontvangen. Sommige synapsen werken stimulerend, andere remmend. Met welke frequentie de impulsen verder geleid worden hangt af van de optel- en aftreksom van alle tegelijkertijd doorgegeven impulsen. Zo kunnen signalen worden versterkt of uitgedoofd.

Intermezzo 6.1 Elektro-encefalogram (eeg) Het elektro-encefalogram (eeg) registreert de wisselingen in de rustpotentiaal van de neuronen van de schors (cortex). De wisselingen kunnen alleen waargenomen worden wanneer zij in veel neuronen tegelijk optreden (de golven van de zee bestaan ook uit bewegingen van veel watermoleculen tegelijk). De elektroden worden volgens een vast schema op de hoofdhuid geplakt. Meestal zijn het er twintig en kunnen ze bevestigd zijn in een soort muts. Om goed contact te maken met de hoofdhuid wordt tussen de huid en de elektroden een geleidende vloeistof gebracht. Speciale versterkingsapparatuur is nodig, omdat de gemeten spanning erg klein is. Dit betekent ook dat andere bronnen van elektrische activiteit, opgewekt door bijvoorbeeld oogbewegingen en andere spierbewegingen, invloed hebben op het eeg. De patie¨nt moet daarom tijdens het onderzoek dat ongeveer dertig minuten duurt zo stil mogelijk blijven liggen. Anatomische afwijkingen in e´e´n hersenhelft (hemisfeer), zoals een abces, infarct of tumor, geven meestal duidelijk eenzijdige veranderingen in het eeg. Ook is het eeg zeer gevoelig voor stoornissen in de stofwisseling (hypoglykemie, stoornissen in de elektrolytenbalans en ernstige nier- en leverfunctiestoornissen). Bij een hartoperatie wordt continu het eeg geregistreerd zodat zuurstoftekort van de hersenen snel ontdekt kan worden. Tegenwoordig worden ook bepaalde golven uit het eeg geregistreerd om de diepte van de narcose te bewaken. Bij een epileptische aanval zijn de eeg-veranderingen zeer dui-

189

190

Anatomie en fysiologie niveau 4

delijk zichtbaar. Het eeg is vooral van belang om de oorsprong van de epileptische activiteit op te sporen. Epileptische activiteit kan soms uitgelokt worden door slaaponthouding, hyperventilatie en lichtflitsprikkeling, of een combinatie daarvan. Langdurige eeg-registratie wordt soms toegepast bij de diagnostiek van slaapstoornissen (narcolepsie, slaapapneusyndroom). Het eeg wordt in Nederland ook gebruikt ter bevestiging van hersendood bij patie¨nten die in aanmerking komen voor orgaandonatie.

6.2.3 neurotransmitters Neurotransmitters spelen een essentie¨le rol bij de impulsoverdracht in de synaps. Er zijn veel verschillende neurotransmitters en jaarlijks komen daar nog stoffen bij waarvan wordt vastgesteld dat ze als neurotransmitter werkzaam zijn. De neurotransmitters kunnen worden ingedeeld naar hun chemische aard. Enkele voorbeelden zijn: – acetylcholine, de meest universele transmitter die prikkelstimulerend of prikkelremmend werkt afhankelijk van de receptor; acetylcholine is de transmitter in spiercellen. – adrenaline, noradrenaline,dopamine, serotonine en histamine; noradrenaline is de neurotransmitter van het sympathische deel van het autonome zenuwstelsel. Noradrenaline en adrenaline grijpen aan op dezelfde receptoren die adrenerge receptoren genoemd. Dopaminerge (dopamine-)celgroepen oefenen invloed uit op de motoriek, de cognitie (het proces van denken en weten) en het gedrag. Defect in deze celgroepen dat leidt tot dopamine-tekort is de oorzaak van de ziekte van Parkinson. Het serotonerge (serotonine-)systeem speelt een belangrijke rol in de slaap-waakcyclus en stemmingen. De rol van histamine is onduidelijk, maar heeft waarschijnlijk te maken met pijngevoel, seksuele opwinding en bloeddruk (par. 2.2.3). – endodorfine en enkefaline (zie par 6.16.3); dit zijn opioı¨de peptiden. Peptiden zijn ketens van een aantal aminozuren. De opioı¨de neurotransmissie is van invloed op systemen die reageren op stress en systemen die te maken hebben pijnoverdracht of de controle van hart- en vaatfuncties. 6.3

Indeling van het zenuwstelsel

Het zenuwstelsel kan op twee manieren worden ingedeeld, namelijk anatomisch, dat wil zeggen op grond van bouw en ligging en fysiologisch, dat wil zeggen op grond van de functie. 6.3.1 anatomische indeling Bij de anatomische indeling worden het centrale zenuwstelsel (geheel door bot omgeven, afb. 6.2) en het perifere zenuwstelsel (niet door bot omgeven) onderscheiden.

6

191

Zenuwstelsel

Afbeelding 6.2 Mediale doorsnede van het hoofd.

hoofdhuid schedel grote hersenen

hersenbalk voorhoofdsholte hypofyse

middenhersenen pons kleine hersenen verlengde merg

ruggenmerg

Het centrale zenuwstelsel bestaat uit de hersenen en het ruggenmerg. De hersenen bestaan uit de volgende onderdelen: – grote hersenen (cerebrum, par. 6.4); – tussenhersenen (diencephalon, par. 6.5); – hersenstam (truncus cerebri, par. 6.6); deze bestaat uit de middenhersenen (mesencephalon), de brug (pons) en het verlengde merg (medulla oblongata); – kleine hersenen (cerebellum, par. 6.7). Het ruggenmerg (medulla spinalis) wordt in paragraaf 6.8 behandeld. Het perifere zenuwstelsel bestaat uit: – 12 paar hersenzenuwen (par. 6.6); – 31/32 paar ruggenmergszenuwen (par. 6.8); – sympathische grensstrengen (par. 6.10.1). 6.3.2 fysiologische indeling Fysiologisch wordt het zenuwstelsel ingedeeld in het animale en het autonome zenuwstelsel. Het willekeurige (animale) zenuwstelsel zorgt voor de relatie met de buitenwereld, onder andere zintuiglijke waarnemingen en bewegingen. Het beschikt daartoe over: – afferente banen; deze zijn aanvoerend, dat wil zeggen dat ze impulsen naar het centrale zenuwstelsel toevoeren. Er zijn sensibele en sensorische banen. Bij sensibele banen betreft het gevoelens vanuit het lichaam, bijvoorbeeld pijn- en drukgevoel en bij sensorische betreft het banen vanuit de zintuigen, bijvoorbeeld oog en oor. De begrippen sensibel en sensorisch worden vaak als synoniemen gebruikt; – efferente banen; deze zijn afvoerend, dat wil zeggen van het centrale zenuwstelsel naar spieren of klieren. Ze zijn motorisch. Het autonome (vegetatieve) zenuwstelsel zorgt voor de instandhouding van het lichaam; het betreft hier vegetatieve functies, onder andere spijs-

192

Anatomie en fysiologie niveau 4

vertering en circulatie. Het autonome zenuwstelsel wordt onderverdeeld in het (ortho)sympathische en het parasympathische zenuwstelsel (par. 6.10). Beide soorten hebben afferente en efferente banen. 6.4

Grote hersenen

De grote hersenen bestaan uit twee hersenhelften (hemisferen) die door een diepe overlangse groeve, van elkaar zijn gescheiden (afb. 6.4 en 6.6). Door de hersenbalk (corpus callosum) staan ze met elkaar in verbinding. Elke hemisfeer bevat de volgende hersenkwabben: – voorhoofdskwab (frontaalkwab); – wand(been)kwab (parie¨taalkwab); – slaap(been)kwab (temporaalkwab); – achterhoofdskwab (occipitaalkwab). Afbeelding 6.3 De menselijke hersenen van links gezien.

centrale groeve voorhoofdskwab (frontaalkwab)

wand(been)kwab pariëtaalkwab

laterale groeve

slaapkwab (temporaalkwab) pons verlengde merg

achterhoofdskwab (occipitaalkwab) kleine hersenen

De reden voor het feit dat de mens zich qua intellectuele vermogens onderscheidt van alle andere diersoorten is gelegen in de bouw van de grote hersenen. Dit onderscheid komt niet door de omvang van de schedel. Natuurlijk zijn er diersoorten die over een grotere schedel en over een groter hersenvolume dan de mens beschikken. Het echte onderscheid is gelegen in de totale oppervlakte van de grote hersenen van de mens. Om zo’n hersenoppervlak in een relatief kleine schedel te persen is het nodig dat het hersenweefsel talloze windingen en instulpingen maakt. Deze windingen en instulpingen geven de grote hersenen hun karakteristieke uiterlijk. Twee grote groeven zijn: – de centrale groeve: een diepe verticale groeve die de scheiding vormt tussen de voorhoofdskwab en de wandbeenkwab; – de laterale groeve: een diepe hersengroeve tussen de slaapbeenkwab onder enerzijds en de wandbeenkwab boven anderzijds.

6

193

Zenuwstelsel

zijventrikel

hersenbalk

grote hersenen

plexus choroideus in de derde ventrikel centrale groeve

voorhoofdskwab (frontaalkwab)

aqueduct

derde ventrikel

achterhoofdskwab (occipitaalkwab)

hypothalamus chiasma opticum hypofyse middenhersenen kleine hersenen

pons hersenbasisslagader (a. basilaris) verlengde merg

wervelslagader (a. vertebralis)

vierde ventrikel centraal kanaaltje

Afbeelding 6.4 Rechterhersenhelft, tussenhersenen en hersenstam.

Aan de buitenzijde bevindt zich de hersenschors (cortex cerebri) die bestaat uit grijze stof. De grijze kleur duidt op een opeenhoping van zenuwcellichamen en dendrieten. In ieder van de kwabben van de schors liggen gebieden met gespecialiseerde functies: de primaire schorsgebieden. Alle primaire schorsgebieden maken samen niet meer uit dan 15% van het oppervlak van de schors. De belangrijkste zijn (afb. 6.5): – primaire motorische schors; dit gebied ligt in de voorhoofdskwab. Dit schorsgebied verzorgt de willekeurige bewegingen. De hoeveelheid cellichamen is afhankelijk van de soort spieren. Voor het uitvoeren van fijne besturingen (bijv. bewegingen van de hand) zijn meer zenuwcellichamen aanwezig dan voor het uitvoeren van grove bewegingen. De motorische schors stuurt het motorische systeem aan (par. 6.14.2); – primaire sensibele schors; dit gebied ligt vlak achter de centrale groeve in de wandbeenkwab. Dit gedeelte van de schors ontvangt signalen, die afkomstig zijn van receptoren voor warmte, koude, pijn, tast en druk in de huid. De primaire sensibele schors is in staat de juiste locatie van de prikkel vast te stellen, waarbij ook nu het hele lichaam wordt afgebeeld op de schors; – primaire visuele schors (gezichtsschors); deze bevindt zich in de achterhoofdskwab. Deze schors is niet aan de buitenkant van de hersenen waarneembaar, maar alleen als de hersenhelften uit elkaar

194

Anatomie en fysiologie niveau 4

worden gehaald. Hier komen via de oogzenuw impulsen van het netvlies binnen; – primaire auditieve schors (gehoorschors); deze bevindt zich in de bovenste winding van de slaapbeenkwab en verwerkt informatie vanuit het gehoorzintuig. Afbeelding 6.5 Zijaanzicht van de linkerhelft van de grote hersenen met daarop aangegeven verschillende functionele schorsgebieden.

voorhoofdskwab (frontaalkwab)

centrale groeve wandbeenkwab (pariëtaalkwab) gebied van Wernicke gnostisch centrum

gebied van Broca achterhoofdskwab (occipitaalkwab)

slaapbeenkwab (temporaalkwab)

primaire motorische schors

primaire visuele schors

secundaire motorische schors

secundaire visuele schors

primaire sensorische schors

primaire auditieve schors

secundaire motorische schors

secundaire auditieve schors

prefrontale schors

Secundaire schorsgebieden grenzen steeds aan een bijbehorend primair schorsgebied. De belangrijkste zijn: – secundaire motorische schors, juist frontaal van de primaire motorische schors. Dit gebied regelt het uitvoeren van aangeleerde motorische vaardigheden, die een repeterend karakter hebben, zoals pianospelen, typen en autorijden. Bij uitval in dit gebied kunnen alle bewegingen gewoon worden uitgevoerd, alleen de automatismen zijn verdwenen. Vaak kan dit vermogen door intensief trainen weer worden hersteld, waarbij andere zenuwcellen de functie overnemen. Een bijzonder gedeelte van de secundaire motorische schors is het gebied van Broca (motorisch spraakcentrum), gelegen aan de onderzijde van de secundaire motorische schors, grenzend aan de slaapbeenkwab. Dit centrum komt in actie bij spreken of zelfs bij voorbereiden om te gaan spreken. Wanneer het gebied van Broca is

6

Zenuwstelsel

beschadigd is het taalgebruik van de patie¨nt gestoord, maar heeft hij wel taalbegrip (motorische afasie); – secundaire sensorische schors, juist aan de rugzijde van de primaire sensorische schors. Hier wordt alle informatie, die de primaire sensorische schors binnenkomt, geanalyseerd en vergeleken, zodat er begrip ontstaan over de waarnemingen, die worden gedaan. Als iemand in een volle tas graait is hij feilloos in staat er met de ogen dicht zijn sleutels uit te halen, omdat deze worden herkend aan het oppervlak, het gewicht, de vorm enzovoort. Het gebied van Wernicke (sensorisch spraakcentrum) ligt vlak achter de secundaire sensibele schors en is vooral betrokken bij taalbegrip. Wanneer het gebied van Wernicke degenereert, is bij de patie¨nt het taalgebruik intact maar het taalbegrip gestoord (sensorische afasie). Bij mildere vormen heeft de patie¨nt alleen moeite met het vinden van woorden. Hij kent bijvoorbeeld het woord ‘mes’ niet meer en hij probeert de bedoeling dan duidelijk te maken door het mes te gaan omschrijven; – de secundaire visuele schors ligt helemaal achteraan in de hersenhelften, waar het binnenoppervlak (primaire visuele schors) en het buitenoppervlak van de achterhoofdskwab in elkaar overgaan. Hierin ligt een visuele databank opgeslagen: alle beelden, die men ooit heeft waargenomen worden hierin bewaard, zodat het beeld, dat op het netvlies aanwezig is kan worden vergeleken met eerder verkregen informatie en er vervolgens via associatie een betekenis aan kan worden toegekend. Schade aan de secundaire visuele schors kan er toe leiden, dat de patie¨nt niet begrijpt wat hij ziet (‘zielsblindheid’). ‘De man die dacht dat zijn vrouw een hoed was’ (de neuroloog Oliver Sacks vertelt in dit boek zijn ervaringen met dergelijke patie¨nten); – de secundaire auditieve schors is de auditieve databank. Tussen de bovengenoemde schorsvelden bevinden zich associatieve schorsvelden. De belangrijkste associatieve centra zijn: – prefrontale schors; deze is, zoals de naam suggereert, te vinden is in het meest naar voren gelegen gedeelte van de voorhoofdskwab. Dit is het ingewikkeldste deel van de hele hersenschors. Het is betrokken bij de vorming van de persoonlijkheid, planningsvaardigheden, intelligentie, logisch redeneren, volharding, rekening houden met anderen en geweten. De prefrontale schors heeft veel vertakkingen met het limbische systeem (zie par. 6.14.3) en is dan ook betrokken bij stemming en emotie. Het ontwikkelt zich traag tijdens de kleuterjaren en is sterk afhankelijk van positieve en negatieve invloeden. Stoornissen kunnen leiden tot hevige stemmingswisselingen, verlies van aandacht, stoornissen in het sociale gedrag, verkeerd inschattingsvermogen enzovoort. Bij de ziekte van Pick (frontaalkwabdementie) is degeneratie aanwezig in dit gebied. Behalve geheugenstoornissen leidt dit ook vaak tot veranderingen in persoonlijkheid en gedrag; – gnostisch centrum; deze bevindt zich in het overgangsgebied tussen de slaap-, wandbeen- en achterhoofdskwab. Het is de plaats waar

195

196

Anatomie en fysiologie niveau 4

alle sensorische input wordt verwerkt en samengesteld tot e´e´n beeld van de werkelijkheid. Dit beeld wordt vervolgens doorgestuurd naar hogere schorsgebieden voor het nemen van de juiste beslissing, vooral in crisissituaties. Beschadiging leidt tot een matige tot ernstige vorm van verstandelijke handicap. Ook al is alle sensorische informatie intact, de persoon kan het niet meer gebruiken voor het juist interpreteren van de situatie en voor het nemen van de juiste beslissingen. Het inwendige van de grote hersenen, bestaande uit uitlopers (afferente en efferente banen) van zenuwcellen, wordt de witte stof (merg) genoemd. Deze kleur wordt veroorzaakt door de myelineschede van de axonen. In de grote hersenen zijn verschillende verbindingen aanwezig tussen verschillende onderdelen van de grote hersenen onderling en tussen de grote hersenen en andere onderdelen van het centrale zenuwstelsel. Er zijn verbindingen: – binnen de hemisferen; dit zijn associatiebanen, dat wil zeggen vezels die verbindingen vormen tussen de verschillende schorsgebieden, bijvoorbeeld vezels die van de optische schors naar de motorische schors lopen; – tussen de beide hemisferen; dit geschiedt via de hersenbalk (corpus callosum, afb. 6.6), bijvoorbeeld verbindingen tussen de beide gezichtscentra; wanneer de hersenbalk afwezig is (‘split brain’) is er geen communicatie tussen de linker- en rechterhersenhelft meer mogelijk. Dit heeft vele gevolgen. Een voorbeeld maakt dit duidelijk. Wanneer men links van zich een voorwerp waarneemt wordt de informatie naar de rechterhersenhelft gestuurd. Via de hersenbalk bereikt de informatie het taalcentrum in de linkerhersenhelft, waardoor men het voorwerp een naam kan geven, bijvoorbeeld een kopje. Iemand met een split brain is daartoe niet in staat. Als het voorwerp in het rechtergezichtsveld ligt gaat de informatie direct naar de hemisfeer met het taalcentrum en kan ook de persoon met een split brain het voorwerp benoemen; – tussen de grote hersenen en het ruggenmerg; de verbinding van de sensibele banen (opstijgende banen) verloopt via de thalamus (par. 6.5.1). De motorische verbinding wordt gevormd door de piramidebanen (afdalende, motorische banen). Ze bestaan uit motorische zenuwvezels voor de beweging van willekeurige spieren. Deze motorische zenuwvezels zijn uitlopers van piramidevormige cellen in de motorische hersenschors. Ze kruisen ter hoogte van het achterhoofdsgat ( foramen magnum) bij de overgang van het verlengde merg naar het ruggenmerg. Daarna eindigen ze ten slotte bij de motorische voorhoorncellen van het ruggenmerg (par. 6.6); – tussen de grote hersenen en de kleine hersenen; hier bevindt zich de pons (brug). Via de pons lopen de verbindingen voor de coo¨rdinatie van houding en beweging. Binnen de hersenhelften (hemisferen) van de grote hersenen bevinden zich de twee zijventrikels (hersenkamers). Deze staan in verbin-

6

197

Zenuwstelsel

Afbeelding 6.6 Doorsnede van de hersenen evenwijdig aan het voorhoofd.

diepe overlangse groeve hersenschors (cortex) grijze stof witte stof hersenbalk (corpus callosum)

gestreept lichaam (corpus striatum)

zijventrikel

hersenmerg (medulla)

chiasma opticum amandelkern

optische baan (tractus opticus)

hypothalamus

hypofyse

ding met de in het midden gelegen derde ventrikel. Via een opening kan de hersenvloeistof (liquor) afvloeien (par. 6.12). In de diepte van beide hemisferen liggen ophopingen van zenuwcellichamen (kernen) die betrokken zijn bij de regeling van de onwillekeurige bewegingen en de spierspanning (tonus). Deze kernen vormen tezamen met aangrenzende delen van de hersenstam, de thalamus en de middenhersenen de basale kernen (par. 6.14.2). Samenvattend zijn de functies van de grote hersenen in vier categoriee¨n te verdelen: sensorische, associatieve, psychische en motorische functies. 6.5

Tussenhersenen

De tussenhersenen bestaan uit de thalamus, de hypothalamus en de epithalamus. Ze zijn rondom de derde hersenventrikel gelegen, ingeklemd tussen de beide hemisferen van de grote hersenen. De derde ventrikel staat via een smal kanaal in verbinding met de vierde ventrikel (par. 6.12). 6.5.1 thalamus De thalamus bestaat uit een gepaarde structuur van grijze stof aan weerszijden van de derde hersenventrikel. Het is het belangrijkste sensibele schakelcentrum voor de impulsen die naar de hersenschors gaan; de thalamus werkt als een soort zeef om te voorkomen dat de grote hersenen overvoerd raakt met niet ter zake doende informatie. Het is als het ware een barrie`re voor niet gewenste prikkels. Bewoners naast een drukke autoweg hebben bijvoorbeeld op den duur minder last van het lawaai door gewenning. De thalamus heeft ‘geleerd’ dat het lawaai gewoon is. Dat men in staat is zich in een rumoerige klas

198

Anatomie en fysiologie niveau 4

toch te concentreren, dat iemand niet gek wordt van het schuren van kleren langs zijn lijf en is te danken aan de thalamus. De uiteindelijke interpretatie van alle binnenkomende informatie vindt niet in de thalamus maar in de hoger gelegen schors (cortex) plaats. Niet alle binnenkomende informatie wordt door de thalamus geleid. Een bekend voorbeeld is de informatie van het reukzintuig. Deze wordt niet gefilterd maar gaat rechtstreeks naar de grote hersenen. Dat is de reden dat iemand bij bewustzijn kan worden gebracht (de hersenschors kan worden geactiveerd) door hem aan een flesje ammoniak te laten ruiken. Onderzoek heeft aangetoond dat zelfs bij een patie¨nt onder narcose reukwaarnemingen de hersenschors bereiken. 6.5.2 hypothalamus De hypothalamus vormt de bodem van de tussenhersenen. Via de hypofysesteel staat de hypothalamus in verbinding met de neurohypofyse (hypofyseachterkwab, par. 7.2.1). Het betreft hier de zenuwceluitlopers, die de beide hormonen ADH en oxytocine (geproduceerd in de hypothalamus) afvoeren naar de neurohypofyse, waar ze worden opgeslagen. De relatie van de hypothalamus met de adenohypofyse (hypofysevoorkwab) is van geheel andere aard. Deze vindt plaats door middel van een netwerk van bloedvaten waarlangs stoffen (de zgn. releasing hormones) naar de hypofysevoorkwab worden vervoerd die de verschillende cellen van deze kwab aanzetten tot productie van hormonen (par. 7.2.2). De hypothalamus met de hypofyse ligt dicht tegen het chiasma opticum, de plaats waar de gezichtszenuwen elkaar kruisen. Hypofysetumoren kunnen tegen het chiasma drukken, waardoor de impulsgeleiding wordt verstoord. De patie¨nt neemt dan twee beelden waar of heeft last van gezichtsvelduitval. Vaak is dit het eerste symptoom van een hypofysetumor. De hypothalamus is het primaire centrum van het autonome zenuwstelsel en bevat regelcentra voor vegetatieve systemen: – centrum voor hormonen; de hypothalamus produceert de hormonen ADH en oxytocine die vervolgens worden opgeslagen in de neurohypofyse. De via het bloed aangevoerde stoffen (releasing hormones) ‘besturen’ de adenohypofyse (zie par. 7.2.2); – het temperatuurcentrum speelt een belangrijke rol bij de regulatie van de lichaamstemperatuur (zie hoofdstuk 9); – het hongercentrum en het verzadigingscentrum regelen de eetlust; de prikkeling van het hongercentrum geschiedt waarschijnlijk door een verlaagd insulinegehalte van het bloed tezamen met een verlaagde plasmaglucosespiegel. Dit is te beschouwen als een regulatie van de eetlust op de korte termijn. Het verzadigingscentrum wordt beı¨nvloed door het hormoon leptine, dat door vetcellen wordt afgegeven. De aanwezigheid van dit hormoon is te beschouwen als een signaal, dat de vetreserves goed gevuld zijn. Er is aangetoond, dat de hypothalamus bij sommige mensen met vetzucht (obesitas) minder gevoelig is voor dit hormoon;

6

Zenuwstelsel

– het dorstcentrum regelt de waterhuishouding (par. 1.3.1); de cellen van het dorstcentrum zijn gevoelig voor een stijging van de kristalloı¨d-osmotische waarde van het bloedplasma. Ook speelt de hypothalamus als deel van het limbische systeem (zie par. 6.14.3) een rol bij de interpretatie van gevoelens, met name of zij als ‘prettig’ of ‘onprettig’ worden ervaren. 6.5.3 epithalamus De epithalamus vormt het dak van de derde ventrikel. Deze is bekleed met ependymcellen van de plexus choroideus. Zij produceren het hersenvocht (liquor). Het einde van de epithalamus wordt gevormd door de pijnappelklier (epifyse). Dit is een hormoonklier, die het hormoon melatonine produceert. De productie van dit hormoon staat onder invloed van daglicht: bij het vallen van de avond is de productie het grootst. Melatonine speelt daarom een belangrijke rol bij het tot stand komen van het dag- en nachtritme. Het hormoon wordt tegenwoordig veel geslikt om de gevolgen van een jetlag te verminderen. Ook door verpleegkundigen, die de nachtdienst in moeten wordt het wel gebruikt. De risico’s bij langdurig gebruik zijn echter onvoldoende bekend. 6.6

Hersenstam

6.6.1 hersenzenuwen De hersenstam is de plaats waar tien van de twaalf paar hersenzenuwen ontspringen. De hersenzenuwen worden aangeduid met een Romeins cijfer. In Amerikaanse literatuur, en daarmee in veel wetenschappelijke artikelen, worden de hersenzenuwen ook wel afkort met de hoofdletter N gevolgd door het Romeinse cijfer. Hersenzenuwen I en II ontspringen niet in de hersenstam. De twaalf hersenzenuwen zijn: I de reukzenuw (nervus olfactorius); hij is sensorisch en is opgebouwd uit een twintigtal bundeltjes zenuwvezels die via kanaaltjes in het zeefbeen de schedelholte bereiken. Hier staan ze in verbinding met de een kolfachtige verdikking die het begin vormt van de reukbaan; II de gezichtszenuw of oogzenuw (nervus opticus); hij is sensorisch en hun cellichamen liggen in de retina. In het chiasma opticum, vlak boven de hypofyse, vindt een gedeeltelijke kruising van de linker- en de rechterzenuw plaats (afb. 8.14). Vervolgens schakelen de axonen in thalamus en eindigen in de primaire optische schors. Takken van de oogzenuw lopen naar de kleine hersenen en spelen een rol bij het evenwicht. Op e´e´n been staan met gesloten ogen is een stuk moeilijker dan met de ogen geopend; III de gemeenschapelijke oogspierzenuw (nervus oculomotorius); hij is motorisch en zorgt samen met de hersenzenuwen IV en VI voor de zenuwvoorziening van de oogspieren. Ook bevat de zenuw motorische vezels voor de pupilreflex en de accommodatiespier van de lens; IV de katrolzenuw (nervus trochlearis); hij is motorisch en zorgt voor de zenuwvoorziening van de bovenste schuine oogspier;

199

200

Anatomie en fysiologie niveau 4

de drielingzenuw (nervus trigeminus); het is een gemengde zenuw, dat wil zeggen dat hij bestaat uit een motorische tak die voor de zenuwvoorziening van de kauwspieren zorgt en drie sensorische takken (gevoelstakken) die voor de zenuwvoorziening van voorhoofd en oog, bovenkaak en onderkaak zorgen; VI de afvoerende zenuw (nervus abducens); hij is motorisch en verzorgt de buitenste rechte oogspier; VII de aangezichtszenuw (nervus facialis); hij is gemengd: het motorisch gedeelte verzorgt de gelaatsspieren (belangrijk voor de mimiek); het sensorisch gedeelte zorgt voor de zenuwvoorziening van de smaak (tweederde deel van de tong). Bovendien zijn er parasympathische gedeelten voor de zenuwvoorziening van de traanklieren en speekselklieren (onderkaak- en ondertongspeekselklieren, zie hoofdstuk 10). Gezichtsverlamming komt frequent voor na een CVA (hersenbloeding of herseninfarct). De mond- en ooghoeken van de patie¨nt gaan dan naar beneden hangen en ook treden er vaak smaakveranderingen op; VIII de gehoor- en evenwichtszenuw (nervus vestibulocochlearis); hij is sensorisch en bestaat uit: – de gehoorzenuw (nervus cochlearis); – de evenwichtszenuw (nervus vestibularis). De belangrijkste takken van deze zenuw eindigen in de kleine hersenen; IX de tong-keelzenuw (nervus glossopharyngeus); hij is gemengd. Het motorische gedeelte voorziet onder andere de spieren van de keelwand en het strottenhoofd van zenuwen. De sensorische takken verzorgen het smaakzintuig (achterste eenderde deel van de tong) en de gevoelszintuigen op het achterste gedeelte van de tong en in de wand van de keelholte (zie slikreflex, par. 10.11). Ook de drukgevoelige sensoren in de verwijding in de halsslagader (par. 2.2.2) worden door deze zenuw verzorgd. Parasympathische gedeelten voorzien de oorspeekselklieren; X de zwervende zenuw (nervus vagus); hij is gemengd en zwerft buiten het hoofd. Het is een belangrijke parasympathische zenuw die de vegetatieve organen van hals, borst en bovenbuik voorziet (par. 6.10.2). De nervus vagus heeft een zijtak die behoort tot het willekeurige gedeelte van de nervus vagus. Deze zijtak verzorgt de slikspieren en de stembandspieren; XI de bijkomstige zenuw (nervus accessorius); hij is motorisch en verzorgt de schuine halsspier en de monnikskapspier; XII de ondertongzenuw (nervus hypoglossus); hij is motorisch en verzorgt de tongspieren. V

6.6.2 reticulaire formatie In de hersenstam bevindt zich de reticulaire formatie (formatio reticularis, slaap-waakcentrum). Het is een diffuus netwerk van zenuwcellen, centraal in de hersenstam gelegen, met uitlopers naar de thalamus (in de tussenhersenen) en het ruggenmerg. De reticulaire formatie regelt het bewustzijnsniveau (functieniveau) van het centrale zenuwstelsel; een boeiend televisieprogramma bijvoorbeeld zal de

6

Zenuwstelsel

aandacht blijven trekken. De reticulaire formatie heeft een motorisch en een sensorisch gedeelte. Wanneer prikkels worden opgevangen door specifieke zintuigen, worden van hieruit impulsen doorgegeven aan onder andere het sensorische gedeelte van de reticulaire formatie. Via vele schakelneuronen worden de reticulaire kernen van de thalamus geactiveerd. Van hieruit gaan vezels naar alle delen van de hersenschors, vooral naar de frontale gebieden. Wanneer tijdens het slapen bijvoorbeeld de wekker afloopt, wordt het sensorische gedeelte van de reticulaire substantie geprikkeld, waardoor via de thalamus de hersenschors wordt geprikkeld. Het gevolg is dat men ontwaakt. De reticulaire formatie heeft een ritmische activiteit, namelijk het waak- en slaapritme (‘inwendige klok’). De werking zie je terug bij activiteiten als uitrekken, doezelen en knikkebollen. Bij het geven van narcotica wordt de reticulaire formatie onderdrukt. 6.6.3 onderdelen van de hersenstam De hersenstam bestaat uit de middenhersenen, de brug en het verlengde merg. Middenhersenen In de middenhersenen bevindt zich het smalle kanaal dat de verbinding vormt tussen de derde en vierde ventrikel. In de middenhersenen bevindt zich een aantal reflexcentra voor de gezichtszin en de gehoorzin. Pons De pons (brug) bestaat voornamelijk uit kruiselings verlopende vezelverbindingen tussen de grote hersenen en de kleine hersenen en uit dwarsverbindingen tussen de beide hemisferen van de kleine hersenen. De pons bevat een gedeelte van de vierde hersenventrikel (par. 6.12). Verlengde merg Het verlengde merg bevat ook een gedeelte van de vierde hersenventrikel dat uitloopt in het centraal kanaal dat zich voortzet in het ruggenmerg. De bouw van het verlengde merg toont veel overeenkomsten met die van het ruggenmerg, met name de ligging van de witte en grijze stof. Het verlengde merg bevat een aantal belangrijke centra, onder andere het ademcentrum (par. 4.5), het vasomotorisch centrum, dat een belangrijke rol speelt bij het regelen van de bloeddruk door middel van vaatvernauwing en vaatverwijding van de kleine slagaders (par. 2.2.3), het braakcentrum en het hoestcentrum. 6.7

Kleine hersenen

De kleine hersenen (cerebellum) bestaan uit een ongepaard middengedeelte, de worm (vermis) genoemd, en de twee helften (hemisferen). De grijze schors van iedere hemisfeer vertoont een groot aantal smalle, min of meer parallel verlopende windingen en groeven waardoor een

201

202

Anatomie en fysiologie niveau 4

geplooid oppervlak ontstaat. De groeven hebben veel vertakkingen zodat op doorsnede de witte stof van het merg zich boomvormig vertakt (de ‘levensboom’) onder de grijze schors. De beide hemisferen zijn gescheiden door een diepe groeve. Diep in de witte merglaag liggen enkele centrale kernen (bestaande uit grijze stof ). Door middel van drie paar kleine hersenstelen zijn de kleine hersenen verbonden met de drie delen van de hersenstam: de middenhersenen, de pons en het verlengde merg. In deze hersenstelen lopen alle afferente en efferente banen. Op deze wijze staan de kleine hersenen ook in verbinding met de grote hersenen en met het ruggenmerg. De functie van de kleine hersenen bestaat uit de coo¨rdinatie van de lichaamshouding en de beweging. De kleine hersenen moeten daarom in verbinding staan met de rest van het centrale zenuwstelsel. Ze staan in verbinding met de motorische voorhoorncellen van de ruggenmergssegmenten (par. 6.8). Hierdoor zijn de kleine hersenen in staat bewegingen te sturen, nadat ze de nodige informatie afkomstig uit de grote hersenen, hersenstam en het ruggenmerg hebben verwerkt. Vanuit de grote hersenen worden er impulsen langs de kleine hersenen gestuurd over bepaalde bewegingen, waardoor ze geı¨nformeerd worden over de aard van de bedoelde beweging. Vanuit de hersenstam krijgen de kleine hersenen informatie over de stand van het lichaam in de ruimte. Vanuit het ruggenmerg komt er informatie binnen van gewrichten, spieren en pezen en daarmee van de stand van de verschillende lichaamsdelen onderling. De kleine hersenen zijn zo te beschouwen als een groot schakelstation, waarbij ze vooral zorgen voor het samenwerken van de vele spierbewegingen en voor het bewaren van het lichaamsevenwicht. De gehele motoriek wordt voortdurend bijgestuurd door de kleine hersenen. Wanneer men bijvoorbeeld naar een voorwerp grijpt, zorgen impulsen uit de kleine hersenen ervoor dat men zijn doel niet voorbijschiet. De functie van de kleine hersenen is te vergelijken met die van een automatische piloot. Afwijkingen in het voorgeschreven gedrag worden door terugkoppelingsmechanismen voortdurend gecorrigeerd. Ernstige beschadiging van de kleine hersenen uit zich in slecht op elkaar afgestemde bewegingen en kan onder meer leiden tot een ‘dronkenmansgang’. Hersenscans hebben uitgewezen dat de kleine hersenen ook een belangrijke rol spelen bij het leerproces. Tijdens het aanleren van nieuwe kennis en vaardigheden blijken de cellen van de kleine hersenen buitengewoon actief. De kleine hersenen bevatten dan ook meer zenuwcellen dan de grote hersenen. 6.8

Ruggenmerg

Het ruggenmerg (medulla spinalis) is in de vorm van een streng gelegen in het wervelkanaal vanaf het achterhoofdsgat tot ongeveer de tweede lendenwervel (afb. 6.7 en 6.8). Het ruggenmerg vormt de verbinding tussen de hersenen en de periferie van het lichaam door middel van de 31/32 paar ruggenmergszenuwen (spinale zenuwen). Het betreft

6

203

Zenuwstelsel

hier afferente (sensorische) banen die de impulsen naar het centrale zenuwstelsel voeren en efferente (motorische) banen die de impulsen vanuit het centrale zenuwstelsel naar de spieren en klieren sturen. Het ruggenmerg regelt de reflexen van de romp en de ledematen. Bovendien bevat het ruggenmerg centra van het autonome zenuwstelsel. 6.8.1 bouw van het ruggenmerg Het is omgeven door de drie ruggenmergsvliezen die een voortzetting zijn van de drie hersenvliezen (par. 6.11). In het ruggenmerg bevindt zich het zeer nauwe centrale kanaal, gevuld met hersenvloeistof (liquor), waaromheen de grijze stof ligt die bestaat uit de zenuwcellichamen en de korte uitlopers zonder myelineschede (afb. 6.9). De grijze stof heeft op een dwarsdoorsnede door het ruggenmerg de vorm van een vlinder (letter H) (afb. 6.10). Deze vlindervormige grijze substantie heeft twee achterhoorns en twee voorhoorns. In de achterhoorns komen de sensorische vezels binnen en zijn de zenuwcellichamen van de schakelneuronen gelegen (afb. 6.11). In de voorhoorns bevinden zich de cellichamen van de motorische zenuwcellen. In het ruggenmerg ter hoogte van de borstwervels en de eerste lendenwervel bevinden zich de zijhoorns. Hierin bevinden zich de cellichamen van de sympathische neuronen van het autonome zenuwstelsel (par. 6.10.1). Afbeelding 6.7 Schema van de bouw van ruggenmerg en grensstrengen.

sympathische grensstreng ruggenmerg spinale zenuw

tussenwervelschijf wervel

204

Anatomie en fysiologie niveau 4

wervelboog a

ruggenmerg met de vlindervormige grijze stof

harde ruggenmergsvlies (dura mater)

dwarsuitsteeksel

spinnenwebvlies (arachnoidea) (sub)arachnoïdale ruimte gevuld met liquor aders en vet, die de ruimte tussen de wervels en het harde ruggenmergsvlies vullen

b

achterwortel

c

zachte ruggenmergsvlies (pia mater)

d

ruggenmergszenuwknoop (spinaal ganglion) voorwortel

wervellichaam e

trabekel (balkje) van het spinnenwebvlies

Afbeelding 6.8 Ruggenmerg. Links. Schematische weergave van het achteraanzicht van het ruggenmerg van de mens met de wortels van de ruggenmergszenuwen (c) in de wervelkolom. Bij de min of meer spoelvormige verdikking in de halsstreek (a) en in de lendenstreek (d) treden de zenuwen uit die de spieren van de armen, respectievelijk benen verzorgen. In de achterwortels van elke ruggenmergszenuw ligt een ruggenmergszenuwknoop (spinale ganglion; b). De zgn. paardenstaart (cauda equina) bestaat uit in het onderste gedeelte van het wervelkanaal naar beneden lopende wortels van spinale zenuwen. Rechts. Ligging van het ruggenmerg in het wervelkanaal (dwarse doorsnede). Afbeelding 6.9 Inhoud van het wervelkanaal, dwarsdoorsnede ter hoogte van C5(vijfde halswervel).

spinnenwebvlies (arachnoidea) achterhoorn doornuitsteeksel (processus spinosus)

achterwortel

beenvlies (periost) epidurale ruimte zachte ruggenmergsvlies (pia mater)

subdurale ruimte harde ruggenmergsvlies (dura mater) witte stof van het ruggenmerg

voorhoorn dwarsuitsteeksel

spinale zenuw

voorwortel wervellichaam

6

205

Zenuwstelsel

De witte stof ligt aan de buitenzijde van het ruggenmerg en omgeeft de grijze vlindervormige structuur. Hij bestaat hoofdzakelijk uit in de lengterichting lopende zenuwbanen (groepjes van bij elkaar horende zenuwvezels). Er zijn sensorische banen (afferente, opstijgende banen) en motorische banen (efferente, afdalende banen). De opstijgende banen liggen vooral aan de achterzijde tussen de beide achterhoorns. De afdalende banen liggen vooral aan de voorzijde tussen de beide voorhoorns. Het ruggenmerg heeft een segmentale bouw, dat wil zeggen dat het te verdelen is in zogenaamde segmenten, overeenkomende met de uittreedplaatsen van de ruggenmergszenuwen tussen de wervels) van de wervelkolom. Het ruggenmerg bevat verbindingen tussen de ruggenmergssegmenten onderling door associatieve schakelneuronen die gelegen zijn op de grens van de grijze en witte stof. 6.8.2 ruggenmergszenuwen Er zijn 31 of 32 paar ruggenmergszenuwen (spinale zenuwen); iedere spinale zenuw heeft een achterwortel en een voorwortel. De achterwortels zijn gelegen aan de rugzijde van het ruggenmerg en bestaan uit afferente vezels, afkomstig van de zintuigen. De sensorische impulsen komen via de achterwortels het ruggenmerg binnen. De cellichamen van de sensorische neuronen liggen in het spinale ganglion (ruggenmergszenuwknoop) van het desbetreffende segment. De spinale ganglia liggen buiten het ruggenmerg, maar binnen de wervelkolom. De voorwortels zijn gelegen aan de buikzijde van het ruggenmerg en bestaan uit vezels van de motorische (efferente) neuronen. De cellichamen van de motorische neuronen liggen in de voorhoorns van het ruggenmerg. Via de voorwortels van het ruggenmerg worden impulsen naar de spieren en klieren vervoerd (afb. 6.10 en 6.11). De spinale zenuwen zijn, perifeer van het spinale ganglion, gemengde zenuwen, dat wil zeggen dat ze afferente (sensorische) en efferente (motorische) vezels bevatten. Hieronder bevinden zich ook vele autonome vezels (afb. 6.12). witte stof achterhoorn (grijze stof) centraal kanaaltje voorhoorn (grijze stof)

ventrale groeve

achterwortel spinaal ganglion sensibele banen spinale zenuw

voorwortel met motorische banen

De sensibele en motorische zenuwvoorziening van het lichaamsoppervlak verloopt in segmenten, elk corresponderend met een ruggenmergszenuw. Bij beschadiging van een ruggenmergszenuw krijgt de patie¨nt symptomen in het bijbehorende deel. Dat is bijvoorbeeld goed waarneembaar bij gordelroos (herpes zoster). Bij gordelroos verspreidt zich een virus vanuit het ganglion aan de rugzijde van

Afbeelding 6.10 Dwarse doorsnede van het ruggenmerg.

206

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 6.11 Ligging van cellichamen in en bij het ruggenmerg.

spinaal ganglion cellichaam van sensibele zenuw cellichaam van schakelneuron cellichaam van motorische voorhoorncel

gebied van schakelzenuwcellen

gebied van motorische zenuwcellen

Afbeelding 6.12 Dwarsdoorsnede door een spinale zenuw (vergroting 1.000 x); BV = bloedvat; ZV = afzonderlijke axonen.

meestal e´e´n ruggenmergssegment langs de sensibele axonen (tegengesteld aan de zenuwimpulsen) naar het bijbehorende lichaamsoppervlak. De patie¨nt heeft dan een pijnlijke band over het lichaam waar de huid is aangedaan. Bij volwassenen bevat het wervelkanaal vanaf de tweede lendenwervel geen ruggenmerg maar slechts zenuwceluitlopers. Deze vormen de zogenaamde ‘paardenstaart’ (cauda equina). Hij bestaat uit een naar beneden lopende paardenstaartachtige bundel van de onderste spinale zenuwwortels, gelegen in de durazak (par. 6.11.3). De wervelkolom groeit sneller en vooral ook langer door dan het ruggenmerg zodat de onderste spinale zenuwwortels moeten afdalen om hun oorspronkelijke tussenwervelgaten te bereiken. Het ruggenmerg is als het ware opgestegen in het wervelkanaal. Als er bij een volwassene liquor moet worden afgenomen door middel van een lumbaalpunctie, dan gebeurt dit onder het niveau van de tweede lumbale wervel. Er bestaat dan geen gevaar dat men in het

6

Zenuwstelsel

ruggenmerg prikt. Bij een pasgeborene vult het ruggenmerg nog bijna het gehele wervelkanaal. In dat geval wordt een lumbaalpunctie uitgevoerd in het sacrale eind van het wervelkanaal. Op twee plaatsen vormen de spinale zenuwen een vlechtwerk (plexus) nadat ze zijn uitgetreden tot buiten de wervelkolom: – in het halsgebied: de cervicale plexus die de huid en de spieren van de hals verzorgt; – in het lendengebied: de lumbosacrale plexus die het been verzorgt. 6.9

Reflexen

Niet alle impulsen die het ruggenmerg bereiken worden, voordat ze naar de spieren of klieren gaan, naar de hersenschors doorgezonden. Alleen de impulsen die de schors van de grote hersenen bereiken, wordt men zich bewust. Er is sprake van een reflex wanneer er een snelle reactie op een prikkel plaatsvindt voordat of zonder dat men zich die prikkel bewust wordt; het is een onwillekeurige reactie. Het lijkt alsof de in het centrale zenuwstelsel aankomende impuls meteen teruggekaatst (gereflecteerd) wordt; vandaar de naam reflex. Reflexen hebben in het algemeen een beschermende functie, zoals het terugtrekken van de hand bij aanraking van hete voorwerpen (de pijn voelt men pas daarna), de ooglidreflex en de pupilreflex. De weg waarlangs de reflex verloopt wordt reflexboog (reflexbaan) genoemd, omdat de plaats van de prikkel en van het antwoord (bijvoorbeeld bij spiercontractie) meestal dicht bij elkaar liggen. Iedere reflexboog bestaat uit een ontvanger (receptor) waardoor de prikkel wordt opgevangen (zintuig, sensor), een impulsgeleidende baan en ten slotte een uitvoerend orgaan (effector): een spier of klier (afb. 6.13). De impulsgeleidende baan bevat behalve een afferente baan (sensorische baan) en een efferente baan (motorische baan) ook nog een of meer schakelneuronen; soms ontbreekt een dergelijk schakelneuron. Wanneer er geen schakelneuron aanwezig is wordt er gesproken van een enkelvoudige reflex. Het gaat dan om een snelle (korte) reflex, bijvoorbeeld de kniepeesreflex (afb. 6.14). Bij een samengestelde reflex zijn er wel schakelneuronen aanwezig zodat meer ingewikkelde reflexbewegingen (bijvoorbeeld klieractiviteiten) tot stand worden gebracht. De reflexen worden anatomisch gezien ingedeeld in ruggenmergsreflexen (voor romp en ledematen) en hersenreflexen (o.a. ooglid- en pupilreflex). De reflexen kunnen ook ingedeeld worden op grond van de invloed van de hersenschors: onvoorwaardelijke en voorwaardelijke reflexen. De onvoorwaardelijke reflexen zijn erfelijk en komen bij ieder mens normaal voor. De hersenschors is er niet bij betrokken ofschoon sommige reflexen willekeurig onderdrukt kunnen worden. Enkele voorbeelden zijn de kniepeesreflex, de zuigreflex bij pasgeborenen, de grijpreflex van de handen, de ooglid- en pupilreflex, de maagportier- en galblaasreflex en de vele houdingsreflexen. De voorwaardelijke reflexen zijn door ervaring verkregen en daardoor voor iedereen verschillend. Ze worden geregeld door de hersenschors. Deze

207

208

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 6.13 Schema van een reflexboog.

sensibel neuron cellichaam van het sensibel neuron schakelneuron sensor in de huid

motorisch neuron spier

achterhoorn voorhoorn

sensorische impuls

reflexhamer spier motorische impuls

sensor in spier pees

dijbeen scheenbeen

Afbeelding 6.14 De kniepeesreflexboog.

reflexen komen tot stand als er aan een bepaalde voorwaarde (bijv. een bepaald geluid of een bepaalde reuk) is voldaan. Men krijgt het water in de mond als men bijvoorbeeld leest over lekker voedsel (speekselsecretie). Ook de maagsapafscheiding kan op die manier als voorwaardelijke reflex ontstaan. 6.10

Autonoom zenuwstelsel

Het autonome (vegetatieve) zenuwstelsel (afb. 6.15) staat niet onder invloed van de wil, vandaar dat ook wel de naam onwillekeurig zenuwstelsel wordt gebruikt. Het zorgt voor de instandhouding van de voor het leven noodzakelijke functies. Het centrale en het perifere gedeelte zijn hierbij niet zo scherp gescheiden als bij het animale (willekeurige) zenuwstelsel, omdat de centra niet alleen in de hersenen en het ruggenmerg liggen, maar ook daarbuiten. Het autonome zenuwstelsel wordt sterk beı¨nvloed door emoties. De primaire kernen van het autonome zenuwstelsel liggen dan ook binnen het limbische systeem, de delen van de hersenen die de emotionaliteit regelen (par. 6.14.3).

6

209

Zenuwstelsel

Afbeelding 6.15 Het autonome zenuwstelsel.

sympathische zenuwen middenhersenen

verlengde merg

zwevende zenuw (nervus vagus)

parasympathische zenuwen hart

bronchi zenuwknoop maag lever alvleesklier ruggenmerg

nier

grensstreng dunne darm zenuwknoop dikke darm

zenuwknoop

blaas

Het autonome zenuwstelsel wordt onderverdeeld in twee delen, die een tegengesteld effect op de organen hebben: het (ortho)sympathische en het parasympathische zenuwstelsel. Vrijwel ieder orgaan wordt door beide delen. Wanneer het lichaam in staat van verhoogde paraatheid is (vecht-, vlucht- of vechtreactie, in het Engels fight, flight or fright) worden de sympathische vezels gestimuleerd. Dit zorgt ervoor dat het lichaam snel in actie kan komen. Organen, die daarvoor essentieel zijn (hart, skeletspieren) worden goed doorbloed. De energievoorraden, zoals glucose, worden vrijgemaakt en de verbranding wordt gestimuleerd. Organen die niet nodig zijn voor de vecht-, vlucht- of schrikreactie (huid, nieren en het spijsverteringsstelsel) krijgen minder bloed. Schrik is een sterke sympathische prikkel. Wanneer iemand schrikt wordt hij bleek en de hartslagfrequentie gaat omhoog. Als iemand van de schrik bekomen is wordt hij warm: de warmte die door de versterkte verbranding is geproduceerd moeten worden geloosd. Het parasympathische zenuwstelsel zorgt vooral voor de instandhouding van het organisme, dat wil zeggen voor herstel en rust, opslag en energiehuishouding. De spijsvertering wordt door het parasympathische zenuwstelsel geactiveerd. 6.10.1 sympathisch zenuwstelsel De zenuwen van het sympathische zenuwstelsel hebben hun oorsprong in de primaire kernen gelegen tussen de hersenstam en de grote hersenen (limbisch systeem). Vanaf daar lopen vezels naar de

210

Anatomie en fysiologie niveau 4

zijhoorns van het ruggenmerg ter hoogte van de borstwervels en de eerste lendenwervels. Ze verlaten het ruggenmerg via de voorhoorns. De perifere delen van het sympathische zenuwstelsel bestaan uit: – grensstrengen; dit zijn twee ketens van groepen zenuwcellen (ganglia) aan weerszijden van de wervelkolom met onderlinge verbindingen; ze lopen vanaf de hals tot de stuit; – zenuwen die de verschillende organen voorzien; – een aantal ingewandsganglia. Noradrenaline is de meest voorkomende neurotransmitter in het sympathische zenuwstelsel. Er bestaan twee subtypen: de a- en breceptoren. De laatste worden op hun beurt weer in b1- en b2-receptoren onderverdeeld. De a- en b-receptoren zijn verschillend over de organen verdeeld. Hun reactie op de binding van noradrenaline is ook verschillend. Zo bevinden zich op het hart b1-receptoren, die na binding van noradrenaline de hartslagfrequentie doen verhogen. Op het hart zijn ook b2-receptoren aanwezig, maar dan op de kransslagaders, die de hartspier van bloed voorzien. Hun effect is vaatverwijding. De zogeheten be`tablokkers (b-blokkers) vertragen de hartslagfrequentie. 6.10.2 parasympathisch zenuwstelsel De centrale delen van het parasympathische zenuwstelsel zijn ook gelegen binnen het limbische systeem. Daarvandaan lopen vezels naar de hersenstam (met name in het verlengde merg) en in het sacrale ruggenmerg. Van hieruit gaan parasympathische zenuwen naar de meeste organen waarheen ook sympathische zenuwen lopen. De ganglia van het parasympathische systeem liggen vlak bij de organen. De belangrijkste belangrijke parasympathische zenuw is de eerder genoemde nervus vagus (hersenzenuw X, par. 6.6), die veel vegetatieve organen beı¨nvloedt. Behalve uit deze nervus vagus bestaan de perifere delen van het parasympathische zenuwstelsel ook nog uit zenuwen van het heiligbeen naar het rectum, de blaas en de geslachtsorganen en uit de ganglia bij of in de organen. Als neurotransmitter komt acetylcholine veel voor; de receptoren hiervoor heten cholinerge receptoren. Het parasympathische zenuwstelsel heeft een tegengestelde (antagonistische) werking ten opzichte van het sympathische zenuwstelsel. Het zorgt vooral voor de instandhouding van het organisme, dat wil zeggen voor herstel en rust, opslag en energiehuishouding. De spijsvertering daarentegen wordt door het parasympathische zenuwstelsel geactiveerd. Het antagonisme tussen het sympathische en het parasympathische zenuwstelsel blijkt duidelijk uit tabel 6.2. 6.10.3 intramurale systemen In de wand (murus) van sommige organen, bijvoorbeeld in de wand van het spijsverteringskanaal, liggen groepjes zenuwcellen waar de impulsen van de sympathische en parasympathische zenuwen wor-

6

211

Zenuwstelsel

Tabel 6.2

Effecten van sympathische en parasympathische prikkeling. sympathisch zenuwstelsel

parasympathisch zenuwstelsel

pupil

verwijding

vernauwing

hartminuutvolume

stijgt

daalt

bronchi

verwijding

vernauwing

insulineproductie door de alvleesklier

daalt

stijgt

maagsapsecretie

daalt

stijgt

maagperistaltiek

remming

activering

adrenalineproductie door bijniermerg

stijgt

daalt

urineblaas

urineretentie

urinelozing

doorbloeding huid

remming

stimulatie

den verwerkt. Deze intramurale systemen geven vanuit de organen ook impulsen door aan de zenuwen. Het zijn als het ware perifere integratiecentra van het vegetatieve zenuwstelsel. 6.11

Hersenvliezen

Het centrale zenuwstelsel (hersenen en ruggenmerg) wordt omgeven door een drietal beschermende vliezen. Dit zijn van binnen naar buiten (afb. 6.16): – het zachte hersenvlies (pia mater of zachte ruggenmergsvlies); – het spinnenwebvlies (arachnoidea); – het harde hersenvlies (dura mater of harde ruggenmergsvlies). huid schedel

hard hersenvlies (dura mater) spinnenwebvlies (arachnoidea) zacht hersenvlies (pia mater)

arachnoïdale vlok (granulatie) in een bloedsinus van de het harde hersenvlies subdurale ruimte subarachnoïdale ruimte gevuld met liquor trabekel (balkje) van het spinnenwebvlies hersenschors (grijs) witte stof

Deze vliezen worden ook wel meninges (enkelvoud meninx) genoemd. Aangezien de hersen- en ruggenmergsvliezen eenzelfde bouw hebben wordt in het vervolg hier slechts gesproken over de hersenvliezen. Ze zijn voornamelijk opgebouwd uit bindweefsel.

Afbeelding 6.16 Schema van de drie hersenvliezen.

212

Anatomie en fysiologie niveau 4

6.11.1 zachte hersenvlies Het zachte hersenvlies (pia mater) is zeer dun en rijk aan bloedvaten; het ligt direct tegen de hersenen en het ruggenmerg aan en volgt alle groeven van het hersenoppervlak. Doordat het zachte hersenvlies de bloedvaten bevat die de hersenen en het ruggenmerg voeden, is het te beschouwen als het vaatvlies van de hersenen en het ruggenmerg. Het is een belangrijk onderdeel van de plexus choroideus: een kronkelige structuur waarin zich onder andere een sterk vertakte plooi van het zachte hersenvlies bevindt die is ingestulpt in de zijventrikels en ook in het dak van de derde en vierde ventrikel. De plexus choroideus zorgt voor de productie van liquor (par. 6.12). 6.11.2 spinnenwebvlies Het spinnenwebvlies (arachnoidea) is gelegen tegen het harde hersenvlies en staat met het zachte hersenvlies in verbinding door talrijke ‘bindweefselbalkjes’. Hierdoor bevindt zich onder het spinnenwebvlies de subarachnoı¨dale ruimte. In deze smalle ruimte bevinden zich liquor en bloedvaten. Het spinnenwebvlies overbrugt de groeven van het hersenoppervlak. Dankzij de subarachnoı¨dale ruimte wordt de liquor in staat gesteld te circuleren. 6.11.3 hard hersenvlies Het harde hersenvlies (dura mater) is dik, stevig en doorschijnend. Het biedt een goede bescherming voor de hersenen en het ruggenmerg. Het vlies is gelegen tegen de schedel en vormt daar tevens het binnenste beenvlies (periost) van de schedel. In het wervelkanaal is het harde hersenvlies (ruggenmergsvlies) vrij van de wand. Het is daar van het beenvlies gescheiden door een spleetvormige ruimte: de epidurale ruimte (peridurale ruimte) waarin zich behalve bloedvaten veel vet bevindt. Bij epidurale anesthesie (een ‘ruggenprik’) wordt het anestheticum in deze ruimte geı¨njecteerd. Het voordeel is dat de stof niet in de liquor terechtkomt en zo het effect plaatselijk blijft; dit in tegenstelling tot spinale anesthesie, waarbij het anestheticum in de liquor wordt gebracht. In de schedel vormt het harde hersenvlies een tweetal plooien: – een dubbelblad tussen de beide hemisferen van de hersenen; – een tentachtige uitspanning over de kleine hersenen, waardoor ze grotendeels gescheiden worden van de grote hersenen; het bevat uiteraard een wijde opening voor het doorlaten van de hersenstam. In het harde hersenvlies bevinden zich aderlijke bloedruimten die mede dienen om de liquor af te voeren: durasinussen geheten. Rondom en onder het ruggenmerg bevindt zich de durazak, die gevormd wordt door het harde hersenvlies, die vastzit aan het achterhoofdsgat en doorloopt tot de tweede heiligbeenwervel. De durazak bevat onder het ruggenmerg de cauda equina (paardenstaart). Bij meningitis, ontsteking van de hersenvliezen, ontstaan er meningeale prikkelingen, die nekstijfheid en hoofdpijn opwekken.

6

Zenuwstelsel

6.12

Hersenvocht en liquorcirculatie

213

Het hersenvocht kan beter hersenruggenmergsvocht, kortweg liquor, worden genoemd. Het is een waterige vloeistof die wordt geproduceerd door de plexus choroideus die in iedere ventrikel aanwezig is. Er zijn in totaal vier ventrikels: twee zijventrikels of laterale ventrikels (binnen de hemisferen van de grote hersenen), de derde ventrikel (in de tussenhersenen) en de vierde ventrikel (in de hersenstam). De beide laatste ventrikels zijn mediaan gelegen (afb. 6.17). A plexus choroideus in lateraal ventrikel

laterale ventrikel

plexus choroideus in derde ventrikel

foramen interventriculare derde ventrikel

aqueduct

vierde ventrikel

B

laterale ventrikels

derde ventrikel

aqueduct

vierde ventrikel

Afbeelding 6.17 Het ventrikelsysteem. A. Lateraal aanzicht. B. Dorsaal aanzicht.

Vanuit iedere zijventrikel stroomt de liquor door het foramen interventriculare naar de derde ventrikel. Deze laatste staat door een nauw kanaal, het aqueduct, in verbinding met de vierde ventrikel. Via openingen in het dak en de zijwand van de vierde ventrikel stroomt de liquor naar het centrale kanaal van het ruggenmerg en vooral naar de subarachnoı¨dale ruimte. Dit is de ruimte tussen het spinnenwebvlies

laterale opening (rechts en links) mediane opening

214

Anatomie en fysiologie niveau 4

(arachnoı¨dea) en het zachte hersenvlies van de hersenen en het ruggenmerg. Nadat de liquor de hersenen en het ruggenmerg heeft omspoeld, wordt het in het bloed opgenomen door de durasinus waarin de arachnoı¨dale vlokken uitmonden. Ook bij de uittreedplaats van de ruggenmergszenuwen wordt liquor afgevoerd naar het bloed en de lymfe. De liquor heeft een beschermende functie; het vormt als het ware een soort stootkussen voor de hersenen. Ook heeft de liquor een werking als warmtebuffer. Door het hoge glucosegehalte heeft de liquor tevens een voedende functie voor de oppervlakkige weefsels die de hersenholten bekleden. De liquor zorgt ook voor de afvoer van bepaalde afvalproducten van de hersenstofwisseling. Bij hydrocefalie bevindt zich te veel liquor binnen de schedel. Het ontstaat als de balans tussen productie en afvoer verstoord is. Bij zeer jonge kinderen, als de schedelnaden nog niet gesloten zijn, wordt het hoofd bij te veel liquor abnormaal vergroot; dit wordt een hydrocefaal (‘waterhoofd’) genoemd. 6.13

Bloedvoorziening van de hersenen

6.13.1 hersenslagaders De hersenen worden door twee paar slagaders van bloed voorzien: – e´e´n paar halsslagaders, namelijk de linker en rechter inwendige halsslagader. De linker en rechter uitwendige halsslagader verzorgen daarentegen het gebied van de hals en de buitenzijde van de schedel, maar geven ook takken af die ook de hersenvliezen en de schedelbeenderen van bloed voorzien. Deze takken, de meningeale slagaders, lopen tussen het harde hersenvlies en de schedel. Bij beschadiging van deze vaten treden eperidurale bloedingen op, dat wil zeggen bloedingen aan de buitenzijde van het harde hersenvlies; – e´e´n paar wervelslagaders, namelijk de linker- en rechterwervelslagader. Het zijn zijtakken van beide sleutelbeenslagader, lopen door de dwarsuitsteeksels van de halswervels omhoog en komen door het grote achterhoofdsgat ( foramen magnum) de schedel binnen; ze verenigen zich dan tot de hersenbasisslagader. Rondom het Turkse zadel bevindt zich de cirkel van Willis. Deze vaatring wordt gevormd doordat zich tussen de hersenbasisslagader en de beide inwendige halsslagaders drie dwarsverbindingen (anastomosen) bevinden. Vanuit deze ring vertrekken zes hersenslagaders (drie paar) over het zachte hersenvlies naar het hersenweefsel. Dit zijn de linker en rechter voorste hersenslagader, de middelste hersenslagader en de achterste hersenslagader. De cirkel van Willis is van betekenis voor de collaterale circulatie, dat wil zeggen als de bloeddoorstroming van een van de aanvoerende slagaders is beperkt, dan kunnen andere slagaders de bloedvoorziening grotendeels overnemen (afb. 6.18, afb. 6.19, zie ook par. 2.2.2). Grofweg verzorgen de voorste hersenslagaders de voorhoofdskwab en de wandbeenkwab van de hersenen plus het mediale oppervlak van de hersenen (afb. 6.18). De middelste hersenslagaders zorgen voor de middenhersenen en het laterale oppervlak van de schors (cortex). Het

6

215

Zenuwstelsel kruising van de oogzenuwen (chiasma opticum) voorhoofdskwab

reukkolf (bulbus olfactorius) reukbaan (tractus olfactorius)

voorste hersenslagader (a. cerebri anterior)

oogzenuw (nervus opticus, II)

middelste hersenslagader (a. cerebri media)

inwendige halsslagader (a. carotis interna) oogbewegingszenuw (nervus oculomotorius, III)

hypofyse

achterste hersenslagader (a. cerebri posterior)

hersenbasisslagader (a. basilaris)

drielingzenuw (nervus trigeminus, V)

brug (pons)

aangezichtszenuw (nervus facialis, VII)

afvoerende zenuw (nervus abducens, VI)

gehoor- en evenwichtszenuw (nervus vestibulocochlearis, VIII)

ondertongzenuw (nervus hypoglossus, XII) wervelslagader (a. vertebralis)

tong-keelholtezenuw (nervus glossopharyngeus, IX) bijkomstige zenuw (nervus accessorius)

ruggenmerg (medulla spinalis)

zwervende zenuw kleine (nervus vagus, X) hersenen (cerebellum)

Afbeelding 6.18 Hersenen (onderzijde) met vaatvoorziening en hersenzenuwen. voorste hersenslagader (a. cerebri anterior)

middelste hersenslagader (a. cerebri media) achterste hersenslagader (a. cerebri posterior) hersenbasisslagader (a. basilaris) wervelslagader (a. vertebralis)

inwendige halsslagader (a. carotis interna)

Afbeelding 6.19 Slagaderlijke vaatring, cirkel van Willis.

216

Anatomie en fysiologie niveau 4

stroomgebied van de achterste hersenslagaders omvat de achterhoofdskwab en de slaapbeenkwab. Afbeelding 6.20 Stroomgebieden van de hersenslagaders. a. zijaanzicht; b. mediaal aanzicht. 1. motorische schors 2. sensibele schors 3. gebied voor willekeurige oogbewegingen 4. gebied van Broca 5. gebied van Wernicke 6. optische schors

centrale groeve

a

laterale groeve

b hersenbalk

laterale groeve

voorste hersenslagader (a. cerebri ant.) middelste hersenslagader (a. cerebri med.) achterste hersenslagader (a. cerebri post.)

Uit dit verloop valt af te leiden welke symptomen een patie¨nt zal krijgen bij een CVA in het stroomgebied van e´e´n van deze arterie¨n. Zo zullen gedragsstoornissen het meest waarschijnlijk zijn bij een CVA in het stroomgebied van de voorste hersenslagaders, omdat deze slagader ook de prefrontale cortex (schors) van bloed voorziet. Verder is eenzijdige verlamming van het been veelvoorkomend. Als een middelste hersenslagader is aangedaan heeft de patie¨nt vaak eenzijdige sensorische en of motorische uitval van romp en armen en als de dominante hemisfeer betrokken is, meestal ook afasie. Een CVA in het stroomgebied van de achterste hersenslagaders zal vooral uitval van een gezichtsveld tot gevolg hebben. Bij het stroomgebied van de hersenbasisslagader ten slotte horen uitvalsverschijnselen als duizeligheid en coo¨rdinatiestoornissen (kleine hersenen) en uitvalsverschijnselen van een of meerdere hersenzenuwen (hersenstam). 6.13.2 hersenaders Het bloed van de hersenvenen stroomt via bloedvaten in de subarachnoı¨dale ruimte naar de sinus sagittalis tussen de bovenkant van de hersenen en de schedel. Deze durasinus gaat via andere durasinussen bij de schedelbasis uiteindelijk over in de linker en rechter halsader. De linker en rechter halsader monden via een verbindende ader ieder (afb. 2.23) uit in de bovenste holle ader.

6

Zenuwstelsel

Intermezzo 6.2 Intracranie¨le drukverhoging Bij verhoging van de intracranie¨le druk spelen twee factoren een rol, namelijk verplaatsing van hersenweefsel en verhoging van de liquordruk. Deze mechanismen kunnen geı¨soleerd of gecombineerd voorkomen. Een acute verhoging van de druk kan ontstaan door een slagaderlijke bloeding, een langzame verhoging of door een langzaam groeiende tumor. Ruimte-innemende processen, zoals bloedingen, herseninfarcten die door oedeem gezwollen zijn en tumoren, leiden tot verplaatsing van het weefsel. Door tractie aan de vaten ontstaat hoofdpijn, misselijkheid en (ochtend)braken. Door compressie van de hersenstam kan daling van het bewustzijn optreden. Ook kunnen psychische veranderingen (interesseverlies, verhoogde slaapneiging, prikkelbaarheid) en uitval van de nervus abducens ontstaan. Een verhoging van de intracranie¨le druk gaat vaak gepaard met een stijging van de bloeddruk (prikkeling van het vasomotorisch centrum) en daling van de pols door prikkeling van de kern van de nervus vagus. Ook kan de afvloeiing van de liquor belemmerd raken. Wanneer de productie dan gelijk blijft stijgt de liquordruk. Ook hierdoor kan hoofdpijn ontstaan en daling van het bewustzijn (zelden). Een zeker teken van verhoging van de liquordruk is de aanwezigheid van een stuwingspapil (oedeem van de papil van de oogzenuw) bij het oogspiegelen. Verhoging van de liquordruk kan ook ontstaan zonder dat een ruimte-innemend proces aanwezig is bijvoorbeeld bij stoornissen in de liquorresorptie of verklevingen van de subarachnoı¨dale ruimte na een bloeding of meningitis.

6.13.3 barrie` res Er blijkt een barrie`re te bestaan tussen het bloed en de hersenen: de bloed-hersenbarrie`re. Zo kleurt de galkleurstof bilirubine bij geelzucht bijna alle organen geel maar het centrale zenuwstelsel niet. Deze barrie`re is selectief, dat wil zeggen dat in vet oplosbare stoffen ongehinderd kunnen passeren, maar in water oplosbare stoffen niet. Bovendien worden sommige stoffen door het endotheel van de capillairen tegengehouden. Het centrale zenuwstelsel is hierdoor goed beschermd tegen het binnendringen van ongewenste stoffen vanuit het bloedvatstelsel. Behalve deze bloed-hersenbarrie`re bestaat er ook een bloed-liquorbarrie`re, die minder groot is. Tussen de liquor en de hersenen bestaat geen barrie`re.

217

218

Anatomie en fysiologie niveau 4

6.14

Systemen

Met een zenuwsysteem worden de delen van het zenuwstelsel bedoeld, die met elkaar een bepaalde functie verrichten. In grote lijnen zijn er binnen het zenuwstelsel drie belangrijke systemen (functionele eenheden), namelijk: – sensibel systeem; dit systeem heeft tot taak heeft de ontvangst, de geleiding en de verwerking van de gevoelsprikkels te verzorgen; – motorisch systeem; dit regelt het bewegingsgedeelte; – limbisch systeem; dit regelt het emotionele gedrag. 6.14.1 sensibel systeem Het sensibel systeem omvat alle zintuigen, alle sensibele banen in het ruggenmerg en de hersenen en alle sensibele centra in de thalamus en de hersenschors. Bij de sensibele banen zijn er banen voor vitale en banen voor gnostische sensibiliteit. Tot de vitale sensibiliteit behoren de grove tast, de temperatuurszin en pijn. De banen voor vitale sensibiliteit kruisen bij intrede in het ruggenmerg naar de andere laterale zijde en stijgen daar aan de voor-/zijwaarts gelegen zijde op naar de thalamus. De gnostische sensibiliteit bestaat uit de fijnere tast en het houdings-, bewegings- en bewegingsrichtinggevoel. De afferente vezels voor gnostische sensibiliteit gaan aan de zijde van binnenkomst in het ruggenmerg omhoog in de achterstrengen van het ruggenmerg. Pas in het verlengde merg kruisen de banen naar de andere kant. De sensibele prikkels kunnen aanleiding geven tot onbewuste reacties (kleine hersenen) of tot bewuste gewaarwordingen (schors van de grote hersenen). Het sensibele systeem zorgt voor het voortgeleiden, integreren, verwerken en tot bewustwording brengen van alle sensibele impulsen. Voorbeeld: bij een vingerprik worden pijnsensoren geprikkeld. De prikkel wordt in de vorm van een impuls overgebracht op een sensibele zenuwcel. Via het spinale ganglion bereikt de impuls de achterhoorn van het ruggenmerg. Na kruising in het ruggenmerg gaat de impuls via sensibele banen in het witte gedeelte van het ruggenmerg naar de hersenen, waar in het desbetreffende sensibele schorsveld de pijnprikkel tot bewustzijn wordt gebracht. Via schakelneuronen zijn er ondertussen ook reflexbewegingen tot stand gekomen voordat de pijnprikkel tot bewustzijn is gebracht. 6.14.2 motorisch systeem De willekeurige motoriek wordt verzorgd door het piramidale systeem: de directe verbindingen vanuit de motorische schors via de piramidebanen naar de motorische voorhoorn. Uitval van het piramidale systeem leidt tot verlamming en verhoogde spanning van de spieren. Ook indirecte verbindingen tussen de hersenschors en het ruggenmerg spelen een rol in de aansturing van de motoriek, met name de automatische (onbewuste) motoriek. Dit wordt wel het extrapiramidale systeem genoemd met de basale kernen als belangrijkste centra. Wanneer

6

Zenuwstelsel

het extrapiramidale systeem uitvalt, is er sprake van tremor (onwillekeurig beven van de ledematen), spierstijfheid en langzame, gebrekkige bewegingen. Vroeger werd gedacht dat het extrapiramidale systeem rechtstreeks zijn invloed had op motorische gebieden in de hersenstam en het ruggenmerg buiten het piramidale systeem om, vandaar de term extrapiramidaal. Tegenwoordig is bekend dat de basale kernen van het extrapiramidale systeem de motorische hersenschors beı¨nvloeden en zo via het piramidale systeem uiteindelijk de motoriek verzorgen. Basale kernen In het binnenste van de hemisferen en in aangrenzende delen van de hersenstam, de thalamus en de middenhersenen liggen de basale kernen. De basale kernen functioneren in samenhang met andere gebieden zoals de kleine hersenen, de hersenschors, het reticulaire formatie en het limbische systeem. De basale kernen hebben spelen een rol in: – aansturing van spontane bewegingen, bijvoorbeeld ineens opstaan uit een stoel; – het automatisch verrichten van aangeleerde handelingen; – de integratie van houding en motoriek via invloeden op andere gebieden; – de expressie van emotie; de basale kernen en het limbische systeem werken samen. Het limbische systeem heeft te maken met het tot stand komen van de emotie en de basale kernen met de expressie ervan. De rode kern vormt een schakelcentrum in de indirecte verbindingen van de hersenschors naar de afdalende motorische banen en is daarmee vergelijkbaar met de basale kernen. Deze ijzerbevattende kern is ingeschakeld tussen de kleine hersenen en het ruggenmerg. De rode kern maakt onderdeel uit van de indirecte verbinding tussen de kleine hersenen, via de reticulaire formatie, de thalamus en de motorische schors naar de afdalende motorische banen. De verschillende kerngebieden zijn onderling verbonden. Voor de impulsoverdracht wordt gebruikgemaakt van diverse neurotransmitters. Bij de ziekte van Parkinson bestaat er een afwijking in basale kernen, wat leidt tot een dopaminetekort met onder andere inadequate motoriek tot gevolg.

