Human biology Hoofdstuk 2: de chemie van levende dingen 2.3 Leven hangt af van water Water telt voor 60% van ons lichaamsgewicht. 3belangrijke kenmerken: - Watermoleculen zijn polair - Water is vloeibaar op lichaamstemperatuur - Water kan warmte absorberen en vasthouden 2.3.1 Water is een biologisch oplosmiddel Solvent = oplosmiddel = een vloeistof waarin andere substanties oplossen Solute = opgeloste stof = opgeloste substantie Water is de meest belangrijke oplosmiddel. Vb. keukenzout (NaCl): bestaat uit kristallen, wanneer zout in water wordt geplaatst, gaat Na+ en CLvan die kristallen weggaan, en het water zorgt ervoor dat deze niet terugkeren naar de kristallen. Hydrophillic molecules = polaire moleculen die zich aangetrokken voelen tot water en gemakkelijk met hen intrageren. Hydrophobic molecules = nonpolaire, neutrale moleculen die niet makkelijk met water intrageren en meestal er ook niet in gaan oplossen. Vb. wanneer water en olie wordt samengevoegd, gaan de watermoleculen hydrogene banden vormen met elkaar, zodanig dat de olie niet meer in de buurt van het water komt, met de bedoeling om al de olie eigenlijk te splitsen van het water. 2.3.2 Water helpt onze lichaamstemperatuur te reguleren Water absorbeert goed warmte, beter zelf dan de meeste andere vloeistoffen. Dit wil zeggen dat het kan voorkomen dat er extreme temperatuursstijgingen zijn, maar ook dat hij warmte kan vasthouden als er teveel warmte verloren zou gaan. Het feit dat water dit kan helpt ons te voorkomen dat er vlugge veranderingen zijn in lichaamstemperatuur wanneer er veranderingen optreden in metabolisme of omgeving. Ons lichaam genereert warmte tijdens metabolisme, meestal produceren we meer warmte dan we nodig hebben om een constante lichaamstemperatuur te behouden. Hoe kunnen we snel warmte verliezen? - Evaporatie van water (zweten, meer zie hfdst 4)
2.4 het belang van hydrogene ionen = een single proton zonder een electron 2.4.1. Acids (=zuren) doneren hydrogene ionen, basen accepteren ze. De covalente banden tussen zuurstof en hydrogen is moeilijk te breken, maar toch kan het gebeuren. Wnr dit gebeurt, wordt de elektron van één hydrogen atoom overgebracht naar de zuurstofatoom. De water molecule breekt in 2 ionen: een hydrogen ion (H+) en een hydroxide ion (OH-). Acid = zuur = een molecule dat een H+ ion kan doneren (opgeven). Wnr toegevoegd aan puur water, produceert het een zurige oplossing, waarbij de H+concentratie hoger is dan bij puur water. 1
Base = een molecule dat een H+ion kan accepteren (samengaan). Wnr toegevoegd aan puur water, produceert het een basische of alkaline oplossing, met een lagere H+ concentratie dan dat van puur water. Zuren en basen hebben een tegengesteld effect, dus men zegt dat deze elkaar neutraliseren. 2.4.2. De Ph schaal drukt de hydrogene ion concentratie uit. = een meting van de hydrogene concentratie in een oplossing. De schaal gaat van 0 14. Water heeft een ph van 7 = neutraal - Een zurige oplossing heeft een ph minder dan 7 - Een base oplossing heeft een ph meer dan 7 - Ph van bloed is 7.4: een heel klein beetje meer alkaline dan water. De concentratie hydrogen is in bloed lager tav andere ionen, dit is belangrijk en moet zo gehouden worden. o Waarom? Hydrogene ionen zijn smal, mobiel, positief geladen en hoog reactief. - Hydrogene ionen kunnen andere positieve ionen in moleculen plaatsen, hierdoor kunnen ze de moleculaire structuren aanpassen. een verandering in de hydrogen concentratie kan gevaarlijk zijn omdat het de homeostase in gevaar brengt. 2.4.3 buffers minimaliseren de veranderingen in ph Buffer= een substantie dat de veranderingen in ph kan minimaliseren, deze veranderingen kunnen optreden door het toevoegen van een base of zuur aan een oplossing. In bio oplossingen kunnen we buffers zien als paren: waarbij een acid vorm hebben (deze kan een H+ ion doneren) en een base vorm (deze kan een H+ion accepteren). (bv bloed, urine). Wanneer een acid wordt toegevoegd aan een oplossing en de hoeveelheid H+ionen stijgt, gaat de base vorm een deel van die H+ ionen accepteren waardoor de ph waarde niet zal veranderen. (Gelijkaardig voor wanneer een base wordt toegevoegd). Vb van de meest belangrijke buffer paar is bicarbornaat.
2.5 De organische moleculen van levende organismen Organische moleculen= moleculen die carbon (koolstof) en andere elementen bevatten en bij elkaar gehouden worden door covalente (tabel 2.1) banden. 2.5.1 carbon is the common building Block of organic molecules - redelijk zeldzaan in de natuurlijke wereld - het is belangrijk omdat het covalente banden kan vormen - koolstof heeft 6 electronen: 2in de eerste laag en 4 in de 2de laag. Doordat koolstof het meest stabiel is wanneer er 8 electronen zijn in de 2de laag, gaat hij op zoek gaan naar andere moleculen om mee te binden. - koolstof kan covalente banden vormen met hydrogen, nitrogen, oxygen of een andere koolstof. - er kunnen dubbele banden gevormd worden, maar 5 of 6 membered koolstof ringen - macromoleculen 2.5.2. macromolecules are synthesized and broken down within the cell Macromoleculen worden gebouwd in de cel zelf tijdens een proces dat dehydratatie proces (ook wel condensatie reactie) genoemd word. Kleinere moleculen (=subunits) worden bij elkaar gevoegd door covalente banden. En iedere keer een subunit wordt toegevoegd, wordt de equivalent van een watermolecule verwijderd. 2
Vraagt energie Organische macromoleculen worden afgebroken door een proces dat men hydrolysis noemt. Hierbij wordt de equivalent van een watermolecule toegevoegd wanneer een covalente band tussen single subunits worden gebroken. Laat energie vrij Levende organismen synthetiseren 4 groepen van organische moleculen: - Carbohydraten - Lipiden - Proteins - Nuclei acids 2.6 Carbohydraten: wordt gebruikt voor energie en structurele steun 2.6.1 Monosaccharide zijn simpele suikers = meest eenvoudige vorm - Heeft een relatief simpele structuur - 4 meest belangrijke: o Ribose o Deoxyribose (verschil met ribose 1 zuurstof minder) o Glucose (6 koolstof monosaccharide) o Fructose 2.6.2 Oligosacchariden: meer dan 1 monosaccharide samengevoegd = korte strengen van monosacchariden samengevoegd door dehydratatie synthese Vb tafelsuiker of sucrose Sucrose= dissacharide, bestaat uit 2 monosacchariden (glucose + fructose en glucose + galactose) Glycoproteinen = sommige oligosacchariden zijn covalent gebonden aan bepaalde cel membraan proteïnen 2.6.3 Polysacchariden slaan energie op = wnr 1000den monosacchariden worden samengevoegd samen in rechte of vertakte kettingen door dehydratatie synthese. De meest belangrijke in levende organismen is een lange ketting van glucose monosacchariden. Bij dieren is de opslagplaats glycogen, bij planten starch.
2.7 Lipiden: onoplosbaar in water 3 belangrijke subklassen 2.7.1 Triglyceriden zijn energie opslag moleculen = neutrale vetten of vetten, worden gesynthetiseerd door een molecule van glycerol en 3 fatty acids. Fatty acids= kettingen van hydrocarbons, die eindigen in een groep van atomen gekend als een carboxyl groep. - Saturated fats = verzadigde vetten, vrij vast op kamertemperatuur, hebben een volledige complement van 2 hyrogene atomen voor elke koolstof in hun staart, hebben rechte staarten (tekening) vb dierlijke vetten veel ervan zou bijdragen tot cardiovasculaire aandoeningen
3
-
Unsaturated fats = onverzadigde vetten, minder dan 2 hyrdogene atomen in of meer van de koolstof atomen in de staarten. Hierdoor worden dubbele banden gevormd tussen aangrenzende koolstoffen, daardoor “kinks” in de staarten, vloeibaar op kamertemperatuur.
2.7.2 Fosfolipiden zijn de primaire component van cel membranen = een gemodificeerde vorm van vetten, hebben slechts 2 fatty acid staarten, de 3de fatty acid wordt vervangen ofwel door een positief geladen deel ofwel door een negatief geladen deel. Dit zorgt voor een speciale eigenschap: het ene einde van de molecule is polair en dus oplosbaar in water, het andere deel is neutraal en dus relatief onoplosbaar in water. 2.7.3 Steroiden bestaan uit 4 ringen = lijken niet op de lipiden eerder beschreven, maar worden wel zo geclassificeerd omdat ze onoplosbaar zijn in water. Steroïden bestaan uit ruggegraat van 3 6delige koolstofringen en 1 5delig Vb cholesterol hoge niveaus zijn geassocieerd met cardiovasculaire aandoeningen.
2.8 Eiwitten: complexe structuren bestaande uit amino zuren = macromoleculen bestaande uit lange strengen van single units (amino zuren). Alle menselijke eiwitten bestaan uit 2 verschillende aminozuren. Iedere aminozuur heeft een aminogroep aan één eind, een carboxylgroep aan de andere kant, een C—H groep in het midden en een extra groep (R groep) dat iets anders voorstelt (kunnen pos, neg of neutraal zijn). Ons lichaam kan 11 van de amino zuren maken als het nodig is. Meestal hebben we er echter genoeg door ons eten, ook die 9 die we zelf niet kunnen aanmaken. Ook eiwitten worden gevormd door een dehydratatieproces: een single streng van 3 tot 100 amino zuren = polypeptide. Een polypeptide wordt meestal een eiwit genoemd als het meer dan 100 amino zuren heeft en een complexe structuur en functie. Sommige eiwitten bestaan uit meerdere polypeptiden samengelinkt. 2.8.1 Eiwitfunctie hangt af van structuur Iedere eiwitstructuur kunnen we definiëren op minstens 3 niveaus en soms 4. - Primair structuur: voorgesteld door zijn aminozuur sequentie (een 3letter code) - Secundaire structuur: beschrijft hoe de ketting van aminiozuren georiënteerd is in ruimte. o Alfahelix: soort spiraal dat gestabiliseerd is door hydrogene banden tussen aminozuren op regelmatige intervallen o Beta sheet: wordt gevormd wanneer hydrogene banden 2primaire sequenties van aminozuren. - Tertiaire structuur: verwijst naar hoe het eiwit draait en vouwt om een 3dimensionele vorm te worden. Dit hangt af van de sequentie van aminozuren, omdat de locatie van de polaire en geladen groepen binnen de ketting de hydrogene locaties bepalen. Meestal vouwen ze zo dat de neutrale zuren meer aan de binnenkant zitten en de polaire en geladen delen eerder aan de buitenkant. - Quartaire structuur: hoeveel polypeptiden maken de eiwit. - Denaturatie: verwijst naar de permanente onderbreking van een eiwitstructuur, leidend tot een verlies van biologische functie.
4
2.8.2 Eiwitten faciliteren biochemische reacties Een enzym is een eiwit dat functioneert als een biologische catalyst. Een catalyst is een substantie dat de snelheid van de chemische reactie doet toenemen zonder zelf aangepast of geconsumeerd te worden door de chemische reactie. Enzymen kunnen het eindresultaat niet veranderen, alleen versnellen. Sommige enzymen breken moleculen apart, andere brengen ze samen. Algemeen neemt een enzym 1 of meerdere reactanten en verandert ze in producten. Hoe belangrijk is dit nu allemaal? Wel we kunnen starch en glycogen opnemen doordat enzymen de chemische banden tussen glucosemonosacchariden breken.
2.9 Nuclei acids slaan genetische info op DNA en RNA DNA: vertelt iedereen wat te doen. RNA voert de instructies van DNA uit. - DNA heeft de instructies om RNA te produceren - RNA heeft de instructies voor het produceren van eiwitten - Eiwitten bepalen meeste levensprocessen Zowel DNA als RNA zijn samengesteld uit kleinere molecularie subunits = nucleotiden Nucleotiden bestaan uit: een 5koolstof suiker, een single of dubbel geringde structuur bestaande uit nitrogen (een base) en een of meerde fosfaatgroepen. Er zijn 8 verschillende nuclecotiden: 4 in DNA en 4 in RNA. Iedere nucleotide bestaat uit een 5 koolstof suiker molecule (deoxyribose), een fosfaatgroep en een van de 4 verschillende nitrogenbase moleculen (Adenine, Thymine, cytosine of guanine). De complete molecule van DNA bestaat uit 2 verweven strengen van nucleotiden die samengehouden worden door zwakke hydrogene banden. De sequentie van de ene bepaalt de sequentie van de andere. Verschillen tussen RNA en DNA - Het suiker deel is bij RNA ribose - 1 van de 4 nitrogen bevattende basemoleculen is anders (uracil ipv van thymine) - RNA is een single – stranded molecule - RNA is korter 2.10 ATP draagt energie ATP is identiek aan de adenine containing nucleotide in RNA uitgezonderd dat het 2 extra fosfaatgroepen heeft. Het is een universele energiebron voor cellen omdat de banden tussen de fosfaatgroepen veel potentieel energie bevatten. Wnr een cel dan energie nodig heeft breekt het ATP ADP + Pi + energie
5
Hoofdstuk 3: structuur en functies van cellen Celleer: 3 belangrijke principes - Alle levende dingen bestaan uit cellen en celproducten - Een single cel is de kleinste unit dat al de karakteristieken van het leven tentoonsteld - Alle cellen komen alleen van eerder bestaande cellen Celproducten: omvatten materialen van dode cellen en substanties die het resultaat zijn van cellulaire activiteit. 3.1 Cellen worden geclassificeerd volgens hun interne organisatie Alle cellen worden omgeven door een buitenste membraan = plasma membraan. Dit membraam omvat het materiaal die in een cel zit. Cellen kunnen ingedeeld worden in eukaryoten of prokaryoten. 3.1.1 Eukaryoten Menselijke cellen zijn eukaryoten. Bijna alle eukaryoten hebben 3 basis structurele componenten: 1. Een plasma membraan 2. Een nucleus: kern, de nucleus is een membraan gebonden deel dat het genetisch materiaal van de cel en zijn functies omvat. Meestal 1 nucleus, soms meerdere. 3. Cytoplasma: celmateriaal. Het cytoplasma is alles binnen de cel behalve de nucleus. Het bestaat uit een zacht, gelgelijkende vloeistof = cytosol. Het cytosol bestaat uit een variëteit aan microscopische structuren = organellen. Deze doet gespecialiseerde functies zoals vertering van voedingsstoffen. 3.1.2 Prokaryoten = bacteriën. - Hebben een plasma membraan dat omringd is door een rigide celmuur. - Genetisch materiaal zit in een specifieke regio maar GEEN NUCLEUS - Hebben ook organellen. 3.2 Celstructuur toont de celfunctie Eukaryotische cellen lijken vrij goed op elkaar, dit komt omdat alle cellen bepaalde activiteiten uitoefenen die het onderhouden van het leven doen. Er is een sterke link tussen structuur en functie. Alle cellen verzamelen rauw materiaal, scheiden afval uit, maken macromoleculen en groeien en produceren. Geen gemakkelijke taken! - Er een buitenste structuur: definieert de grens - Een infrastructuur: voor steun - Een infocentrum - Productiecentra - Verfijnen, verpakking en versturingcentra - Transportatiecentra - Opslag van energie - Mechanismen voor recyclage of verwijderen van giftig afval De meeste structurele verschillen duiden ook verschillen in functies aan (fig 3.2). - Spiercellen: verschillende mitochondria die energie produceren voor spiersamentrekking.
6
3.2.1 Cellen blijven klein om efficiënt te blijven Ondanks hun structurele verschillen, hebben cellen minstens 1 eigenschap gemeenschappelijk. Ze zijn klein in 1 of meerdere dimensies. Hoe komt het eigenlijk dat we zo weinig grote cellen hebben? - De totale metabolische activiteit van een cel is proportioneel tav het volume van zijn cytoplasma. Om zijn activiteit te ondersteunen, heeft elke cel rauw materiaal nodig in proportie tot zijn grootte. - Alle rauwe materialen, energie en afval kan de cel binnengaan of verlaten door het kruisen van het plasmamembraan - Als objecten groter worden, hun volume neemt toe meer dan hun oppervlakte gebied. Dus hoe groter een cel wordt, hoe meer de kans bestaat dat het zijn groei en metabolisme zal beperken door zijn mogelijkheid om zichzelf te bevoorraden door het kruisen van het plasma membraan. Hoe kleiner hoer beter het zijn afval kan weg krijgen. Sommige cellen hebben vele microscopische projecties van de plasma membraan = microvilli. Dit is een effectieve manier om oppervlakte te vergroten relatief tav zijn volume. Fig 3.3 en 3.4 3.3 Een plasma membraan omvat de cel Vergelijken met een huis. De buitenste structuur van een levende cel is zijn plasma membraan. Het plasma membraan moet toelaten dat bepaalde substanties in en uit de cel kunnen bewegen. En het beperken van andere substanties. Het moet ook toestaan dat info kan overgebracht worden. 3.3.1 Het plasma membraan is een lipide dubbellaag Het plasma membraan bestaat uit 2 lagen van fosfolipiden = lipide dubbellaag (en ook beetje cholesterol en verschillende eiwitten). Ieder deel draagt bij tot de membraan zijn structuur en functies. 1. Fosfolipiden: een specifiek type van lipide met een polair hoofd en een neutrale, nonpolaire staart. In het plasma membraan zijn de 2 lagen van de fosfolipiden zo gearrangeerd dat de nonpolaire staarten in het centrum van het membraan zitten. Één laag van polair hoofd staat in oog met de waterige oplossing in de buitenkant van de cel, en de andere laag staat in oog met de waterige oplossing van de cel zijn cytoplasma. 2. Cholesterol: het verbetert de mechanisme sterkte van het membraan door het voorkomen van te flexibel of te rigide te komen. Het zorgt er ook voor de fosfolipiden niet teveel rond bewegen en helpt eiwitten te verankeren in het membraan. 3. Eiwitten: verschillende eiwitten zijn ingebed in het fosfolipide dubbellaag van het plasma membraan. Een paar membraan eiwitten verankeren in de cel zijn interne steigerachtig steunnetwerk. Plasma membraan eiwitten hebben algemeen 1 regio dat elektrisch neutraal is en een ander dat elektrisch geladen is (pos of neg). De geladen delen hebben de neiging om uit het membraan te breiden en dus in contact te komen met het water, terwijl de neutrale porties vaak ingebed zijn in de fosfolipide dubbellaag. De fosfolipide dubbellaag van het plasma membraan is slechts 3.5 nanometers dik. (dus te smal om gezien te worden met de microscoop). Eerder vergeleken we het plasma membraan met een huis maar er zijn wel enkel verschillen: 1. Het plasma membraan van dierlijke cellen is niet rigide. (als je het zou aanraken dat zou het wrs sponsachtig, nat aanvoelen). 2. De fosfolipiden en eiwitten zijn verankerd aan specifieke posities in het plasma membraan.
