Biologie paragraaf 10.4 en 10.5 De dialyse is de zuivering van het bloed. Er gaan afvalstoffen (zoals ureum), overtollige zouten, overtollig water en lichaamsvreemde stoffen (bijvoorbeeld resten van medicijnen) het bloed uit. De nieren liggen net onder het middenrif achter in de buikholte (BINAS 85A). De nieren filteren het bloed. Een nier bestaat uit nierschors, niermerg en nierbekken. Door de nier gevormde urine komt in het nierbekken terecht en gaat vanuit daar via een urineleider naar de blaas. Twee nierslagaders vertakken van de aorta af. Zij voorzien elke nier van bloed (BINAS 85A). Beide slagaders vertakken tot steeds kleinere slagaders die uitkomen bij de functionele eenheid van een nier: een nefron. In een nefron gaan afvalstoffen uit het bloed waarbij de urine ontstaat. Een nefron bestaat uit het kapsel van Bowman met erin de glomerulus (een netwerk van haarvaten), gevolgd door een nierbuisje en een verzamelbuisje. Daar strak tegenaan lopen de aan- en afvoerende bloedvaten. Het aanvoerend slagadertje gaat in het kapsel van Bowman over in de glomerulus en verlaat het kapsel weer als afvoerend slagadertje. In de glomerulus vindt ultrafiltratie plaats. Eiwitten en grotere bestanddelen zoals rode bloedcellen blijven in de glomerulus achter. Het filtraat komt in het kapsel van Bowman terecht en heet dan voorurine. Het nierbuisje bestaat uit het eerste gekronkelde nierbuisje, de lus van Henle en het tweede gekronkelde buisje. Samen met het verzamelbuisje maakt het nierbuisje uit de voorurine de definitieve urine. Elke nier ontvangt per minuut ongeveer 1 L bloed. Ultrafiltratie: 1. In het kapsel van Bowman gaan kleine slagadertjes over in kluwen haarvaten, de glomerulus. Het aanvoerende slagadertje heeft een grotere diameter dan het afvoerende. Dit maakt de bloeddruk drie keer hoger dan in een ander haarvatennet. De extra hoge bloeddruk levert extra filtratie op. De voorurine gaat naar het eerste gekronkelde nierbuisje. Gemiddeld maak je zo’n 180 L voorurine. Ongeveer 98% gaat terug naar het bloed. Elk onderdeel van een nefron heeft een eigen functie bij de terugresorptie van bruikbare stoffen. 2. De voorurine heeft dezelfde concentratie aan stoffen als het bloedplasma. In het eerste gekronkelde nierbuisje verandert dat. Glucose, aminozuren, vitamines, hormonen, kaliumionen, natriumionen en chloride-ionen gaan vanuit de voorurine tegen de concentratie in (actief transport) via de wandcellen terug naar het bloed. Water volgt door osmose. Ook de colloïd-osmotische waarde van de bloedeiwitten draagt daar aan bij. Gevolg: zo’n 80% van al het water in de voorurine gaat hier terug naar het bloed. Na het eerste gekronkelde nierbuisje bevat de voorurine geen glucose of aminozuren meer. Uitscheiding van waterstofionen, vanuit de weefselvloeistof naar de voorurine, en terugresorptie van HCO₃⁻ beïnvloeden de pH van het bloed. 3. De cellen van het dalende been van de lus van Henle bevatten veel waterkanalen, maar geen transportkanalen voor natriumionen en chloride-ionen. Dat is in het stijgende been andersom. De weefselvloeistof rond de verzamelbuisjes is hypertoon (heeft een hogere concentratie) ten opzichte van de voorurine (BINAS 85C). Via osmose gaat water in het dalende been van de lus terug naar de weefselvloeistof en stijgt de osmotische waarde van de voorurine. 4. Het stijgende been van de lus van Henle bestaat uit twee delen, een dun en een dikker deel. In het dunne deel verlaten natrium- en chloride-ionen de voorurine passief zodat de osmotische waarde van de weefselvloeistof stijgt. In het dikke deel geven cellen actief natrium- en chloride-ionen af aan de weefselvloeistof in het niermerg.