Intermezzo 6.3 Aandoeningen door beschadiging in basale kernen Beschadigingen in de basale kernen kunnen aandoeningen veroorzaken die in twee categoriee¨n ingedeeld worden. Hyperkinetische syndromen Hyperkinetische syndromen gaan gepaard met onwillekeurige

219

220

Anatomie en fysiologie niveau 4

bewegingen, zoals tremor, chorea en athetose. De bekendste ziekte is de chorea van Huntington: de patie¨nt heeft onwillekeurige schokkende bewegingen die met veel bewuste moeite onderdrukt kunnen worden. Bij deze ziekte is er een tekort aan bepaalde neurotransmitters waardoor de dopamine-invloed overheerst. Hypokinetische syndromen Bij hypokinetische syndromen is er bewegingsarmoede door dopaminetekort in de basale kernen. De patie¨nt heeft bewegingsarmoede en moet bij alle bewegingen nadenken. Het spontaan op gang komen is ernstig bemoeilijkt. De emotionele expressie kan geheel verdwijnen: monotone zachte spraak, die moeilijk te verstaan is en een maskergelaat. Het handschrift is klein. Een bekend voorbeeld is de ziekte van Parkinson. Bij externe prikkels reageert de patie¨nt vaak wel adequaat (lopen op marsmuziek). In sommige situaties kan de patie¨nt wel doortastend en efficie¨nt reageren bijvoorbeeld uit een brandend huis rennen. De activiteit wordt dan gestuurd vanuit de hersenschors. Stoornissen in de spierspanning (tonus) komen vaak voor bij het hypokinetische syndroom. De rusttonus van de spier is meestal verhoogd. Bij passief bewegen is dit merkbaar. Agonisten en antagonisten worden tegelijk aangespannen, zodat de beweging in schokjes verloopt (tandradfenomeen). Soms is de tonus in rust normaal. Door de verhoogde tonus in de nek- en rompspieren ontstaat een verandering van de houding. De romp en het hoofd zijn voorovergebogen en de patie¨nt staat met licht gebogen kniee¨n en heupen. De houdingsreflexen zijn ook verstoord waardoor de patie¨nt vaker valt.

6.14.3 limbisch systeem Het limbische systeem vormt ongeveer het grensgebied tussen de hersenstam en de grote hersenen. Het omvat onder andere delen van de thalamus, de hypothalamus en de hippocampus. Deze laatste is een sikkelvormige witte lijst aan de onderste hoorn van de zijventrikels (afb. 6.21). Afbeelding 6.21 Limbisch systeem. gordel hersenbalk gewelf amandelkern hippocampus

6

Zenuwstelsel

Het limbische systeem regelt het emotionele leven: stemmingsondergrond en emotionele reacties. De centra die met het emotionele gedrag te maken hebben blijken tal van structuren te omvatten waarbij de hypothalamus het belangrijkste middelpunt is. Rondom de hypothalamus ligt een aantal centra, onder andere delen van de thalamus, de hippocampus en de amandelkernen. Hieromheen ligt dat deel van de hersenschors dat het oudste is in de ontwikkeling en dat direct aansluit bij de hersenstam. Dit deel van de hersenschors wordt ook wel de limbische schors genoemd. Het gehele systeem dat met het emotionele gedrag te maken heeft wordt dan ook het limbische systeem genoemd. De functie van de limbische schors is nog niet duidelijk. Wanneer delen van de limbische schors worden uitgeschakeld treden stoornissen in het gedrag op. Waarschijnlijk vormt deze limbische schors het schakelstation tussen de rest van de schors van de grote hersenen en de lagere centra die het gedrag bepalen. De amandelkernen vervullen waarschijnlijk een functie bij de regulering van het emotionele gedrag zoals dat animaal (via het bewegingsapparaat) en vegetatief (via hypothalamus en hypofyse) tot uiting komt. De hippocampus speelt een rol bij het opslaan en terugroepen van informatie in het langetermijngeheugen. Al deze kernsystemen staan in functioneel contact met elkaar. Emoties gaan gepaard met allerlei lichamelijke processen waarvan de effecten vaak ook voor een ander waarneembaar zijn, bijvoorbeeld als iemand verbleekt van schrik, rood aanloopt van woede of huilt van verdriet. Over de aard van de samenhang tussen het belevingsaspect en de lichamelijke processen en verschijnselen bestaat verschil van mening. Dat er echter een samenhang bestaat wordt algemeen erkend. Slaapmiddelen als de (benzo)diazepinen (bijvoorbeeld Valium1) remmen het limbische systeem. Dat maakt deze middelen veilige middelen, omdat zij, in tegenstelling tot oudere slaapmiddelen, de essentie¨le hersenstamfuncties als ademhaling en hartwerking met rust laten. Door het onderdrukken van het limbische systeem worden ook angst- en onlustgevoelens onderdrukt. Bij stoppen met het gebruik worden deze altijd aanwezige gevoelens weer manifest. Omdat de patie¨nt deze onprettige gevoelens lang niet meer heeft ervaren, is de verleiding groot om maar weer met het gebruik te beginnen. 6.15

Geheugen en leren

Om informatie op de lange termijn te onthouden, wordt er achtereenvolgens gebruikgemaakt van verschillende geheugens. 6.15.1 zintuiglijk geheugen Alle via onze zintuigen binnenkomende informatie wordt opgeslagen in het zintuiglijk (sensorische) geheugen. De zintuiglijke indrukken worden echter maar heel kort (minder dan een seconde) vastgehou-

221

222

Anatomie en fysiologie niveau 4

den. Een kleiner deel van de binnengekomen informatie wordt verder gestuurd naar het werkgeheugen. 6.15.2 werkgeheugen en kortetermijngeheugen In het werkgeheugen wordt de informatie geverbaliseerd (geformuleerd/ verwoord) dat wil zeggen: er worden begrippen en concepten van gemaakt die men later weer kan verbaliseren. Zo ontstaat een geheugenbeeld. Op deze manier wordt de informatie economisch opgeslagen in het kortetermijngeheugen en kan deze ook weer worden opgeroepen. Ook motorische vaardigheden zijn in geheugenbeelden opgeslagen. Het werkgeheugen en het kortetermijngeheugen hebben maar een beperkte capaciteit. Dit is voor te stellen als een bak met informatie. Is de bak vol dan kan er wel weer informatie in, maar andere informatie loopt eruit. Het werkgeheugen bestaat uit drie subsystemen: – een centraal regulerend systeem is voor het bewerken en omzetten van de informatie; het verdeelt de aandacht, zorgt voor planning en controleert de acties; – in het auditieve systeem worden recente geluidsindrukken heen en weer gekaatst, waardoor de auditieve informatie beter kan worden opgeslagen; – het visuele systeem is een soort visueel schetsboek voor het vasthouden en bewerken van visuele informatie; hier zetelt het ruimtelijke geheugen en het geheugen voor gezichten. Het kortetermijngeheugen wordt gerealiseerd door synapseigenschappen. Door veelvuldig oefenen wordt informatie doorgegeven naar het langetermijngeheugen. De hippocampus (‘zeepaardje’) in de slaapbeenkwab is het belangrijkste orgaan voor ontvangst van informatie uit de zintuigen en de verwerking hiervan. De opslagcapaciteit is echter klein. De overdracht naar de hersenschors (‘back-up’) zorgt voor het vasthouden van de gegevens. Als de gegevens niet op tijd worden overgebracht is de informatie na twee tot zes weken verdwenen. Bij de ziekte van Alzheimer verschrompelt de hippocampus als een van de eerste hersenstructuren. De binnengekomen informatie wordt niet goed opgeslagen. De informatie kan daarmee ook niet opgeroepen worden en kan totaal niet doorgestuurd worden naar het langetermijngeheugen. 6.15.3 langetermijngeheugen Het langetermijngeheugen heeft een zeer grote capaciteit. Wanneer de binnengekomen informatie een belangrijke emotionele waarde heeft, wordt het sneller in het langetermijngeheugen opgeslagen. Een vrouw hoeft meestal niet te oefenen om te onthouden wanneer haar eerste kind geboren is. Bij de geheugenvorming voor de lange termijn vinden structurele aanpassingen plaats bij de synaps, waardoor de verbinding tussen neuronen wordt versterkt. Het langetermijngeheugen is onderverdeeld in het bewust toegankelijke geheugen (voor persoonlijke, aan tijd en plaats gebonden infor-

6

Zenuwstelsel

matie en feitenkennis) en een niet-bewust geheugen (procedureel geheugen) voor bijvoorbeeld motorische vaardigheden, zoals fietsen en schaatsen. 6.16

Pijn

Pijn ontstaat bij prikkeling van de pijnsensoren (nocisensoren, par. 8.1.5). Klinisch wordt er onderscheid gemaakt tussen somatische en viscerale pijn. Pijn wordt verschillend beleefd. 6.16.1 nocisensoren De belangrijkste nocisensoren worden gevormd door de onbedekte uiteinden van zenuwbanen, die overal door het lichaam lopen. Zij vormen daarmee een deel van het perifere zenuwstelsel en zijn ook onderdeel van het animale zenuwstelsel. Zij reageren op allerlei verschillende pijnstimuli. Deze kunnen zijn: verhoogde druk op het weefsel, extreme warmte of koude, irriterende stoffen enzovoort. In ieder geval hebben al deze pijnstimuli e´e´n ding gemeen: weefselschade. Weefselschade is zo de universele pijnprikkel. Overal waar weefsel in het lichaam wordt beschadigd wordt de stof bradykinine gevormd. Bradykinine zet het ontstekingsproces (nodig voor herstel) in gang. Bovendien versterkt bradykinine, samen met de zogenaamde ontstekingsmediatoren zoals prostaglandines, de pijnprikkel. 6.16.2 somatische en viscerale pijn Klinisch kan pijn worden onderverdeeld in somatisch en visceraal. Somatische pijn kan uitgaan van de huid, spieren of gewrichten. Hij kan zowel oppervlakkig als diep worden gevoeld. Oppervlakkige somatische pijn is scherp en stekend. Hierbij gil je het vaak uit. Deze pijn gaat uit van de bovenste huidlagen of de slijmvliezen. Hij duurt meestal maar kort. De prikkel gaat direct en zeer snel (via e´e´n en dezelfde ruggenwervel) naar de motorische zenuwen van hetzelfde gebied. Dit leidt ertoe, dat het lichaamsdeel snel wordt teruggetrokken. Diepe somatische pijn is meestal branderig, zeurend of jeukend. De desbetreffende pijnreceptoren liggen nu in de diepere huidlagen of in spieren of gewrichten. Diepe somatische pijn is diffuser en langduriger dan de oppervlakkige vorm. Er is sprake van fantoompijn wanneer patie¨nten, bij wie een ledemaat is geamputeerd, een chronisch pijngevoel hebben in hun (niet meer bestaande) ledemaat. De oorzaak van fantoompijn is niet geheel duidelijk. Kennelijk reageren de doorgesneden zenuwvezels, die in het verleden gevoelsprikkels uit de betreffende ledemaat verstuurden, nog steeds op de amputatie. De hersenen interpreteren deze prikkels alsof zij uit de ontbrekende ledemaat afkomstig zijn. Viscerale pijn ontstaat door prikkeling van de nocisensoren in de organen in borst- en buikholte. Net als diepe somatische pijn is viscerale pijn dof en knagend. De meest voorkomende oorzaken voor viscerale pijn zijn extreme rek, ischemie (bloedeloosheid) en spierkrampen. Omdat viscerale pijn volgens dezelfde routes reist als so-

223

224

Anatomie en fysiologie niveau 4

matische pijn, wordt deze pijn door de hersenen nogal eens misverstaan. Er is dan sprake van ‘afgeleide pijn’ (referred pain, afb. 6.22). Zo kan een hartaanval een pijnsensatie geven in het bovenste gedeelte van de borstwand en langs de binnenkant van de linkerarm. De pijnbanen, die afkomstig zijn van dit gedeelte van het lichaamsoppervlak, komen samen met die van het hart. Prikkels van het hart afkomstig worden door de hersenen dan beoordeeld als afkomstig van de linkerarm. Afbeelding 6.22 Enkele voorbeelden van de lokalisatie van afgeleide pijn en waar deze waargenomen worden.

middenrif slokdarm

hart

maag galblaas

referred pain

urineleider blaas

uitstraling in scrotale zak

Zowel de oppervlakkige en diepe somatische pijn als de viscerale pijnbanen maken via synapsen contact met zenuwcellen in het dorsale gedeelte van het ruggenmerg. De prikkels worden daar verwerkt en via het ruggenmerg doorgegeven naar de thalamus en dan naar de sensorische hersenschors, waar ze worden geı¨nterpreteerd. 6.16.3 pijnbeleving Iedereen heeft dezelfde pijndrempel: wanneer een bepaalde prikkel een bepaalde intensiteit heeft bereikt neemt iedereen pijn waar. Voor warmte ligt deze grenswaarde bijvoorbeeld bij een temperatuur van 44 8C tot 46 8C. De reactie op deze pijn is echter individueel zeer verschillend (pijntolerantie) en wordt sterk bepaald door culturele en psychologische factoren. De beleving van pijn wordt ook sterk bepaald door omstandigheden als emotie en mentale conditie. Onder acute stress wordt pijn veel minder waargenomen. Dit fenomeen is te

6

Zenuwstelsel

verklaren door de werking van de stresshormonen cortisol en adrenaline. Een vader, die zijn kind uit een brandend huis haalt voelt geen pijn. Een atleet merkt tijdens de wedstrijd ineens niets meer van zijn blessures. Normaal bestaat er een vaste relatie tussen de omvang van het beschadigde weefsel en de sterkte van de pijn. Wanneer echter een deel van het lichaam gedurende langere tijd grote aantallen pijnprikkels te verwerken heeft, wordt de gevoeligheid voor pijn sterk vergroot. Dit fenomeen treedt bijvoorbeeld op bij een hete douche na een verbranding door de zon. Pijn wordt ook nog beı¨nvloed door bepaalde stoffen: de endorfinen (van endogeen morfine) en de enkefalinen. Deze stoffen worden in de hersenen geproduceerd en onderdrukken de pijn. Bij opwinding en inspanning produceert het lichaam extra endorfinen, zodat de pijn effectief kan worden onderdrukt. Volgens sommigen kunnen ook deze endorfinen, hoewel zij door het lichaam zelf worden geproduceerd, leiden tot verslavingsgedrag. Het zou verklaren waarom hardlopers steeds maar weer de drang hebben om te gaan lopen (‘runners high’).

Intermezzo 6.4 Pijnbestrijding Analgesie is pijnbestrijding en anesthesie is gevoelloos maken. Helaas worden deze begrippen vaak door elkaar gebruikt. Een middel als lidocaı¨ne (of afgeleiden daarvan), dat bijvoorbeeld door de tandarts wordt gebruikt, is een anestheticum. Het blokkeert de natriumpoorten in de zenuwcellen, waardoor er geen actiepotentialen kunnen worden opgewekt. De pijn verdwijnt, maar ook alle andere sensibele (en vaak ook nog motorische) prikkels. Morfine is een (centraal) analgeticum: het blokkeert de impulsoverdracht in de synapsen van de pijnbanen in ruggenmerg en thalamus, zoals de endorfinen dat doen (de naam endorfine is dan ook afgeleid van ‘endogeen morfine’).

225

Hormoonstelsel

7

Het hormoonstelsel verzorgt met het zenuwstelsel de integratie van de fysiologische functies. Samen zijn deze twee stelsels verantwoordelijk voor de homeostase (par. 1.3.1). Er bestaat op veel plaatsen een koppeling tussen deze twee stelsels. Een voorbeeld maakt dit duidelijk. In een periode van een verhoogde waakzaamheid wordt het sympathische zenuwstelsel geactiveerd, waardoor organen, zoals hart en skeletspieren, worden gestimuleerd. Ook het bijniermerg wordt door het sympathische systeem gestimuleerd in de afgifte van het hormoon adrenaline. Dit hormoon versterkt de werking van het sympathische zenuwstelsel. Organen zoals hart en skeletspieren worden op deze wijze tegelijkertijd zowel neurologisch als hormonaal beı¨nvloed. De verbinding tussen het zenuwstelsel en het hormoonstelsel wordt gevormd door de hypothalamus en de daarmee verbonden hypofyse. De samenwerking tussen deze twee systemen zal in dit hoofdstuk verder worden verduidelijkt. 7.1

Hormonen

Hormonen zijn stoffen die vooral worden geproduceerd in speciaal daartoe bestemde klieren, de endocriene klieren. Een endocriene klier is een klier met inwendige secretie, dat wil zeggen dat de producten (hormonen) rechtstreeks via het celmembraan aan het bloed worden afgegeven. Via het bloed worden de hormonen in zeer kleine hoeveelheden vervoerd naar de organen waar ze hun regelende werking uitoefenen. Het endocriene systeem omvat de volgende hormoonklieren: hypofyse, schildklier, bijschildklieren, de eilandjes van Langerhans in de alvleesklier, bijnieren en geslachtsklieren (afb. 7.1). Naast endocriene klieren zijn er exocriene klieren, die hun producten via een afvoerbuis afgeven, bijvoorbeeld aan het maag-darmkanaal. Een voorbeeld van een exocriene klier is een speekselklier. Behalve hormonen uit endocriene klieren is er nog een grote groep van hormonen die niet in speciale klieren worden gemaakt maar in bepaalde weefsels. Vandaar de naam voor deze groep: weefselhormonen. Het spijsverteringskanaal (zie hoofdstuk 10) wordt wel beschouwd als de belangrijkste producent van weefselhormonen. Er worden daarin ongeveer tien hormonen geproduceerd. Sommige van deze weefselhormonen zijn al aan de orde gesteld, andere worden besproken in de volgende hoofdstukken. Veel hormonen worden ook synthetisch bereid. Door middel van de zogenaamde recombinant-DNA-techniek

C. A. Bastiaanssen et al., Anatomie en fysiologie, DOI 10.1007/978-90-313-8099-2_7, © Bohn Stafleu van Loghum, 2007

7

227

Hormoonstelsel

Afbeelding 7.1 Ligging van de hormoonklieren bij volwassenen. hypofyse schildklier en bijschildklieren

bijnier alvleesklier

eierstok (ovarium) zaadbal (testis)

(zie hoofdstuk 13) kan men bacterie¨n, na inbouw van humaan DNA, hormonen laten produceren, zoals de bekende hormonen erytropoe¨tine (epo) en insuline. 7.1.1 receptoren Hormonen hebben pas effect wanneer zij gebonden worden aan specifieke ontvangers oftewel receptoren. Deze kunnen gelegen zijn op het celmembraan, in het cytoplasma of in de celkern. De mate waarin de receptoren over het lichaam zijn verdeeld verschilt per hormoon. Voor het schildklierstimulerend hormoon (TSH) uit de hypofyse komen alleen maar receptoren voor op de cellen van de schildklier. De schildklier is dan ook het enige ‘doelwitorgaan’ voor dit hormoon. Aan de andere kant beı¨nvloeden hormonen als adrenaline of insuline zeer veel organen. Adrenaline- en insulinereceptoren zijn wijdverbreid. 7.1.2

wateroplosbare en niet-wateroplosbare hormonen

Wateroplosbare hormonen Wateroplosbare hormonen zijn altijd eiwithormonen of peptidehormonen. Zij zijn altijd opgebouwd uit ketens van aminozuren. Voorbeelden van eiwithormonen zijn: insuline, glucagon en alle hormonen uit de hypofysevoorkwab. De hypofyse-achterkwabhormonen, ADH en oxytocine, bestaan uit korte ketens van aminozuren en worden daarom peptidehormonen genoemd. Tot de wateroplosbare hormonen worden ook gerekend de twee hormonen uit het bijniermerg, namelijk adrenaline en noradrenaline. De wateroplosbare hormonen kunnen zelfstandig met de bloedstroom mee naar de doelwitorganen. Doordat het celmembraan een

228

Anatomie en fysiologie niveau 4

vetachtige barrie`re vormt tussen het extra- en het intracellulaire milieu zijn de wateroplosbare hormonen niet in staat het celmembraan te passeren. De receptoren voor deze hormonen liggen daarom altijd aan de buitenzijde van de cel. Het extracellulaire hormoon, bijvoorbeeld adrenaline, hecht zich aan een specifieke adrenalinereceptor die zich bevindt op het celmembraan van de doelwitcellen, bijvoorbeeld spiercellen (afb. 7.2). Deze binding leidt tot de activering van een bepaald enzym dat zich bevindt aan de binnenkant van het celmembraan. Dit geactiveerde enzym zet de energierijke verbinding ATP (zie par. 1.5) om in een stof die wordt aangeduid als de tweede boodschapper (second messenger). Het extracellulaire hormoon adrenaline wordt als eerste boodschapper (first messenger) beschouwd, dat de productie van de tweede boodschapper (in de cel) stimuleert. Hierdoor ontstaat er een kettingreactie: een reeks op elkaar volgende reacties door middel van talrijke enzymen. Het is te beschouwen als een enzymatische waterval waarbij uiteindelijk het in de cel (bijv. spiercel) opgeslagen glycogeen wordt omgezet in de brandstof glucose. Uit het voorgaande blijkt dat een kleine hoeveelheid van een in water oplosbaar hormoon in de cel een groot effect kan teweegbrengen. Dit voorbeeld toont tevens aan dat er een sterke samenhang bestaat tussen hormonen en de activiteit van bepaalde enzymen. Afbeelding 7.2 Werking van het hormoon adrenaline.

adrenaline

‘eerste boodschapper’

receptor celmembraan enzym

ATP

‘tweede boodschapper’

glycogeen

glucose

Niet-wateroplosbare hormonen De niet-wateroplosbare hormonen worden gemaakt uit cholesterol (zie hoofdstuk 10) en worden daarom steroı¨dhormonen genoemd: de hormonen uit de bijnierschors en de geslachtsorganen. Ook de schildklierhormonen zijn niet-wateroplosbaar. 7.1.3 regulatie van de hormoonproductie Bij alle hormonen staat de snelheid waarmee een hormoon wordt afgegeven aan het bloed onder controle van een intern terugkoppelingsmechanisme (negatieve feedback). Het principe is als volgt. Een hormoon oefent invloed uit op een doelwitorgaan waarbij een functie van dit orgaan meer en meer wordt gestimuleerd. Producten van dit

7

229

Hormoonstelsel

orgaan komen in steeds grotere concentraties in het bloed en remmen in steeds grotere mate de productie van het hormoon. Deze producten, die zorgen voor de terugkoppeling, zijn hormonen of stofwisselingsproducten (metabolieten). Een voorbeeld van het eerste is de productie van testosteron bij de man (afb. 7.3). Dit geslachtshormoon wordt door de testes geproduceerd onder invloed van het hypofysehormoon ICSH (zelfde stof als LH, zie par. 7.2.2). Wanneer de testosteronspiegel in het bloed stijgt wordt de afgifte van ICSH door de hypofyse geremd. Het resultaat is een min of meer constante plasmaspiegel van testosteron. Afbeelding 7.3 Regulatie van de productie van testosteron.

adenohypofyse

+

ICSH – +

testes + testosteron

Een voorbeeld waarbij de terugkoppeling plaatsvindt door de concentratie van een stofwisselingsproduct (metaboliet) is het alvleesklierhormoon glucagon. Dit hormoon stimuleert de afgifte van glucose uit de depots (glycogeen). Stijging van de bloedglucoseconcentratie remt de alvleesklier in de afgifte van glucagon. De waarde waarop de plasmaconcentratie wordt ingesteld staat onder invloed van een veelheid van andere factoren, zoals emotie (adrenaline, cortisol, geslachtshormonen etc.), lichaamstemperatuur (schildklierhormoon) of een 24-uursritme (melatonine, cortisol etc.). 7.2

Hypofyse

De hypofyse (hersenaanhangsel) is een hormoonklier ter grootte van een boon (gewicht ongeveer 0,5 g). Hij ligt pal onder de hypothalamus in het Turkse zadel, een uitholling van het wiggenbeen. De hypofyse bestaat uit de hypofyseachterkwab (neurohypofyse) en de hypofysevoorkwab (adenohypofyse).

230

Anatomie en fysiologie niveau 4

7.2.1 neurohypofyse De neurohypofyse staat met de hypothalamus in verbinding via de hypofysesteel (afb. 7.4), hoofdzakelijk bestaande uit axonen. De hypofysesteel omvat ook een sterk ontwikkeld poortaderstelsel. Deze korte aders beginnen in de hypothalamus, waar ‘releasing hormones’ (RH) en ‘inhibiting hormones’ (IH) worden afgegeven. De aders eindigen in de adenohypofyse. Daar verlaten de releasing hormones en inhibiting hormones de bloedbaan weer. Zij stimuleren of remmen de afgifte van de adenohypofysehormonen. Voor de meeste adenohypofysehormonen bestaat een eigen ‘releasing hormone’. Deze stoffen komen dan ook nooit in de grote circulatie terecht. Afbeelding 7.4 Functioneelanatomische samenhang tussen hypothalamus en hypofyse. hypothalamus

slagader

hypofysesteel ader

hypofysecellen

neurohypofyse hormoonafscheidend neuron adenohypofyse

afvoerende ader

De neurohypofyse geeft twee hormonen af, namelijk het antidiuretisch hormoon (ADH) en het hormoon oxytocine (afb. 7.5). Beide hormonen worden geproduceerd in de cellichamen van zenuwcellen in de hypothalamus. Zij bewegen met de vloeistofstroom door het axon naar het axoneinde in de hypothalamus. Daar worden ze opgeslagen. Na de juiste stimulus worden zij via het bloed van hieruit naar de desbetreffende ‘doelwitorganen’ vervoerd. Antidiuretisch hormoon (ADH) De prikkel voor ADH is een verhoging van de kristalloı¨d-osmotische druk (vooral de natriumconcentratie) van het plasma. Dit wordt geregistreerd in het osmoregulatiecentrum, dat ook in de hypothalamus is gelegen. Het effect van ADH is stimulering van de resorptie van water uit de voorurine en daarmee afname van de urinelozing (mictie)

7

231

Hormoonstelsel

hypothalamus

hypofysesteel neurohypofyse

adenohypofyse groeihormoon

ADH oxytocine prolactine LH

bijnierschorsstimulerend hormoon

FSH

schildklierstimulerend hormoon

bot

bijnierschors

schildklier

zaadbal

eierstok

bijnierschorshormonen

thyroxine

testosteron

oestrogeen + progesteron

Afbeelding 7.5 Hormonen van de adenohypofyse en van de neurohypofyse.

(zie par. 2.2.3 en 5.1.2). Een tweede prikkel voor de afgifte van ADH is een (sterke) daling van de bloeddruk, zoals bij hevig bloedverlies. In de hoeveelheden waarin ADH in dat geval aan het bloed wordt afgegeven, komt een tweede effect op de voorgrond: vaatvernauwing in de perifere bloedvaten. ADH is daardoor (mede)verantwoordelijk voor de bleke kleur van een shockpatie¨nt.

Intermezzo 7.1 Diabetes insipidus Bij diabetes insipidus is sprake van een sterke vorming van urine (diurese). Er wordt dan veel urine geloosd (polyurie) met een geringe concentratie aan opgeloste stoffen. Er bestaan twee vormen: een renale en een centrale diabetes. Bij de renale vorm zijn de nieren ongevoelig voor ADH. Bij deze vorm heeft het dan ook geen zin aan ADH verwante medicijnen te gebruiken. De centrale vorm kan aangeboren zijn, maar kan ook ontstaan door beschadiging van de hypofyse of hypothalamus door ontstekingen, operaties of traumata. Deze patie¨nten hebben baat bij het gebruik van desmopressine (Minrin1), een aan ADH verwant medicijn. Dit middel wordt ook gebruikt bij bedplassen.

borst

232

Anatomie en fysiologie niveau 4

Oxytocine Oxytocine veroorzaakt contractie van glad spierweefsel, met name van de wand van de baarmoeder tegen het einde van de zwangerschap. Hieraan ontleent het hormoon zijn betekenis in de verloskunde (Grieks: oxus = snel; tokos = geboorte). Tijdens de zwangerschap wordt de baarmoeder ongevoelig voor oxytocine door progesteron, dat in grote hoeveelheden door de moederkoek (placenta) wordt geproduceerd. Ook neemt de productie toe van het enzym dat oxytocine afbreekt. Er is tijdens de zwangerschap wel een toename van de oxytocinereceptoren in de spierlaag van de baarmoederwand. Aan het einde van de zwangerschap stijgt de concentratie progesteron in het bloed niet meer (of neemt zelfs iets af), terwijl de concentratie oestrogenen wel toeneemt. Mogelijk is de toegenomen verhouding oestrogeen/progesteron op het einde van de zwangerschap verantwoordelijk voor de toenemende gevoeligheid van de baarmoeder voor oxytocine. Rond de uitgerekende datum van de bevalling (bij een rijpe baarmoeder) is de gevoeligheid twintig keer groter dan halverwege de zwangerschap. Afgifte van oxytocine wordt ook gestimuleerd door prikkeling van mechanoreceptoren in de vagina, baarmoedermond, baarmoeder en de tepels. Dit kan gebeuren door uitzetting van de zwangere baarmoeder door de foetus, maar ook tijdens een coı¨tus. In dat geval bevorderen de samentrekkingen van de baarmoeder het transport van de zaadcellen. Catecholaminen (zoals adrenaline, zie par. 7.6.2) verhinderen de afgifte van oxytocine en remmen de werking van al vrijgekomen oxytocine. Bovendien verminderen zij de doorbloeding van de baarmoeder waardoor stress of angst de bevalling kan vertragen of stopzetten. Oxytocine stimuleert ook de contractie van de spiercellen rondom de melkgangen. Het zorgt er voor dat de melk naar buiten komt (toeschietreflex). De reflex kan via de psyche worden beı¨nvloed. Het denken aan de baby is vaak al genoeg voor het toeschieten van de melk. Hier is de relatie tussen het zenuwstelsel (het limbische systeem, zie par. 6.14.3) en het hormoonstelsel goed te zien. Als gevolg van het effect van adrenaline op de productie van oxytocine kunnen angst, pijn of stress de moedermelkafscheiding (lactatie) remmen. Tijdens het zogen wordt door prikkeling van de tepels via zenuwen de secretie van oxytocine verhoogd. Dit leidt tot pijnlijke contracties van de nog vergrote baarmoeder, dat bekend staat als het verschijnsel naweee¨n. Dit bevordert de afvloed van bloed en weefselresten (de zogeheten lochia). Ook de man produceert oxytocine. Daar zorgt het hormoon tijdens de zaadlozing voor samentrekkingen van de zaadleider. Oxytocine heeft ook een antidiuretische werking. Ten slotte heeft het hormoon effecten op het gedrag. Het is nodig voor de binding tussen moeders en kinderen. Onder invloed van dit hormoon verzwakt het de, bij dieren natuurlijke, neiging om afstand te bewaren. 7.2.2 adenohypofyse De adenohypofyse produceert een groot aantal hormonen (afb. 7.5). Ze kunnen in twee groepen worden onderverdeeld: direct werkende

7

Hormoonstelsel

hormonen (groeihormoon en MSH) en de zogenaamde glandotrope hormonen, die hun werking uitoefenen op andere klieren (Latijn: glandula = klier). Direct werkende hormonen Het groeihormoon (GH) of somatotroop hormoon (STH) heeft een stimulerende werking op de eiwitsynthese waardoor met name de ontwikkeling van spierweefsel wordt bevorderd. Het groeihormoon stimuleert ook de lengtegroei doordat het de groeischijven (epifysairschijven) activeert. Wanneer de adenohypofyse gedurende de jeugdjaren te weinig of teveel groeihormoon produceert ontstaat dwerggroei, respectievelijk reuzengroei. Na de puberteit heeft het teveel aan groeihormoon geen effect meer op de pijpbeenderen, wel op de groei van neus, kin, oren, handen en voeten en ondertanden (acromegalie). In de Verenigde Staten is het gebruik van humaan groeihormoon (geproduceerd met behulp van gentechnologie) als antiverouderingsmiddel in opmars. Groeihormoon wordt ook door sporters (bodybuilders) als doping gebruikt. Het melanocyten-stimulerend hormoon (MSH = MCSH, melanotropine) zorgt bij een foetus voor de normale pigmentatie van de huid en de slijmvliezen (melanine = zwart of donkerbruin pigment). Na de geboorte is de concentratie van dit hormoon te klein om effect te hebben, behalve onder bijzondere omstandigheden. Tijdens de zwangerschap is het MSH verhoogd. Dit veroorzaakt, waarschijnlijk samen met oestrogeen en mogelijk ook progesteron, een verhoogde pigmentatie (hyperpigmentatie), die zichtbaar is op de tepelhof, de genitale huid en de linea alba (zie par. 11.7.2). Een zwangerschapsmasker houdt hier nauw verband mee. Er ontstaat een matig tot donkerbruin, grillig gevormde, scherp begrensde hyperpigmentatie in het gezicht, met name op het voorhoofd, de wangen, de slapen, rondom de ogen en de bovenlip. Na de bevalling nemen de verschijnselen weer af. Zonlicht speelt een belangrijke rol in het blijven bestaan van de hyperpigmentatie na de bevalling.

Intermezzo 7.2 Hyperpigmentatie bij de ziekte van Addison Bij de ziekte van Addison (zie ook intermezzo 7.7) bestaat er een hypofunctie van de bijnierschors, meestal als gevolg van een auto-imuunreactie. Hierdoor functioneert de negatieve terugkoppeling tussen bijnierschors en hypofyse onvoldoende. Als gevolg daarvan wordt de adenohypofyse blijvend gestimuleerd. Zij produceert dan enorme hoeveelheden van het hormoon ACTH dat de bijnierschors stimuleert. Tegelijkertijd wordt ook de afgifte van MSH gestimuleerd, wat hyperpigmentatie van slijmvliezen en dunne delen van de huid (lippen en tepelhof ) tot gevolg heeft. Mogelijk heeft ACTH, in de hoeveelheden waarin het bij de ziekte van Addison voorkomt, zelf ook een stimulerende invloed op de pigmentcellen.

233

234

Anatomie en fysiologie niveau 4

Glandotrope hormonen De veelzijdige invloed van de adenohypofyse blijkt vooral uit het grote aantal glandotrope hormonen dat wordt geproduceerd. Deze hormonen werken indirect doordat ze invloed hebben op andere hormoonklieren. Via terugkoppelmechanismen wordt de productie geregeld naar behoefte. De adenohypofyse produceert de volgende glandotrope hormonen: – thyroı¨d-stimulerend hormoon (TSH); zet de schildklier (thyroı¨d) aan tot vorming van de schildklierhormonen T3 en T4. Deze hormonen hebben via een terugkoppelmechanisme een remmende invloed op de productie van TSH. Door middel van TRH (thyreotropin-releasing hormone) wordt de productie gestimuleerd vanuit de hypothalamus. De productie wordt zowel door de hypofyse als door de hypothalamus geremd door stijging van de concentratie schildklierhormoon (zie par. 7.3); – adrenocorticotroop hormoon (ACTH) is het bijnierschorsstimulerend hormoon. Dit hormoon zet de bijnierschors vooral aan tot productie van glucocorticoı¨den, onder andere cortisol (hydrocortison) (zie par. 7.6.1). Ook de productie van ACTH staat onder invloed van een releasing hormone (RH) uit de hypothalamus, CRH (corticotropin-releasing hormone). De productie van CRH wordt door cortisol geremd (terugkoppeling oftewel feedback). ACTH is een deel van een groter molecuul, dat door de hypofyse wordt geproduceerd. Bij de splitsing van dit molecuul ontstaan nog meer stoffen met hormoonwerking, zoals een stof die de vetsplitsing in de vetdepots stimuleert, waardoor vetzuren vrijkomen; – prolactine stimuleert zowel de ontwikkeling van de borstklieren als de melksecretie in de borstklieren na de bevalling. De productie van prolactine wordt geremd door dopamine en door hoge concentraties oestrogeen en progesteron. Aan het eind van de zwangerschap is de concentratie van prolactine in het bloed van de moeder tot twintigmaal zo hoog als bij niet-zwangeren. Toch blijft de melkproductie in die periode zeer beperkt (deze eerste melk wordt colostrum genoemd). Dit is te verklaren uit de hoge concentraties oestrogeen en progesteron, die door de placenta worden geproduceerd. Na de bevalling dalen de concentraties van deze hormonen zeer snel en valt hun remmende effect weg, waardoor de melkproductie op gang komt. De hoge concentratie prolactine in het bloed remt, via een negatieve terugkoppeling, het vrijkomen van het releasing hormone LHRH uit de hypothalamus. Hierdoor daalt de afgifte van de gonadotrope hormonen LH en FSH, hormonen die nodig zijn voor de ontwikkeling van de eicel en de ovulatie. Dit leidt tot onderdrukking van de ovulatie, waardoor tijdens de zwangerschap ook de menstruatiecyclus uitblijft. – gonadotrope hormonen; deze glandotrope hormonen stimuleren in de geslachtsklieren (gonaden) zowel de productie van geslachtshormonen als de productie van geslachtscellen. De productie van gonadotrope hormonen wordt vanuit de hypothalamus gestimuleerd door een releasing hormone LHRH of GnRH (gonadotrofine releasing hormone) genoemd. De afgifte

7

235

Hormoonstelsel

hiervan wordt geremd door de geslachtshormonen (feedback). Er zijn twee gonadotrope hormonen: follikelstimulerend hormoon (FSH); dit hormoon bevordert bij de vrouw de groei en de ontwikkeling van de follikels in de eierstok en daarmee ook de productie van het hormoon oestrogeen in de Graafse follikel (zie par. 12.3.1). Bij de man bevordert FSH de vorming van zaadcellen in de testes; luteı¨niserend hormoon (LH); dit hormoon bevordert bij de vrouw vochtophoping in de Graafse follikel, waardoor de druk daarin dermate toeneemt dat de follikel barst en de ovulatie plaatsvindt. Bovendien stimuleert dit hormoon de ontwikkeling van het gele lichaam (corpus luteum) dat na de ovulatie uit de Graafse follikel is ontstaan. Het gele lichaam produceert het vrouwelijk geslachtshormoon progesteron. Bij de man stimuleert LH de cellen van Leydig in de testes tot productie van het mannelijk geslachtshormoon testosteron. Ook de placenta produceert gonadotrope hormonen (HCG) (zie hoofdstuk 12). .

.

7.3

Schildklier

De schildklier (thyroı¨d, glandula thyroidea) (afb. 7.6) ligt aan de voorzijde van de hals en bestaat uit twee lobben (‘vleugels’) die door een weefselbrug (isthmus) met elkaar verbonden zijn. De beide lobben liggen tegen het strottenhoofd en bedekken de bovenste kraakbeenstukken van de luchtpijp. Afbeelding 7.6 Schildklier van voren (links) en van achteren gezien (rechts). Let op de ligging van de bijschildklieren. strottenhoofd

schildklier schildklier bijschildklier

luchtpijp

Microscopisch gezien bestaat iedere lob uit en groot aantal blaasjes ( follikels) die gevuld zijn met een gelachtige vloeistof, het colloı¨d. De wand van iedere follikel bestaat uit e´e´n laag epitheel (afb. 7.7). De cellen van dit epitheel zorgen voor de secretie van de hormonen T3 (tri-joodthyronine) en T4 (tetrajoodthyronine, thyroxine). De namen van de hormonen zijn ontleend aan het feit dat ze per molecuul respectievelijk drie en vier atomen jood bevatten. Beide hormonen

236

Anatomie en fysiologie niveau 4

worden gekoppeld aan eiwit, als thyroglobulinen, niet-actieve hormonen, opgeslagen in het colloı¨d. Afbeelding 7.7 Schildklierfollikel. Links: opslagfase; rechts: actieve fase (‘lege follikel’). gestapeld colloïd

follikelepitheel

7.3.1 synthese van de schildklierhormonen De synthese van T3 en T4 wordt in twee stappen gestimuleerd. Als eerste produceert de hypothalamus het TRH (thyrotropin-releasing hormone). Dit hormoon brengt de hypofyse ertoe TSH (thyroı¨d-stimulerend hormoon) af te geven aan de circulatie. Onder invloed van TSH worden de beide hormonen T3 en T4 uit de depotvorm vrijgemaakt. Vrijwel alle schildklierhormonen worden gekoppeld aan plasma-eiwitten, vooral aan het thyroxinebindend globuline (TBG), door het bloed naar de doelwitorganen vervoerd. Er wordt ongeveer vijftien keer zoveel T4 geproduceerd als T3, maar de binding van T3 aan de receptoren is ongeveer tien keer sterker dan die van T4, zodat het effect van de schildklierhormonen voornamelijk veroorzaakt wordt door T3. T3 en T4 remmen zowel de hypothalamus als de hypofyse bij de afgifte van respectievelijk TRH en TSH, zodat hun concentratie op een constant niveau gehouden wordt. Dit niveau wordt door een groot aantal factoren beı¨nvloed (zie verder). Voor de opbouw van T3 en T4 is jood in het voedsel noodzakelijk. Bij een tekort aan jood is de schildklier niet in staat voldoende T3 en T4 te produceren, waardoor de plasmaconcentratie van deze stoffen voortdurend is verlaagd. Dit leidt tot een vergroting van de schildklier (struma). Dit is als volgt te verklaren: bij een lage schildklierhormoonspiegel wordt de productie van TRH en TSH onvoldoende geremd. De schildklier wordt daardoor voortdurend gestimuleerd, ook in de productie van follikels. Struma komt vooral veel voor in bergstreken, omdat de bodem daar onvoldoende jood bevat. In Europa en de Verenigde Staten wordt jood aan het keukenzout toegevoegd. 7.3.2 werking van de schildklierhormonen De schildklierhormonen hebben een breed werkingsgebied. Ze bevorderen via de eiwitopbouw in de cellen de groei. Een kind met een verhoogde schildklierwerking zal sneller groeien, maar de groei zal ook vroeger stoppen. Zo sluiten onder andere de groeischijven eerder dan normaal. Uiteindelijk kan het kind zelfs kleiner uitvallen. Minstens zo belangrijk is het effect van de schildklierhormonen op de ontwikkeling van de hersenen voor en na de geboorte (intermezzo 7.3).

7

Hormoonstelsel

Een tweede belangrijk effect van schildklierhormonen is verhoging van de enzymactiviteit in de mitochondrie¨n. Daarmee zijn de schildklierhormonen bepalend voor het basaalmetabolisme (BM). Onder het basaalmetabolisme wordt verstaan de stofwisseling in rust (onder standaardcondities: een omgevingstemperatuur van 22 8C, acht uur niet eten en 48 uur geen eiwit eten en ten minste dertig minuten in lichamelijke en geestelijke rust verkeren (niet slapen)). In rust wordt de stofwisseling voornamelijk bepaald door de anabole processen. De snelheid hiervan is opmerkelijk constant. Voor een jonge volwassen man ligt het basaalmetabolisme dan ongeveer op 4 kJ (bijna 1 kcal) per kg lichaamsgewicht per uur. Voor een jonge volwassen man van 70 kg komt dat neer op 6.720 kJ (1.606 kcal) per etmaal. Voor vrouwen is dat 10% lager, vanwege de grotere vetmassa en dus het geringere warmteverlies. Het basaalmetabolisme daalt met de leeftijd en is hoger bij herstel van een ziekte. Bij een omgevingstemperatuur van minder dan 20 8C is het basaalmetabolisme niet toereikend om het lichaam op temperatuur te houden. Het temperatuurregulatiecentrum in de hypothalamus zal dan de afgifte van TRH stimuleren. Uiteindelijk leidt dit tot een verhoogde concentratie van de schildklierhormonen in het bloed en dus tot een toegenomen verbranding zolang de omgevingstemperatuur onder 20 8C blijft. Bij dit proces is de integratie, die er bestaat tussen neurologische en hormonale regulatie, goed waarneembaar. Ook het dag/nachtritme beı¨nvloedt de concentratie van de schildklierhormonen: ’s nachts is de concentratie lager en de lichaamstemperatuur daalt. Bij vrouwen is het basaalmetabolisme onder invloed van progesteron na de ovulatie tot de menstruatie 20% hoger dan daarvoor, wat tot uitdrukking komt in een stijging van de lichaamstemperatuur met 0,3 8C of meer. De ontwikkelingsprocessen in de foetus zijn er verantwoordelijk voor dat het basaalmetabolisme van de moeder tijdens zwangerschap ook is verhoogd.

Intermezzo 7.3 Hypothyreoı¨die Bij een tekort aan schildklierhormoon (hypothyreoı¨die) bij een kind zal de groei achterblijven. Bij cretinisme is er sprake van een aangeboren hypothyreoı¨die (congenitale hypothyreoı¨die, CHT). Congenitale hypothyreoı¨die is een van de vele stofwisselingsziekten, die met de hielprik (par. 13.4.2) kan worden opgespoord. Zonder behandeling zal de verstandelijke en lichamelijke ontwikkeling van het kind ernstig achterblijven. De behandeling bestaat uit het slikken van synthetisch schildklierhormoon zoals levothyroxine (Thyrax1). Naast de aangeboren vorm van hypothyreoı¨die bestaan er mildere vormen van een verminderde werking van de schildklier, die kunnen ontstaan door ontstekingen, een joodtekort en bestraling. De symptomen passen grotendeels bij het beeld van een trage stofwisseling: traagheid, slaperigheid, een lage hartslagfrequentie, obstipatie en een neiging tot overgewicht. Bij het

237

238

Anatomie en fysiologie niveau 4

uitvallen van de schildklierfunctie kan myxoedeem (deegachtige verdikking van de huid) ontstaan: zwelling in het gezicht, vooral onder de ogen. Ter onderscheid met oedeem door ophoping van weefselvocht wordt deze vorm ook wel ‘non-pitting’-oedeem genoemd (hierin is geen nablijvend kuiltje te drukken). Er is nog geen verklaring voor dit verschijnsel. In de meest voorkomende vorm van hyperthyreoı¨die (ziekte van Graves) zijn in het bloed antilichamen aantoonbaar, die de receptoren voor TSH veel langduriger prikkelen dan TSH zelf met een overproductie van T3 en T4 tot gevolg. Deze antilichamen (TSI: thyroı¨d-stimulerend immunoglobuline) zijn het product van een auto-immuunreactie tegen de eigen schildklier. Door het terugkoppelsysteem is de concentratie TSH in het bloed van deze patie¨nten wel lager dan normaal. De symptomen bestaan uit prikkelbaarheid, het slecht verdragen van warmte, gewichtsverlies enzovoort. Een opvallend symptoom is exoftalmie (uitpuilende ogen), waarbij de oogbol naar voren verplaatst is.

Behalve voornoemde hormonen produceert de schildklier eveneens het hormoon calcitonine. Calcitonine werkt bloedcalciumverlagend en heeft bij de mens waarschijnlijk een gering effect. 7.4

Bijschildklieren

De bijschildklieren (glandulae parathyroideae) (afb. 7.6) zijn kliertjes die, als enkele millimeters grote doperwtjes, tegen en in de achterzijde van de schildklier liggen. De meestal vier bijschildklieren produceren het parathormoon (PTH). De doelwitorganen van het parathormoon zijn botweefsel, nieren en darmwand. Parathormoon verhoogt de calciumspiegel. Bij een laag calciumgehalte stijgt de productie van parathormoon en bij een hoge calciumconcentratie in het bloed daalt de productie. Parathormoon heeft ook invloed op het fosfaatgehalte van het bloed. Het verlaagt de fosfaatspiegel door in de nieren de excretie van fosfaten te bevorderen. 7.5

Alvleesklier

De alvleesklier (pancreas) ligt achter het buikvlies in de bovenbuik en is ongeveer 15-20 cm lang. De alvleesklier bestaat uit de alvleesklierkop, het -lichaam en de -staart (afb. 7.8). De alvleesklierkop past in de bocht van de twaalfvingerige darm en sluit aan op het dunnere lichaam, dat overgaat in de staart, die reikt tot aan de milt. Het is een klier met een dubbele functie: exocrien en endocrien. In dit hoofdstuk komt alleen het endocriene deel aan de orde: de eilandjes van Langerhans. In hoofdstuk 10 wordt de exocriene functie behandeld (par. 10.16).

7

239

Hormoonstelsel

Afbeelding 7.8 Alvleesklier (pancreas): ligging (links) en microfoto (rechts). a. eilandje van Langerhans; b. exocrien klierweefsel; c. afvoerbuis voor alvleeskliersap.

galblaas b maag galbuis alvleesklier afvoerbuis alvleeskliersap

a

twaalfvingerige darm

c

7.5.1 eilandjes van langerhans Het endocriene deel wordt gevormd door de eilandjes van Langerhans, die samen slechts ongeveer 2 tot 3% uitmaken van het totale alvleesklierweefsel. Ze liggen vooral in de staart. Ieder eilandje is een celgroepje met een gemiddelde diameter van ongeveer 150 mm. Het aantal cellen in een eilandje varieert van ongeveer 80 tot 200. Het totale aantal eilandjes bedraagt 1 tot 1,5 miljoen. De eilandjes bevatten drie belangrijke soorten cellen die ieder een hormoon produceren: – a-cellen (alfacellen); ze vormen ongeveer 15-20% van het totale aantal eilandjescellen en produceren het hormoon glucagon; – b-cellen (be`tacellen); ze vormen 60-70% van het totaal aantal cellen en produceren het hormoon insuline. – d-cellen (deltacellen); deze vrij kleine cellen maken ongeveer 10% uit van het totaal; ze produceren, evenals de hypothalamus, het hormoon somatostatine. 7.5.2 insuline en glucagon Een maaltijd kan in totaal wel 200 g koolhydraten bevatten. Toch stijgt de glucoseconcentratie in het bloed na deze maaltijd nooit verder dan 1,4 g/l (dit komt overeen met 7,5 mmol/l). Drie tot vier uur na de maaltijd is de glucoseconcentratie altijd nog 0,9 g/l (5 mmol/l). Blijkbaar is het essentieel dat de bloedglucoseconcentratie niet te veel schommelt. Een te lage glucosespiegel (hypoglykemie) leidt tot een tekort aan voedingsstoffen in de hersenen, omdat dit orgaan afhankelijk is van het door het bloed aangevoerde glucose. Bij een te hoge spiegel (> 10 mmol/l) verliest het lichaam glucose met urine (glucosurie, hoofdstuk 5). Behalve dat daarmee een belangrijke brandstof verloren gaat, heeft hyperglykemie ook nog schadelijke effecten op de meeste organen. De pancreashormonen insuline en glucagon spelen de belangrijkste rol bij het constant houden van de bloedglucosespiegel. De belangrijkste prikkel voor de afgifte van insuline is stijging van de glucoseconcentratie. Dit hormoon zal dus na de maaltijd worden afgegeven. Voordat het glucose in het bloed is opgenomen zijn de b-cellen reeds gevoelig gemaakt (gesensibiliseerd) door hormonen die in het maagdarmkanaal worden gevormd onder invloed van het voedsel (hoofdstuk 10). Door de sensibilisatie zal de productie van insuline worden gestimuleerd. Insuline zorgt ervoor, dat het glucose snel in de

240

Anatomie en fysiologie niveau 4

lichaamscellen wordt opgenomen; het verlaagt de bloedglucosespiegel (hypoglykemische werking). Door het verbruik van glucose dreigt de concentratie in het bloed tussen twee maaltijden te veel te dalen. De alvleesklier reageert daar op met de afgifte van glucagon. Door dit hormoon wordt glucose vrijgemaakt uit de voorraden (glycogeen in vooral de lever) en aan het bloed afgegeven. Glucagon verhoogt de bloedglucosespiegel (hyperglykemische werking). De hypoglykemische werking van insuline wordt bereikt op de volgende wijze: – insuline is noodzakelijk voor de doorlaatbaarheid van het celmembraan voor glucose. De opname van glucose in de hersenen is insulineonafhankelijk; – in de lever- en spiercellen bevordert insuline de omzetting van glucose in glycogeen (glycogenese, glycogeenvorming). In hoeverre glucose wordt afgebroken of opgeslagen hangt af van de energiebehoefte van een cel; – insuline heeft een remmende invloed op de vorming van glucose uit eiwitten en vetten (gluconeogenese) in de lever (par. 10.17.4). Insuline vervult de volgende drie functies: – bloedglucoseverlagende (hypoglykemische) werking; – bevordering van de eiwitopbouw in de cellen en de remming van de afbraak van eiwitten. – bevordering van de vetopbouw en de remming van de afbraak van vetten. Bij gebrek aan insuline stijgt dan ook het bloedglucosegehalte, terwijl de afbraak van eiwitten en vetten zal toenemen.

Intermezzo 7.4 Diabetes mellitus Bij diabetes mellitus is de afgifte van insuline door de alvleesklier afwezig of onvoldoende. Dit kan worden veroorzaakt doordat de b-cellen te weinig of in het geheel geen insuline produceren (diabetes mellitus type 1). Deze vorm begint meestal op vroege leeftijd. Bij de andere vorm (diabetes mellitus type 2) verloopt de productie van insuline steeds trager en neemt de gevoeligheid van de lichaamscellen voor het hormoon steeds verder af. Deze vorm openbaart zich meestal op latere leeftijd, vaak na een langdurige periode van overgewicht. Door de te lage insulinespiegel in het bloed is bij beide typen de glucoseconcentratie in het bloed verhoogd. Wanneer deze de nierdrempel van 10 mmol/l (zie hoofdstuk 5) overschrijdt, bevat de urine ook glucose (glucosurie) en wordt de hoeveelheid geloosde urine (diurese) sterker dan normaal (polyurie). Als gevolg daarvan heeft de patie¨nt voortdurend dorst. Veel plassen en dorst is een ongewone combinatie en daarmee vaak een aanwijzing voor diabetes mellitus. Verder ontwikkelen zich talloze vaatdefecten met een veelheid aan gevolgen, zoals een sterk verhoogde kans op CVA’s, hartinfarcten en blindheid.

7

Hormoonstelsel

Omdat de lichaamscellen geen glucose kunnen opnemen moeten zij noodgedwongen al hun energie halen uit de verbranding van vetten. In zo’n situatie worden er giftige verbindingen gevormd, die bekend staan onder de naam ketonen, ketozuren of ketonbodies. Deze verbindingen, waartoe ook aceton gerekend wordt, zijn te ruiken in de adem en het transpiratievocht van de patie¨nt. Zij verlagen de pH van het bloed en zijn ook schadelijk voor het zenuwstelsel en kunnen tot een coma leiden. Dit coma wordt een ketoacidotisch (‘hyperglykemisch’) coma genoemd. Een patie¨nt met een ketoacidose moet soms bicarbonaat krijgen om de pH te corrigeren en insuline om de celmembranen weer doorlaatbaar te maken voor glucose. Diabetes type 2 is vaak lang onder controle te houden met een dieet en orale glucoseverlagende middelen (antidiabetica). Een patie¨nt met diabetes type 1 moet vaak al vanaf de kindertijd insuline spuiten. Daarbij moet de dosis steeds worden aangepast aan het dieet en de (te verwachten) inspanning. Wanneer er te veel insuline wordt gebruikt kan de glucoseconcentratie te sterk dalen. De lichaamscellen hebben dan wel voldoende glucose, maar de hersenen niet. Zij zijn immers volledig afhankelijk van de hoeveelheid glucose uit het bloed. Bij een concentratie van glucose van 3 mmol/l (0,5 g/l) worden de hersencellen extra prikkelbaar. De patie¨nt raakt geagiteerd en begint te zweten. Bij een concentratie van 1 mmol/l (0,2 g/l) raakt de patie¨nt bewusteloos. Bij nog lagere concentraties kan hij in hypoglykemisch coma geraken. Bij ernstige hypoglykemie is toediening van glucose en glucagon geı¨ndiceerd.

Een groot aantal hormonen heeft een anti-insuline-effect en verhoogt daarmee de concentratie bloedglucose. Deze hormonen stimuleren processen, waarbij de vraag naar glucose is verhoogd. Hiertoe behoren: – adrenaline, dat wordt geproduceerd in perioden van actie en verhoogde waakzaamheid (zie hoofdstuk 6); – cortisol, dat vooral door stress wordt opgewekt (zie par. 7.6.1); – schildklierhormoon; – groeihormoon.

Intermezzo 7.5 Glucosetolerantietest (GTT) Na een intraveneuze injectie van glucose zal de bloedsuikerspiegel bij een gezond persoon slechts gedurende korte tijd toenemen. De reden hiervan is de snelle productie van insuline als antwoord op de injectie en de opname van glucose in de lever en de spieren. Door de glucoseconcentratie en de insulinespiegel in het bloed te bepalen op verschillende momenten voor en na de inname van glucose (intraveneus of oraal), kan een indruk

241

242

Anatomie en fysiologie niveau 4

verkregen worden of de onderzochte persoon diabetes heeft. In afbeelding 7.9 is het resultaat vastgelegd. Na een injectie van 50 g glucose stijgt bij een gezond persoon de glucoseconcentratie van 5 mmol/l zeer snel naar 25 mmol/l. Daarna daalt de glucosespiegel vrij snel evenals de insulinespiegel. In geval van een type-2-diabetespatie¨nt komt de insulineproductie slechts langzaam op gang (de beginpiek ontbreekt) zodat de bloedglucoseconcentratie oploopt tot ongeveer 35 mmol/l. Afbeelding 7.9 Beloop van de glucose- en insulineconcentraties in het bloedplasma na een intraveneuze injectie van 50 g glucose bij een gezond proefpersoon en een patie¨nt met diabetes type 2. gluc = glucose ins = insuline

insuline ␮U/l

plasmaglucose mmol/l 40

80 ins 60

30

40

20 gluc ins 10

20 gluc

0

0 0

30

60

90

120 minuten

50 g glucose normaal type-2-diabetes

7.5.3 somatostatine Somatostatine remt zowel de endocriene functie (productie van insuline en glucagon) als de exocriene functie (productie van spijsverteringsenzymen) van de alvleesklier. Ook de activiteit van een groot aantal processen in het maag-darmkanaal wordt door somatostatine onderdrukt. Zo wordt de afgifte van gastrine en pepsine verminderd, de maaglediging vertraagd en de doorbloeding en beweeglijkheid van de darm verminderd. De gezamenlijke effecten duiden erop dat somatostatine de snelheid waarmee voedingsstoffen in het bloed en in de lichaamscellen komen, vertraagt. 7.6

Bijnieren

Iedere bijnier (adren, Latijn: ad = bij, nier = ren) (afb. 7.10) ligt als een driehoekig kapje op de nier en is opgebouwd uit de schors (cortex) en het merg (medulla).

7

243

Hormoonstelsel

Afbeelding 7.10 Ligging en bouw van de bijnieren.

bijnierschors bijniermerg

nier

urineleider

De schors is een geel gekleurde laag (ongeveer 2 mm dik) die zich ontwikkeld heeft uit hetzelfde weefsel als de geslachtsklieren (gonaden). Het mergdeel van de bijnieren heeft zich ontwikkeld uit embryonaal sympathisch zenuwweefsel. Schors en merg, anatomisch een eenheid, zijn fysiologisch onafhankelijk van elkaar. 7.6.1 bijnierschors De schors bestaat van binnen naar buiten uit de volgende drie concentrische lagen (afb. 7.11): – zona glomerulosa; – zona fasciculata; – zona reticularis.

bijnier zona glomerulosa schors zona fasciculata merg

zona reticularis ACTH RAA

cortisol geslachtshormoon aldosteron

De schorshormonen worden corticosteroı¨den genoemd. Ze zijn, evenals de geslachtshormonen uit de gonaden, afgeleid van cholesterol. Wat hun werking betreft worden ze ingedeeld in drie groepen: mineralocorticoı¨den, glucocorticoı¨den en geslachtshormonen. Mineralocorticoı¨den De mineralocorticoı¨den hebben invloed op de mineraalhuishouding en worden geproduceerd in de buitenste laag van de bijnierschors (zona glomerulosa). Het meest bekende mineralocorticoı¨d is het hormoon aldosteron, dat in de nieren zorgt voor de terugresorptie van natrium en water (natriumretentie) en de uitscheiding van kalium. Dit verklaart dan ook dat een lage natrium- en een hoge kaliumconcentratie in het bloed stimulerend werken op de afgifte van aldosteron.

Afbeelding 7.11 Schematische bouw van de bijnier (links) en van een detail van de schors (rechts).

244

Anatomie en fysiologie niveau 4

Het hormoon maakt deel uit van het RAA-systeem (RAAS) dat betrokken is de regulatie van de bloeddruk (par. 2.2.3). Glucocorticoı¨den De glucocorticoı¨den worden geproduceerd door de beide binnenste lagen van de schors. Het bekendste glucocorticoı¨d is cortisol (hydrocortison). De synthese van cortisol in de middelste laag van de bijnierschors wordt gestimuleerd door ACTH (adrenocorticotroop hormoon) uit de adenohypofyse onder invloed van CRH (corticotropin-releasing hormone) uit de hypothalamus. Cortisol remt zijn eigen synthese, zowel op het niveau van de hypothalamus als op dat van de hypofyse, zodat de plasmaconcentratie redelijk constant wordt gehouden. Het 24uursritme (de biologische klok) heeft wel invloed op deze concentratie: ’s morgens vroeg is deze het hoogst. Daarmee wordt het lichaam voorbereid op de activiteiten van de dag. De laagste concentratie wordt midden in de nacht bereikt. Talloze factoren hebben invloed op de instelwaarde van de plasmaconcentratie van cortisol. Deze factoren worden samen de stressfactoren genoemd. Dit kunnen zowel fysieke als psychische prikkels zijn. Voorbeelden van fysieke prikkels zijn: (fel) licht, (hard) geluid, hoge temperaturen en verwondingen. Zelfs de kleur licht uit een tl-buis heeft invloed op de hoeveelheid cortisol in het bloed. Psychische prikkels zijn bijvoorbeeld zware inspanning, angst en spanning. Hier komt de verbinding tussen het zenuwstelsel en het hormoonstelsel duidelijk naar voren. Alle effecten van cortisol zijn erop gericht om de hersenen ten tijde van stress adequaat te laten functioneren. Omdat de hersenen voor hun energievoorziening volledig afhankelijk zijn van de glucose die door het bloed wordt aangevoerd, komen de effecten van cortisol vooral neer op het vrijmaken van glucose uit de voorraden, het bevorderen van de aanmaak van glucose en het remmen van processen die energie gebruiken. De onderdrukking van afweer en allergische reacties zijn voorbeelden van dit laatste effect. Naast de invloed van cortisol op de glucosehuishouding heeft het hormoon ook nog een (zwakkere) mineralocorticoı¨de werking, vergelijkbaar met aldosteron: het stimuleert de resorptie van natrium in de nieren, ten koste van kalium. Vanwege de eigenschappen van cortisol bij vermindering van de algemene afweer en immuniteit worden afgeleiden van dit hormoon veel gebruikt als geneesmiddel. De bekendste stof is prednison. Het toepassingsgebied bestrijkt reumatologische aandoeningen, astma, multipele sclerose, ontstekingen aan het bewegingsapparaat en nog veel meer. Geslachtshormonen In de binnenste laag van de bijnierschors vindt de productie plaats van mannelijke geslachtshormonen (androgenen) en vrouwelijke geslachtshormonen: oestrogenen en progesteron. Deze productie is

7

Hormoonstelsel

gering in verhouding tot die in de gonaden (zie hoofdstuk 12). De productie in de schors speelt waarschijnlijk een rol bij de ontwikkeling van de primaire en secundaire geslachtskenmerken (haargroei in de schaamstreek en oksels) en bij de groeispurt tijdens de kinderleeftijd.

Intermezzo 7.6 Adrenogenitaal syndroom (AGS) Dit syndroom ontstaat door een overmatige productie van de androgenen in de bijnierschors. Het is een autosomaal recessief erfelijke aandoening waarbij er een defect is aan het enzym 21hydroxylase (21-hydroxylasedeficie¨ntie). Hierdoor wordt onvoldoende cortisol gevormd. Ook de aanmaak van aldosteron kan verlaagd zijn. Er is nu geen negatieve feedback zodat de concentratie ACTH stijgt. Dit leidt weer tot aangeboren vergroting van de bijnierschors met overproductie van androgenen, zoals testosteron. Testosteron veroorzaakt bij meisjes tijdens het intra-uteriene leven een vermannelijking (virilisatie) van de uitwendige geslachtsorganen. Er kan een balzak (scrotum) ontstaan door fusie van de schaamlippen en een penis. Bij het jongetje is ook een versterkte virilisatie. Het scrotum kan donker gepigmenteerd zijn door een MSH-achtig hormoon dat ook, tegelijk met ACTH, verhoogd wordt aangemaakt. De penis kan aan de forse kant zijn. Omdat ook de aldosteronproductie door het enzymdefect verminderd kan zijn, kan al binnen twee weken na de geboorte een addisoncrisis optreden met shock, projectielbraken en zoutverlies. AGS is een van de vele stofwisselingsziekten die met de hielprik (par. 13.4.2) kan worden opgespoord.

Intermezzo 7.7 Hypo- en hyperfunctie van de bijnierschors. Hypofunctie Bij de ziekte van Addison is er een hypofunctie van de bijnierschors met als gevolg lage spiegels van aldosteron en cortisol. Het tekort aan aldosteron kan leiden tot een tekort aan natrium en een teveel aan kalium in het bloed, acidose en uitdroging. Door het tekort aan cortisol is de patie¨nt onvoldoende in staat glucose vrij te maken uit de voorraden en nieuw glucose aan te maken, met spierzwakte tot gevolg. De patie¨nt is ook buitengewoon ontvankelijk voor stress en onschuldige infecties zijn al snel levensbedreigend. De hyperpigmentatie bij de ziekte van Addison is al besproken in intermezzo 7.2. Hyperfunctie Het syndroom van Cushing ontstaat bij hyperfunctie van de bij-

245

246

Anatomie en fysiologie niveau 4

nierschors, vaak door overproductie van ACTH, ook buiten de hypofyse. Opvallend is het vrijmaken van vet uit het onderste deel van het lichaam, terwijl in de bovenste helft (waaronder de nek) juist vet wordt afgezet. Oedemen in het gelaat geven de patie¨nt het vollemaansgezicht. De androgene werking van de bijnier kan acne en een mannelijk beharingspatroon bij vrouwen (hirsutisme) veroorzaken. De bloedglucoseconcentratie na een maaltijd kan bij het cushing-syndroom hoog oplopen, wat vaak leidt tot glucosurie. Overal in het lichaam wordt eiwit afgebroken, wat in het bijzonder tot uitdrukking komt in atrofie van de spieren. Vermindering van de eiwitsynthese in witte bloedcellen verzwakt het immuunsysteem zodat deze patie¨nten vaak overlijden aan infecties. Ook in de huid zijn minder eiwitvezels aanwezig, waardoor de huid dun is en er kenmerkende paarse strepen ontstaan.

7.6.2 bijniermerg Het bijniermerg ontwikkelt zich embryonaal, oorspronkelijk als deel van het sympathische zenuwstelsel. De cellen uit dit systeem produceren noradrenaline als neurotransmitter (zie hoofdstuk 6). In een later ontwikkelingsstadium gaan deze cellen zich onderscheiden tot kliercellen, waarbij noradrenaline voor 80% wordt omgezet in adrenaline. Adrenaline en noradrenaline worden daarna beide in het bloed afgegeven in een verhouding 4:1. De conclusie kan zijn dat adrenaline werkt als hormoon en noradrenaline vooral (maar dus niet uitsluitend) als neurotransmitter in het sympathische zenuwstelsel. Wanneer het lichaam in een ‘sympathische’ toestand verkeert (alarmsituaties: FFF-reacties (fight-, flight-, fright-reactions/vecht-, vlucht-, schrikreacties)) worden de organen zo dubbel beı¨nvloed, namelijk hormonaal (voornamelijk via adrenaline) en neurologisch via noradrenaline als neurotransmitter. Adrenaline heeft effect op alle organen. In de lever en in de spieren bevordert het de omzetting van glycogeen tot glucose waardoor de bloedglucosespiegel stijgt. Doordat adrenaline de hartslagfrequentie en het slagvolume en daardoor ook het hartminuutvolume (hmv) verhoogt, zal de bloeddruk stijgen. De ademhaling wordt door adrenaline versneld, de bloedvaten in de actieve spieren worden erdoor verwijd, terwijl vrijwel alle andere bloedvaten erdoor worden vernauwd. Zo zal de doorbloeding van het maag-darmkanaal en de huid worden geremd. De effecten van noradrenaline als hormoon zijn voor een groot deel vergelijkbaar met die van adrenaline. Er zijn wel wat accentverschillen. Zo geeft noradrenaline een sterkere vaatvernauwing in huid en spijsverteringsorganen en worden de skeletspieren en de longen juist meer door adrenaline beı¨nvloed.

7

Hormoonstelsel

7.7

Gonaden

De eierstokken (ovaria) en zaadballen (testes) worden gonaden oftewel geslachtsklieren genoemd. Zij hebben een dubbele functie: productie van geslachtscellen/voortplantingscellen en de productie van geslachtshormonen. De eierstokken produceren oestrogeen (oestron) en progesteron. Oestrogeen wordt geproduceerd in de wand van de Graafse follikel onder invloed van het hormoon FSH uit de adenohypofyse. Progesteron wordt geproduceerd in het gele lichaam (corpus luteum) onder invloed van het hormoon LH. De testes produceren het mannelijk geslachtshormoon testosteron onder invloed van het hormoon LH uit de adenohypofyse. Gezien de sterke samenhang tussen de hormoonproductie en de processen met betrekking tot de voortplanting, wordt dit in hoofdstuk 12 in zijn geheel aan de orde gesteld.