7
3.4 Moleculen kruisen het plasma membraan op verschillende manieren Het plasma membraan creëert een barrière tussen de cel zijn externe omgeving en het proces van leven binnenin. Moleculen kruisen het plasma membraan op 3 belangrijke manieren: 1. Passief transport (diffusie en osmosis) 2. Actief transport 3. Endocytosis of exocytosis 3.4.1 Passief transport: principes van diffusie en osmosis Passief transport is passief omdat het moleculen transporteert zonder dat het energie vraagt van de cel. Diffusie Moleculen in een gas of vloeistof bewegen at random. De beweging van de moleculen van één regio naar een ander op een random manier is diffusie. Wanneer er meer moleculen in een regio zijn dan in een ander dan gaan meer moleculen de neiging hebben om te diffuseren weg van de regio met de hoge concentratie en gaan naar de regio met minder concentratie. Maw de netto concentratie van moleculen vraagt dat een er verschil is in concentratie = concentratie gradiënt. Wanneer er een evenwicht is dan zullen de moleculen weer at random gaan bewegen. Fig. 3.6 Toont het proces van diffusie wanneer een hoeveelheid blauwe verf in water wordt geplaatst. Na een tijdje gaan de opgeloste moleculen weg diffuseren van hun regio met de grootste concentratie naar de lage concentratie. Ook water diffuseert op deze manier. Maar de concentratie van water in een oplossing is tegengesteld aan dat van moleculen die niet water zijn. Hoe hoger de concentratie van solutes hoe lager de concentratie water. Osmosis Niet alle substanties kunnen makkelijk in en uit cellen diffuseren. Het plasma membraan is selectief doordringbaar. Dit wil zeggen dat bepaalde substanties wel kunnen passeren en andere niet. Het is hoog doordringbaar voor water. De netto diffusie van water doorheen een selectief doordringbaar membraan noemt men osmosis. Fig. 3.7 Toont het proces van osmosis. In a: een selectief doordringbaar membraan scheidt water af van een oplossing van glucose met water. Hoewel glucose niet kan diffuseren, diffuseert wel het water naar de regio met de laagste concentratie. Osmosis treedt op: de volume in de linker kamer neemt toe, zorgend voor een vloeibare druk (b). uiteindelijk gaat de beweging van water van links naar rechts de beweging van rechts naar links evenwichtig maken. En zo is er geen verdere netto verandering in volume. De vloeibare druk dat een exacte tegengestelde osmosis vraagt noemt men osmotische druk. In c osmotische druk wordt voorgesteld. 3.4.2 Passief transport verandert met de concentratie gradiënt 3 vormen 1. Diffusie door de lipide dubbellaag: de lipide dubbellaag zorgt voor de vrije doorgang van bepaalde moleculen, maar beperkt ook sommige. Bv kleine ongeladen, nonpolaire moleculen kunnen er recht door diffuseren. Polaire of elektrische geladen delen kunnen de laag niet doordringen omdat ze niet oplosbaar zijn in lipiden. 2 belangrijke lipide oplosbare moleculen zijn zuurstof (diffuseert in de cellen en wordt gebruikt voor metabolisme) en koolstofdioxide ( een afvalproduct van metabolisme, diffuseert uit de cellen en wordt verwijderd door het
8
lichaam via de longen). Een ander substantie dan de lipide dubbellaag kan diffuseren is de urea (door de nieren). 2. Diffusie door kanalen: water en vele ionen diffuseren door kanalen in het plasma membraan. De kanalen bestaan uit eiwitten die de hele lipide dubbellaag spannen. De grootte en vorm van deze eiwitkanalen bepalen welke moleculen kunnen passeren. Sommige kanalen zijn altijd open (vb waterkanalen). De diffusie van een molecule door het membraan is grotendeels bepaald door de hoeveelheid van kanalen waardoor de molecule kan. Andere kanalen zijn gesloten, dwz dat ze kan sluiten of openen onder bepaalde omstandigheden. Gesloten kanalen zijn belangrijk bij het reguleren van het transport van ionen in cellen die elektrisch prikkelbaar zijn bv zenuwcellen 3. Gefaciliteerd transport: = gefaciliteerde diffusie genoemd. De molecule passeert niet via een kanaal. Het bindt zich aan een membraan eiwit, waardoor een verandering in de eiwitvorm of oriëntatie getriggerd wordt die de molecule naar de andere kant van het membraan brengt. Wanneer de molecule vrijgelaten is, keert het eiwit terug naar zijn originele vorm. Een eiwit dat een molecule draagt doorheen het plasmamembraan op deze manier noemen we een transport eiwit. Deze manier van transport is erg selectief voor bepaalde substanties. De beweging is altijd van een hoge naar een lage concentratie. vb glucose 3.4.3 Actief transport vraagt energie Actief transport kan substanties doen bewegen doorheen het plasmamembraan tegen hun concentratiegradiënt in. Het vraagt energie, want het laat een cel toe om moleculen in een hoge concentratie te laten ook als is er ergens anders een lage concentratie. Ook actief transport gebeurt door eiwitten die het plasma membraan spannen. Het verschil is dat ze nu energie nodig hebben. Sommige gaan ATP afbreken. Andere gaan energie gebruiken van de “downhill” gefaciliteerde transport van één molecule. Eiwitten die actief moleculen transporten worden soms pompen genoemd. Een van de meest belangrijk is het sodium- potassium pomp (natrium – kalium pomp). 3.4.4 Endocytosis en exocytosis bewegen materialen in 1 massa Sommige moleculen zijn te groot om getransporteerd te worden door de voorgaande methoden. Men gaat dan de moleculen in 1 massa (bulk) gaan transporteren, sommige cellen zoeken hun toevlucht tot endocytosis of exocytosis. Endocytosis = beweegt materiaal in de cel Exocytosis =beweegt materiaal uit de cel Fig. 3.10 toont het proces 3.4.4 Informatie kan overgebracht worden door het plasma membraan Receptor eiwitten die het plasma membraan spannen kunnen info krijgen en overbrengen door het membraan. Fig. 3.11 toont hoe het proces werkt. 3.4.5 De natrium – kalium pomp helpt het celvolume te behouden Belangrijkste taak cel : volume constant houden Plasmamembraan is zacht en flexibel , kan niet tegen uitrekking of hoge vloeistofdrukken. Cellen nemen verschillende materialen op uit extracellulaire omgeving. Ze produceren en slaan moleculen op. Een groot aandeel daarvan is wateroplosbaar. Water kan gemakkelijk in de cel via diffusie (HC9
>LC) . Dit kan het celvolume doen toenemen en de cel zelfs doen scheuren. Hoe vermijden ? - Ervoor zorgen dat opgeloste concentratie in cytoplasma gelijk is aan de opgeloste concentratie in extracellulaire vloeistof. Zo is er geen concentratieverschil en ook geen diffusie van water. Hoe verkrijgen we dat evenwicht ? - Cel staat ionen af die het niet in grote hoeveelheden nodig heeft (Natrium) = eerste functie van Natrium-Kalium pomp Werking natrium-kalium pomp - De pomp heeft 3 bindingsplaatsen voor natrium ( toegankelijk in cel) - Binding van 3 natrium-ionen uit cytoplasma zorgen voor de verbreking van ATP moleculen in ADP, Pi en Energie - Vrijgekomen energie doet de vorm van de pomp veranderen - Natrium wordt vrijgegeven aan het extracellulaire, 2 bindingsplaatsen ontstaan voor Kalium ionen uit het extracellulaire - Kalium ionen worden getransporteerd in de cel Effecten : Vermindering natrium ionen in cel, plasmamembraan is meer toelaatbaar voor kalium dan voor natrium.Want er zijn meer kaliumkanaaltjes dan natriumkanaaltjes. De cel houdt het aantal natrium ionen laag door hen eruit te pompen. Transport van kalium in de cel maakt niet zoveel uit aangezien kalium snel terug uit de cel geraakt. Celvolume regelen : - Volume verkleinen : o Cel verhoogt de werking van de natrium-kalium pomp. Meer natrium ionen weg sturen ,water vertrekt ook ( voor het behouden van het evenwicht) - Volume vergroten : o Cel vermindert werking van de natrium-kalium pomp. Behoudt natrium ionen en water !! Het aantal kalium ionen heeft geen belang bij de controle van het celvolume. Een rode bloedcel heeft meer dan 100 natrium-kalium pompen in zijn plasmamembraan !! 3.4.6 Isotonische extracellulaire vocht behoudt ook het celvolume Toniciteit (spankracht = spanning) verwijst naar de relatieve concentratie van solutes in 2 vloeistoffen. Doordat water zo makkelijk door het celmembraan kan diffuseren, hangt de mogelijkheid van de mens om zijn volume onder controle te houden ook af van de toniciteit van het extracellulair vocht. Extracellulair vocht dat isotonisch is heeft dezelfde opgeloste concentratie als het intracellulair vocht. Cellen behouden een normaal volume in isotonische extracellulaire oplossingen omdat de concentratie van water hetzelfde is vanbinnen als vanbuiten. Bij mensen, isotonische extracellulair vocht is equivalent met ongeveer 9 gram of zout opgelost in een liter oplossing. Wanneer cellen in een hypertonische oplossing worden geplaatst, is dit een concentratie van oplossingen met een concentratie hoger dan de intracellulair vocht, water diffuseert uit de cellen en de cellen krimpen. Dit beperkt de normale functie en de cel sterft. Wanneer cellen in een hypotonische oplossing worden geplaatst met een lagere concentratie van oplossing dan het intracellulair vocht, water gaat de cel binnen en zorgt voor opzwelling van de cel. 10
3.5 Interne structuren dragen specifieke functies 3.5.1 De nucleus controleert de cel De meest opvallende organel van een levend eukaryote is een nucleus. - Informatie centrum van de cel - Meeste genetische materiaal in de vorm van DNA - DNA controleert bijna alle activiteit van een cel - Het buitenste deel van de nucleus bestaat uit een dubbellagige membraan = nuclear membrane, dit houdt het DNA binnen de nucleus. - Nuclear membraan is overbrugd door nuclear pores. Deze zijn te klein om DNA te laten passeren, maar laten wel kleine eiwitten en RNA moleculen door. - Binnen in de nucleus is een dichte regio = nucleolus. Hier worden de componenten van de ribosomen gesynthetiseerd. De componenten gaan door de nuclear pores, waar ze worden samengesteld in de ribosomen in het cytoplasma. 3.5.2 Ribosomen zijn verantwoordelijk voor eiwitsynthese = kleine structuren bestaande uit RNA en bepaalde eiwitten die ofwel vrij zweven in het cytosol of verbonden zijn aan het endoplasmatisch reticulum (=het celorganel dat de meeste biologische moleculen synthetiseert). Ribosomen zijn verantwoordelijk voor maken van specifieke eiwitten. Zij voegen aminozuren in eiwitten door de gepaste aminiozuur te verbinden in de correcte sequentie in een RNA sjabloon. Ribosomen die verbonden zijn aan het endoplasmatisch reticulum laten hun eiwitten vrij in de vouwen van het endoplasmatisch reticulum. Veel van deze eiwitten zijn verpakt in membraan gebonden blaasjes, getransporteerd naar het celmembraan en uitgescheiden. Vrij zwevende ribosomen produceren meestal eiwitten voor onmiddellijk gebruik door de cel. Zie ook fig. 3.14 3.5.3 Het endoplasmatisch reticulum is het productie proces = in samenvoeging met zijn verbonden ribosomen, synthetiseert het de meeste van chemische componenten gemaakt door de cel. Fig. 3.16 toont de structuur van het ER. Het ER is een uitgebreid gevouwde membraansysteem omgeven door een vocht – gevulde ruimte. Een stukje van het ER is verbonden met het nuclear membraan. Sommige regio’s van het ER zijn gestipt met ribosomen. Deze regio’s noemen we het ruwe ER. Regio’s zonder ribosomen noemen we het glad ER. Het ruwe ER is betrokken bij de synthese van eiwitten. Het meeste van de eiwitten gesynthetiseerd door de verbonden ribosomen worden vrijgelaten in het vocht – gevulde ruimte van het ER. Uiteindelijk gaat het gladde ER binnen, waar ze verpakt worden voor transfer naar het Golgi apparaat. Het gladde ER synthetiseert macromoleculen (andere dan eiwitten). Vb lipiden, bepaalde hormonen. Het gladde ER is ook verantwoordelijk voor het verpakken van eiwitten en lipiden voor bestelling naar het Golgi apparaat. Nieuwe gesynthetiseerde eiwitten en lipiden verzamelen zicht in de meest buitenste laag van het gladde ER. Daar zijn kleine porties van de vocht – gevulde ruimte omringd door ER membraan en afgeknepen. Ze vormen blaasjes die vocht, eiwitten en lipiden bevatten. De blaasjes migreren naar het Golgi apparaat, fuseren ermee en laten hun inhoud vrij voor verdere processing.
11
3.5.4 Het Golgi apparaat verfijnt, verpakt en verstuurd = de cel zijn verfijning, verpakking en versturings centrum. Fig. 3.17 Toont de structuur van het Golgi apparaat. In zijn doorsnede lijkt het GA een serie van interconnected vocht – gevulde ruimtes omgeven door membraan. Net als het ER bevat het GA enzymes dat verder de producten van ER verfijnen. Aan de meest buitenste laag van het GA zijn de producten klaar om verscheept te worden naar hun eindbestemming. 3.5.5 Blaasjes: membraan gebonden opslag en verschepings containers. Blaasjes zijn membraan gebonden bollen die iets binnen de cel omvatten. Soms bevatten ze iets in de cel, soms verplaatsen ze het naar een andere plaats. 1. Blaasjes die verschepen en opbergen van cellulaire producten Deze blaasjes omvatten en transporteren producten van het ER en GA. 2. Secretory vesicles ( = afscheidende blaasjes) Bevatten producten met als doel te exporteren van de cel. Migreren naar het plasma membraan en laten hun inhouden vrij uit de cel door exocytosis. Meestal zijn ze afkomstig van het GA 3. Endocytotische blaasjes Omvatten bacterieën en rauwe materialen van de extracellulaire omgeving en brengen ze in de cel door endocytose 4. Peroxisomen en lysosomen Deze blaasjes bevatten enzymes zo sterk dat ze binnen het blaasje moeten gehouden worden ter bescherming van beschadiging van de rest van de cel. Beide zijn geproduceerd door het GA. - De enzymen in peroxisomen vernietigen verschillende toxische afvallen geproduceerd in de cel. Ze vernietigen ook delen die de cel hebben binnengetreden van buitenaf bv alcohol. Het detoxificatie proces treed volledig binnen het peroxisoom op. - Lysosomen bevatten krachtige verterende enzymes. Ze fuseren met endocytotische blaasjes binnen de cel, verteren bacteriën en andere grote objecten. Alsook lossen ze mitochondria op en verwijderen ze. 3.5.6 Mitochondria zorgen voor energie = de organellen verantwoordelijk voor het voorberaden van bruikbare energie. De hoeveelheid ervan in een cel hangt af van hoeveel energie de cel nodig heeft. Fig. 3.19 Een foto van een single mitochondrion en toont zijn structuur en functie. Een glad buiten membraan omvat het hele oppervlak. 3.5.7 Vet en glycogen: bronnen van energie De mitochondria zorgen voor ATP wanneer nodig. Om te vermijden dat cellen niet zonder raken, gaat men dit soms in rauwe vorm opslaan. Deze energie opslagplaatsen zijn niet omgeven in een membraan gebonden container. Sommige cellen slaan rauwe energie op als vetten. Dieten enzo kan zorgen voor een verminderen van het hoeveelheid opgeslagen vetten, maar het zorgt niet voor een vermindering van hun aantal. Andere cellen slaan energie op glycogen granules. 12
3.6 Cellen hebben structuren voor steun en beweging Het zachte plasma membraan is ondersteund door een interne stelling dat de cel helpt zijn vorm te behouden. In toevoeging sommige cellen hebben gespecialiseerde structuren om ze te helpen bewegen. En alle cellen hebben structuren die betrokken zijn bij het bewegen van componenten gedurende cel divisie. 3.6.1 Het cytoskeleton ondersteunt de cel Het cytoskeleton bestaat uit een losjes gestructureerd netwerk van vezels nl microtubules en microfilamenten. Microtubules= kleine, holle tubes Microfilamenten = dunnen vaste vezels. Beide bestaan uit eiwitten. Ze hechten aan elkaar en aan de eiwitten in het plasma membraan = glycoproteïnen. Het cytoskeleton vormt een kader voor het zachte plasma membraan. Het steunt en ankert ook de andere structuren in de cel. 3.6.2 Cilia en flagella zijn gespecialiseerd voor beweging Een paar cellen hebben op haarlijkende cilia of langer flagella. Cilia zijn meestal slechts 2 -10 micron lang. De cellen die het hebben, hebben er veel van. Cilia beweegt materiaal langs het oppervlak van een cel. In mensen, vindt men flagella (ongeveer 200 micron lang) enkel in sperma cellen. Cilia en flagella zijn gelijkaardig van structuur. Ze bestaan vooral uit eiwitmicrotubules samengehouden door elementen te verbinden en omgeven door plasma membraan. 9 paren van gefuseerde microtubules omgeven 2 single microtubules in het centrum. De volledige structuur buigt wanneer tijdelijke verbindingen tussen aangrenzende paren van microtubules gevormd worden. Waardoor de paren naast elkaar glijden. De formatie en vrijlating van deze tijdelijke banden vragen energie in de vorm van ATP. 3.6.3 Centrioles zijn betrokken in cel divisie = korte, staafvormige microtubulaire structuren gelocaliseerd bij de nucleuss. Centrioles zijn essentieel voor het proces van celdivisie omdat zij meedoen aan het richten en delen van het genetisch materiaal van de cel. 3.7 Cellen gebruiken en transformeren materie en energie Levende cellen kunnen energie vrijlaten die opgeslaan is in de chemische banden van moleculen en gebruiken het om te bouwen, op te slaan en af te breken van moleculen die nodig zijn om leven te onderhouden. Metabolisme = de som van alle chemische reacties in het organisme Sommige van deze reacties zijn georganiseerd in metabolische pathways waarbij één reactie volgt op een andere reactie in geordende en voorspelbare patronen. Sommige pathways zijn lineair waarbij het product van één reactie het substraat wordt voor de volgende reactie. Andere metobolische pathways zijn eerder een cyclus waarbij substraat moleculen binnengaan en product molecules buitengaan. 2 basistypes van metabolische pathways: 1. Anabolisme: moleculen worden geassembleerd in grotere moleculen die meer energie bevatten. Een proces dat energie vraagt. Vb de montage van een eiwit van vele aminozuren
13
2. Catabolisme: grotere moleculen worden afgebroken, een proces dat energie vrijgeeft. Vb de afbraak van glucose in water, koolstofdioxide en energie. 2 dingen zijn belangrijke bij metabolische pathways: 1. Bijna iedere chemische reactie vraagt een specifiek enzyme. De cel reguleert en controleert het tarief van chemische reacties door specificiteit en beschikbaarheid van sleutelenzymes. 2. De metabolische activiteit van een levende cel vraagt veel energie. Energie is nodig voor het bouwen van complexe macromoleculen die men alleen vind bij mensen bv eiwitten. Cellen krijgen hun energie door catabolisme van moleculen die dienen als chemische opslagplaatsen van energie. De meest onmiddellijke bron is ATP. De energie in ATP is opgesloten in een chemische band tussen de 2de en 3de fosfaatgroep. Iedere keer de 3de fosfaatgroep verwijderd is van een ATP molecule, wordt er energie vrijgelaten dat de cel kan gebruiken om zijn werk te doen. De reactie is omkeerbaar, dwz dat de aanwezigheid van een fosfaatgroep ADP kan phosphorylate (een fosfaatgroep toevoegen). En dus hercreëren van ATP. ATP ADP + Pi + energie Pi wordt hier gebruikt als de afkorting voor het inorganische fosfaat om het te kunnen onderscheiden van het chemische symbool voor pure fosforus (P) 3.7.1 Glucose geeft de cel energie Cellen kunnen een variëteit aan brandstoffen gebruiken om de energie te krijgen die ze nodig hebben. Het meest beschikbare is glucose. Ofwel eten ofwel glycogen afgeleid. Maar wanneer glucose niet beschikbaar is, kunnen cellen zich keren naar opgeslagen vetten of zelf eiwitten voor brandstoffen. Glucose is een 6koolstof suiker molecule met de chemische formule: C6H12O6. De productie van ATP van glucose gebeurt in 4 stadia: 1. Glycolysis: de 6koolstof glucose molecule is opgesplitst in 2 3 carbon pyruvate moleculen. Energie is vereist om het proces te starten. 2. De voorbereidende stap: in voorbereiding voor de citric acid cycle, pyrucate treed teen mitochondrion in. Een serie van chemische reacties draagt een 2 carbon molecule genoemd acetyl CoA + beetje energie. 3. De citric acid cycle: een acetyl CoA molecule is afgebroken volledig door mitichondriale enzymes en zijn energie is vrijgelaten. De meeste van de energie is gevangen door bepaalde hoog energie electron transport moleculen. 4. De electron transport systeem: meest van de energie afgeleid van de originele glucose molecule is gebruikt om ADP te phosphorylate, het produceren van hoog energie ATP. Fig. 3.24 3.7.2 Vetten en eiwitten zijn extra energiebronnen Tot nu hebben we ons geconcentreerd op de cellulaire catabolisme van glucose. Het meeste van ons lichaamsenergiereserves zijn niet glycogen. Het lichaam slaat meestal slechts 1% van zijn totale energie reserve op als glycogen. Ongeveer 78 % is opgeslaan als vet en 21% als eiwit. Energie wordt voortdurend in en uit ons lichaam gebracht. Onmiddellijk achter een maaltijd, wnr er veel lipiden, glucose en aminozuren beschikbaar zijn, zijn we geneigd om glucose als energiebron te gebruiken. Wanneer we meer calorieën eten dan nodig dan wordt de rest opgeslaan als vet. Vet draagt meer dan 2x de energie die we krijgen van glycogen. Tijdens vet catabolisme worden triglyciriden afgebroken in glycerol en fatty acids. De glycerol kan veranderd worden naar glucose in 14
de lever of het kan veranderd worden naar pyruvic acid, wanneer het de citric acid cycle binnentreedt. Enzymen breken de fatty acid staarten op in 2 carbon acety groepen die ook citric acid cycle binnentreden. Iedere molecule van triglyceride draagt een groot deel van ATP omdat de fatty acid staarten meestal 16 -18 koolstof lang en zo generen ze vele acetyl groepen. 3.7.3 Anaerobic pathways maken energie beschikbaar zonder zuurstof Een kleine hoeveelheid van ATP kan gemaakt worden door anaerobische metabolisme voor korte perioden. Vb glycolysis: door de afwezigheid van zuurstof, wordt glucose afgebroken in pyruvate, maar dan de pyruvate kan niet in de citric acid cycle en electron transport ketting. In plaats wordt pyruvate omgezet naar lactic acid. De opbouw van lactic acid is wat zorgt voor een brandend gevoel en krampen geassocieerd met spiermoeheid wnr niet genoeg zuurstof beschikbaar is voor spierweefsel. Wnr zuurstof opnieuw beschikbaar wordt, wordt de lactic acid gemetaboliseerd door aerobic pathways. Doordat glycolysis de enige stap is dat kan optreden zonder zuurstof, is glucose de enige brandstof dat kan gebruikt worden onder anaerobische condities. De hoeveelheid van ATP is erg beperkt, hoewel alleen 2 moleculen van ATP geproduceerd worden per molecule van glucose ipv 36.
15
Hoofdstuk 4: van cellen naar orgaansystemen Gedurende een heel lange periode in de geschiedenis bestonden alle organismen uit slechts 1 cel. Tot de dag van vandaag zijn er nog veel 1cellige organismen. In feite meer zelfs dan de meercellige organismen. Er zijn echter nadelen aan 1cellige organismen. Ze zijn onderhevig aan de externe omgeving voor iedere benodigdheid van het leven. Cellen kunnen zich echter ook samenvoegen in weefsels, organen en orgaansystemen. 4.1 Tissues (= weefsels) zijn groepen cellen met een gemeenschappelijke functie. Een multicellulair organisme bestaat uit vele cellen die gezamenlijk de functie van het leven delen. Voordelen zijn: grotere vorm en de mogelijkheid in zoeken of onderhouden van een omgeving bevorderlijk voor het leven. In een MC organisme zijn alle cellen gespecialiseerd, maar dit is niet genoeg. Deze functies moeten ook georganiseerd en geïntegreerd zijn zodat ze bruikbaar zijn. Weefsels = groepen van gespecialiseerde cellen die gelijkaardig zijn in structuur en dat gemeenschappelijke functies uitoefenen. 4 belangrijke types: 1. Epitheel weefsel 2. Connective (bindweefsel) tissue 3. Muscle 4. Nervous (zenuwweefsel) 4.2 Epitheelweefsel bedekt lichaamoppervlaktes en holtes. De meeste bestaan uit vellen van cellen die de meeste oppervlakten/holtes van het lichaam bedekken. Vb huid, de bedekking van de longen, bloedvezels, … Epitheelweefsel beschermt de onderliggende weefsels. Ze kunnen zacht zijn, maar ook hoog gespecialiseerd, afval uitscheiden, .. Een paar epitheelweefsels zijn glandular epithelia: die de lichaamsklieren vormen. Klieren zijn epitheelweefsel die gespecialiseerd zijn in het synthetiseren en uitscheiden van een product. - Exocriene klieren: scheiden hun producten uit in een hol orgaan of kanaal vb exocriene klieren in je mond. - Endocriene klieren: scheiden substanties uit die men hormonen noemt in de bloedstroom. Vb thyroide klier: verschillende hormonen uitscheiden die helpen de lichaamsgroei en metabolisme te reguleren. 4.2.1 Epitheelweefsel worden geclassificeerd naargelang de cells vorm 3 types: - Squamous epithelium: één of meerdere lagen van afgeplatte cellen. Ze vormen de buitenste deel van de huid en lijnen de innerlijke oppervlakten van de bloedvezels, longen, mond, keel en vagina. - Cuboidal epithelium: kubusvormige cellen. Ze vormen de nierbuisjes en bedekken ook de oppervlakten van de eierstokken (ovaries) - Columnar epithelium: lange, rectangulaire cellen. Delen van het verteringsstelsel, bepaalde reproductieve organen en de larynx (strottenhoofd). Daarnaast kan je ook opdelen in hoeveelheid van cellagen: - Een simpel epithelium: single laag, heel dun waar moleculen makkelijk doorkunnen. - Stratified epithelium: verschillende lagen, dikker en beschermt de onderliggende cellen.