5. In het tweede gekronkelde nierbuisje regelt het hormoon aldosteron uit de bijnierschors (BINAS 89A) de concentraties kalium-, natrium-, en chloride-ionen. Aldosteron regelt dat kaliumionen de nierbuisjes in gaan en dat natrium- en chloride-ionen teruggaan naar het bloed. Water volgt door osmose. Uitscheiding van waterstofionen (vanuit weefselvloeistof naar voorurine) en terugresorptie van HCO₃⁻ beïnvloeden de pH van het bloed. 6. Of cellen van het verzamelbuisje veel water doorlaten, is afhankelijk van het hormoon ADH. ADH stimuleert het transport van extra waterkanalen uit de voorraad in de cel naar het celmembraan: er gaat meer water terug naar het bloed. Het onderste deel van het verzamelbuisje is permeabel voor ureum. De ureum vergroot, samen met de uitgescheiden NaCl, de osmotische waarde van de weefselvloeistof en daarmee het terugresorberen van water uit de voorurine. (BINAS 85C) 7. De definitieve urine gaat via het nierbekken en de urineleider naar de blaas. Het doel van de nieren is het bloed grondig te filteren, maar daarbij ongewenst verlies aan het water en nuttige stoffen te voorkomen. In het kapsel van Bowman heeft de voorurine een osmotische waarde van 0,8 x 10⁶ Pa(BINAS 85C) door de 7,5% eiwitten in het bloedplasma is de osmotische waarde daar iets hoger: ongeveer 0,9 x 10⁶ Pa. Dat helpt mee water terug te resorberen. Van het nierbuisje tot het verzamelbuisje gaan veel zouten met water vanuit de voorurine terug het bloed in. Het volume van de voorurine daalt sterk; de osmotische waarde blijft ongeveer gelijk. Het dalende been van de lus van Henle geeft water af aan de weefselvloeistof. Hierdoor stijgt de concentratie in de voorurine van Na⁺ en Cl⁻. De osmotische waarde van de voorurine is het hoogst onder in de bocht van de lus van Henle. Vanuit het stijgende been van de lus diffunderen Na⁺- en Cl⁻-ionen naar de weefselvloeistof. Gevolg: de osmotische waarde daalt weer. De voorurine in het dalende been komt dus steeds langs weefselvloeistof met een hogere osmotische waarde. Daardoor raakt deze voorurine door waterafgifte steeds meer geconcentreerd en neemt in volume af. In het stijgende been wordt dus de waterafgifte in het dalende been mogelijk gemaakt. Het slagadertje dat het kapsel van Bowman verlaat, mondt uit in een haarvatennet rond het dalende en stijgende been van de lus van Henle. De stroomrichting van het bloed is steeds tegengesteld aan die van de voorurine. Dit tegenstroomprincipe draagt bij aan een stabiele concentratiegradiënt tussen bloed, weefselvloeistof en voorurine. Het transport tussen voorurine en weefselvloeistof is de eerste stap; het transport tussen weefselvloeistof en bloedplasma de tweede. Een stijgend haarvat neemt water uit de weefselvloeistof op en geeft Na⁺- en Cl⁻-ionen af. Een dalend haarvat geeft water af en neemt Na⁺- en Cl⁻-ionen op. De combinatie houdt de concentratiegradiënt tussen weefselvloeistof en bloed intact. De nieren spelen een rol in de waterhuishouding van het lichaam, doordat ze waterverlies via urine weten te beperken. Een juiste pH van het bloed is van belang bij de processen waarbij enzymen een rol spelen. De norm van de pH van het bloed ligt tussen de 7,35 en 7,45. De pH van urine kan variëren van 4,8 en 8,0. De nieren vangen H⁺ uit het bloed door het te laten reageren met NH₃. Dreigt het bloed te verzuren, dan scheiden cellen extra veel NH₃ uit naar het bloed. Dit verlaat via de urine als NH₄⁻ het lichaam. HCO₃⁻ werkt als pH-buffer in het bloed. Bij lage pH-waarden gaat in het kanaaltje van de tweede orde extra vel H⁺ naar de urine (BINAS 85C).