247

Zintuigen

8

Voor de informatievoorziening zijn de zintuigen onontbeerlijk. Ze stellen de mens in staat om waar te nemen wat er rondom hem en in hem gebeurt. Een zintuig is een orgaan dat een bepaald soort prikkels, waarvoor het gevoelig is, in de vorm van een impuls via een aanvoerende zenuw doorgeeft aan een bepaald gedeelte van de hersenen waar men zich al dan niet van de prikkel bewust wordt. De zintuigcel die de passende (adequate) prikkel opvangt en doorgeeft naar de zenuwcel wordt sensor genoemd. Prikkels komen niet alleen vanuit de buitenwereld maar ook vanuit het lichaam zelf, zoals pijn, hongergevoel, dorst, spanning en angst. Enkele voorbeelden van prikkels van buiten het lichaam zijn koude, warmte, lawaai, donker/licht, kleur en geur. 8.1

Sensoren

Informatie over ons lichaam en de wereld daarbuiten kan als verschillende vormen van energie worden ontvangen: als geluid, licht, warmte, chemische energie enzovoort. Sensoren zijn in staat om deze vormen van energie om te zetten in elektrische energie. Iedere sensor kan slechts e´e´n vorm van energie omzetten. Een voorbeeld is de prikkelvorming in de staafjes in het oog (zie par. 8.1.4). Deze bevatten de stof rodopsine, dat onder invloed van het licht ontleed wordt, waardoor een verandering optreedt in de membraanpotentiaal van de sensor. Dit wordt overgedragen aan de zenuwcel waarmee het staafje in verbinding staat. Vele staafjes zijn aangesloten op dezelfde zenuwcel. Is er nu een zwakke lichtprikkel, dan kunnen deze zwakke prikkels van vele staafjes opgeteld worden. Dit in tegenstelling tot de kegeltjes; elk kegeltje heeft zijn eigen zenuwcel. Vandaar dat men in de schemer geen kleuren ziet: men ziet alleen met de staafjes en die onderscheiden geen kleuren. Andere factoren die bij het opvangen van informatie door sensoren een rol spelen zijn: – adequate (passende) prikkel; zintuigcellen zijn slechts gevoelig voor bepaalde prikkels. Deze prikkels worden specifiek genoemd. Toch kunnen ook niet-adequate prikkels een prikkeling van een bepaald zintuig veroorzaken. Zo is licht de adequate prikkel voor het oog, maar het geven van een stomp op het oog (overprikkeling met een niet-adequate prikkel) laat iemand ‘sterretjes zien’;

C. A. Bastiaanssen et al., Anatomie en fysiologie, DOI 10.1007/978-90-313-8099-2_8, © Bohn Stafleu van Loghum, 2007

8

Zintuigen

– onderscheidingsdrempel; in het algemeen kan men verschillen tussen in sterkte uiteenlopende prikkels wel waarnemen, tenzij de verschillen te klein zijn. Het minimale verschil dat men nog kan waarnemen is de zogenaamde onderscheidingsdrempel. Deze is per zintuig sterk uiteenlopend; – gevoeligheid; het menselijk oog kan in principe slechts lichtprikkels waarnemen waarvan de golflengte ligt tussen 400 en 800 nm. Het menselijk oor is slechts gevoelig voor trillingen waarvan de frequentie ligt tussen 16 Hz en 20.000 Hz. Uit ervaring weet men dat niet iedereen even goed hoort, ruikt of ziet. Zo kunnen oude mensen hoge tonen niet goed waarnemen (zie intermezzo 8.7); – aandacht voor een prikkel; wanneer de aandacht is afgeleid, is men zich van vele zintuigprikkels, die men normaal wel zou waarnemen, niet bewust. De drempelwaarde is als het ware verhoogd. Bovendien worden irrelevante prikkels in de thalamus uitgefilterd. Denk bijvoorbeeld aan de omstandigheden waarin zakkenrollers opereren; – adaptatievermogen; dit is het aanpassingsvermogen van een zintuig aan veranderde omstandigheden. Zo zal het oog zich moeten aanpassen wanneer men vanuit een sterk verlichte ruimte in een minder lichte ruimte komt. Het aanpassen aan een zwakke prikkel, zoals toch nog iets zien bij weinig licht, noemt men positieve adaptatie (aanpassing). Het na een tijdje niet meer ruiken van stank is een voorbeeld van negatieve adaptatie: het reukorgaan geeft een sterke, nare prikkel niet langer door. Naargelang de aard van de prikkels kan men de volgende soorten zintuigcellen onderscheiden: – chemosensoren, gevoelig voor chemische stoffen; hiertoe behoren de reuk-, de smaak- en de pH-sensoren (onder andere in de aortaboog, zie par. 2.2.2); – thermosensoren, gevoelig voor temperatuurverschillen; hiertoe behoren de warmte- en koudezintuigen in de huid en de thalamus (zie hoofdstuk 9); – mechanosensoren, gevoelig voor mechanische prikkels; hiertoe behoren in de huid de tastzin, de drukzin en de pijnzin. Inwendige mechanosensoren zijn de spier- en gewrichtszin, de pijnzin en de druksensoren in de bloedvaten. Ook het gehoororgaan en het evenwichtsorgaan bevatten mechanosensoren; – fotosensoren of elektromagnetische sensoren, gevoelig voor licht; ze bevinden zich in de netvlies (retina) van het oog. Vaak wordt ook nog de volgende indeling gehanteerd: – propriosensoren; deze geven informatie omtrent bewegingen en spanningen in de spieren, de lichaamsstand en de stand van de verschillende lichaamsdelen ten opzichte van elkaar. Hiertoe behoren de zintuigcellen die gelegen zijn in het uitvoerend orgaan zelf zoals spieren, pezen, banden en gewrichten, alsmede de zintuigcellen van het evenwichtsorgaan;

249

250

Anatomie en fysiologie niveau 4

– exterosensoren; deze zijn gelegen in de huid en het onderhuids bindweefsel. Ze nemen rechtstreeks prikkels uit de omgeving op. Hiertoe behoren onder andere de tastzintuigen, de drukzintuigen en de temperatuurzintuigen; – interosensoren; deze zijn gelegen in de inwendige organen en geven informatie van hieruit aan de hersenen en het ruggenmerg. Ze bevinden zich in de wand van bijvoorbeeld hart, bloedvaten, darmkanaal, longen, urinewegen en baarmoeder; – telesensoren; deze vangen signalen uit het uitwendig leefmilieu op; hiertoe behoren het oog, het oor en de neus. De prikkels kunnen dan ook van verre worden opgevangen. Daarnaast zijn er nocisensoren. Deze sensoren zijn gevoelig voor bedreigende beschadiging (Latijn: noxa = schade) aan weefsels. Ze komen in het hele lichaam voor. De informatie, die ze doorgeven, wordt ervaren als pijn. 8.1.1 chemosensoren Chemosensoren bevinden zich in het reukzintuig en het smaakzintuig. Ook sensoren voor pH, pCO2 en pO2 in onder andere de aortaboog behoren tot de chemosensoren. Reukzintuig Het reukzintuig bevindt zich in het reukslijmvlies, dat gelegen is boven in de linker- en rechterneusholte op de bovenste neusschelp en op het deel van het neustussenschot dat er tegenover ligt (afb. 4.5). Het reukslijmvlies bevat behalve de reukzintuigcellen ook steuncellen (afb. 8.1). Het oppervlak van het reukslijmvlies (ongeveer 5 cm2) is relatief klein vergeleken met dat van vele dieren. Omdat het reukslijmvlies hoog in de neus ligt, probeert men met snuiven voldoende lucht op te vangen in dit deel van het slijmvlies om goed te kunnen ruiken. Afbeelding 8.1 Schema van een gedeelte van het reukslijmvlies, ondersteboven afgebeeld.

slijmlaag trilhaar

steuncel slijmklier zintuigcel reukzenuw (nervus olfactorius)

De reukzintuigcellen zijn dunne, langgerekte cellen, die zeer fijne trilhaartjes bezitten die uitsteken in het slijmlaagje dat het reukepitheel bedekt. Aan de andere zijde bevinden zich lange, dunne uitlopers die zich verenigen tot twintig bundeltjes zenuwvezels ( fila olfactoria) die via kanaaltjes in de zeefplaat de schedelholte bereiken. Deze

8

Zintuigen

bundeltjes vormen samen de reukzenuw (nervus olfactorius, hersenzenuw I; zie ook par. 6.6). In de schedelholte staat de reukzenuw in verbinding met de reukbaan (tractus olfactorius), die rechtstreeks (zonder tussenliggende schakelingen) naar het reukcentrum in de grote hersenen loopt (par. 6.4). In een toestand van verlaagd bewustzijn ruiken mensen daarom nog steeds (denk aan het gebruik van ammoniak bij bewustelozen). Door middel van het reukzintuig ruikt men gasvormige stoffen. De reukstoffen moeten echter in water oplosbaar zijn om tot de trilhaartjes van de reukzintuigcellen te kunnen doordringen. Zo zijn ozon en stikstofdioxide nauwelijks in water oplosbaar en daarmee praktisch niet te ruiken. Zoutzuur en ammoniak lossen zeer goed in water op en ruiken in kleine hoeveelheid al erg sterk. De reukzintuigcellen zijn zeer gevoelig, met andere woorden: er is maar een zeer geringe concentratie van de reukstof nodig om tot een gewaarwording te leiden. De reuk heeft ook invloed op de smaakgewaarwording; zo zal men bij verkoudheid, als het reukslijmvlies grotendeels door slijm is afgedekt, minder goed kunnen proeven. Er bestaat ook verband tussen de reukgewaarwording en de werking van de parasympathische zenuwstelsel (een gedeelte van het autonome zenuwstelsel, par. 6.10). Aangename gassen stimuleren de afscheiding van speeksel en maagsap; onaangename geuren kunnen een braakneiging veroorzaken. Het reukzintuig waarschuwt de mens tegen schadelijke invloeden. Vele schadelijke stoffen hebben een onaangename geur. Wel bestaat het gevaar dat de reukzintuigcellen zich snel aanpassen aan de nieuwe omgeving (negatieve adaptatie). Als men bijvoorbeeld een ruimte binnengaat waar een onaangename geur hangt, merkt men deze na betrekkelijk korte tijd niet meer op. Smaakzintuig Het smaakzintuig ligt vooral op de tong en ook in het zachte gehemelte. Ook smaaksensoren worden geprikkeld door wateroplosbare stoffen. De smaakzintuigcellen op de tong liggen in de smaakbekers van de smaakpapillen (afb. 8.2). Dit zijn vooral de omwalde papillen die in een V-vormige lijn achter op de tong zijn gelegen; ze zijn omgeven door een gootje. In mindere mate vindt men ook smaakbekers in de draadvormige en paddenstoelvormige papillen. De draadvormige papillen zijn over de gehele tong verspreid; de paddenstoelvormige papillen liggen vooral aan de randen en op de punt van de tong. De smaakbekers bevatten naast de zintuigcellen ook steuncellen; de zintuigcellen bevatten microvilli die door een kleine opening naar buiten steken (afb. 8.3). Met behulp van deze microvilli kunnen slechts opgeloste stoffen worden geproefd. Men kan vier smaken onderscheiden: zoet, zuur, zout en bitter. Alle smaaksensoren zijn gevoelig voor alle smaken, maar er is per sensor een overheersende smaak. De smaaksensoren in het achterste deel van de tong zijn verbonden met aanvoerende vezels van de tong-keelzenuw (nervus glossopha-

251

252

Afbeelding 8.2 Lokalisatie van de smaakpapillen op de tong.

Anatomie en fysiologie niveau 4

tongwortel omwalde papil

paddenstoelvormige papil draadvormige papil

Afbeelding 8.3 Smaakbekers in de omwalde papil (boven) en een smaakbeker sterk vergroot (onder).

smaakbeker zenuw slijmkliertjes

zintuigcel

zenuw

ryngeus, hersenzenuw IX). In het voorste deel van de tong zijn de smaaksensoren verbonden met de aangezichtszenuw (nervus facialis, hersenzenuw VII). De ‘smaak’ is een combinatie van gewaarwordingen, waarbij niet alleen het smaakgevoel maar ook de temperatuur en vooral de reuk een rol spelen. De gewaarwording met het smaakzintuig is veel ongevoeliger dan die met het reukzintuig. Door de smaak herkent men niet alleen het voedsel, maar het regelt ook de sapafscheiding in de mond (speeksel) en in de maag (maagsap). pH-sensoren De pH-sensoren zijn gelegen in de wand van de aortaboog en de halsslagaders. Ze reageren op de pH van het bloed. Een verlaging van de pH prikkelt deze chemosensoren, waardoor een toename van de longventilatie ontstaat. Hierdoor wordt meer CO2 opgenomen in het bloed waardoor de pH stijgt (zie hoofdstuk 4).

8

Zintuigen

8.1.2 thermosensoren Aan de buitenzijde van het menselijk lichaam, namelijk in de huid, zijn er thermosensoren die gevoelig zijn voor temperatuurschommelingen en die een belangrijke rol spelen bij de regulatie van de lichaamstemperatuur. De warmtezintuigen liggen verspreid in de huid, vooral op de handen, in het gezicht en in de slijmvliezen van de neusholte, de mondholte en de slokdarm. Ze liggen diep in de lederhuid (dermis). Het zijn, evenals de koudezintuigen, kolfvormige orgaantjes van vrije zenuwuiteinden. Ze worden geprikkeld bij verwarming van de huid waardoor vaatverwijding optreedt. Hoge temperaturen (boven 41 8C) geven bovendien een pijngewaarwording. De koudezintuigen liggen eveneens verspreid in de huid, veel in het hoornvlies van het oog en onder de slijmvliezen van mond- en keelwand. Ze liggen vlak onder de opperhuid en daarmee veel oppervlakkiger dan de warmtezintuigen. Het aantal koudesensoren per oppervlakte-eenheid is veel groter dan het aantal warmtesensoren. Ze worden geprikkeld bij afkoeling van de huid waardoor vaatvernauwing optreedt. Omdat het aantal warmte- en koudesensoren in de vroege jeugd sneller toeneemt dan het lichaamsoppervlak, is de dichtheid (aantal sensoren per huidoppervlak) bij kinderen groter dan bij volwassenen. Kinderen zijn daarom gevoeliger voor temperatuurverschillen, bijvoorbeeld van het badwater. In een deel van het tussenhersenen, namelijk in de hypothalamus, ligt onder andere een centrum voor de temperatuurregulatie. De zenuwcellen van dit centrum regelen zowel de warmteafgifte als de warmteproductie. Deze zenuwcellen zijn gevoelig voor de temperatuurverandering van het langsstromende bloed (par. 9.5). 8.1.3 mechanosensoren In de huid treft men mechanosensoren aan voor de tast- en de drukzin (afb. 8.4). De tastzin en de drukzin zijn gevoelig voor vervormingen van de huid. De zintuigcellen zijn vaak gegroepeerd in zogeheten lichaampjes. Veel tastzintuigen dicht onder de opperhuid in de papillen van de lederhuid. Men treft ze veel aan in de vingertoppen en in de lippen. De tastzin geeft een indruk van de aard van een aangeraakt oppervlak. Door tastzintuigen rondom de haarschacht zijn de haren ook gevoelige tastorgaantjes. De drukzintuigen liggen dieper in de huid. Daarmee kunnen sterke vervormingen (door zware voorwerpen) worden waargenomen. Prikkels kunnen ook, zoals bij enkele andere huidzintuigen, door naakte (niet-merghoudende) zenuwtakjes rechtstreeks worden opgevangen. De mechanosensoren zijn ongelijk over het lichaamsoppervlak verdeeld. Het onderscheidend vermogen naar de plaats van tastprikkels op bijvoorbeeld de lippen is bijzonder groot. Tot de inwendige mechanosensoren behoren de spier- en gewrichtszin en de druksensoren. De spier- en gewrichtszintuigen hebben als adequate prikkel veranderingen in de spanningstoestand van het betrokken weefsel. De gewrichtszintuigen zijn belangrijk voor de in-

253

254

Anatomie en fysiologie niveau 4 onbehaarde huid hoornlaag epidermis korrellaag

dermis

subcutaan vetweefsel

vrije zenuwuiteinden

lichaampje van Ruffini

lichaampje van Vater-Pacini

lichaampjes van Meissner

schijfjes van Merkel

modaliteit

temperatuur pijn

tast, vibratie (‘versnellingsdetector’)

tast, druk tast (snelheid, intensiteit) (‘bewegingsdetector’)

adaptatie

zeer langzaam

zeer snel

langzaam

pijn/temperatuur

snel

mechanoreceptie

Afbeelding 8.4 Ligging van de verschillende mechanosensortypen in de huid. Lichaampje van Meissner: tastsensoren worden geprikkeld bij puntvormige aanraking; lichaampje van Merkel : snel adapterende tastsensoren; lichaampje van Ruffini : sensoren gevoelig voor de spanning (rek) in de huid; lichaampje van Vater-Pacini: druksensoren.

formatie over de houding, dat wil zeggen de stand van de gewrichten en over de bewegingen: de standveranderingen in de gewrichten. De gewrichtszintuigen zijn gelegen in gewrichtskapsels en ligamenten (gewrichtsbanden). In veel skeletspieren komen spierzintuiglichaampjes voor: de spierspoelen. Deze bestaan uit een aantal aangepaste spiervezels, omgeven door een spoelvormig kapsel met een lymfeachtige vloeistof. De spierspoelen zijn gevoelig voor rek. Ook in de pezen van skeletspieren bevinden zich zintuigen die gevoelig zijn voor rek. Ze geven informatie aan het centrale zenuwstelsel over de bestaande spanning in de pezen. Bij het prikkelen van deze inwendige mechanosensoren treden zeer vaak reflexen op (bijv. kniepeesreflex). De inwendige drukzintuigen bevinden zich in de wand van het bloedvatstelsel. Ze reageren op een verandering van de bloeddruk, in bijvoorbeeld de aortaboog, wat belangrijk is voor de regeling van de arterie¨le bloeddruk en daarom voor de regeling van de werking van het hart (zie hoofdstuk 2). De impulsen van deze drukzintuigen worden naar het vasomotorisch centrum vervoerd dat gelegen is in het verlengde merg. De mechanosensoren in het gehoororgaan en evenwichtsorgaan worden besproken in paragraaf 8.2.2 en 8.2.3.

8

Zintuigen

8.1.4

fotosensoren of elektromagnetische sensoren Fotosensoren of elektromagnetische sensoren in het netvlies van het oog vangen lichtprikkels op. In het netvlies bevinden zich twee soorten zintuigcellen: – staafjes (ongeveer 90 miljoen); dit zijn schemerzintuigen en zijn zeer lichtgevoelig. Ze bevatten de kleurstof rodopsine die door belichting uiteenvalt. Dit zet een serie reacties in gang die leiden tot sensorpotentialen. Staafjes kunnen alleen verschillen in lichtsterkte waarnemen: zwart-witschakeringen. Door de aanwezigheid van de staafjes kan het oog zich aan het donker aanpassen (donkeradaptatie). Voor het opnieuw vormen van rodopsine is vitamine A nodig. Een tekort aan vitamine A kan daarom leiden tot nachtblindheid: door gebrek aan rodopsine werken de staafjes onvoldoende, waardoor men slecht ziet in het donker of de schemer; – kegeltjes (ongeveer 5 miljoen); dit zijn dagzintuigen. De drempelwaarde is veel hoger dan die van de staafjes. Ze bevatten verschillende pigmenten, zodat alleen licht van een bepaalde golflengte wordt geabsorbeerd. Ze kunnen derhalve ook kleuren waarnemen. Kleurenblindheid wordt veroorzaakt door het ontbreken van een of meer kegeltjespigmenten. 8.1.5 nocisensoren Nocisensoren of pijnzintuigen bestaan vaak uit vrije uiteinden van gevoelszenuwen in opperhuid en lederhuid. Verschillende soorten prikkels, namelijk mechanische, thermische en chemische, kunnen tot pijn leiden. Nocisensoren vertonen geen aanpassing (kiespijn kan dagenlang duren!). Bij kriebels en jeuk liggen de pijnprikkels beneden de drempelwaarde voor een pijngewaarwording. De pijnzin heeft een waarschuwende functie. Bij beschadiging van weefsels komen stoffen vrij die mogelijk de pijnprikkel op de vrije zenuwuiteinden kunnen overbrengen. In de huid komen minder nocisensoren voor dan mechanosensoren. De plaats van pijnprikkels kan dan ook hoogstens met een nauwkeurigheid van ongeveer 10 cm worden vastgesteld. De inwendige nocisensoren bevinden zich in inwendige organen, zoals in de wand van de maag en hersenvliezen. Ook deze nocisensoren bestaan voornamelijk uit vrije zenuwuiteinden. Inwendige pijn kan ontstaan door uitrekking van holle organen, door stoornis in de bloedvoorziening, door kramptoestanden in glad spierweefsel en door ontstekingsproducten. 8.2

Oor

Het gehoororgaan is grotendeels gelegen in het rotsbeen, onderdeel van het slaapbeen. 8.2.1 bouw van het oor Men kan hierbij drie gedeelten onderscheiden: het uitwendige oor (het geluidopvangende gedeelte), het middenoor (het geluidgeleidende ge-

255

256

Anatomie en fysiologie niveau 4

deelte) en het binnenoor of inwendige oor (het geluidwaarnemende gedeelte en evenwichtsorgaan) (afb. 8.5). Afbeelding 8.5 De bouw van het oor.

oorschelp

hamer (malleus) aambeeld (incus) stijgbeugel (stapes) gehoor- en evenwichtszenuw (n.vestibulocochlearis) halfcirkelvormige kanalen rotsbeen slakkenhuis trommelholte trommelvlies buis van Eustachius uitwendige gehoorgang

Uitwendig oor Het uitwendige oor bestaat uit de oorschelp en de uitwendige gehoorgang. De oorschelp bevat veel elastisch kraakbeen (behalve bij de oorlel), bekleed met huid en enkele spieren, die de mens nauwelijks meer functioneel zijn (dieren richten daarmee hun oren richting het geluid). De uitwendige gehoorgang bevat haartjes en cerumenklieren (smeerklieren) waardoor stof wordt vastgehouden. Hij bestaat gedeeltelijk uit kraakbeen en gedeeltelijk uit been en is ongeveer 2,5 cm lang. Aan het einde van de uitwendige gehoorgang en daarmee op de grens tussen het uitwendige oor en het middenoor, bevindt zich schuin in de gehoorgang het trommelvlies (membrana tympani). Het heeft een diameter van ongeveer 1 cm. Middenoor Het middenoor bestaat uit een smalle, hoge, met lucht gevulde trommelholte (cavum tympani), gelegen in het rotsbeen. In de mediale wand van de trommelholte kan men twee door vliezen afgedekte openingen onderscheiden, namelijk het ovale en het ronde venster. In de trommelholte bevinden zich drie gehoorbeentjes met hefboomwerking: – hamer (malleus) met de steel tegen het trommelvlies gelegen; – aambeeld (incus), verbonden met hamer en stijgbeugel; – stijgbeugel (stapes), met de voetplaat vergroeid met het ovale venster. Via de buis van Eustachius (ongeveer 4 cm lang) is er een verbinding tussen de trommelholte en de keelholte (op de grens met de neusholte). De achterste wand van de trommelholte vormt de scheiding ten opzichte van het tepelvormig uitsteeksel van het slaapbeen (mastoı¨d). Hierin bevinden zich met lucht gevulde ruimten, de mastoı¨dcellen. Het binnenoor, ook wel doolhof of labyrint genoemd, bestaat uit het

8

257

Zintuigen

slakkenhuis (cochlea), de voorhof (vestibulum) en de drie halfcirkelvormige kanalen (canales semicirculares). Binnenoor Het binnenoor is gelegen in het rotsbeen. De hierin uitgespaarde holte is het benig labyrint, bekleed met het beenvlies. Hierbinnen bevindt zich een heldere vloeistof: de ectolymfe of perilymfe. In het benig labyrint strekt zich het vliezig labyrint uit dat omgeven is door de perilymfe. Het vliezig labyrint bevat eveneens een vloeistof, namelijk de endolymfe, een slijmachtige vloeistof. Het slakkenhuis bestaat uit een spiraalvormig gebouwde ruimte met ongeveer 2,5 winding en een hoogte van ongeveer 5 mm. Het is opgebouwd uit de opstijgende trap (scala vestibuli) en de neerdalende trap (scala tympani) (afb. 8.6a). De opstijgende trap begint bij het ovale venster en eindigt in de top van het slakkenhuis. De neerdalende trap begint vanaf de top van het slakkenhuis en eindigt bij het ronde venster. De beide trappen zijn gevuld met ectolymfe en staan aan de top van het slakkenhuis met elkaar in verbinding door middel van een kleine opening (het helicotrema (helix = winding, spiraal; trema = opening)). Tussen de beide trappen bevindt zich de middengang (afb. 8.6b). Deze is gescheiden van de opstijgende trap door het membraan van Reissner en van de neerdalende trap door het basale membraan, waarop het orgaan van Corti is gelegen. De middengang bevat endolymfe, geproduceerd door de stria vascularis. Afbeelding 8.6a Doorsnede van het slakkenhuis (cochlea). heliocotrema

stria vascularis opstijgende trap (scala vestibuli) membraan van Reissner middengang orgaan van Corti basaal membraan neerdalende trap (scala tympani) ganglion spirale uitwendige gehoorgang gehoorzenuw (n.cochlearis)

8.2.2 gehoororgaan Het orgaan van Corti bestaat uit zintuigcellen met haartjes en steuncellen, waarboven zich het dakmembraan of dekvlies bevindt. De zintuigcellen staan in verbinding met de zenuwvezels van de gehoorzenuw die de impulsen naar de hersenschors geleidt.

258

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 8.6b Doorsnede door een winding van het slakkenhuis.

membraan van Reissner opstijgende trap

middengang

stria vascularis dakmembraam

neerdalende trap

basaal membraan

Intermezzo 8.1 Geluid Het geluid dat we waarnemen zijn trillingen van de lucht veroorzaakt door een geluidsbron (bijvoorbeeld een sirene, een stem, een piano). Het geluid kan zich voortplanten via lucht, vloeistoffen en vaste stoffen. Uiteindelijk is het in de praktijk altijd een luchttrilling die een gewaarwording zal teweegbrengen in de hersenen. Wanneer er geen medium is als lucht, dan is horen uitgesloten. Op de maan kunnen astronauten geen ‘normaal’ gesprek voeren. Voortplanting van het geluid betekent niet dat er luchtdeeltjes op ons trommelvlies afkomen. Wat tijdens de voortplanting van het geluid wordt doorgegeven is de activiteit: de trilling die van het ene deeltje op het andere overgaat. Ten slotte wordt de trilling van de luchtdeeltjes overgebracht op het trommelvlies, dat nu eveneens mee gaat trillen. De luchtdeeltjes blijven tijdens de voortplanting zo praktisch op hun plaats. De voortplantingssnelheid van het geluid in lucht bedraagt ongeveer 340 m/s. Dit is betrekkelijk langzaam in vergelijking tot de snelheid waarmee het licht zich voortplant (ongeveer 300.000 km/s). De voortplantingssnelheid van het geluid in vloeistoffen en in vaste stoffen is veel groter dan in lucht. Zo bedraagt de voortplantingssnelheid van het geluid in water ruim 1.400 m/s, terwijl het geluid zich in ijzer voortplant met een snelheid van ongeveer 5.000 m/s. Door deze hogere snelheid kunnen walvissen bijvoorbeeld op grote afstand via geluiden met elkaar communiceren zonder teveel vertraging. De toonhoogte is afhankelijk van het aantal trillingen per seconde, de frequentie. Bij een snaar die in trilling wordt gebracht hangt de toonhoogte, dus de frequentie, af van de dikte van de snaar, de spanning van de snaar en de lengte. Wanneer een snaar trilt met een frequentie van 400 Hz en de frequentie wordt verhoogd tot 800 Hz, dan horen we een toon die een octaaf hoger ligt dan de eerste toon. De mens kan in principe alleen trillingen waarnemen waarvan het trillingsgetal (de frequentie) ligt tussen

8

259

Zintuigen

16 Hz en 20.000 Hz. Op hoge leeftijd kan men nog slechts geluidstrillingen waarnemen waarvan de frequentie ligt beneden 13.000 Hz. De sterkte van het geluid dat we waarnemen wordt uitgedrukt in dB (decibel). De naam (het tiende deel van de eenheid ‘bel’) heeft betrekking op Graham Bell, de uitvinder van de telefoon (1876). Om enig idee te geven van de sterkte van bepaalde geluiden volgen hier enkele voorbeelden ter illustratie. Fluisterstem: 20 dB, rijdende auto: 50 dB, een luidspreker op korte afstand: 80 dB. Een geluidssterkte van 90 dB is de zogenaamde pijngrens, dat wil zeggen geluiden met een sterkte boven 90 dB ervaren we niet meer als geluid, maar ze geven ons slechts een pijngewaarwording; bijvoorbeeld het geluid van een straaljager op zeer korte afstand.

Voortplanting van het geluid in het oor De geluidstrillingen gaan via de uitwendige gehoorgang naar het trommelvlies (afb. 8.7). De oorschelpen hebben bij de mens slechts een geringe betekenis voor het bepalen van de richting van het geluid. Door de bouw van de uitwendige gehoorgang wordt het geluid ongeveer driemaal versterkt. Door de buis van Eustachius, die tijdens het slikken wordt geopend, wordt de druk aan weerszijden van het trommelvlies even groot waardoor het vrij kan meetrillen. aambeeld (incus) hamer (malleus) stijgbeugel (stapes) met ovale venster

slakkenhuis gehoorgang ronde venster trommelvlies buis van Eustachius

Intermezzo 8.2 Buis van Eustachius en middenoorontsteking (otitis media) Bij keelontsteking kan de ontsteking zich via de buis van Eustachius voortplanten naar het middenoor. Dit kan leiden tot middenoorontsteking. Wanneer de buis van Eustachius niet goed werkt leidt dit tot onderdruk in het middenoor, waardoor het

Afbeelding 8.7 Vereenvoudigde weergave van de voortplanting van het geluid in het oor.

260

Anatomie en fysiologie niveau 4

slijmvlies hier geı¨rriteerd kan raken en vocht gaat afscheiden, wat ook aanleiding kan zijn voor middenoorontsteking. Bij kinderen komt dit vaak voor. Om de beluchting van het middenoor te verbeteren kunnen dan trommelvliesbuisjes worden geplaatst. Een trommelvliesbuisje zorgt voor een open verbinding tussen het middenoor en de uitwendige gehoorgang, waardoor lucht in het middenoor kan komen.

Als het vrij grote trommelvlies in trilling wordt gebracht, wordt de trilling via de gehoorbeentjes ongeveer 20 keer versterkt overgebracht op het ovale venster en derhalve op de ectolymfe van de opstijgende trap van het slakkenhuis. De versterking van de trillingen wordt gedeeltelijk veroorzaakt door de hefboomwerking van de gehoorbeentjes, maar vooral door het kleine oppervlak van het ovale venster. Wanneer het ovale venster in trilling komt kan de ectolymfe in de opstijgende trap bij het helicotrema in de neerdalende trap stromen, doordat het ronde venster enigszins naar buiten zal uitwijken om de vloeistofstroom op te vangen (vloeistoffen zijn vrijwel niet samendrukbaar). Ook zal door een hogere druk in de opstijgende trap de middengang met het orgaan van Corti in de richting van de neerdalende trap worden bewogen. Het basale membraan beweegt hierbij in een richting loodrecht op zijn oppervlak. Hierdoor verschuiven het basale membraan en het dakmembraan ten opzichte van elkaar, waardoor de haartjes van de zintuigcellen worden afgebogen. Naarmate het geluid sterker is worden de haartjes sterker afgebogen. De trillingsenergie van de haartjes van de zintuigcellen wordt overgebracht op de vezels van de gehoorzenuw die de impulsen naar het gehoorcentrum in de hersenen geleidt, zodat men zich de geluidsprikkels bewust wordt. De trillingen van het ovale venster planten zich voort als lopende golven van de basis naar de top over het basale membraan. Bij het ovale venster is het basale membraan smal, bij het helicotrema is het breder. Hoge geluiden worden door het smalle gedeelte van het basale membraan geregistreerd en lage geluiden door het brede gedeelte (afb. 8.8). Afbeelding 8.8 Plaatsen van maximale trillingsamplitude voor verschillende frequenties van het basale membraan.

2000

3000 500

4000 1500

120

300

700

ovale venster

5000 1000

10000

7000

8

Zintuigen

De mens kan slechts die luchttrillingen waarnemen waarvan de frequentie gelegen is tussen 16 Hz en 20.000 Hz (hertz). Het menselijk oor is niet voor alle geluidstrillingen even gevoelig. Geluiden tussen 2.000 en 4.000 Hz kunnen gemakkelijker worden waargenomen dan die daaronder of daarboven. Op hoge leeftijd ligt de grens van het waarnemingsvermogen voor hoge tonen bij 13.000 Hz. Wanneer de uitwendige gehoorgangen zijn afgesloten kan men toch nog geluiden waarnemen. Er is dan sprake van beengeleiding omdat de prikkels dan via de schedelbeenderen worden overgedragen op het orgaan van Corti. De innervatie van het gehoororgaan geschiedt door de gehoor- en evenwichtszenuw (nervus vestibulocochlearis, hersenzenuw VIII, par. 6.6.1). Deze bevat twee takken: de gehoorzenuw (nervus cochlearis, nervus acusticus) en de evenwichtszenuw (nervus vestibularis).

Intermezzo 8.3 Gehoorverlies Wanneer het trommelvlies en de gehoorbeentjes de trillingen niet meer goed doorgeven aan het slakkenhuis spreekt met van geleidingsdoofheid. Geleidingsdoofheid kan ontstaan door afsluiting van de uitwendige gehoorgang, middenoorontsteking, beschadiging van het trommelvlies of afwijkingen aan de gehoorbeentjes zoals otosclerose. Perceptiedoofheid is gehoorverlies veroorzaakt door de verminderde functie van het slakkenhuis of van het betrokken deel van het zenuwstelsel. Meestal zijn de haartjes van de zintuigcellen beschadigd. Lawaaibeschadiging, ouderdom en erfelijke aanleg kunnen oorzaak zijn van perceptiedoofheid. Bij ouderdomshardhorendheid (presbyacusis) is er vaak sprake van een combinatie van deze twee vormen van doofheid. Een gehoortoestel versterkt het geluid en kan de gevolgen van geleidingsdoofheid grotendeels opvangen. Het perceptieverlies door beschadiging van de trilhaarcellen kan niet door het gehoortoestel worden tenietgedaan. Het geluid wordt door het gebruik van het toestel dus wel harder, maar de kwaliteit verbetert er niet door. Om die reden valt het hulpmiddel vaak tegen. Op het ogenblik maken deskundigen zich grote zorgen over blijvende gehoorschade bij jongeren. Hierbij is herhaalde langdurige blootstelling schadelijker dan kortdurende blootstelling aan hard geluid. Dagelijks gebruik van kop- en oortelefoons van walkmans en mp3-spelers blijkt meer schade aan te richten dan incidentele bezoeken aan discotheken en popconcerten. Mogelijk heeft het gehoorzintuig in dat laatste geval nog de kans om tussen de momenten van blootstelling zich enigszins te herstellen.

261

262

Anatomie en fysiologie niveau 4

8.2.3 evenwichtsorgaan Hoewel het evenwichtsorgaan in het inwendige oor is gelegen moet het toch beschouwd worden als een zelfstandig orgaan. De waarnemingen wordt men zich echter zelden bewust; het zijn hoofdzakelijk reflexen waardoor de juiste stand en de houding van het lichaam worden geregeld (ruimtelijke orie¨ntatie). Bij de bouw van het gehoororgaan is reeds vermeld dat het doolhof (labyrint) behalve uit het slakkenhuis nog uit de voorhof (vestibulum) en de drie halfcirkelvormige kanalen bestaat. Het vestibulum bevat twee blaasjes: het ovale blaasje (utriculus) en het ronde blaasje (sacculus). De drie halfcirkelvormige kanalen en de beide blaasjes van het vestibulum vormen samen het evenwichtsorgaan. Men kan hierbij twee soorten zintuigen onderscheiden, namelijk de evenwichtszintuigen (positiezintuigen) en de rotatiezintuigen (afb. 8.9).

otolieten wand van het vliezige halfcirkelvormige kanaal

zintuigharen zintuigcellen bewegingszintuig

zintuigharen

evenwichtszintuig a

zenuw

zintuigcellen b

zenuwvezels

c

zenuwvezels

Afbeelding 8.9 a Bouw van het evenwichtsorgaan; b details van het evenwichtszintuig; c details van het rotatiezintuig.

Evenwichtszintuigen De evenwichtszintuigen zijn gelegen in het ovale blaasje en het ronde blaasje. In de wand van ieder van deze blaasjes bevindt zich een door zintuigcellen verdikte plaats. Op de zintuigcellen bevinden zich haartjes die zijn verbonden door slijm waarop veel kalkkristalletjes, de evenwichtssteentjes of ‘gehoorsteentjes’ (otolieten = statolieten) liggen. Deze geven afhankelijk van de stand van het hoofd (lichaam) een bepaalde druk op de haren. Bij het rechtop houden van het hoofd is de verdikte plaats met zintuigcellen in het ovale blaasje horizontaal gelegen en in het ronde blaasje verticaal. De drukveranderingen worden door de zintuigcellen in de vorm van impulsen via de evenwichtszenuw naar de hersenen geleid, waardoor men ingelicht wordt over de stand van het hoofd waarna door reflexbewegingen de stand eventueel kan worden gecorrigeerd. De evenwichtszintuigen geven ook informatie over lineaire snelheidsveranderingen (bijv. in een snel wegrijdende auto). In dit geval blijven de gehoorsteentjes achter bij de beweging van het hoofd, waardoor de zintuigharen worden gebogen. Rotatiezintuigen De rotatiezintuigen zijn gelegen in de drie vliezige halfcirkelvormige kanalen die loodrecht op elkaar staan. Op drie plaatsen waar de

8

Zintuigen

263

kanalen overgaan in het ovale zakje liggen verwijdingen, de zogenaamde ampullen waarin zich zintuigharen bevinden die door een geleimassa zijn verbonden. Bij draaiing van het hoofd (lichaam) komt de vloeistof (endolymfe) door de traagheid in beweging en derhalve ook de zintuigharen die via de zenuw de draaiingversnelling in de vorm van impulsen doorseinen naar de hersenen. Ook nu treden weer veel reflexbewegingen op ter correctie. Bewegingen met een constante snelheid worden hiermee niet waargenomen. Overmatige prikkeling van het evenwichtsorgaan leidt tot duizeligheid. Zintuigen die samen het evenwicht van het menselijk lichaam bepalen zijn behalve het evenwichtszintuig, ook het gezichtszintuig en de spier- en gewrichtszintuigen. 8.3

Oog

Het gezichtszintuig is in staat om lichtprikkels op te vangen en in de vorm van impulsen via de oogzenuw (nervus opticus) naar de sensibele visuele schors (in de achterhoofdskwab, par. 6.4) door te sturen waardoor men kan zien. Bij het gezichtszintuig kan men onderscheid maken tussen de oogbol met de oogzenuw en de hulporganen van het oog (afb. 8.10).

bovenste schuine oogspier linkeroogbol bovenste rechte oogspier

zeefbeencellen

drielingzenuw (nervus trigeminus) chiasma opticum

Afbeelding 8.10 Bovenaanzicht van de ogen van de mens.

8.3.1 ligging, bouw en functie van de oogbol De ogen zijn bolvormig met een diameter van ongeveer 25 mm. Ieder oog is aan de achterzijde omgeven door een vetkussen (steunvet). De ogen liggen in de oogkassen (orbitae) van de schedel. De wand van iedere oogkas wordt gevormd door een gedeelte van: voorhoofdsbeen, jukbeen, wiggenbeen, bovenkaak, zeefbeen en traanbeen (afb. 11.7 en 11.8). De wand van de oogbol bestaat uit drie lagen: de oogrokken of oogvliezen (afb. 8.11). Van buiten naar binnen zijn dit: – harde oogvlies (sclera); dit is een stevig, wit bindweefselkapsel (oogwit) dat aan de voorzijde overgaat in de sterker gekromde en doorzichtige hoornvlies (cornea). Doordat het hoornvlies sterker

bodem van de voorste schedelgroeve traanklier binnenste rechte oogspier onderste rechte oogspier buitenste rechte oogspier oogzenuw (nervus opticus) zeefplaat

264

Anatomie en fysiologie niveau 4

gekromd is dan de rest van het harde oogvlies is het uitermate geschikt om de lichtstralen te breken. Het hoornvlies bevat geen bloedvaten, waardoor transplantatie van het hoornvlies relatief eenvoudig mogelijk is. Het hoornvlies is wel zeer pijngevoelig. Het harde oogvlies geeft stevigheid en bescherming aan het oog en is tevens de aanhechtingsplaats voor de oogspieren; hard oogvlies accommodatiespier in het staalvormig lichaam

netvlies

achterste oogkamer

vaatvlies

hoornvlies

gele vlek glasachtig lichaam

pupil

optische as blinde vlek (papil)

iris voorste oogkamer

oogzenuw

lens

conjunctiva lensbandjes oogspier

Afbeelding 8.11 Horizontale doorsnede van het rechteroog.

– vaatvlies (choroidea); dit is zo genoemd omdat het zeer rijk is aan bloedvaten, die belangrijk zijn voor de voeding van het oog. Het bevat ook een zwarte pigmentlaag. Aan de voorzijde gaat het vaatvlies over in het regenboogvlies (iris). Het regenboogvlies bevat zeer veel pigment waardoor de oogkleur bepaald wordt. Het regenboogvlies in blauwe ogen bevat minder pigment dan die in bruine ogen. De opening in het midden is de pupil die door kringspieren in het regenboogvlies vernauwd kan worden, waardoor de hoeveelheid licht die het oog binnenvalt, wordt geregeld. De pupilreflex zorgt voor het vernauwen van de pupil bij invallend licht (miosis). Hierbij is de oogzenuw betrokken als de aanvoerende baan. De parasympathische tak van de gemeenschappelijke oogspierzenuw (nervus oculomotorius), die de pupil aanzet tot vernauwing, vormt de afvoerende baan in de reflex. De verwijding van de pupil in het donker wordt mydriasis genoemd. Als e´e´n pupil wordt verlicht, vernauwen beide pupillen zich (consensuele pupilreflex). De diameter van de pupil wordt naast door licht ook beı¨nvloed door pijn, angst en stress. Bij de rand van de cornea is het vaatvlies verdikt tot het zogenaamde straalvormig lichaam (corpus ciliare) waarin de ooglens is

8

265

Zintuigen

opgehangen door middel van lensbandjes; de werking hiervan wordt besproken bij het accommoderen (aanpassing van de kromming van de ooglens). Het regenboogvlies zit vast aan het cirkelvormig straalvormig lichaam; – netvlies (retina); dit bestaat uit twee bladen: pigmentblad, de buitenste laag van het netvlies; het bevat pigment waardoor licht wordt geabsorbeerd, zodat verstrooiing van het licht wordt voorkomen; een zintuigblad, bestaande uit een laag zintuigcellen (kegeltjes en staafjes) en een dubbele laag zenuwcellen (ganglioncellen) (afb. 8.12). .

.

licht

licht

glasachtig lichaam neuronen derde orde

neuronen tweede orde

ke st

st

pigmentlaag gele vlek

oogzenuw blinde vlek

Afbeelding 8.12 Schema van de bouw van het netvlies (retina).

Het netvlies bevat bloedvaten (afb. 8.13). Het netvlies is niet overal even gevoelig voor licht. De gele vlek (macula lutea) met in het midden een klein putje ( fovea centralis) is de meest gevoelige plaats van het netvlies doordat hij veel zintuigcellen (bijna uitsluitend kegeltjes) bevat. Meer naar de rand toe neemt het aantal kegeltjes in verhouding tot de staafjes sterk af. De blinde vlek (discus nervi optici, oude benaming papilla nervi optici) is de plaats waar de oogzenuw de oogbol verlaat, kortweg de papil genoemd. Doordat er geen zintuigcellen liggen is de blinde vlek ongevoelig voor lichtprikkels. De meeste kegeltjes, vooral die in de fovea centralis, zijn ieder verbonden met e´e´n enkele zenuwcel. In de fovea centralis liggen de kegeltjes bovendien dicht op elkaar. Hierdoor is het onderscheidend vermogen in dit deel van het netvlies het grootst. Staafjes zijn met

266

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 8.13a Bloedvaten van het netvlies. Rood: kleine slagadertjes; blauw: kleine adertjes. centrum van de gele vlek

blinde vlek (papil)

a

Afbeelding 8.13b Beeld van de achterwand van het oog ( fundus).

adertjes (venulae) gele vlek

blinde vlek (papil) slagadertjes (arteriolen)

b

meerdere tegelijk verbonden aan een zenuwcel. Door deze convergentie (convergeren = lichtstralen komen samen in e´e´n punt) kan men met de staafjes niet scherp zien, maar doordat meerdere sensorpotentialen van de staafjes in de gekoppelde zenuwcel bij elkaar worden opgeteld, is de gevoeligheid veel groter. Bij weinig licht werken alleen de staafjes en kunnen we toch vormen en grijsnuances zien. De zintuigcellen zijn door uitlopers verbonden met de naar binnen gelegen dubbele laag zenuwcellen. De neuronen van de tweede orde liggen het dichtst bij de zintuigcellen (afb. 8.12). De uitlopers van de neuronen van de derde orde lopen via de oppervlakte van het netvlies tegen het glasachtig lichaam (corpus vitreum) aan naar de blinde vlek, waar ze als oogzenuw (nervus opticus, hersenzenuw II) de oogbol verlaten. De oogzenuw voert de impulsen naar de gezichtscentra in de grote hersenen. In het zogenaamde chiasma opticum kruisen de gezichtszenuwen ten aanzien van de zenuwvezels die van de neuszijde van het netvlies komen. De vezels uit de slaapbeenzijde van het netvlies kruisen niet, maar gaan in het chiasma opticum aan dezelfde zijde verder (afb. 8.14). Het chiasma bevindt zich aan de basis van de tussenhersenen tussen de hypofyse en de hypothalamus. Een tumor in de hypofyse kan leiden tot druk op het chiasma waardoor er kans is op visusstoornissen. Na het chiasma opticum wordt gesproken van optische baan (tractus opticus).

8

267

Zintuigen

gezichtsvelden van de afzonderlijke ogen neuszijde van het netvlies slaapbeenzijde van het netvlies

netvlies (retina)

oogzenuw (nervus opticus)

chiasma opticum

optische baan (tractus opticus)

primaire visuele schors (gezichtsschors)

Afbeelding 8.14 Kruising van de gezichtszenuwvezels uit de naar de neus toegekeerde gedeelten van de retina.

De twee, iets verschillende, omgekeerde en sterk verkleinde beelden die op het netvlies in het linker- en rechteroog zijn gevormd, worden met behulp van het gezichtscentrum (in de achterhoofdskwab) als e´e´n beeld geı¨nterpreteerd. Hierdoor kan men goed diepte zien en afstanden schatten: stereoscopisch zien. Wanneer men vanuit het duister een goed verlicht lokaal binnenkomt is men de eerste tijd verblind. Na enige ogenblikken kan men pas weer iets gaan zien. Dit geldt ook omgekeerd: als men vanuit een goed verlicht lokaal in het donker komt ziet men aanvankelijk ook niets. Na enkele minuten begint men weer wat te onderscheiden en na geruime tijd heeft het oog zich goed aangepast aan de geringe lichtsterkte. Men spreekt hier van licht- en donkeradaptatie. De donkeradaptatie is afhankelijk van de hoeveelheid rodopsine in de staafjes. Ook het zenuwstelsel is hierop van invloed, want een korte, felle belichting heft de donkeradaptatie wel op, maar dit duurt slechts kort (enkele seconden). 8.3.2 beeldvorming De oogbol wordt opgevuld met doorzichtige stoffen die samen met het hoornvlies een duidelijk beeld moeten projecteren op het netvlies. Het zijn het kamervocht, de lens en het glasachtig lichaam.

268

Anatomie en fysiologie niveau 4

Kamervocht Het kamervocht is een heldere vloeistof en bevindt zich in de voorste en achterste oogkamer (afb. 8.15). De voorste oogkamer wordt begrensd door het hoornvlies, het regenboogvlies en de lens. Afbeelding 8.15 Doorsnede van het voorste gedeelte van het oog. De pijlen geven de stroomrichting aan van het kamervocht.

afvoerkanaal van het kamerwater (kanaal van Schlemm)

hoornvlies (cornea) regenboogvlies (iris)

kamerhoek: de hoek tussen regenboogvlies en hoornvlies lens plaats waar het kamervocht wordt geproduceerd

Intermezzo 8.4 Glaucoom Onder glaucoom verstaat men een aantal afwijkingen die een verhoogde druk in het oog met elkaar gemeen hebben. Bij een verhoogde druk treedt er namelijk onherstelbare schade op aan zenuwvezels van de oogzenuw door de slechte vaatvoorziening. Hierdoor neemt de gezichtsscherpte af en ontstaat er uiteindelijk blindheid. Bij een acuut glaucoom treedt een plotselinge verhoging van de oogboldruk op doordat de kamerhoek, waar het vocht wordt afgevoerd, is afgesloten. De kans op een dergelijke afsluiting is groter bij ouderen, omdat de ooglens het hele leven door groeit waardoor de voorste oogkamer ondieper is. Chronisch glaucoom is de meest voorkomende vorm van glaucoom. Het vocht wordt steeds trager afgevoerd door een toenemende weerstand in het afvoersysteem, waardoor de oogboldruk geleidelijk stijgt. De symptomen treden meestal op in beide ogen. Aangeboren glaucoom ontstaat ten gevolge van belemmering van de afvoer van kamervocht door achterblijvend embryonaal weefsel in de kamerhoek. Bij de geboorte hebben deze baby’s opvallend mooie, grote ogen. De therapie bestaat uit het openen van de kamerhoek en de verwijdering van het embryonale weefsel.

De achterste oogkamer is ringvormig en bevindt zich voor en om de lens, achter het regenboogvlies. Het kamervocht wordt geproduceerd door het straalvormige lichaam en het regenboogvlies. Het circuleert voortdurend vanuit de achterste oogkamer door de pupil naar de voorste oogkamer waar het door het trabekelsysteem (steunweefsel) in de hoek tussen het regenboogvlies en het hoornvlies (kamerhoek) wordt afgevoerd naar het kanaal van Schlemm (een veneus ringvormig vat gelegen in het harde oogvlies). Per minuut wordt ongeveer 2 mm3 kamervocht geproduceerd en afgevoerd via het kanaal van Schlemm. Het kamervocht zorgt voor de handhaving van de oogboldruk. Wanneer de vochtafvoer wordt gehinderd, door bijvoorbeeld een ontste-

8

269

Zintuigen

king of ouderdom, kan er een te hoge druk ontstaan in de oogbol en spreekt men van glaucoom (zie intermezzo 8.4). De verhoogde oogboldruk beschadigt de oogzenuw waardoor het gezichtsvermogen wordt aangetast. Het kamervocht de volgende functies: – onderhoud van de oogboldruk; – optische functie door breking van licht; – voeding van de lens en het regenboogvlies.

Intermezzo 8.5 Beeldvorming door lenzen Een lens is een doorzichtig lichaam dat is begrensd door een of twee gebogen oppervlakken. Wanneer er lichtstraal valt op de lens zal deze door de overgang van materiaal gebroken worden. De breking wordt versterkt door de kromming van de lens. In principe zijn er twee soorten lenzen: – bolle lenzen (positieve lenzen) hebben een convergerende werking: de lichtstralen in een bundel lopen na de lens naar elkaar toe; – holle lenzen (negatieve lenzen) hebben een divergerende werking: de lichtstralen in een bundel lopen na de lens van elkaar af. Hier wordt alleen de beeldvorming van bolle lenzen, waarvan de beide oppervlakken bolvormig zijn (zoals de lens in het oog), beschreven. Voor de beeldvorming door bolle lenzen gelden de volgende regels: – lichtstralen die invallen evenwijdig aan de hoofdas worden gebroken (gaan na de lens verder) door het brandpunt; – lichtstralen die door het optische middelpunt (het snijpunt van het midden van de lens met de hoofdas) gaan, gaan ongebroken verder. Gebruikmakend van deze regels kunnen we beelden construeren (zie afb. 8.16). Het voorwerp LL’ wordt door de lens afgebeeld op BB’. Naarmate een positieve lens sterker gekromd is zal convergerende werking sterker zijn. De sterkte van een lens wordt uitgedrukt in dioptriee¨n.

L' F2 L

B

F1 B'

Lens De lens bevindt zich tussen de pupil en het glasachtig lichaam; de vorm is dubbelbol met een diameter van 9 `a 10 mm en een dikte van ongeveer 4 mm. Hij is opgebouwd uit glasheldere lensvezels en wordt

Afbeelding 8.16 Beeldvorming door een bolle lens. F = brandpuntsafstand

270

Anatomie en fysiologie niveau 4

omgeven door een kapsel met lensbandjes die de verbinding vormen met het straalvormig lichaam. Hierdoor is de lens opgehangen in het straalvormig lichaam (corpus ciliare) waarin zich de accommodatiespier bevindt. Het glasachtig lichaam (corpus vitreum) bestaat uit een heldere geleimassa die voor 98% uit water bestaat en voor de handhaving van de bolvorm van het oog zorgt. De lichtstralen moeten respectievelijk het hoornvlies, het kamervocht, de lens en het glasachtig lichaam passeren voordat ze worden opgevangen door de zintuigcellen van het netvlies. Zoals reeds vermeld is, draagt het sterk gekromde hoornvlies bij aan de breking van de lichtstralen. Vooral de soepele elastische lens moet ervoor zorgen dat er scherp wordt waargenomen. Doordat de lens niet van plaats kan veranderen, zoals in een fototoestel wel het geval is, moet om het beeld voortdurend scherp op de zintuigblad te krijgen, de brandpuntsafstand telkens veranderd worden door het boller of platter maken van de lens. Deze vormverandering van de lens wordt accommodatie genoemd. De accommodatie vindt plaats door de accommodatiespier in het straalvormig lichaam. Na contractie van deze spier hangen de lensbandjes slap waardoor de lens door zijn elasticiteit boller wordt (voor het dichtbij zien). Bij verslapping van de accommodatiespier worden de lensbandjes strak getrokken waardoor de lens minder bol wordt (voor het waarnemen op afstand). Dichtbij zien is meer vermoeiend dan wanneer het oog op oneindig is ingesteld (het rustend oog) (afb. 8.17). Doordat het accommodatievermogen beperkt is, heeft het oog een zogenaamd nabijheidspunt: dit is het dichtst bij het oog liggende punt dat nog scherp kan worden waargenomen bij maximale accommodatie (afb. 8.18). Afbeelding 8.17 Accommodatie van de ooglens.

vaatvlies (choroidea) hoornvlies (cornea) pupil

accommodatiespier lens lensbandje

regenboogvlies (iris) voorste oogkamer

Intermezzo 8.6 Oogcorrecties Terwijl bij kinderen het nabijheidspunt op ongeveer 10 cm afstand ligt, komt het bij het ouder worden steeds verder weg te liggen, doordat de lens minder gebold kan worden en men verziend of presbyoop is. Daardoor is op den duur vaak een leesbril vereist die de brekende werking van het hoornvlies en de

8

271

Zintuigen

N

a

maximale accommodatie

+

N

b

N'

c

Afbeelding 8.18 Beeldvorming door het oog (N = nabijheidspunt ). a maximale accommodatie; b/c accommodatie bij de oudere mens. Door middel van een leesbril (plus-lens) komt het nabijheidspunt (N) dichter bij het oog te liggen (N1).

lens moet versterken. Een leesbril is dus positief (afb. 8.18). Het kan ook voorkomen dat de oogbol te lang is of de lens te bol is, waardoor men bijziend of myoop is. Dit kan bij het ouder worden soms (bij een benodigde bril van minder dan –2) gecompenseerd worden door het minder bollen van de lens, waardoor geen bril meer nodig is. Soms is de oogbol te kort waardoor men (over)verziend of hypermetroop is. Het normale oog noemt men in dit verband emmetroop. Door middel van een bril of contactlenzen kunnen deze gebreken vaak worden verholpen (afb. 8.19).

-

a

+

b

Afbeelding 8.19 Correcties van oogafwijkingen; a. correctie bij te lange oogbol (bijziendheid, myopie); b. correctie bij te korte oogbol (verziendheid, hypermetropie).

Het gebied dat door een niet bewegend oog wordt waargenomen wordt het gezichtsveld genoemd. Het gebied dat door beide ogen

272

Anatomie en fysiologie niveau 4

gezien wordt is het binoculair gezichtsveld. In het horizontale vlak wordt het gezichtsveld mediaal beperkt door de neus (afb. 8.20). Afbeelding 8.20 Gezichtsveld van e´e´n oog.

105º 90 75 60 45 30 15 0

15 30 45 60 75 90 105º

8.3.3 hulporganen van het oog De hulporganen van het oog zijn de oogleden, de oogspieren, het traanapparaat en de wenkbrauwen. Oogleden Oogleden bedekken de oogbol. Door de ooglidspieren kunnen de oogleden gesloten en geopend worden. Door prikkeling van de oogwimpers of het hoornvlies worden de oogleden zeer snel gesloten: de lidslagreflex. Hierdoor wordt het oog tegen te sterk licht en stof beschermd. Bij neurologisch onderzoek wordt getest of de betrokken verbindingen nog functioneel zijn door een lidslagreflex uit te lokken. Bij een hoornvliesreflex (corneareflex) wordt met de punt van een watje van buiten naar binnen gestreken over het oogbindvlies (conjunctiva), richting het hoornvlies. Zodra het hoornvlies wordt aangeraakt, geeft de drielingzenuw (nervus trigeminus) prikkels af. Dat leidt tot een reflectorische contractie van de oogkringspier, geı¨nnerveerd door de aangezichtszenuw (nervus facialis), waardoor de patie¨nt met de ogen knippert. Per persoon verschilt de gevoeligheid. Mensen met contactlenzen hebben meestal een geringe corneareflex. Ook wanneer iets plotseling het oog nadert sluiten we in een reflex onze ogen. Bij deze dreigreflex vormt de oogzenuw de aanvoerende baan en de afvoerende baan verloopt zoals bij de corneareflex. Sterke geluids-, pijn- en lichtprikkels roepen ook het knipperen van de ogen op. Bij de wimpers bevinden zich veel smeerkliertjes die talg produceren, waardoor de huid van de oogleden soepel wordt gehouden. De binnenbekleding van de oogleden zet zich nog even voort op de oogbol waardoor deze beweeglijk wordt vastgehouden in de oogkas, vandaar de naam oogbindvlies. Het is zeer dun epitheel en uiteraard doorschijnend. De conjunctiva begrenst de ruimte tussen de binnenkant van een ooglid en de oogbol. Deze ruimte wordt dan ook conjunctivaalzak genoemd. Op die plaats worden vaak oogdruppels toegediend.

8

273

Zintuigen

Oogspieren Aan ieder oog zijn zes spieren (drie paar) bevestigd (afb. 8.21): – de bovenste en onderste rechte oogspier (de musculus rectus superior en de musculus rectus inferior; – de binnenste en buitenste rechte oogspier (de musculus rectus medialis en de musculus rectus lateralis); – twee schuine oogspieren (de musculus obliquus superior en de musculus obliquus inferior). A

bovenste oogkasrand katrol bovenste schuine oogspier (m.obliquus superior) bovenste rechte oogspier (m.rectus superior) oogzenuw (n.opticus) binnenste rechte oogspier (m.rectus medialis) buitenste rechte oogspier (m.rectus lateralis) onderste rechte oogspier (m.rectus inferior) onderste schuine oogspier (m.obliquus inferior) onderste oogkasrand

B bovenste schuine oogspier (m.obliquus superior)

bovenste rechte oogspier (m.rectus superior)

binnenste rechte oogspier (m.rectus medialis)

buitenste rechte oogspier (m.rectus lateralis)

onderste schuine oogspier (m.obliquus inferior)

onderste rechte oogspier (m.rectus inferior)

Ze verbinden de oogbol met de oogkaswand. Door de paarsgewijs gerangschikte oogspieren kunnen de ogen in vele richtingen min of meer onafhankelijk van elkaar worden bewogen. De oogspieren worden geı¨nnerveerd door drie paar motorische zenuwen, namelijk de gemeenschappelijke oogspierzenuw (nervus oculomotorius (hersenzenuw III)), de bovenste schuine oogspierzenuw (katrolzenuw, nervus trochlearis (hersenzenuw IV)) en de buitenste oogspierzenuw (nervus abducens (hersenzenuw VI)) (zie par. 6.6). Een aparte oogbeweging is de nystagmus: een rukkende, ritmische oogbeweging waarbij het oog eerst langzaam beweegt met het gefixeerde voorwerp mee en daarna een zeer snelle beweging terug maakt naar de uitgangsstand, bijvoorbeeld bij het naar buiten kijken

Afbeelding 8.21 Linkeroog met oogspieren. A De zes uitwendige oogspiertjes van het linkeroog, van links gezien. B Vooraanzicht van hetzelfde oog.

274

Anatomie en fysiologie niveau 4

terwijl men in een rijdende trein zit of bij lezen. Deze beweging van de ogen is van belang om het beeld op het netvlies te stabiliseren. Traanapparaat Het traanapparaat bestaat uit traanklieren, traankanaaltjes en traanzakken (afb. 8.22). Aan de laterale zijde van het oog bevindt zich een traanklier, gelegen op de oogbol achter het bovenste ooglid. In de traanklier wordt het traanvocht geproduceerd dat door sluitbewegingen van het bovenste ooglid over de oogbol verdeeld wordt. Hierdoor wordt uitdroging (troebeling) van het hoornvlies verhinderd; alleen vochtige ogen zijn transparant. Bovendien ontstaat er een zeemeffect van de oogbol in combinatie met de oogleden. Via twee traankanaaltjes per oog (e´e´n uit ieder ooglid) komt het traanvocht vanuit de binnenste ooghoek in de traanzak. Van hieruit komt het door de traanbuis in de neusholte in de onderste neusgang. Dit is de grootste neusgang waar alle ingeademde lucht langs strijkt, waardoor de ademlucht goed bevochtigd wordt. Het traanvocht bestaat hoofdzakelijk uit een oplossing van NaCl (keukenzout). Het traanvocht is echter niet alleen een afscheidingsproduct van de traanklier, maar er wordt ook vocht aan toegevoegd van de slijmklieren in het oogbindvlies en van de talgklieren in de oogleden. Het bevat ook een enzym (lysozym) dat bacterie¨n doodt door ze op te lossen. Per ooglidslag wordt ongeveer 10 microliter (= 0,01 ml) traanvocht weggespoeld. Hieruit volgt dat het toedienen van meer dan 1-2 oogdruppels `a 50 microliter (= 0,05 ml) niet veel zin heeft. Onder emotionele omstandigheden kan de traanafscheiding dusdanig toenemen dat de afvoer het niet kan verwerken. Afbeelding 8.22 De ligging van de onderdelen van het traanapparaat.

traankliertjes

traanpunt

bovenste traankanaaltje

pupil traanzak regenboogvlies (iris)

onderste traankanaaltje traanpunt

hard oogvlies (sclera)

neustraankanaal

conjunctiva

onderste neusschelp (concha nasalis inferior) bovenkaakholte (sinus maxillaris)

onderste neusgang

8

Zintuigen

Wenkbrauwen Wenkbrauwen voorkomen dat zweet van het voorhoofd in de ogen loopt.

Intermezzo 8.7 Zintuigen en veroudering De zintuigen nemen bij veroudering duidelijk in doelmatigheid af. De lens van het oog wordt minder elastisch en de accommodatiespieren gaan in functie achteruit, waardoor het gezichtsvermogen op korte afstand afneemt. Vanaf ongeveer 45 jaar moeten veel mensen dan een leesbril gebruiken. Cataract (grijze staar) is een vertroebeling van de ooglens waardoor het gezichtsvermogen wordt verminderd. Cataract is een fysiologische ouderdomsaandoening. Een ander veelvoorkomend verschijnsel bij ouderen is arcus senilis: ouderdomskring ontstaan door een afzetting van cholesterol in het hoornvlies. Deze afzetting komt niet voor in de zone voor de pupil, waardoor de visus niet wordt aangetast. Bij ouderen neemt door degeneratie van het netvlies vooral het aantal kegeltjes in het netvlies af. Bekend hierbij is maculadegeneratie, afname van de functie van gele vlek (macula lutea), waarin voornamelijk kegeltjes zijn gelegen. De oorzaak voor het ontstaan van maculadegeneratie is niet bekend. Ook glaucoom vindt vooral plaats bij ouderen (zie intermezzo 8.4). Ook het gehoorvermogen wordt slechter, vooral ten gevolge van verminderde beweeglijkheid van de gehoorbeentjes; soms ook door verstopping van de uitwendige gehoorgang door oorsmeer (cerumenprop). Ouderdomshardhorendheid (presbyacusis) is het verlies van gevoeligheid voor geluidsprikkels met het toenemen van de leeftijd. Ook door atrofie van het orgaan van Corti treedt gehoorverlies op. Vooral hoge tonen (boven 2.000 Hz) kan men op oudere leeftijd nog moeilijk waarnemen (afb. 8.23). Ook de evenwichtszin vermindert; het bewegingsbeeld wordt in toenemende mate labiel en onzeker. De gewenningsperiode na het veranderen van de lichaamshouding (zitten, staan) wordt veel langer. De smaak- en reukzin is bij veel ouderen sterk afgenomen. Het minder goed kunnen proeven is kwaliteitsverlies in het leven; het verminderen van het reukvermogen ook, maar is bovendien gevaarlijk, omdat geuren ook waarschuwend kunnen werken.

275

276

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 8.23 Gehoordrempel bij verschillende geluidsfrequenties in afhankelijkheid van de leeftijd.

gehoorverlies in dB 0 30 jaar

10 20

50 jaar

30 40 70 jaar 50 60 85 jaar 70 80 0,25

0,5

1,0

2,0

4,0 8,0 frequentie (kHz)

9

Huid en temperatuurregulatie

De huid omhult grotendeels ons lichaam en daarmee de begrenzing met de buitenwereld. De huid speelt daarom een belangrijke rol in de bescherming van het lichaam tegen schadelijke invloeden. Daarnaast zorgt de huid mede voor het regelen van de lichaamstemperatuur, uitscheiding en zintuiglijke waarneming (zie hoofdstuk 8). 9.1

Bouw van de huid

De huid is uit verscheidene lagen opgebouwd en omhult het gehele lichaam. Van buiten naar binnen kan men de volgende lagen onderscheiden: de opperhuid (epidermis), de lederhuid (dermis, cutis) en het onderhuids bindweefsel (subcutis) (afb. 9.1). Afbeelding 9.1 Schema van een stukje van de huid, sterk vergroot.

porie

opperhuid (epidermis)

lederhuid (dermis)

onderhuidsbindweefsel (subcutis) afvoerbuisje

vetweefsel zweetklier haarpapil

haarvaatje (capillair)

talgklier

zenuwbaan

zintuigcel

9.1.1 opperhuid In de opperhuid bevinden zich drie verschillende soorten cellen: – keratinocyten; ze produceren keratine (hoornstof). Ze ontstaan in de

C. A. Bastiaanssen et al., Anatomie en fysiologie, DOI 10.1007/978-90-313-8099-2 _9, © Bohn Stafleu van Loghum, 2007

278

Anatomie en fysiologie niveau 4

onderste laag van de opperhuid. De nieuwgevormde keratinocyten schuiven steeds een beetje op naar de oppervlakte van de huid, omdat ze door de voortdurende aanmaak van nieuwe cellen naar boven worden geduwd. Uiteindelijk schilferen de cellen aan de bovenkant af. De afschilfering is, behalve op de behaarde hoofdhuid bij roos en bepaalde huidziekten, gewoonlijk niet zichtbaar. Gemiddeld wordt de gehele opperhuid elke dertig dagen volledig vervangen. Bij de huidaandoening psoriasis duurt dit proces ongeveer een week, waardoor in dat geval de schilfering wel zichtbaar wordt. Keratine, geproduceerd door de keratinocyten, werkt als een barrie`re door afdichting van de intercellulaire ruimte tegen het binnendringen van vocht en vreemde stoffen. Slijmvliezen, zoals in de mondholte en de vagina, bezitten geen keratinocyten. Dit epitheel wordt ‘niet verhoornend epitheel’ genoemd; – melanocyten; ze maken pigmentkorrels die zij doorgeven aan de keratinocyten. Het pigment (melanine) bedekt het oppervlak van de keratinocyten zodat deze beschermd zijn tegen schadelijke UVstraling. Ook in haarfollikels, slijmvliezen, het oog, het oor en de hersenen vindt men melanocyten; – cellen van Langerhans; deze cellen helpen bij het herkennen van lichaamsvreemde stoffen en presenteren deze aan het immuunsysteem. Na contact met de antigenen, die door de opperhuid de huid zijn binnengedrongen (zoals bij allergisch contacteczeem het geval is), kunnen zij zich uit de opperhuid losmaken en zich via de lymfe naar de regionale lymfeklier laten vervoeren. Hoewel de totale opperhuid erg dun is, zijn er toch nog vier laagjes te onderscheiden met ieder hun eigen functie (afb. 9.2). De keratinocyten ontstaan in de binnenste laag en verplaatsen zich naar buiten. – in de binnenste laag vindt celdeling plaats en groeit de opperhuid aan; – de stekelcellige laag geeft stevigheid aan de huid. Door de aanwezigheid van de cellen van Langerhans heeft deze laag een functie in het immuunsysteem; – de korrellaag bestaat uit korrelige keratinocyten in ontwikkeling; – de hoornlaag bevat hoornstof (keratine) voor de stevigheid en waterdichtheid van de huid. De binnenste laag en de stekelcellenlaag vormen samen de kiemlaag, de laag waarin de keratinocyten gevormd worden. Wanneer de hoornlaag zeer dik is spreekt men van eelt; dit vindt men bijvoorbeeld op de handpalmen en voetzolen. De opperhuid is aan de buitenzijde niet glad, maar geribbeld. Deze huidlijsten aan de buitenzijde van de opperhuid hangen samen met de papillen van de lederhuid die in de opperhuid binnendringen. Ze geven een richel aan de huidoppervlakte: vingerafdruk. De richels ontwikkelen zich op de huid van de foetus in de derde en vierde maand en veranderen daarna niet meer. Ze worden alleen nog groter. Het patroon van de vingerafdruk is erfelijk. Bij stoornissen in de ontwikkeling van de foetus gedurende de derde en vierde maand kunnen ook

9

279

Huid en temperatuurregulatie

hoornlaag korrellaag stekelcellenlaag

langerhans-cel (cel van het imuunsysteem) keratinocyt

binnenste laag

keratinocyt basaalmembraan melanocyt dermis

de vingerafdrukken sterk gaan afwijken, bijvoorbeeld bij het syndroom van Down. Het watergehalte van de opperhuid bedraagt ongeveer 70%. Het percentage water in de hoornlaag, ongeveer 15%, is grotendeels afhankelijk van factoren in de omgeving zoals licht, vochtigheid en temperatuur. Wanneer bij bijvoorbeeld droge koude het vochtgehalte daalt onder de 10% treden kloofjes en schilfering op. Zweetklieren, haren en talgklieren worden gevormd in de binnenste laag van de opperhuid (zie par. 9.3). Pigmentvorming De kleur van de huid wordt voor een groot deel bepaald door het aanwezige pigment. Ieder mens heeft ongeveer evenveel pigmentcellen. De activiteit van de melanocyten, de hoeveelheid en de rijpheid van de pigmentkorrels bepalen iemands huidkleur. Bij donkere mensen bevatten de melanocyten veel meer en rijpere melanosomen en zijn de keratinocyten veel voller geladen met melanosomen dan bij blanke mensen. Onder invloed van zonlicht neemt de activiteit en de melanineproductie van de melanocyten toe. De activiteit van de melanocyten hangt ook af van verschillende hormonen, zoals melanocytenstimulerend hormoon (MSH) uit de hypofyse, cortisol uit de bijnierschors en ACTH (zie hoofdstuk 7). Mensen die geen tot moeilijk melanine aanmaken (albino’s, zeer blonde mensen of mensen met rood haar) hebben een tekort aan het beschermende pigment en hebben daarmee een groter risico op verbranden en huidkanker dan mensen die wel makkelijk bruin worden of van nature een donkere huid hebben. Naast melanine komt er in de huid nog een tweede pigment voor: caroteen. Deze kleurstof is onder andere verantwoordelijk voor sproeten, de haarkleur bij roodharigen en veroorzaakt soms oranje vlekken in het regenboogvlies (iris). Caroteen speelt geen rol bij het onschadelijk maken van UV-straling. 9.1.2 lederhuid De lederhuid (dermis) is opgebouwd uit bindweefsel en bestaat uit twee lagen: de papillaire laag en de netvormige laag. De papillaire laag grenst aan de binnenste laag van de opperhuid,

Afbeelding 9.2 Cellagen van de opperhuid.