16
4.2.2 Het basement membraan zorgt voor structurele steun Ligt nabij de cellen die onder het epitheelweefsel liggen, een ondersteunend noncellulaire laag. Het bestaat vooral uit eiwitten uitgescheiden door epitheelcellen en dus eigenlijk een cellulair product. Niet hetzelfde als plasma membraan! Epitheelcellen kunnen verbonden zijn met elkaar door verschillende types van cel knooppunten. Er zijn 3 verschillende types: 1. Tight junctions: verbindt de plasma membranen van aangrenzende cellen zo dicht bij elkaar dat niets kan passeren. Vooral belangrijk bij delen die instaan voor de beweging van het lichaam. Vb verteringsstelsel 2. Adhesion junctions: = spot desmosomes, losser in structuur. De eiwitfilamenten van deze knooppunten laten een beetje beweging van de cellen toe. 3. Gap junctions: stellen verbindings kanalen voor gemaakt van eiwitten die beweging van ionen of water tussen 2 aangrenzende cellen toelaat. Vb in epitheelcellen van de lever, hart, .. 4.3 Bindweefsel (connective tissue) ondersteunt en verbindt delen van het lichaam = ondersteunt de zachtere organen van het lichaam tegen zwaartekracht en verbindt delen samen. Het slaat ook vet op en produceert cellen van bloed. Ze hebben weinig levende cellen. Veel van hun structuur bestaat uit niet levend extracellulair materiaal = de matrix. Gesynthetiseerd door bindweefselcellen en vrijgelaten in de ruimte tussen hen. 4.3.1 fibreus bindweefsel zorgt voor sterkte en elasticiteit = verbindt lichaamsdelen, zorgend voor steun, sterkte en flexibiliteit. Het bestaat uit verschillende types van cellen en vezels. - Collageen vezels: gemaakt van eiwitten, zorgen voor sterkte en lichtjes flexibel - Elastische vezels: vnl van het eiwit elastin, kan stretchen zonder te breken. - Reticulaire vezels: dient soms als een intern structureel framework voor bepaalde zachtere organen. De verschillende vezels zijn ingebed in een grondsubstantie dat bestaat uit water, polysacchariden en eiwitten. Het bevat verschillende types van cellen zoals vetcellen, witte bloedcellen, meest belangrijk zijn fibroblasten. Deze zijn verantwoordelijk voor het produceren en uitscheiden van eiwitten die collageen, elastic en reticulaire vezels omvatten. Fibreus bindweefsel kan onderverdeeld worden naargelang hun zachtheid en vezeltypes: - Loose bindweefsel: = areopolar bindweefsel. Omringt de meeste interne organen, spieren en bloedvezels. Bevat een paar collageen vezels en elastische vezels. - Dense bindweefsel: in pezen, ligamenten en lagere lagen van huid. Het sterktst wanneer het in dezelfde richting als hun vezels. - Elastisch bindweefsel: omringt organen die regelmatig van vorm en grootte veranderen. Vb de maag. - Reticulair bindweefsel: voor de zachtere organen zoals de lever en de weefsels van het lymfatisch systeem. 4.3.2 Gespecialiseerd bindweefsel dient voor speciale functies Een diverse groep dat been, bloed, vetweefsel en kraakbeen omvat. - Kraakbeen: het overgangsweefsel waaruit been ontwikkelt. Het behoudt ook de vorm van bepaalde lichaamsdelen en beschermt bepaalde knooppunten. Kraakbeen bestaat vooral uit 17
-
-
-
collageenvezels. De grondsubstantie van kraakbeen is geproduceerd door cellen die men chrondroblasts noemt en bevat heel veel water. Wanneer kraakbeen zich ontwikkelt, komen de cellen meer en meer omvat in smallere kamers = lacunae. Er zijn geen bloedvezels in kraakbeen, dus de volwassen celles = chrondocytes, behouden hun voedingsstoffen alleen door diffusie. Kraakbeen herstelt ook traag wanneer het beschadigt is. Been: een gespecialiseerd bindweefsel dat alleen uit een paar levende cellen bestaat. Been bestaat uit harde mineralen van calcium en fosfaat. Het heeft ook heel wat bloedvezels waardoor het kan genezen binnen 4 tot 6weken na een breuk. Bloed: bestaat uit cellen hangend in een vloeiende matrix = plasma. Het wordt als een bindweefsel gezien omdat alle bloedcellen van eerdere cellen afstammen liggend in beenderen. Rode bloedcellen transporteren zuurstof en voedingsstoffen naar lichaamscellen en doen afval weg. Witte bloedcellen functioneren in het immuunsysteem dat het lichaam verdedigt. Bloedplaatjes participeren in de mechanismen die bloedklontering veroorzaken na een kwetsuur. Vetweefsel (adipose tissue): erg gespecialiseerd voor vetopslag. Het heeft weinig bindweefselvezels en bijna geen grondsubstantie. Het meeste van zijn volume wordt ingenomen door adipocytes (vetcellen). Dit weefsel ligt vooral onder de huid, waar het als isolatielaag dient. Het is ook een beschermlaag voor interne organen. De hoeveelheid van adipocytes hangt af van je genetische achtergrond. Gewicht verliezen wil niet zeggen dat de hoeveelheid cellen vermindert! (het vermindert het volume). Lipodissolve= een bepaalde techniek dat de vetcellen chemisch onderbreekt.
4.4 Spierweefsel trekt samen om spieren te doen bewegen = bestaat uit cellen die gespecialiseerd zijn voor korter worden, samentrekken waardoor beweging mogelijk is. Het bestaat uit dicht samengepakte cellen die we spiervezels noemen. De vezels zijn meestal lang en dun en liggen parallel naar elkaar. Het cytoplasma van een spiervezel bestaat uit eiwitten. Er zijn 3 types spierweefsel: skeletaal, cardiac en smooth. 4.4.1 skelet spieren bewegen lichaamsdelen Het verbindt met de pezen, die verbonden zijn aan de beederen. Wanneer skelet spieren samentrekken, kunnen lichaamsdelen bewegen. De individuele vezels zijn dunne cilinders te smal om met het blote oog gezien te worden. Ze kunnen wel zo lang zijn als de hele spier. Iedere spiervezel heeft vele nuclei. Een skeletspier kan uit 1000den individuele vezels bestaan, die parallel georganiseerd zijn. Dit zorgt ervoor dat ze samen kunnen trekken waardoor de afstand tussen 2 spierplaatsen verkort worden. Het wordt ook wel een vrijwillige spier genoemd omdat we bewuste controle erover kunnen uitoefenen. 4.4.2 Hartspiercellen activeren elkaar Alleen in het hart. De individuele cellen zijn korter dan skelet spiervezels, en hebben slechts 1 nucleus. Ook hier zijn de cellen parallel georganiseerd. Ze zijn kort en blunded, met kloof knooppunten tussen aangrenzende cellen. Hierdoor kan het hele hart gecoördineerd werken. Het wordt als onvrijwillig beschouwd omdat het werkt zonder onze bewuste controle. 4.4.3 Gladde spieren omringen holle structuren Omringen holle organen en tubes zoals bloedvezels, verteringsstelsel, uterus en bladder. Deze cellen zijn veel kleiner dan skeletspiercellen en hebben slechts 1 nucleus. Ze zijn ruw parallel georganiseerd. 18
Wnr gladde spieren korten, wordt de diameter van de bloedvezel verminderd. Ook hier zijn er kloven tussen aangrenzende cellen. En ook deze spieren zijn onvrijwillig. 4.5 Zenuwweefsel brengt impulsen over Zenuwweefsel bestaat vooral uit cellen die gespecialiseerd zijn in het generen en overbrengen van elektische impulsen door het lichaam. Het ligt in de hersenen, het ruggemerg en de zenuwen die info overbrengen naar en van verschillende organen. Zenuwweefsel cellen die elektische impulsen generen en overbrengen zijn neuronen. Ze bestaan uit 3 belangrijke delen: - Cellicaam: waar de nucleus ligt - Dendrieten: verschillende cytoplasmatische extensies die over het hele lichaam liggen en signalen krijgen van andere neuronen. - Axon: een lange extensie dat elektrische impulsen overbrengt over lange afstanden. Zenuwweefsel omvat ook een ander type van cellen nl glial cellen. Zij brengen geen elektrische impulsen over. Deze spelen een belangrijke rol in het omgeven en beschermen van neuronen en hen te voorzien van voedingsstoffen. 4.6 Organen en orgaansystemen hebben complexe functies Organen= structuren die bestaan uit 2 of meer weefseltypes samengebracht die een specifieke functie of functies uitvoeren. 4.6.1 Het menselijk lichaam is georganiseerd door orgaansystemen Orgaansystemen: groepen van organen die samen een bredere functie uitoefenen die belangrijk is voor overleving van het individuele organisme of voor de hele soort. Vb vertering van voedsel. 4.6.2 Weefsel membanen omlijnen lichaamsholtes Sommige organen of orgaansystemen zijn gelokaliseerd in holle ruimtes in het lichaam. (fig. 4.8). De grote voorste holte is opgedeeld in de thoracale holte en de abdominale holte door het diafragma. De thoracale holte is opgedeeld in 2 pleurale holtes die elk een long bevatten en de percardiale holte die het hart omvat. Het lagere deel van de abdominale holte noemen we soms pelvische holte. De kleinere achterste holte bestaat uit craniale activiteit en spinale activiteit. Weefselmembraan bestaat uit een laag van epitheelweefsel en een laag van bindweefsel die iedere lichaamsholte en vorm van de huid omlijnen. 4 belangrijke types van weefselmembranen: 1. Serous membraan: omlijnen en verdelen holtes in om wrijving tussen interne organen te verminderen. 2. Mucous membraan: omlijnen luchtwegen, spijsverteringskanaal en voorplantingsorganen. 3. Synoviaal membraan: omlijnen de dunne holtes tussen beenderen in beweegbare knooppunten 4. Cutaneous membraan: uiterlijke omlijning. Membraan is dus een algemenere term voor een dunne laag dat iets bedekt of omgeeft. Tot nu toe hebben we 3 verschillende types gezien: - Plasma membraan van fosfolipiden die iedere cel omgeven - Basement membraam van extracellulair materiaal waar epitheelweefsel op rust. - Weefselmembranen die uit verschillende lage van weefsel bestaan die samen liggen en die holtes, organen en hele orgaansystemen bedekken of omgeven. 4.6.3 Beschrijven van lichaamspositie of richting Over het algemeen kan een orgaan of zelfs het hele lichaam omgeschreven worden door 3 vlakken: 19
- Het midsaggitale vlak - Het frontale vlak - Het transverse vlak (doorsnede) Anterior = bij of dichtbij de voorkant Posterior= bij of dichtbij de achterkant Proximal = dichter bij gelijk welk punt naar verwezen wordt. Distal = verder weg
4.7 De huid als een orgaansysteem De correcte naam voor de huid en zijn bijhorende structuren zoals haar, nagels, .. noemt men het integumentary systeem. 4.7.1 Huid heeft meerdere functies - lichaam beschermen van uitdroging - bescherming tegen kwetsuur - defensie tegen invasie van bacteriën en virussen - regulatie van de lichaamstemperatuur - synthese van een inactieve vorm van vitamine D - sensatie: zorgt voor info over de externe wereld door receptoren voor voelen, vibratie, pijn en temperatuur 4.7.2 De huid bestaat uit epidermis en dermis De buitenste laag van de huid zijn epitheelweefsel is epidermis en de binneste laag van bindweefsel is de dermis. De huid rust op een ondersteunende laag de hypodermis, bestaande uit los bindweefsel die vetcellen bevat. De hypodermis is flexibel genoeg om de huid te doen bewegen en buigen. 4.7.2.1 Epidermale cellen worden constant verplaatst De epidermis bestaat uit verschillende lagen van squamous epitheelcellen. 2 types van cellen maken de epidermis: - keratinocytes: meest talrijk, produceert een sterk, waterproof eiwit nl keratine. Keratinocytes die actief delen dichtbij de basis van de epidermis noemt men ook wel basale cellen. Wnr keratinocytes die komen van die basale cellen dichtbij de huidoppervlakte komen, worden ze platter en meer squamous. Uiteindelijk sterven ze en drogen ze uit. Hierdoor creëren ze een waterproof barrière die de onderliggende levende cellen bedekt en beschermt. De versnelle verplaatsing van keratinocytes zorgt dat de huid snel kan genezen na kwetsuur. Een reden waarom de cellen sterven is omdat de epidermis geen bloedvezels heeft. - Melanocytes: minder talrijk. Liggen dicht bij de basis van de epidermis en produceren een donkerbruin pigment nl melanine. Beschermt ons tegen ultraviolete straling. Alle mensen hebben er even veel van. Dus raciale verschillen komen door verschillen in melanocyte activiteit of door verschillen in de ratio van afbraak van melanine eenmaal het geproduceerd is.
20
4.7.2.2 Vezels in de dermis zorgen voor sterkte en elasticiteit Vezels zorgen ervoor dat onze huid kan stretchen wanneer we bewegen en zorgt voor sterkte. Onze huid wordt minder flexibel wanneer we ouder worden doordat de hoeveelheid vezels in de dermis afneemt. De oppervlakte van de dermis heeft verschillende kleine projecties die men papillae noemt. Andere structuren in de dermis: - Haar: heeft een shaft boven de huidoppervlakte en een wortel onder. Haar bestaat uit verschillende lagen van cellen die in een buitenste overlappende dode platte keratinocytes liggen. De wortel van haar is omgeven door verschillende lagen van cellen die we follicles noemen. - Smooth muscle: verbonden aan de basis van de haarfollicle. Het trekt samen wnr je bang bent, koud hebt. - Sebaceous glands: = oil glands. Scheiden een olieachtige vloeistof uit die huid en haar zachter maakt. - Sweat glands: produceren zweet. Bestaat uit opgeloste ionen, kleine hoeveelheden metabolische afval en een antibioticsche peptide nl dermicidin. - Bloedvezels: bevoorraden de cellen van de dermis en de epidermis. - Sensorische zenuwuiteinden: zorgen voor info van de externe wereld. 4.8 Multicellulaire organismen moeten homeostase behouden De omgeving die de cellen van multicellulaire organismen omringt is de interne omgeving van het organisme. Het een klare vloeistof = interstitial vocht. Iedere cel krijgt voedingsstoffen van het interstitial vocht errond en dumpt afval erin. Omdat iedere cel al zijn benodigdheden moet hebben is het belangrijk dat de samenstelling van dit vocht vrij constant wordt gehouden. We noemen dit homeostase. 4.8.1 Homeostase wordt behouden door negatieve feedback. = een controle systeem dat zo werkt dat afwijkingen van de gewenste conditie automatisch gedetecteerd worden en erop gereageerd wordt. Componenten: - Een gecontroleerde variabele: gelijk welke fysieke of chemische eigenschap die kan variëren van tijd tot tijd maar gecontroleerd moet worden om homeostase te behouden. - Sensor: houdt de huidige status van de gecontroleerde variabele bij en stuurt info naar het controle centrum. - Controle centrum: krijgt input van de sensor en vergelijkt met de correcte interne setwaarde van de gecontroleerde variabele. = setpoint. Wnr de huidige waarde en setpoint niet overeenkomen stuurt het dit door naar de effector. - Effector: onderneemt de nodige actie om de inbalans te corrigeren. Het wordt negatieve feedback genoemd omdat het gelijk welke verandering in de gecontroleerde variabele een serie van gebeurtenissen triggert om de homeostase te behouden. 4.8.2 Negatieve feedback helpt onze kernlichaamstemperatuur te behouden De gecontroleerde variabele: kerntemperatuur. Temperatuursensoren in onze huid en interne organen houden dit bij. Deze sensoren sturen signalen naar de zenuwen in het controle centrum (hypothalamus). Het controle centrum gebruikt verschillende combinaties van effector mechanismen om een lagere of hogere temperatuur te verkrijgen.
21
Wnr onder setpoint, gaat de hypothalamus: - Meer zenuwimpulsen sturen naar bloedvezels in de huid, waardoor de bloedvezels gaan samentrekken. Minder bloedtoevoer minder warmte verlies - Stimuleert de skelet spieren waardoor men gaat bibberen genereert warmte Wnr boven setpoint: - Minder zenuwimpulsen sturen naar de bloedvezels in de huid verwijden warmte verlies - Activeert zweetklieren verlies van warmte Hypothalamus werkt ook wnr kerntemperatuur normaal is, op die manier kan het ingrijpen wanneer het nodig is. Enkele punten rond negatieve feedback: - Vele sensoren kunnen tegelijk actief zijn. - Het controle centrum integreert al de binnenkomende info en zorgt voor een gepaste respons - Er kunnen meerdere effectoren en meerdere sensoren actief zijn. 4.8.3 Positieve feedback versterkt gebeurtenissen Een verandering in de gecontroleerde variabele zorgt voor een serie van gebeurtenissen die de originele verandering versterken. Vb geboorte van kind. Geen mechanisme om homeostase te behouden.
22
Hoofdstuk 5: het skelete systeem 5.1 Het skelete systeem bestaat uit bindweefsel Het skelet systeem bestaat uit 3 types van bindweefsel: - Bot: de harde elementen van het skelet waar we het meest bekend mee zijn - Ligamenten: bestaat uit zachte fibreus bindweefsel, ze verbinden de benen met elkaar - Kraakbeen: een gespecialiseerd bindweefsel dat vooral bestaat uit collageenvezels en een elastisch gel – gelijkende vloeistof dat men grondsubstantie noemt. 5.1.1 Botten zijn de harde elementen van het skelet De meeste massa van de botten bestaat uit niet – levende extracellulaire kristallen van calcium mineralen die de botten hard, rigide maken. Maar eigenlijk zijn botten een levend weefsel die verschillende types van levende cellen bevatten. Deze zijn betrokken in botvorming en remodelling, en zenuwen en bloedvezels. Botten hebben 5 belangrijke functies. De eerste 3 (steun, bescherming en beweging) zijn dezelfde voor het hele skelet op zich. De botten van het skelet steunen, omgeven en beschermen vele van onze zachte interne organen zoals lever, longen, … de hechting van botten aan spieren zorgt ervoor dat we onze lichaam kunnen bewegen. De 4de en 5de functie nl bloedcelformatie en minerale opslag. Cellen in bepaalde botten zijn soms de enige bron van nieuwe rode en witte bloedcellen en bloedplaatjes. Zonder dit zouden we sterven binnen enkele maanden. Botten hebben ook een belangrijke lange termijn opslag depot voor 2 belangrijke mineralen nl calcium en fosfaat. Ze kunnen uit botten gehaald worden, maar teveel eruit halen kan ook negatieve gevolgen hebben. 5.1.2 Botten bevatten levende cellen Een typische lange bot bestaat uit een cylindrical shaft (schacht) = de diaphysis en een vergrote knop op het einde = de epiphysis. Dicht compact bot vormt de schacht en bedekt ieder einde. Een centrale holte in de schacht is gevuld met geel bot merg (yellow bone marrow). Het is vooral vet dat we kunnen gebruiken voor energie. Het uiterlijke oppervlakte van het bot is bedekte met een zware laag van bindweefsel nl het periosteum die gespecialiseerde botvormende cellen bevat. Als een epiphysis van een long bot een beweegbaar knooppunt vormt met een ander bot dan is dit knooppunt bedekt met een gladde laag van kraakbeen dat wrijving (friction) vermindert. Binnen iedere epiphysis is er spongy bone. Dit is minder dicht dan compact bone waardoor de botten licht maar sterk kunnen zijn. Het bestaat uit hard relatief sterk trabeculae samengesteld uit calciummineralen en levende cellen. Bij bepaalde botten is de ruimte tussen de trabeculae gevuld met rode bot merg. Stamcellen in dit rode bot merg zijn verantwoordelijk voor de productie van rode en witte bloedcellen en bloedplaatjes. Als we dichterbij kijken zien we dat compact bone grotendeels gemaakt is uit extracellulaire deposits van calciumfosfaat die levende cellen (= osteocytes) omgeven en omsluiten. Osteocytes zijn gearrangeerd in ringen, in cylindrische structuren die we osteons noemen. Osteocytes die het dichtst bij het centrum van de osteons liggen krijgen voedingsstoffen door diffusie van bloedvezels die passeren door een centraal kanaal. Wanneer botten zich ontwikkelen wordt het hard, de osteocytes worden “gevangen” in een holle kamers die we lacunae noemen. De osteocytes die in direct contact met elkaar zijn via dunnen kanalen noemen we canaliculi. Hierin, zijn de uitbreidingen van het cel cytoplasma van aangrenzende osteocytes samengevoegd door gap junctions. Door het uitwisselen van voedingsstoffen doorheen deze gaten worden alle osteocytes voorzien van voedingsstoffen ook 23
al is de osteocyte niet dichtbij een bloedvezel. Afval wordt in de omgekeerde richting uitgewisseld en verwijderd van de botten door bloedvezels. In spongy bone, zijn osteocytes niet afhankelijk van centrale kanalen voor voeding en afval. De “slanke structuur van de trabeculae” van spongy bone geeft iedere osteocyte toegang tot dichtbij bloedvezels in rode bot merg. 5.1.3 Ligamenten houden botten samen Ligamenten hechten botten aan elkaar. Ze bestaan uit dicht fibreus bindweefsel. Ligamenten verlenen sterkte aan bepaalde knooppunten maar nog steeds beweging toelatend tussen botten in relatie tot elkaar. 5.1.4 Kraakbeen leent steun Bestaat uit vezels van collageen en/of elastine in een grondsubstantie van water en andere materialen. Kraakbeen is gladder en meer flexibel dan botten. Het wordt gevonden waar steun onder druk belangrijk is en waar enige beweging noodzakelijk is. Er zijn 3types kraakbeen in ons lichaam: - Fibrocartilage: bestaat vooral uit collageenvezels gearrangeerd in dikke bundels. Het weerstaat zowel druk als spanning. De intervertebrale disks tussen de vertebrae en ook bepaalde disk gelijke ondersteunende structuren in de knie joint (memisci) zijn gemaakt van fibrocartilage. - Hyaline cartilage: een glad bijna glasachtig kraakbeek van dunne collageenvezels. Het vormt de embryonische structuur die later botten worden. - Elastisch cartilage: vooral elastine vezels, hoog flexibel. Het leent structuur aan het buitenste oor en de epiglottis (een stuk weefsel dat de larynx bedekt tijdens slikken). 5.2 Botontwikkeling begint in het embryo In de vroegste fasen van foetale ontwikkeling, worden de rudimentaire modellen van toekomstige botten gemaakt vanuit hyaline kraakbeen door kraakbeen vormende cellen = chrondroblast. Na ongeveer 2 -3 maanden van foetale ontwikkeling, sterven de chrondroblasten en de kraakbeenmodellen beginnen op te lossen en vervangen door botten. Dit proces noemen we ossificatie. Hier wordt geconcentreerd op het proces voor lange botten. Nadat de chrondroblasten sterven, gaan de kraakbeenmodellen gradueel afbreken binnenin de toekomstige schacht en epiphysis van het bot, zo maken ze plaats voor de bloedvezels om te ontwikkelen. De bloedvezels dragen botvormende cellen = osteoblast in het gebied voor het ontwikkelen van het periosteum. De osteoblasts scheiden een mix van eiwitten uit = osteoid. Deze vormen een matrix die een interne structuur en sterkte aan het bot verlenen. Osteoblasts scheiden ook enzymes uit die de kristallisatie van harde mineraal zouten van calciumfosfaten faciliteren = hydroxyapatite. Hoe meer dit gebeurd, hoe meer de osteoblasts ingebed raken in het harderwordend botweefsel. In matuur compact bone, is ongeveer 1/3 van de structuur osteoid en 2/3 zijn kristallen van hydroxyapatite. Uiteindelijk gaat de snelheid waarmee de osteoblast de osteoide matrix produceren en de minerale deposits stimuleren verminderen. Osteoblast worden meer mature osteocytes ingebed in hun individuele lacunae. Mature osteocytes blijven behouden in het bot matrix. Botten blijven verlengen tijdens de kindertijd en adolescentie. Dit is omdat een smalle strip van kraakbeen = groeiplaat in iedere epiphysis blijft. Chrondroblast activiteit is geconcentreerd op de BUITENZIJDE van de plaat, terwijl de conversie van het kraakbeenmodel naar bot door osteoblasts geconcentreerd is BINNEN de plaat. Als effect, verlengt het bot terwijl de 2 groeiplaten verder van elkaar migreren. Botten groeien ook in breedte doordat osteoblast meer bot op het buitenste oppervlak juist onder het periosteum neerleggen. 24
Het botontwikkelingsproces is gecontroleerd door hormonen, chemische stoffen uitgescheiden door endocriene klieren. Het meest belangrijke hormoon in de preadolescentie is groeihormoon. Deze stimuleert de botverlenging activiteit van de groeiplaat. Tijdens de puberteit stimuleren de geslachtshormonen (testosteron en oestrogeen) ook de groeiplaat. Maar vanf 18j voor meisje en 21 voor jongens deze hormonen zeggen tegen de groeiplaat dat het moet stoppen met groeien. Ze verlengen niet meer, maar kunnen we nog verbreden. 5.3 Mature botten ondergaan remodelling en herstel hoewel botten stoppen met groeien, wil dit niet zeggen dat ze niet meer veranderen. Bot is een dynamisch weefsel dat voortdurend vervanging, remodeling en herstel ondergaat. Bot remodeling en herstel is grotendeels door een 3de type van botcellen = osteoclasts. Osteoclasts snijden door mature bot weefsel, lossen de hydroxyapatite op en verteren de osteoide matrix. Het vrijgelaten calcium en fosfaationen gaan het bloed binnen. Tabel 5.1 5.3.1 Botten kunnen veranderen van vorm, grootte en sterkte. Over tijd, kan constante remodeling de werkelijke vorm van botten veranderen. De samendrukkende stress op een bot zorgt voor kleine elektrische stromen binnen het bot. Deze stromen stimuleren de botvormende activiteiten van osteoblasts. Voortdurende oefening vergroot de algemene botmassa en sterkte. Het behoud van homeostase van botstructuur hangt af van de precieze balans van de activiteiten van osteoclasts en osteoblasts. Osteoporosis= een algemene conditie waarbij botten een groot deel van hun massa verliezen door een imbalans over vele jaren op die 2 cellen. 5.3.2 Botcellen zijn gereguleerd door hormonen Wanneer bloedniveaus van calcium onder een bepaald punt vallen gaat het parathyroid hormoon de osteoclasts stimuleren om meer botoplossende enzymes uit te scheiden. Hierdoor gaat meer bot worden opgelost waardoor calcium en fosfaat vrijgelaten wordt in de bloedstroom. Wanneer calcium niveaus boven een bepaald punt liggen gaat het hormoon calcitonin de osteoblast activiteit stimuleren, waardoor calcium en fosfaat verwijderd wordt van het bloed en gedeponeerd wordt in het bot. 5.3.3 Botten ondergaan herstel Wanneer je een bot breekt, gaan de bloedvezels in dit bot bloeden waardoor een massa van geclot bloed ontstaat = hematoma. Inflammatie, zwelling en pijn vergezelt de hematoma de dagen onmiddellijk na de kwetsuur. Het herstelproces begint binnen enkele dagen wanneer de fibroblasten migreren naar het gebied van kwetsing. Sommige fibroblasten worden chrondroblasten en samen produceren ze een taai fibrocartilage band = callus tussen de 2 gebroken delen van het bot. Een callus kan voelen als een hard, oprijzende ring op het breukpunt. Dan arriveren osteoclasts en beginnen ze de dode fragmenten te verwijderen van het originele bot en de bloedcellen van het hematoma. Uiteindelijk, arriveren osteoblasts om de osteoid matrix te deponeren en de kristallisatie van calciumfosfaat mineralen aan te moedigen. En de callus wordt omgezet in bot. Uiteindelijk wordt de tijdelijk band dicht en terug hard. Botten gaan zelden 2x op dezelfde plaats breken omdat het herstelde punt vaak dikker is geworden. Het herstelproces kan weken tot maanden duren. Over het algemeen gaat het proces trager naarmate je ouder wordt.