De hormonen aldosteron en ADH regelen de hoeveelheid terugresorptie en uitscheiding in het laatste deel van het nierkanaaltje en het verzamelbuisje. Te weinig zout in het bloed geeft een te lage osmotische waarde, wat leidt tot daling van het bloedplasmavolume. Je nieren geven dan het hormoon renine af, wat leidt tot omzetting van angiotensionogeen uit de lever in angiotensine I (BINAS 85D). In de longen vindt een omzetting plaats in angiotensine II, dat de afgifte van ADH door de hypofyse en aldosteron door de bijnierschors stimuleert. Aldosteron bevordert de terugresorptie van Na⁺ in het laatste deel van het nierbuisje (stap 5). Als het koud is, vernauwen de bloedvaten naar de huid, armen en benen. Daardoor stroomt er meer bloed door de nieren. De bloeddruk in de nierslagader stijgt. Dat betekent meer voorurine per minuut en door de gedaalde ADH-afgifte vindt er weinig terugresorptie van water vanuit de voorurine plaats. Giffen komen tussen cellen terecht. Vanuit de weefselvloeistof komt het gif in de haarvaten. Via een ader gaat het naar de holle ader. Na de kleine bloedsomloop en het begin van de grote, komt het gif via de leverslagader in de lever terecht. De lever is een grote chemische werkplaats waar zo’n 600 verschillende processen plaatsvinden. De lever breekt de gifstoffen af. Hierbij ontstaat veel warmte, daardoor is de lever de belangrijkste verwarmingsbron. De lever weegt ongeveer 1,5 kg en ligt rechtsboven in de buikholte (BINAS 82C). de lever is sterk doorbloed vanuit de leverslagader en de poortader (BINAS 82D). De poortader voert bloed aan uit het darmkanaal, de alvleesklier en de milt met daarin onder andere verteerde voedingsstoffen. De leverslagader voert zuurstofrijk bloed aan. De leverslagader en de poortader vertakken zich tot een gezamenlijk netwerk van speciale haarvaten: sinusoïden (BINAS 82E). De wand van de sinusoïden bestaat uit endotheelcellen en bevat kupffercellen. Dat zijn fagocyten die oude rode bloedcellen, schimmels, parasieten, bacteriën en celresten uit het bloed verwijderen en afbreken. Een groot aantal openingen tussen de endotheelcellen maakt een nauw contact tussen bloed en levercellen mogelijk. Levercellen kunnen hierdoor efficiënt stoffen uit de sinusoïden opnemen en omzetten. Levercellen breken onder andere hormonen, nicotine, cafeïne, alcohol, gifstoffen en geneesmiddelen af. Het “bewerkte” bloed met afbraakproducten gaat via de leverader naar de onderste holle ader. De nieren scheiden de afvalstoffen uit. Galkanalen, die tussen de cellen doorlopen, voeren gal uit de levercellen naar de galgang, die uitmondt in de galbuis. Die komt uit in de twaalfvingerige darm en de galblaas. De lever is de grootste klier in het lichaam. De lever is van belang voor het functioneren van vrijwel alle orgaansystemen. De lever speelt een rol bij: De koolhydraatstofwisseling. Spieren verbranden glucose voor de vorming van ATP. Deze glucose komt uit het bloed. Na een maaltijd nemen spiercellen, vetcellen en de meeste andere weefsels onder invloed van insuline glucose op. Insuline activeert in het celmembraan een transportmolecuul dat dit mogelijk maakt. Lever-, hersen-, nier-, darmcellen en rode bloedcellen hebben andere transportmoleculen. Maar insuline speelt wel een rol in de levercellen. Insuline stimuleert de omzetting van glucose in de polysacharide glycogeen. Daalt door verbranding het glucosegehalte van het bloed, dan zet de lever onder invloed van het hormoon uit de alvleesklier glycogeen om in glucose. Dat vult de glucose in het bloed aan en brengt het glucosegehalte in de buurt van de normwaarde.