280

Anatomie en fysiologie niveau 4

waardoor een hechte verbinding ontstaat tussen deze beide lagen. De papillen bestaan uit losmazig bindweefsel met collagene en elastische vezels en veel bloedvaatjes daaromheen. De netvormige laag bevat veel collagene en elastische vezels; door de met elkaar vervlochten bundels collagene vezels krijgt de huid zijn trekvastheid. Deze vezels verlopen volgens een bepaald patroon: de splijtlijnen. Een chirurg snijdt in de richting van de splijtlijnen. Hierdoor worden de vezels min of meer uit elkaar geschoven en niet doorgesneden, zodat de wond minder gaapt. Wanneer de huid sterk uitgerekt wordt (bijv. bij een zwangerschap) ontstaan er scheurtjes in de lederhuid en in het onderhuids bindweefsel (subcutis). Deze zijn tijdens de zwangerschap als rode strepen (striae) te zien. Na de bevalling ontwikkelt zich littekenweefsel, waardoor de striae een witte kleur krijgen. In de lederhuid bevinden zich verschillende structuren: bloed- en lymfevaten, zintuigcellen en zenuwuiteinden, haarwortels met talgklieren en gladde spiervezels, zweetklieren en cellen met een afweerfunctie. De afvoerbuizen van de zweetklieren en de talgklieren doorboren de opperhuid. 9.1.3 onderhuids bindweefsel Het onderhuids bindweefsel (subcutis, hypodermis) is losser van structuur dan de bovenliggende huidlagen. De collagene en elastische vezels van het onderhuids bindweefsel lopen door tot de netvormige laag van de lederhuid. Het onderhuids bindweefsel bevat, behalve veel bloedvaten en zenuwvezels, ook vet. De hoeveelheid vet hangt vooral af van de voedingsgewoonten. 9.1.4 bloedvoorziening van de huid De huid ontvangt het bloed vanuit de grote slagaders, die onder het onderhuids bindweefsel lopen. Van hieruit lopen takken naar het grensgebied van het onderhuids bindweefsel en de lederhuid, waar zij een fijn netwerk van haarvaten vormen. 9.2

Functies van de huid

De algemene functies van de huid zijn: bescherming, regulatie van de temperatuur, uitscheiding en zintuiglijke waarneming. De beschermende functie geldt zowel tegen mechanische invloeden (bijv. tegen stoten en het binnendringen van bacterie¨n en virussen) als tegen fysische invloeden (bijv. tegen uitdroging en tegen straling door pigmentvorming) en chemische invloeden (bijv. tegen schadelijke stoffen). Bij de regeling van de lichaamstemperatuur spelen verschillende mechanismen een rol. Bij het afscheiden van zweet door de zweetkliertjes wordt door het verdampen van zweet warmte onttrokken aan de huid, waardoor het lichaam afkoelt. Ook de bloedvaten in de lederhuid zijn betrokken bij de temperatuurregulatie. Door de bloedstroom kan warmte worden afgegeven aan de omgeving wanneer de temperatuur van de omgeving lager is dan die van de huid. Deze warmteafgifte is

9

Huid en temperatuurregulatie

afhankelijk van de bloeddoorstroming. Bij lichamelijke inspanning treedt automatisch vaatverwijding op waardoor de grotere warmteproductie gevolgd wordt door een grotere warmteafgifte via de huid. Wanneer het koud wordt treedt vaatvernauwing op waardoor de warmteafgifte zo veel mogelijk wordt beperkt. Dit alles staat onder invloed van het autonome zenuwstelsel. Het onderhuidse vetweefsel zorgt voor warmte-isolatie en draagt als zodanig ook bij aan de temperatuurregulatie. Hoewel de belangrijkste functie van de zweetklieren het regelen van de lichaamstemperatuur is, zijn de zweetklieren ook te beschouwen als uitscheidingsorganen. Ten slotte bevat de huid enkele soorten zintuigen, namelijk thermosensoren (koude- en warmtezintuigen, par. 8.1.2) en mechanosensoren (tast-, druk- en pijnzintuigen, par. 8.1.3). In de huid wordt bovendien onder invloed van zonlicht uit een voorstadium (ergosterol) vitamine D geproduceerd, dat van belang is voor de opname van calcium in de darm en nier (zie par. 10.8.1 en 5.1.2).

Intermezzo 9.1 Invloed van zonlicht op de huid De straling van de zon bestaat uit het zichtbare licht, infrarode straling en ultraviolette straling (UV-straling). De ozonlaag in de dampkring houdt een groot gedeelte van de UV-straling tegen. UV-straling heeft de volgende effecten op de huid: – vorming van vitamine D: wanneer de huid wordt bestraald met ultraviolet licht wordt het onderhuids opgeslagen ergosterol (provitamine D) omgezet in vitamine D; – pigmentvorming: ultraviolette stralen zetten de huid aan tot vorming van pigment. Wanneer men de hoeveelheid UV-straling langs natuurlijke weg onvoldoende vindt om voldoende bruin te worden, kan men gebruikmaken van speciale lichtbronnen, die veel ultraviolette straling geven (zonnebank); – vernietiging DNA: de bacteriedodende werking van UV-stralen berust op de vernietiging van het DNA. Het DNA absorbeert namelijk zeer veel UV-straling. De energie van UV-straling wordt ook geabsorbeerd door het DNA in de huidcellen. Door deze opname kan het DNA veranderen. Wanneer de beschadiging niet opgemerkt wordt voordat de cel zich deelt of verkeerd gerepareerd wordt, kan de groei kwaadaardig worden zoals bij een basaalcelcarcinoom of melanoom; – afbraak elastinevezels: UV-straling breekt de elastische vezels in de lederhuid af. Wanneer de afbraak van deze vezels de aanmaak overschrijdt wordt de huid slap en ontstaan rimpels. Zo speelt UV-straling een rol bij vervroegde veroudering van de huid. Hoe de huid reageert op blootstelling aan UV-straling hangt af van het huidtype. Er worden zes verschillende huidtypen onderscheiden:

281

282

Anatomie en fysiologie niveau 4

– – – –

huidtype 1: verbrandt zeer snel, wordt niet bruin; huidtype 2: verbrandt meestal, wordt een beetje bruin; huidtype 3: verbrandt zelden, wordt goed bruin; huidtype 4: verbrandt (bijna) nooit, wordt diep bruin (mediterrane type); – huidtype 5: verbrandt (bijna) nooit, wordt zeer bruin (Aziatische type); – huidtype 6: verbrandt nooit, wordt zeer donker bruin (negroı¨de type); sterfte door huidkanker komt bij het negroı¨de ras vrijwel niet voor.

9.3

Bijzondere vormsels

Aan of in de huid kan men een aantal bijzondere vormsels onderscheiden: haren, nagels en diverse klieren. 9.3.1 haren In de huid bevindt zich de haarwortel in het haarzakje. Het gedeelte van het haar dat buiten de huid uitsteekt, heet haarschacht. Aan de basis van het haarzakje (haarfollikel) zit een indeuking waarin zich de haarpapil bevindt. Van hieruit wordt de basis van het haarzakje gevoed, waardoor groei van het haar kan plaatsvinden. Deze groei vindt plaats vanuit de binnenste enkele laag cellen van de opperhuid. De haren groeien steeds van onderuit en worden naar buiten geschoven. De haartoppen zijn derhalve de oudste gedeelten. Een hoofdhaar groeit gemiddeld 8-12 cm per jaar. Haren zijn dood materiaal en bevatten vetten, water, mineralen, melanine en keratine. Bij ongeboren kinderen ontwikkelt zich over bijna het gehele lichaamsoppervlak het zogenaamde wolhaar (lanugo). Dit valt voor of kort na de geboorte uit en wordt dan vervangen door het zachte babyhaar. Tijdens de puberteit ontwikkelt zich zowel bij jongens als bij meisjes haren in de oksels en schaamhaar, terwijl bij jongens ook baardgroei optreedt. Het uiteindelijke gepigmenteerde haar wordt terminaal haar genoemd. Bij het ouder worden van de mens verliest het haar pigment en wordt daardoor wit of grijs. Bovendien valt het dan ook sneller uit. Haar groeit cyclisch: het kent een fase van groei, een tussenfase en een fase van rust. De duur van de fasen is specifiek voor elke soort terminaal haar (wimpers, wenkbrauwen, hoofdhaar, snor- en baardhaar, neus- en oorharen, oksel- en lichaamshaar). In de nauwe ruimte tussen de haarwortel en het haarzakje mondt een talgklier uit. Aan de haarzakjes zijn kleine gladde spiertjes bevestigd die zich onder invloed van bepaalde prikkels kunnen samentrekken waardoor de haren die scheef in de huid zijn ingeplant, rechtop gaan staan. Zo ontstaat kippenvel. Doordat zich rondom de haarzakjes uiteinden van sensibele zenuwvezels bevinden, kunnen de geringste bewegingen van de haren worden gevoeld. Ze dienen derhalve ook als tastorganen.

9

Huid en temperatuurregulatie

Bij vele dieren spelen de haren een belangrijke rol bij de warmteisolatie; bij de mens is dit van weinig belang.

Intermezzo 9.2 Haaruitval Haaruitval is een natuurlijk proces. Bepaalde omstandigheden kunnen haaruitval beı¨nvloeden. Tijdens de zwangerschap bijvoorbeeld komen door invloed van oestrogenen minder haren in de fase waarin haren uitvallen. Na de zwangerschap vindt extra haaruitval plaats en herstelt de haargroei zich. Wanneer de uitgevallen haren niet meer ingenomen worden door nieuwe haren ontstaat kaalheid. De bekendste vorm is kaalhoofdigheid bij oudere mannen (in mindere mate bij oudere vrouwen) waarbij onder invloed van het hormoon dihydrotestosteron haarwortels verloren gaan. De gevoeligheid van haarwortels voor dihydrotestosteron is erfelijk bepaald. Omdat vrouwen minder mannelijke hormonen hebben, zoals dihydrotestosteron, hebben zij minder last van deze vorm van kaalheid. Wanneer onder bepaalde omstandigheden, zoals stress en na de menopauze, de hoeveelheid mannelijke hormonen toeneemt, kan ook bij vrouwen toenemende haaruitval optreden. Ook cytostatica veroorzaken vaak kaalheid. Cytostatica grijpen in op plaatsen met veel delende cellen, zoals haarfollikels. Na een cytostaticakuur herstellen de haarfollikels zich vaak weer.

9.3.2 nagels Nagels (afb. 9.3) bevinden zich aan de uiteinden van de vingers en tenen. Ze bestaan uit harde, dunne, doorschijnende plaatjes die uit dode cellen met veel hoornstof bestaan. Aan de basis en zijkanten zijn de nagels ingebed in een huidplooi: de nagelwal. De nagel is voor het grootste gedeelte vergroeid met de hieronder gelegen laag: het nagelbed. De nagel groeit bij de nagelwortel vanuit de binnenste enkele laag cellen van de opperhuid. Van hieruit schuift de nagel over het nagelbed naar buiten. De top van de nagel is derhalve het oudste deel. Het begin van de nagelplaat, het jongste deel, vormt soms een zichtbaar half maantje, zoals bij de duimnagels. Dit gedeelte is witter doordat het nog onvoldoende verhoornd is en de onderliggende losse structuur van het bindweefsel daardoor zichtbaar is. Nagels vormen een goede bescherming van de uiteinden van vingers en tenen. Bovendien bevorderen ze het tastvermogen. 9.3.3 zweetklieren Zweetklieren zijn buisvormige klieren die via de huidporie¨n uitmonden op het huidoppervlak. Ze bevinden zich in de lederhuid en soms in het onderhuids bindweefsel. Er zijn twee soorten zweetklieren te onderscheiden: – kleine zweetklieren; zweetklieren, die over het gehele lichaam verspreid voorkomen, met name in de hoofdhuid, handpalmen en voetzolen. Het zijn buisvormige klieren, die via porie¨n in de huid

283

284

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 9.3 Lengtedoorsnede door een vingertop waarbij te zien is hoe de nagel is ingebed in de binnenste laag van de opperhuid.

nagelriem, de rand van de nagelwal nagelbed

opperhuid (epidermis)

nagelwal

nagel

pezen

bot (voorlaatste kootje)

uitmonden aan het lichaamsoppervlak. Zij scheiden een waterige vloeistof af die onder andere keukenzout, ureum, melkzuur en ammonia bevat. Deze zweetklieren spelen een belangrijke rol in de regulatie van de lichaamstemperatuur. Ook bij nervositeit worden deze zweetklieren aangezet tot productie; – grote zweetklieren of geurklieren; deze ontwikkelen zich pas na de puberteit en zijn sterk gekronkeld en liggen diep in de huid. Ze komen uitsluitend voor op plaatsen waar haargroei optreedt zoals in de oksels, rondom de anus en de geslachtsorganen en rondom de tepels. Ze staan dan ook in verbinding met de haarzakjes. Het product van de zweetklieren is reukloos, maar door ontbinding van de opgeloste stoffen in het zweet door bacterie¨n, die op de huid leven, ontstaat de karakteristieke zweetlucht. Deze bacterie¨n komen vooral voor in de oksels. Vrouwen hebben ongeveer tweemaal zo veel geurklieren als mannen. Er bestaat een fysiologische variatie in de activiteit van de geurklieren tijdens de menstruatie en de zwangerschap. Deze variatie wordt waarschijnlijk bepaald door de geslachtshormonen. Mensen van het mongolide ras hebben een zwak en die van het negroı¨de ras een sterk ontwikkeld zweetklierapparaat. De productie van zweet vertoont grote overeenkomsten van die van de urine in de nieren (zie hoofdstuk 5). In de zweetklier zelf vindt filtratie plaats. Het filtraat heeft dezelfde samenstelling als bloedplasma, met uitzondering van eiwitten. In de afvoerbuis wordt het grootste deel van de nuttige stoffen teruggeresorbeerd, zodat het zweet, dat het lichaamsoppervlak bereikt, voornamelijk bestaat uit water met afvalstoffen. Het sympathische zenuwstelsel verzorgt voor een groot deel de activiteit van de zweetklier.

9

285

Huid en temperatuurregulatie

9.3.4 talgklieren Talgklieren zijn trosvormige klieren die zich in de lederhuid bevinden. Ze monden meestal uit in de haarzakjes. Ze scheiden talg af dat de huid en haren vettig en soepel houdt; hierdoor wordt de huid beschermd tegen uitdroging en het binnendringen van micro-organismen. De productie van de talgklieren wordt beı¨nvloed door hormonen. Door testosteron neemt het aantal talgklieren en de grootte ervan toe. In de puberteit nemen de klieren sterk in grootte toe. Oestrogenen werken remmend op de talgklieren. 9.3.5 oorsmeerklieren Oorsmeerklieren in de gehoorgang produceren oorsmeer (cerumen). Het oorsmeer houdt de huid van de gehoorgang en het trommelvlies vettig en soepel. Oorsmeer is waterafstotend, wat van belang is voor het goed kunnen horen. 9.3.6 borstklieren In de borsten bevinden zich (afb. 9.4) zijn borstklieren (mammae). Dit zijn voorbeelden van organen die bij beide geslachten in aanleg aanwezig zijn, maar bij de vrouw wel en bij de man niet tot volle ontwikkeling komen. De borstklieren ontstaan uit de melklijsten. Dit zijn verdikkingen van de opperhuid in het embryo, die zich aan beide zijden uitstrekken vanaf de oksel tot de lies. Meestal ontwikkelt zich bij de mens beiderzijds e´e´n borstklier uit de melklijst. Soms blijven ook andere delen van de melklijst bestaan. Dit kan leiden tot extra tepels en of vorming van een extra borst. huid klierweefsel bindweefselblad grote borstspier

tepel

melkgang vetweefsel

Wanneer de borstklieren uitgegroeid zijn, bestaat slechts een klein gedeelte uit borstklierweefsel. Het grootste gedeelte van de borstklieren bestaat uit steunweefsel, namelijk vetweefsel en bindweefsel. Het klierweefsel bestaat uit ongeveer twintig kwabjes, elk bestaande uit de eindvertakkingen van de melkgangen met glad spierweefsel, die uitmonden op de top van de tepel. Het gladde spierweefsel van de melkgangen en de kringspier van de tepel kunnen onder invloed van

Afbeelding 9.4 Lengtedoorsnede van een borstklier. Links: borst van een nietzwangere, niet-zogende vrouw. Rechts: borst in de zoogperiode. Pas in de zwangerschap ontwikkelt het klierweefsel zich sterk.

286

Anatomie en fysiologie niveau 4

neurale en hormonale prikkels samentrekken. Rondom de tepel bevindt zich de tepelhof. Dit is een 2-6 cm wijde, ronde, gepigmenteerde huidzone met kleine oneffenheden. Deze worden veroorzaakt door de in de tepelhof gelegen talgklieren. De grootte van de borsten wordt voornamelijk bepaald door de hoeveelheid vetweefsel. Tijdens een zwangerschap is het buizensysteem van het klierweefsel sterk uitgebreid en neemt het aantal cellen sterk toe. Dit gebeurt onder invloed van hormonen. Na de geboorte van het kind komt de melkproductie op gang onder invloed van het hormoon prolactine dat door de adenohypofyse wordt geproduceerd en afgescheiden (par. 7.2.2). De melkafgifte of melkejectie (het ‘toeschieten’ van de melk) geschiedt onder invloed van het hormoon oxytocine dat afkomstig is uit de neurohypofyse (par. 7.2.1). De productie ervan vindt overigens plaats in de hypothalamus, van waaruit het wordt vervoerd naar de neurohypofyse. Het hormoon oxytocine brengt het gladde spierweefsel van de melkgangen tot contractie. De afgifte van prolactine en oxytocine wordt gestimuleerd door de stimulatie van de tepelhof tijdens het zuigen van de baby. 9.4

Lichaamstemperatuur

Bij de mens is de gemiddelde inwendige lichaamstemperatuur ongeveer 37 8C. De organen zijn hierop ingesteld. Zo hebben vele enzymen hun optimale werking bij 37 8C. Bij deze temperatuur verlopen de chemische reacties in het lichaam veel sneller dan bij lagere temperaturen. Het voordeel van een hogere lichaamstemperatuur heeft voor het menselijk lichaam als consequentie dat deze lichaamstemperatuur binnen nauwe grenzen moet worden gehandhaafd. Een afwijking van enkele graden naar boven of naar beneden brengt het organisme reeds in gevaar. In het lichaam bestaan plaatselijke verschillen in temperatuur; dit is afhankelijk van de plaatselijke stofwisselingsactiviteiten en van de mate van doorbloeding. 9.4.1 kern- en schiltemperatuur De kerntemperatuur is de temperatuur van borst-, buik- en schedelholte. Deze ligt meestal tussen 36 8C en 37 8C. De kerntemperatuur kan bij zware lichamelijke inspanning tijdelijk oplopen tot bijna 40 8C. De temperatuur van de huid wordt schiltemperatuur genoemd. Deze is niet overal gelijk, op de borst- en buikwand benadert deze nog het meest de kerntemperatuur, terwijl hij daar op de voeten wel 10 graden onder kan liggen. De schiltemperatuur wordt natuurlijk ook veel meer dan de kerntemperatuur beı¨nvloed door de temperatuur van de omgeving (afb. 9.5). Het verschil in temperatuur tussen de kern- en schiltemperatuur heet de deltatemperatuur. Dit kan een belangrijke parameter zijn in de beoordeling van de huiddoorbloeding. Onder fysiologische omstandigheden is de deltatemperatuur ongeveer 8-9 8C. Indien de hoogte

9

287

Huid en temperatuurregulatie

kern

36º

kern

schil 32º 28º 30º 31º

a

b

van de deltatemperatuur toeneemt, kan worden aangenomen dat de huiddoorbloeding is verminderd. Dit kan bijvoorbeeld een reactie zijn op shock, waarbij er herverdeling van het bloed ten gunste van de centrale organen plaatsvindt. Een rectale temperatuurmeting geeft een betere indicatie van de kerntemperatuur dan metingen in de oksel of onder de tong. Bij een meting in de gehoorgang wordt de kerntemperatuur bepaald aan de hand van de infrarode straling, die door het trommelvlies wordt afgegeven. Deze meting heeft grote praktische voordelen. De betrouwbaarheid is echter kleiner dan die van een rectale meting. 9.4.2 fysiologische processen Er komen niet alleen plaatselijke verschillen voor in de lichaamstemperatuur maar ook verschillen bij fysiologische processen zoals: – bij lichamelijke inspanning wordt de lichaamstemperatuur hoger; – ’s morgens bij het ontwaken is de lichaamstemperatuur het laagst, terwijl in de namiddag de temperatuur het hoogst is. In de loop van de dag loopt de temperatuur geleidelijk op. Het verschil bedraagt meestal niet meer dan 1 8C, maar het kan wel tot 2 8C oplopen zonder dat het gevaar betekent voor het goed functioneren van het lichaam; – bij de vrouw komen verschillen in lichaamstemperatuur voor die samenhangen met de cyclus van de menstruatie. Na de menstruatie is de lichaamstemperatuur ongeveer 0,5 8C lager dan tijdens de ovulatie. 9.5

Temperatuurregulatie

Zoals reeds vermeld is kunnen afwijkingen van de lichaamstemperatuur gevaarlijk zijn voor de gezondheid. De lichaamstemperatuur kan te hoog worden als de warmteproductie toeneemt en de hoeveelheid afgestane warmte niet onmiddellijk in dezelfde mate toeneemt. Dit vindt met name plaats bij het begin van een lichamelijke inspanning. Ook kan de lichaamstemperatuur te hoog worden als de warmteaf-

Afbeelding 9.5 Schematische voorstelling van de kern- en schiltemperatuur bij een lage (a) en een hoge omgevingstemperatuur of bij lichamelijke inspanning (b).

288

Anatomie en fysiologie niveau 4

gifte geheel of gedeeltelijk wordt belemmerd door uitwendige omstandigheden, bijvoorbeeld door een warme, vochtige omgeving. In het menselijk lichaam moet het evenwicht tussen warmteproductie en warmteafgifte gehandhaafd blijven. Afwijkingen van de normale lichaamstemperatuur dienen zo veel mogelijk te worden beperkt. Als de lichaamstemperatuur hoger wordt of dreigt te worden, zal getracht worden deze verhoging door middel van een regulatiemechanisme tegen te gaan door de warmteafgifte te verhogen. Dit kan plaatsvinden door een vaatverwijding in de huid en in de slijmvliezen van de bovenste luchtwegen en door het stimuleren van de afscheiding door de zweetkliertjes. Als de lichaamstemperatuur lager wordt of dreigt lager te worden zal door vaatvernauwing in de huid getracht worden de warmteafgifte zo veel mogelijk te beperken. 9.5.1 thermosensoren Thermosensoren (par. 8.1.2) zijn zintuigcellen die gevoelig zijn voor temperatuurveranderingen. Hiertoe behoren de warmte- en koudezintuigen in de huid. De warmtezintuigen worden geprikkeld bij verwarming van de huid waardoor, door een reflex via het temperatuurcentrum in de hypothalamus (onderdeel van de tussenhersenen), vaatverwijding optreedt. De koudezintuigen worden geprikkeld bij afkoeling van de huid waardoor reflectorisch vaatvernauwing optreedt. Vanuit de warmte- en koudezintuigen in de huid wordt via zenuwbanen het centrale zenuwstelsel geı¨nformeerd. Dit gebeurt via deze zenuwbanen veel sneller dan via de bloedbaan. Thermosensoren in de hypothalamus reageren op de bloedtemperatuur. Zij registreren de kerntemperatuur, de warmte- en koudesensoren in de huid registreren de schiltemperatuur. 9.5.2 warmteafgifte De warmteafgifte wordt veroorzaakt door natuurkundige processen, namelijk door straling, geleiding, stroming en verdamping van water aan het lichaamsoppervlak (afb. 9.6). Straling Bij straling of radiatie geven warmere lichamen warmte af aan koudere lichamen, waarbij de stralingsrichting meestal van de huid af is. Bij aanwezigheid van de zon of een heet voorwerp is dit omgekeerd en neemt de huid warmte op. De hoeveelheid afgegeven of opgenomen warmte hangt samen met de grootte van het lichaamsoppervlak en van het temperatuurverschil tussen de huid en de omgeving. Geleiding Passief warmtetransport in het lichaam vindt plaats via geleiding: warmte wordt door botsingen van moleculen afgestaan aan de omgeving, die kouder is. Ook hierbij is de hoeveelheid warmte die per tijdseenheid wordt afgestaan afhankelijk van de grootte van het huidoppervlak en het temperatuurverschil tussen de huid en de omringende stof.

9

289

Huid en temperatuurregulatie kern 37 ºC

schil 34 ºC

omgeving (wisselende temperatuur)

bloedstroom straling (actief transport)

inwendige geleiding (passief transport)

geleiding

verdamping

stroming vet huid

Stroming Rondom het lichaam bevindt zich een isolerende laag die de lichaamstemperatuur aanneemt. De dikte van deze laag is sterk afhankelijk van de stroming van het omringende medium en van de warmtecapaciteit (warmteopnemend vermogen) hiervan. Zo wordt de gevoelstemperatuur bepaald door de windkracht, omdat de isolerende luchtlaag bij harde wind snel wordt afgevoerd. Water heeft een veel grotere warmtecapaciteit dan lucht. Daarom overlijdt iemand in water van 7 8C binnen enkele uren en kan men in lucht van dezelfde temperatuur nog lang in leven blijven. Bij de ademhaling wordt door de slijmvliezen van de luchtwegen door geleiding en stroming warmte afgegeven als de temperatuur van de ingeademde lucht lager is dan 37 8C. Verdamping Als de warmteafgifte door straling, geleiding of stroming niet voldoende is, wordt de verdamping belangrijk. Door middel van het uitscheiden van zweet kan het menselijk lichaam verdampingswarmte onttrekken aan de huid. Hierdoor kan het hogere temperaturen van de omgeving verdragen. Het is hierbij wel noodzakelijk, dat het zweet daadwerkelijk verdampt. Wanneer de omgeving een hoge vochtigheidsgraad heeft wordt verdamping moeilijk of onmogelijk. Iemand die kletsnat is van het zweet koelt waarschijnlijk slecht af omdat het zweet op de huid blijft liggen en niet verdampt. In de woestijn heeft men door de lage luchtvochtigheid juist een droge huid en draagt verdamping voor een groot deel bij aan de warmteafgifte. Onder standaardomstandigheden wordt de meeste warmte afgegeven door straling (ongeveer 60%). Daarop berust het gebruik van met metaal beklede folie bij slachtoffers. Deze folie weerkaatst namelijk de straling, die het lichaam afgeeft. Het effect van de folie is veel

Afbeelding 9.6 Schema van het warmtetransport.

290

Anatomie en fysiologie niveau 4

geringer bij een verkeersslachtoffer, die op een natte straat ligt. De dunne folie heeft weinig effect op warmteverlies door geleiding naar de natte straat. Het zal duidelijk zijn dat zowel de kleding als het onderhuidse vetweefsel invloed hebben op de temperatuurregulatie. Het onderhuidse vetweefsel belemmert het passieve warmtetransport van het inwendige van de mens naar de huid. De kleding belemmert het warmtetransport van het huidoppervlak naar de omgeving. Hierbij is de aard van de kleding belangrijk voor het al of niet goed beschermen tegen de koude. Zo heeft wollen kleding door het handhaven van een luchtlaag een goede isolerende werking. Fysiologische temperatuurregulatie De fysiologische temperatuurregulatie komt vooral tot uiting bij de regeling van de huidvaten en de zweetklieren. Bij een ongekleed menselijk lichaam in rust in een omgeving van 30 8C kan de vrijkomende warmte gemakkelijk aan de omgeving worden afgestaan. Bij een geringe daling van de temperatuur van de omgeving treedt een vaatvernauwing in de huid op. Door een vermindering van de doorbloeding in de huid wordt minder warmte aan de huid afgegeven. De temperatuur van de huid wordt lager waardoor tevens de warmteafgifte door straling en geleiding wordt tegengegaan. Bij een geringe stijging van de omgevingstemperatuur treedt een vaatverwijding op waardoor meer warmte aan de omgeving wordt afgestaan. Wanneer de temperatuur van de omgeving flink toeneemt wordt, hoewel er een sterke vaatverwijding in de huid optreedt, het verschil in temperatuur tussen het huidoppervlak en de omgeving zo klein dat de warmteafgifte door straling en geleiding onvoldoende is. Bij temperaturen boven de 30 8C zal dan ook het uitscheiden van zweet worden gestimuleerd (afb. 9.7). Als de temperatuur van de omgeving hoger is dan die van de huid kan de warmteafgifte uitsluitend plaatsvinden door verdamping. Wanneer de luchtvochtigheid dan ook nog 100% is, heeft de mens geen middelen meer om zijn warmte kwijt te raken. 9.5.3 warmteproductie Als de warmteafgifte groter is dan de warmteproductie moet deze laatste worden opgevoerd. Dit vindt plaats door het stimuleren van de stofwisselingsprocessen. De spieren zijn de belangrijkste warmteleveranciers. Bij het uitvoeren van bewegingen door de spieren komt vaak veel warmte vrij. In rust en in een koude omgeving is de spierstofwisseling belangrijk als warmtebron. Als de lichaamstemperatuur daalt, stimuleert het warmteregulerend centrum in de hypothalamus enkele activiteiten. De warmteproductie op verschillende wijzen worden opgevoerd (afb. 9.7):

9

291

Huid en temperatuurregulatie

omgeving

huid / schil

koud

koudesensoren

warm

warmtesensoren

warmteafgifte

vaatverwijding zweetproductie

kern

zenuwstelsel

_ + _ +

hypothalamus _ +

centrale sensoren

temperatuur bloed bloed

thermoregulatie centrum instelwaarde

pyrogene stoffen

+

schildklier + TSH warmteproductie

stofwisseling spieren - onwillekeurige bewegingen (bv. rillen) - spiertonus - willekeurige bewegingen (bv. stampen met voeten)

+

+ + +

Afbeelding 9.7 Schema van de temperatuurregeling met behulp van de koude- en warmtezintuigen.

– verhoogde activiteit van het sympathische zenuwstelsel, met als resultaat een verhoging van de warmteproductie; – reacties zoals rillen en klappertanden; deze zorgen voor een verhoging van de warmteproductie; deze reacties kunnen ook gedeeltelijk via een reflex ontstaan vanuit de koudezintuigen in de huid; – uitvoeren van willekeurige spierbewegingen; het zich bewust zijn van koude zet de mens vaak aan tot het stampen met de voeten en het over elkaar slaan van de armen; – verhoging van de schildklieractiviteit, vooral van belang bij de aanpassing aan zeer lage temperaturen. 9.5.4 koorts Bij koorts wordt de warmteproductie opgevoerd en de warmteafgifte geremd. Men spreekt van koorts als de verhoogde lichaamstemperatuur (hoger dan 38 8C) gepaard gaat met algemene afweerreacties van het lichaam. Koorts kan bij allerlei ziekten voorkomen, vooral bij infecties, maar ook bij velerlei andere ontstekingsprocessen en bij weefselverval. Koorts ontstaat als het temperatuurcentrum in de hypothalamus invloed ondervindt van in het bloed aanwezige koortsverwekkende stoffen. Dit zijn bijvoorbeeld giftige stoffen afkomstig van uiteenval-

centraal zenuwstelsel - sympathisch - animaal

292

Anatomie en fysiologie niveau 4

lende leukocyten of restanten van dode micro-organismen. Deze stoffen verhogen de instelwaarde van het temperatuurcentrum in de hypothalamus naar bijvoorbeeld 40 8C. Omdat de kerntemperatuur dan nog 37 8C is ervaart de patie¨nt dit alsof hij onderkoeld is. Daardoor zullen alle hierboven beschreven reacties optreden (vaatvernauwing in de huid, klappertanden, rillen, versterking van het katabolisme etc.). Pas wanneer de kerntemperatuur gelijk is aan de nieuwe instelwaarde van 40 8C is de patie¨nt in thermisch evenwicht. (Dit proces is te vergelijken met het hoger instellen van de thermostaat van de centrale verwarming. De temperatuur in de kamer is niet direct verhoogd, nadat men aan de knop heeft gedraaid. Eerst moet de ketel een tijdje branden.) Wanneer de koorts wijkt daalt eerst de instelwaarde van het temperatuurcentrum. Het lichaam is dan nog op 40 8C en dus oververhit. De patie¨nt ligt met een rood hoofd en zwetend in bed totdat de lichaamstemperatuur weer de normale waarde van 37 8C heeft bereikt.

10

Voedsel en spijsvertering

De mens moet ervoor zorgen dat hij voldoende voedingsstoffen opneemt, vocht inbegrepen. De meeste voedingsstoffen moeten eerst verteerd worden voordat ze vanuit het darmkanaal in het bloed kunnen worden opgenomen. Het spijsverteringskanaal produceert daarvoor de benodigde stoffen om de vertering te kunnen uitvoeren. Om de spijsverteringsprocessen te kunnen begrijpen is er inzicht nodig in de bouw van de verschillende voedingsstoffen. Daarom besteedt dit hoofdstuk eerst aandacht aan voedingsstoffen. 10.1

Voedsel en stofwisseling

In alle levende organismen, en dus ook in het menselijk lichaam, moeten voortdurend allerlei stoffen worden omgezet: opgebouwd en afgebroken. Het totaal van de chemische reacties die voor deze omzettingen zorgen, wordt stofwisseling of metabolisme genoemd. Bij de stofwisseling worden opbouwstofwisseling (anabolisme) en afbraakstofwisseling (katabolisme) onderscheiden. Bij het katabolisme wordt energie vrijgemaakt, bijvoorbeeld bij de verbranding van glucose tot koolstofdioxide en water. Deze energie kan bijvoorbeeld worden benut voor spieractiviteit of hersenactiviteit (impulsvorming en impulsgeleiding). Ook kunnen de energie en sommige tussenproducten van het katabolisme worden gebruikt voor het anabolisme. Een voorbeeld is de opbouw van lichaamseiwitten. De benodigde aminozuren komen vrij bij de vertering van eiwit uit het voedsel; het katabolisme levert eveneens de benodigde chemische energie voor de opbouw van de eiwitten. Voor een goede stofwisseling is afstemming tussen spijsvertering, ademhaling, circulatie en uitscheiding een voorwaarde. De stofwisseling op celniveau wordt celstofwisseling genoemd en is besproken in hoofdstuk 1 (par. 1.5). 10.1.1 voedsel en energie De moleculen, waaruit de brandstoffen uit ons voedsel zijn opgebouwd, zijn over het algemeen te groot om direct in bloed of lymfe opgenomen te worden. De spijsverteringsenzymen splitsen deze moleculen daarom eerst in kleinere moleculen. Uit koolhydraten ontstaan zo enkelvoudige suikers, uit eiwitten ontstaan aminozuren en uit vetten vetzuren en glycerol. Na transport via bloed en lymfe worden deze tussenproducten in de cel opgenomen, waarbij de uiteindelijke verbranding (= reactie met

C. A. Bastiaanssen et al., Anatomie en fysiologie, DOI 10.1007/978-90-313-8099-2_10, © Bohn Stafleu van Loghum, 2007

294

Anatomie en fysiologie niveau 4

zuurstof) plaatsvindt. De energie die bij verbranding vrijkomt wordt uitgedrukt in joule (J). Vroeger werd uitsluitend de eenheid calorie (cal) gebruikt (1 cal = 4,184 J; 1 kcal = 4,184 kJ). Afhankelijk van geslacht, leeftijd, gewicht en lichamelijke beweging varieert bij de mens de totale behoefte van ongeveer 7.500 – 12.500 kJ per etmaal. Een groot gedeelte hiervan, ongeveer 7.000 kJ, is nodig voor het zogenaamde basaalmetabolisme of de grondstofwisseling. Hieronder wordt verstaan de stofwisseling ‘in rust’ (zie par. 7.3.2). Omdat in koolhydraten al verbindingen met zuurstof voorkomen, levert hun verbranding de minste energie, namelijk 17 kJ (= 4 kcal) per gram. In de verbranding van eiwit moet het lichaam zelf ook veel energie investeren. Hoewel in eiwitten minder zuurstofbindingen voorkomen dan in koolhydraten, levert de verbranding van eiwitten ook ongeveer 17 kJ per gram op. Vetten hebben de hoogste energetische waarde, dat wil zeggen vetverbranding levert veel energie op. Een gram vet levert bij verbranding 38 kJ (= 9 kcal). In Nederland wordt gemiddeld 37% van de dagelijkse energie-inname in de vorm van vetzuren ingenomen, zoals aanwezig in vetten en olie¨n, terwijl koolhydraten en eiwitten respectievelijk 45% en 15% aan de energieinname bijdragen. Omdat vet de grootste energie-inhoud heeft, is het erg zinvol dat ons lichaam de overtollige energie hoofdzakelijk opslaat in de vorm van vet. We zouden namelijk nog zwaarder worden wanneer de opslag zou plaatsvinden in de vorm van koolhydraten of eiwitten, voornamelijk omdat deze stoffen ook nog eens hun eigen gewicht aan water binden. 10.1.2 enzymen In levende organismen vindt bij een gematigde temperatuur een groot aantal chemische reacties plaats, die buiten deze organismen zeer onwaarschijnlijk zijn. Dit kan worden verklaard door de aanwezigheid van enzymen. Een enzym werkt als een katalysator, wat betekent dat het een chemische reactie kan versnellen e´n dat het onveranderd uit de reactie komt. Daarom kan een klein beetje katalysator grote hoeveelheden stof doen omzetten. Naast de algemene eigenschappen hebben enzymen nog een paar bijzondere kenmerken: – enzymen zijn altijd eiwitten; veel enzymen blijken behalve een eiwitgedeelte ook nog een niet-eiwitgedeelte te bevatten. Het nieteiwitgedeelte wordt co-enzym genoemd. Pas wanneer het co-enzym aan het eiwitgedeelte is gekoppeld kan het enzym als geheel functioneren. Van de meeste vitaminen is bekend dat het co-enzymen zijn, hetgeen verklaart waarom we per dag slechts geringe hoeveelheden vitaminen hoeven op te nemen; – enzymen zijn specifiek; hiermee wordt bedoeld dat ieder enzym slechts e´e´n bepaalde reactie kan beı¨nvloeden. Zo kan het enzym amylase slechts zetmeel splitsen, het enzym sacharase slechts sacharose (riet- of bietsuiker), terwijl het enzym pepsine slechts in

10

295

Voedsel en spijsvertering

staat is om eiwitten te splitsen. De werking van een enzym is te vergelijken met een slot-sleutelmechanisme. Op iedere stof (slot) past slechts e´e´n bepaald enzym (afb. 10.1). – de activiteit van de enzymen is afhankelijk van de temperatuur; bij hogere temperatuur neemt de activiteit toe. Er is een bepaalde temperatuur waarbij de activiteit het hoogst (optimaal) is. Deze temperatuur wordt het optimum genoemd. Voor veel enzymen in het menselijk lichaam ligt dit temperatuuroptimum ongeveer bij 40 8C; bij koorts verlopen de meeste reacties sneller dan bij een normale lichaamstemperatuur. Bij temperaturen boven de 40 8C gaan de enzymen snel kapot; – de activiteit van de enzymen is afhankelijk van de pH (zie hoofdstuk 1). De pH in het spijsverteringskanaal varieert heel sterk. In de mondholte bedraagt de pH ongeveer 7, terwijl in de maag door de aanwezigheid van maagzuur de pH ongeveer 2 bedraagt. In de dunne darm is de pH van de darminhoud 7-8 door de neutraliserende werking van de stof natriumbicarbonaat uit het alvleesklierssap. De enzymen van het spijsverteringskanaal zijn hierop aangepast, doordat ze een pH-optimum hebben dat ongeveer gelijk is aan de pH van de omgeving waarin ze werkzaam zijn.

S

P1

+

P2

E

E enzymsubstraatcomplex

10.1.3 nucleı¨ nezuren Met de voeding komen ook grote hoeveelheden nucleı¨nezuren (DNA, RNA zie hoofdstuk 13) ons lichaam binnen. Het zijn macromoleculen die ook verteerd moeten worden tot de bouwstenen, de nucleotiden, om vervolgens vanuit de dunne darm opgenomen te worden in het bloed. De benodigde enzymen voor de vertering hiervan worden nucleasen genoemd, die zich bevinden in het sap van de alvleesklier (zie par. 10.16.2). Bij het afbreken van de nucleı¨nezuren ontstaat onder andere urinezuur dat wordt uitgescheiden met de urine. Een teveel aan urinezuur (bijv. bij leukemie en chemotherapie bij kanker) veroorzaakt kristalafzettingen in nieren en urinewegen, maar ook in gewrichten en weke delen. Dit laatste staat bekend als jicht. De kristalafzetting treedt vooral op in de gewrichten van de grote teen (podagra, ‘pootje’). 10.2

Noodzakelijke voedingsstoffen

De belangrijkste bouwstoffen voor het menselijk lichaam zijn water, mineralen en eiwitten. De bouwstoffen zijn vooral belangrijk voor de groei. Tijdens de groei moeten er nieuwe cellen en tussencelstof (bij

Afbeelding 10.1 Schema van de enzymwerking. S = substraat; E = enzym P1 en P2 = eindproducten.

296

Anatomie en fysiologie niveau 4

steunweefsels) worden geproduceerd. Gedurende de groeiperiode zal door de toename in gewicht en omvang het anabolisme sterker zijn dan het katabolisme. De bouwstoffen dienen, behalve voor de groei, ook voor de opbouw van nieuwe cellen ter vervanging van afgestorven cellen. In het menselijk lichaam worden er per seconde ongeveer 2,5 miljoen rode bloedcellen afgebroken, die in dezelfde tijd ook moeten worden aangemaakt om bloedarmoede te voorkomen. Ook na een periode van voedselgebrek, uitdroging of ziekte moeten er vele cellen worden bijgemaakt. Bij voedselgebrek en dergelijke omstandigheden overheersen de afbraakreacties, zodat dergelijke toestanden nooit lang achtereen kunnen voortduren. Naast de bovengenoemde bouwstoffen bevat het voedsel koolhydraten, eiwitten en vetten als energieleveranciers. De Gezondheidsraad, een adviescollege van de regering, geeft in Nederland per voedingsstof aanbevelingen voor de hoeveelheid die dagelijks nodig is (adh, aanbevolen dagelijkse hoeveelheid). Om de adh vast te stellen, is gekeken naar de hoeveelheid die nodig is om ziekte door tekorten te voorkomen en de stofwisseling optimaal te laten verlopen. Ook is rekening gehouden met het benutten van de aangeboden voedingsstoffen door het lichaam, de aanleg van reserves en verliezen met urine, ontlasting en transpiratievocht. Een evenwichtig samengestelde voeding bevat ruimschoots voldoende van alle benodigde voedingsstoffen. Daarbij horen uiteraard ook de vitaminen (zie paragraaf 10.8). Informatie over evenwichtig samengestelde voeding is te vinden bij de Stichting Voedingscentrum Nederland. 10.3

Koolhydraten

De koolhydraten (sachariden, suikers) worden ingedeeld in enkelvoudige, tweevoudige en samengestelde suikers. 10.3.1 enkelvoudige suikers Enkele bekende voorbeelden van enkelvoudige suikers (monosachariden) zijn: glucose (druivensuiker), fructose (vruchtensuiker) en galactose, dat een bestanddeel is van lactose (melksuiker). Omdat enkelvoudige suikers de enige suikers zijn die direct uit het spijsverteringskanaal kunnen worden opgenomen in het bloed, worden zij ook wel ‘snelle suikers’ genoemd. Enkele minuten na het eten van deze suikers begint de concentratie van glucose in het bloed al te stijgen. Van de enkelvoudige suikers kan alleen glucose in alle lichaamscellen worden opgenomen. De andere enkelvoudige suikers, zoals galactose, moeten eerst in de lever worden omgezet tot glucose. 10.3.2 tweevoudige suikers De tweevoudige suikers, ook wel ‘dubbele suikers’ of disachariden genoemd, zijn ontstaan uit de samenvoeging van twee enkelvoudige suikers onder afsplitsing van een molecuul water. Er zijn drie bekende tweevoudige suikers: – maltose (moutsuiker); ieder molecuul is opgebouwd uit twee mole-

10

Voedsel en spijsvertering

culen glucose. Zoals hieronder beschreven ontstaat maltose vooral als tussenproduct bij de vertering van zetmeel; – sacharose (sucrose, rietsuiker, bietsuiker); deze stof wordt in het dagelijks leven suiker genoemd. Een molecuul sacharose is opgebouwd uit een molecuul glucose en een molecuul fructose; – lactose (melksuiker); deze meervoudige suiker komt veel voor in (moeder)melk (lac = melk). Ieder molecuul is opgebouwd uit een molecuul glucose en een molecuul galactose. Iedere tweevoudige suiker wordt door zijn eigen specifieke enzym gesplitst. Zo wordt de melksuiker lactose door lactase in de darmwand gesplitst in glucose en galactose. Bij vrijwel alle zoogdieren verdwijnt dit enzym na de zoogperiode. Alleen bij ongeveer 85% van de mensen van de Europese rassen blijft dit enzym het gehele leven aanwezig. De meeste anderen worden lactose-intolerant, dat wil zeggen dat na het consumeren van lactose buikkrampen, winderigheid en diarree ontstaan. Lactose wordt aan talloze voedingsmiddelen en medicijnen toegevoegd als vulstof. Lactulose is een suiker die door geen enkel mens kan worden afgebroken omdat het enzym daarvoor ontbreekt en is een bestanddeel van veel laxantia. 10.3.3 samengestelde suikers De samengestelde suikers ofwel polysachariden bestaan uit moleculen die altijd zijn opgebouwd uit een zeer groot aantal eenheden glucose. De belangrijkste polysachariden zijn: – zetmeel (= amylum); dit is de stof waarin de plant zijn reservevoedsel opslaat. Graanproducten, pasta’s en aardappelen zijn belangrijke zetmeelleveranciers. In de mondholte wordt zetmeel door het speekselenzym amylase in kleinere ketens gesplitst. Het amylase uit de alvleesklier vervolgt in de twaalfvingerige darm (duodenum) deze vertering, waarbij het eindproduct maltose ontstaat. Het enzym maltase in de darmwand splitst deze stof uiteindelijk tot glucose, dat in het bloed kan worden opgenomen; – glycogeen; deze stof, die veel op zetmeel lijkt, wordt aangetroffen in lever- en spiercellen. In deze cellen worden telkens veel moleculen glucose tot e´e´n molecuul glycogeen samengevoegd. Glycogeen is dan ook te beschouwen als de dierlijke opslagvorm van glucose. Wanneer het lichaam glucose nodig heeft wordt glycogeen omgezet in glucose. Bij de vorming van glycogeen speelt het hormoon insuline (afkomstig uit de eilandjes van Langerhans in de alvleesklier) een belangrijke rol. Verschillende hormonen hebben een tegengesteld effect op insuline en stimuleren zo de omzetting van glycogeen in glucose. Voorbeelden zijn glucagon, adrenaline en cortisol (zie hoofdstuk 7); – cellulose (celstof ); dit is het hoofdbestanddeel van celwanden bij plantencellen (en als zodanig een belangrijk bestanddeel van bijvoorbeeld papier). Het lichaam van de mens beschikt (in tegenstelling van dat van herkauwers) niet over het enzym cellulase en is daarom niet in staat cellulose te verteren. De cellulosevezels veranderen door het maagzuur wel van vorm. Zij binden daarna in de

297

298

Anatomie en fysiologie niveau 4

dunne en dikke darm veel water en zorgen voor een gezonde darmpassage. Daarom is het van belang veel vezelrijk voedsel (bruinbrood, fruit en groenten) te eten. Laxeermiddelen als psylliumzaad (Metamucil1 en Volcolon1) bestaan ook grotendeels uit cellulosevezels. De koolhydraten (suikers) zijn de voornaamste energiebron voor de mens. Afbeelding 10.2 geeft een overzicht van de verteringsprocessen van de koolhydraten. zetmeel

maltose

glucose

sacharose

fructose

lactose

speeksel amylase alvleeskliersap amylase maltose

sacharose

lactose

darmsap maltase

sacharase

glucose

lactase

fructose

galactose

poortader

lever

Afbeelding 10.2 Overzicht van de vertering en de resorptie van koolhydraten. De desbetreffende enzymen zijn in rood aangegeven.

10.4

Eiwitten

Eiwitten of proteı¨nen zijn moleculen die zijn opgebouwd uit een groot aantal aminozuren. Eiwitten zijn de belangrijkste stikstofbron voor de mens. Omdat normaliter bijna alle stikstof in het lichaam is ingebouwd in eiwitten, is de stikstofbalans een goede maat voor de eiwitbalans. Een positieve stikstofbalans van 3 tot 5 g per dag is wenselijk voor anabolisme en wondgenezing. 10.4.1 aminozuren Er bestaan ruim twintig verschillende aminozuren, waardoor er een zeer grote variatie in eiwitten mogelijk is. Niet alleen het aantal aminozuren in een eiwitmolecuul is bepalend, maar met name de volgorde waarin ze aan elkaar zijn gekoppeld. Deze volgorde wordt bepaald door de informatie op het DNA (zie hoofdstuk 13). Van de ruim twintig verschillende soorten aminozuren zijn er tien (voor volwassenen slechts acht) essentie¨le aminozuren, dat wil zeggen aminozuren die de mens zelf niet kan maken uit de overige aminozuren. De andere aminozuren worden de niet-essentie¨le aminozuren ge-

10

Voedsel en spijsvertering

noemd. Zij kunnen naar behoefte door het lichaam worden gemaakt uit andere aminozuren. De enzymen die hier voor zorgen worden de transaminasen genoemd. Voor de essentie¨le aminozuren ontbreken deze enzymen. Zij moeten daarom per se met het voedsel worden opgenomen. Wanneer bij volwaardige eiwitten (eiwitten waarin alle essentie¨le aminozuren voorkomen) de essentie¨le aminozuren voorkomen in een verhouding die ongeveer overeenkomt met de behoefte van het menselijk lichaam, wordt gesproken van eiwitten met hoge biologische waarde. Hiertoe behoren vooral de dierlijke eiwitten. Bij eiwitten, zoals die bijvoorbeeld voorkomen in brood, peulvruchten en groenten, wijkt de verhouding van de essentie¨le aminozuren sterk af van die in lichaamseiwitten. Dergelijke eiwitten hebben een lage biologische waarde. Dat wil echter niet zeggen dat bij vegetarie¨rs een eiwitondervoeding dreigt. Door plantaardige voedingsmiddelen te combineren kan het voedsel toch een volwaardige eiwitsamenstelling hebben. Zo vullen granen en peulvruchten elkaar prima aan. De aanbevolen hoeveelheid eiwit die een volwassene per dag moet eten wordt geschat op 0,8 gram per kilo lichaamsgewicht. In bijzondere omstandigheden (na een operatie, na radio- of chemotherapie, na een CVA of bij hoge koorts) kan de behoefte verdubbelen. De gemiddelde eiwitconsumptie in Nederland is ongeveer 100 g per dag, bijna tweemaal de aanbevolen hoeveelheid. Overconsumptie van eiwit is onder andere geassocieerd met nierstenen en mogelijk atherosclerose (slagaderverkalking). Bij een tekort aan eiwit in het voedsel, bij een gestoorde opname of bij eiwitverlies zullen er onvoldoende lichaamseigen eiwitten gemaakt kunnen worden. Dit uit zich allereerst in atrofie van spieren en oedemen. Door een verlaagd eiwitgehalte van het bloed (verlaagde COD) wordt in de weefsels onvoldoende vocht terug opgenomen in het bloed (zie afb. 2.31). 10.4.2 eiwitvertering In afbeelding 10.3 is een schema weergegeven van de eiwitvertering. De splitsing begint in de maag. Zoutzuur ontvouwt de opgerolde eiwitmoleculen, zodat het enzym pepsine deze op specifieke plaatsen in kleinere deeltjes kan knippen. In de dunne darm worden daarna eiwitsplitsende enzymen (proteı¨nasen), waaronder trypsine, uit de alvleesklier toegevoegd. Ieder van deze enzymen knipt op andere plaatsen in de eiwitmoleculen, zodat uiteindelijk losse aminozuren worden gevormd. Deze worden opgenomen in het bloed. In eerste instantie zal het lichaam deze aminozuren gebruiken om lichaamseigen eiwitten te maken. Het overschot dient als energiebron. Evenals vetten en koolhydraten worden ook aminozuren verbrand tot koolstofdioxide en water. De aminogroepen van de overtollige aminozuren kunnen echter niet worden verbrand. Zij worden in de lever in een aantal stappen omgezet in ureum. Dit wordt door de nieren uitgescheiden. Bij patie¨nten met een leverfunctiestoornis kan de omzetting tot ureum verminderd zijn. Hierdoor kunnen allerlei tussenproducten

299

300

Anatomie en fysiologie niveau 4

in het bloed vrijkomen. Deze verbindingen zijn giftig waardoor de patie¨nt in een coma kan geraken (coma hepaticum). eiwitten

vetten

maagsap pepsine kleinere polypeptiden

pancreassap

pancreaslipase trypsine o.a. tripeptiden dipeptiden

darmsap enzymmengsel vetzuren

aminozuren

glycerol

C 12 lipoproteïnen lever

poortader chylvat (lymfevat)

naar ondersleutelbeenader

Afbeelding 10.3 Overzicht van de vertering en de resorptie van eiwitten en vetten. De desbetreffende enzymen zijn in rood aangegeven.

10.5

Vetten

Met vetten (lipiden) worden de niet-wateroplosbare verbindingen in ons lichaam aangeduid. Hiertoe behoren onder andere triglyceriden, fosfolipiden en sterolen. 10.5.1 triglyceriden De vetten en olie¨n in ons voedsel hebben de chemische naam triglyceriden. Zij danken hun naam aan het feit, dat de moleculen zijn opgebouwd uit e´e´n molecuul glycerol en drie moleculen vetzuur. Bij onverzadigde vetzuren komt er op e´e´n (enkelvoudig onverzadigd) of meer (meervoudig onverzadigd) plaatsen in het vetzuurmolecuul een dubbele binding voor tussen twee naast elkaar liggende koolstofatomen. Van de vetzuren in ons voedsel is ongeveer 35% afkomstig van verzadigde vetzuren. Enkelvoudig en meervoudig onverzadigde vetzuren dragen bij voor respectievelijk 38% en 27%.

10

Voedsel en spijsvertering

Palmitinezuur en stearinezuur zijn de meest voorkomende verzadigde vetzuren in de voeding. De meest voorkomende enkelvoudig en meervoudig onverzadigde vetzuren zijn respectievelijk oliezuur en linolzuur. In het algemeen bevatten vetten, die vast zijn bij kamertemperatuur, veel verzadigde vetzuren; deze zijn meestal van dierlijke oorsprong. Vloeibare olie¨n zijn rijk aan onverzadigde vetzuren. Zij komen vooral voor in planten, noten, zaden en vis. Onverzadigde vetzuren spelen een rol bij de cholesterolhuishouding (zie par. 10.5.3). Functie van triglyceriden De betekenis van de triglyceriden in ons lichaam is veelzijdig. Op de eerste plaats hebben ze een belangrijke functie als brandstof. De vetten hebben van alle voedingsstoffen de hoogste energetische waarde. De vetten kunnen in het lichaam worden opgeslagen als reserve-energiebron. In het onderhuidse bindweefsel bijvoorbeeld ligt veel depotvet opgeslagen. Overigens is dit vet vooral gevormd door omzetting van suikers uit ons voedsel: de meeste mensen worden niet dik door het eten van te veel vet, maar door te veel koolhydraten.

Intermezzo 10.1 Adipositas of obesitas Adipositas of obesitas (‘vetlijvigheid’) wordt in de westerse wereld een steeds groter gezondheidsprobleem. Overgewicht is een risicofactor voor het ontstaan van vele ziekten, zoals diabetes mellitus, bepaalde vormen van kanker en atherosclerose. Om de mate van adipositas vast te stellen wordt de BMI, de body-mass index (queteletindex), gebruikt. Deze is te berekenen uit het lichaamsgewicht, gedeeld door het kwadraat van de lichaamslengte. Bij een BMI van meer dan 27 is sprake van overgewicht, bij meer dan 30 van obesitas. Minstens zo belangrijk is de plaats waar het lichaamsvet is opgeslagen. Bij vrouwen is dat meer rond de heupen en bovenbenen, bij mannen meer in de buikwand (abdominaal vet). Dit laatste is vooral een risicofactor. Daarom wordt tegenwoordig naast de BMI ook veel belang gehecht aan de buikomvang. Bij een buikomvang over de navel van meer dan 88 cm (voor vrouwen) of 102 cm (voor mannen) wordt gesproken van overgewicht.

Naast de rol als reservevoedsel heeft het onderhuidse vet tevens een warmte-isolerende functie. Bij pasgeborenen komt ook bruin vetweefsel voor (vooral tussen de schouderbladen en rondom de nieren). Dit weefsel is (in tegenstelling tot het gewone, gele vetweefsel) goed doorbloed. Het kan daarom snel als brandstof gebruikt worden om de pasgeborene op temperatuur te houden. De verbranding wordt gereguleerd door de hormonen (nor)adrenaline en thyroxine (een schildklierhormoon). Omdat het bruine vet voornamelijk in de laatste weken van de zwangerschap wordt opgeslagen, is het bij prematuren (te vroeg geborenen) en dismaturen (te kleine en te lichte kinderen) in onvoldoende mate aanwezig.

301

302

Anatomie en fysiologie niveau 4

De vetten die zich in de vorm van myelinescheden rondom de zenuwceluitlopers bevinden, dienen voor de elektrische isolatie. In bepaalde gevallen hebben vetten een steunfunctie, bijvoorbeeld het steunvet rondom de nieren en in de oogkas, achter de oogbol. Ten slotte fungeren de vetten soms als oplosmiddel voor onder andere vitaminen A, D en K. Vertering van triglyceriden Aangezien de triglyceriden niet mengen met de waterige darminhoud moeten zij eerst gee¨mulgeerd worden, dat wil zeggen in fijne druppeltjes worden verdeeld. Dit wordt bereikt door de werking van de galzouten die door de levercellen worden gemaakt en via de galafvoer in de darm komen. De gee¨mulgeerde vetdruppeltjes worden onder invloed van het enzym lipase (afkomstig uit de alvleesklier) gesplitst in glycerol en vetzuren. Deze stoffen worden geresorbeerd. Het overgrote deel van de vetzuren is niet-wateroplosbaar. De vetzuren worden in de cellen van de darmwand weer omgevormd tot triglyceriden en komen vervolgens terecht in de bloedbaan. Een gedeelte van de in de darm gevormde en opgenomen vetzuren blijft als zodanig in het bloed circuleren als losse vrije vetzuren. Omdat de meeste vrije vetzuren ook slecht in water oplossen, worden zij voor transport gebonden aan het plasma-eiwit albumine. 10.5.2 fosfolipiden Fosfolipiden lijken qua bouw veel op de triglyceriden. Zij bevatten in ieder molecuul niet alleen glycerol en vetzuren maar ook nog fosfaat en een stikstofhoudende verbinding. De fosfolipiden doen hoofdzakelijk dienst als bouwstof van de celmembranen. 10.5.3 sterolen De sterolen (steroı¨den) vormen een groep van stoffen waarvan de moleculen zijn afgeleid van cholesterol. Hiertoe behoren de galzouten, de geslachtshormonen en de bijnierschorshormonen. Al deze stoffen worden gemaakt uit cholesterol. Daarnaast is cholesterol nog een bouwsteen van celmembranen. Cholesterol is daarom een essentie¨le bouwstof voor ons lichaam. Stofwisseling van cholesterol Cholesterol wordt zowel door het lichaam zelf gemaakt (in de lever en darm) als met de voeding opgenomen. Het grootste deel van het cholesterol wordt door het lichaam zelf opgebouwd en komt niet uit de voeding. Naarmate de hoeveelheid cholesterol in het voedsel daalt, neemt de cholesterolproductie door het lichaam zelf toe. Daarom heeft een extreem cholesterolarm dieet voor het beperken van het risico op hart- en vaatziekten geen zin. Cholesterol dat door de voeding wordt aangeboden, wordt voor 50% opgenomen. De rest wordt uitgescheiden met de feces. Gelet op een van de functies van cholesterol (bouwsteen van het celmembraan) is het begrijpelijk dat deze stof vrij gemakkelijk kan worden afgezet aan de binnenkant van de bloedvatwand. In een later

10

Voedsel en spijsvertering

stadium komen hier ook vezelachtige stoffen bij en uiteindelijk verkalkt het geheel en is er een atherosclerotische aanslag gevormd. Ook ontstekingsmechanismen spelen hierbij een rol. Het verband tussen plasmacholesterol en atherosclerose is echter niet zo eenvoudig als aanvankelijk leek. De bijdrage van cholesterol in het totaal blijkt af te hangen van de verhouding verzadigd en (meervoudig) onverzadigd vet in het voedsel. Verlaging van de hoeveelheid voedingsvet in het algemeen en een verschuiving in de richting van onverzadigde vetzuren (zoals linolzuur) heeft een gunstig effect in het voorkomen van atherosclerose. Naast cholesterol zijn tal van andere factoren van belang bij het ontstaan van atherosclerose, zoals aanleg, roken, weinig bewegen, stress, diabetes enzovoort. 10.6

Water

Water is een belangrijke bouwstof voor ons lichaam, maar daarnaast vervult het water nog vele andere functies: oplosmiddel, transportmiddel en warmteregelaar. In hoofdstuk 1 zijn voornoemde functies uitvoerig aan de orde geweest in het kader van de homeostase (zie par. 1.3.1).

Intermezzo 10.2 Stofwisselingsstoornissen bij vetrijk dieet en uithongering Wanneer de mens geen voedsel tot zich neemt, treedt er een aantal markante veranderingen in de stofwisseling op. Al deze veranderingen hebben de bedoeling het zolang mogelijk uit te houden. De eerste twee dagen wordt het merendeel van het (lever)glycogeen verbruikt: een gemakkelijk beschikbare bron van koolhydraten. Deze voorraad is echter klein. Met het glycogeen verdwijnt ook flink wat water, met als gevolg dat het lichaamsgewicht de eerste dagen van een vermageringsdieet flink blijkt af te nemen. Hierna worden eiwitten afgebroken, te beginnen met de spijsverteringsenzymen (niet langer nodig), gevolgd door afbraak van spiereiwit. Op deze manier raakt de vastende zijn hongergevoel kwijt en wordt hij tevens minder actief, zodat zuiniger met de reserves wordt omgesprongen. Uit enkele afbraakproducten van de eiwitten wordt glucose gevormd dat door de hersenen als brandstof kan worden gebruikt. Hersenen zijn namelijk afhankelijk van de door het bloed aangevoerde hoeveelheid glucose (zie hoofdstuk 6). Na ongeveer een week neemt de verbranding van lichaamsvet de overhand. Een gemiddelde westerse mens van 70 kg heeft zoveel lichaamsvet dat hij het hiermee drie maanden kan uithouden.

303

304

Anatomie en fysiologie niveau 4

Iemand van 140 kg heeft reservevoedsel voor veertien (!) maanden bij zich. Dat wil niet zeggen dat zo’n zwaargewicht het ook in werkelijkheid zo lang uithoudt. Lang voor die tijd ontstaan er allerlei vitaminetekorten en treden er drastische en gevaarlijke veranderingen in de stofwisseling op. Deze veranderingen lijken veel op die welke optreden bij het eten van een extreem vetrijk dieet en bij diabetespatie¨nten. In de eerste twee gevallen zal het lichaam proberen glucose te produceren voor het in stand houden van de hersenfuncties. Bij diabeten is er sprake van een verhoogde bloedglucoseconcentratie, maar glucose kan de cel niet in en kan daarom niet worden gebruikt voor verbranding. In alle genoemde gevallen komt de verbranding van koolhydraten vrijwel stil te liggen, behalve door de hersencellen. Ook de omzetting van glucose in vetten stopt. Vetten in het onderhuidse bindweefsel worden gesplitst in glycerol en vetzuren. Deze vrije vetzuren kunnen onder meer door de spieren als brandstof worden gebruikt, terwijl de vrijkomende glycerol (ongeveer 5% van de energie die in vet zit opgeslagen) wordt omgezet in glucose dat door de hersenen kan worden benut. Aangezien de hersenen ongeveer 20% van alle energie in het lichaam gebruiken zal het duidelijk zijn dat deze hoeveelheid glucose niet toereikend is. Bij de verbranding van de vrije vetzuren (bijvoorbeeld in de spieren) worden de zogenaamde ketonen gevormd, waarvan aceton een voorbeeld is. Deze stof komt in de genoemde gevallen dan ook vaak in de uitademingslucht en de urine voor. Andere ketonen kunnen onder deze bijzondere omstandigheden na enkele weken de rol van glucose als brandstof voor de hersenen (gedeeltelijk) overnemen. In grote concentraties zijn zij echter schadelijk. Omdat ketonen vaak zure verbindingen zijn (‘ketozuren’) bestaat er bij genoemde patie¨nten gevaar voor een sterke daling van de bloed-pH (acidose) hetgeen tot bewusteloosheid en een coma kan leiden. Door een snelle, diepe regelmatige ademhaling (kussmaul-ademhaling) probeert het lichaam extra CO2 uit te ademen om zo de pH weer te herstellen.

10.7

Mineralen

De belangrijkste mineralen (ook elektrolyten genoemd) voor ons lichaam zijn: natrium, kalium, chloride, calcium, fosfor, ijzer, magnesium en zwavel. De genoemde elektrolyten met hun bijzonderheden (voorkomen, specifieke functies, symptomen bij teveel, c.q. tekort) komen nu afzonderlijk aan de orde.