25
5.4 Het skelet beschermt, ondersteunt en laat beweging toe Botten kunnen geclassificeerd worden in 4 types gebaseerd op hun vorm: - Lang: vb de botten van de vingers - Kort: vb die van de vuist, deze zijn even lang als ze breed zijn - Plat: vb craniale botten, ribben, zijn dun, plat en soms gebogen met enkel een kleine hoeveelheid van spongy bone gesandwiched tussen 2 lagen van compact bone. - Onregelmatig: vb de vertebrae, omvat een variëteit van vormen die niet in de andere categorieën passen. De 206 botten in ons lichaam en de verschillende bindweefsel die hen samenhouden vormen het skelet. Het skelet heeft 3 belangrijke functies: 1. Het dient als een structureel raamwerk voor steun voor de zachtere organen 2. Het beschermt bepaalde organen van fysieke kwetsuren 3. Door de manier waarop botelementen van het skelet samengehecht zijn, kunnen bepaalde delen van het lichaam flexibel bewegen. Het skelet is opgedeeld in het axiale skelet en het appendiculaire skelet 5.4.1 Het axiale skelet vormt de middenlijn van het lichaam Bestaat uit de schedel, sternum, ribben en de wervelkolom (vertebral column). 5.4.1.1 De schedel: craniale en faciale botten De menselijke schedel bestaat uit 2dozijn botten die de hersenen beschermen en de structuur van het gezicht vormen (fig. 5.6). o De craniale botten: zijn platte botten die de hersenen omvatten en beschermen. o Beginnend aan de start van de schedel hebben we het frontale bot: voorhoofd en bovenste delen van oogholte (eye socket) o Bovenste linker en rechterkant: 2 pariëtale botten o Lagere links en rechts: 2 temporale botten. o Tussen het frontale en temporale bot heb je sphenoide bot: achterkant van de 2 oogholtes o De ethmoid bot draagt bij tot het oogholte en ondersteunt ook de neus. o De 2 smalle nasale botten: alleen de bovenste kant van de neus. o Smalle lacrimale botten. o Mandible o Andere botten zie boek 5.4.1.2 De wervelkolom: het lichaam zijn belangrijkste axis Het ondersteunt het hoofd, beschermt het ruggemerg (spinal cord) en dient als plaats van hechting voor de 4 ledematen (limbs) en verschillende spieren. Het bestaat uit een kolom van 33 onregelmatige botten = vertebrae. We verdelen de wervelkolom in in 5 anatomische regio’s: - Cervical: 7 vertebrae, nek - Thoraric: 12 vertebrae, borstkast en thorax - Lumbar: 5 vertebrae, lagere deel van de rug - Sacral: 5 gefuseerde vertebrea, in het sacrum of bovenste pelvische regio - Coccygeal: 4 gefuseerde vertebrae, de coccyx of tailbone. Wervels hebben 2 verbindingstukken (= articulaties) achter hun hoofdonderdeel. Ook articulaties
26
met de ribben. Ruggenmerg gaat door een holte tussen articulaties en de hoofdonderdelen. Naburige wervels worden gescheiden door een tussenwervelschijf (bestaande uit zacht gelatine center , harde buitenkant van fibro kraakbeen). - Tussenwervelschijven zijn shockdempers, beschermen wervels - Wervelkolom flexibeler Sterke impact , onverwachte beweging kan tussenwervelschijf bijeendrukken -> zacht center beweegt zich naar buiten->duwt tegen spinale zenuwen -> intense rugpijn = hernia. Gebeurt het vaakste in de lumbale wervels Schade aan wervelkolom kan leiden tot volledige,gedeeltelijke verlamming
5.6 Ziektes en stoornissen van het skelet systeem 5.6.1 Sprains (verstuikingen) betekent schade aan de ligamenten Wordt veroorzaakt door gestretchte of gescheurde ligamenten. Vaak is er een interne bloeding met blauwe plekken, zwelling en pijn. Vb verstuikte enkel. Het duurt lang tot het geneest omdat ligamenten weinig cellen hebben en weinig bloedtoevoer. Wanneer een groot ligament volledig gescheurd is, geneest dit niet van zelf en operatie kan nodig zijn. Soms kan het knooppunt gestabiliseerd worden door een stuk pees of door herpositionering van ligamenten. In die knie is het niet goed. 5.6.2 Bursitis en tendinitis worden veroorzaakt door inflammatie (ontsteking) Verwijst naar ontsteking van de bursae of tendons na kwetsuur. Oorzaken kunnen het kwetsuren zijn aan de tendons, fysieke schade, bacteriën. Dit herstelt ook niet snel. Behandeling is vooral gedurende 24u koude opleggen, rusten en pijnmedicatie nemen. Vb tenniselleboog. 5.6.3 Artritis is ontsteking van de knooppunten De meest voorkomende vorm is osteoartritis, een degeneratieve aandoening. Het kraakbeen dat het uiteinde van de botten bedekt raakt versleten. Er is vermeerderde wrijving tussen de botoppervlakten en de knooppunten komen ontstoken en pijnlijk. Medicatie of operatie kan helpen. ≠rheumatoide arthritis: dit wordt veroorzaakt door het lichaam zijn eigen immuunsysteem 5.6.4 Osteoporose is veroorzaakt door excessief botverlies Het leidt tot broze, makkelijk gebroken botten. Symptomen zijn: moeite met wandelen, meer kans op botkwetsuren, gebogen houding. Een erg traag progressief botverlies treedt op bij zowel vrouwen als mannen na 35 door een lichte imbalans tussen de ratio’s van botafbraak door osteoclast en nieuwe botvorming door osteoblasts. Vrouwen lijken meer bot te verliezen dan mannen. Andere risicofactoren zijn roken, een sedentaire levensstijl, lage calciuminname en ondergewicht. Het goede nieuws is dat het kan voorkomen worden. 2 preventiestrategieën zijn genoeg calcium en vitamine D innemen en voortdurende training doorheen het leven. Ook verschillende medicatie is beschikbaar zoals biphosphonates. Deze inhiberen de botreabsorptie functie van osteoclasts.
27
Hoofdstuk 6: het musculaire systeem 6.1 Spieren produceren beweging of genereren spanning 6.1.1 Skeletspieren zorgen ervoor dat botten kunnen bewegen Fig. 6.2 en bijhorende tekst De meeste skeletspieren zijn gehecht aan botten via pezen (tendons), slechts enkele zijn alleen gehecht aan andere spieren of aan huid. Het skelet is een complexe set van hendels die gestuurd kunnen worden in verschillende richtingen door het ontspannen of spannen van skeletspieren. Één eind van een skeletspier = origine sluit zich aan bij een bot dat relatief stationair blijft. Het andere eind van de spier = insertion hecht aan een ander bot. Wanneer de spier samentrekt, wordt zijn insertion getrokken naar zijn origine. Fig. 6.2 B Triceps relaxeert biceps trekt samen Biceps relaxeert triceps trekt samen 6.1.2 Een spier is samengesteld uit vele spiercellen Bij een doorsnede van een spier zien we dat deze gearrangeerd is in bundels die we fascicles noemen die elk ingesloten zitten in een schede van een type fibreus bindweefsel die we fascia noemen. Elke fascicle bevat van 12 tot 1000den individuele spiercellen of spiervezels. Het buitenste oppervlak van de hele spier is bedekt door meerdere lagen fascia. Op het einde van de spier komen alle fascia samen die de pezen vormen die de spier aan het bot hechten. Een single spiercel bevat meer dan 1 nucleus. De nuclei liggen net onder het celmembraan omdat bijna de hele binnenkant van de cel gepakt is met lange cilindrische structuren parallel gearrangeerd = myofribril. Deze bestaan uit eiwitten actine en myosine. Wanneer myofibrils samentrekken, wordt de spiercel ook korter. Fig. 6.3 en 6.4 6.1.3 De samentrekkende unit is een sacromeer Als we dichter kijken naar een single myofibril zien we een gestreepte verschijning dat zich herhaalt gedurende regelmatige intervallen. Verschillende patronen bestaan maar de meest belangrijke is de Z – Lijn. Een segment van een myofibril van één z lijn tot de volgende noemen we een sacromeer. Een sacromeer bestaat uit 2 soorten eiwitfilamenten. Dikke filamenten bestaande uit myosine worden afgewisseld op regelmatige intervallen met filamenten van een ander eiwit nl actine. Fig. 6.5 6.2 Individuele spiercellen trekken samen en ontspannen 6.2.1 Spieren hebben energie nodig om samen te trekken en te relaxeren Tabel 6.1, 6.2 en 6.3
28
Hoofdstuk 7: bloed Alle cellen in het lichaam hebben nood aan voedingsstoffen en moeten afval weg krijgen. Diffusie is één van de manieren om dit te doen, maar niet de enige. Er is een nood aan een systeem dat de homeostase van het interstitutioneel vocht behoudt. Bij mensen is dit systeem het circulatorisch systeem. Dit bestaat uit het hart, bloedvezels en het bloed dat erdoor circuleert. (fig. 7.1) Dit systeem zorgt dat alle cellen hebben wat ze nodig hebben en doet alle afval weg. Het circulatorisch systeem zorgt dat er bloed stroomt door ons lichaam, brengt het nodige ruwe materiaal naar het interstitutioneel vocht en verwijdert afval. 7.1 De componenten en functies van bloed Bloed = een gespecialiseerd bindweefsel, bestaat uit gespecialiseerde cellen en celfragmenten (in een waterige oplossing van moleculen en ionen). 3 belangrijke functies: 1. Transport: transporteert alle substanties nodig in ons lichaam. Alsook zuurstof van de longen, hormonen van de endrocriene klieren, … Bloed transporteert ook het afval van cellulair metabolisme weg van lichaamsweefsels. 2. Regulatie: van lichaamstemperatuur, volume van water in het lichaam, ph van lichaamsvloeistoffen. 3. Defensie: bloed heeft gespecialiseerde defensiecellen die ons helpen te beschermen tegen infecties en ziekte. En het zorgt ook dat we niet teveel bloed verliezen door bloedklontering. Al deze functies zijn belangrijk voor het behouden van homeostase. Bloed is zo ingewikkeld dat wetenschappers nog geen vervanger hebben kunnen maken, als iemand bloed nodig heeft dan is het bloed van een ander persoon de enige oplossing. Volwassen mannen hebben ong 5-6 liter bloed, vrouwen 4-5 liter. Verschillen hierin zien we ook in verschillen in lichaamsgrootte. Algemeen stelt bloed 8% van je lichaamsgewicht voor. Hoewel bloed een uniform kleur heeft bestaat het uit heel wat componenten (tabel 7.1). 2 grote categorieën: - Het vloeibare deel: plasma - De cellulaire componenten of gevormde elementen: rode cellen, witte cellen en bloedplaatjes. Wnr je bloed door een centrifuge brengt gaan de cellulaire elementen naar de bodem zinken omdat deze een grotere dichtheid hebben dan plasma (fig.7.2). Rode bloedcellen zijn het grootste deel van de cellulaire elementen en gaat het meest naar beneden. 7.1.1 Plasma bestaat uit water en opgeloste stoffen De bovenste laag van de centrifuge, ong 55% van het totale volume is plasma (geelachtig). Plasma is het transportmedium voor bloedcellen en bloedplaatjes. Ong 90% van plasma is water. De rest zijn opgeloste eiwitten, hormonen en meer dan 100 verschillende kleine moleculen. De grootste groep zijn dus plasma eiwitten. Deze hebben heel wat functies. Belangrijke eiwitten zijn albumines, globulines en clotting eiwitten. Ong 2/3 zijn albumines. Deze dienen vooral om een goede waterbalans tussen bloed en interstitiutioneel vocht te behouden. Ze zijn gemaakt in de lever en binden ook aan bepaalde moleculen en drugs en helpen bij het transport ervan in het bloed. Globulines zijn een diverse groep dat verschillende substanties doorheen het bloed transporteert. Vele beta globulines binden aan lipide moleculen zoals cholesterol. Wnr dan een eiwit zich hieraan hecht creëert het een lipoprotein. 2 medisch belangrijke lipoproteinen zijn de “low – density lipoproteins” (LDLs) en de “high –density lipoproteins” (HDLs). De LDLs worden vaak de slechte 29
cholesterols genoemd omdat hoge niveaus hiervan gerelateerd zijn aan een groter risico op cardiovasculaire aandoeningen. HDLs duiden vaak op een lager risico. Gamma globulines functioneren als een deel van het lichaamsdefensie. Daarnaast heb je ook nog alpha globulines. Clotting proteïnen spelen een belangrijke rol in het proces van bloedklontering. Plasma transporteert een variëteit aan moleculen oa ionen (elektrolyten), hormonen, voedingsstoffen, afvalproducten en gassen. - Elektrolyten: zoals sodium en potassium dragen bij aan de celfunctie en celvolume - Hormonen: chemische boodschappen van het endocriene systeem transporteren info doorheen het lichaam. - Voedingsstoffen: zoals carbohydraten, aminozuren, vitaminen, … geabsorbeerd door spijsverteringskanaal en geproduceerd door de metabolische reacties van cellen. - Afvalproducten: carbondioxide, urea en lactic acid - Gassen: oxygen 7.1.2 Rode bloedcellen transporteren zuurstof en carbon dioxide RBC vormen de grootste groep van de cellulaire elementen, we noemen ze ook wel erythrocytes. RBC functioneren vooral als dragers van zuurstof en koolstofdioxide. RBC geven bloed kleur en de belangrijkste reden waarom bloed zo kleverig is. RBC zijn smal, plat, donutachtig, hun midden is dunner dan de buitenkant. Dit is een ongewone vorm voor de mens maar het biedt heel wat voordelen voor RBC. Ze zijn flexibel zodat ze kunnen buigen en samentrekken doorheen kleine bloedvezels. RBC zijn vooral gespecialiseerd in het transporteren van zuurstof. Mature RBC hebben geen nucleus en geen organellen. In essentie zijn het vochtgevulde zakken van plasma membraan opgepropt met bijna 300 miljoen moleculen van zuurstof bindend eiwit = hemoglobine. Hemoglobine bestaat uit 4 polypeptide kettingen die elk een hemegroep bevatten. In het centrum van ieder hemegroep zit een ijzeratoom die een band kan vormen met een zuurstofmolecule. RBC hebben een gebrek aan mitochondriën en genereren ATP door anaerobische pathways. Verschillende factoren beïnvloeden het binden van hemoglobines met zuurstof. Hemoglobines binden zuurstof het meest efficiënt wanneer de concentratie van zuurstof relatief hoog is en de PH ongeveer neutraal. Deze condities vindt men in de longen. In de longen, diffuseert zuurstof in het bloedplasma en dan in de RBC. Daar bindt het zich met de ijzeratomen in hemoglobine. Het binden van zuurstof met hemoglobine verwijdert een beetje zuurstof in de plasma waardoor er meer plaats is om meer zuurstof te diffuseren van de longen in de plasma. Hemoglobine met 4zuurstof moleculen noemen we oxyhemoglobine. De band tussen hemoglobine en zuurstof moet tijdelijk zijn, want het moet zuurstof kunnen vrijlaten wanneer het nodig is. In lichaamsweefsel die zuurstof gebruiken voor hun metabolische activiteit is de concentratie van opgeloste zuurstof en PH lager. Onder deze conditie wordt zuurstof vrijgelaten aan de cellen die het nodig hebben. Hemoglobine dat zuurstof opgeeft noemen we deoxyhemoglobine. 7.1.3 Hematocrit en hemoglobine reflecteren de zuurstof dragende capaciteit Het percentage bloed dat uit RBC bestaat noemen we hematocriet. Het een relatieve meting van de zuurstof dragende capaciteit van bloed. Normaal 43-49% in mannen en 37-43% bij vrouwen. Een gerelateerde iets is de hoeveelheid hemoglobine er in het bloed zit. Dit wordt uitgedrukt in grams per 100ml bloed. Normaal voor mannen: 14-18gm% en voor vrouwen 12-14gm%. Een laag hematocriet kan duiden op anemia of een andere stoornis. Een hoge waarde kan ook risicovol zijn omdat het bloed dikker maakt en kan zorgen voor klontering. In zeldzame gevallen kan
30
er polychythemia optreden. Dit is een stoornis van het beenmerg waarbij er teveel RBS geproduceerd worden. 7.1.4 Alle bloedcellen en bloedplaatjes komen van stamcellen Stamcellen delen herhaaldelijk doorheen ons leven en produceren voortdurend inmature cellen die zich ontwikkelen in bloedplaatjes en de verschillende types van mature rode en witte bloedcellen. 7.1.5 RBC hebben een korte levensduur Sommige stamcellen ontwikkelen zich in onvolwassen cellen = erythroblasts. Deze komen gevuld met hemoglobine en ontwikkelen zich in volwassen RBC of erythrocytes. Terwijl ze volwassen worden verliezen ze hun nucleus en organellen waardoor ze zich niet kunnen reproduceren. Dit is de reden waarom ze niet lang leven, slechts 120 dagen. Het moment dat ze er zijn maken ze wel bijna 3000 tripjes op een dag zuurstofdragend van de longen naar het weefsel en CO2 terug van de weefsels naar de longen. Doordat ze zo’n kort leven hebben moeten ze heel ons leven lang blijvend geproduceerd worden. Oude en beschadigde RBC worden verwijderd van het circulerend bloed en vernield in de lever en milt (spleen) door macrophagen. Deze zijn afgeleid van monocytes de grootste witte bloed cellen (WBC). Macrophagen omgeven, verzwelgen en verteren de RBC. Dit proces noemen we phagocytosis. De 4 peptide kettingen van hemoglobine moleculen worden ontmanteld in hun aminozuren en de aminozuren worden dan gerecycleerd om nieuwe eiwitten te maken. De ijzeratomen van de heme groepen keren terug naar het rode beenmerg waar ze opnieuw gebruikt worden voor de productie van nieuwe hemoglobines voor nieuwe RBC. De heme groepen worden omgezet door de lever naar een geelachtig pigment nl bilirubin. In normale omstandigeden wnr hemoglobine wordt afgebroken in de lever, mixt bilirubin met de gal (bile) dat uitgescheiden wordt tijdens vertering en passeert in de darmen. Wnr de lever er niet in slaagt om bilirubin uit te scheiden in de gal of wnr het galkanaal geblokkeerd is, kan bilirubin zich opstapelen in het bloedplasma. Hoge niveaus hiervan maken de huid en slijmmembranen geelachtig en kan het wit van de ogen geel doen maken. Deze conditie noemen we jaundice(geelzucht). Het kan ook veroorzaakt worden door een toename in de ratio van RBC afbraak. 7.1.6 RBC productie is gereguleerd door een hormoon. Regulatie van RBC afbraak is een negatief feedback systeem. De hoeveelheid RBC is niet gereguleerd, alleen hun effect. Bepaalde cellen in de nieren monitoren de beschikbaarheid van zuurstof. Wanneer de beschikbaarheid om één of andere reden daalt dan gaan deze cellen ervoor zorgen dat de nieren een hormoon uitscheiden nl erythropoietin. Dit hormoon is getransporteerd in het bloed naar het rode beenmerg waar het de stamcellen stimuleert om meer RBC te maken. Wnr de zuurstof dragende capaciteit van bloed terug op een gepast niveau is, gaan de cellen minder productie van erythropoietin doen en keert de RBC productie terug naar normaal niveau. Sommige mensen hebben hiervan te weinig, maar er bestaat medicatie die dit hormoon bevat. Sommige atleten misbruiken dit, men spreekt dan ban bloeddoping. Het kan echter ernstige gezondheidsgevolgen hebben. Meer RBC hart moet meer werken kans op hartaanval, bloedklontering, … 7.1.7 Witte bloedcellen verdedigen het lichaam Ong 1% van het bloed bestaat uit WBC of leukocytes. Ze zijn groter dan RBC, hebben een nucleus, maar geen hemoglobine. Moeilijk om te identificeren onder een microscoop. Er zijn 2 grote categorieën: - Granular leukocytes (granulocytes) - Agranular leukocytes (agranulocytes) 31
Beiden bevatten granules in hun cytoplasma die gevuld is met eiwitten en enzymen om hen te helpen bij het verdedigingswerk. De meeste WBC hebben een korte levensduur, wrs omdat ze kwetsuren oplopen tijdens de verdediging. Monocytes kunnen overleven gedurende enkele maanden, lymphocytes voor enkele dagen tot vele jaren. Dode en beschadigde WBC worden verwijderd van het bloed door de lever en de milt. Circulerende niveaus van WBC stijgen wanneer het lichaam bedreigd wordt door virussen, bacteriën of andere. Wnr geactiveerd lijkt ieder type van WBC in staat om chemicals te produceren die de productie van nieuwe WBC stimuleren van het beenmerg en alsook de vrijlating van de opgeslagen WBC van de milt. Rode cellen blijven volledig in het vasculaire systeem uitgezonderd in gevallen wan weefsel beschadiging. 7.1.7.1 Granular leukocytes: neutrophils, eosinophils en basophils Neutrophils Telt voor ong 60% van WBC. De eerste WBC om infectie te bevechten. Neutrophils omgeven en verzwelgen vreemde cellen. Vooral bacteriën en soms fungi. Hun hoeveelheid kan dramatisch stijgen tijden acute bacteriële infectie zoals appendicitis of meningitis. Eosinophils Ong 2-4%. Hebben 2 belangrijke functies. Het eerste is het lichaam verdedigen tegen grote parasieten zoals wormen. Deze parasieten zijn te groot om te omgeven. In plaats gaan clusters van eosinophils iedere parasiet omgeven en het bombarderen met verterende enzymen. De 2de functie is het vrijlaten van chemicaliën die ernst van allergische reacties modereren. Basophils Meest zeldzame WBC, ong 0.5%. De granules in het cytoplasma van basophils bevatten histamine, een chemische stof dat de ontstekingsrespons initieert. Wnr lichaamsweefsels beschadigt zijn, scheiden basophils histamine uit, zorgend dat aangrenzende bloedvezels bloedplasma vrijlaten in het beschadigde gebied. Het plasma brengt voedingsstoffen mee dat zorgt voor herstel. 7.1.7.2 Agranular leukocytes: monocytes en lymphocytes Monocytes ong 5%. Ze kunnen huizing opnemen in lichaamsweefsel. Ze stimuleren ook de lymphocytes om het lichaam te beschermen. Monocytes lijken vooral actief tijdens chronische infecties zoals tbc en tegen virussen en bepaalde bacteriële parasieten. Lymphocytes ong 30%. Ze worden gevonden in het de bloedstroom, amandelen, milt, lymfeknopen en thymus gland. Ze worden geclassificeerd in 2 types: B lymphocyten en T lymphocyten. De Bcellen geven aanleiding tot plasma cellen die antilichamen produceren, gespecialiseerde eiwitten die beschermen tegen micro organismen en andere vreemde indringers. De T cellen richten zich op en vernietigen specifieke bedreigingen zoals bacteriën, virussen en kankercellen. 7.1.8 Bloedplaatjes zijn essentieel voor bloedklontering Minder dan 1% van het hele bloed bestaat uit bloedplaatjes. Deze zijn afgeleid van megakaryocytes, dit zijn grote cellen afgeleid van stamcellen in het beenmerg. Megakaryocytes circuleren nooit, ze blijven in het beenmerg. Plaatjes zijn kleine stukjes van megakaryocyte cytoplasma en celmembraan. Omdat plaatjes geen levende cellen zijn, blijven ze slechts 5-9 dagen in circulatie. Ze zijn betrokken bij bloedklontering.