Als de glucogeenvoorraden zijn uitgeput, dan maken levercellen ook glucose uit aminozuren en vetten: gluconeogenese. Hierbij komt veel ureum vrij. De vetstofwisseling. De lever ontvangt uit de poortader glycerol en vetzuren en, afhankelijk van je voedsel, ook cholesterol. Je cellen maken zelf ook cholesterol. Dat is nodig voor aanmaak van bepaalde hormonen, zoals oestrogeen, testosteron en de bijnierhormonen (BINAS 67E2). Vetten zijn hydrofoob en niet oplosbaar in het bloedplasma. De lever zet vetachtige stoffen als cholesterol en fosfolipiden om in lipoproteïnen, verbindingen van vetten en eiwitten. In deze vorm kan het plasma de vetachtige stoffen wel vervoeren. Je lichaam gebruikt vetten als brand- en bouwstof, warmteisolatie en voor bescherming van organen. De eiwitstofwisseling. Bij de afbraak van eiwitten ontstaan aminozuren. Een deel is bruikbaar voor de opbouw van nieuwe eiwitten, maar in de lever kunnen overtollige aminozuren worden opgeslagen. De lever breekt ze af: o Deaminering: uit de aminogroep vormt de lever ammoniak. De lever koppelt ammoniak aan CO₂ waarbij ureum ontstaat: 2NH₃ + CO₂ (NH₂)₂CO + H₂O. Dit afbraakproduct gaat via bloed en nieren naar de urine. De lever verbrandt de rest van het aminozuur, wat energie levert. Of de rest wordt omgezet in vet (lipgenese) of glucose (gluconeogenese). De lever kan 11 van 20 aminozuren maken uit een ander aminozuur (BINAS 67C). De lever doet dit via transanimering. Een overtollig aminozuur ruilt zijn aminogroep uit tegen de ketogroep van en ander molecuul. Dit laatste molecuul verandert daardoor in het aminozuur waar in het lichaam vraag naar is. Essentiële aminozuren kan de lever niet vormen uit andere aminozuren. Ze moeten dus in het voedsel voorkomen. Een tekort aan deze aminozuren leidt tot vermoeidheid, haaruitval, verlies van pigmenten voor haarkleur, verlies van spiermassa en verstoring van de hormoonspiegel. Vlees bevat veel dierlijke eiwitten. Deze eiwitten bevatten voldoende van alle essentiële aminozuren. Bij plantaardige eiwitten verschilt dat per voedingsmiddel. Bij een vegetarisch dieet is het daarom belangrijk voldoende van deze essentiële aminozuren met het voedsel binnen te krijgen. Afbraak van rode bloedcellen. Je lever en je milt ruimen restanten van afgestorven rode bloedcellen op. Het ijzer uit hemoglobine slaat de lever op in het eiwit ferritine. Is er te weinig ijzer aanwezig, dan geven je levercellen ijzer aan het bloed af. Bij bloedarmoede is de ferritinevoorraad op. Behalve ijzer ontstaat bij de afbraak van hemoglobine de afvalstof biliverdine. Je lever verwerkt deze stof tot de gele kleurstof bilirubine en scheidt deze uit via de gal. In je darmen zetten darmbacteriën de galkeurstof om waardoor je ontlasting een bruine kleur krijgt. Een klein deel van bilirubine is verantwoordelijk voor de gele kleur van je urine. Galproductie. Je levercellen produceren ongeveer 0,5 L gal per dag (BINAS 82E). Gal is een bittere, groene, stroperige vloeistof. De galzure zouten in de gal kunnen vetten emulgeren: ze verkleinen vetdruppels tot heel kleine druppeltjes. Daardoor kunnen vetverterende enzymen sneller hun werk doen. De lever voert gal via de galgang naar de twaalfvingerige darm. Een deel van de gal gaat naar de galblaas, waar het wordt opgeslagen. Als je iets vets eet, trekt de galblaas samen. Hierdoor stroomt extra gal de darm in. Gal bestaat naast galzure zouten uit bilirubine, cholesterol en andere vetten. Galzure zouten ontstaan in de lever uit cholesterol. Behalve het stimuleren van de vetvertering in de darm, bevorderen ze het transport in de dikke darm doordat de osmotische waarde in de darm verhogen, waardoor de darmcellen water afscheiden. De productiecapaciteit voor galzure
zouten in de lever is beperkt. Zo’n 90% hiervan gaat na resorptie weer terug naar de lever. Daardoor kunnen dezelfde zouten zes tot tien keer per hun werk doen. De bloedopslag. De lever is erg bloedrijk en werkt als bloeddepot dat extra bloed in omloop kan brengen als dat nodig is, bijvoorbeeld als er tijdens het sporten meer zuurstof nodig is in de spieren. Ontgifting. Levercellen breken giftige stoffen die in het bloed komen af. Dit heet detoxificatie. Levercellen zetten alcohol met behulp van alcoholdehydrogenase om in ethanal en vervolgens azijnzuur. Levercellen kunnen ethanal ook omzetten in glucose en vet. Als je regelmatig veel alcohol drinkt, dan hoopt dat vet zich op in de lever, met als gevolg een vergrote lever. Door overmatig alcohol gebruik sterft leverweefsel af. Hiervoor komt bindweefsel in de plaats.