10

Voedsel en spijsvertering

10.7.1 natrium, kalium en chloride Natrium komt vooral buiten de cel voor, kalium vooral binnenin de cel. Beide dragen bij aan het handhaven van het evenwicht tussen intra- en extracellulair vocht (zie hoofdstuk 5). Ook zijn ze van grote betekenis voor een goede geleiding van zenuwimpulsen en voor de samentrekking van spiervezels, in het bijzonder de hartspier (par. 2.2.1). Natrium komt in de voeding meestal voor in combinatie met chloride (Cl-) in de vorm van NaCl (natriumchloride, keukenzout). Van nature is NaCl aanwezig in onder andere melk(producten), vlees en groenten. Aan industrieel bereide producten wordt NaCl toegevoegd omdat het smaak geeft en omdat het vocht onttrekt, waardoor sommige voedingsmiddelen langer houdbaar blijven. De behoefte aan natrium is ongeveer 500 mg per dag. Dit is aanwezig in 1,4 g NaCl. Gemiddeld wordt in Nederland 9 g keukenzout per dag opgenomen. In dieetzout is NaCl geheel of gedeeltelijk vervangen door andere zouten, meestal KCl. Elke 6 g NaCl houdt 1 liter water vast in het bloed. Als gevolg van de zoutconsumptie stijgt de bloeddruk en dit leidt op zijn beurt tot een verhoging van de urineproductie, en dus urineafvoer, waarmee het zout weer wordt uitgescheiden. Wanneer dit mechanisme onvoldoende functioneert kan een teveel aan NaCl in de voeding leiden tot hypertensie. Melk(producten), vlees en groenten zijn ook de voornaamste bronnen voor kalium. Een te lage natriumspiegel in het bloed komt onder andere voor bij langdurige of ernstige diarree en braken. Natriumverlies via de nier kan voorkomen bij gebruik van diuretica (plaspillen), nierontsteking en aldosterongebrek, zoals voorkomt bij het slecht functioneren van de bijnierschors (ziekte van Addison). Natriumtekort kan ook ontstaan bij sterke transpiratie, gevolgd door het drinken van veel water, of bij andere vormen van waterretentie. Symptomen zijn verwardheid, in ernstige gevallen leidend tot epileptische aanvallen en coma. Een te hoge natriumspiegel komt minder vaak voor. De oorzaak is waterverlies door overmatig zweten of door verlies via de nier bij diabetes insipidus en bij hyperglykemie. Bij ouderen komt een te hoog natriumgehalte vaker voor omdat het dorstcentrum minder efficie¨nt werkt. De symptomen kunnen zijn: sufheid en algemene zwakte tot insulten en coma. Een te lage kaliumspiegel van het bloed kan ontstaan door kaliumverlies via de darm of de nieren bij diarree en laxantiamisbruik (darmsap bevat veel kalium), bij gebruik van sommige diuretica, een te hoog aldosterongehalte (zie hoofdstuk 7) en door overmatig gebruik van drop. Drop bevat namelijk een bepaald zuur dat er voor zorgt dat er extra kalium wordt uitgescheiden. Een tekort aan kalium in het bloed kan ook ontstaan door een instroom in de cel van K+-ionen in ruil voor een uitstroom van H+-ionen bij een alkalose of bij toediening van insuline, waarbij naast glucose ook kalium door de cel wordt opgenomen. Een tekort aan kalium in

305

306

Anatomie en fysiologie niveau 4

het bloed veroorzaakt spierzwakte, spierpijn en krampen. Bij een ernstige vorm ontstaat verlamming. Een tekort aan kalium verhoogt de kans op ritmestoornissen van het hart. Een te hoge kaliumspiegel van het bloed kan onder meer het gevolg zijn van nierinsufficie¨ntie, gebruik van geneesmiddelen of bij de eerder genoemde ziekte van Addison. De verschijnselen zijn spierzwakte en bij hoge kaliumspiegels hartritmestoornissen met uiteindelijk hartstilstand. 10.7.2 calcium De belangrijkste voedingsbronnen voor de opname van calcium (Ca) zijn melk en melkproducten (75%), groenten, graanproducten en peulvruchten. Van het calcium ligt 99% in het lichaam vast in het skelet en het gebit. Verder zijn calciumionen van belang bij de impulsoverdracht in synapsen en bij de impulsgeleiding langs de zenuwbanen (zie par. 6.2), de (hart)spiercontractie, de bloedstolling en spelen zij een rol bij veel enzymreacties. Mogelijk beschermen calciumionen, door binding aan galzuren en vetzuren, tegen coloncarcinoom. Een te hoog calciumgehalte in het bloed komt onder andere voor bij tumoren met lokalisaties in het skelet. Het gaat gepaard met spierzwakte en verminderde prikkelbaarheid van de zenuwen. Een te hoge uitscheiding van calcium met de urine kan leiden tot de vorming van nierstenen. Een tekort aan calcium kan onder andere voorkomen bij chronische nierinsufficie¨ntie, ernstige darmaandoeningen met onvoldoende resorptie van calcium, bij gebruik van corticosteroı¨den en bij vitamineD-tekort ten gevolge van eenzijdige voeding en te weinig zonlicht. Dit leidt tot overgevoeligheid van het zenuwstelsel met epileptische insulten, gevoelsstoornissen en spierkrampen maar ook tot mobilisatie van calcium uit de botten. Het belang van calcium in verband met osteoporose wordt besproken in hoofdstuk 11. 10.7.3 fosfaat (p-verbindingen) Met de voeding worden verbindingen van fosfor, de fosfaten, opgenomen. Melkproducten, brood, vlees, aardappelen en groenten zijn fosfaatbronnen. Tekort aan fosfaat komt bij een normale voeding niet voor. Fosfaatverbindingen spelen in het lichaam een veelzijdige rol. In het skelet en het gebit wordt fosfaat, samen met calcium, als calciumfosfaat vastgelegd. Het is ook een bestanddeel van nucleı¨nezuren en fosfolipiden. De energierijke verbindingen in de stofwisseling bevatten fosfaat. In het zuur-basenevenwicht (zie pH, par. 1.3.1) speelt het in de vorm van waterstoffosfaat een belangrijke rol als buffer. 10.7.4 ijzer IJzer (Fe) kan op twee manieren met het voedsel worden opgenomen: als heemijzer, voorkomend in dierlijke producten, en als non-heemijzer,

10

Voedsel en spijsvertering

dat in de meeste voedingsmiddelen aanwezig is en ongeveer 85% van het totale voedingsijzer uitmaakt. Van non-heemijzer komt slechts ongeveer 20% in het bloed. Alleen de ferrovorm (Fe2+) wordt opgenomen. Omdat het ijzer in hemoglobine al deze vorm bezit, wordt heemijzer beter geresorbeerd dan non-heemijzer. Non-heemijzer kan in de ferrovorm worden omgezet als het wordt geconsumeerd in combinatie met een reductiemiddel, zoals vitamine C. In ijzerpreparaten is het ijzer meestal aanwezig als ferrosulfaat. Zoals is besproken in paragraaf 2.1.5 vormt Fe een belangrijk bestanddeel van hemoglobine. IJzer vormt ook een belangrijke bouwsteen voor veel enzymsystemen die betrokken zijn bij oxidatieprocessen en bij ontgiftingsreacties (zie par. 10.17.4). 10.7.5 magnesium Graanproducten, groenten en melkproducten zijn de magnesiumbronnen. Ongeveer 60% van de magnesiumvoorraad bevindt zich in het skelet en het gebit. Verder is magnesium betrokken bij de energieoverdracht en de impulsgeleiding van het zenuwstelsel. Hoge bloeddruk (hypertensie) wordt in verband gebracht met een te geringe opname van magnesium (Mg) met het voedsel. Magnesiumtekort kan ontstaan bij de ziekte van Crohn en coeliakie (aandoeningen van het maag-darmkanaal). Een andere oorzaak van magnesiumtekort is een sterke uitscheiding door de nieren. De gevolgen kunnen zijn: slaperigheid, braken en spierkrampen. 10.7.6 jood Jood (I), ten onrechte dikwijls jodium genoemd, speelt een belangrijke rol in de schildklier waar het een belangrijk bestanddeel is van de schildklierhormonen T3 en T4 (zie par. 7.3). Vooral zeevis bevat veel jood. In Nederland wordt jood toegevoegd aan keukenzout. Het wordt ook toegevoegd aan bakkerszout voor het bakken van brood. Deze toevoeging is echter sinds 1999 niet meer wettelijk verplicht. 10.7.7 zwavel Dierlijk eiwit (vlees) is de belangrijkste bron van zwavel (S). Het element S is aanwezig in kraakbeen en bindweefsel. Verder komt zwavel voor in heparine en in bepaalde aminozuren. 10.7.8 zink Zink (Zn) komt voor in vele dierlijke en plantaardige eiwitten. Het element is een bestanddeel van veel enzymsystemen. Zinktekort kan onder meer ontstaan bij een verstoorde opname in de darm en is de oorzaak van onder andere de volgende symptomen: congenitale misvormingen, groeivertraging en bloedarmoede. 10.7.9 selenium Selenium (Se) komt vooral voor in orgaanvlees, vis en schelpdieren. In kleine hoeveelheden is het een essentie¨le voedingsstof, maar in grotere hoeveelheden is het giftig. In het lichaam wordt het onder andere aangetroffen in de lever waar het onderdeel uitmaakt van de antioxi-

307

308

Anatomie en fysiologie niveau 4

danten om vrije radicalen het hoofd te kunnen bieden (zie intermezzo 10.3). 10.8

Vitaminen

Vitaminen (Latijn: vita = voor het leven, belangrijke aminen) zijn organische stoffen die in zeer kleine hoeveelheden werkzaam zijn. De meeste vitaminen kan de mens zelf niet maken; zij behoren daarom tot de essentie¨le voedingsstoffen. Vitaminen spelen met name een rol als co-enzym. Samen met het eiwitdeel vormt het co-enzym het werkzame enzym. Sommige vitaminen worden in het lichaam omgezet tot stoffen met een hormoonfunctie. Verder spelen vitaminen een rol bij het in stand houden van het immuunsysteem en hebben sommige antioxidanteigenschappen. Zij kunnen beschadigingen ten gevolge van oxidatie in het lichaam tegengaan. Provitaminen zijn onwerkzame stoffen die in het lichaam in werkzame vitaminen kunnen worden omgezet. Behalve provitaminen zijn er ook antivitaminen. Zij kunnen de vorming van een co-enzym tegengaan of de plaats ervan innemen en zo de werking van het enzym blokkeren. Bij een tekort, maar ook bij een teveel aan vitaminen kunnen er ziekten en symptomen ontstaan. Een teveel aan vitaminen kan optreden bij het gebruik van vitaminesupplementen. De vitaminen werden oorspronkelijk aangeduid met de letters van het alfabet. Sommige vitaminen kregen geleidelijk ook andere namen op grond van chemische samenstelling of functie. De vitaminen worden onderverdeeld in twee groepen: de in vet oplosbare en de in water oplosbare vitaminen. Van vele vitaminen bestaan vele soorten zodat dikwijls wordt gesproken over een complex, bijvoorbeeld vitamine-D-complex, vitamine-B-complex. 10.8.1 in vet oplosbare vitaminen Tot deze groep behoren de vitaminen A, D, E en K. Ze worden vooral aangetroffen in vetrijke voedingsmiddelen en de opname ervan in het bloed (resorptie) houdt dan ook gelijke tred met de vetresorptie. Niet alleen bij verstoorde opname (o.a. door gebrek aan galzure zouten) kunnen er tekorten ontstaan, maar ook bij slechte vetvertering door gebrek aan lipase (bij cystische fibrose, taaislijmziekte) of door een afsluiting (steen) bij de papil van Vater. De meeste vetoplosbare vitaminen blijken uit wateroplosbare voorlopers gemaakt te kunnen worden. Vitamine A (retinol) Vitamine A komt vooral voor in melk(producten), bak- en braadproducten, lever en vette vis; ook bij de mens wordt vitamine A opgeslagen in de lever. In felgekleurde groenten en fruit (onder andere wortelen en bladgroenten) komt b-caroteen voor, een gele kleurstof, ook wel aangeduid als provitamine A. Tomaten en paprika bevatten lycopeen, een voorloper van b-caroteen. Deze provitamine wordt in de darmwand omgezet in vitamine A. Deze omzetting wordt door het

10

Voedsel en spijsvertering

eindproduct (vitamine A) geremd, zodat er niet teveel van vitamine A kan ontstaan door een teveel aan b-caroteen. Vitamine A heeft een viertal functies: – visuele functie; het is een bestanddeel van het staafjesrood in het netvlies dat ter plaatse zorgt voor de lichtwaarneming en de aanpassing aan het donker (par. 8.1.4); – somatische functie; het bevordert de opbouw en werking van huid, slijmvliezen, hoornvlies en botweefsel; – instandhouding van het immuunsysteem; vitamine A vermindert de vatbaarheid voor infecties en er zijn aanwijzingen dat deze vitamine ook de kans op het ontstaan van kanker zou verminderen; – voortplantingsfunctie; het bevordert de vorming van zaadcellen (zie hoofdstuk 12), de vorming van progesteron, de ontwikkeling van de placenta en de groei van het embryo. Langdurige deficie¨ntie van vitamine A leidt niet alleen tot nachtblindheid, maar ook tot aantasting van het hoornvlies en afwijkingen van het skelet en het gebit. In ontwikkelingslanden is gebrek aan vitamine A een belangrijke oorzaak van kindersterfte. Bij langdurige overdosering kan een teveel aan vitamine A ontstaan met onder andere de volgende verschijnselen: prikkelbaarheid, moeheid, hoofdpijn, droge huid, pijnlijke ledematen, ro¨ntgenologische afwijkingen in pijpbeenderen en schedeldak. Bij overdosering wordt het onderhuidse vet (bijv. de neus) geel gekleurd. Een te hoog vitamine-A-gehalte in het bloed tijdens de zwangerschap kan leiden tot aangeboren afwijkingen. Het gebruik van lever(producten) in de zwangerschap moet dan ook tot e´e´n portie per dag beperkt worden. Vitamine D De bronnen voor vitamine D zijn vooral vette vis, margarine, halvarine, vlees en eidooier. Vitamine D komt in twee vormen voor: D2 en D3. Vitamine D2 is een plantaardige vitamine dat verplicht aanwezig moet zijn in margarine. Het ontstaat ook in de huid uit ergosterol (provitamine D) onder invloed van UV-licht. Ook vitamine D3, van dierlijke oorsprong, ontstaat in de huid, eveneens onder invloed van UV-licht, uit deze provitamine D. Vitamine D bevordert de opname van calcium, met name in de dunne darm, maar het reguleert ook de resorptie van fosfaat in het maagdarmkanaal. Tevens speelt vitamine D een belangrijke rol bij de afzetting van calciumfosfaten in het skelet en tanden en bevordert het de terugresorptie van calcium en aminozuren in de nierbuisjes. Vitamine-D-tekort kan ontstaan door onvoldoende opname met het dieet of door onvoldoende blootstelling aan zonlicht (UV) van de huid waar de vorming plaatsvindt. Bij kinderen ontstaat rachitis, zich uitend in verbrede polsen en enkels, een rozenkrans ter hoogte van de ribben en een verkromming van de onderste ledematen. Het is bekend dat ruim de helft van zwangere Turkse, Marokkaanse en andere niet-westerse allochtone vrouwen en 55% van de allochtone baby’s een ernstig gebrek aan vitamine D hebben. Een belangrijke verklaring hiervoor is de donkere huid waardoor meer UV-straling nodig is om

309

310

Anatomie en fysiologie niveau 4

het beoogde effect te bereiken. Dit geldt temeer omdat de huid vaak bedekt is en allochtonen veel binnenshuis verblijven zodat weinig UVstraling hun huid treft. Bij volwassenen ontstaat een vitamine-D-tekort meestal als gevolg van andere ziekten, met name chronische darm- en nierziekten. Dit staat bekend als osteomalacie (beenverweking), een aandoening die gepaard gaat met botpijn, spierzwakte en krampen aan handen en voeten. In borstvoeding zit te weinig vitamine D. Daarom wordt geadviseerd om tot ongeveer de schoolgaande leeftijd vitamine-D-druppels te gebruiken. Dit geldt in het bijzonder voor kinderen met een donkere huidskleur. Een teveel aan vitamine D is niet het gevolg van voeding, maar een gevolg van het langdurig gebruik van preparaten (supplementen) waardoor afzetting van calciumzouten kan ontstaan in bloedvaten, longen, nieren en hart. Het gevolg kan zijn verminderde eetlust (anorexie), misselijkheid, braken en nierinsufficie¨ntie. Vitamine E (tocoferol) Vitamine E komt vooral voor in plantaardige olie¨n, volkorenbrood, eieren en bladgroenten. Vitamine E zorgt voor de stabiliteit van membranen, met name die van mitochondrie¨n en bloedcellen, en is verder belangrijk voor het goed functioneren van het zenuwstelsel, immuunsysteem, metabolisme van vitamine A, nucleı¨nezuren, eiwitten en hormonen. Vitamine E werkt als antioxidant samen met vitamine A en selenium. Pasgeborenen hebben een kleine voorraad vitamine E. Bij premature pasgeborenen moet vitamine E aangevuld worden, anders is er kans op een tekort met als gevolg bloedarmoede en encefalomalacie (hersenverweking). Vitamine K (fylochinon) Er zijn drie vormen van vitamine K: vitamine K1, vitamine K2 en vitamine K3, een synthetisch product. Groene groenten, kool, tomaten en tarwekiemen bevatten vitamine K1. Vitamine K2 zit in lever en eigeel. K2 wordt ook geproduceerd door de colibacterie¨n in de darm. Vitamine K speelt een rol bij de bloedstolling (vorming in de lever van protrombine en andere stollingsfactoren, zie hoofdstuk 2) en bij de botstofwisseling. Bij pasgeborenen is er een gebrek aan vitamine K omdat de darmflora nog niet voldoende ontwikkeld is. Zuigelingen krijgen preventief bij de geboorte 1 mg vitamine K (fytomenadion, Konakion1). Zolang de zuigeling borstvoeding (bevat geen vitamine K) krijgt, wordt er dagelijks 25 mg vitamine K toegediend tot de leeftijd van drie maanden of tot het moment dat de borstvoeding wordt vervangen door een volledige zuigelingenvoeding. Een tekort op latere leeftijd is altijd het gevolg van een bepaalde aandoening, bijvoorbeeld van de lever of galblaas, gestoorde vetresorptie, diarree of langdurige antibioticabehandeling.

10

Voedsel en spijsvertering

Intermezzo 10.3 Vrije radicalen en antioxidanten Vrije radicalen zijn normale stofwisselingsproducten die vooral vrijkomen bij oxidatieprocessen in de mitochondrie¨n. Het zijn instabiele atomen en moleculen die cellen en weefselstructuren kunnen aantasten. Ze kunnen ook gevormd worden door ioniserende straling (zonnebank), uitlaatgassen en sigarettenrook. Vrije radicalen kunnen onder andere vrijkomen bij het ontleden van bepaalde enzymen. Vrije radicalen kunnen onverzadigde vetzuren (in de celmembranen) aantasten, alsook de membranen van de lysosomen in de cel (zie par. 1.4.1). Ook kunnen ze cholesterol oxideren (cholesterol is een belangrijke bouwstof voor celmembranen en grondstof voor de vorming van bepaalde hormonen). Schade door vrije radicalen geeft onder meer vroegtijdige veroudering en kan bijdragen aan het ontstaan van ziektebeelden zoals reumatoı¨de artritis, atherosclerose, de ziekte van Alzheimer en Parkinson, verstoring van het immuunsysteem en maligniteiten door DNA-beschadiging. Vrije radicalen kunnen uitgeschakeld worden door stoffen die oxidaties verhinderen en daarom antioxidanten genoemd worden. Enkele bekende antioxidanten zijn vitaminen, zoals bcaroteen, vitamine A, C, E, en het element selenium.

10.8.2 in water oplosbare vitaminen Tot de in water oplosbare vitaminen behoren de vitamine-B-groep en vitamine C. De vitamine-B-groep bestaat uit een groot aantal vitaminen, samen aangeduid als het vitamine-B-complex. Ze zijn onder andere van grote betekenis voor het metabolisme van de koolhydraten (oxidatie van glucose) en de aminozuren; ze ontlenen hieraan hun belang voor het zenuwstelsel. Vrijwel alle vitaminen van het B-complex komen voor in gist en gistproducten. Het lichaam kan alle vitaminen B zelf produceren, waarbij de darmbacterie¨n een rol spelen. Door langdurige antibioticakuren kan er op den duur een vitamine-B-tekort ontstaan. Vitamine B1 (thiamine) Vitamine B1 wordt opgenomen met volkoren graanproducten, peulvruchten, varkensvlees, melk, aardappelen en groente. Vitamine B1 is een co-enzym dat een belangrijke rol speelt in de glucosestofwisseling (zie par. 10.17.4) en als zodanig onder andere belangrijk is voor de impulsgeleiding in zenuwcellen. Bij chronisch alcoholisme ontstaat een ernstig tekort en worden er biergisttabletten (gist bevat veel vitaminen B) voorgeschreven. Vitamine B2 Vitamine B2 wordt vooral aangetroffen in melkproducten, vlees, bladgroenten en eidooier. Vitamine B2 draagt bij aan de instandhouding van de slijmvliezen. Dit verklaart dat bij een tekort er sprake is

311

312

Anatomie en fysiologie niveau 4

van kloofjes en ontstekingen aan de tong en mond(hoeken) en veranderingen in het hoornvlies. Vitamine B3 De belangrijkste bronnen voor deze vitamine zijn vlees, vis, graanproducten (behalve maı¨s) en peulvruchten. Deze vitaminen werken als co-enzym bij de verbranding van koolhydraten, vetten en eiwitten (zie par. 10.17.4). Risicogroepen zijn alcoholici en patie¨nten met resorptiestoornissen. In landen waar maı¨s het hoofdvoedsel vormt, komt een vitamine-B3-tekort veel voor in de vorm van de ziekte pellagra. De aandoening wordt gekenmerkt door huid- en slijmvliesontstekingen, diarree en dementie. Vitamine B4 Belangrijke bronnen voor vitamine B4 zijn eieren, dierlijke organen, graanproducten en peulvruchten. Het is geen vitamine in de echte zin, omdat het in het lichaam kan worden gevormd uit andere verbindingen. Het remt de cholesterolafzetting in de vaatwand en zou leververvetting voorkomen en is een onderdeel van de parasympathische neurotransmitter acetylcholine. Vitamine B5 De belangrijkste voedselbronnen voor vitamine B5 zijn melk, aardappelen, brood, vlees en groenten. Vitamine B5 komt als onderdeel van co-enzym A voor in alle menselijke cellen. Het is betrokken bij de koolhydraat- en vetzuurstofwisseling en de opbouw van cholesterol. Een tekort aan vitamine B5 is uiterst zeldzaam. Vitamine B6 Vitamine B6 komt hoofdzakelijk voor in vlees, volkorenproducten, aardappelen en groenten. Vitamine B6 speelt als co-enzym een belangrijke rol bij de aminozuurstofwisseling en versnelt de vorming van glycogeen uit glucose. Vitamine B6 is samen met foliumzuur en vitamine B12 actief in de opbouw van de heemgroep van hemoglobine. Bij ongeboren en zeer jonge kinderen is extra vitamine B6 nodig voor de ontwikkeling van de hersenen. Bij een tekort kunnen dan ook veranderingen in het centrale zenuwstelsel met insulten en gevoelsstoornissen aan voeten en onderbenen ontstaan. Omdat het in veel voedingsstoffen voorkomt is een vitamine-B6-tekort zeldzaam. Vitamine B8 Vitamine B8 komt wijdverbreid in de voeding voor, vooral in dierlijke organen (lever) en eidooier. Het is als een co-enzym betrokken bij de stofwisseling van de koolhydraten en bevordert ook de haargroei. Een tekort is zeldzaam vanwege de aanmaak door de darmflora en het grote aantal voedingsmiddelen waarin het voorkomt. Bij afwezigheid in het voedsel kunnen algemene groeistoornissen ontstaan en heeft de gezondheidstoestand van de huid te lijden.

10

Voedsel en spijsvertering

Vitamine B11 (foliumzuur) Foliumzuur komt in vele dierlijke en plantaardige (bladgroenten!) voedingsmiddelen in verschillende vormen voor. Het is nodig voor de vorming van celbestanddelen. Bij een tekort aan foliumzuur is de celdeling vertraagd. Dit geldt onder andere voor de stamcellen in het rode beenmerg. Een tekort aan foliumzuur leidt daarom tot verschillende soorten bloedarmoede, waarbij het aantal rode bloedcellen (erytrocyten) is verlaagd en de rode bloedcellen sterk zijn vergroot. Foliumzuurtekort kan voorkomen als gevolg van chronische darmaandoeningen (ziekte van Crohn), alcoholmisbruik en bij ouderen. Door gebruik van sommige medicijnen (orale anticonceptiva, antiepileptica) wordt de opname van foliumzuur verminderd. Een foliumzuurtekort kan ook ontstaan door foliumzuurantagonisten zoals methotrexaat (een medicijn, dat onder andere als cytostaticum wordt gebruikt). Foliumzuur is ook bekend in relatie met zwangerschap ter voorkoming van neuraalbuisdefecten zoals spina bifida (open rug) en gespleten lip, kaak en gehemelte bij de baby. Een goed foliumzuurgehalte verkleint de kans op sluitingsdefecten met minstens 50%. Indien zwangerschap is gewenst, wordt aangeraden minstens vier weken voor de bevruchting tot minimaal twee maanden na de bevruchting foliumzuur in te nemen, omdat de neurale buis al in de eerste weken van de zwangerschap wordt aangelegd. Vitamine B12 Vlees, vis, melk en eieren zijn rijk aan vitamine B12. Vitamine B12 is onmisbaar bij de aminozuurstofwisseling. Er is een nauwe relatie met foliumzuur omdat vitamine B12 ook als co-enzym werkzaam is bij de foliumzuurstofwisseling. Vitamine B12 speelt een belangrijke rol bij de vorming van rode bloedcellen (zie par. 2.1.4) en bij de vorming van de myelineschede rond de zenuwcellen. De resorptie van vitamine B12 is slechts mogelijk bij aanwezigheid van de intrinsic factor (zie par. 10.13.4) en wordt daarom ook wel ‘extrinsic factor’ genoemd. De resorptie van vitamine B12, als complex verbonden met intrinsic factor, vindt plaats in het laatste deel van de dunne darm. De meest voorkomende oorzaak van een tekort is een gestoorde resorptie van vitamine B12 door gebrek aan intrinsic factor of door de aanwezigheid van antilichamen tegen de intrinsic factor (pernicieuze anemie). De oorzaak kan liggen in verschillende darmziekten. Omdat de darmflora vitamine B12 aanmaakt, beschikken ook veganisten (die uitsluitend plantaardige voeding eten) meestal over voldoende vitamine B12. Vitamine B12 is de enige vitamine waarvan in het lichaam normaal een behoorlijke hoeveelheid ligt opgeslagen (voor maanden), hoofdzakelijk in de lever. Bij leveraandoeningen kan dan ook de opslag sterk verminderd zijn. Ouderen kunnen een vitamine-B12-tekort krijgen doordat de maag minder zoutzuur produceert Eiwitten worden daardoor minder goed bewerkt en het vrijmaken van vitamine B12 uit de eiwitten kan dan sterk verminderd zijn.

313

314

Anatomie en fysiologie niveau 4

Bij een tekort aan vitamine B12 ontstaat bloedarmoede, neurologische afwijkingen en visusstoornissen. Vitamine C Vitamine C komt vooral voor in nieuwe aardappelen, groenten, citrusfruit, aardbeien, kiwi’s en zwarte bessen. Het is een belangrijke antioxidant (zie intermezzo 10.3) en biedt als zodanig een beschermende werking op vitaminen van het B-complex en de vitaminen A en E. Het is mogelijk dat het als antioxidant ook bescherming biedt tegen atherosclerose en de negatieve effecten van carcinogene (kankerverwekkende) verbindingen. Vitamine C speelt bij de aanmaak van collageen en de opbouw van hormonen, zoals adrenaline, noradrenaline en dopamine, een belangrijke rol. Het is betrokken bij de ijzerstofwisseling, zoals de resorptie in de darm en de heemsynthese in de rode bloedcellen. Vitamine C is ook betrokken bij de vorming van witte bloedcellen (leukocyten) en interferon (verminderde weerstand tegen infecties bij een tekort). Vitamine C bevordert herstelprocessen in het lichaam en is van belang voor de botten, gebit en tandvlees (tandvleesbloeding bij tekort). Vitamine-C-tekort komt weinig meer voor. Vroeger kreeg de ziekte scheurbuik (scorbuut) bekendheid door het langdurend gemis van fruit en verse groenten bij zeevarenden. Het slikken van extra vitaAfbeelding 10.4 Spijsverteringskanaal.

slokdarm

maag lever galblaas alvleesklier twaalfvingerige darm dikke darm dunne darm

blindedarm appendix vermiformis (wormvormig aanhangsel, is ontstoken bij 'blindedarmontsteking') endeldarm anus

10

Voedsel en spijsvertering

mine kan minder kwaad, omdat het in water oplosbaar is. Als de concentratie van vitamine C in het bloedplasma te hoog wordt, wordt het door de nieren uitgescheiden. Het is dan ook uiterst twijfelachtig of hoge doses vitamine C infecties kunnen genezen. Een nadeel van hoge doses is wel dat, naast niersteenvorming, maag-darmklachten kunnen ontstaan. De mogelijke toepassingen van vitamine C zijn velerlei, onder andere bij bloedarmoede, gezwollen pijnlijk tandvlees, atherosclerose, vertraagde wondgenezing en blaasontsteking (door het aanzuren van de urine en het bevorderen van weerstand). 10.9

Bouw en functie van de spijsverteringsorganen

De spijsverteringsorganen hebben tot taak het opgenomen voedsel zodanig te bewerken dat de in het voedsel aanwezige grote moleculen van de koolhydraten, vetten en eiwitten door middel van enzymen worden gesplitst (verteerd) in hun bouwstenen. Via de darmwand moet vervolgens het verteerde voedsel worden opgenomen in bloeden lymfevaten: resorptie. Ten slotte heeft het verteringskanaal tot taak om de onverteerbare en onverteerde voedselresten via de dikke darm uit het darmkanaal te verwijderen (defecatie). Het spijsverteringskanaal (tractus digestivus) bestaat uit de volgende onderdelen (afb. 10.4): – mondholte; – keelholte ( farynx); – slokdarm (oesofagus); – maag (ventriculus, gaster); – dunne darm: twaalfvingerige darm (duodenum); nuchtere darm (jejunum); kronkeldarm (ileum); – dikke darm (colon): blindedarm (caecum) met wormvormig aanhangsel (appendix vermiformis); karteldarm (colon): – opstijgend deel: colon ascendens; – dwarsverlopend deel: colon transversum; – dalend deel: colon descendens; – S-vormig deel: colon sigmoideum (sigmoı¨d); – endeldarm (rectum). . . .

.

.

10.10

Mondholte

De mondholte wordt begrensd door de wangen met de kauwspieren, de mondbodemspieren en de lippen. Het dak van de mondholte, de grens tussen mond- en neusholte, wordt gevormd door het harde gehemelte en het zachte gehemelte. Het harde gehemelte bestaat uit een gedeelte van de bovenkaak en de beide gehemeltebeenderen. Het zachte gehemelte, dat hoofdzakelijk uit spierweefsel is opgebouwd, heeft aan de achterzijde een uitlopend gedeelte, de huig. Tijdens het

315

316

Anatomie en fysiologie niveau 4

slikken wordt het zachte gehemelte omhooggetrokken zodat de beide inwendige neusopeningen dan zijn afgesloten om te voorkomen dat tijdens het slikken voedselbrokken in de neusholte terechtkomen. Aan weerszijden van het zachte gehemelte bevinden zich twee slijmvliesplooien, de zogenaamde voorste en achterste gehemelteboog. Tussen de beide gehemeltebogen bevinden zich links en rechts de beide keelamandelen (tonsillen) die onderdeel uitmaken van de ring van Waldeyer, een lymfatisch afweersysteem (zie hoofdstuk 2). De mondholte is bekleed met slijmvlies dat bestaat uit meerlagig plaveiselepitheel. In de mondholte wordt door het kauwen het voedsel fijngemaakt en met speeksel vermengd. Bovendien maakt de mondholte het spreken mogelijk in samenwerking met onder andere tong, gebit en gehemelte. Gezien de betekenis van de speekselklieren, de tong en het gebit zullen deze delen afzonderlijk worden besproken.

Intermezzo 10.4 Foetor ex ore Ongeveer 10 tot 15% van de mensen heeft last van foetor ex ore (slechte adem). De frequentie neemt toe met de leeftijd. Het kan een uiting zijn van een ernstige aandoening, maar meestal is het een onschuldig, maar hinderlijk verschijnsel (voor de persoon zelf en zijn omgeving). De oorzaken kunnen zowel in de mondholte als buiten de mondholte gevonden worden. Een slechte mondhygie¨ne is de meest belangrijkste oorzaak van foetor ex ore. Poetsen kan helpen dit te verminderen. Carie¨s, parodontitis (ontsteking van het parodont, de hechting van de tand of kies in de kaak), verstandskiezen die niet kunnen doorbreken, sinusitis, divertikels van de slokdarm (achterblijven van voedselresten), maagklachten, maar ook ernstige obstipatie waarbij gasvormende producten door resorptie in de bloedbaan en daarna in de uitademingslucht komen, kunnen allemaal leiden tot foetor ex ore. Ook stoornissen in de stofwisseling, zoals diabetes mellitus (zoete weeı¨ge lucht), leverinsufficie¨ntie (ammoniak) en nierinsufficie¨ntie (ureum/grondlucht) veroorzaken een foetor ex ore. Foetor ex ore komt postoperatief vaak voor; de narcosegassen worden namelijk vaak via de longen uitgescheiden. De foetor bij alcohol- en knoflookconsumptie is bekend.

10.10.1 speekselklieren Het speeksel wordt in hoofdzaak geproduceerd door de drie paarsgewijs voorkomende grote speekselklieren. Het zijn trosvormige klieren die door middel van afvoerbuizen in de mondholte uitmonden (afb. 10.5). Aan iedere zijde wordt onderscheiden: – oorspeekselklier, gelegen voor de uitwendige gehoorgang; deze klier mondt met een lange afvoerbuis uit in het wangslijmvlies van de

10

317

Voedsel en spijsvertering

Afbeelding 10.5 Ligging van de speekselklieren.

oorspeekselklier

ondertongspeekselklier

onderkaakspeekselklier

bovenkaak ter hoogte van de tweede ware kies. Wanneer deze klier ontstoken is door het bofvirus, is er sprake van de bof. Ook wanneer een patie¨nt weinig speeksel produceert kan deze klier ontsteken. Dit kan bijvoorbeeld bij het gebruik van sondevoeding gebeuren. Dwars door de oorspeekselklier loopt de nervus facialis, de aangezichtszenuw die de motoriek van het gelaat verzorgt (zie par. 6.6). Bij operaties in geval van tumoren of een chronische ontsteking aan de speekselklier kan deze zenuw worden beschadigd. Dit kan tot een verminderde spieractiviteit in de desbetreffende gelaatshelft aanleiding geven, waardoor bij een lachuitdrukking een (gedeeltelijk) scheef gezicht ontstaat; – ondertongspeekselklier; deze is gelegen in de mondbodem aan de onderzijde van de tong en schemert blauwachtig door. Deze klier bezit vele kleine afvoergangen (ongeveer veertig), die onder de tong uitmonden, en een grote afvoergang die uitmondt achter de snijtanden van de onderkaak op een wratachtige verdikking op de mondbodem, naast het tongriempje. Op deze plaats mondt ook de onderkaakspeekselklier uit; – onderkaakspeekselklier, gelegen tegen de binnenzijde van de onderkaak; deze klier heeft een lange afvoergang, die uitmondt op de eerder genoemde verdikking op de mondbodem achter de onderste snijtanden. Per etmaal wordt er 1-1,5 liter speeksel afgescheiden. Het speeksel dat zwak alkalisch is, bevat water (oplosmiddel, transportmiddel), slijm (glijmiddel), het enzym speekselamylase en een bacteriedodend enzym. De speekselklieren produceren, hoewel in geringe mate, voortdurend speeksel. De hoeveelheid en de samenstelling van het speeksel zijn afhankelijk van de aard van het voedsel. Bij consumptie van bijvoorbeeld bitter smakende stoffen, produceren met name de oorspeekselklieren een waterrijk speeksel (verdunning). Bij droog en taai voedsel bevat het speeksel meer slijm, dat vooral door de andere speekselklieren wordt geproduceerd. Onder invloed van zintuiglijke prikkels (bijv. ruiken of zien van voedsel) en mechanische prikkels (direct contact van een hapje eten

318

Anatomie en fysiologie niveau 4

met het mondslijmvlies) wordt via reflexen de speekselafscheiding versterkt en daarmee geregeld. Omgekeerd zijn er ook reflectorische prikkels die de sapafscheiding kunnen doen afnemen, bijvoorbeeld een slecht humeur of examenvrees. Zoenen bevordert de speekselproductie. Speekselvloed komt voor bij de ziekte van Parkinson, maar ook bij een maagzweer en/of een dunnedarmzweer. Er is dan sprake van ‘hartwater’ (het vollopen van de mond met speeksel). 10.10.2 tong De tong bestaat uit dwarsgestreept spierweefsel en is aan de achterzijde verbonden met het tongbeen en andere delen van de schedel zoals de onderkaak. De tong is bekleed met een dik slijmvlies dat meerlagig plaveiselepitheel bevat. In dit epitheel liggen talrijke papillen met smaakzintuigen (par. 8.1.1). Hierbij worden draadvormige, paddenstoelvormige en omwalde papillen onderscheiden. Laatstgenoemde papillen liggen in een V-vorm achter op de tong. Op de tongbasis, achter de omwalde papillen, ligt lymfoı¨d weefsel (tongtonsil) ter bescherming tegen infecties. De tong heeft een veelzijdige functie: meehelpen bij het kauwen, kneden en het doorslikken van het voedsel en bij het reinigen van het gebit. Bij het slikken wordt het voedsel door de tong naar de keelholte getransporteerd. De slikbewegingen zijn deels willekeurig en onwillekeurig. Door middel van talrijke smaakzintuigen stelt de tong ons in staat te proeven en de tong maakt bovendien het spreken mogelijk. Bij kauwen en proeven worden oneetbare bestanddelen (pitten, botjes etc.) opgemerkt en uit de mond verwijderd. Vloeibaar voedsel wordt bijna direct doorgeslikt, vast voedsel wordt eerst gekauwd. Bij het kauwen bestaat er een goede coo¨rdinatie tussen de spieren van de tong en de wangen.

Intermezzo 10.5 Beslag, verkleuring en vergroting van de tong Vroeger werd de tong wel de spiegel van het lichaam genoemd. Aan het witte of bruine beslag op de tong werd een grote diagnostische waarde toegekend. Tegenwoordig wordt hier niet veel betekenis meer aan gegeven. Wel komt bij een groot aantal infectieziekten, maar ook bij aandoeningen van het maagdarmkanaal, beslag op de tong voor. Het verdwijnen van dit beslag kan parallel lopen met de verbetering van de aandoening. Een zeer droge tong komt voor bij mensen die uitgedroogd zijn of koorts hebben, maar ook bij forse rokers en bij mensen met een slechte mondhygie¨ne. Ook door het gebruik van antibiotica kan beslag op de tong ontstaan door verandering van de flora in de mond. Een pijnlijke gladde rode tong kan voorkomen bij tekorten van vitamine B2, B12 en foliumzuur. Een frambozentong kan bij roodvonk voorkomen. Blauwkleuring van de tong is een teken van centrale cyanose.

10

319

Voedsel en spijsvertering

Vergroting van de tong komt voor bij acromegalie, myxoedeem en amyloı¨dose.

10.10.3 gebit Een volledig blijvend gebit bestaat in totaal uit 32 elementen. In iedere kaakhelft bevinden zich van voor naar achter (afb. 10.6): – 2 snijtanden; – 1 hoektand; – 2 valse kiezen (premolaren); – 3 ware kiezen (molaren), waarvan de laatste de verstandskies wordt genoemd. snijtanden hoektand valse kiezen (premolaren) ware kiezen (molaren)

ware kiezen (molaren) valse kiezen (premolaren) hoektand snijtanden

Bij de geboorte zijn twee gebitten aangelegd. Het eerste gebit wordt melkgebit genoemd. Dit gebit ontwikkelt zich verder vanaf een half jaar na de geboorte. Op ongeveer driejarige leeftijd is het melkgebit volledig ontwikkeld. Per kaakhelft worden dan aangetroffen: 2 snijtanden, 1 hoektand en 2 melkkiezen. Tussen het zevende en het twaalfde jaar wordt het melkgebit gewisseld waardoor het definitieve gebit ontstaat. De verstandskiezen echter breken pas door vanaf het achttiende jaar. Soms blijven ze zelfs achterwege. Het antibioticum tetracycline verstoort tijdens de zwangerschap een gezonde ontwikkeling van het gebit van de foetus. Ook bij jonge kinderen tot acht jaar leidt dit medicijn tot een blijvende geelkleuring van de tanden en kiezen.

Afbeelding 10.6 Gebit van een volwassene.

320

Anatomie en fysiologie niveau 4

Ieder gebitselement (tand en kies) bestaat uit de volgende onderdelen (afb. 10.7): – kroon; dit gedeelte steekt buiten de kaak uit. De kroon bestaat uit tandbeen en is bedekt met email of glazuur. Evenals bot en tandbeen bestaat ook glazuur uit een verbinding van calcium en fosfaat. De atomen zijn echter anders gerangschikt, waardoor glazuur een veel hardere structuur krijgt. Fluoride kan de ruimte tussen de calciumen fosfaatgroepen opvullen. Hierdoor is het glazuur nog beter bestand tegen inwerking van agressieve verbindingen; – hals; dit gedeelte is bedekt door het tandvlees. De emailbekleding gaat hier over in de cementbekleding die zich voortzet rondom de wortel (hechtfunctie); – wortel; het aantal varieert van e´e´n (bij tanden) tot twee of drie (met name bij de ware kiezen). De wortel ligt volledig in het kaakbeen.

kroon

glazuur

glazuur

tandbeen

tandbeen

tandvlees tandvlees

hals tandholte

tandholte

cement

cement

kaakbeen

kaakbeen

wortel

a

b

Afbeelding 10.7 Lengtedoorsnede van twee gebitselementen; links: hoektand; rechts: kies; een hoektand heeft een spitse kroon en e´e´n wortel; een kies heeft een brede kroon met knobbels en (meestal) meer dan e´e´n wortel.

In een tand of kies bevindt zich een holte, de tandholte, die gevuld is met tandpulpa. Dit bestaat uit bindweefsel, bloedvaten en zenuwen. Iedere tandwortel bezit een wortelkanaal. Dit is het gedeelte van de tandholte dat de verbinding vormt met de kaak. Door het wortelkanaal lopen de zenuwen van de tand of kies. Dit zijn aftakkingen van de drielingzenuw (nervus trigeminus, hersenzenuw V), die voor het gevoel van het gelaat zorgt.

Intermezzo 10.6 Kiespijn Kiespijn ontstaat door prikkeling van de aftakkingen van de nervus trigeminus. Mogelijke oorzaken zijn: – carie¨s; dit ontstaat door aantasting van het glazuur en tandbeen door zuurvormende bacterie¨n uit suiker bevattende voedselbestanddelen. Door de bacterie¨n ontstaat plaquevorming. De aantasting van de elementen vindt met name plaats onder de plaque;

10

321

Voedsel en spijsvertering

– parodontitis; dit is een ontsteking van het parodont, de hechting van de tand of kies in de kaak, bestaande uit het wortelcement en het wortelvlies. De bacterie¨n in de plaque kunnen diep in dit parodont doordringen, waarbij zij een holte vormen (‘pocket’). Uiteindelijk kan het ook een deel van het kaakbot verdwijnen en kan het (soms nog gave) gebitselement losraken van de kaak. Donker en bloedend tandvlees is een verdacht symptoom. Gezond tandvlees is lichtroze en bloedt niet bij het tandenpoetsen; – ontsteking van de bovenkaakholte (sinusitis maxillaris); de takken van de nervus trigeminus lopen over de bodem van de bovenkaakholte en kunnen bij een ontsteking in deze holte worden gestimuleerd.

Het gebit dient voor het fijnmaken van het voedsel terwijl het bovendien een bijdrage levert aan het slikken en spreken. 10.11

Keelholte

De keelholte ( farynx) is op te vatten als een buisvormige ruimte achter de neusholte en de mondholte (afb. 10.8 en afb. 4.1).

neusholte

huig tong strotklepje voedsel wervelkolom luchtpijp slokdarm a

luchtpijp slokdarm b

voedsel in 'verkeerde keelgat' luchtpijp slokdarm c

Afbeelding 10.8 Doorsnede van een deel van het hoofd en de hals; a bij inademen; b bij slikken; c bij verslikken; de luchtweg kruist in de keelholte de voedselweg.

Van boven naar beneden bestaat de keelholte achtereenvolgens uit de volgende delen: – neus-keelholte: het gedeelte achter de neusholte; hierin bevindt zich bij de overgang van neusholte naar keelholte lymfatisch weefsel (afb. 2.36): neusamandel, ook wel derde amandel genoemd. In de neus-keelholte monden de twee buizen van Eustachius uit, die de keelholte verbinden met het middenoor. Bij de uitmonding van beide buizen bevindt zich eveneens lymfatisch weefsel; – mond-keelholte: het gedeelte achter de mondholte; hierin bevinden zich de tonsillen (keelamandelen; zie par. 2.2.6);

322

Anatomie en fysiologie niveau 4

– strottenhoofd-keelholte: het gedeelte dat achter de keelholte gelegen is; in dit gebied, dat de overgang vormt naar de luchtpijp en de slokdarm, vindt de kruising plaats van de voedsel- en luchtweg. De wand van de keelholte bevat willekeurige spieren, zowel kringspieren als lengtespieren. Het slijmvlies bevat meerlagig plaveiselepitheel met uitzondering van de neus-keelholte die, evenals de neusholte zelf, is bekleed met eenlagig cilindrisch trilhaarepitheel. Slikbewegingen Omdat de keelholte zowel een deel is van de ademhalingsweg als van het spijsverteringskanaal, moet worden voorkomen dat tijdens het slikken voedseldeeltjes in de luchtpijp terechtkomen. Zodra de spijsbrok of het vocht (speeksel) de keelwand raakt is er sprake van een slikreflex, waarbij een groot aantal bewegingen wordt uitgevoerd. De lippen en tanden worden op elkaar gehouden, de tong wordt tegen het harde gehemelte geduwd en het zachte gehemelte met de huig wordt omhooggetrokken zodat de neusholte wordt afgesloten. Het strotklepje gaat naar beneden waardoor de luchtpijp wordt afgesloten. Ten slotte trekken de keelspieren zich samen, waardoor de keelholte dichtgaat en het strottenhoofd een beetje omhoog wordt getrokken. De spijsbrok glijdt hierdoor vanzelf in de slokdarm, die door peristaltische bewegingen de spijsbrok verder stuwt (afb. 10.8b). Er is sprake van verslikking wanneer door een slechte sluiting van het strotklepje voedsel en/of drank in de luchtpijp (het ‘verkeerde keelgat’) terecht is gekomen (afb. 10.8c). 10.12

Slokdarm

De slokdarm (oesofagus) fungeert als een ongeveer 25 cm lange gespierde transportbuis tussen keelholte en maag. In de thoraxholte ligt de slokdarm tussen de wervelkolom (vanaf de zesde halswervel) en de luchtpijp. Hij doorboort het middenrif in de spierlagen aan de achterzijde en gaat dan na ongeveer 3 cm over in de maag. Door de peristaltische bewegingen, waarbij de spieren boven de spijsbrok contraheren en de spieren onder de spijsbrok verslappen, wordt het voedsel voortgestuwd in de richting van de maag. De voedselpassage door de slokdarm duurt ongeveer 10 seconden. Dat de zwaartekracht bij het transport een ondergeschikte rol speelt, blijkt wel uit het feit dat bij een proefpersoon die ondersteboven hangt, toch vast voedsel in de maag terechtkomt. De wand van het spijsverteringskanaal heeft ten aanzien van alle onderdelen hetzelfde bouwplan (afb. 10.9). De wand van de slokdarm is hierbij van binnen naar buiten opgebouwd uit de volgende lagen: – slijmvlies; het bevat meerlagig plaveiselepitheel met uitzondering van het gedeelte vlak voor de inmonding in de maag, waar het slokdarmepitheel eenlagig en cilindrisch is;

10

323

Voedsel en spijsvertering

slijmvlies (mucosa) bindweefsellaag (submucosa)

meerlagig epitheel

spierlaag (muscularis)

kringspieren

slokdarm

lengtespieren a

slijmvlies (mucosa) bindweefsellaag (submucosa) spierlaag (muscularis) weivlies (serosa)

eenlagig epitheel groefje (foveola) maagsapkliertjes maag diagonale spieren kringspieren lengtespieren

b

slijmvlies (mucosa) bindweefsellaag (submucosa) spierlaag (muscularis)

darmvlok (villus)

darmsapkliertje (crypte van Lieberkühn) kringspieren

buikvlies (serosa)

dunne darm

lengtespieren

c

slijmvlies (mucosa) bindweefsellaag (submucosa)

buisvormige kliertjes met talrijke slijmcellen

spierlaag (muscularis) buikvlies (serosa)

dikke darm kringspieren lengtespieren

d

Afbeelding 10.9 Bouw van de wand (schematisch) van slokdarm (a), maag (b), dunne darm, nuchtere darm (c) en dwarsverlopend deel van dikke darm (d).

– bindweefsellaag; dit is een bindweefsellaag onder het slijmvlies en bevat bloedvaten, lymfevaten en zenuwen. In deze laag bevinden zich talrijke slijmklieren; – spierlaag; dit is het gespierde gedeelte van de wand, bestaande uit een laag kringspieren (circulaire spieren) en een laag lengtespieren (longitudinale spieren) aan de buitenzijde. Het bovenste deel van de wand van de slokdarm bevat, evenals de wand van de keelholte, dwarsgestreept spierweefsel. De overige spieren zijn glad (onwillekeurig).

324

Anatomie en fysiologie niveau 4

Door middel van een dunne laag losmazig bindweefsel is de slokdarm verbonden met de omliggende structuren in de ruimte in de borstkas tussen de beide longen. De slokdarm heeft op een drietal plaatsen vernauwingen, namelijk achter de strottenhoofd (ter hoogte van het ringkraakbeen), op de plaats waar de luchtpijp zich vertakt in beide hoofdbronchi (de bifurcatieplaats) en op de plaats waar de slokdarm het diafragma doorboort. Ingeslikte vreemde voorwerpen, maar ook tabletten kunnen in deze relatieve vernauwingen blijven steken. In het bovenste gedeelte van de borstholte ligt de slokdarm aan de rugzijde (dorsaal) en iets links van de luchtpijp. Een grote brok voedsel die in de slokdarm is blijven steken, kan door druk op de luchtpijp tot benauwdheid leiden. Vlak boven het middenrif ligt de slokdarm aan de buikzijde van de aorta. Het is voorgekomen dat een visgraat, die in de slokdarm was blijven steken, door de wand heen stak en leidde tot en verwijding (aneurysma) van de aorta. Hoewel de slokdarmwand geen enzymen produceert, gaat de vertering van zetmeel onder invloed van speekselamylase tijdens het kortdurende transport door de slokdarm ongehinderd verder. De bloedvoorziening van de slokdarm vindt plaats door middel van slagaderlijke takken van het dalend deel van de aorta. Van het bovenste tweederde deel van de slokdarm wordt het bloed afgevoerd naar de bovenste holle ader. De onderste slokdarmaders hebben ook verbindingen (anastomosen) met de maagaders, zodat een gedeelte van het bloed van de slokdarm via de poortader wordt vervoerd naar de lever. Wanneer bij leverziekten deze afvoer is belemmerd kunnen de slokdarmvenen zich verwijden met het gevaar van optredende bloedingen (slokdarmvarices, varices = spataderen). 10.13

Maag

10.13.1 bouw en ligging van de maag De maag (ventriculus, gaster) ligt grotendeels linksboven in de buikholte. De maag is op te vatten als een sterk verwijd gedeelte van het spijsverteringskanaal (afb. 10.10). Afbeelding 10.10 De maag; a. van buiten gezien; b. overlangse doorsnede.

maagwand slokdarm

einde slokdarm maagmond plooi slijmvlies kringspier (portier)

maagmond

portier

twaalfvingerige darm a

begin twaalfvingerige darm b

10

Voedsel en spijsvertering

325

De functie van de maag is drieledig. Op de eerste plaats vormt de maag een tijdelijk reservoir voor het voedsel, zodat de dunne darm niet te veel voedsel tegelijk te verwerken krijgt. Door middel van peristaltische bewegingen zorgt de maag voor het mengen, kneden en het transport van het voedsel. Ten slotte speelt de maag een rol bij de vertering door middel van het door de maagsapklieren afgescheiden maagsap. De maag ligt binnen het buikvlies (intraperitoneaal) en is dus volledig bekleed met het viscerale blad van het buikvlies (peritoneum). Doordat de maag gekromd is wordt onderscheid gemaakt tussen de ‘buitenbocht’ en de ‘binnenbocht’. De maag bestaat uit de volgende delen (afb. 10.11): – maagmond (cardia); het gedeelte waar de slokdarm binnenkomt; – maagzak ( fundus); het koepelvormige deel onder het diafragma, naast de cardia; – maaglichaam (corpus); het gebied tussen maagzak en maagholte; – maagholte (antrum); het laatste, vrijwel horizontale deel, vo´o´r de maagportiers gelegen; – maagportier (pylorus); het einde van de maag met sluitspier (sfincter).

slokdarm leverbuis (ductus hepaticus) lever gemeenschappelijke leverbuis (ductus hepaticus communis) galblaas afvoergang van de galblaas galbuis (ductus choledochus) papil van Vater maagportier twaalfvingerige darm

Afbeelding 10.11 Maag, twaalfvingerige darm (duodenum) en omringende organen.

De maagwand is van binnen naar buiten opgebouwd uit de volgende lagen (afb. 10.9b): – slijmvlies; in de maag is dit een sterk geplooide laag met eenlagig cilindrisch epitheel; in de bodem van de ‘maagputjes’ monden de talrijke maagsapklieren uit; – bindweefsellaag; in deze laag bevinden zich bloedvaten, lymfevaten en zenuwen; – spierlaag; deze laag is meestal opgebouwd uit drie lagen: een schuine spierlaag aan de binnenzijde, een kringspierlaag in het midden en een laag lengtespieren aan de buitenzijde;

maagzak (fundus) maagmond (cardia) maaglichaam (corpus) ‘binnenbocht’ ‘buitenbocht’ maagholte (antrum) alvleesklier eilandjes van Langerhans alvleesklierbuis begin nuchtere darm

326

Anatomie en fysiologie niveau 4

– buikvliesbekleding (peritoneum viscerale) aan de buitenzijde van de maag. 10.13.2 maagvulling De maag heeft inhoud van maximaal 1 liter. Tijdens de maaltijd wordt de maag laag voor laag gevuld. Het voedsel dat het eerst in de maag komt ligt tegen de maagwand aan, het later genuttigde voedsel komt midden in de maag. Hier blijft het amylase nog even doorwerken, totdat de pH zodanig verlaagd is dat het amylase onwerkzaam wordt. Wanneer de maag gevuld wordt, ontspannen de spieren van het bovenste maaggedeelte. Hierdoor verwijdt dit zich en wordt ruimte geschapen voor het voedsel zonder dat de druk in de maag toeneemt. De peristaltische contracties beginnen ongeveer halverwege de maag en bewegen zich in de richting van de maagportier. Wanneer de contractiegolf de maagportier bijna bereikt trekt het laatste deel van de maagholte met de maagportier als e´e´n geheel samen. De inhoud wordt voor een deel door de maagportier naar de twaalfvingerige darm geduwd en voor een ander deel weer teruggevoerd de maag in als de maagportier gesloten is. Door dit proces wordt het voedsel steeds opnieuw vermengd en fijngemaakt. 10.13.3 maaglediging De verblijfsduur van het voedsel in de maag is afhankelijk van de samenstelling van het voedsel en de activiteit van de darm. Vloeibaar voedsel verlaat de maag eerder dan vast voedsel. Hoe groter het vochtvolume hoe sneller de maaglediging. Eiwitrijk voedsel blijft langer in de maag in vergelijking tot koolhydraatrijk voedsel, omdat de vertering van eiwitten in de maag langer duurt (eiwitten worden ook maar voor een klein deel in de maag afgebroken). Vetrijk voedsel verblijft het langst in de maag. Grote hoeveelheden alcohol en geconcentreerde glucoseoplossingen remmen ook de maaglediging. In nuchtere toestand zijn er om de twee uur krachtige peristaltische golven, die de minder goed verteerde restanten naar de twaalfvingerige darm brengen. Een maaltijd blijft fysiologisch niet langer dan zes uur in de maag. Er is sprake van retentiebraken als (onverteerd) voedsel gebraakt wordt dat zich langer dan acht uur in de maag bevindt. Het openen en sluiten van de maagportier wordt geregeld door de pylorusreflex. Deze reflex verloopt als volgt. Wanneer een contractiegolf de maagholte en de maagportier bereikt, wordt een deel van de zure maaginhoud door de maagportier de twaalfvingerige darm in geduwd. De maagportier gaat nu onmiddellijk dicht door contractie van de sfincter. Het zoutzuur uit de spijsbrok zet de stof prosecretine, aanwezig in de wand van de twaalfvingerige darm, om tot het weefselhormoon secretine. Deze stof bereikt via het bloed de alvleesklier waardoor de afscheiding van het sap van de alvleesklier wordt gestimuleerd, vooral de stof natriumbicarbonaat, die de zure darminhoud neutraliseert. Pas hierna kan de maagportier weer open. Secre-

10

Voedsel en spijsvertering

tine beı¨nvloedt op deze manier ook indirect het verzadigingsgevoel. Secretine stimuleert bovendien de galafscheiding. De lediging van de maag wordt geregeld door hormonen en via een reflex door de zenuwvoorziening van de darm. 10.13.4 maagsap en maagsapsecretie Het maagsap (ongeveer 2 liter per etmaal) dat door de maagsapklieren wordt geproduceerd, bevat de volgende stoffen: – water, dat dient als oplosmiddel en transportmiddel; – slijm, dat niet alleen tot taak heeft om de glijbaarheid te verhogen maar vooral dient om de maagwand te beschermen tegen de inwerking van het zoutzuur en enzymen en tegen mechanische beschadiging. Overmatige zoutzuursecretie of beschadiging van de slijmlaag door zoutzuur geeft dan ook gemakkelijk aanleiding tot het ontstaan van een maagzweer (ulcus ventriculi); – zoutzuur (HCl), dat de volgende functies heeft: het zorgt voor een zuur milieu (pH 1,5-2) zodat het enzym pepsine optimaal kan functioneren; het activeert het inactieve pepsinogeen tot het actieve pepsine; het doet de eiwitten zwellen waardoor het oppervlak wordt vergroot; het doodt micro-organismen (bacterie¨n en schimmels). Ouderen (die minder maagzuur maken) en gebruikers van zuurbindende middelen zijn daardoor extra vatbaar voor infecties via het voedsel. Sommige bacterie¨n kunnen het zure milieu van de maag overleven. Dit zijn onder andere Salmonella- en Shigellastammen; – enzymen; de maagsapklieren produceren met name het eiwitsplitsend enzym pepsine. Pepsine wordt als het nog inactieve pepsinogeen afgescheiden om te voorkomen dat de kliercellen zelf zouden worden verteerd. Onder invloed van het zoutzuur wordt in het holte van de maag pepsinogeen geactiveerd tot pepsine. Pepsine is een proteı¨nase dat de eiwitten verteert tot kleinere eenheden. In het maagsap van zuigelingen wordt ook het lebenzym aangetroffen. Dit enzym zorgt voor het stremmen van de melk, dat wil zeggen het onoplosbaar maken van de (kaas)eiwitten, zodat deze uitvlokken. Het enzym pepsine kan er dan vervolgens op gaan inwerken; – intrinsic factor; deze stof vervult een belangrijke functie bij de resorptie van vitamine B12. .

. .

.

Maagslijm wordt geproduceerd door slijmcellen in de maag zelf. Het vormt een soort gel die als het ware vastgekleefd is aan het maagslijmvlies. Het heeft een beschermende werking tegen het binnendringen in de maagwand van maagzuur en pepsine. De slijmcellen produceren ook bicarbonaat. Dit neutraliseert het zoutzuur. Prostaglandinen stimuleren de vorming van het slijm en bicarbonaat. Zij beschermen zo het maagslijmvlies tegen schadelijke invloeden (zuur, alcohol, galzure zouten etc.).

327

328

Anatomie en fysiologie niveau 4

De maag wordt van bloed voorzien vanuit de ingewandsslagader. Het aderlijke bloed wordt afgevoerd naar de lever door de poortader.

Intermezzo 10.7 Maag en medicijnen Prostaglandineremmers, zoals acetylsalicylzuur en de NSAID’s, hebben een negatieve invloed op de bescherming van het maagslijmvlies met kans op het ontstaan van een gastritis en ulcusziekte. Sommige stoffen zoals extracten van vlees, alcohol en een geringe hoeveelheid cafeı¨ne (coffeı¨ne) bevorderen de maagsapsecretie. Er zijn de volgende zuurbindende middelen (antacida): – enkelvoudige antacida: basische stoffen, die de pH van de maag (een klein beetje) verhogen; een voorbeeld is Rennies (Rennie1, calciumcarbonaat en magnesiumcarbonaat); – H2-histaminereceptorantagonisten: cimetidine (Tagamet1) en ranitidine (Zantac1); – protonpompremmers: omeprazol (Losec1) en pantoprazol (Pantazol1).

10.14

Dunne darm

De dunne darm zorgt voor de eindvertering, de resorptie van het verteerde voedsel en voor het transport van het onverteerbare en onverteerde voedsel naar de dikke darm. 10.14.1 bouw en ligging van de dunne darm De dunne darm heeft een lengte van ongeveer 6 m, terwijl de diameter ongeveer 3 cm bedraagt. Hij is opgebouwd uit de volgende drie delen: – twaalfvingerige darm (duodenum); de lengte bedraagt ongeveer 2025 cm (in de klassieke geneeskunde werden afstanden gemeten met dwarsgelegde vingers, in dit geval twaalf vingers breed). De twaalfvingerige darm ligt achter de buikholte (retroperitoneaal), terwijl de rest van de dunne darm binnenin de buikholte (intraperitoneaal) ligt. De twaalfvingerige darm heeft een hoefijzervorm, waarvan het eerste gedeelte vlak achter de maagportier verwijd is. In het verticale deel bevindt zich aan de binnenzijde een soort heuveltje, de papil van Vater. Hierop monden twee buizen uit, namelijk de galbuis en de alvleesklierbuis. In de papil bevindt zich een sluitspier die zich ontspant bij voedselpassage in de twaalfvingere darm (afb. 10.12); – nuchtere darm (jejunum); dit gedeelte ontleent zijn naam aan het feit dat bij een overledene dit gedeelte van de dunne darm meestal leeg (nuchter) is. Er is geen duidelijke overgang naar de kronkeldarm. De lengte bedraagt ongeveer 2,5 m; – kronkeldarm (ileum); dit gedeelte is zo genoemd naar de vele kronkels die voortdurend van vorm wisselen door de darmperistaltiek. De kronkeldarm is het langste deel van de dunne darm (lengte ongeveer 3,5 m). Bij de overgang van de kronkeldarm naar

10

329

Voedsel en spijsvertering

de blindedarm bevindt zich een klep. Deze klep voorkomt dat de inhoud van de dikke darm terugvloeit naar de dunne darm (afb. 10.19). alvleesklierbuis (ductus pancreaticus)

galbuis (ductus choledochus)

maagportier

plooien van Kerckring pancreasstaart

kleine papil twaalfvingerige darm (duodenum)

papil van Vater

pancreaskop bijkomende pancreasbuis (niet altijd aanwezig)

begin nuchtere darm (jejunum)

Afbeelding 10.12 Alvleesklier (pancreas) en twaalfvingerige darm (duodenum).

Tussen de cilindrische epitheelcellen van de darmvlokken bevinden zich talrijke bekervormige cellen die slijm produceren, de slijm(beker)cellen. In een darmvlok bevinden zich vele bloedvaten (capillairen) en een lymfevat dat hier chylvat wordt genoemd. Aan de voet van de darmvlokken bevinden zich buisvormige instulpingen van het slijmvlies, de darmsapklieren. Deze klieren produceren per etmaal ongeveer 3 liter darmsap. De bindweefsellaag van de twaalfvingerige darm en de kronkeldarm vertoont nog een paar opvallende structuren. In de bindweefsellaag van de twaalfvingerige darm bevinden zich klieren die slijm en natriumbicarbonaat produceren ter bescherming van het slijmvlies tegen de inwerking van het maagzuur (natriumbicarbonaat heeft een neutraliserende werking op het zuur). In de kronkeldarm bevindt zich lymfatisch weefsel met een afweerfunctie (zie hoofdstuk 3). De darmwand krijgt bloed aangevoerd via vertakkingen van de aorta (hoofdstuk 2). Het bloed wordt via de poortader naar de lever afgevoerd (afb. 10.17), met uitzondering van het onderste deel van het rectum; zie par. 10.15). 10.14.2 bouw van de wand van de dunne darm Zoals eerder vermeld is de bouw van de wand van de dunne darm in principe gelijk aan die van de slokdarm en de maag. Van binnen naar buiten worden achtereenvolgens onderscheiden:

330

Anatomie en fysiologie niveau 4

– slijmvlies; – bindweefsellaag; – spierlaag, bestaande uit een laag kringspieren (aan de binnenzijde) en lengtespieren; – buikvlies, een bekledend laagje (peritoneum) dat uitsluitend voorkomt bij de intraperitoneale delen van de nuchtere darm en kronkeldarm. Het slijmvlies bezit vele permanente plooien dwars op de lengterichting van de dunne darm (afb. 10.12 en afb. 10.13). Bij deze circulaire plooien is ook de bindweefsellaag gedeeltelijk betrokken. Op de darmplooien bevinden zich darmvlokken (villi). Dit zijn kleine, vingervormige uitsteeksels van het slijmvlies (ongeveer 1 mm hoog en 0,1 mm dik) die door hun aantal het oppervlak sterk vergroten (afb. 10.14, afb. 10.16, tabel 10.1). De cilindrische epitheelcellen van de darmvlokken bezitten aan de zijde van de darmholte een zeer groot aantal elektronenmicroscopisch kleine uitstulpingen van het celmembraan (afb. 10.15, afb. 10.16): de microvilli (borstelzoom). Door de darmlengte, de darmplooien, de villi en microvilli is er uiteindelijk een darmoppervlak van ongeveer 120 m2 ontstaan hetgeen erg functioneel is met het oog op de resorptie. Afbeelding 10.13 Dwarsdoorsnede van de dunne darm.

mesenterium

darmvlokken (villi)

buikvlies (serosa)

slijmvlies (mucosa)

spierlaag (muscularis)

lymfefollikel

bindweefsellaag (submucosa)

In de dunne darm is niet alleen het darmsap werkzaam, maar eveneens het sap van de alvleesklier en de gal, die door de lever wordt geproduceerd en wordt opgeslagen in de galblaas. 10.14.3 darmsap De darmsapklieren liggen aan de voet van de darmvlokken. Ze produceren per etmaal ongeveer 2-3 liter darmsap dat behalve water en slijm een aantal enzymen bevat. Eiwitsplitsende enzymen zorgen voor de splitsing van eiwitten tot hun bouwstenen, de aminozuren. De enzymen maltase, sacharase en lactase splitsen de tweevoudige suikers in

10

331

Voedsel en spijsvertering afgestoten cel

resorberende epitheelcel

Afbeelding 10.14 Schematische voorstelling van de lengtedoorsnede van een darmvlok met zijn vaatvoorziening.

slijmbekercel darmsapkliertje

delende cel ader

slagader lymfevat

Afbeelding 10.15 Elektronenmicroscopische opname van de doorsnede van de microvilli van een darmwandcel; links: lengtedoorsnede; rechts: dwarsdoorsnede.

enkelvoudige suikers. Het vetsplitsende enzym lipase uit de alvleesklier zorgt voor de vertering van vetten. 10.14.4 resorptie Een belangrijke functie van de dunne darm is de resorptie van de verteerde suikers, eiwitten, vetten en nucleı¨nezuren, evenals de resorptie van water, zouten en vitaminen. Resorptie van suikers, eiwitten en vetten In de dunne darm heeft inmiddels de eindvertering plaatsgevonden. De resorptie heeft vooral plaats in de twaalfvingerige darm en de

332

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 10.16 Dunne darm met villi (vergroting 456: afb. boven) en microvilli op de epitheelcellen (vergroting 18.0006; afb. onder). Lu = darmholte (darmlumen); Vi = villi; Mv = microvilli.

Tabel 10.1

Oppervlakte van de wand van de dunne darm.

darmstructuur

vergrotingsfactor

oppervlak in m2

lengte (6 m)

1

0,6

plooien

1,3

0,8

villi

5

4

microvilli

30

120

nuchtere darm. De verteerde suikers (koolhydraten) worden in de vorm van enkelvoudige suikers (glucose, fructose, galactose) opgenomen door de haarvaten van de darmvlokken. Hetzelfde geldt voor de verteerde eiwitten die als aminozuren worden opgenomen door de capillairen en met de enkelvoudige suikers door de poortader worden vervoerd naar de lever. De verteringsproducten van de vetten (glycerol en vetzuren) worden grotendeels via de lymfe opgenomen. Vetzuren worden rechtstreeks door de capillairen geresorbeerd. Resorptie van water en zouten De hoeveelheid water en zouten die wordt geresorbeerd is een veelvoud van datgene dat met het voedsel wordt opgenomen. De reden

10

Voedsel en spijsvertering

hiervan is dat grote hoeveelheden water en zouten met de spijsverteringssappen in de dunne darm terecht zijn gekomen. De resorptie van water en zouten is zo in hoofdzaak een kwestie van terugresorptie. Met de spijsverteringssappen wordt ruim 7 liter water aan het darmkanaal afgegeven. Met de 1,5 liter die met het voedsel wordt opgenomen komt er zo per dag ongeveer 8,5 liter water in het darmkanaal. Met de feces wordt slechts ongeveer 100 ml uitgescheiden, zodat de totale (terug)resorptie gemiddeld ruim 8 liter per etmaal bedraagt. Gelet op het voorgaande is het te begrijpen dat een patie¨nt bij een vermindering van waterresorptie in de darm bij diarree al snel uitdroogt. In het meest extreme geval kan zo iemand 8 liter water per etmaal kwijtraken! De terugresorptie vindt hoofdzakelijk plaats in de nuchtere darm en de kronkeldarm. De dikke darm resorbeert slechts een geringe hoeveelheid water (500-1.000 ml). De resorptie van de zouten vindt in hoofdzaak plaats in de nuchtere darm met uitzondering van de galzouten, die hoofdzakelijk worden teruggeresorbeerd in de kronkeldarm (ongeveer 80%). Slechts een klein gedeelte gaat met de ontlasting verloren (ongeveer 0,8 g per etmaal). De geresorbeerde galzouten komen via de poortader in de lever terug, zodat er sprake is van een kringloop: lever-darmen-lever. Op deze wijze blijft er een galzoutpool bestaan. Per dag wordt gemiddeld ongeveer acht maal deze kringloop afgelegd. Van de galzoutpool (ongeveer 4 g) gaat per kringloop slechts ongeveer 3% met de feces verloren. Dit geringe verlies aan galzouten wordt voortdurend door de lever aangevuld door de opbouw vanuit cholesterol. Bij een gebrek aan galzouten worden de vetten niet of nauwelijks geresorbeerd, waardoor vetdiarree zal ontstaan. Dit kan onder andere ontstaan bij de ziekte van Crohn (chronische ontsteking van de darm), waarbij de galzouten door aantasting van de kronkeldarm onvoldoende geresorbeerd worden. De resorptie van vitaminen vindt eveneens in hoofdzaak plaats in de nuchtere darm. De opname van vitamine B12 vindt echter uitsluitend plaats in de kronkeldarm, in samenwerking met de intrinsic factor uit het maagsap. Ook in de dikke darm vindt resorptie van vitaminen plaats (o.a. vitamine K en foliumzuur) die door darmbacterie¨n zijn geproduceerd. 10.15

Dikke darm

De dikke darm (colon) heeft een totale lengte van ongeveer 1,5 m (afb. 10.4 en 10.18). De ligging is intraperitoneaal, behalve het opstijgend deel (colon ascendens) en het dalend deel (colon descendens), deze liggen retroperitoneaal, en het rectum, dat onder het buikvlies ligt. De onderdelen van de dikke darm zijn opgesomd in paragraaf 10.9. Het sterk geplooide slijmvlies bevat eenlagig cilindrisch epitheel met zeer veel slijmcellen (afb. 10.9). De lengtespieren bestaan in hoofdzaak uit drie banden van spierweefsel die ieder ongeveer 1 cm breed zijn (afb. 10.17 en 10.19). De bloedvoorziening van de dikke darm vindt plaats door de aftakkingen van de aorta. De bloedafvoer vindt grotendeels plaats via de poortader (afb. 10.17). Het bloed van het

333

334

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 10.17 Bloedvoorziening van het spijsverteringskanaal.

galbuis

bovenste deel van de maag

lever

galblaas

poortader

milt

bovenste darmslagader twaalfvingerige darm

gedeelte van de alvleesklier

onderste holle ader

onderste darmslagader

buikaorta

band van spierweefsel

onderste deel van het rectum wordt echter rechtstreeks afgevoerd naar de onderste holle ader en dus niet via de poortader. Hiervan wordt gebruikgemaakt bij de toediening van geneesmiddelen in de vorm van een zetpil. De stof wordt in dat geval rechtstreeks in de onderste holle ader opgenomen via het slijmvlies van het rectum. Pas na een hele rondgang door de grote en kleine circulatie bereikt de stof de lever. De piek in de plasmaconcentratie bij de opname is nu door het verdunningseffect sterk afgevlakt en het schadelijke effect voor de lever is minder. Het medicijn moet natuurlijk wel het rectale slijmvlies kunnen passeren en de stof mag niet irriteren. Een pijnstiller als paracetamol kan om die reden (bij voorkeur) als zetpil worden toegediend; een rectale toediening van acetylsalicylzuur (aspirine) zal niet op prijs worden gesteld! 10.15.1 functies van de dikke darm De functie van de dikke darm bestaat onder andere uit de terugresorptie van het restant water en zouten, waardoor de onverteerde en onverteerbare resten verder worden ingedikt. Met het oog op deze functie bezitten de celmembranen van de epitheelcellen van het slijmvlies dan ook talrijke microvilli ter vergroting van het oppervlak. In de dikke darm leeft een groot aantal verschillende bacteriestam-

10

335

Voedsel en spijsvertering

Afbeelding 10.18 Ligging van de dikke darm in de buikholte.

slokdarm maag twaalfvingerige darm

alvleesklier

dikke darm

appendix vermiformis (wormvormig aanhangsel)

rectum

Afbeelding 10.19 Detail van de overgang van de dunne darm naar de dikke darm.

band van spierweefsel

opstijgende deel (colon ascendens)

boogvormige uitpuilingen kronkeldarm ileum

klep (van Bauhin)

blinde darm (caecum)

toegang tot het wormvormig aanhangsel (appendix vermiformis)

wormvormig aanhangsel (appendix vermiformis)

men, die met de verzamelnaam colibacterie¨n worden aangeduid. Dit wordt ook wel de darmflora genoemd. Deze bacterie¨n zorgen voor de rottings- en gistingsprocessen. Onder rotting wordt de anaerobe afbraak van eiwitten verstaan, waarbij de onaangenaam ruikende gassen ammoniak en waterstofsulfide ontstaan. De anaerobe afbraak van koolhydraten wordt gisting genoemd (zie par. 1.5.2). Hierbij ontstaat onder andere melkzuur. Bij de afbraakprocessen door de darmbacterie¨n ontstaat een aantal voor de mens nuttige stoffen, waaronder de vitaminen K en foliumzuur. De dikke darm van een pasgeborene is natuurlijk nog steriel. Daarom krijgen alle pasgeborenen binnen enkele uren na de geboorte vitamine K om bloedingen in de hersenen te voorkomen. De colibacterie¨n beschermen ons ook tegen ziekteverwekkende bac-

336

Anatomie en fysiologie niveau 4

terie¨n. Hun aantal is zo groot, dat de ziekteverwekkers, die de maag hebben overleefd, de concurrentieslag om voedsel verliezen. Veel antibiotica tasten echter de natuurlijke darmflora aan, waardoor de ziekteverwekkers nu wel een kans krijgen en diarree ontstaat. Door peristaltische bewegingen worden de fecale resten naar het rectum getransporteerd. In de dikke darm komen vooral segmentale contracties voor. Zij veroorzaken een geringe voor- en achterwaartse verplaatsing van de inhoud van de dikke darm. Enkele keren per dag komen in de dikke darm krachtige peristaltiekbewegingen voor. De inhoud van de dikke darm wordt hierdoor verplaatst van het dwarsverlopende deel naar het S-vormige deel van de dikke darm. Deze krachtige bewegingen ontstaan vooral na een maaltijd en lichamelijke inspanning. 10.15.2 defecatie De verplaatsing van de dikke darminhoud van de blindedarm naar het rectum duurt ongeveer 24 uur. Er bestaan echter aanzienlijke individuele verschillen. Het bovenste deel van het rectum is verwijd en doet dienst als reservoir voor de feces. De anus bestaat uit twee sluitspieren (sfincters) namelijk de uitwendige (willekeurige) sluitspier en de inwendige (onwillekeurige) sluitspier. De defecatiereflex vertoont grote overeenkomsten met de mictiereflex. In rust is de rectumwand ontspannen en is de inwendige sluitspier voortdurend aangespannen. Boven een bepaalde vullingsgraad van het rectum worden reksensoren in de wand geprikkeld en wordt via een schakeling in de intramurale zenuwplexus de inwendige sluitspier ontspannen, terwijl de rectumwand wordt aangespannen (‘aandrang’). Door het bewust aanspannen van de uitwendige sluitspier wordt uitdrijving van de feces voorkomen. Op een geschikt moment kan defecatie plaatsvinden. Daarbij wordt de uitwendige sfincter ontspannen. Hierbij maakt het verschil of de rectuminhoud bestaat uit gas, vaste stof of vloeistof. Bij een gasvormige inhoud kan de uitwendige sfincter gedoseerd worden geopend; bij een vloeibare inhoud zijn de contracties van de uitwendige sfincter juist zeer krachtig. Bij jonge kinderen ontbreekt nog de controle over de uitwendige sfincter; zij zijn nog niet zindelijk. Een normale stoelgang wordt sterk beı¨nvloed door de leefwijze. Wanneer men voldoende vezels eet en daarbij ook voldoende drinkt, voldoende aan lichaamsbeweging doet en naar de wc gaat wanneer men moet, zijn laxantia vaak niet nodig. Van een groot aantal medicijnen is bekend dat zij obstipatie kunnen veroorzaken. Voorbeelden zijn ijzerpreparaten, psychofarmaca en morfine-achtigen, inclusief codeı¨ne. De feces, die bij de defecatie uit het lichaam worden verwijderd, bestaan uit de volgende bestanddelen: voedselresten (o.a. cellulose), water, slijm, bacterie¨n, afgestoten darmwandcellen, galkleurstoffen (kleur!) en zouten (o.a. calciumzouten, fosfaten en ijzer). De feces zijn normaal worstvormig (bij volwassenen); bandvormige en brijige feces zijn abnormaal. Wat betreft de consistentie (dichtheid) dienen

10

Voedsel en spijsvertering

de feces normaal gebonden te zijn; dunne of zeer harde feces zijn abnormaal. De normale kleur van de feces is afhankelijk van de voeding, bijvoorbeeld kastanjebruin (bij vleesvoeding), bruingeel (bij plantaardig voedsel) en goudgeel (bij moedermelkvoeding). Soms is de kleur afwijkend. Zo zal de ontlasting ontkleurd zijn bij het ontbreken van galkleurstof (bij een obstructie-icterus). Dit wordt wel stopverffeces (grauwwit) genoemd. Bij maagbloedingen of bij bloedingen in het bovenste deel van de dunne darm is de feces zwart (melaena), omdat het hemoglobine inmiddels is verteerd en omgezet tot het zwarte pigment. Bij bloedingen in het overige deel van de darmen blijft het bloed rood gekleurd. Na gebruik van geneesmiddelen zoals ijzer of Norit worden de feces grijszwart. De eerste ontlasting van een zuigeling wordt meconium genoemd. Deze is teerachtig en donkergroen. Zij bestaat uit slijm, gal, bloed en verteerde celresten. Ongeveer 10% van de pasgeborenen loost het meconium al voor de geboorte in het vruchtwater, dat dan donker gekleurd wordt. Dit is een teken van foetale nood. Wanneer dit voor de geboorte wordt ‘ingeademd’ bestaat de kans op een meconiumaspiratiesyndroom (MAS) met allerlei, soms fatale, longproblemen tot gevolg.