32
7.2 Hemostasis: stoppen van bloedverlies 7.2.1 Vasculaire spasmen trekken bloedvezels samen om bloeddoorstroming te verminderen Het vermindert de directe outflow van bloed, minimaliseert de beschadiging als voorbereiding op latere stappen in hemostasis. Als de vezels smal zijn, duwen spasmen de innerlijke muren samen en kunnen zelfs de bloeding volledig stoppen. Vasculaire spasmen duren meestal ong een halfuur. 7.2.2 bloedplaatjes blijven samen om een gescheurde vezel te dichten Wnr het lijnen van een bloedvezel breekt, waardoor onderliggende eiwitten in de vezelmuur bloot komen te liggen, gaan plaatjes opzwellen, ontwikkelen ze puntige extensies en beginnen ze samen te klompen. Ze komen ook sticky en beginnen ze zich te hechten aan de muren van de vezel en aan elkaar. Meer en meer plaatjes ondergaan ditzelfde proces. Het resultaat is een bloedplaatjes stop dat het beschadigt gebied sluit. Als het een kleine scheur is kan het in een paar seconden opgelost zijn, wanneer het ernstiger is treedt er bloedklontering op. 7.2.3 een bloedklonter vormt zich rond de plaatjes stop (plug) Het 3de stadium in hemostasis is de vorming van bloedklonters waar tijdens het bloed verandert van een vloeistof naar een gel. Minstens 12 substanties dragen mee aan deze reacties. We focussen ons op 3 klonteringsfactoren: 1. Prothrombin activator. 2. Thrombin 3. Fibrinogen Beschadiging aan bloedvezels stimuleert de vezels en dichtgelegen plaatjes op prothrombin activator vrij te laten. Dit activeert de conversie van prothrombin een plasma eiwit in een enzyme die we thrombin noemen. Deze reactie vereist de aanwezigheid van calcium ionen. Thrombin faciliteert de conversie van een oplosbaar plasma eiwit, fibrinogen, in lange onoplosbare draden van een eiwit die we fibrin noemen. De fibrindraden winden zich rond de plaatjesplug op de plaats van de wonde. En zo vormen ze een soort net van vezels dat vangt en houdt plaatjes, bloedcellen en verschillende moleculen tegen de opening. Dit kan zich in minder dan een minuut vormen. Kort daarna, beginnen plaatjes in de klont samen te trekken, de klont de dichten en de vezelmuren tegen elkaar te duwen. Algemeen duurt het gehele proces minder dan een uur. Wnr een stap in dit proces geblokkeerd wordt, kan dit levensbedreigend zijn. Vb hemophilia: een erfelijke aandoening veroorzaakt door tekort aan één of meerdere clottingfactoren. Hemophilia A (meest voorkomende vorming) missen de clottingsfactor VIII. Bepaalde medicatie kan er ook voor zorgen dat dit proces anders verloopt vb aspirine. 7.3 Menselijke bloedtypes Onze cellen hebben verschillen oppervlakte eiwitten die het immuunsysteem herkent en identificeert als ZELF. Dus behorend tot ons. Vreemde cellen dragen verschillende oppervlakte eiwitten die het immuunsysteem als niet zelf beoordeelt. ANTIGEN= een niet zelf cel eiwit dat het immuunsysteem van een organisme stimuleert om het organisme te verdedigen. ANTIBODY= onderdeel van de verdediging, het immuunsysteem gaat een tegengesteld eiwit produceren. Antibodies vallen de antigenen aan, ieder antibody heeft specifieke antigenen om aan te vallen. Antibodies drijven vrij rond in het bloed en lymfe tot ze een indringer ontmoeten met het matchende antigen. Ze binden aan het antigen molecule om een antigen – antibody complex te maken dat het vreemde deel markeert voor vernieling.
33
7.3.1 ABO bloed typering is gebaseerd op A en B antigenen RBC worden geclassificeerd volgens het ABO bloedgroep systeem. Bijna alle individuen behoren tot 1 van de 4 groepen: A, B, AB of O. - Type a heeft A antigenen - Type B heeft B antigenen - Type AB heeft zowel A als B antigenen - Type O heeft geen antigenen. Ter aanvulling ieder individu heeft ook circulerende antibodies: - Type A heeft B antibodies - Type B heeft A antibodies - Type AB heeft geen antibodies - Type O heeft zowel A als B antibodies Deze antibodies vallen de RBC aan met vreemde antigenen, beschadigen hen en zorgt dat ze “agglutinate” of samenklompen. Wnr dit extreem is, kan de klomp een bloedvezel blokkeren wat kan leiden tot de dood. In toevoeging, hemoglobine vrijgelaten door beschadigde RBC kunnen de nieren blokkeren, leidend tot nierfalen. Een nadelig effect van bloedtransfusie is een transfusie reactie. Heb je type A dan kan je van type A of Type O bloed krijgen. Een transfusie van B of AB zou jouw antibodies aanwakkeren op de B antigenen te gaan aanvallen. Type B kan enkel krijgen van Type B of Type O. Type AB kan van iedereen bloed krijgen, maar kunnen alleen aan andere AB geven. Type O kan aan iedereen geven maar enkel van o krijgen. 7.3.2 Rh bloedtypering is gebaseerd op de Rh factor Ong 85% van de Amerikanen is Rh positief. Dit betekent dat ze het Rh antigen op hun rode bloedcellen dragen. Ong 15% is Rh negatief, zij hebben dit antigen niet. Dwz dat hun immuunsysteem voortdurend reageert op gelijk welke vreemde Rh antigen door antibodies ertegen te maken. Deze factor is vooral belangrijk wanneer een rh negatieve vrouw zwanger wordt van een rh positieve man. Als de baby dan rh positief is en er lekt een beetje bloed van de baby in de moeder, gaat het lichaam van de moeder reageren en antibodies aanmaken. Deze gaan dan de baby aanvallen. Dit kan leiden tot hemolytic disease of the newborn. Dit is een stoornis die zich kenmerkt door een verminderde hoeveelheid RBC en toxische niveaus van hemoglobin afbraak producenten in de baby. Het kan leiden tot mentale retardatie of dood. Het risico is groter bij een 2de baby. Dit komt omdat bij de 1ste baby de kans dat het bloed in aanraking komt pas later bij de zwangerschap is wnr de baby geboren wordt. Bij een 2de zwangerschap is ons lichaam op de hoede en gaat het veel vlugger reageren. Om dit te voorkomen krijgt de moeder een injectie van anti – Rh antibodies. Wnr blijkt dat de baby rh positief is, krijgt de moeder een 2de injectie. Deze gaan dan de slechte cellen vernietigen. 7.3.3 bloedtypering en crossmatching verzekeren bloedverenigbaarheid ABO bloedtypering wordt gedaan door plasma met anti – A of anti – B antibodies toe te voegen aan het getrokken bloed. Als het bloed agglutinates dan bevat het de antigenen die de antibodies matchen. AB+ noemen we universele ontvangers, O- universele donoren. Soms kan het echter zijn dat er toch een ander type bloed/antibodie/.. is. Daarom gebruikt men ook de cross – matching methode: men gaat kleine samples van bloed mixen van donor bloed met ontvanger plasma en ontvanger bloed met donor plasma en beide combinaties onderzoeken voor agglutination. Als het niet optreedt dan is het bloed een goeie match. 34
7.4 Bloed Stoornissen 7.4.1 Bloedvergiftiging: infectie van bloedplasma Normaal gezien is bloed goed verdedigt door het immuunsysteem. Maar soms kunnen micro – organismen het bloed aanvallen, overwelmen de verdediging en vermeerderen heel vlug in het bloedplasma. Ze kunnen giftig zijn van zichzelf of giftige stoffen vrijlaten. We noemen dit bloedvergiftiging of septicemia of toxemia. Het kan komen van besmette wonden, urinaire infecties, grote tandprocedures. Preventie: goed wassen, dokter consulteren van zodra tekenen van koorts, rillen, snelle hartslag, … 7.4.2 monoclueosis: besmettelijke virale infectie van lymphocytes Veroorzaakt door het epstein – Barr virus. Ook wel de kusziekte genoemd. Symptomen kunnen zijn: koorts, hoofdpijn, pijnlijke keel, moeheid, gezwollen amandelen en lymfeknopen. Geen behandeling, maar de meeste herstellen vanzelf na 4-6weken. 7.4.3 Anemia: vermindering in het bloeds zuurstofdragende capaciteit Anemia: algemene term. Alle oorzaken zorgen voor gelijkaardige symptomen: bleke huid, hoofdpijn, moeheid, duizeligheid, moeite met ademen en hartkloppingen. Belangrijke types zijn: - Ijzertekort anemia: hemoglobine te weinig ijzer minder hemoglobine minder zuurstof ronddragen. Het kan ev ook veroorzaakt worden door de onmogelijkheid van het spijsverteringssysteem om ijzer goed te absorberen. Pillen of veel voedsel met ijzer is. - Hemorrhagic anemia: anenmia door bloedverlies bv door parasieten, schade, menstruatie,… behandeling is het zoeken naar de oorzaak en het behandelen. - Pernicious anemia: tekort aan vitamine B12 absorptie door het spijsverteringskanaal. - Hemolytic anemia: resultaat van beschadiging of vroege vernieling van RBC. Één oorzaak is sickle – cell disease. Een erfelijke aandoening waarbij de RBC een abnormale sickle shape aannemen wnr de zuurstof concentratie laag is. 7.4.4 Leukemia: oncontroleerbare productie van WBC Kenmerk: oncontroleerbare proliferatie van abnormale of onvolwassen WBC in het beenmerg. Dit zorgt voor een belemmering van de productie van andere bloedcellen. Er zijn 2 belangrijke categorieën: - Acuut - Chronisch Van beiden denkt men dat het komt van een mutatie van een WBC die zorgt voor oncontroleerbare celdivisie. Mogelijke oorzaken kunnen zijn: virale infectie of blootstelling aan straling of schadelijke stoffen. Ook genetische factoren kunnen een rol spelen. Er kunnen heel wat symptomen optreden zoals weefsels kunnen makkelijk blauw plekken geven door onvoldoende plaatjes. Anemia kan optreden als het bloed niet genoeg RBC heeft, botten kunnen gevoelig zijn, .. Behandeling kan soms genezing bieden. Meestal omvat het straling en chemo dat de snelle verspreiding van kankercellen tegen moet gaan. Dit vernielt echter ook de normale stamcellen, waardoor transplantatie nodig is. 7.4.5 Multiple myeloma: ongecontroleerde productie van plasma cellen Een type kanker. Plasma cellen zijn een type van lymphocytes die verantwoordelijk zijn voor het maken van antibodies. MM zorgt dus voor teveel van deze antibodies. En maakt het lichaam dus
35
kwetsbaar voor infecties. Botten komen gevoelig, minder calcium. Behandeling is antikanker medicatie en straling. 7.4.6 Thrombocytopenia: vermindering in plaatjes hoeveelheid Kan optreden door verschillende zaken zoals virale infectie, anemia, leukemie, … symptomen: makkelijk blauwe plekken, neusbloeding, bloeding in de mond, bloed in urine, hevige menstruatie. Behandeling van de onderliggende oorzaak is meestal voldoende, soms is operatieve verwijdering van de milt nodig.
36
Hoofdstuk 8: hart en bloedvezels Het hart is een pomp. Het bestaat volledig uit levende cellen en cellulair materiaal. Het kan 80-100 jaar van continue werking doorstaan zonder even te moeten stoppen voor herstel. Zijn output kan volledig aangepast worden naar gelang de vraag van zo’n 5-25 liter bloed per minuut. Het hart en de bloedvezels worden het cardiovasculaire systeem genoemd. Het hart zorgt voor meer kracht om het bloed te bewegen en het vasculaire systeem representeert een netwerk van vezels waardoor het bloed stroomt. 8.1 Bloedvezels transporteren bloed We delen de bloedvezels in in 3 belangrijke types: - Arteries (slagaders) - Capillaries (haarvaten) - Veins (aderen) Fig. 8.1 toont de werking gedetailleerd 8.1.1 Slagaders transporteren bloed weg van het hart Wnr bloed het hart verlaat wordt het in grote, spierachtige, dikke muurachtige slagaders gepompt. Deze transporteren bloed weg van het hart. Ze heb een dikke spierlaag omdat ze hoge druk moeten kunnen weerstaan. Slagaders kunnen een beetje stretchen als reactie op de hoge druk, maar zijn toch nog sterk genoeg om die hoge druk jaar na jaar te kunnen weerstaan. Een 2de functie van de slagaders is bloed opslaan dat erin werd gepompt en deze naar de haarvaten brengen. De elastische terugslag van de slagaders is de kracht dat de bloeddruk behoudt tussen hartslagen. De vezelmuur van de slagaders is als een sandwich met 3 verschillende lagen die de lumen omgeven (= holle binnenkant van de vezel) 1. De dunne binnenlaag of endothelium: een laag van platte, squamous epitheelcellen. Het is een verderzetting van de omlijning van het hart. De platte cellen blijven dicht bij elkaar zodat ze een oppervlak vormen dat wrijving tot een minimum kan houden en promoot smooth bloed flow. 2. Net buiten de binnenste laag is er een laag dat vooral uit smooth muscle bestaat met verwoven elastisch bindweefsel. Bij de meeste slagaders is dit de dikste laag. Tonische contractie van de smooth muscle van de grote en medium grote slagaders doet de slagaders verstijven en helpt hen grote druk van binnenin te weerstaan. 3. De buitenste laag bestaat uit een taaie ondersteunende laag van bindweefsel vnl collageen. Het ankert vezels aan het weefsel en beschermt hen van kwetsuur. Doordat slagaders voortdurend onder hoge druk staan, hebben ze meer kans op kwetsuren. Als het endothelium beschadigt raakt, kan bloed door de andere lagen raken waardoor er een splitsing kan optreden. Dit noemt men een aneurysm of ballooning van de vaatwand. Sommige aneurysm zorgen ervoor dat de gladde spieren en endotheliale lagen een bobbel naar binnen vormen, waardoor er een vernauwing van de lumen optreedt zodat er minder bloed van een orgaan of andere regio van het lichaam stroomt. Soms zijn ze symptoomloos tot ze breken waardoor massale interne bloeding optreedt of zelfs dood. Vaak duurt het jaren tegen ze zich ontwikkelen waardoor het wel kan opgespoord worden en geopereerd worden.
37
8.1.2 Arterioles (kleine slagaders) en precapillary sphincters reguleren de bloedstroom Uiteindelijk bereikt het bloed de arterioles, dit zijn de kleine slagaders. De grootste slagader in ons lichaam is de aorta, deze is ong 2.5 cm breed. In contrast, kleine slagaders hebben een diameter van 0.3 mm of minder. Op het moment dat bloed door de kleine slagaders stroomt is de bloeddruk lager geworden. Meestal hebben de kleine slagaders de buitenste laag van bindweefsel niet en ook hun gladde spierlaag is dunner. Naast bloedopslag en transport hebben ze ook nog een 3de functie die de grotere slagaders niet hebben nl ze helpen de hoeveelheid bloed dat naar ieder haarvat stroomt te reguleren. Ze doen dit door het samentrekken of relaxeren van de gladde spierlaag. Waar een kleine slagader hecht met een haarvat is er een band van gladde spieren = precapillary sphincter. Deze dienen als poorten dat bloedstroom in de haarvaten controleert. VASOCONSTRICTION= contractie van vasculair gladde spieren. Vasoconstrictie van kleine slagaders en precapillary sphincters vermindert hun diameter en zo minder bloedstroom in de haarvaten. VASODILATION= relaxatie van vasculair gladde spieren. Vasodilatie van kleine slagaders en PS vermeerdert hun diameter en meer bloedstroom in de haarvaten. Heel wat zaken kan zorgen voor constrictie of relaxatie zoals zenuwen, hormonen en condities in de lokale omgeving van de kleine slagaders en de PS. 8.1.3 Haarvaten: waar bloed substanties uitwisselt met weefsels Kleine slagaders verbinden met de kleinste bloedvezels nl haarvaten. Deze zijn dunmurige vezels die gem slechts 1/100 van een mm zijn in diameter. Ze zijn zo dun dat RBC vaak één voor één moeten gaan om er door te kunnen. Extensieve netwerken van haarvaten noemen we capillary beds. Deze vinden we bijna overal in het lichaam waardoor je bijna altijd zal bloeden gelijk waar je je snijdt. Door hun design kunnen haarvaten bloed uitwisselen met zuurstof, koolstofdioxide, voedingsstoffen en afval met weefselcellen. De muur van haarvaten bestaat uit een single laag van squamous epitheelcellen. Microscopische poriën doorboren deze laag waardoor cellen gescheiden zijn door smalle spleetjes. De gaatjes zijn groot genoeg om vocht te kunnen uitwisselen, maar niet te groot om de meeste RBC en plasma in de haarvaten te houden. Haarvaten zijn de enige bloedvezels die materialen kunnen uitwisselen met het interstitutioneel vocht. Fig. 8.4. 8.1.4 Lymfatisch systeem helpt bloedvolume te behouden Hoewel de inbalans tussen de hoeveelheid plasmavocht gefilterd door de haarvaten en de hoeveelheden hergeabsorbeerd niet groot is het verloop van één dag toch zo’n 2-3 liter. Dit teveel aan plasma vocht moet terug naar het cardiovasculair systeem of al het vocht zal eindigen in het interstitutioneel vocht. De teveel aan plasma vocht wordt opgepikt door een systeem van blinde vezels nl lymphatic capillaries dit is een onderdeel van het lymfatisch systeem. Het lymfatisch systeem pikt ook objecten op in het interstitutioneel vocht dat te groot is om te diffuseren in de haarvaten. Uiteindelijk breng het teveel aan vocht terug naar de aderen bij het hart. 8.1.5 Aders keren terug naar het hart Net zoals de slagaders bestaan de muren van de aders uit 3 lagen weefsel. De buitenste 2 lagen zijn wel veel dunner dan deze van de slagaders. Aders hebben ook een grotere diameter lumen dan de slagaders. De anatomische verschillen tussen beiden maken ook hun functionele verschillen uit. Terwijl bloed door het cardiovasculaire systeem stroomt, gaat de bloeddruk steeds lager en lager worden. De druk in de aders is slechts een kleine fractie van de druk in de slagaders dus aders hebben minder nood aan muursterkte. De grotere diameter en de hogere rekbaarheid van aders maakt dat ze zich kunnen stretchen zodat ze zich kunnen aanpassen aan grote volumes van bloed 38
tijdens lage druk. Aders dienen ook als bloedvolume reservoir voor het gehele cardiovasculaire systeem. Bijna 2/3 van al het bloed in jouw lichaam is je aders. De rekbaarheid van aders kan leiden tot problemen wnr het bloed terugkeert naar het hart nl zwaartekracht. Als je rechtstaat, heeft bloed de neiging zich samen te troepen in je aders van jouw voeten of benen. Mensen die veel tijd spenderen rechtop, kunnen varicose veins ontwikkelen. Dat zijn permanent gezwollen aders. Ze komen het meest voor in de benen en voeten. In ernstige gevallen komt de huid rond de aders droog en hard omdat het weefsel niet genoeg bloed krijgt. Vaak kan het opgelost worden door een injectie. 3 mechanismen helpen de aders in het terugbrengen van bloed naar het hart. 8.1.5.1 Skeletspieren persen aders Op weg naar het hart passeren aders veel skeletspieren. Terwijl we bewegen en deze spieren samentrekken en ontspannen, duwen ze tegen de aders waardoor bloed naar het hart wordt geduwd. 8.1.5.2 éénrichtingsvalven laten enkel éénrichtingsdoorstoming van bloed toe De meeste aders hebben valven die bestaan uit kleine vouwingen van de binnenste laag die uitsteken in de lumen. De structuur van deze valven laat bloed toe slechts in één richting te stromen nl naar het hart. Ze openen passief en sluiten wnr het bloed terug begint te stromen. Skeletspieren en valven worden samen de skeletspierpomp genoemd fig.8.5. 8.1.5.3 Druk geassocieerd met ademen duwt bloed naar het hart Drukveranderingen in de thoraric en abdominal holtes tijdens het ademen. Wnr we inademen vermeerdert de abdominale druk en drukken de abdominale aders samen. Tegelijk vermindert de druk binnen de thoraric holte en de thorarisch aders verwijden. Het resultaat is bloed dat geduwd wordt van de abdomen in de borstkast naar het hart. Dit effect wordt ook respiratory pump genoemd. 8.2 Het hart pompt bloed door de vezels Het hart ligt in de thorarische holte tussen de longen en achter het sternum of borstbeen. Het hart bestaat vooral uit hartspier, deze spier verbindt niet met botten. In plaats daarvan pompt het onophoudelijk in een indrukkende beweging om bloed door de bloedvezels te pompen. Ons hart pompt ong 75 keer min. Het rust nooit meer dan 2/3 van een seconde. Onder normale omstandigheden is ons hart onder controle van onze hersenen, maar het kan ook werken zonder instructies van de hersenen. 8.2.1 het hart is vooral spier In zijn natuurlijke positie is het hart omgeven in een taai fibreuze zak dat we het pericardium noemen. Het pericardium beschermt het hart, ankert het aan omgevende structuren en voorkomt het van overlopen met bloed. Als we het pericardium van het hart scheiden is er een ruimte nl de pericardiale holte. Dit bevat een film van smerend vocht dat wrijving vermindert en het hart en het pericardium toelaat om naast elkaar te glijden wanneer het hart samentrekt. In doorsnede zien we dat de muren van het hart uit 3lagen bestaan: het epicardium, myocardium en endocardium. De buitenste laag, epicardium, een dunne laag van epitheel en bindweefsel. De middelste laag, myocardium, is een dikke laag dat vooral bestaat uit hartspier. Het myocardium is die laag dat samentrekt iedere keer het hart slaat. De structuur van hartspiercellen laten elektrische signalen toe om van cel tot cel te stromen. Een elektrisch signaal in één hartspiercel kan spreiden naar aangrenzende cellen, zodat grote hoeveelheden van cellen kunnen samentrekken als een 39
gecoördineerde unit. Iedere keer het myocardium samentrekt, drukt het de kamer binnen in het hart, en duwt het bloed naar buiten in de slagaders. De binnenste laag is het endocardium, het is een dunne endotheliale laag dat rust op een laag van bindweefsel. Het endocardium is continue met het endothelium dat de bloedvezels omlijnt. Occasioneel kan één van de lagen ontstoken raken, deze condities worden genoemd naar de plaats van het probleem. Pericarditis: inflammatie van pericardium Endocarditis: inflammatie van endocardium 8.2.2 het hart heeft 4 kamers en 4 valven De 2 kamers van boven noemen we de atria en de meer spierachtige van onder zijn de ventricles. Een gespierde partitie nl het septum verdeelt de rechter en linkerkant van het hart. Bloed dat terugkeert naar het hart van het lichaamsweefsel gaat het hart binnen via het rechteratrium. Van het rechteratrium gaat het bloed door een valve naar de rechterventricle. De rechterventricle is meer spierachtig dan de rechteratrium doordat het bloed pompt op een bepaalde druk door een 2de valve en in de slagader leidend naar de longen. Bloed dat van de longen naar het hart gaat via de linkeratrium, passeert een 3de valve naar de linkerventricle. De erg gespierde linkerventricle pompt bloed door een 4de valve in het lichaams grootste slagader nl de aorta. Van de aorta, reist bloed door de slagaders en kleine slagaders naar de systemische haarvaten, kleine aders, aders en dan terug naar het rechteratrium. De linkerventricle is het meest gespierd van de 4 kamers omdat het meer werk moet doen dan de andere kamers. Het moet druk genereren hoger dan aortisch bloeddruk om zo bloed te kunnen pompen in de aorta. De rechterventricle heeft een dunnere muur en doet minder werk omdat de bloeddruk in de slagaders leidend naar de longen slechts 1/6 is dan deze van de aorta. 4 hartvalven zorgen dat de stroom slechts in 1 richting kan gaan en bloed niet kan terugstromen. De valven openen en sluiten passief in respons op de veranderingen in bloeddruk aan iedere kant van de valve. De rechter en linker atrioventriculaire valven (AV) liggen tussen de atria en hun corresponderende ventricle. Ze voorkomen dat bloed terugstroomt naar de atria wnr de ventricles samentrekken. De AV valven bestaan uit dunne bindweefselflappen die projecteren in de ventricles. De rechter AV noemen we de tricuspid valve omdat het 3 flexibele flaps heeft, de linker AV valve heeft 2 flaps en noemen we dus bicuspid of mitral valve. Deze valven worden ondersteund door stringen van bindweefsel die we chordae tendinae noemen, deze verbinden aan spierachtige externsies van de ventricle muren die we papillary muscles noemen. Samen voorkomen de chordae tendinae en de papillary muscles dat valven achterwaarts openen in de atria wnr de ventricles samentrekken. 2 semilunar valven voorkomen terugvloed in de ventricles van de hoofdslagaders die het hart verlaten wnr het hart ontspant. Iedere semilunar valve bestaat uit 3 flappen. 8.2.3 Het longcircuit zorgt voor gasuitwisseling Fig.8.8 toont de algemene structuur van het gehele cardiovasculaire systeem. Het hart pompt bloed door de longen (pulmonary circuit) en de rest van lichaam naar alle cellen (systemic circuit) gelijktijdig. Pulmonary circuit 1. Wnr bloed terugkeert naar het hart van de aders, gaat het binnen via het rechteratrium. Het bloed dat terugkeert naar het hart is deoxygenated. Het heeft zuurstof gegeven aan de cellen en koolstofdioxide opgenomen. 2. Van de rechteratrium, bloed gaat door de rechter AV valve in de rechterventricle.
40
3. De rechterventricle pompt bloed door de pulmonary semilunar valve in de pulmonary trunk leidend naar de longen. De pulmonary trunks verdeelt zich in de rechter en linker pulmonary slagaders. Die respectievelijk de rechter en linker long bevoorraden. 4. Bij de pulmonary haarvaten, bloed geeft koolstofdioxide op en krijgt een nieuwe voorraad zuurstof. Nu is het oxygenated. 5. Het vers ingeademde bloed stroomt in de pulmonary aders terugleidend naar het hart. Het gaat het linkeratrium binnen en stroomt door de linker AV valve in de linker ventricle. Het deoxygenated bloed in de rechterkant van het hart mengt nooit met het oxygenated bloed in de linkerkant. 8.2.4 Het systemische circuit dient de rest van lichaam Wnr bloed de linkerventricle binnengaat, begint het systemische circuit te werken en dit voor de rest van het lichaam. 1. De linkerventricle pompt bloed door de aortische semilunar valve in de aorta 2. Van de aorta gaat het bloed door de branching slagaders en kleine slagaders naar de haarvaten, waar het zuurstof levert en voedingsstoffen aan alle lichaamsweefsels en organen en verwijdert afvalproducten. 3. Van de haarvaten, stroomt bloed naar de kleine aders en de aders en dan terug naar het atrium. Fig. 8.9 toont enkele van de belangrijkste slagaders en aders. Slagaders en aders die dezelfde vasculaire regio dienen hebben een gelijkaardige naam. Het hart stelt 1/200 van je lichaamsgewicht voor en 1/20 van je totale bloedstroom in rust. Het hart heeft zijn eigen set van bloedvezels die we coronary arteries noemen, deze bevoorraden de hartspier. De coronary arteries gaan van de aorta juist boven de aortische semilunar valve en omcirkelen het hart zijn oppervlak. Cardiac aders verzamelen het bloed van de haarvaten in de hartspier en brengen het terug naar het rechteratrium. De coronary arteries zijn relatief klein in diameter. 8.2.5 De hartcyclus: het hart ontspant en trekt samen De pompende werking van het hart is eerder pulsvormig dan continue. Een complete hartcyclus is de contractie van de 2 atria dat bloed brengt in de ventricles, daarna constrictie van de 2 ventricles, dat bloed pompt in de pulmonary artery en de aorta, gevolgd door relaxatie van het hele hart. SYSTOLE= periode van samentrekking DIASTOLE= periode van relaxatie Iedere hartcyclus bestaat uit 3 stappen: 1. Atrial systole: wnr contractie start, is het hart al bijna volledig gevuld met bloed dat de ventricles en atria binnengaat tijdens de voorgaande diastole. Contractie van het hart begint bij de atria. Tijdens atrial systole, trekken beide atria samen, waardoor de bloeddruk stijgt in de atria. Hierdoor gaan de 2 ventricles vullen naar hun capaciteit. Atrial systole stopt tijdelijk de toestroom van verdere inflow van de aders. Beide AV valven zijn op en de semilunar valven gesloten. 2. Ventricular systole: de samentrekking dat begon in de atria begint zich verder te verspreiden naar de ventricles. Beide ventricles trekken tegelijk samen. De snel stijgende ventriculaire druk geproduceerd door samentrekking van de ventricles zorgt dat de 2 AV valven sluiten, waardoor geen bloed meer kan terugstromen in de atria en aders. Op dit moment beginnen de atria zich te ontspannen en terug te vullen. De druk binnen de ventricles blijft stijgen tot het groter is dan de druk in de slagaders. Nu gaan de pulmonary en aortic semilunar valve 41
open en bloed wordt binnengebracht in de pulmonary trunk en aorta. Bij iedere ventriculaire systole, ong 60% van het bloed is ingebracht. 3. Diastole: beide atria en ventricles zijn relaxt gedurende de diastole. Op dit punt begint druk binnen de ventricles te dalen. Zodra de ventriculaire druk onder de arterial druk is sluiten de pulmonary en aortische semilunar valve, om terugstroom te voorkomen. Als de ventriculaire druk onder de bloeddruk in de aders is, gaan de AV valven open en begint het bloed passief in het hart te stromen. Een complete hartcyclus treedt iedere 0.8 sec op en herhaalt zich voortdurend zonder ooit te stoppen. Atrial systole: 0.1 sec. ventricular systole: 0.3 sec. De overige 0.4 sec is voor diastole. Wnr bij iedere systole bloed in de slagaders gaat, de artery muren worden gestretcht om zich aan te passen aan het extra volume en de arteriale druk stijgt. Slagaders slaan passief terug tijdens diastole. Je kan dit voelen dit wordt een pulse genoemd. Hart is een spier en moet dus ook getraind worden, maar niet teveel. 8.2.6 hartgeluiden reflecteren de sluitende hartvalven “lub- DUB- lub – DUB” geluid van onze hartslag. De lub signalen wijzen op sluiten van de 2 AV valven tijden ventricular systole. De dubsignalen treden op wnr de aortische en pulmonary semilunar valven sluiten tijden ventricular systole. De geluiden komen door vibraties in de hartkamers en bloedvezels veroorzaakt door het sluiten van de valven. Soms zijn er ongewone geluiden nl murmurs dit is wnr bloeddoorstroming niet goed verloopt. 8.2.7 Cardiac conduction system coordinates contraction De gecoördineerde sequentie van de hartcycles komt door het “cardiac conduction system”. Dit is een groep van gespecialiseerde hartspiercellen dat elektrische impulsen initieert en verdeelt over het hart. Het cardiac conduction system bestaat uit 4 structuren: - De sinoatrial node (SA node) - Atrioventruclar node - Antrioventricular bundle en zijn 2 vertakkingen - Purkinje vezels De stiumulus dat een hartslag begint, begint in de Sa node. Dit is een kleine massa van hartspiercellen die het dichtst bij het knooppunt van het rechteratrium en de superior vena cava liggen. De SA node start een elektrische impuls dat door beide atria reist en golven van samentrekking stimuleert. De Sa node noemt men ook wel de cardiac pacemaker omdat het de hartslag initieert. De elektrische impulsen die door de atria reizen bereiken uiteindelijk een andere massa van spiercellen nl de atrioventriculaire node. Deze liggen tussen de atria en de ventricles. De spieren in dit gebied zijn kleiner in diameter, waardoor een kleine vertraging optreedt van 0.1 sec. Deze vertraging geeft de atria de tijd om samen te trekken en hun bloed te legen in de ventricles voordat deze samentrekken. Van de AV node, gaat het elektrisch signaal naar een groep van “conducting” vezels in het septum tussen de 2 ventricles nl de atrioventricularie bundel. Deze vezels gaan verder tot in de Purkinje vezels. Dit zijn kleinere vezels die de impulsen dragen naar alle cellen in het myocardium van de ventricles. Doordat de elektrische impulsen eerst traag naar beneden gaan en snel verspreiden door de purkinje vezels, trekt het lagere deel van de ventricles samen voor het bovenste deel samentrekt.
42
8.2.8 Elektrocardiogram neemt de hart zijn elektrische activiteit op Doordat ons lichaam grotendeels uit water bestaat en water goed elektrische acti geleidt kunnen we deze acti dus meten, we doen dit ahv het elektrocardiogram. Een ECG is een opname van de elektrische impulsen in het cardiac conductions system. Er worden elektroden geplaatst op de huid van de borstkast, enkels en polsen. De elektroden brengen de elektrische impulsen over en die opgenomen worden als een continue lijn op een scherm. Een gezond hart heeft een karakteristiek patroon van voltage veranderingen. Een typisch ECG ziet deze veranderingen als een serie van 3 formaties nl P wave, QRS complex en T wave. Eerst is er de kleine P wave, deze stelt de elektrische impuls voor die reist door de atria. Ten 2 de is er de QRS complex, deze stelt de breedte van de elektrische impulsen voor in het septum, en rond de 2 ventricles van de purkinje vezels. Het treedt op net voor de ventricles beginnen samen te trekken. Als laatste is er de T wave. Het is het resultaat van het einde van de elektrische acti in de ventricles, nu beginnen de ventricles te ontspannen. Als er iets fout gaat of de hartspier raakt beschadigt kunnen abnormale hart elektrische impulsen en samentrekking optreden. Een abnormaliteit van het ritme of ratio van de hartslag noemen we een arrhytimia. Deze kunnen verschillende vormen aannemen. Vb occasioneel overgeslane hartslagen. Dit heeft meestal geen gevolgen. Een ander type nl ventriculaire fibrillatie is vlug dodelijk als het niet behandelt wordt. Dit is een type van vlugge onregelmatige ventriculaire samentrekking. In een ziekenhuis wordt dit behandelt door cardioversion, hierbij wordt een sterke elektrische current gebruikt op de borstkast om abnormale patronen te elimineren en het normale ritme te herstellen. 8.3 Bloed oefent druk uit op de vezelmuren Bloeddruk is de kracht dat bloed duwt op de muur van een bloedvezel. Het is het resultaat van de pompende werking van het hart. Bloeddruk is niet hetzelfde voor alle bloedvezels (zie fig. 8.15). de hoogste druk is de systolische druk. Dit is de druk die bereikt wordt tijdens ventriculaire systole wnr de ventricles samentrekken om bloed weg te krijgen van het hart. De laagste druk is de diastolische druk, dit treedt op tijdens ventriculaire diastole wnr de ventricles ontspannen. Slagaders slaan energie op die genereert werd door het hart tijdens systole. Tijdens diastole gebruiken ze die energie om bloed te kunnen geven aan de weefsels. Het is belangrijk om de bloeddruk in de slagaders constant te houden. 8.3.1 Bloeddruk meten Wnr dokters jouw bloeddruk meten doen ze dit door de druk te meten in de belangrijkste slagaders. Vanuit klinisch oogpunt gezien geeft bloeddruk onze waardevolle tekenen over het relatieve volume van bloed in de vezels, de conditie of mate van stijfheid van de slagaders en de algemene efficiëntie van het cardiovasculaire systeem. Bloeddruk wordt gemeten in mm Hg. Bij jonge gezonde mensen is de systolische druk minder dan 120 mm Hg en diastolische druk minder 80 mm Hg. Wnr we ouder worden, is een stijging van systolische druk mogelijk. Bloeddruk wordt gemeten door een sphygmomanometer. Een rubber cuff wordt rond jouw bovenarm gedaan meer bepaald de brachial artery. wnr de cuff boven een bepaalde systolische druk is, stopt bloedstroom door de brachial artery. Daarna gaat de cuff langzaam naar beneden terwijl de dokter luistert naar het geluid van de bloedstroom in jouw slagader. Van zodra de druk in de cuff onder de piek van de systolische druk valt, gaat bloed door de slagader tijdens het hoge punt van de druk. Dit zorgt voor een geluidje die te horen is in de stethoscope. De druk die dan gemeten wordt is de systolische druk. De cuff daalt verder en uiteindelijk wordt de bloedstroom in de slagader continue en het geluidje verdwijnt, de druk die dan gemeten wordt is de diastolische druk. Zie tabel 8.1 43
8.3.2 Hypertensie: hoge bloeddruk kan gevaarlijk zijn. Hypertensie is een significante risicofactor voor cardiovasculaire aandoeningen. Nl hoe groter de druk, hoe sterker de “strain” op het cardiovasculaire systeem. Bloedvezels reageren door harder te worden, hierdoor kunnen ze minder stretchen tijdens systole. Hypertensie wordt de stille doder genoemd omdat het meestal geen symptomen meebrengt. Als het onbehandeld is kan het serieuze problemen met zich meebrengen zoals hartaanval, hartfalen, beroerte, nierbeschadiging, … wat veroorzaakt nu hypertensie? Heel vaak komt het doordat de bloedvezels nauwer worden door atherosclerosis. Andere factoren tabel 8.2. bloeddruk varieert van minuut tot minuut in gezonde mensen. Als jouw dokter vermoedt dat er sprake is van hypertensie zal die jouw bloeddruk meten op minstens 3 verschillende momenten. Ware hypertensie is een volgehouden stijging in bloeddruk boven normale niveaus. Een systolische druk hoger dan 140 mm Hg of hoger, of een diastolische druk hoger dan 90 mm Hg of hoger. Meestal als de systolische druk hoog is, zal de diastolische druk ook hoog zijn. Soms kan het echter zijn dat de diastolische druk normaal is en de systolische druk hoog. Dit noemt men isolated systolic hypertension. Meest voorkomend bij ouderen waarbij een systolische druk hoger 160 mm Hg of een diastolische druk lager dan 90 mm Hg wordt gemeten. Ook deze aandoening is gerelateerd aan verhoogde gezondheidsproblemen. 8.3.3 Hypotensie: wnr bloeddruk te laag is Meestal is dit enkel een probleem als het zo laag is wnr de bloedtoevoer in de hersenen ook laag is waardoor duizeligheid of flauw vallen kan voorkomen. 8.4 Hoe het cardiovasculaire systeem gereguleerd is De algemene functie van het cardiovasculaire systeem is in iedere cel met voldoende bloed voorzien. Dit kan als een uitdaging gezien worden door verschillende weefsels verschillende noden hebben. Maar eigenlijk is het systeem vrij simpel. Enkele sleutelpunten: - Homeostatische regulatie van het cardiovasculaire systeem richt zich op het behouden van een constante arterial bloeddruk - Een constante arterial bloeddruk wordt bereikt door het reguleren van de hartrate en kracht van samentrekking en door het reguleren van de diameters van alle slagaders van het lichaam - Als die bloeddruk constant wordt gehouden, worden lokale bloedstroom aangepast aan lokale vereisten 8.4.1 Baroreceptoren behouden arterial bloeddruk Om bloeddruk te kunnen reguleren moet het lichaam één of andere manier hebben om het te kunnen meten. Verschillende van de grote slagaders hebben bepaalde regio’s nl baroreceptoren. Deze reguleren de arterial bloeddruk op de volgende manier: 1. Wnr bloeddruk stijgt, worden de arterial bloedvezels passief gestretcht. 2. Stretch van de baroreceptoren in de carotide slagaders en de aorta zorgt dat ze signalen sturen via de zenuwen naar een gebied in de hersenen die we cardiovasculaire centrum noemen. 3. Dit centrum reageert door signalen te sturen via de zenuwen naar het hart en de bloedvezels. 4. Het effect op het hart dient om de hartrate en de kracht van samentrekking te verlagen. Dit vermindert de cardische output: de hoeveelheid bloed dat het hart in de aorta pompt (iedere minuut). 44
5. Het effect op de kleine slagaders is vasodilatie, dit is een toename in diameter van de slagader. Vasodilatie doet de bloedstroom toenemen door alle weefsels. 6. Het netto effect op zowel het verminderen van de cardische output en verminderen van de stroom door de weefsels zorgt dat de arterial druk terug normaal is. Het tegengestelde treedt op wnr de druk onder het normale valt. 8.4.2 Zenuwen en hormonen passen de cardische ouput aan We berekenen de cardische output door het vermenigvuldigen van de hartrate (aantal hartslagen per minuut) en de stroke volume ( volume van bloed pumped out bij iedere hartslag). Voor een gezonde volwassene is de hartrate ong 75 slagen per minuut en de stroke volume ong 70 ml per slag. Cardische ouput in rust is dus ong 5.25 liter per minuut. Sinds we slechts ong 5 liter hebben, passeert al ons bloed dus eigenlijk door ons hart iedere minuut. Regulatie van de cardische output wordt gedaan door een gebied in de hersenen nl medulla oblongata: daar waar het cardiovasculaire centrum ligt. De medulla oblongata krijgt zenuwsignalen van de baroreceptoren, receptoren in de spieren en joints en van gebieden in de hersenen die betrokken zijn bij emoties. Als reactie op wat het krijgt, zal het cardiovasculaire centrum zenuwsignalen sturen naar het hart in 2sets van zenuwen nl sympatische zenuwen die het hart stimuleren en parasympatische zenuwen die het hart inhiberen. De hormonen epinephrine en norepineprhine (adrenaline en noradranaline) stimuleren het hart ook. Beide worden uitgescheiden door de bijnierklieren wnr het sympatische systeem geactiveerd is. Sympatische zenuwen helpen ook de bloeddruk de behouden door het controleren van de diameter van de bloedvezels. Een toename in sympatische zenuwacti trekt de bloedvezels samen en doet de bloeddruk toenemen. Een afname doet de bloedvezels verwijden en verlaagt de bloeddruk. 8.4.3 Lokale benodigdheden dicteren lokale bloedstroom Door de arterial druk relatief constant te houden, kan de bloeddstroom door iedere precapillary sphincters aangepast worden aan zijn noden. Hoe wordt dit gedaan? Wnr een bepaald weefsel metabolisch actief is vraagt het meer zuurstof en voedingsstoffen. Toegenomen metabolisme doet ook de productie van koolstofdioxide en andere afvalproducten toenemen. Één of meer van deze veranderingen geassocieerd met toegenomen metabolisme zorgt dat de PS binnen het weefsel verwijden, waardoor de stroom toeneemt. Fig. 8.17 toont hoe een toename in cellulair metabolisme binnen een weefsel zorgt voor toename van de lokale bloedstroom naar dat weefsel. Eerst, zenuwen en hormonen passen de cardische output aan en de rate van bloedstroom door het vasculaire systeem in zijn geheel. Dit in een poging om de arterial bloeddruk relatief constant te houden. Tweede, gelijke welke cel of deel van het lichaam dat niet genoeg bloed krijgt kan het systeem overschrijven en zorgen dat het krijgt wat het nodig heeft. Sommige weefsel en organen hebben ook meer nood aan consistente bloedtoevoer dan andere. 8.4.4 Oefening: toegenomen bloedstroom en cardische output Tijdens training stijgt de metabolische activiteit van de actieve skeletspieren heel erg. Als resultaat de productie van vasodilator afvalvproducten neemt toe en de lokale concentratie van zuurstof daalt. Beide dragen bij aan de verwijding van de bloedvezels. Om bloeddruk te behouden moet het hart zijn output doen stijgen. Een toename in bloedstroom naar de spier kan zorgen voor een daling in bloeddruk, dat op zijn beurt zorgt voor een baroreceptor gemedieerde reflex toename in cardische output. Tijdens training is de primaire reden voor toegenomen cardische output sensorische input van bewegende spieren en joints. Deze sensorische input signaleert het cardiovasculair centrum om het hart te stimuleren en cardische output te doen toenemen. Bij niet atletische mensen bereikt de 45
cardische output een max van ong 20 -25 liter per minuut tijdens hevige training. Getrainde kunnen tot 35 liter per minuut raken. 8.5 Cardiovasculaire aandoeningen: een belangrijke gezondheidskwestie 8.5.1 Angina: borstpijn waarschuwt voor gebrekkige bloedstroom Het hart vereist een constante bron van bloed, normaal zorgen de coronary arteries en hun branches hiervoor. Soms kunnen deze slagaders echter vernauwd raken waardoor bloedstroom naar het hart niet genoeg kan zijn voor de eisen van het hart. Dit kan leiden tot een angina. Een sensatie van pijn en dichtheid in de borstkast. Vaak wordt angina vergezeld door kortademigheid en gevoel van stikken. Vele angina episoden worden uitgelokt door fysieke uitputting, emo stress, koud weer of het eten van hevige metalen. Angina is tijdelijk. Rusten en voldoende diepe ademhaling nemen kan het discomfort verminderen. Maar dit betekent niet dat we het moeten negeren, dit omdat het een signaal is van onvoldoende circulatie naar het hart. Angiografie is een procedure dat toelaat om bloedvezels te visualiseren nadat ze gevuld zijn met een contrast medium. Angiografie laat dokters toe om X-ray beelden van bloedvezels te nemen en hun toestand te bekijken. Bepaalde medicatie kan bloedstroom naar hart doen toenemen. Een andere behandeling voor vernauwde slagaders is balloon angioplasty, een soort ballon wordt in de slagaders gelaten en daar waar het geblokkeerd is wordt de ballon groter zodat het duwt tegen de vette plaques die de vezel vernauwen. 8.5.2 Hartaanval: permanente schade aan hartweefsel Als de bloedtoevoer naar het hart lang genoeg beperkt is kan het leiden tot een hartaanval. De meeste mensen die een hartaanval hebben, hebben een geschiedenis van angina’s. De klassieke symptomen zijn borstpijn, een gevoel van dichtheid in de borstkast,.. bij vrouwen treedt er soms ook duizeligheid, rugpijn, .. op. Een hartaanval zorgt voor permanente schade aan het hart. Het lichaam kan hartspiercellen niet vervangen en zo zorgt schade ervoor dat het hart zijn mogelijkheid om te werken beperkt is. De meeste hartaanvallen komen door ventriculaire fibrillatie. De diagnose wordt meestal gemaakt via een ECG en de aanwezigheid van bepaalde enzymes in het bloed. Hoe vlugger de behandeling begint hoe beter. Een coronary artery bapass graft kan gedaan worden om de coronary bloedtoevoer te verbeteren. Hierbij wordt een stuk bloedvezel verwijderd van ergens anders in het lichaam en geplant in de geblokkeerde artery om de beschadigde regio te bypassen. 8.5.3 Hartfalen: het hart wordt minder efficiënt Als de hartspier beschadigt raakt kan het hart zwakker worden en minder efficiënt bloed pompen dit noemt men hartfalen. Wnr het hart minder bloed begint te pompen stapelt bloed zich op in de aders en druk in de aders en haarvaten stijgt. De hoge haarvaten bloeddruk zorgt voor meer vloeistof dan anders dat uit de haarvaten filtert en de interstitionele ruimte zorgend voor vochtopstopping. Wnr dit gebeurt heeft de persoon een congestive hartfalen. Mensen met deze conditie raken uit adem tijdens wandelen of klimmen. Ze kunnen ook moeite met ademen hebben terwijl ze neerliggen. Ander symptomen zijn gezwollen enkels, gezwollen nekaders en gewichtstoename. Er kunnen verschillende oorzaken zijn zoals ouder worden, maar ook eerdere hartaanvallen, lekkende hartkleppen, harklappen die niet goed opengaan, ongecontroleerde hypertensie, … behandeling is het verbeteren van de cardische performantie en efficiëntie zodat er minder bloedopstapeling is. Regelmatige milde training.