Intermezzo 10.8 Laxantia Op basis van hun werking kunnen de laxeermiddelen (enkelvoud: laxans) worden ingedeeld in: – preparaten, die het volume van de feces vergroten; deze bestaan over het algemeen uit onverteerbare plantenvezels, met een sterk waterbindend vermogen. Voorbeeld: psylliumzaad (Metamucil1, Volcolon1); – lactulosebevattende preparaten; lactulose is een onverteerbare suiker, die de osmotische waarde van de dikke darm verhoogt en daarmee de hoeveelheid water. Een bekende merknaam is Duphalac1; – preparaten op basis van sennabladeren/vruchten; aangenomen wordt, dat zij de plexus (zenuwvlecht) in de darmwand prikkelen en daarmee de motoriek van de darm versnellen. Merknamen: Sennocol1, X-praep1 (speciaal voor de lediging van colon en rectum ter voorbereiding van ro¨ntgenologisch onderzoek van de dikke darm).

10.16

Alvleesklier

De alvleesklier of het pancreas (afb. 10.11 en 10.12) ontleent zijn naam aan het feit dat op grond van zijn kleur aanvankelijk werd gedacht dat deze klier volledig uit vlees bestond. De alvleesklier ligt, evenals de twaalfvingerige darm, achter het buikvlies (retroperitoneaal). Het is ongeveer 15-20 cm lang en bestaat uit de kop van de alvleesklier (pancreaskop), die past in de hoefijzervormige bocht van de twaalfvin-

337

338

Anatomie en fysiologie niveau 4

gerige darm, het lichaam en de staart, die reikt tot aan de poort van de milt (zie par. 7.5). De bloedvoorziening vindt plaats door zijtakken van de leverslagader en miltslagader. De aderlijke afvoer verloopt via de poortader naar de lever. 10.16.1 functies van de alvleesklier De alvleesklier heeft zowel een endocriene als een exocriene functie. De endocriene functie wordt door een klein gedeelte van het weefsel bepaald: de eilandjes van Langerhans. Deze celgroepjes produceren de hormonen insuline en glucagon (par. 10.17.4 en hoofdstuk 7). Microscopisch bestaat de alvleesklier vrijwel geheel uit trosvormige klieren met een exocriene functie. Het sap van de alvleesklier wordt via de alvleesklierbuis naar de twaalfvingerige darm afgevoerd. De uitmondingsplaats samen met de galgang wordt gevormd door de papil van Vater. 10.16.2 alvleeskliersap Het alvleeskliersap (ongeveer 1 liter per etmaal) bevat, behalve water en slijm, de volgende stoffen: – amylase; dit enzym splitst zetmeel tot maltose; – proteı¨nasen; dit zijn eiwitsplitsende enzymen. – lipase; dit enzym splitst vetten en wordt geactiveerd door de gal; – nucleasen; dit zijn enzymen die zorgen voor de afbraak van de in het voedsel aanwezige nucleı¨nezuren tot de bouwstenen, de nucleotiden (zie hoofdstuk 13); – natriumbicarbonaat; deze stof dient voor de neutralisatie van de zure darminhoud in de twaalfvingere darm. Door de aanwezigheid van deze stof is het alvleeskliersap alkalisch (de pH bedraagt ongeveer 8-9). Dit heeft de volgende voordelen: enzymen zijn beter werkzaam, het biedt bescherming aan het darmslijmvlies en de maagportier opent zich bij een alkalische darminhoud (pylorusreflex). 10.17

Lever en galwegen

10.17.1 ligging en macroscopische bouw van de lever De lever (hepar) is het grootste inwendige orgaan (bij een volwassen man weegt de lever ongeveer 1,5 kg) en ligt vrijwel geheel binnen het buikvlies (intraperitoneaal). De lever heeft een afgeplatte onderzijde en een gewelfde bovenzijde, die past in het rechterdeel van de koepel van het diafragma en is daar zelfs plaatselijk mee vergroeid (afb. 10.20). De lever heeft een grote rechterkwab en een kleinere linkerkwab. De rechterkwab reikt met een scherpe voorrand tot enkele centimeters onder de rechterribbenboog, de linkerleverkwab reikt tot links van het midden boven de maag. Tussen de beide leverkwabben bevindt zich aan de bovenzijde en aan de voor-onderzijde het sikkelvormig ligament dat aan de buikwand is bevestigd. Aan de onderzijde gaat

10

339

Voedsel en spijsvertering

het over in het ronde ligament dat met de navel is verbonden (afb. 1.29 en afb. 1.31). Afbeelding 10.20 De lever.

bindweefselband sikkelvormig ligament

onderste holle ader

poortader

linkerleverkwab ronde baarmoederband leverslagader galblaas galbuis

rechterleverkwab

Aan de onderzijde van de lever bevindt zich een groeve: de leverpoort (hilus) waar de poortader (vena portae) en de leverslagader (arteria hepatica) de lever binnenkomen en de leverbuis de lever verlaat. De drie leveraders verlaten de lever aan de boven-achterzijde, waar ze uitmonden in de onderste holle ader. De roodbruin gekleurde lever wordt omgeven door een glad en glanzend kapsel. 10.17.2 microscopische bouw van de lever De lever is microscopisch opgebouwd uit een zeer groot aantal, meestal zeshoekige leverlobjes (diameter ongeveer 1,5 mm), ieder omgeven door een bindweefselkapseltje (afb. 10.21). Tussen de leverlobjes bevinden zich de zogenaamde driehoekjes van Kiernan. Dit zijn kleine bindweefselruimten waarin zich een takje bevindt van zowel de leverslagader als van de poortader, evenals een galgang voor de afvoer van de door de levercellen gevormde gal. Het grondpatroon van een leverlobje wordt gevormd door de ongeveer zeshoekige levercellen. Deze zijn gerangschikt tot rechte of gebogen platen (een of twee cellagen dik). De levercelplaten zijn van elkaar gescheiden door holten, waarin zich een netwerk van bloedruimten bevindt. Dit netwerk van bloedruimten is te beschouwen als de capillaire eindvertakkingen van de leverslagader en de poortader. In dit netwerk wordt het arterie¨le bloed uit de leverslagader vermengd met bloed uit de poortader, dat veel voedingsstoffen, maar ook veel

340

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 10.21 a. leverlobjes (schematisch); b. sterke vergroting van een stukje van een leverlobje.

15 mm centrale vene

slagader poortader galgang centrale vene a

b

galgang

slagader

poortader

schadelijke stoffen uit het maag-darmkanaal bevat. De zeshoekige levercellen zetten deze stoffen eerst om, voordat zij tot de grote circulatie kunnen worden toegelaten. Daartoe bevindt zich in het centrum van ieder leverlobje een centrale ader die zorgt voor de afvoer van het gemengde bloed naar een van de drie leveraders, die alle uitmonden in de onderste holle ader. Tussen de levercellen bevinden zich de galcapillairen die ontstaan door uitsparingen in aangrenzende levercellen. In de levercelplaten bevindt zich als het ware een kippengaasvormig netwerk van galcapillairen die zich in ieder lobje verenigen tot galgangen die bekleed zijn met kubisch epitheel. 10.17.3 galgangen en galblaas De galgangen van de rechter- en linkerleverkwab verenigen zich respectievelijk tot rechter- en linkerleverbuis, die zich verenigen tot een gemeenschappelijke leverbuis (ductus hepaticus). Via de galbuis (ductus choledochus) komt de gal ten slotte bij de papil van Vater in de twaalfvingerige darm. De afvoergang van de galblaas vormt een zijtak van het galafvoerend systeem. Deze leidt naar de galblaas, waar de gal wordt opgeslagen en ingedikt. De galblaas ligt intraperitoneaal. Het is een peervormige zak (ongeveer 10 cm lang, maximaal 5 cm breed) met een maximale inhoud van ongeveer 50 ml. De galblaas (afb. 10.11 en afb. 10.22) ligt onder en tegen de achterzijde van de rechterkwab van de lever, naast de leverhilus. Het slijmvlies van de wand van de galblaas bestaat uit eenlagig cilindrisch epitheel met plooien in de vorm van een honingraat. De wand bevat veel glad spierweefsel. Doordat de galblaas intraperitoneaal ligt is hij bekleed met bindweefsel (een laagje buikvlies). De galblaas is een reservoir voor de door de lever geproduceerde gal. 10.17.4 functies van de lever De lever heeft een groot aantal sterk uiteenlopende functies en kan daarom worden beschouwd als de ‘centrale’ van de stofwisseling. De levercellen zijn in staat zijn alle functies uit te oefenen; er is hier geen

10

341

Voedsel en spijsvertering

Afbeelding 10.22 Galgangen en galblaas. rechter leverbuis

linker leverbuis

slijmvliesplooien

galblaas

gemeenschappelijke leverbuis

afvoergang van de galblaas

galbuis

alvleesklierbuis papil van Vater

binnenzijde twaalfvingerige darm

sprake van taakverdeling. Door alle stofwisselingsprocessen, die zich in de lever afspelen verbruikt het orgaan veel energie. Door de bij alle chemische reacties geproduceerde warmte heeft de lever een temperatuur van 40 8C. Alle voedingsstoffen, de meeste vetten uitgezonderd, zijn gedwongen eerst de lever te passeren voordat ze in de onderste holle ader komen. Er volgt nu een beschrijving van de vele leverfuncties. Glucosestofwisseling De lever houdt het glucosegehalte van het bloedplasma min of meer constant en werkt daardoor als een ‘glucosebuffer’. De aangevoerde enkelvoudige suikers fructose en galactose worden in de lever tot glucose omgezet (afb. 10.23). Om het glucosegehalte op een constant niveau te kunnen houden zijn er voortdurend twee tegengestelde processen aan de gang, namelijk het proces waarbij glucose wordt omgezet tot glycogeen, ook wel glycogenese (Grieks: genese = ontstaan) genoemd, en het proces van de glycogenolyse, waarbij glycogeen wordt omgezet tot glucose. Het eerste proces komt tot stand onder invloed van het hormoon insuline. De

342

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 10.23 Schema van de glucosestofwisseling in de lever.

insuline

n-glucose

glycogeen

glucagon adrenaline

gluconeogenese

cortisol

aminozuren melkzuur glycerol

lever kan maximaal een paar honderd gram glycogeen opslaan. Na een etmaal vasten is deze voorraad grotendeels verdwenen. Wanneer er in de lever een zeer grote aanvoer van enkelvoudige suikers is, wordt glucose omgezet tot vet, dat vervolgens naar de vetdepots wordt vervoerd (onderhuids bindweefsel) en aldaar wordt opgeslagen. Het proces van de glycogenolyse wordt onder andere gestimuleerd door de hormonen glucagon, adrenaline en groeihormoon. De lever is ook in staat glucose op te bouwen uit andere verbindingen dan glycogeen. Dit verschijnsel staat bekend als gluconeogenese (Grieks: neogenese = nieuwvorming). Dit proces is erg belangrijk omdat bepaalde weefsels, met name de hersenen, in hoge mate afhankelijk zijn van glucose als de primaire brandstof. Het menselijk lichaam heeft per etmaal ongeveer 160 g glucose nodig waarvan door de hersenen ongeveer 120 g wordt opgee¨ist. Behalve de geringe hoeveelheid glucose die in het bloed is opgelost beschikt het menselijk lichaam over een glycogeenvoorraad van enkele honderden grammen (lever 100200 g; spieren ongeveer 250 g). Dit is in principe ruimschoots voldoende om in de dagelijkse behoefte te voorzien. Echter bij overmatige, langdurige inspanning of na bijvoorbeeld een etmaal vasten, moet glucose via het proces van de gluconeogenese uit andere bronnen worden betrokken dan uit glycogeen. De belangrijkste stoffen waaruit dan glucose wordt gevormd zijn: aminozuren (uit het geresorbeerde voedsel, bij langdurig vasten uit de eiwitten van de skeletspieren), glycerol (ontstaan door ontleding van vetten in de vetcellen) en melkzuur (bij flinke inspanning gevormd in de spieren). Het proces van de gluconeogenese wordt gestimuleerd door hormonen uit de bijnierschors (zoals cortisol).

10

Voedsel en spijsvertering

Eiwitstofwisseling De opgenomen aminozuren, die via de poortader worden aangevoerd, dienen onder andere voor de opbouw van de eiwitten in het bloedplasma: albumine, globulinen (waaronder stollingsfactoren als protrombine) en fibrinogeen. Ze dienen ook voor de opbouw van de vele enzymen die in de levercellen werkzaam zijn. De lever produceert ongeveer 75-100 g eiwit per etmaal. In de lever worden vele aminozuren omgezet tot niet-essentie¨le aminozuren. Overtollige aminozuren worden omgezet tot glucose. Hiertoe worden de aminogroepen verwijderd. De afgesplitste aminogroepen worden omgezet tot ammoniak dat giftig is. Met behulp van CO2 wordt ammoniak vervolgens omgezet tot ureum, dat door de nieren uit het bloed wordt verwijderd en met de urine wordt uitgescheiden. Overtollige aminozuren kunnen ook worden omgezet tot vetten. Recente onderzoeken hebben aangetoond dat in de lever ook aminozuren kunnen worden opgeslagen. In de lever is er zo sprake van een aminozuurpool. Vetstofwisseling De lever krijgt via het bloed vrije vetzuren aangeboden waaruit lichaamsvetten worden opgebouwd. De lever zelf is ook in staat om vetzuren op te bouwen uit enkelvoudige suikers en aminozuren. De lever is eveneens in staat cholesterol te produceren, dat in de dunne darm onder andere wordt gebruikt bij de opbouw van steroı¨dhormonen en samen met vetzuren wordt omgezet tot galzouten die met de gal worden afgegeven aan de dunne darm waar ze een belangrijke rol vervullen (par. 10.14.4). Ontgifting Onder ontgifting wordt het onwerkzaam maken en/of voor uitscheiding (met gal of urine) geschikt maken van bepaalde stoffen verstaan. Zo wordt ammoniak, ontstaan bij de omzetting van aminozuren, omgezet tot ureum, dat met de urine wordt uitgescheiden. De stof bilirubine, ontstaan bij de afbraak van hemoglobine, wordt in de lever gekoppeld aan glucuronzuur (betere oplosbaarheid in water) en daarna met de gal uitgescheiden (afb. 10.24 en afb. 10.25). Talrijke geneesmiddelen worden in de lever door biotransformatie omgezet in stoffen die in water oplosbaar zijn en daardoor met de gal of urine kunnen worden uitgescheiden. De biotransformatie kan onder meer plaatsvinden door koppeling aan glucuronzuur, bijvoorbeeld bij morfine, of door oxidatie, bijvoorbeeld bij barbituraten. Ook veel hormonen zoals oestrogeen, testosteron en corticosteroı¨den worden in de lever gekoppeld aan glucuronzuur en vervolgens met de urine uitgescheiden. Vitaminestofwisseling De in vet oplosbare vitaminen A, D, E en K zijn voor hun resorptie in de dunne darm sterk afhankelijk van de aanwezigheid van galzouten die door de lever worden geproduceerd.

343

344

Afbeelding 10.24 Schematische voorstelling van de normale afbraak en verwerking van hemoglobine en de vorming van de diverse kleurstoffen (bilirubine, urobiline en stercobiline).

Anatomie en fysiologie niveau 4

MILT

LEVER hemoglobine ongeconjugeerd bilirubine

vervoer via de poortader

ongeconjugeerd bilirubine

MAXIMALE CAPACITEIT LEVER LEVER geconjugeerd bilirubine ENTEROHEPATISCHE KRINGLOOP

GALBLAAS opslag

DARM omzetting in urobilinogeen urobiline geeft urine gele kleur

stercobiline geeft ontlasting de bruine kleur

NIEREN uitscheiding met urine

De lever heeft vitamine K nodig voor de productie van 4 van de 12 stollingsfactoren (par. 2.1.9). In de lever vindt opslag plaats van een aantal vitaminen, namelijk vitamine A, B1, B2, B12 en D. Depotfunctie Zoals eerder besproken, vindt er in de lever opslag (stapeling) plaats van glycogeen, aminozuren en een aantal vitaminen. De lever is tevens de belangrijkste opslagplaats voor ijzer, dat vrijkomt bij de afbraak van hemoglobine. De lever is evenals de milt een zeer bloedrijk orgaan door de talrijke bloedruimten, waardoor dit orgaan ongeveer een kwart van het totale bloedvolume bevat. Door een soort sponswerking heeft de lever invloed op de hoeveelheid bloed die in circulatie is. Het netwerk van bloedruimten kan zich namelijk volzuigen met bloed en zich vervolgens ‘leegknijpen’. Door deze bloeddepotfunctie draagt de lever bij tot de regulatie van het bloedvolume. Warmteproducent In de lever komt door de vele omzettingsprocessen veel warmte vrij. Een belangrijke bijdrage wordt in dit verband geleverd door de omzetting van aminozuren. Per dag wordt er door de lever ongeveer 1.700 kJ aan warmte-energie geproduceerd. Wanneer er veel spierarbeid wordt geleverd overtreft de warmteproductie in de spieren

10

345

Voedsel en spijsvertering

Afbeelding 10.25 Schema van de galkleurstoffen. Bi = ongekoppeld bilirubine GBi = gekoppeld bilirubine UG = urobilinogeen SB = stercobiline UB = urobiline De cijfers verwijzen naar de paragraaf ‘Bilirubinestofwisseling’.

heem 1

2

lever

Bi

3 GBi

7 4 GBi 8

galblaas

GBi

5 UG nier 6 9

UG

dikke darm

dunne darm

UG

rectum UB SB

natuurlijk vele malen die in de lever. Door de bloedcirculatie wordt de vrijkomende warmte gelijkmatig over het lichaam verdeeld. Uitscheidingsfunctie (productie van gal) De gal wordt continu door de lever geproduceerd. De galsecretie wordt gestimuleerd door de nervus vagus en door het weefselhormoon secretine, afkomstig uit de wand van de twaalfvingerige darm. De totale productie per etmaal varieert van 500-1.000 ml. De vloeistof is alkalisch door de aanwezigheid van natriumbicarbonaat. De lichtgroene gal zoals die door de lever wordt geproduceerd, bevat de volgende stoffen: – water (ongeveer 95%); dit dient als oplos- en transportmiddel; – slijm; dit verhoogt de glijbaarheid; – natriumbicarbonaat; zorgt evenals het bicarbonaat uit het sap van de alvleesklier voor de neutralisatie van de zure darminhoud; – galzouten; ze zorgen voor het emulgeren van de vetten (zie ook par. 10.5);

346

Anatomie en fysiologie niveau 4

– cholesterol (onoplosbaar in water); de functie van deze stof is reeds besproken bij de vetstofwisseling in de lever; – galkleurstoffen; bilirubine is gekoppeld aan glucuronzuur (gekoppelde bilirubine) waardoor de oplosbaarheid in water sterk is toegenomen. Bilirubine ontstaat bij de afbraak van rode bloedcellen (o.a. in de milt) waarbij de kleurstof hemoglobine uiteenvalt in ijzer (Fe) en bilirubine (zie bilirubinestofwisseling). De galblaas is een reservoir van de door de lever gevormde gal. Door terugresorptie van water wordt de gal ingedikt. De lediging van de galblaas gebeurt onder invloed van het weefselhormoon cholecystokinine dat wordt geproduceerd door de wand van de twaalfvingerige darm, vooral na een vetrijke maaltijd. Dit hormoon bereikt via het bloed de spieren van de galblaaswand, waarna het de contractie ervan tot stand brengt. Deze galblaasreflex zal vooral optreden bij passage van vet voedsel in de twaalfvingerige darm. Tevens verslapt onder invloed van cholecystokinine de sluitspier in de papil van Vater. Hierdoor kan de gal samen met het sap van de alvleesklier wegvloeien naar de twaalfvingerige darm. Wanneer de gal in de darm komt heeft het de volgende functies: – het klein maken (emulgeren) van de vetten door middel van de galzouten; – het activeren van het enzym pancreaslipase, eveneens onder invloed van de galzouten; – het mede neutraliseren van de zure darminhoud door middel van het natriumbicarbonaat; – het bevorderen van de resorptie van de vetverteringsproducten en van de in vet oplosbare vitaminen A, D, E en K. In de kronkeldarm (ileum) worden de galzure zouten voor 90% geresorbeerd. Bij aandoeningen van dit stuk darm (ziekte van Crohn, ileumresectie) ontstaan galzure-zoutendiarree, een tekort aan vitamine B12 en een tekort aan vetoplosbare vitaminen (met name vitaminen D en K). Dit kan leiden tot abnormale bloedingsneiging en osteoporose. Bilirubinestofwissseling In afbeelding 10.24 en afbeelding 10.25 – de cijfers en afkortingen verwijzen naar afb. 10.25 – is het gehele proces van afbraak en verwerking van hemoglobine schematisch weergegeven. Rode bloedcellen leven na de productie ervan in het beenmerg en het vrijkomen in de bloedbaan nog ongeveer 120 dagen. Aan het eind van deze periode zwellen ze langzaam op waardoor ze vooral door de milt en lever worden afgebroken. Hierbij komt uit hemoglobine heem (1) vrij dat vervolgens door zowel de lever als de milt wordt omgezet in ongekoppeld bilirubine (Bi; 2). Het gedeelte dat in de milt wordt gevormd, gaat vervolgens via de poortader naar de lever (zodat de totale hoeveelheid ongekoppeld bilirubine zich weer in de lever bevindt). Ongekoppeld bilirubine lost niet op in water en wordt bij het vervoer door het bloed gebonden aan het plasma-eiwit albumine. Het albumine is echter te groot om met de gal uitgescheiden te worden.

10

Voedsel en spijsvertering

Daarom moet het ongeconjugeerde bilirubine eerst worden losgemaakt van het albumine en wateroplosbaar worden gemaakt. Dit gebeurt in de lever door het te koppelen aan een andere stof, het glucuronzuur. De stof, die dan ontstaat wordt gekoppeld bilirubine (GBi) genoemd (3). De lever kan grote hoeveelheden van het ongekoppelde bilirubine koppelen, veel meer dan hij aangeboden krijgt. Na uitscheiding met de gal en opslag in de galblaas (4) wordt het gekoppelde bilirubine uiteindelijk uitgescheiden in de darm. Daar wordt het vervolgens door de darmbacterie¨n omgezet in urobilinogeen (UG; 5). Een klein deel wordt na reactie met zuurstof met de feces uitgescheiden. Dit wordt stercobiline (SB) genoemd. Dit geeft de feces een bruine kleur. Het urobilinogeen is zeer goed oplosbaar en wordt voor het overgrote deel weer uit de darm geresorbeerd (6) in de bloedbaan en teruggevoerd naar de lever (7) waarna het weer opnieuw met de gal wordt uitgescheiden enzovoort (als het ware in een kringloop). Slechts een gering deel van het urobilinogeen wordt na resorptie in het bloed (8) via de nieren met de urine uitgescheiden (9). Ook hier reageert de stof met zuurstof en wordt dan urobiline (UB) genoemd. Urobiline geeft urine zijn gele kleur. Stercobiline en urobiline zijn dus eigenlijk twee verschijningsvormen (in feces en urine) van dezelfde stof.

Intermezzo 10.9 Icterus Bij icterus (geelzucht) is het bilirubinegehalte in het bloed en de weefsels verhoogd. Dit leidt bij een lichte verhoging tot gele verkleuring van het oogwit. In ernstige gevallen kleurt ook de huid geel. Icterus wordt op grond van de oorzaak in drie groepen verdeeld: – prehepatische icterus, die ontstaat door een verhoogde productie van bilirubine, bijvoorbeeld door een verhoogde bloedafbraak; de concentratie ongekoppelde bilirubine in het plasma is dan verhoogd. Vanwege de reservecapaciteit van de lever zijn ook de concentraties stercobiline in de feces en urobiline in de urine verhoogd; – hepatische icterus; ontstaat doordat de functie van de lever gestoord is bijvoorbeeld bij hepatitis); de concentratie ongekoppelde bilirubine in het plasma is verhoogd, de concentraties stercobiline en urobiline zijn verlaagd; – posthepatische icterus, stuwingsicterus of afsluitingsicterus; hierbij is er sprake van een belemmering van de galafvoer. Er treedt galstuwing op waardoor de gal via de lymfevaten in de bloedbaan terugvloeit. De bilirubinebloedspiegel stijgt en ook hierbij is sprake van de aanwezigheid van bilirubine in de urine (bilirubinurie). Omdat de koppeling door de lever wel normaal verloopt, zal er in dit geval vooral gekoppeld bilirubine in het bloedplasma voorkomen. Deze stof is wateroplosbaar en kan met de urine worden uitgescheiden. Ook de hoeveelheid galzouten in het bloed neemt toe, waardoor jeuk

347

348

Anatomie en fysiologie niveau 4

ontstaat. Bij een totale afsluiting van de galafvoer (bijvoorbeeld door galstenen in de galgang of door een tumor in de kop van de alvleesklier) bevat de darm uiteraard geen urobilinogeen. De feces bevatten daarom geen stercobiline en is ontkleurd en rijk aan vet (stopverfontlasting); door verminderde vetresorptie er is sprake van een vitamine-K-tekort en daarmee een verhoogde bloedingsneiging door gebrek aan het stollingseiwit protrombine (zie hoofdstuk 2). De urine is roodbruin gekleurd door de aanwezigheid van gekoppeld bilirubine, een stof die normaal niet in de urine voorkomt.

10.18

Buikvlies

Het buikvlies (peritoneum) is al gedeeltelijk aan de orde geweest in paragraaf 1.9.2. Het parie¨tale blad bekleedt de buikwand, terwijl het viscerale blad de verschillende buikorganen omhult waardoor ze intraperitoneaal liggen (afb. 10.26). Afbeelding 10.26 Dunne darm en dikke darm. grote net (omentum majus)

dwarsverlopende deel van de dikke darm lever dalende deel van de dikkke darm band van spierweefsel blinde darm (caecum) appendix vermiformis

twaalfvingerige darm (duodenum) nuchtere darm (jejunum) kronkeldarm (ileum)

10

Voedsel en spijsvertering

De verschillende delen van het maag-darmkanaal liggen afwisselend intraperitoneaal en extraperitoneaal: maag (intraperitoneaal), twaalfvingerige darm (retroperitoneaal), nuchtere darm en kronkeldarm (intraperitoneaal), opstijgende deel van de dikke darm (retroperitoneaal), dwarsverlopende deel van de dikke darm (intraperitoneaal), dalende deel van de dikke darm (retroperitoneaal), S-vormige deel van de dikke darm (intraperitoneaal), endeldarm (subperitoneaal). De intraperitoneale organen zijn opgehangen aan het mesenterium (ophangband van de darm; afb. 1.30). De mesenteriumplooien vormen als het ware een waaier doordat de oorsprong (aan de achterzijde van de buikwand ter hoogte van de lendenwervels) zich slechts uitstrekt over een afstand van ruim 10 cm. Vanuit deze korte afstand waaiert het mesenterium door middel van een groot aantal afzonderlijke plooien uit over een afstand van ongeveer 6 m (de darmlengte). Het mesenterium dient niet alleen voor de bevestiging van de ingewanden. Het is tevens een geleideweg voor bloedvaten, lymfevaten en zenuwen. Het grote net (omentum majus; afb. 1.31 en 1.32) heeft vooral een beschermende functie ten aanzien van de buikorganen. Dit geldt met name wanneer er sprake is van een darmontsteking of darmperforatie. Het net is dan in staat het desbetreffende darmgedeelte af te schermen van de rest door het in te kapselen. Behalve het grote net is er ook nog het kleine net (omentum minus), een mesenteriumplooi tussen de maag en de lever. In de peritoneale holte (door het peritoneum omsloten buikholte) zijn nog enkele bijzondere peritoneale ruimten. Bij de vrouw bevindt zich een ruimte tussen de urineblaas en de baarmoeder en een ruimte tussen het rectum en de baarmoeder. Deze laatste ruimte staat bekend als de ruimte van Douglas en vormt het laagstgelegen gebied van de peritoneale holte. Hierop berust de fowler-ligging bij peritonitis voor de afvoer van pus. (Bij de fowler-ligging ligt de patie¨nt op zijn rug met het bekken als diepste punt, dat wil zeggen met verhoogd voorhoofd en opgetrokken benen.) Bij de man is de ruimte achter de urineblaas het laagstgelegen gebied van de peritoneale holte. Een andere peritoneale ruimte is de ruimte achter de maag waardoor de maag goed kan bewegen.

349

Beweging

11

De interactie tussen het skelet en de spieren (samen het bewegingsstelsel) maakt het mogelijk om te bewegen. Bewegen doen we bewust met de skeletspieren op grond van prikkels uit het zenuwstelsel en het hormoonstelsel, die vaak het gevolg zijn van signalen uit de omgeving. Maar ook binnen andere orgaanstelsels is voortdurend sprake van beweging. Een voorbeeld is de motoriek van de darm of het kloppen van het hart. Het bewegingsapparaat is ook verantwoordelijk voor een juiste lichaamshouding en het beschermt de organen. 11.1

Skelet

11.1.1 bouw en functie van het bot Bij botten wordt altijd een hard, compact deel en een sponsachtig deel onderscheiden. Zowel het compacte als het sponsachtige beenweefsel is opgebouwd uit botcilinders (zie par. 1.9.2). In compact beenweefsel lopen de botcilinders evenwijdig aan elkaar met heel weinig tussenruimte. In het sponsachtige deel liggen de botcilinders verder uit elkaar, waardoor er goed doorbloede holtes ontstaan. In deze holtes bevindt zich het rode beenmerg met de stamcellen voor alle bloedcellen. De botcilinders vormen in het sponsachtig deel een netwerk van beenbalkjes. Het verloop van de beenbalkjes is steeds zodanig dat de druk op de meest ideale manier wordt opgevangen (afb. 11.1). Bij beenderen zoals het borstbeen en de ribben is het harde deel beperkt tot een dunne schorslaag. Sponsachtig beenweefsel komt in alle botten voor. Bij pijpbeenderen (afb. 11.2) komt sponsachtig beenweefsel vrijwel alleen in de uiteinden (epifysen) voor. Aan de buitenkant van de uiteinden bevindt zich altijd een dunne laag compact been. De mergholte in een bot is gevuld met geel beenmerg (vetweefsel). Het is vooral duidelijk aanwezig in de schacht, het lange middenstuk van de pijpbeenderen. Bij een breuk in een groot pijpbeen, zoals het dijbeen, kan dit vetweefsel in de bloedbaan terechtkomen en een verstopping in de longslagaders veroorzaken (‘vetembolie’). Botten zijn omgeven door beenvlies, een bindweefsellaag met bloedvaten en zenuwen. Bij de schacht van een pijpbeen lopen vanuit de bloedvaten in het beenvlies (periost) aftakkingen het compacte beenweefsel deel in door de kleine vaatjes. Zijtakken van deze vaatjes lopen door holtes in de centra van de botcilinders. In het bot zelf komen geen pijnzintuigen voor; deze bevinden zich uitsluitend in het been-

C. A. Bastiaanssen et al., Anatomie en fysiologie, DOI 10.1007/978-90-313-8099-2_11, © Bohn Stafleu van Loghum, 2007

11

351

Beweging

Afbeelding 11.1 Verloop van beenbalkjes in de doorsnede van het uiteinde van een pijpbeen.

beenbalkjes epifyse

diafyse mergholte

epifyse

gewrichtsvlak (kraakbeen)

sponsachtig been (schouderzijde) epifysaire lijn compact been bloedvat

beenvlies

diafyse

mergholte met geel beenmerg

epifyse

sponsachtig been (elleboogzijde) gewrichtsvlak (kraakbeen)

epifysaire lijn

vlies. Breuken (fracturen), waarbij het beenvlies intact blijft (twijgbreukjes of ‘green-stick fractures’) zijn daarom meestal minder pijnlijk. Dit type breuken komt alleen bij kinderen voor omdat bij hen het beenvlies veel sterker is dan bij volwassenen. Holle beenderen (bijv. pijpbeenderen) zijn aan de binnenzijde bekleed met inwendig beenvlies. Alle botten samen vormen het skelet (afb. 11.3), dat de volgende functies heeft: – het geeft vorm en steun aan het lichaam; – het biedt bescherming aan organen zoals hersenen, ruggenmerg en longen; – het is een aanhechtingsplaats voor spieren; – het biedt samen met het spierstelsel bewegingsmogelijkheden; – het biedt plaats aan de vorming van bloedcellen in het rode beenmerg (ongeveer 9 miljoen per seconde; zie par. 2.1.4); een volwassen mens bezit in het sponsachtig beenweefsel ongeveer 2,5 kg rood beenmerg.

Afbeelding 11.2 Pijpbeen; lengtedoorsnede van het opperarmbeen (humerus).

352

Afbeelding 11.3 Het beenderstelsel van de mens.

Anatomie en fysiologie niveau 4

schedel

sleutelbeen schouderblad borstbeen opperarmbeen wervelkolom heupbeen spaakbeen ellepijp

dijbeen

knieschijf

kuitbeen

scheenbeen

11.1.2 soorten beenderen Er zijn drie soorten beenderen: – platte beenderen; deze zijn vaak breed. Ze bevatten overwegend sponsachtig beenweefsel met aan de buitenzijde een dunne schorslaag van compact beenweefsel. Voorbeelden zijn de beenderen van de hersenschedel, schouderbladen, het heupbeen, de ribben en het borstbeen; – pijpbeenderen; deze zijn lang en dun. Ze worden gekenmerkt door sponsachtig beenweefsel aan de uiteinden (epifysen) en de schacht in het midden. Voorbeelden van pijpbeenderen zijn het scheenbeen, het dijbeen en de kootjes van vinger of teen; – onregelmatige (korte) beenderen; deze zijn in alle richtingen ongeveer even groot. Aan de binnenzijde bevindt zich sponsachtig beenweefsel en aan de buitenzijde een compacte schorslaag. De wervels zijn een voorbeeld van deze soort beenderen.

11

353

Beweging

11.1.3 ontwikkeling van het bot Het bot kan zich op twee manieren ontwikkelen, en wel door directe en indirecte botvorming. De directe botvorming vindt plaats vanuit het beenvlies. Een verzameling botvormende cellen met calciumzouten en daaromheen botmassa, wordt een verbeningscentrum genoemd. Voorbeelden van botten, die door directe botvorming ontstaan zijn, zijn de platte schedelbeenderen, de onderkaak en het sleutelbeen. Indirecte botvorming vindt plaats bij de meeste pijpbeenderen. Het bot ontwikkelt zich uit kraakbeen, dat langzamerhand vervangen wordt door bot. Hier is sprake van dikte- en lengtegroei. De lengtegroei vindt plaats vanuit de epifysairschijven. Ook in een volgroeid individu wordt bot voortdurend afgebroken en opnieuw opgebouwd. Dit is nodig om de kleine beschadigingen in het bot te herstellen. Afbeelding 11.4 Schema van de vorming van een pijpbeen.

epifysairschijf beenkern

mergholte

kraakbeen

beenkern

mergholte

beenvlies

De lengtegroei komt tot stilstand als de epifysairschijven zijn verbeend (bij vrouwen omstreeks 18 jaar, bij mannen omstreeks 19 jaar); de epifysaire lijn blijft over (afb. 11.2). De aanwezigheid van verbeningskernen biedt de mogelijkheid om de leeftijd te bepalen. Hiervoor wordt er een foto van de botten van de linkerhand en pols gemaakt om de skeletleeftijd te vergelijken met de kalenderleeftijd. De grootte en de vorm van de kernen van de botjes worden vergeleken met die op de ro¨ntgenfoto’s in een atlas die is gebaseerd op een gezonde vergelijkingsgroep. Primaire fractuurgenezing Bot heeft een opmerkelijk vermogen zichzelf te herstellen als het beschadigd is. Bij genezing van fracturen ontstaat rond het fractuurhematoom (bloeduitstorting) een ontstekingsreactie. Dood weefsel wordt opgeruimd. Bindweefselcellen en jonge capillairen vanuit het beenvlies groeien in het fractuurhematoom. Hierdoor ontstaat een verbinding tussen beide fractuurdelen. Beencellen die hard bot afzetten verrichten de laatste herstelwerkzaamheden aan de verbinding.

354

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 11.5 Ro¨ntgenfoto van de hand van een zevenjarig kind.

epifysairschijven

De hoeveelheid nieuw weefsel dat op de plaats van de breuk wordt gemaakt (callus genaamd) is in het begin nog overvloedig en het bot kan dan misvormd en bobbelig zijn. Door werking van de botvormende en bofafbrekende cellen verdwijnt in de loop van de daaropvolgende weken tot maanden de overmaat aan callus en is het herstel volledig. Botbalans De hoeveelheid bot en de kwaliteit van het bot liggen in principe per individu vast in het erfelijke materiaal. Dit is uit tweelingonderzoek gebleken. Andere systemen en factoren in het lichaam, die de opbouw en veranderingen in het bot beı¨nvloeden, zijn bepaalde hormonen, de leeftijd, immobiliteit en de hoeveelheid zonlicht. De groeispurt tijdens de puberteit wordt geregeld door geslachtshormonen, evenals het uiteindelijk stoppen van de lengtegroei door het sluiten van de kraakbeenzones aan de uiteinden van de pijpbeenderen. Er zijn stoffen die de botvormende cellen onderdrukken, zoals het bijnierschorshormoon cortisol en de daarop lijkende groep van corticosteroı¨den (par. 7.6.1). Geneesmiddelen met corticosteroı¨den (zoals prednison) zijn dan ook schadelijk voor het skelet, zeker als de botbalans om andere redenen negatief is. Ook invloeden van buiten het lichaam zijn belangrijk voor de opbouw van het skelet, bijvoorbeeld zonlicht. Hierdoor kan vitamine D aangemaakt worden, die indirect zorgt voor een goede absorptie van calcium en fosfaat via de darmwand vanuit het voedsel. Die stoffen zijn belangrijk voor de mineralisatie (het harden) van nieuw botweefsel. Botaanmaak en botombouw (de vervanging van oude door nieuwe botcellen) zijn complexe processen; het gaat dan ook niet altijd goed. Bij verminderde groei in de laatste maanden van de zwangerschap of in het eerste levensjaar kunnen later problemen met de kwaliteit van het bot ontstaan. Bij gebrek aan botbelastende activiteiten (bijvoorbeeld langdurige bedlegerigheid) komt de botaanmaak vrijwel tot stilstand, terwijl de afbraak gewoon doorgaat. Het

11

Beweging

blijkt dat vooral een afwisseling van belasting en ontlasting, zoals bij sporten, belangrijk is voor de kwaliteit van botweefsel en kraakbeen. De leeftijd speelt ook een belangrijke rol. Bij jongeren zijn botopbouw en botafbraak gewoonlijk in evenwicht, maar bij het ouder worden neemt de activiteit van de botvormende cellen geleidelijk af. De balans tussen aanmaak en afbraak wordt dan enigszins negatief. Bij vrouwen is dat nog sterker het geval, doordat na de menopauze (laatste menstruatie) de oestrogeenproductie sterk daalt (hoofdstuk 12). Oestrogeen heeft een remmende werking op de botombouw. Wanneer de oestrogeenspiegel daalt, gaat het hele proces sneller verlopen, maar is de versnelling groter voor de botafbrekende dan voor de botvormende cellen. Daardoor kan er in korte tijd veel botweefsel verloren gaan.

Intermezzo 11.1 Osteoporose en botdichtheid Osteoporose is een stofwisselingsziekte waarbij de massa van het bot door verhoogde resorptie afneemt, maar de chemische samenstelling niet afwijkend is van de norm. De naam botontkalking is niet juist. Letterlijk betekent de naam osteoporose dat er porie¨n of gaatjes in het bot (osteon = botcilinder; zie par. 1.9.2) ontstaan. Dat is in werkelijkheid ook het geval. De structuur van het bot wordt aangetast en het harde botmateriaal lost op, zodat het bot zwakker wordt en de kans op botbreuk wordt verhoogd. Osteoporose geeft als zodanig geen klachten. Het wordt pas opgemerkt als er bijvoorbeeld een opvallende lengtevermindering optreedt of bij het ontstaan van een fractuur (pols, heup, wervel). Om een beter inzicht te krijgen in de risico’s van het optreden van osteoporose kan men de zogenaamde botmineraaldichtheid (BMD) bepalen. Deze wordt ook wel kortweg botdichtheid genoemd. Bij een meting van de botdichtheid wordt vastgesteld hoe de botmassa van bepaalde personen zich verhoudt tot het gemiddelde van gezonde dertigjarige vrouwen uit dezelfde etnische groep of tot het gemiddelde van hun eigen leeftijdsklasse.

Intermezzo 11.2 Invloed van de gewichtsloosheid op het skelet Ruimtevaarders, langdurig bedlegerige patie¨nten en ouderen die nauwelijks meer de deur uitkomen, hebben een gemeenschappelijk probleem: atrofie van spieren en botten en degeneratie van het kraakbeen. Gewichtsloosheid blijkt vooral voor het skelet funest. Bij het begin van de bemande ruimtevaart bleek al gauw dat in urinemonsters van ruimtevaarders een verhoogd calciumgehalte aanwezig was. Dat was een teken dat het skelet van de ruimtevaarders tijdens de vlucht als het ware begon op te lossen. Bovendien bleek de botdichtheid na de vlucht altijd lager, bij de een wat meer dan bij de ander. Het calciumverlies bleek meteen en in

355

356

Anatomie en fysiologie niveau 4

een hoog tempo bij de aanvang van de vlucht te beginnen, maar zich na een paar weken te stabiliseren. Het gehalte aan stoffen in het bloed die wijzen op botaanmaak veranderde aanvankelijk niet, maar bleek na een verblijf van drie a` vier weken in de ruimte toch sterk en blijvend gedaald te zijn. Het botverlies bij ruimtevaarders, vooral in de onderste ledematen, wordt veroorzaakt door een permanente afname van de productie van nieuw bot. De afbraak gaat in het gewone tempo door. Het nettoresultaat is een duidelijke achteruitgang, waarvan de gevolgen lang na een terugkeer op de aarde merkbaar blijven. Men heeft van alles geprobeerd om iets aan dit ernstige probleem te doen, zoals het gebruik van een hometrainer of een loopband. Dat bleek wel te helpen om de spiermassa op peil te houden, maar niet tegen het botverlies. Simulaties op aarde hebben aangetoond dat dagelijks vier uur lopen pas een gunstig effect heeft op de botaanmaak. Dat is echter moeilijk te realiseren in een ruimtecabine waar de zwaartekracht ontbreekt. De nadelige effecten van gewichtsloosheid op de kwaliteit van het bot blijken aanzienlijk te zijn.

11.1.4 beenverbindingen Botten kunnen op verschillende manieren met elkaar zijn verbonden: – door onbeweeglijke beenverbindingen: naadverbindingen, bijvoorbeeld bij de botten van de hersenschedel (par. 11.2.1); – door beweeglijke beenverbindingen, waarbij er nog twee mogelijkheden zijn: verbindingen door middel van kraakbeen en door middel van gewrichten. Bij kraakbeenverbindingen is er slechts een geringe beweging mogelijk, bijvoorbeeld de schaambeenvoeg (symfyse), tussen de schaambeenderen en de kraakbeenverbinding tussen de ribben en het borstbeen. Gewrichten zijn zeer beweeglijke beenverbindingen. Kraakbeen Kraakbeenverbindingen bevatten vooral vezelig kraakbeen (par. 1.9.2). In de gewrichten bevindt zich vaak hyalien kraakbeen. Ook voor een goede conditie van kraakbeen is afwisselend belasten en ontlasten noodzakelijk. Kraakbeen is namelijk niet doorbloed en wordt gevoed vanuit de bloedvaten in het kraakbeenvlies. Voedingsstoffen diffunderen van hieruit naar het inwendige van het kraakbeenstuk en afvalstoffen vloeien terug naar het kraakbeenvlies. Door een kraakbeenstuk, bijvoorbeeld een meniscus, te belasten wordt de vloeistof naar de randen gedrukt, waardoor de afvoer van afvalstoffen wordt bevorderd. Bij ontlasting trekt de vloeistof met voedingsstoffen weer terug naar het centrum van de meniscus. Door een beweging als lopen wordt de meniscus aldus gemasseerd en wordt de diffusie bevorderd.

11

357

Beweging

Intermezzo 11.3 Veroudering van kraakbeen Naarmate de leeftijd van een mens toeneemt, treden er ook veranderingen in het kraakbeen op. In de groeifase speelt het kraakbeen in de pijpbeenderen een belangrijke rol als voorloper van de botvorming. Als de groei gestopt is, heeft het kraakbeen een structurele functie in veel gewrichten als gewrichtsoppervlak en als steunend materiaal in neus, oren en borstkas. Tijdens het leven treden in de structuur van het kraakbeen chemische veranderingen op waardoor de oorspronkelijke opaaldoorzichtige kleur verandert in een ondoorzichtig vezelig materiaal. De belangrijkste functionele consequentie is dat het kraakbeen minder soepel en minder glad wordt, waardoor de beweeglijkheid van de gewrichten vermindert. Vrij veel oudere mensen krijgen last van pijn in en rond de gewrichten, vooral van de ledematen en de wervelkolom (osteoartrose), waarbij het gewrichtskraakbeen dunner wordt en de uiteinden van aangrenzende botten minder goed op elkaar passen. Bovendien vertonen de botuiteinden vaak nieuwvorming waardoor onregelmatig gevormde uitsteeksels ontstaan.

Bouw van een gewricht Bij een gewricht zijn de volgende onderdelen te onderscheiden (afb. 11.6): – epifysen (uiteinden) van de botten (kop en kom) bekleed met hyalien kraakbeen; – gewrichtskapsel; dit is een stevig kapsel met veel collagene vezels, met aan de binnenzijde het gewrichtsvlies (synoviaalvlies). Het kapsel omsluit de gewrichtsholte (gewrichtsspleet), die gevuld is met gewrichtssmeer, een helder, slijmbevattend vocht. Dit smeer wordt geproduceerd door het gewrichtsvlies dat onder andere bloedvaten bevat. Het gewrichtssmeer smeert en voedt het kraakbeen; – gewrichtsbanden (ligamenten); het zijn zeer stevige collagene structuren die samen met de spieren ertoe bijdragen dat de botten hecht met elkaar verbonden blijven. Afbeelding 11.6 Schematische lengtedoorsnede van een gewricht.

kom

ligament (gewrichtsband) hyalien kraakbeen gewrichtsholte (met gewrichtssmeer)

gewrichtsvlies (synoviaalvlies) gewrichtskapsel kop beenvlies

358

Anatomie en fysiologie niveau 4

De botten van een gewricht worden door de vorm, de luchtdruk (in de gewrichtsholte heerst onderdruk), kapsels, banden en spieren goed op elkaar gehouden. Bij het oprekken van een gewricht kan er door de heersende onderdruk een luchtbel in de gewrichtsspleet terechtkomen. Dit veroorzaakt het knakkende geluid bij bijvoorbeeld de vingerkootjes. Bij een verstuiking of verzwikking (distorsie) zijn de kapsels en banden gerekt of zelfs gescheurd, terwijl bij een ontwrichting (luxatie) kop en kom zodanig uit elkaar zijn getrokken, dat ze niet meer vanzelf in de oude positie terugkeren. Bij een aantal gewrichten komen bijzondere structuren voor zoals: – menisci; dit zijn halvemaanvormige kraakbeenplaatjes waarvan er zich in ieder kniegewricht twee bevinden (de laterale en mediale meniscus, par. 11.4.2). Ze vergroten de stabiliteit van het kniegewricht doordat door hun aanwezigheid de gewrichtsvlakken beter aan elkaar zijn aangepast. Het zijn tevens schokdempers; – discus; dit is een kraakbeenschijf die onder andere wordt aangetroffen in het kaakgewricht (par. 11.2.2) en tussen het borstbeen en het sleutelbeen. Ook hierdoor worden de gewrichtseinden beter op elkaar aangesloten; – slijmbeurzen (bursae); het zijn met gewrichtssmeer gevulde platte zakjes die tot taak hebben de wrijving tussen botten en de weke delen te beperken. Vooral bij het kniegewricht bevinden zich veel (ongeveer tien) slijmbeurzen (par. 11.4.2). Indeling van de gewrichten Op grond van de bewegingsmogelijkheden worden de gewrichten als volgt ingedeeld: – kogelgewricht: er is beweging mogelijk in vele richtingen (vlakken), bijvoorbeeld schoudergewricht en heupgewricht; – rolgewricht: het ene beenstuk draait om het andere, bijvoorbeeld spaakbeen (radius) om ellepijp (ulna), atlas (bovenste wervel, drager van het hoofd) om de tand van de draaier; – scharniergewricht: er is slechts beweging mogelijk in e´e´n vlak, bijvoorbeeld ellebooggewricht, gewricht tussen vingerkootjes; – zadelgewricht: er is beweging mogelijk in twee vlakken loodrecht op elkaar, bijvoorbeeld tussen het middenhandsbeen voor de duim en het aangrenzende handwortelbeentje; – straf gewricht: er is zeer weinig beweging mogelijk door de aanwezigheid van talrijke ligamenten, bijvoorbeeld de gewrichten tussen het heiligbeen en het darmbeen, de gewrichten tussen het scheenbeen (tibia) en het kuitbeen (fibula) en de gewrichten tussen de handwortel- en voetwortelbeenderen onderling. 11.2

Beenderen van het hoofd

Bij de schedel zijn er twee gedeelten te onderscheiden: de hersenschedel en de aangezichtsschedel (afb. 11.7, 11.8 en 11.9 links).

11

359

Beweging

kroonnaad (sutura coronalis)

opening in bovenrand van de oogkas (foramen supraorbitale)

bovenste oogkasspleet onderste oogkasspleet

opening in bovenkaak (foramen intraorbitale) middelste en onderste neusschelp

opening in onderkaak (foramen mentale)

voorhoofdsbeen (os frontale)

traanbeen (os lacrimale)

slaapbeen (os temporale)

wandbeen (os parietale)

jukbeen (os zygomaticum)

bovenkaak (maxilla)

neusbeen (os nasale)

wiggenbeen (os sphenoidale)

onderkaak (mandibula) ploegschaarbeen (vomer)

Afbeelding 11.7 Schedel met de verschillende schedelbeenderen, van voren.

11.2.1 hersenschedel De hersenschedel omsluit de ruimte waarin zich de hersenen bevinden en bestaat uit het schedeldak en de schedelbasis. De hersenschedel is opgebouwd uit de volgende beenderen: – voorhoofdsbeen (os frontale) met aan weerszijden boven de neus een voorhoofdsholte (sinus frontalis), die in verbinding staat met de neusholte; – wandbeen (os parietale), aan beide kanten; – achterhoofdsbeen (os occipitale) met de achterhoofdsknobbels en het achterhoofdsgat (foramen magnum); de knobbels bewegen bij het ja knikken over de gewrichtsvlakken van de atlas. Via het achterhoofdsgat staat de schedelholte in verbinding met het wervelkanaal; – slaapbeen (os temporale), aan beide kanten; het slaapbeen is opgebouwd uit de volgende onderdelen: de schelp, een vlakke, licht gebogen plaat waarin zich de inwendige gehooropening en een gedeelte van de uitwendige gehoor.

360

Anatomie en fysiologie niveau 4

kroonnaad (sutura coronalis)

lambdanaad (sutura lambdoidea)

tepelvormig uitsteeksel (mastoïd) achterhoofdsknobbel uitwendige gehooropening stiftvormig uitsteeksel (processus styloideus) opening in onderkaak (foramen mentale)

kaakgewricht met kaakkopje

voorhoofdsbeen (os frontale)

traanbeen (os lacrimale)

slaapbeen (os temporale)

wandbeen (os parietale)

jukbeen (os zygomaticum)

bovenkaak (maxilla)

achterhoofdsbeen (os occipitale)

wiggenbeen (os sphenoidale)

onderkaak (mandibula)

neusbeen (os nasale)

Afbeelding 11.8 Schedel met de verschillende schedelbeenderen, van opzij.

gang bevinden; hij bevat bovendien de gewrichtskom voor de onderkaak (mandibula); het tepelvormig uitsteeksel (mastoı¨d), dat onder en achter de oorschelp ligt en met lucht gevulde ruimten (mastoı¨dcellen) bevat, die in verbinding staan met de trommelholte van het gehoororgaan; het rotsbeen (pars petrosa), dat naar binnen uitsteekt en waarin zich het inwendige gehoororgaan en het evenwichtsorgaan bevinden; het jukbooguitsteeksel, dat de schelp met het jukbeen (os zygomaticum) verbindt, waardoor de jukboog ontstaat; – zeefbeen (os ethmoidale, etmoı¨d), met aan weerszijden vele kleine holten die samen de zeefbeenholte vormen; iedere zeefbeenholte staat met de neusholte in verbinding. Het zeefbeen bestaat uit de volgende onderdelen: een horizontale zeefbeenplaat met talrijke openingen waar de reukzenuw doorheen loopt (par. 8.1.1); de zeefplaat heeft in het midden een kleine opstaande kam; twee zijdelingse delen aan iedere zijde, namelijk de bovenste en .

.

.

.

.

11

361

Beweging kroonnaad (sutura coronalis)

lambdanaad (sutura lambdoidea)

voorste schedelgroeve fossa cranii anterior

middelste schedelgroeve fossa cranii media

achterste schedelgroeve fossa cranii posterior

voorhoofdsholte (sinus frontalis)

zeefplaat (lamina cribrosa) van het zeefbeen wiggenbeensholte (sinus sphenoidalis)

uitsteeksel (processus styloideus) haakvormig van het slaapbeen (os temporale) uitsteeksel van het Turks zadel wiggenbeen (sella turcica)

Turks zadel (sella turcica)

achterhoofdsgat (foramen magnum)

voorhoofdsbeen (os frontale)

achterhoofdsbeen (os sphenoidale)

slaapbeen (os temporale)

wandbeen (os parietale)

wiggenbeen (os sphenoidale)

bovenkaak (maxilla)

neusbeen (os nasale)

zeefbeen (os ethmoidale)

ploegschaarbeen (vomer)

Afbeelding 11.9 Links: schedel; mediane doorsnede. Rechts: schedelbasis.

de middelste neusschelp; het onderste paar neusschelpen zit vast aan de bovenkaak. een dunne verticale plaat die samen met het ploegschaarbeen (vomer) en het kraakbenige tussenschot, het neustussenschot (septum nasi) vormen; – wiggenbeen (os sphenoidale, sfenoı¨d); dit is een groot vlindervormig beenstuk dat als het ware een wig vormt tussen de overige schedelbeenderen. De laterale delen worden vleugels genoemd. In het midden bezit het wiggenbeen een verhoging met daarin een uitholling, het Turkse zadel (sella turcica). In de uitholling bevindt zich de hypofyse, een belangrijke hormoonklier (par. 7.2). Ook het wiggenbeen bezit een holte, de wiggenbeensholte (sinus sphenoidalis) die met de neusholte in verbinding staat. .

De beenderen van de hersenschedel zijn min of meer onbeweeglijk met elkaar verbonden door middel van naden: zigzag verlopende en in elkaar grijpende randen. Bekende naden zijn de pijlnaad tussen de beide wandbeenderen en de kroonnaad tussen het voorhoofdsbeen en de beide wandbeenderen. Het schedeldak wordt gevormd door het voorhoofdsbeen, het wandbeen aan beide kanten, het slaapbeen aan beide kanten en het achterhoofdsbeen. De schedelbasis bevat vele kleine openingen voor de

362

Anatomie en fysiologie niveau 4

passage van bloedvaten en zenuwen en e´e´n grote opening: het achterhoofdsgat. De schedelbasis wordt gevormd door het voorhoofdsbeen, de zeefplaat, het wiggenbeen, de rotsbeenderen en het achterhoofdsbeen. De schedelbasis (afb. 11.9 rechts) bestaat uit drie groeven: – de voorste schedelgroeve; deze ligt het hoogst en wordt gevormd door het voorhoofdsbeen, de zeefplaat en het wiggenbeen; – de middelste schedelgroeve; die wordt gevormd door het wiggenbeen met het Turkse zadel en het slaapbeen (met de rotsbeenderen); – de achterste schedelgroeve; deze ligt het laagst en wordt gevormd door het achterhoofdsbeen en gedeeltelijk door de rotsbeenderen. 11.2.2 aangezichtsschedel De aangezichtsschedel, die bij de mens kleiner is dan de hersenschedel, bestaat uit de volgende beenderen: – bovenkaak (maxilla); deze kaak is een vergroeiing van twee beenstukken. Door middel van twee smalle uitsteeksels is de bovenkaak verbonden met het voorhoofdsbeen. Ook het onderste paar neusschelpen is met de bovenkaak verbonden. Het harde gehemelte bestaat voor het grootste deel uit een horizontaal deel van de bovenkaak. De rest van het harde gehemelte wordt gevormd door de beide gehemeltebeenderen. Aan weerszijden bevat het kaakbeen een bovenkaakholte (sinus maxillaris) die in verbinding staat met de neusholte. De bovenkaakholte mondt uit boven in de middelste neusgang; – onderkaak (mandibula); bij de geboorte zijn het linker- en rechterdeel van de onderkaak nog niet met elkaar vergroeid. De vergroeiing vindt plaats in het eerste levensjaar. De onderkaak bezit aan de achterzijde twee verticale uitsteeksels. Aan het voorste uitsteeksel is de kauwspier vastgehecht. Het achterste uitsteeksel (het kaakkopje) vormt met de gewrichtskom van het slaapbeen het kaakgewricht. In de gewrichtsholte bevindt zich een kleine kraakbeenschijf waardoor de holte in tweee¨n wordt gedeeld. Dit komt ten goede aan de bewegingsmogelijkheden van de onderkaak, het enige schedelbot dat bewogen kan worden; – twee jukbeenderen (ossa zygomaticum); het achterwaarts gerichte uitsteeksel van het jukbeen vormt samen met het uitsteeksel van het slaapbeen de jukboog; – twee neusbeenderen (ossa nasale); ze vormen het harde (benige) deel van de neusrug; – twee traanbeenderen (ossa lacrimale); ze liggen aan de binnenzijde van de oogkas en bevatten ieder een traankanaal; – ploegschaarbeen (vomer), een deel van het neustussenschot; het is een verticaal gesitueerd bot onder en in het verlengde van de zeefplaat, de verticale plaat van het zeefbeen. Door het neustussenschot wordt de neusholte in tweee¨n verdeeld. Door de aanwezigheid van drie paar neusschelpen wordt iedere neusholte in vier ruimten onderverdeeld, namelijk de ruimte boven in de neusholte, waar

11

Beweging

zich het reukslijmvlies bevindt, en de drie neusgangen. Onder een neusgang wordt de ruimte onder een neusschelp verstaan; – twee gehemeltebeenderen (ossa palatinum); deze kleine met elkaar vergroeide beenstukken vormen het achterste deel van het harde of benige gedeelte. Het voorste deel is een onderdeel van de bovenkaak; – tongbeen (hyoı¨d); dit bot is gelegen tussen de spieren achter en onder de tong. Het is niet meer met de andere botten van de aangezichtsschedel verbonden, maar wel met het schildkraakbeen van het strottenhoofd. Het tongbeen dient onder meer ter bevestiging van de tong. De aangezichtsschedel heeft behalve een beschermende functie ook een steunfunctie, bijvoorbeeld ten aanzien van enkele belangrijke zintuigorganen zoals neus, ogen en mond. Er bevinden zich grote openingen in de aangezichtsschedel, die opgevuld zijn met spieren, vetweefsel en bindweefsel. Zo bevinden zich in de oogkas (orbita) de oogbol en de bijbehorende weefsels (oogspieren, oogzenuw, bloedvaten en steunvetweefsel). De wand van de oogkas omvat delen van de volgende botten: voorhoofdsbeen, wiggenbeen, bovenkaak, traanbeen, zeefbeen en jukbeen. In de schedelbeenderen rondom de neusholte bevinden zich de neusbijholten, die in verbinding staan met de neusholte (zie par. 4.1.1). 11.2.3 ontwikkeling van de schedel De schedelbeenderen ontwikkelen zich op twee manieren. Bij de meeste beenderen is er sprake van directe botvorming vanuit het embryonale bindweefsel. Bij een aantal botten, zoals het wiggenbeen en het zeefbeen, is er sprake van indirecte botvorming zoals die ook optreedt bij de groei van pijpbeenderen. Hierbij wordt kraakbeen vervangen door been. Bij pasgeborenen zijn de schedelbeenderen slechts door bindweefselvliezen met elkaar verbonden. Er is dan ook sprake van ‘open’ schedelnaden. De bij de geboorte nog niet verbeende plaatsen in het schedeldak, daar waar drie of meer schedelbeenderen samenkomen, worden fontanellen genoemd. De grote fontanel is de ‘opening’ (bindweefselgebied) tussen het voorhoofdsbeen en de beide wandbeenderen. Deze fontanel sluit als laatste in de eerste helft van het tweede levensjaar. De kleine fontanel is de ‘opening’ tussen het achterhoofdsbeen en de beide wandbeenderen. De zijfontanellen zijn gepaarde fontanellen aan de laterale zijde van de hersenschedel (afb. 11.10). De schedelnaden zijn bij vijf `a zes maanden geheel gesloten. In de vijftiende tot achttiende maand sluit de grote fontanel. 11.3

Beenderen van de romp

Het skelet van de romp bestaat uit de wervelkolom, de borstkas (thorax) en het bekken (pelvis).

363

364

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 11.10 Schedel van een pasgeborene: zijaanzicht (boven) en bovenaanzicht (onder).

wandbeen

voorhoofdsbeen

achterhoofdsbeen

zijfontanel grote fontanel

slaapbeen voorhoofdsbeen

wandbeen

kleine fontanel achterhoofdsbeen

11.3.1 wervelkolom De wervelkolom is opgebouwd uit (meestal) 33 wervels die door tussenwervelschijven (kraakbeenschijven) en gewrichten met elkaar zijn verbonden. Van boven naar beneden worden onderscheiden (afb. 11.11): – zeven halswervels (cervicale wervels); – twaalf borstwervels (thoracale wervels); – vijf lendenwervels (lumbale wervels); – vijf heiligbeenwervels (sacrale wervels), vergroeid tot het heiligbeen (os sacrum); – vier staartbeenwervels (coccygeale wervels), vergroeid tot het staartbeen of stuitbeen (os coccygis). Bij de wervelkolom zijn de volgende normaal voorkomende krommingen te onderscheiden: – een holle kromming (lordose) aan de dorsale zijde (rugzijde): deze is aanwezig in het hals- en het lendengebied; – een bolle kromming (kyfose) aan de dorsale zijde: deze is aanwezig in het borstgebied en in het heiligbeengebied; – een geringe zijwaartse kromming (scoliose): deze is ontstaan omdat het gewicht van de linkerlichaamshelft niet gelijk is aan die van de rechterlichaamshelft. Dit verschil wordt vooral door de lever ver-

11

365

Beweging

Afbeelding 11.11 Wervelkolom. 7 halswervels

12 borstwervels

5 lendenwervels

heiligbeen staartbeen, stuitbeen

oorzaakt. Deze functionele scoliose staat tegenover een structurele scoliose: een abnormale zijwaartse kromming, waarbij de structuur van een of meer wervels is veranderd. Deze kan zijn aangeboren, maar kan ook worden veroorzaakt door een verkeerde werkhouding of het dragen van een zware tas over steeds dezelfde schouder. Het wervelkanaal wordt gevormd door de opeenvolgende wervelgaten en loopt vanaf de eerste halswervel tot aan het stuitbeen. In het wervelkanaal bevindt zich het ruggenmerg, dat loopt tot ongeveer de tweede lendenwervel. Bouw van een wervel Een wervel bevat de volgende onderdelen (afb. 11.12): – een wervellichaam aan de buikzijde; – een wervelboog aan de rugzijde; – een wervelgat tussen het wervellichaam en de wervelboog; de opeenvolgende wervelgaten vormen het wervelkanaal; – uitsteeksels op de wervelboog: twee dwarsuitsteeksels, e´e´n doornuitsteeksel en vier gewrichtsuitsteeksels (twee aan de bovenzijde en twee aan de onderzijde). Door de gewrichtsuitsteeksels kunnen de opeenvolgende wervels met elkaar gewrichten vormen. Deze tussenwervelgewrichten worden meestal aangeduid met de term facetgewrichten. Tussen de wervellichamen van de wervels (behalve tussen de eerste twee halswervels en bij de vergroeide wervels) bevinden zich de tus-

366

Anatomie en fysiologie niveau 4

wervelboog

gewrichtsvlak voor rib op wervellichaam

doornuitsteeksel

bovenste gewrichtsuitsteeksel

dwarsuitsteeksel bovenste gewrichtsuitsteeksel

dwarsuitsteeksel gewrichtsvlak voor rib op dwarsuitsteeksel

gewrichtsvlak voor rib op dwarsuitsteeksel wervellichaam

wervelgat

wervellichaam

gewrichtsvlak voor rib op wervellichaam

doornuitsteeksel

onderste gewrichtsuitsteeksel

Afbeelding 11.12 Zesde borstwervel van boven gezien (links) en van opzij gezien (rechts).

senwervelschijven. Iedere tussenwervelschijf bezit een nucleus pulposus, een waterrijke, pulpachtige kern (= nucleus) en een fibreuze ring. Wanneer de fibreuze ring plaatselijk is verzwakt kan de kern uitpuilen in het wervelkanaal waardoor zenuwen in de verdrukking kunnen komen. Er is dan sprake van hernia nuclei pulposi (HNP), kortweg hernia genoemd, meestal voorkomend in de tussenwervelschijf tussen de vierde en de vijfde lendenwervel, kortweg L4-L5 (intermezzo 11.7). Aan de laterale zijden bevinden zich tussen de wervels openingen, de tussenwervelgaten voor het doorlaten van de ruggenmergszenuwen. Halswervels (C1 t/m C7) Bij de meeste halswervels (cervicale wervels) is het doornuitsteeksel gevorkt. De dwarsuitsteeksels zijn doorboord voor de passage van de bloedvaten naar en vanaf de hersenen (zie par. 6.13). De dwarsuitsteeksels bezitten een groot wervelgat en een klein wervellichaam. De eerste halswervel heet atlas, een ringvormige wervel doordat het wervellichaam en het doornuitsteeksel vrijwel geheel ontbreken. De vier gewrichtsuitsteeksels ontbreken eveneens. De atlas bezit daarentegen vier grote gewrichtsvlakken, twee aan de bovenzijde (kommen waarin de achterhoofdsknobbels kunnen bewegen) en twee aan de onderzijde (voor de bewegingen tussen atlas en draaier) (afb. 11.13). De tweede halswervel, de draaier, bezit op het wervellichaam een tand. Bij het ja knikken beweegt het hoofd met de achterhoofdsknobbels over de gewrichtskommen van de atlas: atlas en draaier zijn in rust. Bij het nee schudden draait het hoofd met atlas om de tand van de draaier. Borstwervels (Th1 t/m Th12) Bij de borstwervels (thoracale wervels) zijn de doornuitsteeksels schuin naar beneden gericht. Aan de zijkanten bezitten ze extra ge-

11

367

Beweging

gewrichtsvlakken voor achterhoofdsknobbels

gewrichtsvlak voor de atlas

tand

ligament

tand

gewrichtsvlak voor de tand atlas

draaier

Afbeelding 11.13 De bovenste twee halswervels. Links: atlas, midden: draaier, rechts: atlas en draaier op elkaar.

wrichtsvlakken voor de bevestiging van de twaalf paar ribben (afb. 11.12). Lendenwervels (L1 t/m L5) De lendenwervels (lumbale wervels) bezitten een zeer groot wervellichaam en een relatief klein wervelgat. Op de wervelboog staan grote uitsteeksels. Het doornuitsteeksel vormt een verticale plaat die vrijwel horizontaal gelegen is. Het ruggenmerg bij volwassen eindigt ongeveer bij de tweede lendenwervel. Heiligbeenwervels (S1 t/m S5) De heiligbeenwervels (sacrale wervels) zijn vergroeid tot een driehoekig beenstuk, het heiligbeen, dat vier paar openingen bezit. Het heiligbeen is naar achter gebogen (kyfose) waardoor het bekken vrij groot is. De doornuitsteeksels zijn nauwelijks ontwikkeld. Staartbeenwervels De kleine staartbeenwervels (coccygeale wervels; meestal 4, soms 3 of 5) zijn vergroeid tot het staartbeen of stuitbeen (stuitje). Het wervelkanaal loopt tot aan het staartbeen. 11.3.2 borstkas De borstkas (thorax) omsluit de borstholte en wordt gevormd door het borstbeen (sternum), de twaalf paar ribben en een gedeelte van de wervelkolom, namelijk de twaalf borstwervels met de bijbehorende tussenwervelschijven (afb. 11.14). Het borstbeen is van boven naar beneden opgebouwd uit het handvat waaraan het eerste paar ribben is bevestigd, het lichaam en het zwaardvormig aanhangsel dat soms nog grotendeels uit kraakbeen bestaat. De twaalf paar ribben worden onderverdeeld in zeven paar ware ribben en vijf paar valse ribben. De ware ribben staan ieder door middel van kraakbeen direct in verbinding met het borstbeen. Het eerste paar is bevestigd aan het handvat, terwijl de overige zes paar met het lichaam van het borstbeen zijn verbonden.

368

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 11.14 De borstkas (gevormd door wervelkolom, ribben en borstbeen) omsluit de borstholte.

sleutelbeen

gewrichtskom

schouderblad borstbeen

Th12 L1 tussenwervelschijf zwaardvormig aanhangsel

De vijf paar valse ribben staan indirect met het borstbeen in verbinding doordat ze verbonden zijn met het kraakbeenstuk van het zevende paar of doordat ze vrij eindigen. Dit laatste geldt voor de onderste twee paar ribben die daarom zwevende ribben worden genoemd. 11.3.3 bekken Het bekken (pelvis) is opgebouwd uit de volgende beenderen (afb. 11.21): – heupbeen (os coxae, 2x); ieder heupbeen is een vergroeiing van de volgende beenderen: darmbeen, zitbeen en schaambeen. Elk heupbeen heeft een diepe gewrichtskom waar de kop van het dijbeen in past. De kom wordt gevormd door delen van darmbeen, het zitbeen en schaambeen. De bovenrand van het heupbeen wordt gevormd door de darmbeenkam (afb. 11.17). Aan voorkant hiervan bevindt zich een uitsteeksel, waaraan de spier is gehecht. Aan het darmbeen zit de zitbeenknobbel vast (afb. 11.17); – heiligbeen (os sacrum); – staartbeen (os coccygis). 11.4

Beenderen van de extremiteiten

De beenderen van arm en been vertonen grote overeenkomsten. Dit komt duidelijk naar voren in de samenvatting van de beenderen en enkele belangrijke gewrichten van de extremiteiten in tabel 11.1. De pijpbeenderen van het opperarmbeen (humerus) en het dijbeen

11

369

Beweging

( femur) hebben beide ronde uiteinden. Hier bovenop bevinden zich knobbels. Tabel 11.1

Beenderen van arm en been.

arm (afb. 11.15 en 11.16)

been (afb. 11.17 en 11.18)

opperarmbeen (humerus) – opperarmbeenkop (caput humeri) – opperarmbeenschacht (corpus humeri)

dijbeen (femur) – dijbeenkop (caput femoris) – dijbeenhals (collum femoris) knieschijf (patella)

onderarm – spaakbeen (radius) – ellepijp (ulna)

onderbeen – scheenbeen (tibia) – kuitbeen (fibula)

hand – handwortel met 8 handwortelbeenderen – middenhand met 5 middenhandsbeenderen – 5 vingers; 4 vingers met ieder 3 kootjes en de duim (pollux) met 2 kootjes

voet – voetwortel met 7 voetwortelbeenderen – middenvoet met 5 middenvoetsbeenderen – 5 tenen; 4 tenen met ieder 3 teenkootjes en de grote teen met 2 teenkootjes

belangrijke gewrichten:

belangrijke gewrichten:

ellebooggewricht – scharniergewricht tussen opperarmbeen en onderarm – rolgewricht tussen spaakbeen en ellepijp

kniegewricht (afb. 11.19) – gecombineerd gewricht tussen dijbeen en scheenbeen

polsgewricht – scharniergewricht tussen spaakbeen en de rij handwortelbeentjes aan het uiteinde

enkelgewricht – scharniergewricht tussen scheenbeen en kuitbeen en distaal het sprongbeen: bovenste spronggewricht – scharniergewricht tussen het sprongbeen enerzijds en het hielbeen en het scheepvormig been anderzijds: onderste spronggewricht

11.4.1 beenderen en gewrichten van arm en hand De arm bestaat uit de opperarm en de onderarm. De opperarm bestaat uit e´e´n bot, het opperarmbeen (humerus). De botten van de onderarm zijn het spaakbeen (radius) en de ellepijp (ulna). De ellepijp heeft bij de elleboog een breed en plat haakvormig uitsteeksel, de ellepijpsknobbel (olecranon). De hand bestaat uit de handwortel, de middenhand en de vingers. De handwortel bestaat uit acht handwortelbeenderen waaronder het scheepvormig been dat proximaal ligt tegen het spaakbeen. De middenhand bevat vijf middenhandsbeenderen. De vingers bevatten ieder drie kootjes, behalve de duim, die er maar twee heeft. De duim is opponeerbaar: hij kan tegenover de andere vingers worden geplaatst (oppositie). Gewrichten in arm en hand De bovenste extremiteit is zodanig gebouwd dat zeer veel beweging mogelijk is tussen de botstukken onderling. In de elleboog bevindt zich zowel een scharniergewricht tussen de opperarm en de onderarm als een rolgewricht tussen het spaakbeen en de ellepijp. Het scharniergewricht wordt gevormd door de ellepijpsknobbel van de ellepijp en het opperarmbeen.

370

Afbeelding 11.15 Skelet van de rechterarm, gezien op de borstzijde.

Anatomie en fysiologie niveau 4 schoudertop sleutelbeen kop van het opperarmbeen

schouderblad (scapula)

opperarmbeen (humerus)

schoudergewrichtskom

ellebooggewricht

ellepijpsknobbel (olecranon)

spaakbeen

ellepijp

polsgewricht handwortelbeentjes kootjes van de wijsvinger

middenhandsbeentjes

Afbeelding 11.16 Linkerhand van de mens, gezien op de rug van de hand.

vingerkootjes (1x2 + 4x3)

middenhandsbeentjes

handwortelbeenderen

scheepvormig been

ellepijp (ulna)

spaakbeen (radius)

11

371

Beweging

Afbeelding 11.17 Beenskelet. darmbeenkam (crista iliaca)

heupbeen (os coxae)

dijbeenkop (caput femoris)

darmbeen (os ilii)

grote knobbel

schaambeen (os pubis) zitbeenknobbel

dijbeenhals (collum femoris) kleine knobbel

schacht van het dijbeen

knieschijf (patella)

gewrichtsspleet

kuitbeen (fibula)

scheenbeen (tibia)

buitenenkel

binnenenkel

voetwortel middenvoet teenkootjes

Tussen de onderarm en hand bevindt zich het polsgewricht. Het polsgewricht is een ingewikkeld gewricht, waarin de handwortel, die uit in twee rijen gerangschikte handwortelbeenderen bestaat, beweegt ten opzichte van het spaakbeen, terwijl de handwortelbeenderen ook ten opzichte van elkaar bewegen. Hierdoor is niet alleen beweging van de pols op en neer mogelijk (scharniergewricht) maar ook heen en weer. Bovendien kan het spaakbeen, met meeneming van de hand, om de ellepijp draaien in de lengterichting (rolgewricht). De duim kan tegenover de andere vingers geplaatst worden (oppositie) door een zadelgewricht tussen duim en handwortel. 11.4.2 beenderen en gewrichten van been en voet Evenals de bovenarm bevat het bovenbeen e´e´n bot, het dijbeen ( femur). Bij het dijbeen wordt onderscheid gemaakt tussen de kop (caput)

372

Afbeelding 11.18 Rechtervoet van bovenaf gezien. Het grote bolle gewrichtsvlak van het sprongbeen past in het holle gewrichtsvlak van het scheenbeen.

Anatomie en fysiologie niveau 4

teenkootjes (1x2 + 4x3)

middenvoetsbeenderen

scheepvormig been (os naviculare) voetwortelbeenderen

sprongbeen (os talus) hielbeen (calcaneus)

Afbeelding 11.19 Kniegewricht.

pees van de quadriceps

dijbeen

knieschijf meniscus mediale knieschijfpees

gewrichtsknobbel van het dijbeen

tibiaplateau

knieband kuitbeen

scheenbeen (tibia)

11

Beweging

en de hals (collum). Bij de hals bevinden zich twee uitsteeksels: de grote en de kleine knobbel.

Intermezzo 11.4 Collumfractuur Een fractuur van de dijbeenhals (collum femoris) komt meestal voor bij oudere mensen (ouder dan 75 jaar) met osteoporose. De grotere kans op vallen, bijvoorbeeld als gevolg van hartritmestoornissen en het gebruik van slaapmiddelen, speelt ook een rol. De dijbeenkop wordt van bloed voorzien via bloedvaten in het gewrichtskapsel, in het beenmerg en in het ligament tussen dijbeenkop en de gewrichtskom. Bij een fractuur binnen het gewrichtskapsel zijn meestal alleen nog de bloedvaten in het ligament intact. De overige bloedvaten zijn of afgescheurd of dichtgedrukt door het hematoom, waardoor de bloedvoorziening van de kop minimaal is. Verschijnselen van een collumfractuur zijn onder andere: – pijn in de lies; – onvermogen om op het been te staan; – verkorting en hoogstand van de grote knobbel van het dijbeen door tractie van de spieren; – verkorting van het been; – exorotatie.

Aan de ventrale zijde van het kniegewricht ligt de knieschijf (patella) (afb. 11.19) in de pees van de quadriceps (zie par. 11.7.3). Het onderbeen bevat evenals de onderarm twee beenderen, het scheenbeen (tibia) en het kuitbeen ( fibula). Het scheenbeen heeft een tibiaplateau, het proximale platte gewrichtsvlak, en een verdikking aan de voorkant, net onder de knie waaraan de kniepees is gehecht. Onderaan vormt het naar mediaan gerichte uiteinde de binnenenkel. Het kuitbeen heeft onderaan een uitsteeksel dat de buitenenkel vormt. De voet bestaat uit de voetwortel, middenvoet en vijf tenen. De voetwortel bevat zeven voetwortelbeenderen: – sprongbeen (talus); – hielbeen (calcaneus); achillespeesbevestiging; – scheepvormig been (os naviculare); – 3 wigvormige beentjes; – ‘teerlingbeen’. De middenvoet bevat vijf middenvoetsbeenderen. De tenen bevatten ieder weer drie kootjes behalve de grote teen met slechts twee teenkootjes. Kniegewricht Het dijbeen, het scheenbeen en de knieschijf maken deel uit van het kniegewricht (afb. 11.19). Met gebogen knie kan men het onderbeen roteren vanuit de knie. Het kniegewricht is dus niet alleen een scharniergewricht, maar een gecombineerd gewricht. De ronde uit-

373

374

Anatomie en fysiologie niveau 4

einden van het dijbeen vormen samen een gewricht met de uiteinden van het scheenbeen. Het dijbeen vormt ook een gewricht met de knieschijf. De uiteinden van het dijbeen passen niet goed op die van het scheenbeen. De uiteinden van het dijbeen zijn groter en veel sterker gekromd dan de bijna vlakke uiteinden van het scheenbeen. Deze ongelijkheid wordt verminderd door de tussen het dijbeen en het scheenbeen gelegen menisci (par. 11.1.4) en door de elasticiteit van het gewrichtskraakbeen, waardoor de gewrichtsoppervlakken licht vervormen en zich aan elkaar aanpassen. Het gewrichtskapsel van de knie is vrij stevig en wordt nog versterkt door verschillende ligamenten of banden. Het kniegewricht bevat vier banden: – een binnenste of mediale band; – een buitenste of laterale band; – twee kruisbanden. Een gewrichtsband in het kniegewricht heeft als functie: – verbinden van het dijbeen met het scheenbeen; – bedekken van het gewricht; – stabiliseren en verstevigen van het gewricht. De binnenste band en de buitenste band bevinden zich aan weerskanten van het kniegewricht. Zij zorgen voor stabiliteit en voorkomen dat de knie zijwaarts buigt. Midden in het kniegewricht liggen de twee kruisbanden, de voorste kruisband en de achterste kruisband. Deze kruisbanden zorgen ervoor dat het onderbeen stevig vast blijft zitten aan het bovenbeen en voorkomen dat het onderbeen naar voren of naar achteren verschuift. De kruisbanden verhinderen draaibewegingen tussen het boven- en onderbeen.

Intermezzo 11.5 Meniscusletsel Doordat de kromming aan het uiteinde van het dijbeen sterker is dan het tibiaplateau blijft er tussen beide een ruimte over. Deze ruimte wordt opgevuld door de menisci (kraakbeenschijven). Ze stabiliseren het kniegewricht en zorgen voor het gelijkmatig overbrengen van krachten van het bovenbeen op het onderbeen. Verwijdering van een meniscus geeft overbelasting van het kraakbeen met vroegtijdig optredende degeneratieve veranderingen. De mediale meniscus zit stevig gefixeerd aan de mediale band en scheurt daarom makkelijker dan de laterale meniscus. Beschadiging van de meniscus ontstaat meestal bij rotatie van het onderbeen en gelijktijdige flexie. Bij endorotatie ontstaat een laterale meniscuslaesie en bij exorotatie een mediale. Vaak ontstaat er een achterhoornscheur, die als de kracht groot genoeg is, doorzet naar voren: bucket-handle-laesie. Op oudere leeftijd scheurt de meniscus makkelijker. Verschijnselen van een meniscusletsel zijn: – zwelling; – pijn in de knie of ter hoogte van de meniscus; – de knie zit soms op slot;

11

375

Beweging

– de knie draait soms bij een bepaalde beweging weg. De behandeling bestaat uit het, door middel van de artroscoop, hechten van de scheur of een partie¨le meniscectomie.

Rondom de knie liggen verschillende slijmbeurzen (bursae). Een slijmbeurs is een soort stootkussentje op uitstekende botdelen of tussen botdelen in. In de knie bevinden ze zich op 6-7 cm afstand van de bovenrand van de knieschijf. Aan de achterzijde van de knie bevinden zich enkele slijmbeurzen die soms in open verbinding staan met de gewrichtsholte. Aan de voorzijde van de knie liggen ook slijmbeurzen, zoals de slijmbeurs tussen de huid en de knieschijf. Een ontsteking aan de slijmbeurs (bursitis) kan ontstaan ten gevolge van een bacterie¨le infectie, maar ook als gevolg van chronisch (overbelasting) of acuut trauma. Een ontstoken slijmbeurs door werkzaamheden in knielende houding (dweilen) staat bekend als de housemaid knee. Andere ontstekingen komen voor als gevolg van knielen bij gelijktijdig gestrekte romp (bidhouding). Het steunen op de knie is dan pijnlijk. Enkel Bij de enkel bevinden zich twee scharniergewrichten: het onderste en bovenste spronggewricht. Het bovenste spronggewricht wordt gevormd tussen de binnen- en buitenenkel, die in een vork rondom het sprongbeen staan. Het onderste spronggewricht bestaat uit het sprongbeen en twee voetwortelbeenderen, namelijk het hielbeen en het scheepvormig been.

Afbeelding 11.20 Het schoudergewricht is een kogelgewricht. Frontale doorsnede van de rechterschouder, van voren gezien.

schoudertop

gewrichtskop (met kraakbeen) van het opperarmbeen

gewrichtskapsel pees van de biceps

gewrichtsspleet gevuld met gewrichtssmeer peesschede gevuld met gewrichtssmeer

gewrichtskapsel

gewrichtskom (met kraakbeen) in het schouderblad

opperarmbeen spierhoofd van biceps

376

Anatomie en fysiologie niveau 4

11.5

Beenderen van de gordels

De gordels vormen de verbinding van de vrije extremiteiten met de romp. Hierbij worden de schoudergordel en de bekkengordel onderscheiden. De schoudergordel (afb. 11.20) verbindt de bovenste extremiteiten met de romp en is opgebouwd uit: – twee sleutelbeenderen; een sleutelbeen (clavicula) is een S-vormig gebogen beenstuk dat het borstbeen verbindt met het schouderblad; – twee schouderbladen; het schouderblad (scapula) is een plat driehoekig beenstuk met aan de dorsale zijde de schouderkam die eindigt met de schoudertop, die door middel van een gewricht met het sleutelbeen is verbonden. Aan de voorzijde bezit het schouderblad een stomp uitsteeksel, het ravenbeksuitsteeksel. Dit vormt samen met de schoudertop bescherming voor het schoudergewricht (een kogelgewricht). De kop van het opperarmbeen past in de kom van het schoudergewricht. De bekkengordel (afb. 11.21) verbindt de onderste extremiteiten met de romp en is opgebouwd uit de beide heupbeenderen, het heiligbeen en aan de voorzijde de schaambeenvoeg (symfyse), die de verbinding vormt tussen de beide heupbeenderen. De dijbeenkop past in de kom van het heupbeen. Ook hier is sprake van een kogelgewricht. darmbeenkam (crista iliaca) darmbeen (os illii)

vijfde lendenwervel (L5)

zitbeen (os ischii) liesband (ligamentum inguinale)

promontorium

vijfde lendenwervel (L5) promontorium

schaambeen (os pubis) schaambeenvoeg (symfyse) linea terminalis

Afbeelding 11.21 Bekkengordel vrouw (links) en man (rechts).

11.6

Spierstelsel

Het spierstelsel zorgt voor beweging en voortbeweging, voor fixatie van het lichaam (staan en zitten) en voor bescherming: de spieren vormen een deel van de lichaamswand. Het zijn namelijk ook onderdelen van borst- en buikwand. Spieren zijn bovendien een bron van warmteproductie. In paragraaf 1.9.3 is de bouw van het spierweefsel reeds besproken en zijn ook de verschillen tussen gladde en dwarsgestreepte spieren aangegeven.

11

Beweging

11.6.1 bouw en werking van een skeletspier Bouw van een dwarsgestreepte spier Iedere dwarsgestreepte spier bestaat uit een aantal spierbundels, elk omgeven door bindweefsel. Ook de spier zelf is gehuld in een stevig bindweefselvlies, de fascie. De collagene vezels van de fascie komen in de pees dicht tegen elkaar aan te liggen en lopen verder door in het bot. Op deze manier wordt een stevige verankering bereikt. Een pees wordt omgeven door een met gewrichtsvloeistof (synovia) gevulde bindweefselkoker waarin hij heen en weer kan glijden. Plaatvormige spieren (par. 11.6.3) zijn verankerd aan het bot door middel van een peesplaat, een zeer brede platte pees. Iedere spierbundel bevat een groot aantal spiervezels. Een spiervezel is te beschouwen als e´e´n enkele, veelkernige spiercel, ontstaan uit het versmelten van een aantal embryonale spiercellen. Hierbij fuseren ook de celmembranen van de embryonale spiercellen tot e´e´n geheel. Hierdoor ontstaat een langgerekte spiercel met veel kernen. Na voltooiing van dit proces is de spiercel niet meer in staat om zich te delen. Fysiologie van de spiercontractie Voor de spiercontractie zijn impulsen nodig die al dan niet zijn opgewekt in het centrale zenuwstelsel. Spieren zijn dan ook altijd verbonden met zenuwcellen. Spieren kunnen ook tot contractie worden gebracht door elektrische stroom, mechanische, warmte-, koude-, of chemische prikkels. Het komt niet vaak voor dat een beweging tot stand komt door contractie van slechts e´e´n enkele spier. Een spiervezel volgt, evenals een zenuwcel, de zogenaamde alles-ofniets-wet. Dat wil zeggen dat wanneer een spiervezel zich samentrekt deze contractie steeds maximaal is. Ee´n zenuwcel is verbonden met meer dan e´e´n spiervezel. Een axon en de door dat axon aangestuurde spiervezels vormen samen een zogenaamde motorische eenheid of motorunit. Wanneer er een impuls door de zenuwcel loopt volgt altijd automatisch een volledige contractie van alle spiervezels van de desbetreffende motorunit. De grootte van een motorunit varieert voor verschillende delen van het lichaam. Bij de gelaatsspieren, de spieren van de tong, van de stembanden en van de handen, is e´e´n axon verbonden met enkele tientallen spiervezels. Deze spieren kunnen daarom nauwkeurig worden aangestuurd (fijne motoriek). Hiertegenover staan de grote beenspieren, waar e´e´n axon enkele duizenden vezels tegelijk stimuleert. De sterkte van een spiercontractie kan op twee manieren worden geregeld. – Door de impulsfrequentie in de motorische zenuw; bij een lage impulsfrequentie heeft de spier tussen de impulsen steeds de gelegenheid zich te ontspannen (relaxeren). Wanneer de impulsfrequentie wordt opgevoerd is de spier nog niet geheel teruggekeerd tot de uitgangslengte wanneer de volgende impuls arriveert. De contracties versterken elkaar daarom in een stapeling. Boven een bepaalde impulsfrequentie is er helemaal geen tijd meer voor re-

377

378

Anatomie en fysiologie niveau 4

laxatie. De spier blijft dan voortdurend maximaal aangespannen. Een dergelijke contractie wordt een tetanische contractie genoemd. – Door het aantal motorische eenheden dat meedoet aan de contractie; wanneer de stimulus vanuit de hersenen groter wordt, worden ook vezels ingezet, die een hogere drempelwaarde hebben. Bij iedere beweging werken meestal veel spieren samen: de zogenaamde synergisten, bijvoorbeeld alle buigspieren van het bovenbeen. Doordat spieren zich alleen maar kunnen verkorten, moeten ze door hun antagonisten (‘tegenwerkers’) worden verlengd. Zo zijn de strekspieren (extensoren) van het bovenbeen de antagonisten van de buigspieren (flexoren). Beide groepen spieren zijn bij bewegingen voortdurend samen werkzaam. Via impulsen uit het zenuwstelsel wordt ervoor gezorgd dat de bewegingen goed worden gecoo¨rdineerd. Zelfs rustende spieren zijn gedeeltelijk gecontraheerd. De spieren hebben hierdoor een zekere spanning: de spiertonus. Bij de lichaamshoudingen en de gelaatsuitdrukking is de tonus belangrijk. Bij vermoeidheid wordt de tonus verlaagd.

Intermezzo 11.6 Elektromyogram (emg) Het is mogelijk om de elektrische activiteit in spieren te registreren. Dit gebeurt bij spieren zowel in ontspannen toestand als tijdens contractie. Registratie hiervan wordt een elektromyogram (emg) genoemd. Door het aanbrengen van elektroden op de huid kan de activiteit in de eronder liggende spieren geregistreerd worden. Hierdoor is het bijvoorbeeld mogelijk na te gaan welke spieren door een bepaald letsel van het zenuwstelsel zijn getroffen. Bij alle aandoeningen van een motorisch neuron of uitlopers daarvan, zijn ook skeletspieren de dupe. Men kan vaak vrij nauwkeurig een bepaald letsel vaststellen en ook verwachtingen uitspreken ten aanzien van verbetering en herstel. Omgekeerd is het ook mogelijk om skeletspieren te stimuleren met behulp van op de huid aangebrachte elektroden. Hiermee kan atrofie van spieren na een CVA worden voorkomen, zodat de patie¨nt na revalidatie sneller over zijn motorische vermogens kan beschikken.

11.6.2 bouw en werking van de hartspier De spiervezels van de hartspiercellen zijn dwarsgestreept, maar de werking is onwillekeurig. De hartspiervezels bezitten per cel een centraal gelegen kern en vormen een vertakt netwerk (zie afb. 1.22). Het weefsel reageert snel en is toch onvermoeibaar doordat het telkens een kortdurende activiteit afwisselt met een kortdurende rustperiode. De zenuwvoorziening geschiedt door het onwillekeurige (autonome) zenuwstelsel.

11

Beweging

11.6.3 bouw en werking van gladde spieren In paragraaf 1.9.3 is de bouw van glad spierweefsel al besproken. Het vormt als weefsel geen eenheid omdat in verschillende weefsels verschillende organisatievormen voorkomen. In het regenboogvlies (iris) van het oog bijvoorbeeld (par. 8.3.1) bevindt zich een type glad spierweefsel dat is opgebouwd uit afzonderlijke spoelvormige cellen, die onderling niet elektrisch verbonden zijn, maar wel via structuren voor een mechanisch verband. De spiervezels zijn niet spontaan actief, maar moeten, evenals skeletspiervezels, geactiveerd worden door afgifte van neurotransmitters vanuit de zenuwvezels. De organisatie en de functie van gladde spieren in de wand van holle organen, zoals het maag-darmkanaal en de baarmoeder, zijn geheel anders. Ook hier bestaat het weefsel uit spoelvormige cellen, maar nu zijn er vele verbindingsplaatsen tussen de cellen. Hier vormen de vezels gezamenlijk een functionele eenheid, wat qua werking meer op de hartspier lijkt. Het is ook spontaan actief en de impuls wordt van vezel op vezel doorgegeven. Zij kunnen echter ook worden beı¨nvloed door het autonome zenuwstelsel. Een goed voorbeeld van de communicatie tussen de cellen vormt de wand van de baarmoeder. Waarschijnlijk heeft rek van deze wand, door een extremiteit van de foetus, tot gevolg dat spiercellen geactiveerd worden. Als gevolg van de directe impulsoverdracht verspreidt deze activering zich als een golf over de rest van de baarmoederwand, waardoor de gehele baarmoeder contraheert en een wee ontstaat. De gladde spiervezels in de wand van bloedvaten worden door veel factoren gestimuleerd. Dit kunnen lokaal aanwezige stoffen zijn of prikkels uit het sympathische zenuwstelsel (par. 6.10.1) of het hormoonstelsel. Deze gladde spiervezels zijn voor hun contractie in hoge mate afhankelijk van het calcium uit het bloedplasma. 11.7

Spiergroepen

De spieren van het menselijk lichaam kunnen worden onderscheiden in een drietal spiergroepen: hoofd- en halsspieren, rompwandspieren en extremiteitsspieren. 11.7.1 hoofd- en halsspieren Tot de spieren van het hoofd behoren de mimische spieren en de kauwspieren (afb. 11.22). De mimische spieren bevinden zich tussen de aangezichtsschedel en de huid. Ze worden van zenuwen voorzien door de aangezichtszenuw (nervus facialis, hersenzenuw VII). Hiertoe behoren onder andere de spieren van de neus en de voorhoofdsspier. Ook de kringspieren rondom de mond en ogen worden hiertoe gerekend. De kauwspieren dragen overigens eveneens bij aan de mimiek. Een drietal kauwspieren zorgt voor bewegingen (kauwen, huilen, lachen, spreken etc.) van de mond en het omliggende weefsel. De wang bestaat uit twee van deze drie spieren. De halsspieren bewegen het hoofd ten opzichte van de romp en

379

380

Anatomie en fysiologie niveau 4

oogkringspier oorspeekselklier (glandula parotidea)

mondkringspier kauwspieren

halsader (vena jugularis)

onderkaakspeekselklier (glandula submandibularis) tongbeen (os hyoideum)

monnikskapspier (m.trapezius)

gemeenschappelijke halsslagader (arteria carotis communis)

schuine halsspier (m.sternocleidomastoideus)

borstbeen-tongbeenspier (m.sternohyoideus)

deltaspier (m.deltoideus)

sleutelbeen (clavicula) grote borstspier (m.pectoralis major)

Afbeelding 11.22 Hoofd- en halsspieren.

zorgen voor de fixatie van nek en hoofd in verschillende standen. Een bekende spier in dit verband is de schuine halsspier (musculus sternocleidomastoideus). Wanneer deze zich samentrekt, neigt het hoofd naar dezelfde zijde, maar draait het tevens naar de tegenovergestelde zijde. Zo heft deze spier de kin omhoog en draait hem naar de andere kant (scheve hals). De schuine halsspier doet tevens dienst als hulpademhalingsspier. 11.7.2 rompwandspieren De rompwandspieren vormen een deel van de lichaamswand en begrenzen, samen met de borstkas, de wervelkolom en het bekken, de belangrijke lichaamsholten: de borstholte, de buikholte en de bekkenholte. Bij de rompwandspieren worden op grond van het vezelverloop (de contractierichting) de volgende drie systemen onderscheiden: – longitudinaal systeem: de vezels lopen in de lengterichting tussen het hoofd en het bekken; hiertoe behoren de diepe rugspieren, een aantal halsspieren en de rechte buikspieren. De halsspieren en de rechte buikspieren zijn onderbroken door het borstbeen; – schuine systemen: de vezels hebben een schuin verloop; in het borstgebied behoren hiertoe de tussenribspieren en in het buikgebied de schuine buikspieren; – transversaal systeem: de vezels lopen dwars (transversaal); dit systeem komt uitsluitend voor in het buikgebied namelijk bij de dwarse buikspier.

11

381

Beweging

De rompwandspieren worden ingedeeld in borstwandspieren, buikwandspieren, rugspieren en de spieren van het middenrif (diafragma) en de bekkenbodem. Borstwandspieren De borstwandspieren worden hoofdzakelijk gevormd door de tussenribspieren. Deze spieren (in totaal elf paar) vervullen naast hun begrenzende taak een belangrijke rol bij de ademhaling. Ze liggen telkens tussen twee ribben in en lopen van de onderzijde van de bovenste rib naar de bovenzijde van de onderste rib (afb. 11.23). buitenste schuine buikspier (m.obliquus externus abdominis) voorste gezaagde spier (m.serratus anterior) deltaspier (m.deltoideus) grote borstspier (m.pectoralis major) rechte buikspieren a a

uitwendige tussenribspieren (mm.intercostales externi) inwendige tussenribspieren (mm.intercostales interni) witte lijn (linea alba) rectusschede binnenste schuine buikspier (m.obliquus internus abdominis) navel (umbilicus) rechte buikspier (m.rectus abdominis) dwarse buikspier (m.transversus abdominis) deel van de binnenste schuine buikspier peesblad (aponeurose) van de buitenste schuine buikspier

b b rectusschede met linea alba

zaadstreng (funiculus spermaticus) in het lieskanaal (canalis inguinalis)

Afbeelding 11.23 Borstwand- en buikwandspieren bij de man (rechts) en het verloop van de buitenste schuine buikspier (a) en de binnenste schuine buikspier (b) ten opzichte van de rectusschede (links).

Op grond van het vezelverloop zijn twee schuine systemen, die elkaar loodrecht kruisen, te onderscheiden: de binnenste en de buitenste tussenribspieren. De buitenste tussenribspieren lopen tussen de ribben schuin naar voor-onder en zorgen voor inademing. De binnenste tussenribspieren hebben een verloop schuin naar achter-onder. Ze doen dienst als uitademingsspieren. Bij krachtig uitademen zorgen ze er namelijk voor dat de ribben naar beneden worden getrokken zodat de borstholte wordt verkleind. Uitademen is meestal grotendeels een passief proces (par. 4.2.2). Buikwandspieren De buikwandspieren (afb. 11.23 en 11.24) kunnen worden ingedeeld op grond van de drie voornoemde systemen:

382

Anatomie en fysiologie niveau 4

– longitudinaal systeem: de rechte buikspier links en rechts. Deze spier loopt van het borstbeen en de onderste ribben naar het schaambeen en de symfyse. De functie bestaat in het vooroverbuigen van de romp; – schuine systemen: de buitenste en de binnenste schuine buikspier; de schuine buikspieren zorgen voor het buigen en draaien van de wervelkolom, terwijl ze eveneens druk uitoefenen op de buikingewanden; – transversaal systeem: de dwarse buikspier; deze buikspier ligt aan de binnenzijde van de schuine buikspieren. Met name deze spier oefent druk uit op de buikingewanden. Afbeelding 11.24 Dwarsdoorsnede door de buikwand; boven: buikwand dorsaal; onder: buikwand ventraal. 1 + 10. onderhuids vetweefsel 2. rugstrekspier (m. erector spinae) 3. brede rugspier (m. latissimus dorsi) 4 + 7. dwarse buikspier (m. transversus abdominis) 5 + 8. binnenste schuine buikspier (m. obliquus internus abdominis) 6 + 9. buitenste schuine buikspier (m. obliquus externus abdominis) 11. doornuitsteeksel 12. grote lendenspier (m. psoas major) 13. wervellichaam 14. peesplaat (aponeurose) 15. rechte buikspier (m. rectus abdominis) 16. witte lijn (linea alba) 17. rectusschede

11 1 2 3 4 5 6 7

12

13

8 9 10

14

15

16

17

Aan de voorzijde van de buikwand ontbreekt een benige bevestigingsmogelijkheid. Daarom zijn de meeste buikspieren bevestigd aan de rectusschede, die wordt gevormd door de peesplaat van de schuine en dwarse buikspieren. In het midden van de rectusschede bevindt zich de witte lijn (linea alba). Dit is een witte strook van bindweefsel, ontstaan door vervlechting van collagene vezels van het linker- en rechtergedeelte van de rectusschede. De navel is een opening in de linea alba. De onderrand van de peesplaat van de buitenste schuine buikspier wordt liesband genoemd. Deze loopt van de boven-voorzijde van het darmbeen naar het schaambeen. Het vormt een belangrijk deel van de wand van het lieskanaal. Bij de man loopt het lieskanaal van de buik-

11

Beweging

holte naar het scrotum en bevat de zaadstreng (par. 12.5.1), waarvan de zaadleider een belangrijk onderdeel is. Bij de vrouw lopen door het lieskanaal de ronde baarmoederband en lymfevaten. Het lieskanaal eindigt hier in de grote schaamlip. De buikwandspieren hebben een veelzijdige functie. Ze vormen een bescherming voor de buikorganen, zorgen voor het buigen en draaien van de romp, spelen een belangrijke rol bij de buikademhaling en zijn van grote betekenis voor de buikpers: het tegelijkertijd contraheren van het diafragma en de buikspieren waardoor de buikholte onder druk komt te staan. De buikpers wordt gebruikt bij urinelozing, defecatie, blazen en hoesten, baring en bij tillen van zware lasten. Het risico van de buikpers is dat zwakke plekken in de buikwand de hoge buikdruk soms niet kunnen weerstaan. De buikinhoud kan door deze plekken uitpuilen: hernia (intermezzo 11.7).

Intermezzo 11.7 Hernia Onder de term hernia (letterlijk: uitpuiling) worden in principe twee verschillende zaken verstaan waarbij in beide gevallen van een uitpuiling sprake is: hernia nucleus pulposus (HNP) en de hernia (ingewandsbreuk), waarbij sprake is van een uitpuiling van het buikvlies (peritoneum). Hernia nucleus pulposus (HNP) De tussenwervelschijf bestaat uit een fibreuze ring met een geleiachtige kern (nucleus pulposus). Bij grote belasting kan de ring scheuren en de kern naar buiten stulpen. De uitpuilende kern van de tussenwervelschijf kan op de zenuw drukken waar deze, tussen de wervels door, het wervelkanaal verlaat. De meeste hernia’s (90%) ontstaan tussen de derde en vierde lendenwervel (L3-L4), tussen de vierde en vijfde lendenwervel (L4-L5), of tussen de vijfde lendenwervel en het heiligbeen (L5-S1). Dit zijn ook de zwaarst belaste tussenwervelschijven. Een belangrijk verschijnsel van HNP is uitstralende pijn naar het been, aan de kant waar de hernia zit. Vaak hebben de patie¨nten perioden van lage rugpijn doorgemaakt voordat de pijn in het been ontstaat. De rugpijn kan berusten op lokale factoren (verkeerde belasting van de spieren, degeneratieve veranderingen) maar kan ook ontstaan doordat de patie¨nt een houding zoekt waarin de zenuwwortel het minst wordt geprikkeld. Vaak is er geen duidelijke aanleiding voor het ontstaan van de uitstralende pijn in het been. Soms kan de pijn plotseling ontstaan bij een verkeerde houding of draaibeweging. Het verloop van de uitstralende pijn geeft aan welke zenuwwortel wordt geprikkeld. Bij hoesten, niezen en persen wordt de pijn erger. Dit berust op drukverhoging in de liquorruimte, waardoor de druk op de in die ruimte lopende zenuwwortel toeneemt. Ook lang-

383

384

Anatomie en fysiologie niveau 4

durig staan of zitten in dezelfde houding (lange autorit) kan de klachten doen toenemen. Gevoelsstoornissen kunnen voorkomen in de vorm van dove gevoelens en prikkelingen tot overgevoeligheid. Verlammingen zijn zeldzaam. Omdat de meeste spieren door twee of meer zenuwwortels worden voorzien en de zijwaartse drukkende HNP meestal maar e´e´n wortel samendrukt, is er meestal slechts sprake van een lichte verlamming. Vooral de voet- en teenreflexen (klapvoet) en de voet- en teenflexoren kunnen minder krachtig zijn. Hernia (breuk) Met het woord breuk wordt in dit verband niet bedoeld een fractuur, maar een ingewandsbreuk. Onder een uitwendige breuk wordt een uitstulping van het buikvlies (breukzak) verstaan door een al of niet van tevoren bestaande opening in de buikwand (breukpoort), waarin zich buikorganen bevinden (breukinhoud). Bij een inwendige breuk ontbreekt een uit buikvlies bestaande breukzak. De buikinhoud puilt uit door een in de buikholte gelegen breukpoort. De breukpoort kan aangeboren zijn (bij een middenrifbreuk of hernia diaphragmatica) of verworven. De laatste kan ontstaan door vergroeiingen na een laparotomie (buiksnede). Ook kunnen inwendige breuken ontstaan na een operatie waarbij door de chirurg breukpoorten zijn gevormd. Uitwendige breuken komen ongeveer bij 3% van de volwassenen voor, vaker bij mannen dan bij vrouwen. Ook uitwendige breuken kunnen aangeboren of verworven zijn. Aangeboren breuken berusten op het blijven bestaan van een opening, die normaal rond de geboorte zou moeten sluiten (aangeboren liesbreuk, navelbreuk). Bij een chronisch terugkomende verhoging van de inwendige buikdruk komt een hernia meer voor, bijvoorbeeld door: – chronisch hoesten (chronische bronchitis); – bemoeilijkte mictie (prostaathypertrofie); – obstipatie; – zwaar tillen; – ascites (ophoping vocht in buikholte); – ontwikkeling van een grote massa in de buik (tumor, zwangerschap). Chronische spanning op een recent operatielitteken leidt tot de vorming van een zwak litteken. Dit kan leiden tot een littekenbreuk. Een ongecompliceerde hernia kan zonder verschijnselen verlopen. Een goed ontwikkelde uitwendige hernia is bij staan te herkennen aan een ronde zwelling ter plaatse van de breukpoort.

11

385

Beweging

De zwelling wordt groter bij verhoging van de inwendige buikdruk (hoesten, niezen, persen). In liggende houding of bij terugduwen, verdwijnt de zwelling. Soms klaagt de patie¨nt over een doffe pijn, eventueel over een zwaar trekkend gevoel. 85% van de uitwendige breuken is een liesbreuk (hernia inguinalis). Ze komen zevenmaal vaker voor bij mannen dan bij vrouwen.

Rugspieren De rugspieren zijn opgebouwd uit een groot aantal afzonderlijke systemen die bevestigd zijn aan een aantal delen van het skelet, zoals het achterhoofdsbeen, de wervels, de ribben, het heiligbeen en het darmbeen (afb. 11.25). schuine halsspier (m.sternocleidomastoideus)

spalkspier van hoofd en hals (m.splenius) schouderbladopheffer (m.levator scapulae)

doornuitsteeksel van de 7de halswervel monnikskapspier (m.trapezius)

kleine ruitvormige spier (m.rhomboideus minor)

schoudertop bovengraadspier (m.supraspinatus)

kam van het schouderblad deltaspier (m.deltoideus)

grote ruitvormige spier (m.rhomboideus major)

grote ronde armspier (m.teres major)

fascie

triceps

kleine ronde armspier (m.teres minor)

brede rugspier (m.latissimus dorsi) buitenste schuine buikspier (m.obliquus externus abdominis)

brede rugspier (m.latissimus dorsi) doornuitsteeksel van de 12de lendenwervel

thoracolumbale fascie

achterste onderste gezaagde spier (m.serratus posterior inferior) darmbeenkam (crista iliaca) grote bilspier (m.gluteus maximus)

Afbeelding 11.25 Spieren van de rug. Aan de rechterzijde zijn de brede rugspier en de monnikskapspier weggesneden om daaronder gelegen spieren te laten zien.

Bij de rugspieren worden twee soorten onderscheiden, namelijk de lange en de korte rugspieren. De lange rugspieren liggen diep en zorgen vooral voor het strekken van de rug. De diepe rugspieren zijn voorbeelden van dit type. De korte rugspieren bevinden zich onder meer tussen de uitsteeksels van twee opeenvolgende wervels, bijvoorbeeld de halsspieren. De rugspieren zorgen voor beweging en fixatie van de wervelkolom en het hoofd. De brede rugspier wordt op grond van zijn functie gerekend tot de extremiteitsspieren (par. 11.6.4).

386

Anatomie en fysiologie niveau 4

Middenrif Het middenrif (diafragma) is een gespierde koepelvormige scheidingswand tussen borst- en buikholte. In ontspannen toestand bezit het diafragma twee welvingen aan de bovenzijde. Het diafragma bezit aan de bovenzijde een centrale peesplaat met e´e´n doorgang, namelijk voor de onderste holle ader. Aan de rugzijde bevinden zich in het gespierde gedeelte de doorgangen voor de slokdarm en de aorta. Bij het samentrekken van de middenrifspieren (inademing) wordt de borstholte vergroot doordat de peesplaat omlaag wordt getrokken. Het middenrif speelt daarmee een belangrijke rol bij de ademhaling. Bekkenbodem De bekkenbodem bestaat uit een groep spieren in het verlengde van de benige structuur van het bekken, waardoor de buikholte aan de onderzijde wordt afgesloten. De belangrijkste spier van de bekkenbodem is de anusopheffer (musculus levator ani). Deze spier vormt als het ware een trechter tussen het schaambeen en het staarteen. De anus bestaat uit twee sluitspieren (sfincters): een uitwendige sluitspier (willekeurige spier) en een inwendige sluitspier (onwillekeurige spier). De bekkenbodem heeft bij de man twee doorgangen, het rectum en de urinebuis. Bij de vrouw zijn er drie doorgangen: het rectum, de urinebuis en de vagina. 11.7.3 extremiteitsspieren De extremiteitsspieren worden ingedeeld in de spieren van de schoudergordel, de armspieren, de spieren van de bekkengordel en de beenspieren. Spieren van de schoudergordel Hieronder volgen de belangrijkste spieren van de schoudergordel (afb. 11.26). – grote borstspier (musculus pectoralis major); deze bedekt in belangrijke mate de borstwand. Deze spier zit enerzijds vast aan het borstbeen, het sleutelbeen en het ribkraakbeen en anderzijds aan het opperarmbeen. Hij zorgt voor adductie (een beweging naar de lichaamsas toe), endorotatie (binnenwaartse draaiing) en anteflexie (voorwaartse heffing) van de arm en is tevens een hulpademhalingsspier. – monnikskapspier (musculus trapezius); dit is een trapeziumvormige spier die de schouder en de nek bedekt. Bij deze spier staat de statische functie op de voorgrond. Hij zorgt voor de beweging van schouderblad en het sleutelbeen. Hij is ook betrokken bij het draaien en het rechtop houden van het hoofd. – deltaspier(musculus deltoideus); dit is een brede, platte, driehoekige spier op de schouder. Hij verbindt het sleutelbeen en het schouderblad met het opperarmbeen en zorgt onder andere voor abductie (het zijdelings bewegen) van de arm. – brede rugspier (musculus latissimus dorsi); dit is de grootste spier van het lichaam. Deze spier is enerzijds verbonden met de bovenkant van het bekken, met de doornuitsteeksels van een groot aantal

11

387

Beweging

borstwervels en met de onderste ribben en anderzijds met het opperarmbeen. Deze spier zorgt voor adductie en endorotatie (zie par. 1.10, tabel 1.3) van de arm. Het is tevens een hulpademhalingsspier. Afbeelding 11.26 Spieren van rechterarm, borstkas en onderste halsgebied, van opzij. monnikskapspier (m.trapezius) deltaspier (m.deltoideus) grote borstspier (m.pectoralis major) triceps (strekspier)

buitenste schuine buikspier (m.obliquus externus abdominis) biceps (buigspier)

buigspieren van de vingers strekspieren van de vingers

Armspieren Bij de armspieren worden buigspieren (flexoren) en strekspieren (extensoren) onderscheiden, zowel in bovenarm als in onderarm (afb. 11.26). Een bekend voorbeeld van een buigspier is de biceps aan de voorzijde van de bovenarm. Deze tweehoofdige armspier is met twee koppen vastgehecht aan het schouderblad. Aan de andere zijde is hij verbonden met het spaakbeen. De biceps buigt in het ellebooggewricht de onderarm ten opzichte van de bovenarm. Een bekend voorbeeld van een strekspier is de triceps aan de achterzijde van de bovenarm. Het is een driehoofdige spier die met drie koppen is vastgehecht aan het schouderblad en het opperarmbeen. Aan de andere zijde is de spier met een gemeenschappelijke pees vastgehecht aan de ellepijpsknobbel (olecranon). Deze spier zorgt voor het strekken van de onderarm ten opzichte van de bovenarm. De biceps en de triceps zijn elkaars antagonisten. In de onderarm

388

Anatomie en fysiologie niveau 4

bevinden zich vele buigers en strekspieren die met lange pezen en peesscheden onder een band van de pols doorlopen. Deze spieren zorgen voor de vele bewegingspatronen van de hand met de vingers (buigen en strekken). De buigspieren liggen aan de voorzijde van de arm en de strekspieren aan de achterzijde.

Intermezzo 11.8 RSI of CANS RSI staat voor de Engelse term ‘repetitive strain injury’, ontstaan door zogenaamd kortcyclisch werk. Hieronder worden bezigheden verstaan met continu dezelfde kortdurende handelingen. Denk hierbij aan beroepen als kappers, kassie`res en vooral de laatste jaren aan de mensen met een ‘muisarm’ door langdurende computerwerkzaamheden. Dezelfde spieren, pezen en banden worden voortdurend eenzijdig belast, wat kan leiden tot klachten aan nek, schouders, arm en hand. Aan het gebruik van het begrip RSI kleven nadelen. Dat is niet alleen omdat het begrip een negatieve lading heeft, maar het gaat dikwijls niet om een injury (verwonding). Er is ook vaak sprake van een statische belasting en dus niet-repetitief. Om in de nabije toekomst spraakverwarring te voorkomen heeft men consensus bereikt over een nieuwe term, CANS, zodat het begrip RSI geleidelijk zal komen te vervallen. CANS, een afkorting van de Engelse term ‘complaint of the arm, neck and/or shoulder’, is een aanduiding van een complex van klachten (ruim twintig) van arm, nek en/of schouder (Ned.: KANS). Deze veelomvattende term CANS (KANS) vindt steeds meer ingang ten koste van de destijds ingevoerde term RSI.

Spieren van de bekkengordel De belangrijkste spieren van de bekkengordel zijn de bilspieren. Ze bepalen voor een aanzienlijk deel de vorm van het onderste deel van de romp. Het zijn de belangrijkste spieren aan de achterzijde van het bekken. Een belangrijke bilspier is de grote bilspier (musculus gluteus maximus) (afb. 11.25). Hij loopt van het darmbeen aan de achterzijde van de bekkengordel naar de bovenachterzijde van het dijbeen. Hij zorgt voor exorotatie (buitenwaartse draaiing) en retroflexie (achterwaartse beweging) van het dijbeen. Beenspieren Bij de beenspieren worden, evenals bij de armspieren, buigspieren en strekspieren onderscheiden (afb. 11.27). De twee belangrijkste buigspieren zijn de kleermakersspier en de kuitspier. De kleermakersspier loopt van de voorste punt van de darmbeenkam naar de binnenzijde van de knie. Deze spier zorgt voor buiging en endorotatie van het onderbeen evenals voor abductie en exorotatie van het bovenbeen. Hierdoor ontstaat de typische ouderwetse kleermakerszit. Ook de zogenaamde hamstrings zijn buigspieren

11

389

Beweging

Afbeelding 11.27 Spieren van het linkerbeen. quadriceps kleermakersspier (m.sartorius)

knieschijf (patella)

kuitspier (m.gastrocnemius)

scheenbeen (tibia)

achillespees peesschede ligament

van het bovenbeen; ze zijn vooral bekend van het optreden van blessures bij voetballers. De kuitspier is een tweehoofdige spier waarvan de beide koppen aan de bovenzijde vastzitten aan de achterzijde van het dijbeen. Door middel van de achillespees zit de kuitspier vast aan het hielbeen. De kuitspier zorgt voor de buiging van het onderbeen in het kniegewricht en voor de buiging van de voetzool in het enkelgewricht. Een belangrijke strekspier van het been is de vierhoofdige dijspier (quadriceps). Deze spier ontleent zijn naam aan het feit dat hij bestaat uit een groep van vier spieren die vrijwel de gehele voorzijde van het bovenbeen beslaan. Aan de bovenzijde is de spier bevestigd aan het darmbeen en het dijbeen. Bij de knie gaan de vier spieren over in e´e´n gemeenschappelijke pees die vastzit aan de voorzijde van het scheenbeen. De knieschijf is in deze pees opgenomen. De quadriceps zorgt voor het strekken van het onderbeen in het kniegewricht. Zoals bij de arm zijn ook hier de buigspieren en de strekspieren antagonisten ten opzichte van elkaar. In tegenstelling tot bij de arm liggen de buigspieren hier aan de achterzijde en de strekspieren aan de voorzijde van het been. Evenals in de onderarm zijn in het onderbeen de pezen zeer lang. Deze zijn bevestigd aan de teenkootjes, de middenvoets- en voetwortelbeenderen.

Voortplanting

12

Alle organismen zijn sterfelijk. Er moeten daarom nieuwe individuen gevormd worden om uitsterven van de soort te voorkomen. Dit kan gebeuren door ongeslachtelijke en geslachtelijke voortplanting. Bij geslachtelijke voortplanting, zoals bij de mens, zijn de verschillende geslachtskenmerken van belang. Ook de geslachtsorganen, de rol van de hormonen en de fysiologie van het seksueel functioneren worden in dit hoofdstuk besproken. 12.1

Ongeslachtelijke en geslachtelijke voortplanting

Bij ongeslachtelijke voorplanting is maar e´e´n ‘ouder’ betrokken. Ouder en kind zijn daarmee genetisch identiek. De meest eenvoudige vorm komt voor bij bacterie¨n waarbij door celdeling uit e´e´n bacterie telkens twee bacterie¨n ontstaan. Bij geslachtelijke voortplanting wordt de erfelijke informatie van beide ouders gedeeltelijk overgebracht op de nakomelingen. Hierbij is er sprake van het versmelten van twee haploı¨de geslachtscellen, waardoor een diploı¨de cel ontstaat: de zygote. Het versmelten van een eicel met een zaadcel tot een zygote, wordt conceptie (bevruchting) genoemd. Doordat kinderen in hun cellen hetzelfde aantal chromosomen bezitten als de ouders, moet iedere geslachtscel (gameet) de helft van het normale aantal chromosomen bezitten (haploı¨d). De halvering van het aantal chromosomen vindt plaats tijdens de meiose of reductiedeling (zie par. 1.7.2). De meiose voltrekt zich in de geslachtsklieren (gonaden): de zaadballen (testes) en de eierstokken (ovaria). In principe is er bij iedere celdeling sprake van ongeslachtelijke vermeerdering. Ongeslachtelijke voortplanting, zoals hierboven beschreven, komt ook bij de mens voor, namelijk bij het ontstaan van een eeneiige tweeling. Een eeneiige (identieke of monozygote) tweeling ontwikkelt zich uit e´e´n zygote. Gedurende een bepaald stadium van de embryonale ontwikkeling deelt de vrucht zich in twee helften die zich ieder verder ontwikkelen tot een apart individu. Het is dan ook begrijpelijk dat de individuen van een eeneiige tweeling altijd een sterke gelijkenis vertonen. Bij een twee-eiige (niet-identieke of dizygote) tweeling is er sprake van twee verschillende zygoten, zodat de zich daaruit ontwikkelde individuen sterk van elkaar kunnen verschillen.

C. A. Bastiaanssen et al., Anatomie en fysiologie, DOI 10.1007/978-90-313-8099-2_12, © Bohn Stafleu van Loghum, 2007

12

Voortplanting

12.2

Geslachtskenmerken

391

Het verschil tussen de beide geslachten komt al in een zeer vroeg stadium van de ontwikkeling tot stand. Bij de geslachtskenmerken wordt onderscheid gemaakt tussen primaire en secundaire geslachtskenmerken. 12.2.1 primaire en secundaire geslachtskenmerken Onder primaire geslachtskenmerken worden die kenmerken verstaan waardoor het lichaam van man en vrouw al verschillen vertonen bij de geboorte en natuurlijk ook al geruime tijd daarvoor. De secundaire geslachtskenmerken ontwikkelen zich vanaf de puberteit. In tabel 12.1 zijn de verschillen bij man en vrouw ten aanzien van deze kenmerken weergegeven. Zowel de primaire als de secundaire geslachtskenmerken komen tot ontwikkeling onder invloed van de geslachtshormonen. Tabel 12.1

Verschillen tussen man en vrouw in primaire en secundaire geslachtskenmerken.

geslachtskenmerken

primaire geslachtskenmerken (vanaf de geboorte aanwezig)

vrouw

man

onder invloed van oestrogenen

onder invloed van testosteron

. . . . .

secundaire geslachtskenmerken (vanaf de puberteit)

.

. . . .

.

. .

eierstokken eileiders baarmoeder vagina ontwikkeling van grote schaamlippen groei van baarmoeder, eierstokken en vagina ontwikkeling van borsten ontwikkeling kleine schaamlippen minder lichaamsbeharing ontwikkeling beharingspatroon (schaamheuvel en oksels) rondere lichaamsvormen door toename van de hoeveelheid vet in het onderhuidse bindweefsel, vooral op bovenarmen en benen verbreding van het bekken menstruatie

12.2.2 geslachtsdifferentiatie In de zesde week van de ontwikkeling komen de primitieve geslachtscellen van het embryo naar de genitaalplooi, de oervorm van de gonaden, die dan nog onzijdig is. Wanneer de geslachtscellen een Y-chromosoom bevatten ontwikkelt de geslachtsplooi zich tot zaadballen (testes); bij het genotype XX ontstaat een primitieve eierstok (ovarium). De zaadballen van een mannelijke foetus gaan een aantal hormonen produceren, waaronder androgenen. De androgenen zorgen voor de ontwikkeling van de uitwendige geslachtsorganen. Een

. . . .

. .

. .

.

zaadballen bijballen prostaat penis

groei van zaadballen en penis groei van strottenhoofd (‘baard in de keel’) meer lichaamsbeharing ontwikkeling beharingspatroon (schaamstreek, oksels, snorgroei en baardgroei) spierontwikkeling

392

Anatomie en fysiologie niveau 4

tweede hormoon onderdrukt tegelijkertijd de ontwikkeling van eileiders, baarmoeder (uterus) en het bovenste deel van de vagina. Bij een vrouwelijke foetus komen er geen stoffen vrij uit de primitieve eierstok, maar staat de verdere ontwikkeling onder invloed van oestrogenen die door de placenta en door de moeder worden geproduceerd. Dit leidt tot in- en uitwendige vrouwelijke genitalie¨n (geslachtsorganen).

Intermezzo 12.1 Abnormale geslachtsontwikkeling Wanneer het vrouwelijke embryo in de zwangerschap wordt blootgesteld aan verhoogde androgeenspiegels kunnen de uitwendige genitalie¨n in mannelijke richting uitgroeien (varie¨rend van een vergrote clitoris tot bijna volledige mannelijke genitalie¨n). De androgenen kunnen afkomstig zijn van een androgeen producerende tumor of door medicijngebruik van de moeder in de zwangerschap, maar ook van de foetus (adrenogenitaal syndroom (AGS, syn. congenitale bijnierhyperplasie, zie intermezzo 7.6). Een dergelijk individu wordt een pseudohermafrodiet genoemd. Er is dan sprake van een 46 XX-karyotype en eierstokken, maar in mannelijke richting uitgegroeide uitwendige genitalie¨n. Bij een man kan pseudohermafroditisme voorkomen doordat er te weinig androgenen door de testes worden geproduceerd of doordat deze productie te laat op gang komt. Ook intra-uteriene blootsteling aan stoffen met oestrogene werking kan een oorzaak zijn. Deze kunnen afkomstig zijn uit het voedsel. De ontwikkeling van de uitwendige genitalie¨n is zo afhankelijk van het al of niet produceren van mannelijke hormonen op het juiste moment (kritieke periode omstreeks de zesde week). Zonder deze hormonen ontwikkelt zich een kind met vrouwelijke uitwendige geslachtskenmerken, ook als het genotype XY is (zie par. 13.2.2). Stoornissen in het geslachtschromosomenpatroon kunnen ook leiden tot een abnormale geslachtelijke ontwikkeling. Bij het syndroom van Turner (slechts e´e´n X-chromosoom) stopt de ontwikkeling van de geslachtsorganen na de geboorte omdat in het kind geen actieve eierstokken zijn ontwikkeld. Dit leidt tot een individu met infantiele geslachtskenmerken (andere symptomen zijn: een opvallende nek, een gedrongen gestalte en een brede borst). Omdat turnerpatie¨nten ook geen Y-chromosoom hebben komt de ziekte alleen bij meisjes voor. Bij het syndroom van Klinefelter is het geslachtschromosomenpatroon meestal van het XXY-type. Hieruit ontstaat een mannelijk individu met als klinische kenmerken: lichaamslengte groter dan gemiddeld, testisatrofie met steriliteit, overmatige borstontwikkeling, verminderde haargroei en een verhoogde kans op leermoeilijkheden.

393

12

Voortplanting

12.3

Vrouwelijke geslachtsorganen

Bij de vrouwelijke geslachtsorganen wordt onderscheid gemaakt tussen inwendige en uitwendige geslachtsorganen (afb. 12.1). De inwendige geslachtsorganen worden gevormd door de eierstokken, de eileiders, baarmoeder en vagina. Ze bevinden zich alle in het kleine bekken (het onderste gedeelte van het bekken). De uitwendige geslachtsorganen worden samengevat onder de naam vulva. ruimte van Douglas eileider eileider eierstok

dikke darm heiligbeen baarmoeder

buikwand urineblaas

staartbeen rectum sfincter

symfyse

eierstok

baarmoeder

endometrium cervix

slijmprop

clitoris

baarmoedermond anus

urinebuis

vagina

grote schaamlip kleine schaamlip vagina a

b

Afbeelding 12.1 Vrouwelijke geslachtsorganen; a. Schematisch overzicht van de geslachtsorganen van de vrouw; b. De inwendige geslachtsorganen van de vrouw in vooraanzicht.

12.3.1 eierstok De beide eierstokken (ovaria) liggen in de buikholte (intraperitoneaal) naast de baarmoeder, bevestigd aan ligamenten. Het zijn amandelvormige organen in het kleine bekken. Ze zijn 2,5 - 4,5 cm lang, ongeveer 2 cm breed en 1 cm dik. Ontwikkeling van eicellen Iedere eicel maakt een langdurende ontwikkeling door met daarbij een aantal bijzondere aspecten (afb. 12.2 en 12.3). De ontwikkeling van eicellen wordt oo¨genese (Grieks: oo¨n = ei, genese = ontstaan) genoemd. In de zesde week van de embryonale ontwikkeling migreren de dan aanwezige (ruim 1.500) naar de zich ontwikkelende eierstokken. Gedurende een aantal maanden gaan de kiemcellen zich mitotisch delen totdat er dan hieruit ongeveer zeven miljoen cellen zijn ontstaan. Veel cellen gaan echter te gronde, zodat er ten tijde van de geboorte nog ongeveer twee miljoen aanwezig zijn. Deze cellen zijn dan begonnen met de eerste meiotische deling en worden dan primaire oo¨cyten genoemd. De vrij grote primaire oo¨cyt is inmiddels omgeven door e´e´n laag cellen. Het geheel wordt primaire follikel genoemd. De

394

Anatomie en fysiologie niveau 4

primaire follikels liggen in de schorslaag van de eierstok. De merglaag van de eierstokken bevat veel losmazig bindweefsel met daarin bloedvaten, lymfevaten en zenuwen. Afbeelding 12.2 Overlangse doorsnede van een eierstok. Alle stadia, van het rijpen van een eicel tot het te gronde gaan van het gele lichaam, zijn in deze afbeelding samengevoegd. Ter wille van de duidelijkheid zijn opeenvolgende stadia met de klok mee getekend. Normaal kunnen deze stadia niet tegelijk in de eierstok voorkomen.

primaire follikels

groeiende follikels

Graafse follikel

bloedvat vocht

eicel

verschrompeld geel lichaam (corpus luteum)

ovulatie geel lichaam (corpus luteum)

Afbeelding 12.3 Ontwikkeling van eicellen: oo¨genese.

oögonium

mitose

primaire oöcyten

meiose l

secundaire oöcyt

1e poollichaampje

meiose ll

3 poollichaampjes

eicel

Opmerkelijk is dat bij de primaire oo¨cyt de eerste meiotische deling nog tijdens de profase (zie par. 1.7.1) tot stilstand komt. De primaire follikel ontwikkelt zich verder waarbij geleidelijk meer cellagen rondom de primaire oo¨cyt ontstaan. Inmiddels zijn opnieuw veel

12

Voortplanting

follikels te gronde gegaan, zodat er bij het begin van de puberteit nog ‘slechts’ 400.000 over zijn. De degeneratie gaat steeds verder door zodat er op het einde van de geslachtsrijpe periode nog slechts enkele follikels in de eierstok aanwezig zijn. Tijdens de puberteit worden onder invloed van het gonadotrope hormoon FSH (follikelstimulerend hormoon) uit de hypofysevoorkwab (adenohypofyse) iedere maand enkele follikels tot rijping gebracht. In de meeste gevallen voltooien slechts een of enkele follikels dit gehele proces. Wanneer de geslachtsrijpe periode op veertig jaar wordt gesteld, betekent dit dat er in totaal slechts ongeveer 450 eicellen volledig rijpen, terwijl alle overige degenereren. Voor de biologische bedoeling van deze ‘verspilling’ is nog steeds geen verklaring gevonden. Tijdens het rijpingsproces in de puberteit begint het follikelepitheel zich te delen en ontstaat er in de follikel een met vocht gevulde holte. De primaire oo¨cyt (de ‘eicel’) komt excentrisch (buiten het middelpunt) te liggen en is omgeven door een mantel van eiwitten en een groot aantal follikelcellen. De follikel maakt een aantal ontwikkelingsstadia door, waarvan de laatste Graafse follikel wordt genoemd (diameter ongeveer 1,5 cm). De primaire oo¨cyt heeft inmiddels de eerste meiotische deling voltooid en wordt dan secundaire oo¨cyt genoemd. Uit een primaire oo¨cyt ontstaat slechts e´e´n secundaire oo¨cyt. Het andere delingsproduct bestaat uit een uitgestoten celkern omgeven door een beetje cytoplasma. Dit zogenaamde poollichaampje deelt zich nog en sterft daarna af. 12.3.2 eileider De eileider (tuba) is intraperitoneaal gelegen in het bovenste gedeelte van de brede baarmoederband. De eileiders zijn ongeveer 10 cm lange buisjes tussen de eierstokken en de baarmoeder. Iedere eileider bezit de volgende onderdelen: – trechter (infundibulum) met 1-2 cm lange franjes ( fimbriae) die zorgen voor de opname van de eicel; – wijd gedeelte (ampulla), ongeveer tweederde deel (lateraal gelegen); – nauw gedeelte (isthmus), ongeveer eenderde deel (mediaal gelegen); – deel in de wand van de baarmoeder (pars uterina). De binnenwand van de eileiders bevat trilhaarepitheel en glad spierweefsel. De franjes zorgen voor het opvangen van de eicel. Daarna wordt in geval van bevruchting achtereenvolgens de eicel, de zygote en het jonge embryonale stadium, door middel van een vloeistofstroom, trilharen en peristaltiek naar de baarmoeder vervoerd. Dit transport duurt ongeveer vijf dagen (afb. 12.4). Wanneer er geen bevruchting is opgetreden (de tweede meiotische deling vindt in dat geval niet meer plaats) wordt de eicel door de wand van de eileider geresorbeerd. 12.3.3 baarmoeder De baarmoeder (uterus) heeft de vorm van een omgekeerde peer, waarvan de lengte ongeveer 7 cm bedraagt en de breedte ongeveer 5 cm (bij de fundus).

395

396

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 12.4 Eisprong, bevruchting en innesteling van het jonge embryo.

wijd gedeelte (ampulla)

eileider (tuba)

kernen met elkaar versmolten

morula

fundus

corpus

bevruchte eicel trechter (infundibulum) franjes (fimbria)

blastula

myometrium

ligament innesteling

endometrium

inwendige baarmoederopening

portio

slijmprop (incervix)

vagina

uitwendige baarmoederopening

De baarmoeder bestaat uit de volgende delen (afb. 12.1b, 12.4 en 12.5): – fundus; dit is het koepelvormige gedeelte boven en tussen de inmondingen van de eileiders. De plaats waar de eileider uitmondt wordt fundushoek genoemd; – corpus (lichaam); dit is het grootste gedeelte van de baarmoeder (ongeveer tweederde deel), gelegen boven de baarmoederhals; – cervix (baarmoederhals); dit is het onderste, smalle gedeelte (ongeveer eenderde deel van de totale lengte) dat overgaat in de vagina (schede). Tussen het corpus en de cervix bevindt zich de inwendige baarmoederopening. Het bovenste deel van de baarmoederhals, het cervixkanaal, vormt de verbinding tussen een driehoekige, spleetvormige holte in de baarmoeder en de vagina. Het gedeelte van de cervix dat uitsteekt in de vagina wordt de portio, genoemd (lengte ongeveer 1 cm). De uitwendige baarmoederopening bevindt zich in de portio. Omdat cervixcarcinomen veelvuldig voorkomen wordt er preventief gescreend door middel van het onderzoek van een uitstrijkje van de cellen van de cervix. De wand van de baarmoeder bestaat van binnen naar buiten uit de volgende lagen: – endometrium; dit is het slijmvlies. In het cervixkanaal bevat dit veel slijmklieren. In de portio bevindt zich een slijmprop, waardoor de passage van bacterie¨n, en ook van eventuele zaadcellen, wordt bemoeilijkt. De slijmprop ondergaat ook cyclische veranderingen.

12

Voortplanting

Kort voor en tijdens de eisprong wordt onder invloed van oestrogenen de slijmprop dunner (en ook wat alkalischer) om de passage van eventuele zaadcellen te vergemakkelijken. Na de eisprong wordt door het hormoon progesteron, afgescheiden door het gele lichaam (corpus luteum; par. 12.4.1), de slijmprop weer dikker en steviger. Endometriose is een goedaardige aandoening, veroorzaakt door de lokalisatie van functionerend endometrium op abnormale plaatsen. Het is een veelvoorkomende aandoening. Meestal worden de haardjes endometrium in het kleine bekken aangetroffen: op de eierstok, op de eileider, op het buikvlies (peritoneum), op de blaas en in de ruimte van Douglas. Op die plaatsen kunnen kleine bloedingen in de buikholte ontstaan. Dit bloed stroomt, anders dan het menstruatiebloed, niet via de vagina weg. De bloedinkjes in de buikholte kunnen verklevingen veroorzaken. Deze aandoening kan klachten geven of een rol spelen bij verminderde vruchtbaarheid. Vaak zijn er helemaal geen klachten; – myometrium; dit is een ongeveer 2 cm dikke spierwand, bestaande uit glad spierweefsel; een myoom (vleesboom) is een goedaardige tumor uitgaande van e´e´n spiercel van het myometrium. De groei is afhankelijk van oestrogenen; – perimetrium, aan de bovenzijde van de baarmoeder; het bestaat uit buikvlies dat vergroeid is met het myometrium. Aan de zijkant van de baarmoeder gaat het over in het brede ligament: de brede buikvliesplooi, uitgespannen tussen de zijkant van de baarmoeder en de zijkant van de bekkenwand. De baarmoeder ligt tussen de urineblaas en het rectum in de subperitoneale ruimte en is, met uitzondering van de cervix, met buikvlies bekleed. De organen die bij de baarmoeder behoren zijn: de eileiders, de eierstokken, het parametrium en de ophangbanden. Het parametrium, dat uit bindweefsel bestaat, bevindt zich tussen de buikvliesbladen van het brede ligament naast de baarmoeder. Het brede ligament verdeelt de peritoneale holte van het kleine bekken in een voorste deel, de holte tussen de blaas en de baarmoeder, en het achterste deel, de ruimte tussen baarmoeder en rectum, meestal aangeduid als de ruimte van Douglas. De gehele baarmoeder is meestal naar voren gebogen, waardoor het corpus en de fundus op de urineblaas zijn gelegen. Deze toestand wordt anteversie genoemd. Het corpus en de fundus zijn meestal meer naar voren gebogen dan de cervix, door de knik op de overgang naar de cervix. Dit wordt anteflexie genoemd (afb. 12.5). In 20% van de gevallen ligt de baarmoeder is retroversie-flexie. De baarmoeder wordt niet alleen gefixeerd door het brede ligament maar ook door andere ophangbanden, namelijk het ronde en het waaiervormige ligament. Het ronde ligament is een potlooddikke, gladde streng die vanaf de zijkant van de baarmoeder horizontaal verloopt in het brede ligament en vervolgens door het lieskanaal naar

397

398

Afbeelding 12.5 Schematische tekening van de anteflexie en de anteversie van de baarmoeder.

Anatomie en fysiologie niveau 4

corpus cervixkanaal

fundus

achterste schedegewelf

portio cervix

170˚

voorste schedegewelf

uitwendige baarmoederopening

vagina

de grote schaamlip loopt. Het waaiervormige ligament loopt vanuit de baarmoeder naar de zijwand van het kleine bekken. De baarmoeder dient voor bescherming en ontwikkeling van het embryo, evenals voor de uitdrijving van het kind. 12.3.4 vagina De wand van de vagina (schede) bestaat van binnen naar buiten achtereenvolgens uit slijmvlies (dat bestaat uit meerlagig plaveiselepitheel), glad spierweefsel en elastisch bindweefsel. In de vagina bevinden zich bacterie¨n (lactobacillen ofwel staafjes van Do¨derlein) die onder andere melkzuur produceren uit glycogeen. De productie van glycogeen door de epitheelcellen staat onder invloed van het hormoon oestron. Door de melkzuurvorming ontstaat er een lage pH die bescherming biedt tegen infecties. De lage pH is evenwel ook funest voor de zaadcellen. Met het oog hierop is de zaadvloeistof alkalisch. De wanden van de vagina liggen tegen elkaar. Door de portio, het gedeelte van de cervix binnen de schede, ontstaat er een voorste en een achterste schedegewelf (afb. 12.5). Het maagdenvlies (hymen) kan de toegang tot de vagina gedeeltelijk afsluiten. De wand van de vagina is zeer rekbaar wat de coı¨tus en baring ten goede komt. 12.3.5 uitwendige vrouwelijke geslachtsorganen De uitwendige vrouwelijke geslachtsorganen (vulva) bestaan uit de volgende onderdelen (afb. 12.1a): – grote schaamlippen (labia majora); dit zijn huidplooien die aan de buitenzijde behaard zijn. Ze begrenzen de schaamspleet en bevatten vet-, talg-, zweet- en geurklieren;

12

Voortplanting

– kleine schaamlippen (labia minora); dit zijn onbehaarde, dunne huidplooien gelegen tussen de grote schaamlippen die de schedevoorhof omsluiten; – kittelaar (clitoris); dit is een kegelvormige verhevenheid boven bij de verbinding van de kleine schaamlippen. De clitoris bevat veel zenuwen en bloedvaten. Het is een erogene zone; – voorhof (vestibulum); dit is de ruimte tussen de kleine schaamlippen waarin de urinebuis en de vagina uitmonden, evenals de vestibulaire klieren (klieren van Bartholin), slijmklieren ter grootte van een erwt; – schaamheuvel (mons pubis), bij de vrouw ook venusheuvel genoemd. Dit is een sterk behaard en veel onderhuids vetweefsel bevattend gebied voor en boven de symfyse. Het perineum is het gebied tussen de anus en de vulva. 12.4

Fysiologische veranderingen in de vrouwelijke geslachtsorganen

12.4.1 ontwikkeling van follikel en endometrium Door de wand van de follikel wordt oestrogeen (zie par. 7.1.2), geproduceerd. Dit hormoon stimuleert de ontwikkeling van het baarmoederslijmvlies (endometrium). Kort na de eisprong wordt de Graafse follikel het rode lichaam (corpus rubrum (Latijn: rubrum = rood)) genoemd vanwege de aanwezigheid van bloedstolsels. Twee dagen later groeit de lege follikel uit tot het gele lichaam (corpus luteum (Latijn: luteum = geel)). Dit is een pindagroot bolletje met geel pigment. Het gele lichaam produceert het hormoon progesteron. Wanneer er geen bevruchting van de eicel plaatsvindt gaat het gele lichaam na ongeveer twaalf dagen te gronde. Doordat hierbij de bloedvaten verdwijnen en bindweefselvorming optreedt, gaat het gele lichaam dan over in het witte lichaam (corpus albicans (Latijn: albicans = wit)). Onder invloed van oestrogeen en progesteron vinden in het endometrium achtereenvolgens de volgende cyclische veranderingen plaats, ter voorbereiding op een eventuele komst van de bevruchte eicel (afb. 12.6): – proliferatiefase (groeifase); hierbij wordt het endometrium dikker door de werking van oestrogeen uit de follikelcellen. De vaatvoorziening neemt toe en er ontwikkelen zich talrijke klierbuisjes; – secretiefase; deze fase begint na de eisprong en staat onder invloed van voornamelijk het hormoon progesteron uit het gele lichaam. Het endometrium wordt hierbij nog wat dikker, maar vooral rijker aan voedingsstoffen door de afscheiding van secreten door het slijmvlies en de talrijke kliertjes; – menstruatiefase; deze treedt op wanneer er geen bevruchting heeft plaatsgevonden. Het gele lichaam gaat te gronde zodat de productie van progesteron plotseling zeer sterk daalt. De bloedvaten worden dichtgedrukt waardoor het endometrium afsterft en onder bloedverlies wordt afgestoten (menstruatie).