46
8.5.4 Embolisme: blokkage van een bloedvezel De plotse blokkage van een bloedvezel door materiaal in de bloedstroom. Vaak is het obstakel een bloedklonter dat is afgebroken van een grotere klonter. Een embolisme wordt genoemd naar de plaats waar het lichaam getroffen is. Pulmonary embolism: blokkeert een slagader dat bloed toevoert naar de longen. Cerebrale embolism beperkt de circulatie naar de hersenen. Cardiac embolism kan tot een hartaanval leiden. 8.5.5 Beroerte: schade aan de bloedvezels in de hersenen Een beroerte stelt een beschadiging voor aan deel van de hersenen veroorzaakt door een onderbreking naar zijn bloedopslag. De 2 meest voorkomende oorzaken zijn embolisme dat een vezel blokkeert en schade aan cerebrale artery. Symptomen kunnen plots optreden en erg variëren. Zwakheid of verlamming een kant van het lichaam, flauw vallen, onmogelijkheid te spreken, verminderd zicht, … Onmiddellijke medische zorg is nodig. Medicatie, operatie, … 8.6 Risico verminderen - niet roken - let op cholesterol - blijven bewegen - bloeddruk niet te hoog - gezond gewicht - diabetes onder controle houden - vermijd chronische stress
47
Hoofdstuk 9: het immuunsysteem en defensiemechanismen Onze wereld zit vol met levende organismen (bacteriën), sommige zijn niet – levende entiteiten (virussen en prions). De meeste zijn niet schadelijk en kunnen zelfs voordelig zijn. Degene die wel ziekte veroorzaken noemen we pathogenen. Deze komen van buiten het lichaam. Er zijn echter ook andere zaken die ziektes kunnen veroorzaken zoals mutaties. Ons lichaam kan slechte cellen herkennen en erop reageren. Ons immuunsysteem en andere defensiesystemen bestaan uit: - Barrières die ervoor zorgen dat de slechte cellen ons lichaam niet kunnen binnen treden zoals de huid, buikzuur, tranen, … - Niet – specifieke defensiemechanismen: deze helpen het lichaam te reageren om gegeneraliseerde weefselschade en op veel van de vaakvoorkomende pathogenen. - Specifieke defensiemechanismen: voor specifieke bacteriën en andere vreemde cellen te doden en neutraliseren van virussen. Cruciaal voor de laatste 2 zijn het immuunsysteem: een complexe groep van cellen, eiwitten en structuren van het lymfatisch systeem en circulatair systeem. 9.1 Pathogenen veroorzaken ziekte Pathogenen zijn bacteriën, virussen, fungi, een paar protozoa en mogelijk prions. 9.1.1 Bacteriën: single cellige levende organismen Bacteriën zijn één cellige organismen zonder nucleus of membraan gebonden organellen. Al het DNA van de meeste bacteriën zit in 1 chromosoom. Bacteriële ribosomen zijn smaller dan de onze en zweven vrij in het cytoplasma. Het buitenste oppervlak van bacteriën is bedekt met een rigide cel muur dat bacteriën hun vorm geeft. Hun kleine vorm is eigenlijk een voordeel voor hun. Bacteriën hebben nood aan energie en rauwe materialen om te blijven leven en groeien en delen. Hun kleine grootte betekent dat ze een hoog oppervlakte – volume ratio hebben. Bacteriën gebruiken net als onze cellen ATP als directe energiebron en aminozuren om eiwitten te maken. Ze slaan energie op als carbohydraten en vetten. Van waar halen ze dit? Sommige bacteriën breken ruwe “sewage” af en zorgen voor decompositie van dode animozuren en planten. Andere verkrijgen voedingsstoffen van de “soil” en de lucht. Mensen hebben geleerd om bacteriën te gebruiken voor het ontwikkelen van commerciële producten zoals antibiotica. Een paar bacteriën zijn pathogenen. Pathogenen vertrouwen op het menselijk lichaam voor hun energietoevoer en in dit proces vermoorden ze of beschadigen ze menselijke cellen. Ze veroorzaken pneumonia, tonsillitis, TBC, botulism, … Bacteriële infecties worden meestal behandelt met antibiotica. 9.1.2 Virussen: kleine infectueuze agenten Ze zijn heel klein!! Fig 9.2. structureel gezien zijn virussen erg simpel. Ze bestaan alleen uit een klein stuk genetisch materiaal omgeven door een eiwitjas. Ze hebben geen organellen op zich zelf waardoor ze niet groeien en niet zelf kunnen reproduceren. Zijn virussen levend? Dit weet men eigenlijk niet. De meeste zouden zeggen van niet omdat ze niet zelf kunnen reproduceren. Wnr ze echter een levende cel binnengaan nemen ze het volledig over en gebruiken de organellen van de cel om meer virussen te maken. Virussen hebben verschillende manieren om te kunnen toetreden tot levende cellen. De meeste virussen worden binnengenomen via het celcytoplasma door endocytosis. Eenmaal binnen de cel worden de eiwitjas afgebroken en het virale genetische materiaal wordt vrijgelaten. Andere virussen laten hun buitenste jas tegen het celmembraan en raken zo binnen via
48
het cytoplasma. Gelijk hoe het virus binnenraakt, eenmaal binnen begint de cel 1000den kopies van het virus te maken. Ziekten veroorzaakt door virussen zijn aids, hepatitis, encephalitis, … 9.1.3 Prions: geïnfecteerde eiwitten Onderzoeker vonden tussen 94 -96 een nieuwe ziekte nl een variant van de Creutzfeldt, Jakob ziekte. Men vond dat een prion verantwoordelijk was. Een prion is een verkeerd gevouwen vorm van een normale hersencel eiwit. Het kan echter ook eiwitten die normaal zijn doen misvormen. Éénmaal prions een zenuwcel binnentreden begint het misvormende proces zelf te telen. Één prion produceert een ander prion, en die nog een ander, enz… Uiteindelijk al die prions samen zorgen dat een cellen binnen een geïnfecteerde hersencel sterven en barsten. Zo laten ze prions vrij om andere cellen te besmetten. Prions zijn resistent tegen koken, vervriezing en uitdroging. Er is geen menselijke genezing. Het enige wat men kan doen is het vermijden/verbieden van de verspreiding van de dolle koeien ziekte. 9.1.4 Overdraagbaarheid, manier van overdragen en kwaadaardigheid bepalen het gezondheidsrisico Sommige pathogenen zijn duidelijker meer risicovol voor mensen dan andere. Factoren die dit bepalen zijn: hoe makkelijk kan het overgedragen worden? Hoe wordt het overgebracht? En hoe beschadigend is het resultaat van de ziekte? Vb verkoudheid: vlug verspreidbaar maar niet zo erg Vb HIV: gemiddeld overdraagbaar, maar ernstige gevolgen. Vb bubonic plague= bacteriële infectie.
9.2 Het lymfatisch system verdedigt het lichaam Het lymfatisch systeem doet 3 belangrijke functies 1. Het helpt het volume in het bloed in het cardiovasculair systeem te behouden 2. Het transporteert vet en vet oplosbare vitaminen geabsorbeerd van het spijsverteringsstelsel naar het cardiovasculair systeem 3. Het verdedigt het lichaam tegen infectie 9.2.1. Lymfatische vezels transporteren lymfe Het lymfatisch systeem begint als een netwerk van smalle, blind eindigende lymfatische haarvaten in de nabijheid van cellen en bloedvaten. De structuur van lymfe haarvaten laat hen toe om substanties (vb bacteriën) op te nemen die te groot zijn om een bloedhaarvat binnen te treden. De vloeistof in de lymfatische haarvaten is lymfe. Een melkachtig lichaamsvloeistof dat witte bloedcellen, eiwitten, vetten en occasioneel bacterium en virus bevat. Lymfactische haarvaten smelten samen om lymfatische vezels te vormen. Net als aders, hebben lymfatische vezels muren die uit 3 lagen bestaan en ze hebben ook one way valven zodat lymfe niet kan terug stromen. Stroming in lymfatische vezels wordt gedaan door skeletspiercontracties en drukveranderingen in de borstkast tijdens ademhaling. De samensmelting gaat verder om uiteindelijk 2 belangrijke lymfatische wegen te vormen: het rechtste lymfatische kanaal en het thorarisch kanaal. 9.2.2 Lymfeknopen reinigen de lymfe Op verschillende intervallen langs de lymfatische vezels liggen kleine organen die we lymfe knopen noemen. Deze verwijderen micro organismen, cellulaire debris en abnormale cellen van de lymfe voordat het terugkeert naar het cardiovasculair systeem. Er zijn 100den lymfeknopen, die geclusterd 49
liggen in de gebieden van het spijsverteringskanaal, nek, armpits en liezen (groins). Iedere knop is omgeven door een dense capsule van bindweefsel. Binnen iedere knop is bindweefsel en 2 types van witte bloedcellen nl macrofagen en lymfocyten. De lymfatische vezels dragen lymfe in en uit iedere knop. Valven binnen deze vezels zorgen ervoor dat lymfe slechts in 1 richting stroomt. Terwijl de vloeistof stroomt door een knop, vernietigen de macrofagen vreemde cellen door phagocytosis en de lymfocyten activeren andere defensiemechanismen. 9.2.3 De milt reinigt bloed De milt is het grootste lymfatische orgaan. Het ligt in de bovenste linkerkant van de abdominale holte. Het is bedekt met een dense capsule van bindweefsel afgewisseld met gladde spiercellen. Binnen het orgaan zijn er 2 types weefsel nl rode pulp en witte pulp. De milt heeft 2 belangrijke functies: het controleert de kwaliteit van de circulerende rode bloedcellen door het verwijderen van de oude en beschadigde en het helpt te vechten tegen infectie. De rode pulp bevat macrofagen die zoeken naar en micro organismen afbreken. Het gereinigde bloed wordt dan opgeslagen in de rode pulp. Het lichaam kan dan terugvallen op deze reserve wnr er bloedverlies is of er daling in bloeddruk is. Of gelijk wnr je extra zuurstofdragende capaciteit nodig hebt. Het witte pulp bestaat vnl uit lymfocyten die zoeken naar vreemde pathogenen. Het slaat geen bloed op. Het belangrijkste onderscheid tussen de milt en de lymfeknopen zijn welke vloeistof ze kuisen. De milt reinigt het bloed en de lymfeknopen lymfe. Verschillende ziekten kunnen de milt doen vergroten. Een krachtige duw tegen de abdomen kan de milt beschadigen. In dit geval is operatieve verwijdering nodig. We kunnen leven zonder een milt omdat zijn functies ook gedeeld worden de lymfeklieren, lever en rood beenmerg. 9.2.4 Thymus gland hormonen zorgen dat T-lymfocyten volwassen worden De thymus klier ligt in het lagere deel van de nek, achter het sternum en boven het hart. De klier is ingesloten met bindweefsel en bestaat uit lymfocyten en epitheelcellen. De thymus klier scheidt 2 hormonen uit: thymosine en thymopoietin. Deze zorgen ervoor dat bepaalde lymfocyten nl T lymfocyten om zich te ontwikkelen en nemen een actieve rol in bij specifieke defensies. De grootte van de klier hangt af van de leeftijd. Hij is het grootst tijdens de kindertijd en begint langzaam te krimpen vanaf dan. 9.2.5 De amandelen beschermen de keel De amandelen (tonsils) zijn massa’s van lymfatische weefsel dichtbij de ingang van de keel. We hebben eigenlijk verschillende amandelen. De amandelen aan de achterkant van de keel zijn de grootste en vaakst ontstoken. Wnr ze geïnfecteerd raken noemt men het resultaat tonsillitis. Als de infectie serieus wordt kan het weefsel operatief verwijderd worden. Lymfatisch weefsel dat adenoids genoemd worden (en ligt aan de achterkant van de nasale doorgang) hebben de neiging om de vergroten tijdens de kindertijd. Meestal krimpen ze rond de lft van 5 jaar en verdwijnen ze volledig tegen de pubertijd. In sommige gevallen blijven ze echter vergroten dit kan zorgen voor mondademen, een nasale stem en snurken. 9.3 Pathogenen buiten houden: de eerste lijn van defensie. 9.3.1 Huid: een effectief afschrikmiddel De huid heeft 4 sleutel attributen die ervoor zorgt dat ze zo effectief zijn: - Zijn structuur: de buitenste lagen van de huid’s epidermis bestaan uit dode, uitgedroogde epitheelcellen. Deze celle bevatten een fibreus eiwit dat we keratine noemen. Eenmaal de 50
-
cellen dood zijn en het waren verdampt is, wordt de keratine een droge, taai, ook wat elastische barrière voor de micro organismen om binnen te tredend. Het feit dat het voortdurend verplaatst wordt: dode cellen op het oppervlak worden vervangen door nieuwe cellen. Zijn zurige Ph waarde: een gezonde huid heeft een pH van 5-6 vnl door het zweet dat geproduceerd wordt door de zweetklieren. De productie van een antibiotic door zweetklieren: zweetklieren produceren een natuurlijke antibiotica peptide dat we dermicidin noemen. Deze kan heel wat schadelijke bacteriën doden.
9.3.2 Het belemmeren van pathogenen die gebieden binnen treden die niet bedekt zijn door de huid De meest succesvolle pathogenen treden ons lichaam binnen op plaatsen waar er geen huid is. Ze gaan door mucous membraan dat het spijsverterings- urinair- ademhalings – en reproductiesysteem omlijnen. Maar ook deze gebieden hebben defensiemechanismen. 9.3.2.1 Tranen, speeksel en oorsmeer Tranen en speeksel bevatten allebei lysozyme: een enzyme dat verschillende bacteriën doodt. Speeksel smeert de binnenkant van delicate weefsel binnenin de mond zodat deze niet uitdrogen en breken. Het spoelt ook microorganismen veilig van de mond in de maag waar de meeste gedood worden door maagzuur. Oorsmeer vangt kleine deeltjes en micro organismen. 9.3.2.2 mucus (slijm) Slijm is een dik, gelgelijkend materiaal uitgescheiden door cellen op verschillende oppervlakken van het lichaam inclusief het lijnen van het spijsverteringsstelsel en de vertakte luchtwegen van het ademhalingssysteem. Micro – organismen die in contact komen met kleverig slijm komen gespiegeld en krijgen geen toegang to de cellen onder. De cellen van de luchtwegen hebben kleine, haargelijkende projecties nl cilia. We raken het slijm kwijt door te hoesten of het in te slikken, soms ook door niezen en zo geven we micro organismen door aan andere mensen. 9.3.2.3 spijsverterings en vaginale zuren Onverdund spijsverteringszuur is sterk genoeg om bijna alle pathogenen te doden die het spijsverteringsstelsel binnentreden. Slechts 1 streng van bacteriën nl helicobater pylori is zo ontwikkeld dat het kan overleven in de hoog zurige omgeving van de maag. Vaginale secreties zijn lichtjes zurig, maar minder dan deze van de maag. 9.3.2.4 Overgeven, urineren en ontlasting (defecation) Overgeven is een effectieve manier om giftige of geïnfecteerde maaginhouden we te krijgen. Urine is lichtjes zurig. Urine pH kan variëren van redelijk zurig tot lichtjes basisch afhankelijk van wat je eet. Ook diarree helpt. 9.3.2.5 Inwonende bacteriën Bepaalde bacteriën wonen in ons lichaam, ze helpen ons tegen andere bacteriën te vechten. Vb Lactobacillus: bacteriën in de vagina produceren een substantie dat de vaginale pH waarde doet dalen op niveaus dat vele fungi en bacteriën niet kunnen verdragen.
51
9.4 Niet – specifieke defensies: de 2de lijn van defensie Wnr bacteriën door onze eerstelijn raken en cellen beginnen te beschadigen of doden hebben we een probleem. Onze 2de lijnsdefensie bestaat uit een gevarieerde groep van defensiemechanismen. Ze zijn niet – specifiek omdat ze niet gericht zijn op specifieke pathogenen. Zie ook tabel 9.1. 9.4.1 Phagocyten verzwelgen vreemde cellen Phagocyten zijn witte bloedcellen dat vreemde cellen doden door een proces dat men phagocytosis noemt. Fig. 6.9. Een phagocyte vangt eerst een bacterie met zijn cytoplasmatische extensies. Daarna trekt het het bacterie in, verzwelgt het (endocytosis) en omgeeft het in een membraan – gebonden vesicle. Binnen de cel, gaat het vesicle (dat het bacterium bevat dat gefuseerd is met lysosomen) de bacteriële membranen laten oplossen. Sommige wittebloedcellen kunnen filteren door de muren van bloedvezels in de weefselruimte. Andere phagocyten blijven in het bindweefsel van de lymfeknopen, milt, lever, longen en hersenen. Neutrofielen zijn de 1ste wittebloedcellen die reageren op infectie. Ze verteren en vernietigen bacteriën en ook sommige fungi in het bloed en weefselvloeistof. Andere wittebloedcellen die we kennen als monocyten verlaten het vasculaire systeem, gaan het weefselvloeistof binnen en ontwikkelen zich tot macrophagen. Deze kunnen grote hoeveelheden vreemde cellen verzwelgen en verteren vooral virussen en bacteriële parasieten. Macrophagen dienen als opruimfunctie voor het opruimen van oude bloedcellen, dode weefselfragmenten en cellulaire debris. Ze laten ook chemialiën vrij dat de productie van meer witte bloedcellen stimuleert. Wnr er indringers zijn die te groot zijn om verzwelgt te worden door phagocytosis andere wittebloedcellen nl eosinophils komen in actie. Eosinophils klusteren rond grote parasieten zoals flukes en pinworms en bombarderen ze met verteringsenzymen. Wnr het lichaam actief aan het vechten is tegen infectie, stijgt de sterftegraad van witte bloedcellen dramatisch. Weefselvloeistof, dode phagocyten en mico organismen en cellulair debris accumuleren op de plaats van infectie en produceren een pus. Als pus gevangen raakt en niet afgetapt kan worden kan er een abcess optreden. 9.4.2 Ontsteking: roodheid, warmte, zwelling en pijn Gelijk welk type van weefselkwetsuur triggert een serie van gerelateerde gebeurtenissen die we samen de ontstekingsrespons noemen of inflammatie. Ontsteking heeft 4 uiterlijke signalen nl roodheid, warmte, zwelling en pijn. Hoewel deze niet leuk lijken, beteken ze wel dat ze schade voorkomen van zich verder te verspreiden, .. Het ontstekingsproces start wanneer weefsels gekwetst zijn. De vrijlating van chemicaliën van beschadigde cellen is het alarm voor het proces te laten beginnen. Deze chemicaliën stimuleren de mastcellen (= gespecialiseerde bindweefselcellen voor de vrijlating van histamine). Histamine stimuleert de vasodilatie van kleine bloedvezels. Witte bloedcellen nl basophils scheiden ook histamine uit. ! de meeste witte bloedcellen zijn te groot om door de muren van de haarvaten te kunnen. Maar als histamine de bloedvezels verwijdt, komen de endotheliale cellen in de vezelmuren langzaam apart en de vezels worden meer doorlaatbaar. Dit laat phagocyten toe om zich door de haarvatmuren te duwen in het interstitutioneel vocht. Deze vallen vreemde organismen en beschadigde cellen aan. Na het vernietigen van pathogenen, reizen sommige phagocyten naar het lymfatisch systeem, waar hun aanwezigheid de lymfocyten activeert om specifieke defensiemechanismen te laten beginnen. Vasodilatie zorgt voor meer bloed in het beschadigde gebied zodat het warm en rood wordt. De verhoogde temperatuur zorgt voor meer phagocyte acti. De toegenomen doorlaatbaarheid van de haarvatmuren laat toe dat er meer vloeistof in de weefselruimte komt zorgend voor zwelling. Het
52
extra vloeistof verdunt pathogenen en toxines en brengt klonteringseiwitten in die een fibrin vormen om het beschadigde gebied af te dekken. Gezwollen weefsel duwt tegen nabijgelegen zenuwuiteinden. Deze zwelling + de sensitiserende effecten van ontstekingschemicaliën zorgen voor het gevoel van pijn. 9.4.3 Natural killer cells vallen tumor en virus – geïnfecteerde cellen aan Deze zijn een groep van witte bloedcellen die tumorcellen vernietigen en cellen die geïnfecteerd zijn door virussen. Ze zijn in staat om bepaalde veranderingen te herkennen die plaatsnemen in het plasma membraan van tumorcellen en virus – geïnfecteerde cellen. De naam NK verwijst naar het feit dat ze niet – specifieke doders zijn. NK zijn geen phagocyten in tegendeel ze laten chemicaliën vrij die hun doelcelmembranen afbreken. Vlug na een NK aanval, ontwikkelen de doelcelmembranen gaten. En hun nucleus gaat vlug disintegreren. Ze laten ook substanties vrij dat het ontstekingsproces bevorderen. 9.4.4 Het complement systeem assisteert andere defensiemechanismen Het complement systeem bestaat uit minstens 20 plasma eiwitten die circuleren in het bloed en complement of die helpen bij andere defensiemechanismen. Normaal gezien circuleren deze eiwitten in inactieve toestand wnr ze echter geactiveerd zijn door infectie komen ze een krachtige defensiekracht. Het ene eiwit activeert het andere wat leidt tot een ketting van reacties. Sommige geactiveerde complement eiwitten verzamelen zich om een grote eiwitcomplexen te vormen die gaten in bacteriële cellen maken. Vloeistoffen en zouten lekken door deze gaten tot uiteindelijk het bacterium zwelt en barst (fig. 9.8). andere geactiveerde complement eiwitten binden aan bacteriële celmembranen, markeren ze voor vernietiging door phagocyten. Nog andere stimuleren mastcellen om histamine vrij te laten of om te dienen als chemische aantrekkingspunten om extra phagocyten aan te trekken naar de infectie. 9.4.5 Interferons interfereren met virale reproductie Één van de meest interessante defensiemechanismen is een detectiesysteem tussen virus – geïnfecteerde cellen en nog gezonde cellen. Virussen kunnen niet op hun eigen reproduceren, ze vallen lichaamscellen binnen en gebruiken de cellen hun machinerie om meer virussen te maken. Cellen die geïnfecteerd worden door virussen scheiden een groep van eiwitten uit die we interferons noemen. Deze diffuseren naar nabijgelegen gezonde cellen, binden met hun celmembranen en stimuleren de gezonde cellen om eiwitten te produceren die interfereren met de synthese van virale eiwitten, waardoor het moeilijker wordt voor virussen om de beschermde cellen te infecteren. 9.4.6 Koorts doet de lichaamstemperatuur stijgen Onze lichaamsthermostaat staat op ongeveer 37 graden. (bereik tussen 36-37.2). wnr macrophagen bacteriën, virussen, of andere vreemde substantie detecteren en aanvallen laten ze bepaalde chemicaliën vrij in de bloedstroom. Deze chemicaliën (pyrogens) zorgen ervoor dat onze hersenen onze thermostaat resetten naar een hogere temperatuur. We hebben de neiging om koorts altijd als een dreiging te zien, maar dit is niet zo. Een gewone koorts kan voordelig zijn omdat het onze interne omgeving minder toegankelijk maakt voor pathogenen en verbetert het lichaam zijn mogelijkheid om infectie te bestrijden. Koorts versnelt de metabolische ratio van lichaamscellen, versnelt beide lichaamsdefensiemechanismen en weefselherstelprocessen. Wnr de infectie weg is, wordt het proces omgekeerd, de macrophagen stoppen met pyrogen vrij te laten waardoor onze interne thermostaat terug normaal wordt. Maar koorts kan ook gevaarlijk zijn! De vorm van bepaalde eiwitten kan aangetast worden door hoge temperaturen. 53
9.5 Specifieke defensiemechanismen: de 3de lijn van defensie Zelfs wanneer vreemde cellen door de eerste defensielijnen raken moeten ze nog door de 3de lijn raken. het immuunsysteem bestaat uit cellen, eiwitten en het lymfatisch systeem. Deze werken allemaal samen om specifieke pathogenen en abnormale lichaamcellen te detecteren en te doden. De activiteiten van het immuunsysteem noemen we samen de immuunrespons. Omdat het immuunsysteem reageert op specifieke vijanden, noemen we deze operaties specifieke defensiemechanismen. De immuunrespons heeft 3 belangrijke eigenschappen: - Het herkent en richt zich op specifieke pathogenen of vreemde substanties. - Het heeft een geheugen, de mogelijkheid om info op te slaan van eerdere blootstelling zodat ze vlugger kunnen reageren. - Het beschermt het hele lichaam: de immuniteit is niet alleen voor de plek van infectie Het lichaam kan onderscheiden tussen eigen cellen en vreemde indringers. Binnen zijn eigen cellen moet het ook nog kunnen onderscheiden tussen gezonde en abnormale cellen. En deze die aan het sterven zijn of al dood zijn. 9.5.1 Het immuunsysteem richt zich op antigenen Een antigen is gelijk welke substantie dat het immuunsysteem mobiliseert en een immuunrespons uitlokt. Algemeen zijn het grote eiwitten of polysaccharide moleculen. Ieder antigen heeft een unieke vorm en ieder bacterie en virus heeft een eigen antigen. Het immuunsysteem reageert op ieder uniek gevormd antigen door het produceren van specifieke antibodies. Deze vallen antigen aan en inactiveren ze. Alle antigenen zijn gelokaliseerd op het buitenste deel van een cel of virus. Het immuunsysteem kan geen virussen herkennen als ze in een levende menselijke cel zitten. Menselijke cellen hebben ook oppervlakte eiwitten die kunnen werken als antigenen onder de juiste omstandigheden. Onze cellen hebben een unieke set van eiwitten op hun oppervlakte dat ons immuunsysteem gebruik om cellen te herkennen die tot ons behoren. Deze zelfmarker kennen we als major histocompatibility complex proteins (MHC). Onze MHC eiwitten zijn uniek door waarde of door onze unieke set van genen. Dezelfde MHC eiwitten die onze cellen definiëren worden gelezen als non self markers in een ander persoon. In andere woorden, onze MHC eiwitten zijn antigenen in een ander persoon. Abnormale en kankerachtige cellen in ons eigen lichaam hebben ook MHC eiwitten die niet als “zelf” herkent worden. Het immuunsysteem richt zich op alle antigenen dus ook op pathogenen en vreemde cellen en beschadigde menselijke cellen om te vernietigen. 9.5.2 Lymfocyten zijn centraal in specifieke defensies Lymfocyten spelen cruciale rollen in onze specifieke defensiemechanismen. Lymfocyten zijn witte bloedcellen die afstammen van stamcellen in beenmerg. Ze zijn vrij kleine wittebloed cellen met één nucleus dat bijna de hele cel vult. Lymfocyten worden gevonden in de bloedstroom, amandelen, milt, lymfeknopen en thymus gland. Er zijn 2 types: B lymfocyten en T lymfocyten dat we ook B cellen en T cellen noemen. Bcellen zijn verantwoordelijk voor antibody – gemedieerde immuniteit. Bcellen produceren antibodies: eiwittten die binden met specifieke antigenen en ze ook neutraliseren. Ze laten antibodies vrij in de lymfe, bloedstroom en weefselvocht waar ze circuleren door het lichaam. Deze immuniteit werkt tegen virussen, bacteriën en vreemde moleculen die oplosbaar zijn in bloed en lymfe. Tcellen zijn verantwoordelijk voor cel gemedieerde immuniteit deze hangt af van de acties van verschillende types van T cellen. Tcellen produceren geen antibodies, in de plaats hiervan vallen ze direct vreemde cellen aan die antigenen dragen. Andere Tcellen laten eiwitten vrij die helpen om 54
andere aspecten van de immuunrespons te coördineren. Cell gemedieerde immuniteit beschermt ons tegen parasieten, bacteriën, virussen, fungi, kankerachtige cellen en cellen die we waarnemen als vreemd. Tcellen kunnen geïnfecteerde menselijke cellen herkenen en doden zelfs nog voordat de cellen een kans hebben gekregen om nieuwe bacteriën of virussen vrij te laten in het bloed. 9.5.3 B cellen: antibody – gemedieerde immuniteit Bij volwassen rijpen B cellen in het beenmerg. Terwijl ze ontwikkelen, ontwikkelen ze ook unieke oppervlakte receptoren die hen toelaat om specifieke antigenen te herkennen. Daarna reizen ze door de bloedstroom naar de lymfeknopen, milt en amandelen waar ze inactief blijven tot een ze vreemde cel aantreffen met een specifiek antigen. Wnr een B cel met de juiste oppervlakte receptor een gepast antigen tegenkomt, zal zijn oppervlakte receptoren binden aan het antigen. Dit activeert de B cellen om te groeien en vlug te vermeerderen. Waardoor meer B cellen worden geproduceerd exact gelijkend op de originele en ze dragen dezelfde oppervlakte receptoren. Het resultaat zijn identieke cellen die al komen van dezelfde cel = klonen. Hoewel de Bcellen zelf de neiging hebben om in het lymfatisch systeem te blijven, de meeste van de cellen van de klonen noemen we plasma cellen omdat ze hun antibodies beginnen uit te scheiden in het lymfevocht en uiteindelijk in het bloedplasma. Wnr de antibodies hun matchende antigenen tegen komen binden ze aan elkaar en creëren ze een antigen – antibody complex. Antibodies specialiseren zich in het herkennen van bepaalde eiwitten. De vorming van een antigen – antibody complex markeert het antigen voor vernietiging ofwel door complementeiwitten ofwel door phagocyten. Sommige antibodies inactiveren ook pathogenen door ervoor te zorgen dat cellen gaan samen klotten, hen voorkomend dat ze menselijke cellen binnentreden en zorgend voor ziekte. Sommige van de klooncellen worden memory cellen, langlevende cellen die inactief blijven tot hetzelfde antigen optreedt in het lichaam ergens in de toekomst. Memory cellen slaan info op over pathogenen, als er dan een 2de blootstelling is kunnen ze vlugger optreden. 9.5.4 De 5 klassen van antibodies Antilichamen behoren tot de klasse van bloedplasma eiwitten die gamma globulines noemen. Omdat ze een cruciale rol spelen in immuniteit gebruikt men vaak de term immunoglobulin (Ig). Er zijn 5 klassen die elk met een andere letter worden aangeduid. Ieder type heeft een andere grote, locatie in het lichaam en functie: - IgG (75% van Ig): meest voorkomende klasse, wordt gevonden in bloed, lymfe, darmen en weefselvocht. De langlevende IgG antilichamen activeren het complement systeem en neutraliseren vele giftige stoffen. Het zijn de enige antilichamen die de placenta doorkruisen tijdens zwangerschap. - IgM (5-10%): IgM antilichamen zijn de eerste die worden vrijgelaten tijdens de immuunrespons. Wordt gevonden in het bloed en lymfe. Ze activeren het complement systeem en zorgen dat vreemde cellen samenkleven. ABO bloedcel antilichamen behoren tot deze klasse. - IgA (15%): IgA antilichamen gaan gebieden in het lichaam binnen die bedekt zijn met mucous membraan zoals de digestive, reproductie en ademhalingswegen. Ze neutraliseren infectueuze pathogenen en worden overgebracht naar het kind tijdens borstvoeding. - IgD (minder dan 1%): IgD antilichamen zitten in het bloed, lymfe en B cellen. Hun functie is niet duidelijk, maar ze kunnen een rol spelen in het activeren van B cellen.