399

400

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 12.6 Schema van de invloed van hormonen op de eierstok en het endometrium (baarmoederslijmvlies); a. geen bevruchting; b. zwangerschap.

a hypofyse

FSH

LH verschrompeld geel lichaam (corpus luteum) geel lichaam

eicel

follikel

ovulatie eierstok (ovarium)

progesteron + oestrogeen

oestrogeen

endometrium

1

7 proliferatiefase

14

21 secretiefase

28 dagen menstruatie

geel lichaam corpus luteum

b

eierstok (ovarium) primaire follikels

Graafse follikel innesteling endometrium

12.4.2 hormonale regulatie van de menstruatiecyclus De menstruatiecyclus omvat gemiddeld 28 dagen, waarbij de eerste vier tot zeven dagen worden uitgemaakt door de menstruatie. De productie van progesteron en oestrogeen is laag en de hypofyse wordt aangezet tot het aanmaken van FSH (follikelstimulerend hormoon), dat een follikel laat rijpen. Tijdens de rijping van de follikel produceren de follikelcellen oestrogeen. Oestrogeen remt de productie van FSH. Hiermee wordt voorkomen, dat er later in de cyclus nog een tweede follikel gaat rijpen. Onder invloed van het oestrogeen bereidt het endometrium zich inmiddels voor op een eventuele aankomst van de eicel (proliferatiefase). Ongeveer twee dagen voor de eisprong neemt de productie van het hormoon LH (luteı¨niserend hormoon) sterk toe. Mogelijk is de gestegen oestrogeenconcentratie hiervoor de prikkel. LH draagt zorg voor de eisprong. Een bepaling van dit hormoon in de urine geeft een nauwkeurige indicatie van het tijdstip van de eisprong. De follikel

12

Voortplanting

ontwikkelt zich tot het gele lichaam. Hierin produceren de follikelcellen nog steeds oestrogeen, maar nu ook progesteron. Progesteron versterkt enkele oestrogene effecten en zorgt ervoor dat het endometrium zich nog verder ontwikkelt (secretiefase). Progesteron remt ook de vorming van LH in de hypofyse. Daarmee wordt bereikt dat, wanneer er toch nog een tweede follikel is gerijpt, deze niet kan openbarsten. Door progesteron stijgt de lichaamstemperatuur ongeveer 0,5 8C. Als de eicel niet wordt bevrucht, degenereert het gele lichaam. De productie van progesteron en oestrogeen daalt, waardoor de remming op de hypothalamus wegvalt. Daardoor komt enerzijds de productie van FSH weer op gang en begint een nieuwe follikel te rijpen en anderzijds wordt het endometrium afgestoten (menstruatiefase). Wanneer de eicel wel wordt bevrucht, nestelt de vrucht zich na ongeveer zes dagen in het endometrium in. Vrijwel direct komt de productie van het hormoon humaan choriongonadotrofine (hCG, HCG) op gang (par. 12.4.5). Dit hormoon voorkomt dat het gele lichaam degenereert. Het blijft bijna vier maanden bestaan, waarbij de omvang nog toeneemt. De productie van oestrogeen en progesteron door het gele lichaam neemt in die periode verder toe, zodat het endometrium behouden blijft. Na vier maanden produceert de placenta genoeg hormonen en degenereert het gele lichaam alsnog. Zwangerschapstests zijn gebaseerd op het aantonen van hCG in de urine. Gezien het bovenstaande kan dit al een week na de implantatie, ofwel vier of vijf dagen voor de volgende verwachte menstruatie. Uit de via de actie ‘Moeders voor moeders’ verkregen urine van zwangere vrouwen wordt hCG geı¨soleerd. Het hCG-hormoon is nauw verwant aan LH en kan dan ook worden gebruikt om een eisprong te stimuleren.

Intermezzo 12.2 Anticonceptiepil De anticonceptiepil, kortweg ‘de pil’, is een oraal anticonceptiemiddel, dikwijls een combinatiepreparaat met zowel een oestrogeen als een progestageen (synthetisch bereid progesteron). De werking is drieledig: – de eisprong wordt verhinderd, terwijl de normale menstruatiecyclus gehandhaafd blijft. Er is sprake van een anovulatoire cyclus (cyclus zonder het vrijkomen van een eicel); – het endometrium wordt ongeschikt gemaakt voor innesteling van het jonge embryo; – het cervixslijm wordt relatief ondoordringbaar voor zaadcellen. Een minipil bevat uitsluitend een progestageen in een lage concentratie. Deze moet wel dagelijks worden ingenomen (er is geen stopweek zoals bij een gewone pil); de minipil vindt vooral toepassing bij vrouwen met borstvoeding, omdat ze tijdens die periode geen oestrogeen mogen innemen. (Oestrogenen geven

401

402

Anatomie en fysiologie niveau 4

een remming van de borstvoeding. Borstvoeding hoeft echter bij een sub50-pil (bevat minder dan 50 microgram oestrogeen) niet per se te worden gestaakt, omdat slechts minimale hoeveelheden oestrogenen in de moedermelk overgaan). De werking van de minipil berust vooral op het ondoordringbaar maken van het slijm aan het begin van de baarmoedermond. Een pleisterpil is een anticonceptiepil in de vorm van een oestrogeen en progestageen bevattende pleister die wekelijks wordt aangebracht op bovenarm, bovenlijf, onderbuik of bil. Een prikpil is een vorm van hormonale anticonceptie door een intramusculaire depotinjectie met progestagenen stoffen, waarvan de werkingsduur ongeveer drie maanden bedraagt.

12.4.3 effecten van oestrogeen Behalve het effect op het endometrium hebben oestrogenen nog andere effecten. Het effect op de ontwikkeling van primaire en secundaire geslachtskenmerken is beschreven in paragraaf 12.2. Daarnaast stimuleren oestrogenen de activiteit van de botvormende cellen en de sluiting van de epifysairschijf (zie par. 11.1.3). Om deze reden stopt de groei bij meisjes een jaar eerder dan bij jongens. Een vrouw is niet haar hele leven vruchtbaar. Zo rond het vijftigste levensjaar wordt de productie van de geslachtshormonen verminderd. De sterk dalende oestrogeenproductie leidt tot de zogeheten overgang (climacterium). Overgangsklachten, zoals overvloedig en vaak ook plotseling bloedverlies, soms leidend tot bloedarmoede, kunnen het gevolg zijn. Kenmerkend voor de overgang is het optreden van vegetatieve klachten. Het meest voorkomend zijn de ‘opvliegers’, plotseling warmtestuwing in het gezicht en de hals, gepaard gaande met roodheid. Nachtelijk zweten kan ook afzonderlijk optreden. Ook psychische klachten, zoals emotionele instabiliteit, slaapstoornissen en onbegrepen moeheid, komen voor. In 15% van de gevallen verloopt de overgang zonder duidelijke klachten. Na enige tijd zal het menstrueren ophouden: de menopauze. Het verdere leven van de vrouw na de menopauze is dan de postmenopauze. Tijdens de normale menstruatiecyclus daalt, vlak voor de menstruatie, de hoeveelheid oestrogenen in het bloed ook aanzienlijk. Bij sommige vrouwen kan dit gepaard gaan met klachten zoals opvliegendheid en hoofdpijn. Dit verschijnsel wordt het premenstruele syndroom genoemd, vaak afgekort tot PMS. Tijdens een zwangerschap wordt het rijpen van een nieuwe eicel onderdrukt. Na de bevalling moet de cyclus weer op gang komen. Vrouwen die borstvoeding geven zullen over het algemeen pas later gaan menstrueren dan vrouwen die geen borstvoeding geven (zie ook par. 7.2.2). Soms treedt er een eisprong op voordat er een menstruatie is geweest, terwijl het ook voorkomt dat er al wel een menstruatie optreedt, maar nog geen eisprong (par. 12.4.4).

12

Voortplanting

Intermezzo 12.3 Postpartumverschijnselen In de eerste week post partum (na de bevalling) kunnen lichte stemmingsstoornissen voorkomen. Deze postpartumblues (babyblues, huildagen) komt bij 50-70% van de kraamvrouwen voor en wordt dan ook tot de normale fysiologische verschijnselen in de kraamperiode gerekend. Het einde van de zwangerschap en de bevalling zijn soms moeilijk geweest en het lichaam ondergaat in korte tijd grote veranderingen, mede door het wegvallen van de hormonen van de placenta. Een postpartumdepressie is langduriger en ernstiger van aard. De klachten ontstaan weken tot maanden na de bevalling. Het wegvallen van de placentahormonen is wel als oorzakelijke factor genoemd, echter de grote veranderingen in het leven van de moeder spelen ook een grote rol. Behandeling met progesteron is wel geprobeerd, maar een gunstig effect is nooit aangetoond.

Het lichaam van de vrouw is ook in de vruchtbare periode niet altijd in staat een kind te laten groeien. Vooral in moeilijke leefomstandigheden komt bij vrouwen nogal eens amenorroe (het uitblijven van de menstruatie) voor (bijv. in gevangenissen en psychiatrische inrichtingen). Het ligt voor de hand het limbische systeem (zie par. 6.14.3) hierbij een rol toe te kennen. Ook bij vrouwelijke sporters die veel trainen komt nogal eens een secundaire amenorroe voor. Zowel stress als vermindering van het gewicht kunnen als oorzaak worden aangegeven. 12.4.4 conceptie en implantatie Wanneer de Graafse follikel rijp is barst ze open en wordt de secundaire oo¨cyt (de ‘eicel’), met een krans van follikelcellen, uitgestoten: eisprong (ovulatie). Doordat de franjes de eierstok voortdurend aftasten wordt de trechter tijdens de eisprong op de juiste plaats over de eierstok heen gelegd. Hierdoor kan de eicel in de eileider worden opgenomen. In sommige gevallen beweegt de oo¨cyt via de ruimte van Douglas naar de eileider aan de tegenoverliggende zijde. De levensduur van de vrijgekomen eicel bedraagt 12 tot 24 uur. Alleen wanneer de bevruchting binnen enkele uren na de eisprong plaatsvindt, kan een levensvatbare zygote worden gevormd. Hieruit is af te leiden dat de conceptie alleen in het uiteinde van de eileider kan plaatsvinden. Hiervoor moet het sperma de secundaire oo¨cyt bereiken. Het sperma kan 12 tot 48 uur in de vrouwelijke voortplantingsorganen in leven blijven. Om bevruchting te bewerkstelligen moet de coı¨tus daarom plaatsvinden binnen 72 uur vo´o´r en 24 uur na´ de eisprong. Voor een succesvolle bevruchting moeten de zaadcel en de eicel bovendien elkaar ook herkennen. Specifieke receptoren zijn hiervoor verantwoordelijk en zijn daarmee de basis voor de soortspecificiteit van de bevruchting. Van de 200-500 miljoen zaadcellen die bij de zaadlozing (ejaculatie)

403

404

Anatomie en fysiologie niveau 4

vrijkomen bereiken slechts enkele honderden het wijde gedeelte van de eileider. Wanneer zij de eicel daar bereikt hebben, duurt het nog circa zeven uur voordat zij in staat zijn zich aan de eicel te binden. Enkele honderden zaadcellen werken samen om de cellen, die na de ovulatie in een krans rondom de Graafse follikel liggen, los te maken en e´e´n zaadcel de kans te geven het membraan van de eicel te bereiken. Als gevolg van de fusie tussen de membranen van de zaadcel en de eicel treedt binnen enkele seconden een reactie op. Hierdoor komen enzymen vrij die er voor zorgen dat andere, in de buurt aanwezige zaadcellen, loslaten. Zo wordt voorkomen dat er een meervoudige bevruchting plaats kan vinden. Als gevolg van het binnendringen van de zaadcel wordt de tweede meiotische deling van de eicel voltooid. Hierdoor ontstaat de definitieve eicel en een tweede poollichaampje. Wanneer het eerste poollichaampje zich eveneens gedeeld heeft, is het resultaat dan e´e´n bevruchte eicel en drie poollichaampjes (zie par. 1.7.2). Binnen de definitieve eicel wordt de kop (kern) van de zaadcel gescheiden van de rest. De kop zwelt op. De rest van de zaadcel degenereert. De versmelting van beide kernen leidt tot de vorming van de zygote (pre-embryo). Ongeveer dertig uur na de bevruchting volgen de klievingsdelingen. Dit zijn mitotische delingen, waarbij het aantal cellen wel toeneemt, maar de totale hoeveelheid cytoplasma niet. De vrucht neemt dus niet in grootte toe. De eerste klievingsdeling vindt onmiddellijk plaats na de fusie tussen beide kernen en leidt tot de vorming van een tweecellige vrucht. Na drie dagen is een klompje van twaalf tot zestien cellen ontstaan: de morula (moerbei). De grenzen tussen de cellen beginnen geleidelijk te vervagen en er treedt een samengedrongen celmassa op. Er ontstaat een duidelijk herkenbaar goed afgrensbaar klompje cellen en door vochtopname uit de omgeving ontstaat een centrale holte. De vrucht wordt nu blastula genoemd (vier tot vijf dagen na de bevruchting, afb. 12.4). In de blastula zijn twee afzonderlijke lagen te onderscheiden: de embryoblast en de trofoblast. De embryoblast, het latere embryo, wordt gevormd door een goed begrensd klompje kiemcellen. Het ligt aan de centrale holte. De perifere cellen worden trofoblast (trofe = voeding) genoemd. Het pre-embryo heeft nu het 64-cellig stadium bereikt. Het ontstaan van meercelligheid is een voorwaarde voor het optreden van differentiatie. Bij de eerste klievingsdelingen ontstaan cellen die nog totipotent zijn, dat wil zeggen uit elke cel kan een compleet individu ontstaan. Tijdens de vierde klievingsdeling treedt de eerste differentiatie op. Het is nog onduidelijk welke factoren er verantwoordelijk voor zijn dat cellen met identiek erfelijk materiaal zich na korte tijd verschillend gaan ontwikkelen. Uit de trofoblast ontstaan de vruchtvliezen (amnion en chorion) en de hechtvlokken, waaruit het kindsdeel van de placenta gevormd wordt. Omdat ook de trofoblast ontstaan is uit de bevruchte eicel is het DNA van de vruchtvliezen en de hechtvlokken identiek aan dat van het

12

Voortplanting

embryo. Om die reden kan dit materiaal worden gebruikt om al vroeg in de zwangerschap genetische afwijkingen op te sporen (vlokkentest/chorionbiopsie).

Intermezzo 12.4 Vlokkentest (chorionbiopsie) Een vlokkentest (chorionbiopsie) wordt uitgevoerd om genetische afwijkingen op te sporen. Dit kan bij een amenorroe (afwezigheid van menstruatie) van 10-12 weken. Met een canule kunnen via de baarmoederhals enkele chorionvlokken onder echografische controle verwijderd worden. De resultaten van een vlokkentest zijn binnen een week bekend. Bij het uitblijven van de menstruatie van 14-15 weken kan vruchtwater door middel van vruchtwaterpunctie (amniocentese) worden verkregen. Een dunne naald wordt door de buik in de amnionholte gebracht en vruchtwater wordt opgezogen. De verkregen cellen moeten eerst gekweekt worden voordat een karyogram (zie afb. 1.10) gemaakt kan worden. Het chromosoomonderzoek duurt daarom langer (gemiddeld drie weken).

Het pre-embryo verplaatst zich in ongeveer drie dagen vanaf het wijde gedeelte van de eileider naar de baarmoederholte. De verplaatsing komt tot stand door: – passief meedrijven met het vocht van de kliertjes van het slijmvlies; – trilhaarbewegingen van het epitheel van de eileiders; – peristaltische bewegingen van de eileiders. Na de eisprong op de veertiende cyclusdag zal het pre-embryo zich op de twintigste dag innestelen (nidatie). Ten tijde van de implantatie bevindt het slijmvlies van de baarmoeder zich in het secretiestadium. Dit stadium wordt veroorzaakt door de werking van progesteron dat door het gele lichaam afgescheiden wordt. Bij een onvoldoende werking van het gele lichaam wordt er geen tot te weinig progesteron gemaakt. Het endometrium zal onvoldoende geschikt zijn voor het pre-embryo om te implanteren.

Intermezzo 12.5 Abnormale implantatieplaatsen De implantatie vindt gewoonlijk plaats in het endometrium van de voor- of achterwand van de baarmoeder, dichtbij de fundus. Wanneer de blastula zich vasthecht bij de inwendige baarmoederopening (ostium internum), overbrugt later de placenta deze opening (met als gevolg een zogeheten voorliggende placenta, placenta praevia). Dit veroorzaakt in de tweede helft van de zwangerschap en bij de geboorte ernstige bloedingen. Als de blastula zich implanteert buiten de baarmoeder, ontstaat een buitenbaarmoederlijke zwangerschap (extra-uteriene graviditeit, EUG). Deze kan optreden in de buikholte, de eierstok of

405

406

Anatomie en fysiologie niveau 4

eileider. In dit geval sterft het embryo gewoonlijk in de tweede maand van de zwangerschap, wat gepaard gaat met ernstig bloedverlies. Slechts zelden komt een EUG tot een goed einde.

Soms zijn er op een bepaald moment tegelijkertijd twee Graafse follikels tot volledige rijpheid gekomen. Er worden in dat geval na de eisprong twee eicellen door de eileider(s) opgenomen en getransporteerd. Wanneer beide oo¨cyten worden bevrucht ontstaat een tweeeiige tweeling. Deze embryo’s nestelen zich onafhankelijk van elkaar in het endometrium in. De meeste eeneiige tweelingen ontstaan door splitsing van de blastula. De embryo’s hebben dan een gemeenschappelijke placenta, maar gescheiden amnionholtes. Uit bovenstaande blijkt, dat de ontwikkeling van de eicel, die al vo´o´r de geboorte op gang is gekomen, pas tijdens de bevruchting wordt voltooid. Dit houdt in dat bij een zwangerschap van een veertigjarige vrouw de eicellen meer dan veertig jaar in een afgebroken delingsproces (profase 1) hebben verkeerd. Dit verklaart dat de kans op kinderen met een chromosomale afwijking stijgt met de leeftijd van de moeder. Voor het syndroom van Down (trisomie 21, dat wil zeggen dat van het 21 chromosoom er drie zijn, in plaats van de gebruikelijke twee) is de kans bij een moeder onder 24 jaar 1 op 1.400, boven de veertig jaar is deze 1 op 100. De relatie met de leeftijd van de vader is veel geringer. 12.4.5 ontwikkeling embryo in de baarmoeder De embryonale ontwikkeling wordt gekenmerkt door de vorming van de vruchtblaas en de placenta. De wand van de vruchtblaas, die gevuld is met vruchtwater, wordt gevormd door het amnion (binnenste vruchtvlies) en het chorion (buitenste vruchtvlies). Beide vliezen vergroeien met elkaar. Door het vruchtwater worden schokken opgevangen en het maakt tevens de symmetrische groei van het embryo mogelijk (afb. 12.7). De placenta (moederkoek) bestaat uit een moederlijk deel (ontwikkeld uit het endometrium) en een embryonaal deel (afkomstig uit de trofoblast). In de placenta zijn het bloed van de moeder en van de foetus van elkaar gescheiden door een dun membraan (de placentabarrie`re). Deze is niet doorlaatbaar voor cellen en eiwitten (met uitzondering van bepaalde antilichamen). In de placenta vindt uitwisseling plaats van allerlei stoffen tussen het bloed van de moeder en dat van het embryo. Doordat er echter geen rechtstreekse verbinding is tussen de bloedvaten van de moeder en het embryo, moet de uitwisseling geschieden door middel van diffusie. Door de vele vingervormige uitsteeksels wordt het uitwisselingsoppervlak vergroot. De navelstreng bevat drie bloedvaten, namelijk twee navelstrengslagaders, die het foetale bloed naar de placenta voeren, en e´e´n navelstrengader, die het zuurstofrijke en voedselrijke bloed terugvoert naar

12

407

Voortplanting

tuba

ostrium internum

placenta embryo uterus cervix vagina

tuba placenta navelstreng embryo amnion uterus chorion vagina

placenta navelstreng

amnionholte met vruchtwater

placenta

navelstreng amnionholte met vruchtwater

het zich ontwikkelende kind (afb. 12.8). Deze foetale circulatie is beschreven in paragraaf 2.2.4. Functies van de placenta zijn transport en de productie van hormonen. Transportfunctie van de placenta Water, zuurstof en koolstofdioxide, vetzuren en vetoplosbare vitaminen passeren de placenta door middel van diffusie. Dit is een passief proces: het kost geen energie. Glucose, aminozuren en elektrolyten, zoals ijzer en calcium, worden

Afbeelding 12.7 Ontwikkeling van het embryo in de baarmoeder.

408

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 12.8 A. Embryo, vier weken oud (lengte ca. 5 mm); B. Embryo, acht weken oud (lengte ca. 25 mm).

j A

j B

actief getransporteerd. Het transport van stoffen wordt soms bevorderd doordat de concentratie in het bloed van de moeder tijdens de zwangerschap stijgt. Sommige hormonen kunnen de placenta passeren, zoals testosteron en progesteron. Belangrijk is dat ook moederlijke plasma-eiwitten met een laag moleculair gewicht de placenta kunnen passeren. Hierdoor bezit het kind voor en enige weken na de geboorte het gammaglobuline (antilichamen van het type IgG, zie par. 3.5.2) van de moeder met als gevolg een passieve immuniteit tegen die ziekten, waartegen het moederlijk bloed antilichamen bevat. Bacterie¨n passeren de placenta gewoonlijk niet met uitzondering van de verwekker van syfilis. Vele virussen passeren wel (HIV, hepatitis B-virus (HBV), rodehondvirus). Ook veel geneesmiddelen kunnen via de placenta de foetus bereiken. Omgekeerd kunnen gewoonlijk kleine hoeveelheden foetale rode bloedcellen (erytrocyten) in de moederlijke circulatie terechtkomen door laesies van de vlokken; bij resusantagonisme kan een resusnegatieve moeder tijdens de bevalling antilichamen gaan vormen tegen de rode bloedcellen van een resuspositieve foetus. Deze antilichamen kunnen bij een tweede zwangerschap via de placenta de foetus weer bereiken (zie par. 2.1.8). Hormonale functie van de placenta De jonge trofoblast produceert het hCG (humane choriongonadotrofine). Het stimuleert het gele lichaam tot de productie van progesteron en oestrogenen. Bij een zwangerschapsduur van negen weken produceert de placenta meer progesteron dan het gele lichaam. De productie neemt tot de laatste weken van de zwangerschap toe. Progesteron wordt als pregnandiol met de urine van de moeder uitgescheiden. Progesteron heeft een ontspannende (relaxerende) werking op het myometrium evenals op de gladde spieren van de wand van de darm, urineleider en gal-

12

Voortplanting

blaas. De productie van oestrogenen neemt tot het einde van de zwangerschap toe. Het placentaire hormoon HPL (humaan placentair lactogeen) heeft evenals oestrogenen en progesteron invloed op de koolhydraatstofwisseling. Het heeft een anti-insuline werking. Onder andere hierdoor wordt de overdracht van glucose naar de foetus bevorderd. Het glucosegehalte in het bloed neemt na glucosebelasting toe (door de anti-insuline effecten van deze hormonen). Dit wordt gecompenseerd door sterke groei van de b-cellen van de eilandjes van Langerhans in de alvleesklier (zie par. 7.5) waardoor de insulineproductie toeneemt na glucosebelasting. Bij zwangerschapsdiabetes is deze compensatie onvoldoende. Ook kan een abnormaal sterk anti-insuline effect door de hormonen aanwezig zijn. Door de continue afgifte van glucose naar de foetus wordt in de loop van de zwangerschap het nuchter bloedglucosegehalte van de moeder juist lager.

Intermezzo 12.6 In-vitrofertilisatie (ivf ) De ivf-behandeling begint met stimulatie van de eierstokken waardoor verschillende follikels tegelijkertijd tot ontwikkeling komen. Vlak voor de te verwachten eisprong wordt de follikel opgezogen (follikelaspiratie). Dit vindt onder echografische controle transvaginaal onder lokale verdoving plaats. De verkregen eicellen worden enkele uren in een medium bewaard voordat de zaadcelsuspensie van de partner wordt toegevoegd. Het sperma van de partner wordt zodanig bewerkt dat een selectie van de meest beweeglijke zaadcellen ontstaat. Als bevruchting optreedt fuseren de vrouwelijke en mannelijke kernen ongeveer 20 uur na de inseminatie. Twee tot drie dagen na de eicelaspiratie wordt een aantal (meestal twee) embryo’s in de baarmoeder gebracht. De terug te plaatsen embryo’s worden onder de microscoop in het uiteinde van een katheter opgezogen. Vervolgens wordt de punt van de katheter tot in het bovenste deel van de baarmoederholte ingevoerd en wordt dan leeggemaakt zodat de embryo’s in de baarmoederholte achterblijven.

12.5

Mannelijke geslachtsorganen

De mannelijke geslachtsorganen (afb. 12.9) omvatten de testes (zaadballen), bijballen (epididymides), zaadleiders (ductus deferentes), zaadblaasjes (vesiculae seminales), voorstanderklier (prostaat) en de penis (lid). 12.5.1 testes De testes (zaadballen of teelballen) bevinden zich in een huidplooi, het scrotum. Iedere testis is hierin opgehangen aan de zaadstreng, waarbij de linkertestis meestal iets lager hangt dan de rechtertestis.

409

410

Afbeelding 12.9 Schematisch overzicht van de geslachtsorganen van de man.

Anatomie en fysiologie niveau 4

dunne darm

dikke darm heiligbeen

buikwand urineblaas symfyse

stuitbeen rectum prostaat zaadleider

urethra zwellichaam bijbal testis eikel voorhuid scrotum

sfincter anus

Iedere testis is pruimvormig en heeft een lengte van ongeveer 5 cm. Een testis bestaat uit 200-300 lobjes, waarbij ieder lobje enkele zaadkanaaltjes bevat, die uitmonden in een netwerk (afb. 12.10a). De wanden van de zaadkanaaltjes bevatten twee soorten cellen, namelijk spermatogonie¨n, waaruit zich de zaadcellen (spermatozoe¨n) ontwikkelen, en steuncellen. Ontwikkeling van spermatozoe¨n De spermatogenese (ontwikkeling van spermatozoe¨n, afb. 12.10b en afb. 12.11) begint, evenals de oo¨genese, reeds vroeg tijdens de embryonale ontwikkeling doordat kiemcellen zich ontwikkelen tot spermatocyten die vervolgens naar de testes migreren. Pas vanaf de puberteit gaan de spermatogonie¨n zich mitotisch delen, waardoor voortdurend grote aantallen spermatogonie¨n in de testes aanwezig zijn. Ze bevinden zich in de wand van de zaadkanaaltjes. Steeds is er een groot aantal spermatogonie¨n dat zich ontwikkelt tot primaire spermatocyten, die zich vervolgens meiotisch delen. Na de meiose I worden ze secundaire spermatocyten genoemd. Wanneer ze de tweede meiotische deling hebben doorlopen heten ze spermatiden. De spermatiden differentie¨ren zich ten slotte tot spermatozoe¨n: de zaadcellen. De ontwikkeling van spermatogonie¨n tot rijpe zaadcellen duurt ongeveer twee maanden. Naast de overeenkomsten tussen de oo¨genese en de spermatogenese zijn er een paar belangrijke verschilpunten. Bij de man gaan zich vanaf de puberteit voortdurend nieuwe cellen meiotisch delen, terwijl bij de oo¨genese de meiose van alle toekomstige eicellen reeds voor de geboorte is begonnen. Bij een vrouw worden er na de geboorte geen primaire oo¨genie¨n gevormd. Een ander verschilpunt is dat bij de spermatogenese iedere spermatocyt ten slotte vier zaadcellen oplevert, terwijl zich uit de primaire oo¨cyt slechts e´e´n functionele eicel ontwikkelt (en drie poollichaampjes). Tussen de zaadkanaaltjes bevinden zich de tussencellen, ook wel cellen van Leydig genoemd. Deze cellen produceren, onder invloed van het hormoon LH (luteı¨niserend hormoon; zie par. 7.2.2) uit de hypofy-

12

411

Voortplanting

a zaadleider (ductus deferens) kop netwerk van buisjes

bijbal (epididymis)

zaadkanaaltjes

staart

late spermatiden

b lumen

vroege spermatiden secundaire spermatocyten wand zaadkanaal

Sertoli cel

primaire spermatocyt spermatogonium basaal membraan

interstitium

interstitiële cellen capillair

Afbeelding 12.10 a. Verticale dwarsdoorsnede van een zaadbal en bijbal. b. Dwarse doorsnede van een zaadkanaaltje. In de wand van het zaadkanaaltje vinden voortdurend mitosen en meiosen plaats. De door meiose ontstane haploı¨de cellen ontwikkelen zich tot spermacellen.

sevoorkwab, het hormoon testosteron. Het geslachtshormoon testosteron stimuleert de ontwikkeling van de secundaire geslachtskenmerken, de werking van de zaadblaasjes en de prostaat, de productie van zaadcellen en de opbouw van eiwitten in vooral de spieren (anabole werking). Testosteron en verwante hormonen worden daarom in de sport als doping gebruikt. Ook FSH heeft bij de man invloed op de spermatogenese. Door de negatieve terugkoppeling op de hypothalamus en de adenohypofyse is de plasmaconcentratie testosteron bij een volwassen man redelijk constant. Zelfs op hoge leeftijd is deze altijd nog bijna 50% van de concentratie bij een adolescent. De testes ontwikkelen zich bij het embryo retroperitoneaal in de dorsale wand van de buikholte, vlak bij de nieren. Een paar maanden voor de geboorte begint de afdaling van de testes vanuit de buikholte naar het scrotum. De afdaling vindt plaats achter het buikvlies, langs de wand van de buikholte waarbij het schaambeen aan de voorzijde

412

Anatomie en fysiologie niveau 4

Afbeelding 12.11 Ontwikkeling van spermatozoe¨n: spermatogenese.

spermatogonium

mitose

primaire spermatocyten

meiose l

secundaire spermatocyten

meiose ll

spermatiden

spermatozoën

wordt gepasseerd. Bij het begin van de achtste maand van de zwangerschap bevinden de testes zich samen met een uitstulping van de peritoneale holte in de uitwendige liesopening. Normaliter is bij het begin van de negende maand van de zwangerschap de indaling tot in het scrotum voltooid. De peritoneale holte die grenst aan de testis wordt afgesplitst van de rest en blijft in het scrotum aanwezig. Beide testes worden door een zaadbalslagader van bloed voorzien. Het bloed in deze slagader wordt via een netwerk van de zaadbalader gekoeld. Hierdoor is de temperatuur in de testes altijd enkele graden onder de lichaamstemperatuur. Wanneer de afkoeling te groot dreigt te worden (bijvoorbeeld bij het wassen met koud water) trekt de cremasterspier de testes tegen de buikwand aan. Deze cremasterspier is een voortzetting van de onderrand van de binnenste schuine buikspier.

12

Voortplanting

Intermezzo 12.7 Liesbreuk (hernia inguinalis) en waterbreuk (hydroke`le) Een liesbreuk (hernia inguinalis) ontstaat door een stoornis in de sluiting van een uitstulping van het buikvlies, de processus vaginalis, waarlangs bij de jongens de testis afdaalt naar het scrotum. De processus vaginalis sluit zich in principe nadat de testis het scrotum heeft bereikt. Bij meisjes stulpt de processus vaginalis soms uit in de grote schaamlip. Bij een liesbreuk is de open processus vaginalis gevuld met buikinhoud (darm, eileider, eierstok). Deze aandoening komt tienmaal vaker voor bij jongens, vaker rechts, maar ook dubbelzijdig. Bij premature en jonge kinderen en bij een moeilijke reponeerbaarheid (reponeren = terugduwen) van de breuk (nauwe breukpoort) is de kans op beklemming groter met gevaar voor een strangulatieileus (afknelling van de darm) en testisatrofie. Bij de operatie wordt de open processus vaginalis ter hoogte van de inwendige lieskanaalopening gesloten. Evenals bij de liesbreuk is er bij een waterbreuk (hydroke`le) sprake van een stoornis in de sluiting van de processus vaginalis. Indien er alleen vocht vanuit de buikholte in deze open processus vaginalis terechtkomt, is er sprake van een waterbreuk. De diagnose wordt gesteld door een lampje tegen de zwelling aan te houden en diafanie (doorschijnendheid) aan te tonen. Als de processus vaginalis nog open is ten tijde van het onderzoek, kan het vocht vanuit de waterbreuk in de buik worden teruggemasseerd. Soms is de opening van de processus vaginalis zo klein dat de diagnose alleen door navraag kan worden gesteld: ’s ochtends is de zwelling er niet, ’s avonds wel. Kan het vocht niet in de buikholte worden teruggemasseerd, dan is de processus vaginalis ter hoogte van de inwendige lieskanaalopening gesloten. Met chirurgisch ingrijpen wordt gewacht tot het eerste levensjaar omdat de waterbreuk nog spontaan kan verdwijnen.

Intermezzo 12.8 Indalingsstoornissen van de testis De testis behoort rond het tweede jaar in het scrotum te liggen omdat anders de vruchtbaarheid (fertiliteit) van de niet-ingedaalde testis gaandeweg vermindert. Dit geldt bij een eenzijdig niet-ingedaalde testis ook voor de fertiliteit van de wel ingedaalde testis. Een jongen met een niet-scrotale testis moet rond zijn tweede jaar behandeld worden. Retractiele testis Bij retractiele testis is er sprake van een volledig ingedaalde en normale testis, die echter door een samentrekking van de cremasterspier omhoog getrokken wordt. De cremasterreflex is

413

414

Anatomie en fysiologie niveau 4

zwak bij pasgeborenen, sterk bij het jonge kind en wordt weer zwak in de puberteit. Zodra het testisvolume in het begin van de puberteit gaat toenemen, zal de testis spontaan in het scrotum afdalen. Een retractiele testis behoeft daarom geen chirurgische behandeling. In het kader van de landelijk ingevoerde testisregistratie wordt de positie van de testis bij de geboorte geregistreerd. Bij een retractiele testis wordt jaarlijks controle verricht totdat een definitieve ligging in het scrotum is bereikt. Retentio testis Wanneer de indaling van de testis niet volledig is, wordt dit retentio testis genoemd. De testis bevindt zich in het lieskanaal en kan niet stabiel in het scrotum gebracht worden. De behandeling is chirurgisch, waarbij de zaadstreng en de bloedvaten vrij van de testis worden gelegd en de testis in het scrotum wordt gefixeerd. Cryptorchisme Bij het volledig ontbreken van indalen van de testis is er sprake van cryptorchisme. Hierbij bevindt de testis zich meestal in de buikholte. Bij een dubbelzijdig cryptorchisme wordt chromosoomonderzoek gedaan om zeker te weten wat het geslacht is. Is het een jongen, dan zal met behulp van een hCG-test worden nagegaan of er testosteron producerend weefsel is (na hCGtoediening zal na 72 uur het testosterongehalte stijgen). Bij een dubbelzijdige vorm speelt een tekort van GnRH (gonadotrophinreleasing hormone, gonadotroop hormoon uit de hypothalamus) een rol. Hormonale behandeling met hCG heeft dan een grote kans op succes. Is er geen succes of een eenzijdig cryptorchisme, dan wordt operatief ingegrepen.

12.5.2 bijballen Een bijbal (epididymis) is een langwerpig orgaan dat is gelegen in het scrotum op en achter de testis. Hij bestaat uit 10-20 afvoerende buisjes vanuit het netwerk van de zaadbal (afb. 12.10a). Deze afvoerende buisjes eindigen in de bijbalgang, een sterk gekronkelde gang met een lengte van ongeveer vijf meter! De belangrijkste functie van de bijbal is verdere rijping van de in de testis gevormde zaadcellen. In totaal kunnen deze maximaal drie weken in de bijbal verblijven, zodat dit orgaan ook een soort depotfunctie heeft. 12.5.3 zaadleider en zaadblaasjes Iedere zaadleider (ductus deferens) loopt vanuit de bijbal door het lieskanaal in de zaadstreng via een scherpe bocht langs de achterzijde van de blaas tot in de prostaat waar hij uitmondt in de urinebuis (afb. 12.12). Hij is ongeveer 50-60 cm lang met een diameter van ongeveer 3,5 mm en een opening van ongeveer 0,5 mm. De wand bestaat onder

12

415

Voortplanting

andere uit een dikke spierlaag (dikte 1-1,5 mm), met daaromheen een laagje bindweefsel. Via de zaadleider worden de zaadcellen vanuit de bijbalgang naar de urinebuis vervoerd. zaadleider (ductus deferens) urineblaas zaadblaasje vesicula seminalis uitmonding van de urineleider blaasdriehoek openingen voor de afvoer van het prostaatvocht zaadheuvel met de uitmondingen van de zaadleider prostaat urinebuis

De zaadstreng is ongeveer 20 cm lang en loopt vanaf de testis tot de inwendige liesopening. Hij bestaat uit bloedvaten, lymfevaten, zenuwen, zaadleider, cremasterspier en bindweefselfascie. De zaadblaasjes (vesiculae seminales) zijn achter de blaas gelegen en monden uit in de zaadleider, pal voor de prostaat. De zaadblaasjes produceren een alkalische zaadvloeistof ter neutralisatie van de lage pH in de vagina. Deze vloeistof vormt ongeveer tweederde van het spermavocht en bevat onder andere fructose die als voeding dient voor de spermatozoe¨n. 12.5.4 prostaat De prostaat (voorstanderklier) is onder de urineblaas gelegen, rondom het eerste gedeelte van de urinebuis, achter de symfyse en vo´o´r het rectum (afb. 12.9; zie ook hoofdstuk 5). De prostaat heeft de grootte van een kastanje en bestaat uit drie kwabben. Hij produceert ongeveer een derde deel van de zaadvloeistof die via ongeveer vijftien openingen naar de urinebuis wordt afgevoerd. Prostaatvocht is licht zuur; samen met de vloeistof uit de zaadblaasjes wordt de juiste pH voor de activering van de zaadcellen gecree¨erd. Boven de vijftig jaar heeft 50% van de mannen in meer of mindere mate prostaatvergroting en boven de 85 jaar zelfs 90%. Door vergroting van de prostaat kan de urinebuis geheel of gedeeltelijk dichtgedrukt worden met als gevolg de zogenaamde prostatismeklachten: frequente urinelozing, een minder krachtige straal, het gevoel niet goed uit te (kunnen) plassen, persen, achterblijven van urine in de blaas en nadruppelen. Prostaatcarcinoom is nummer twee op de lijst maligne tumoren bij mannen. Het komt vooral na het vijftigste jaar voor, groeit vrij langzaam en metastaseert bij voorkeur naar de botten (bekken, wervels, dijbeen) en naar de lymfeklieren in het bekken. Bij een derde van de

Afbeelding 12.12 Urineblaas en prostaat (links) en prostaat, zaadleider en zaadblaasjes (rechts).

416

Anatomie en fysiologie niveau 4

patie¨nten is op het moment van de diagnose al metastasering opgetreden. De tumor groeit onder invloed van hormonen (testosteron, dihydrotestosteron). PSA is de afkorting van prostaatspecifiek antigeen, een exclusief enzym van het prostaatepitheel. Dit wordt aangetroffen in sperma en serum. PSA heeft tot taak om de in het sperma aanwezige grote eiwitmoleculen te splitsen zodat het sperma daarna vervloeit. Een zeer hoge serumconcentratie van PSA (> 10 mg/l) kan duiden op goedaardige prostaatvergroting, prostatitis of prostaatcarcinoom. 12.5.5 penis De penis bestaat uit de volgende onderdelen (afb. 12.9 en 12.13): – urinebuis (urethra); deze loopt eerst door de bekkenbodemspieren en daarna door het onderste zwellichaam. Ten slotte mondt de urinebuis uit op de top van de eikel. In de urinebuis monden erwtgrote slijmkliertjes uit: de klieren van Cowper; – zwellichamen; er wordt onderscheid gemaakt in twee bovenste zwellichamen en e´e´n onderste, waarvan het einde eikel (glans) wordt genoemd. Dit zwellichaam omsluit de urinebuis. Door seksuele prikkels wordt in de zwellichamen de slagaderlijke bloedaanvoer versterkt. Doordat hierbij tevens de afvoerende aders worden dichtgedrukt leidt dit tot een snelle erectie van de penis; – eikel (glans); dit is een verwijding van het onderste zwellichaam aan de top van de penis. Het vormt een kapje op het uiteinde van de bovenste zwellichamen; – voorhuid (preputium); dit is een losse huidplooi (omslagplooi) die normaal de eikel geheel bedekt, maar over de eikel teruggeschoven kan worden. Bij pasgeborenen is het de voorhuid normaal verkleefd met de eikel; de verkleving verdwijnt geleidelijk.

Intermezzo 12.9 Hypospadie en epispadie Hypospadie komt bij 1:300 levend geboren jongens voor. Bij deze aandoening mondt de urinebuis aan de ventrale zijde op een abnormale plaats uit. Tevens bestaat er een ventrale kromstand van de penis, die vooral bij een erectie duidelijk zichtbaar is. De voorhuid is aan de bovenkant niet gesloten en bevindt zich aan de achterzijde als een ‘matrozenkraag’. De hypospadie wordt benoemd naar de plaats waar de uitwendige opening van de urinebuis zich bevindt: glandulair (onderaan de eikel), peniel (aan de onderkant van de penis), scrotaal (in de scrotumgroeve) of perineaal (op het perineum). De operatie voor de hypospadie vindt binnen het eerste levensjaar plaats. De epispadie is het ‘omgekeerde’ van de hypospadie. De opening van de urinebuis bevindt zich te ver naar proximaal aan de dorsale zijde. De afwijking is veel zeldzamer dan de hypospadie en kan gepaard gaan met incontinentie als er ook een splijting van de blaashals aanwezig is.

12

417

Voortplanting

ader en kleinere slagadertjes

bovenste zwellichaam (groot zwellichaam)

urethra

onderste zwellichaam (rondom de urethra)

slagader ader

zwellichaam urinebuis (urethra) a

b

Fimose Bij de pasgeborene is de voorhuid als regel nog met de eikel verkleefd ( fimose). Pas rond de leeftijd van tien jaar heeft de voorhuid zich bij de meeste jongens geheel losgemaakt van de eikel. Een dergelijke verkleving behoeft geen therapie. De verzorgers moeten niet proberen de voorhuid terug te schuiven. Het kan nog niet, het is pijnlijk en het kan een echte verkleving veroorzaken. Bij een ‘echte’ fimose kan de voorhuid niet teruggetrokken worden als gevolg van littekenweefsel, dat in de opening van de voorhuid aanwezig is. Er is een pathologische strictuur (vernauwing) van de voorhuid. Soms bolt de voorhuid als een ballon op bij het plassen doordat deze ernstig is vernauwd. Het littekenweefsel kan ontstaan na een trauma, een partie¨le besnijdenis (circumcisie), of na een ontsteking van de eikel (balanitis). De therapie is een volledige circumcisie. Omdat de eikel van de zuigeling wordt beschermd door de voorhuid, is een balanitis zeldzaam. Een ontsteking van de voorhuid (posthitis) komt vaker voor in de vorm van een ammoniakdermatitis. Ammoniak komt vrij bij de splitsing van ureum onder invloed van ureumsplitsende bacterie¨n. Impotentie Het onvermogen om een erectie te krijgen of te handhaven (impotentie), is bij mannen de meest frequente seksuele stoornis met velerlei oorzaken (psychogeen, relationeel, vasculair, neurologisch, hormonaal). Een belangrijke groep vormen de erectiestoornissen, die worden veroorzaakt door medicatie (be`tablokkers, digitalis, lithium,

Afbeelding 12.13 Dwarse doorsnede door de penis (boven). De twee schematische tekeningen (onder) geven schematisch de situatie vo´o´r (a) en tijdens de erectie (b) weer.

418

Anatomie en fysiologie niveau 4

morfine en nog veel meer) en intoxicatie (alcohol, cocaı¨ne, heroı¨ne, softdrugs). De disfunctie komt vaker voor bij ouderen (bij 65-plussers bij ongeveer de helft). De stoornis gaat dikwijls gepaard met afname van het libido (geslachtsdrift), de wens om seksueel actief te zijn. Bij de behandeling van mannen met erectieproblemen zal men somatische oorzaken zover mogelijk weg willen nemen. Naast oorzakelijk somatische behandelingen zijn er symptomatische therapiee¨n. Bij psychische oorzaken moet men denken aan psycho- of sekstherapie. Een erectiepil brengt een ontspanning teweeg van de spieren rondom de kleine slagadertjes in de penis waardoor de zwellichamen vollopen met bloed zodat er een erectie volgt. Wil een erectiepil kunnen werken, moet de man in kwestie wel seksueel opgewonden zijn. Erectiepillen zijn bekend onder hun merknaam (Viagra1, Cialis1). Bij Viagra1 is de werkingsduur ongeveer vier uur: de man krijgt een erectie op het moment dat hij binnen die tijd seksueel opgewonden raakt. Bij een erectiepil als Cialis1 is de werkingsduur ongeveer 36 uur, daarom ook wel aangeduid als de ‘weekendpil’. 12.5.6 sperma Het sperma bestaat uit zaadvloeistof met daarin de spermatozoe¨n, ongeveer 1% van het sperma (afb. 12.14). De zaadvloeistof is afkomstig van de zaadleider, de twee zaadblaasjes, de prostaat en de twee klieren van Cowper. De zaadvloeistof transporteert de zaadcellen en bevat voedsel (fructose) voor de voeding van de zaadcellen. Door de hoge pH (8,3) van het sperma zijn de spermatozoe¨n gedurende korte tijd bestand tegen de zuren in de vagina. Afbeelding 12.14 Zaadcellen: bovenaanzicht (boven) en zijaanzicht (onder).

Een zaadcel bestaat uit een kop (3-5 mm) met een haploı¨de kern, een middenstuk (lengte ongeveer 5 mm) met veel mitochondrie¨n voor de benodigde bewegingsenergie, en een dun staartgedeelte, waarvan de lengte ongeveer 50 mm bedraagt. Op de kop bevindt zich een kapje dat enzymen produceert die het mogelijk maken in de eicel door te dringen. De kop wordt voorwaarts gedreven door de zwiepende beweging van de staart. De hoeveelheid sperma van een ejaculatie (zaadlozing) bedraagt ongeveer 3 ml. Het aantal spermatozoe¨n bedraagt per ml sperma normaal 60-120 miljoen.

12

Voortplanting

Intermezzo 12.10 Retrograde ejaculatie Het ejaculaat volgt soms een andere dan de gebruikelijke route: het sperma stroomt dan de blaas in, in plaats van naar buiten door de penis te worden afgevoerd. Dit fenomeen staat bekend als retrograde ejaculatie. De blaashals (normaal gesloten tijdens de ejaculatie) is dan niet gesloten. Er bestaan meerdere oorzaken (diabetes mellitus, medicinaal, ruggenmergletsel, operatieve ingreep). De aandoening kan tot onvruchtbaarheid leiden door een te geringe hoeveelheid spermatozoe¨n bij de coı¨tus. De aanwezigheid van sperma in de urine is een directe aanwijzing voor deze afwijking.

12.6

Fysiologie van het seksueel functioneren

De seksuele responscyclus is onder te verdelen in vier fasen: libido (verlangen), opwinding, orgasme en herstel (bevrediging). Elke fase wordt gekenmerkt door subjectieve psychische ervaringen en objectieve fysiologische verschijnselen. De seksualiteit wordt gereguleerd door centra in de hersenen. Cognitieve processen in de hersenschors spelen samen met het limbische systeem een zeer belangrijke rol. Vanuit de hypothalamus worden de autonome processen, die van belang zijn voor de seksualiteit, aangestuurd. Bij laesies in de hypothalamus is ontremd seksueel gedrag, seksuele stoornissen en verandering van de seksuele orie¨ntatie beschreven. Voor het optreden van een erectie door psychische stimulatie spelen weer andere hersenkernen een rol. De hypothalamus staat al tijdens de foetale periode onder invloed van geslachtshormonen (testosteron, oestrogenen en progesteron). Veel neuronen hebben al vroeg in de ontwikkeling receptoren voor deze hormonen. Bij een jongetje is halverwege de zwangerschap en kort na de geboorte de testosteronspiegel hoog. Deze twee pieken zouden de ontwikkeling van de structuren in de hersenen programmeren. Bij meisjes is dit niet het geval. Deze verschillen in hersenstructuren zouden de basis zijn voor de genderidentiteit (gevoel man of vrouw te zijn) en de seksuele orie¨ntatie. Hormonen zijn betrokken bij de besturing van het centrale zenuwstelsel voor de seksuele behoefte. Er is een duidelijk verband tussen de wisseling van de hormoonspiegels en de mate van seksuele belangstelling. Een normale androgeenspiegel speelt een belangrijke rol. Is de androgeenconcentratie in het bloed te laag, dan is een normaal libido afwezig. Ook een verhoogde prolactinespiegel kan aanleiding geven tot een verminderd seksueel verlangen en/of erectieproblemen. Afwijkingen in de hoeveelheden van andere hormonen kunnen de seksualiteit ook negatief beı¨nvloeden zoals bij te lage of te hoge werking van de schildklier of bijnierschors. Psychische factoren, zoals angst en agressie, kunnen zowel een positieve als negatieve

419

420

Anatomie en fysiologie niveau 4

invloed op het libido hebben. Depressiviteit leidt meestal tot vermindering van het libido. Na de menopauze is er een vermindering van de vaginale vochtigheid ten gevolgen van atrofie van het vaginaslijmvlies door het lage oestrogeengehalte. Dit leidt tot een pijnlijke coı¨tus met libidoverlies als gevolg. Er bestaat een duidelijk sekseverschil voor wat betreft het orgasme. Vrouwen kunnen het orgasme langer beleven en zijn tevens in staat verschillende orgasmen kort na elkaar te hebben als de seksuele stimulatie aanhoudt. Bij de man is dat niet het geval. Na een orgasme volgt bij de man een korte periode waarin hij niet ontvankelijk is voor een volgend orgasme. Sommige jonge mannen zijn wel in staat kort na elkaar een aantal ejaculaties te hebben.

13

Erfelijkheid en DNA

Bij de bevruchting van een eicel door een zaadcel worden de erfelijke eigenschappen van een ouderpaar overgedragen op de nakomeling. Onder erfelijke eigenschappen vallen niet alleen de eigenschappen waarin mensen van elkaar verschillen, maar ook die waarin iedereen gelijk is, zoals de spijsvertering of het vermogen om te bewegen. In feite gaat ieder hoofdstuk van dit boek over erfelijke eigenschappen. Deze eigenschappen zijn opgeslagen op de 23 chromosomenparen in de menselijke celkern. Binnen een chromosoom is de stof DNA de drager van de erfelijke informatie. Door deze informatie is de cel in staat om de duizenden verschillende eiwitten te maken, die nodig zijn voor een gezond functioneren. Omdat het mogelijk is stukken DNA van verschillende herkomst te herschikken oftewel te recombineren tot recombinant-DNA, kan een groot aantal stoffen, zoals insuline, interferon, groeihormonen en stollingsfactoren tegenwoordig, door bacterie¨n worden geproduceerd. Ook voor de diagnostiek van erfelijke ziekten en voor wetenschappelijk onderzoek worden recombinant-DNA-technieken veelvuldig toegepast. 13.1

Erfelijkheid

De grondlegger van de erfelijkheidsleer is Johann Mendel, naar zijn kloosternaam gewoonlijk Gregor Mendel genoemd, een Oostenrijkse augustijnenmonnik. De wetmatigheden die hij ontdekt heeft worden daarom dan ook de wetten van Mendel genoemd (zie par. 13.1.4). 13.1.1 genotype en fenotype Het genotype van een individu is het geheel aan erfelijke aanleg. De eigenschappen die we waarnemen, de verschijningsvorm, wordt het fenotype genoemd. Het onzichtbare genotype (de aanleg) leidt tot een bepaald fenotype. Hierbij speelt het milieu dikwijls een belangrijke rol. Onder het milieu wordt in dit verband verstaan: het geheel van uitwendige omstandigheden, zoals voeding en opvoeding. Wanneer een plant te weinig zonlicht ontvangt, zal die zich nauwelijks kunnen ontwikkelen. Het fenotype zal dan anders zijn dan dat van een andere plant, die dezelfde aanleg heeft en die zich onder zeer gunstige omstandigheden heeft kunnen ontwikkelen. Een ander voorbeeld is de ontwikkeling van een muziekvirtuoos. Wanneer een kind de erfelijke aanleg heeft om een pianovirtuoos te worden, zal het mede van de opvoeding

C. A. Bastiaanssen et al., Anatomie en fysiologie, DOI 10.1007/978-90-313-8099-2_13, © Bohn Stafleu van Loghum, 2007

422

Anatomie en fysiologie niveau 4

afhangen of deze aanleg tot uiting komt. Zonder muziekles en een instrument zal dit waarschijnlijk nooit gebeuren of pas op een laat moment in het leven (laatbloeiers!). Omgekeerd zal het duidelijk zijn dat, wanneer geen muzikale aanleg aanwezig is, een kind zelfs met het beste muzikale onderwijs, nooit tot een virtuoos zal kunnen uitgroeien. Er kan daarmee eenvoudig gesteld worden: genotype + milieu ? fenotype. Wat er genotypisch niet in zit, kan fenotypisch nooit tot uiting komen. Het milieu heeft niet altijd invloed op de ontwikkeling van het fenotype. Zo heeft het milieu geen invloed op bijvoorbeeld de eigenschappen bloedgroep en oogkleur. Interessant in dit verband is hoe men in het verleden heeft aangekeken tegen de relatie genotype en milieu. Schizofrenie, een psychiatrische stoornis met onder andere wanen, hallucinaties en verward taalgebruik, is daarvan een voorbeeld. Tot ongeveer het midden van de vorige eeuw werd schizofrenie beschouwd al een puur lichamelijke zaak: een kwestie van genotype. Men paste dan ook lobotomie toe, waarbij via de schedel bepaalde hersenbanen in de prefrontale kwab werden doorgesneden. Vanaf omstreeks 1950 werd de oorzaak in de opvoeding gezocht (een kwestie van een verwaarlozing tijdens de jeugdjaren). Tegenwoordig is men van mening dat er meerdere oorzaken zijn. Het is enerzijds erfelijk voor ongeveer 70% (genotype), maar bepaalde milieufactoren (bijv. complicaties tijdens de bevalling) bepalen of de ziekte manifest wordt, dat wil zeggen naar buiten komt. Regelmatig worden de termen aangeboren en erfelijk gehanteerd. Soms worden ze, ten onrechte, zelfs als synoniem gehanteerd. Alle eigenschappen waarmee de mens geboren wordt, worden aangeboren (congenitale) eigenschappen genoemd, die al of niet erfelijk kunnen zijn. Bepalend is of het vastligt in de genen. De invloed van het milieu begint al vanaf het moment van de bevruchting. Vooral tijdens de ontwikkeling van de organen, die vooral plaatsvindt tijdens de eerste drie maanden, kunnen milieu-invloeden ongewenste effecten teweegbrengen. Stoffen, zoals nicotine, drugs, alcohol en bepaalde medicijnen, kunnen vanuit het moederlijke bloed de placenta passeren en vervolgens het embryo bereiken. De kans bestaat dat de pasgeborene hierdoor aangeboren afwijkingen heeft. Die passage door de placenta geldt bijvoorbeeld ook voor virussen, zoals het rodehondvirus dat gedurende de eerste drie maanden van de zwangerschap de ontwikkeling van hersenen, ogen, oren en hart nadelig beı¨nvloedt. Deze aangeboren, niet-erfelijke afwijkingen, zijn ernstiger naarmate de infectie vroeger in de zwangerschap heeft plaatsgevonden. 13.1.2 gen en allel Iedere cel beschikt over een dubbel stel chromosomen, in totaal 23 paar. Twee gelijksoortige chromosomen die samen een paar vormen, worden homologe (gelijksoortige) chromosomen genoemd. Ieder chromosoom bevat achter elkaar gelegen genen. Een gen is een deel van een DNA-molecuul op het chromosoom en is de aanleg voor een

13

Erfelijkheid en DNA

erfelijke eigenschap. De plaats van een gen in een chromosoom wordt locus (Latijn: plaats) genoemd. Zo ligt de locus voor een gen dat een verhoging van de kans op borstkanker geeft (het BRCA1-gen, breast cancer gene) op de lange arm van chromosoom nummer 17. Wanneer op een locus in een chromosoom een gen voor een bepaalde eigenschap ligt, dan ligt dat gen op het homologe chromosoom op dezelfde locus. Hieruit blijkt dat op een locus in homologe chromosomen voor iedere erfelijke eigenschap een genenpaar aanwezig is. Elk gen van zo’n paar wordt een allel (Grieks: allelon = elkaar, wederzijds). Een allel is dus de verschijningsvorm waarin een gen op een chromosoom kan voorkomen. Het gen voor kleurenzien heeft bijvoorbeeld een allel voor normaal kleurenzien en een allel voor kleurenblindheid. 13.1.3 homozygoot en heterozygoot; dominant en recessief Alle cellen bevatten een dubbel stel chromosomen dat wordt aangeduid met de term diploı¨d. Bij de reductiedeling ter vorming van voortplantingscellen wordt het aantal chromosomen gehalveerd. Gameten zijn daarom haploı¨d (zie par. 1.7.2). Een zygote (het versmeltingsproduct van eicel en zaadcel) bevat uiteraard dan weer het normale diploı¨de aantal chromosomen. Alle genen komen zo in een cel in tweevoud voor. De aanleg voor de bouw van het hormoon insuline komt dus zowel in een eicel als in de zaadcel e´e´n keer voor. Voor ieder allel zijn er twee vormen: de dominante en de recessieve vorm. De dominante vorm wordt aangeduid met een hoofdletter en de recessieve vorm met een kleine letter. Wanneer een organisme voor een bepaalde eigenschap twee identieke allelen bezit, bijvoorbeeld AA of aa, dan is het homozygoot voor die eigenschap. De gameten zijn in dat geval dan ook altijd identiek. Ze bevatten allemaal het allel A of allemaal het allel a. Een organisme is heterozygoot voor een bepaalde eigenschap wanneer de twee allelen voor die eigenschap niet aan elkaar gelijk zijn, bijvoorbeeld Aa. In dit geval zijn er twee soorten gameten mogelijk, namelijk gameten met het allel A en gameten met het allel a. Een recessief allel (Latijn: recedere = naar achteren gaan, terugwijken), in dit geval a, komt in heterozygote toestand niet tot uiting in het fenotype omdat het gedomineerd wordt door het dominante allel A. 13.1.4 wetten van mendel Omdat Mendel baanbrekend onderzoek heeft verricht over de manier waarop eigenschappen worden overgedragen, wordt vaak gesproken over ‘mendeliaanse’ overerving: de wetten van Mendel. Om genetische experimenten te doen zoals Mendel die heeft gedaan, moet er aan een aantal voorwaarden worden voldaan. Dit zijn onder andere: – de te bestuderen erfelijke eigenschap moet ondubbelzinnig vast te stellen zijn in het fenotype; – de generatieduur moet kort zijn;

423

424

Anatomie en fysiologie niveau 4

– vanwege de statistische betrouwbaarheid moet er steeds een behoorlijk aantal nakomelingen zijn. Hieruit wordt duidelijk, dat genetische experimenten bij mensen (nog los van het ethische aspect) niet erg voor de hand liggen. Mendel heeft dan ook voor de overerving van zeven verschillende eigenschappen bij erwten gekozen. Voor de oudergeneratie wordt, in navolging van Mendel, de hoofdletter P (= parentes) gebruikt. De volgende generaties worden gecodeerd met F1, F2, F3 enzovoort (f = filius, zoon). Een voorbeeld van een door Mendel uitgevoerde kruising van een homozygoot dominant individu en een homozygoot recessief individu wordt weergegeven in het volgende schema: (H staat voor het dominante allel en h voor het recessieve allel) P

HH

F1

Hh*

F2

Hh

x

hh

x

Hh (zelfbestuiving)

* Dit individu is heterozygoot en heeft de dominante eigenschap.

Mogelijke allelen

H

h

H

HH

Hh

h

Hh

hh

Het resultaat is als volgt. In de eerste generatie (F1) zijn alle nakomelingen heterozygoot en bezitten ze de dominante eigenschap. In de tweede generatie (F2) is de verhouding van het genotype 1 HH : 2 Hh : 1 hh. Dit betekent dat drie van de vier individuen de dominante eigenschap hebben. Hiervan heeft e´e´n individu een homozygoot genotype en zijn er twee van het heterozygote type. Het vierde individu heeft een recessief fenotype. Het genotype is dan automatisch homozygoot. Er blijken vele overgangsvormen te bestaan, wat betreft het aantal allelen en de vorm van het fenotype. Bij de ABO-bloedgroepen zijn er bijvoorbeeld drie allelen in het spel: allel A, B en het allel O. A en B zij beide dominant over O, waardoor het genotype AO leidt tot bloedgroep A. Het genotype OO is dus bloedgroep O (nul!). Wanneer de twee homologe chromosomen de allelen A en B bevatten is er sprake van bloedgroep AB; beide allelen komen als het ware tot uiting. Dit wordt codominantie genoemd (zie tabel 13.1). Bij de resusfactor zijn er zelfs drie genen in het spel: C, D en E. In de praktijk wordt bij transfusies in dit verband uitsluitend gelet op het gen D (met de allelen D en d). Een persoon met de aanleg Dd of DD is resuspositief. Een resusnegatief persoon heeft dan ook het genotype dd (zie par. 2.1.8).

13

425

Erfelijkheid en DNA

Tabel 13.1

Overerving van de bloedgroepen binnen het ABO-stelsel.

bloedgroep

antigeen op de rode bloedcel

antilichaam in het bloedplasma

genotype

A

A

anti B

AA of AO

B

B

anti A

BB of BO

AB

A en B

geen

AB

O

geen

anti A en anti B

OO

13.1.5 onvolledige dominantie Vaak erft een eigenschap niet volledig dominant over. Er is dan sprake van onvolledige dominantie. In dat geval krijgt de heterozygoot niet helemaal het fenotype van de dominante ouder maar iets tussen het fenotype van de dominante en recessieve ouder in. Onvolledig dominant overerven van ziekten heeft tot gevolg dat de heterozygoot zieke wel dezelfde symptomen heeft als de homozygoot zieke, maar dan in mildere vorm. Een voorbeeld van een onvolledig dominant overervende ziekte is sikkelcelanemie (zie intermezzo 2.1). Bij de homozygote vorm verandert de rode bloedcel (erytrocyt) bij een lage zuurstofdruk (rond 40 mm Hg) in de weefsels in een sikkelvorm. De sikkelcellen veroorzaken micro-infarcten in de organen. Tevens worden ze versneld afgebroken. Bij de heterozygote vorm zijn er genoeg normale HbA-rode-bloedcellen aanwezig om sikkelcelvorming te voorkomen, behalve bij zeer lage zuurstofdruk. 13.2

Chromosomen

De mens heeft in iedere lichaamscel 23 paar chromosomen (totaal 46 chromosomen), onderverdeeld in autosomen en heterosomen (geslachtschromosomen). 13.2.1 autosomen De autosomen zijn, wat hun lengte en vorm betreft, twee aan twee aan elkaar gelijk. Het zijn 22 paar die gerangschikt worden naar grootte (zie afb. 1.9 en afb. 1.11). Van ieder ouderpaar erven we dan ook 22 autosomen. De overerving die betrekking heeft op de autosomen wordt autosomale overerving genoemd, onder te verdelen in autosomaal dominant en autosomaal recessief, afhankelijk van de aard van het gen (zie par. 13.3.1). 13.2.2 heterosomen De twee heterosomen zijn bij vrouw en man verschillend (afb. 13.1). Vrouwen hebben per cel twee X-chromosomen (kortweg XX) en mannen hebben per cel twee verschillende heterosomen, namelijk een X- en een Y-chromosoom (kortweg XY). Overerving die betrekking heeft op genen die op de heterosomen liggen, wordt dan ook heterosomale overerving genoemd, te verdelen in X-chromosomale overerving en Y-chromosomale overerving. De X-chromosomale overerving wordt ook wel aangeduid met de on-

426

Afbeelding 13.1 Overerving van het geslacht.

Anatomie en fysiologie niveau 4

XX

P

XY

g

X

X

X

Y

F1

XX

XX

XY

XY

50%

50%

juiste term geslachtsgebonden erfelijkheid (sex-linked) doordat die vorm van erfelijkheid meestal voorkomt bij jongens (denk bijv. aan hemofilie, par. 13.3.1). X- en Y-chromosoom Het X-chromosoom is groot en stabiel en draagt ongeveer duizend genen. Het kleine en instabiele Y-chromosoom bevat slechts enkele tientallen genen, maar is bepaald niet ‘leeg’, zoals dikwijls beweerd wordt (afb. 13.2). Het Y-chromosoom bevat een speciale regio, specifiek voor het mannelijk geslacht. Deze regio bevat genen die coderen voor ongeveer 25 eiwitten. Ongeveer de helft hiervan is betrokken bij de vorming van zaadcellen. Veranderingen in dit gebied kunnen leiden tot verminderde vruchtbaarheid (subfertiliteit) of zelfs tot infertiliteit. De genoemde regio bevat ook het geslachtsbepalende gen SRY (sex-determing region of the Y-chromosome). Of een embryo een jongen of een meisje wordt, hangt namelijk af van de zaadcel die de eicel bevrucht. Als het een zaadcel is met het Y-chromosoom (inclusief het SRY-gen) dan is er sprake van een jongetje (XY). Het SRY-gen zorgt ervoor dat de geslachtsklieren (gonaden) in het embryo uitgroeien tot testes. De beide testes produceren testosteron, dat de ontwikkeling stimuleert van de inwendige en uitwendige mannelijke geslachtsorganen en geslachtskenmerken (zie par. 12.2). Mutaties (veranderingen; zie par. 13.9) in het SRY-gen kunnen tot gevolg hebben dat er tijdens de zwangerschap bij de foetus zich geen mannelijke geslachtskenmerken ontwikkelen. Het kind komt dan als een XYmeisje ter wereld. Inwendig zijn er wel testes aanwezig omdat het ontstaan ervan wordt bepaald door het SRY-gen. Een XY-meisje heeft echter geen eileiders of baarmoeder, maar voelt zich wel vrouw. Het SRY-gen komt reeds tot expressie omstreeks de zesde week van conceptie. De activiteit is van zeer korte duur (slechts enkele uren!). Wanneer de zaadcel, die de eicel bevrucht heeft, een X-chromosoom bevat, heeft het embryo per cel twee X-chromosomen (XX). Door de afwezigheid van het SRY-gen worden er geen testes gevormd, maar juist eierstokken. Er wordt daardoor geen testosteron geproduceerd.

13

427

Erfelijkheid en DNA

Door de afwezigheid van testes en testosteron ontstaan er eileiders en de baarmoeder. Er wordt dan een meisje geboren. Xchromosoom albinisme Ychromosoom

spierdystrofie van Duchenne

X - gekoppeld gespleten verhemelte

hemofilie B hemofilie A kleurenblindheid

Bij een XX-persoon (een meisje) wordt vroeg in de embryonale ontwikkeling een van de twee X-chromosomen geı¨nactiveerd. Het totale aantal actieve X-chromosomale genen is dan ook in beide geslachten ongeveer gelijk. De inactivering van het X-chromosoom (ongeacht of het van de moeder of van de vader afkomstig is) is echter niet volledig. Enkele genen op het inactieve X-chromosoom blijven toch actief. Op het X-chromosoom liggen veel genen die betrokken zijn bij de ontwikkeling van de hersenen. Vooral bij mannen kan een mutatie in het X-chromosoom leiden tot een verstandelijke handicap omdat er geen compensatiemogelijkheid is van een volwaardig gen op een tweede X-chromosoom. 13.3

Overervingspatronen

Bij de overervingspatronen wordt er onderscheid gemaakt tussen monogene overervingspatronen, met slechts e´e´n gen in het spel, en polygene overervingspatronen, waarbij meerdere genen betrokken zijn, dikwijls gekoppeld aan milieu-invloeden. 13.3.1 monogene overervingspatronen Op grond van de autosomen en de heterosomen wordt er onderscheid gemaakt in autosomale en heterosomale overervingspatronen, ieder weer onder te verdelen in dominante en recessieve overerving. Autosomale overervingspatronen Bij autosomale dominante overerving is het afwijkende allel (A) dominant over het normale allel (a). Patie¨nten zijn bijna altijd heterozygoot Aa, zekere bij dodelijke aandoeningen. Een relatie van een patie¨nt en een

Afbeelding 13.2 Een genetische kaart van het X- en Y-chromosoom. De streepjes in de chromosomen geven genen aan die in kaart gebracht zijn.

428

Anatomie en fysiologie niveau 4

gezond persoon zal dan van het type Aa x aa zijn. De nakomelingen zijn dan voor 50% ziek en voor 50% gezond. Karakteristieken van een autosomaal dominant overervende ziekte zijn: – als de partner van de patie¨nt gezond is hebben de kinderen een kans van 50% op de ziekte; – het aantal mannelijke en vrouwelijke patie¨nten is hetzelfde; – de afwijking wordt zowel door mannen als door vrouwen doorgegeven; – de afwijking slaat geen generatie over; – mensen zonder de afwijking geven deze ook niet door. Op dit moment zijn er ongeveer 4.000 verschillende autosomaal dominant overervende ziekten bekend. Een bekende dominant overervende aandoening is de chorea van Huntington (een progressieve aandoening van het zenuwstelsel). De symptomen openbaren zich pas tussen het 30e en 45e levensjaar (dus wanneer er al vaak nakomelingen verwekt zijn). Deze beginnen met onwillekeurige bewegingen van armen en benen en kunnen uiteindelijk leiden tot geheugenverlies, veranderingen in de persoonlijkheidsstructuur en volledige dementering. Er bestaat geen therapie. Bij de autosomaal recessieve overerving komen symptomen alleen voor bij de homozygoot (aa). Vaak is het recessieve gen zeldzaam. Een patie¨nt wordt dan vrijwel altijd geboren uit twee heterozygoten (Aa). Bij een zeldzaam gen zullen de meeste heterozygoten een partner treffen, die homozygoot is voor het normale gen. Alle kinderen zijn dan gezond. Alleen nakomelingen van twee partners, die heterozygoot zijn voor dezelfde ziekte, lopen een kans van 25% op een ziek kind. Er geldt dan ook het volgende: – als twee ouders beiden heterozygoot (‘drager’) zijn, is de kans op een aangedaan (homozygoot) kind 25%; van de gezonde kinderen is tweederde heterozygoot; – als de ouders bloedverwanten zijn wordt de kans op een ziek kind vele malen groter. Om die reden blijven in geı¨soleerde gemeenschappen bepaalde ziekten bestaan die buiten die gemeenschap vrijwel niet voorkomen; – het aantal jongens en meisjes dat de ziekte krijgt is hetzelfde; – zowel mannen als vrouwen kunnen drager zijn van de aandoening. Er zijn duizenden recessief overervende ziekten bekend. Daarom is iedereen drager van een aantal recessief overervende aandoeningen. Een bekende ziekte is cystische fibrose (‘taaislijmziekte’); 1 op 2.500 personen is ziek en 1 op 25 personen is heterozygoot en daarmee drager. Door de veranderde samenstelling van de producten van alle exocriene klieren treden onder andere de volgende symptomen op: herhaalde longinfecties, taai sputum, excessief verlies van zout bij zweten (met als gevolg uitputting en hypotensie) en ondervoeding.

13

429

Erfelijkheid en DNA

Heterosomale overervingspatronen Bij heterosomale overervingspatronen wordt een onderscheid gemaakt tussen de X-chromosomale overerving en de Y-chromosomale overerving. Heterosomale overerving is overerving van genen op de X- of Y-chromosoom. Het gaat meestal om genen gelegen op het X-chromosoom, aangezien het Y-chromosoom weinig genen bevat. Omdat vrouwelijke cellen beschikken over twee X-chromosomen, is dit type overerving voor vrouwen vergelijkbaar met de tot nu toe besproken autosomale overerving. Voor mannen verloopt dit type overerving echter anders. Het volgende voorbeeld van de overerving van een bepaald type kleurenblindheid (een heterosomaal recessieve eigenschap) laat zien welke gevolgen dit heeft. K betekent: het niet-kleurenblind-gen (dominant), k is het kleurenblind-allel (recessief ). De genotypen voor normaal ziend zijn dan: ,: XKXk, XKXK en 15 jaar

vrouw man vrouw man laboratoriumafhankelijk methodeafhankelijk

08.00 uur 17.00 uur vrouw man vrouw man vrouw man neonaten (< 1 wk) volwassenen neonaten

. . .

eenheid

458

Anatomie en fysiologie niveau 4

bestanddeel

conditie

B bse

vrouw man

referentiegebied

B CRP B bloedingstijd B APTT B PT B fibrinogeen B FDP B D-dimeer B antitrombine (AT) B INR (TT, PT) U fosfaatuitscheiding U creatinine-uitscheiding U amylase U soortelijk gewicht U osmolaliteit U natrium U kalium

eenheid

< <