55
-
IgE (ong 0.1%): meest zeldzaam, ze liggen in Bcellen, stamcellen en basofielen. Ze activeren de ontstekingsrespons door het triggeren van de vrijlating van histamine. Ze veroorzaken ook mee allergiereacties.
9.5.5 de structuur van antilichamen maakt het hen mogelijk om de binden aan specifieke antigenen. Een antigen bezorgt alle info dat het immuunstysteem moet weten over een vreemde substantie. Alle antilichamen delen dezelfde basisstructuur, voorgesteld door een IgG antilichaam. Ieder IgG antilichaam bestaat uit 4 gelinkte polypeptide kettingen liggend in een Yvorm. De 2 grotere kettingen noemt men ‘zware’ kettingen, en de 2 kleinere zijn de ‘lichte’ kettingen. Elk van de 4 kettingen heeft een constante regio dat de koffer vormt en 2 takken en een variabele regio die de antigen – binding site voorstelt. Doordat het een unieke aminozuur sequentie heeft, heeft iedere variabele regio een unieke vorm dat past voor slechts 1 antigen. De constante regio’s zijn gelijkaardig voor alle antilichamen in 1 klasse, en verschillen voor deze van andere klassen. Grotere antilichamen in de IgM klasse bestaan uit 5 y gevormde moleculen die samen gelinkt zijn met 10 bindingplaatsen. 9.5.6 T cellen: cel gemedieerde immuniteit Er zijn 2 basis functionele verschillen tussen B cellen en T cellen. Eerst, B cellen produceren rondcirculerende antilichamen. Tcellen laten ofwel chemicaliën vrij die andere cellen/immuunsysteem stimuleren of ze vallen direct vreemde cellen aan en doden ze. Ten tweede, T cel receptoren kunnen geen hele antigenen herkennen. Het antigen moet dus voorgesteld worden als iets dat ze herkennen. Bepaalde cellen vervullen deze rol door te reageren als een antigen – presenting cell (APCs) deze verzwelgen vreemde deeltjes, verteren ze gedeeltelijk en stellen fragmenten ten toon van de antigenen op hun oppervlaktes. Nadat een APC een pathogeen verzwelgt, gaat het gedeeltelijk het antigen binnenin het vesicle degraderen. Het vesicle dat antigen fragmenten bevat voegt samen met een ander vesicle dat MHC moleculen bevat. De MHC bindt aan het antigenstukje en verhuist naar de cel oppervlakte waar het voorgesteld wordt als een antigen MHC complex. De cel stelt een fragment van het antigen voor zodat Tcellen het kunnen herkennen. Tcellen ontwikkelen van stamcellen in beenmerg maar migreren naar de thymus gland. Daar komen ze meer matuur maar blijven ze inactief. Tijdens de maturatie ontwikkelen ze ook één van de 2 soorten van oppervlakte eiwitten CD4 of CD8. Deze eiwitten bepalen welke type van Tcell ze zullen worden. CD4 Tcellen komen helper cellen en geheugencellen en CD8 Tcellen zullen cytotoxic en suppressor cellen worden. 9.5.6.1 Helper T cellen stimuleren andere immuuncellen Wnr een Tcel met Cd4 receptoren een antigen voorstellende cel tegenkomen die een fragment van een antigen toont zal deze Tcel veranderen in een helper Tcel. De nieuwe helper T cel ondergaat mitosis, die snel een kloon van identieke Thelper cel maakt. De meeste van de cellen in de helper Tcel kloon beginnen een bepaalde klasse van moleculen uit te scheiden nl cytokines. Daartussen zitten eiwitten die de actie van T cellen en macrofagen stimuleren en substanties die de ontwikkeling van andere immuuncellen promoten. Cytokines vrijgelaten door helper T cellen stimuleren andere immuuncellen zoals phagocyten, natural killer cells en t cellen met Cd 8 receptoren. Deze trekken ook andere types van wittebloedcellen naar het gebied. Ze activeren eveneens b cellen. De rol van helper t cellen en hun cytokines in het richten diregeren van de acti van de immuuncellen is cruciaal voor een effectieve immuunrespons.
56
9.5.6.2 Cytotoxic T cellen doden abnormale en vreemde cellen Wnr een mature T cel met CD8 receptoren een antigen producerende cel tegenkomt dat een antigen fragment tentoonstelt, de T cel begint een kloon te produceren van cytotoxic T cellen. Dit zijn de enige T cellen die direct andere cellen aanvallen en vernietigen. Eenmaal geactiveerd, cytotixische T cellen gaan door het lichaam. Ze circuleren door het bloed, lymfe en lymfatisch weefsel. Fig. 9.15 toont de cytotoxische t cellen in actie. Wnr een cytotoxische T cel een targetcel lokaliseert en eraan bindt, gaan de secretory vesicle een eiwit vrijlaten nl perforin in de ruimte tussen de 2 cellen. De perforin molecule zorgen dat water en zout in de cel kan. Dit zou al genoeg moeten zijn om de vreemde cel te doden. Maar toch gaat de cytotoxische cel ook nog granzyme vrijlaten als backup. 9.5.6.3 Geheugen T cellen reactiveren tijdens latere exposure Sommige geactiveerde T cellen worden geheugen cellen, deze zorgen ervoor dat wnr een antigen opnieuw voorkomt dat de geheugencellen worden geactiveerd. Tabel 9.2 9.6 Immuun geheugen zorgt voor immuniteit Wnr je voor het eerst aan een antigen wordt blootgesteld gaat jouw lichaam de primaire immuunrespons stellen. Dit is 3-6 dagen nadat de eerste verschijning. Tijdens deze periode gaan B cellen specifiek aan dat antigen zich vermeerderen en ontwikkelen in de plasma cellen. De concentratie van antilichamen stijgt en bereikt een piek ong 10 -12dagen na blootstelling. Maar zoals geleerd hebben B en T cellen een geheugenfunctie. Subsequent exposure aan een pathogen zorgt voor een secundaire immuunrespons. Deze is vlugger, langerdurend en effectiever dan de eerste. Hoe komt het dat we toch nog ziek worden? Omdat er heel veel verschillende ziektes zijn. 9.7 Medische hulp in de strijd tegen pathogenen 9.7.1 Actieve immunisatie: een effectief wapen tegen pathogenen We gaan ons lichaam een dosis van het antigen geven zodat wnr we ziek worden ons lichaam vlugger de secundaire reactie gaat tonen, dit noemt men actieve immunisatie. Dit betekent een antigen bevattende ding nl vaccin in ons lichaam brengen. Natuurlijk hebben ook deze hun beperkingen. Men moet rekening houden met veiligheid, tijd en kosten. Vaccins die wakkere pathogenen bevatten zijn effectiever maar hebben de kans dat ze de ziekte veroorzaken. Ten tweede is er voor iedere pathogen een ander vaccin nodig. Ten derde ze genezen geen ziekte die al aanwezig is. 9.7.2 Passieve immunisatie kan helpen tegen bestaande of geanticipeerde infecties Men kan een persoon antilichamen geven meestal in de vorm van gamma globulin shot. De patiënt wordt antilichamen gegeven die het mogelijk nodig kan hebben. Het heeft het voordeel dat het actief kan zijn tegen een al bestaande infectie. Het kan ook gebruikt worden om ziekte te voorkomen. Het is echter minder langerdurend dat actieve. Passief is bruikbaar getoond geweest tegen vaakvoorkomende virale infectie zoals hepatitis B. 9.7.3 Antibiotica bestrijden bacteriën Letterlijk betekent het tegen leven. Antibiotics doden bacteriën of voorkomen hun groei. Algemeen nemen ze hun voordeel van de volgende verschillen tussen bacteriën en menselijke cellen: 1. Bacteriën hebben een dikke cel muur, menselijke cellen niet 2. Bacterieel DNA is niet veilig omgeven door een nucleus, menselijke cellen wel. 57
3. Bacteriele ribosomen zijn kleiner dan menselijke 4. Bacteriële ratio van eiwitsynthese is erg vlug. Sommige antibiotica bestrijden slechts bepaalde types van bacteriën andere zijn actief tegen verschillende. Antibiotica is ineffectief tegen virussen. 9.8 Weefsel afwijzing: een medische uitdaging Het doel van het immuunsysteem is ons lichaam beschermen, het is dus niet verwonderlijk dat het ook menselijke niet zelf cellen aanvalt. Bij orgaandonatie wordt eerst gekeken naar het bloedtype, daarna naar het MHC type. Hoe meer deze op elkaar lijken hoe minder kans dat het weefsel wordt afgestoot. Na de operatie moet de patiënt immunosuprresieve medicatie nemen. Maar dit kan ervoor zorgen dat personen gevoeliger worden voor bepaalde ziekte juist omdat de werking van hun immuunsysteem onderdrukt wordt. 9.9 Ongepaste immuunsysteem activiteit zorgt voor problemen 9.9.1 Allergieën: een hypersensitief immuunsysteem Een allergie is een ongepaste respons van het immuunsysteem om een allergen. Het sleutelwoord is ongepast. Het allergen is niet gevaarlijk, maar het lichaam reageert alsof dit wel zo is. Op een bepaald moment kan blootstelling aan een allergen een primaire immuunrespons uitlokken. Zorgend dat B cellen specifieke IgE antilichamen produceren. Deze binden aan mastcellen en aan circulerende basofielen. Wnr hetzelfde allergen het lichaam voor de 2de maal binnentreedt bindt het aan de IgE antilichamen en deze zorgen voor de vrijlating van histamines. Het resultaat is een allergische reactie. Symptomen van ernstige allergische reactie kunnen zijn moeite met ademen, zwelling door het lichaam, ernstige buikkrampen, … dit is gekend als anaphylactic shock. Wie dit heeft moet naar het ziekenhuis. Een allergiekit bijhebben kan je leven redden.
58
Hoofdstuk 10: het ademhalingssysteem uitwisseling van gassen
(the
respiratory
system):
10.1 Ademhaling neemt plaats doorheen het lichaam De term ademhaling omvat 4 processen: 1. Ademen (= breathing) (ook wel ventilatie genoemd): de beweging van lucht in en uit de longen. 2. Externe ademhaling: de uitwisseling van gassen tussen ingeademde lucht en bloed. 3. Interne ademhaling: de uitwisseling van gassen tussen het bloed en weefselvloeistoffen. 4. Cellulaire ademhaling: het proces van zuurstof gebruik om ATP te produceren in cellen. Cellulaire ademhaling genereert koolstofdioxide als een afvalproduct. Breathing wordt gefaciliteerd door het ademhalingssysteem en zijn geassocieerde botten, spieren en zenuwen. Externe ademhaling neemt plaats in de longen en interne ademhaling en cellulaire ademhaling neemt plaats in weefsel doorheen het lichaam. Het ademhalingssysteem heeft bij mensen ook nog een andere functie nl de productie van geluid (vocalisatie). 10.2 Het ademhalingssysteem bestaat uit bovenste en lagere ademhalingswegen Het ademhalingssysteem bestaat uit een (1) systeem van doogangen om lucht naar en van de longen te krijgen en (2) de longen zelf. Bij ademhaling zijn ook botten, spieren en delen van het zenuwstelsel belangrijk, deze zorgen dat lucht beweegt in en uit de longen. Op basis van gemak kunnen we het ademhalingssysteem indelen in bovenste en onderste ademhalingswegen. De bovenste (upper) ademhalingsweg bestaat uit de neus en de pharynx. De lagere weg start met de larynx en omvat de trachea, de 2 bronchi die starten van de trachea en de longen. 10.2.1 De bovenste ademhalingsweg filtert, warmt en bevocht (humifidies) de lucht De neus: - Bevat receptoren voor te ruiken - Filtert ingeademde lucht en screent deze voor vreemde deeltjes - Bevochtigd en warmt inkomende lucht - Voorziet een resonerende kamer dat helpt jouw stem zijn kenmerkende toon te geven Het zichtbare deel van de neus is gekend als de externe neus. Het interne deel noemen we de nasal cavity. De externe neus bestaat uit kraakbeen en 2 nasale botten achter het kraakbeen. De neus kan variëren in grootte en vorm van persoon tot persoon. De externe neus en nasale holte zijn ingedeeld in 2 kamers door het nasal septum. Lucht gaat binnen door de nostrils, de 2 openingen aan de basissen van de externe neus waar het gedeeltelijk gefilterd is door de neusharen daarna gaat het in de nasal cavity. Deze holte is omlijnd met bevochtigd epitheelweefsel dat goed voorzien is van bloedvezels. De bloedvezels helpen de inkomende lucht te warmen en het epitheelweefsel scheidt slijm uit waar het lucht bevochtigd. Het epithelium is ook bedekt met kleine haarlijkende projectie die we cilia noemen. Het slijm in de nasale holte vangt stof, pathogenen en andere deeltjes in de lucht voor het verder gaat in ons ademhalingssysteem. De cilia werken in een gecoördineerde beweging. Normaal hebben we niet door dat deze aan het werken zijn, maar wanneer het erg koud is werken ze trager en kan je zo een loopneus hebben. Luchtruimte die we sinussen noemen in de schedel is ook omlijnd met weefsel dat slijm uitscheidt en helpt vreemde deeltjes te pakken. De sinussen drain in de nasale holte via smalle doorgangen. 2 traankanalen die vocht dragen weg van de ogen, drainen ook in de nasale holte. Inkomende lucht 59
gaat binnen in de pharynx, deze bindt de mond en nasale holte aan de larynx. De bovenste pharynx gaat van de nasale holte naar het dak van de mond. De lagere pharynx is een makkelijke doorgang voor zowel voedsel als lucht. Voedsel passeert op zijn eigen manier naar de esophagus en lucht stroomt door naar de lagere ademhalingsweg. 10.2.2 De lagere ademhalingsweg wisselt gassen uit De lagere weg omvat de larynx, de trachea, bronchi en de longen met hun bronchioles en alveoli. 10.2.2.1 De larynx produceert geluid De larynx of stembox dient om: - Een open luchtweg te behouden - Voedsel en lucht in de juiste kanalen brengen - Assisteren in de productie van geluid De larynx bestaat uit 2 belangrijke structuren: de epiglottis en de vocale cords. De epiglottis is een flexibele flap van kraakbeen dat ligt in de opening van de larynx. Wnr lucht stroomt in de larynx blijft de epiglottis open. Maar wnr we voedsel inslikken of vloeistoffen blokkeert de epiglottis de opening tijdelijk. De vocale cords bestaan uit 2 vouwen van bindweefsel die uitbreiden rond de luchtweg. Ze omgeven de opening van de luchtweg nl de glottis. De vocale cords worden ondersteund door ligamenten en omgeven met een kraakbeenachtige structuur dat we de Adamsappel noemen. We maken het meeste geluid door de vibratie van de vocale cords, maar we kunnen ook enkele geluiden maken door onze tong en tanden. Wnr we niet praten zijn de vocal cords relaxt en open. Wnr we starten met praten stretchen ze strak rond de tracheale opening en de stroom van lucht die passeert zorgt dat ze vibreren. Hoe korter de cords zijn hoe hoger de tonen, en ook hoe meer ze stretchen hoe hoger ze kunnen. Naast deze zaken hebben ook de andere componenten hun inbreng in hoe onze stem klinkt zoals de pharynx, neus, nasale holte, tong en tanden. Hoewel de productie van geluid geen rol speelt in de homeostase van ademhalingsgassen hebben dieren toch geleerd om hun voordeel te halen uit de energie die beschikbaar komt in de bewegende lucht. 10.2.2.2 De trachea transporteert lucht Wnr lucht omlaag gaat in de ademhalingsweg, passeert het door de trachea. De trachea bestaat uit een serie van c gevormde, incomplete ringen van kraakbeen samengehouden door bindweefel en spieren. Fig. 10.5 ieder kraakbeenring bevat enkel ¾ van de omtrek van de trachea. De ringen van kraakbeen houden de trachea open op alle tijden, omdat ze geen complete cirkels zijn laten ze de trachea toe om hun diameter lichtjes te veranderen wnr we hoesten of hevig ademen. Net als de nasale holte, is de trachea omlijnd met cilia bedekte epitheelweefsel dat slijm uitscheidt. Het slijm vangt vreemde deeltjes en de cilia beweegt ze opwaarts weg van de longen. Wnr een vreemd object in de trachea zit, is de ademhaling onderbroken en stikking treedt op. Stikking typisch stimuleert receptoren in de keel die de hoestreflex triggeren. Dit is een plotse expulsie van lucht van de longen in een poging om het vreemde materiaal weg te krijgen. 10.2.2.3 Bronchi branch into the lungs De trachea vertakt in 2 luchtwegen nl de rechter en de linker bronchi terwijl het de longholte binnengaat. De 2 bronchi vertakken verder in kleinere en kleinere bronchi. De muren van de bronchi bevatten fibreus bindweefsel en spierweefsel verstrek met kraakbeen. De kleinere luchtwegen die geen kraakbeen bevatten noemen we bronchioles. De kleinste zijn 1 mm of minder in diameter en bestaan vooral uit een dunne laag van glad spierweefsel omgeven door een kleine hoeveelheid van 60
elastisch bindweefsel. De bronchi en bronchioles hebben verschillende andere functies dan luchttransport. Ze poetsen ook de lucht, verwarmen de lichaamstemperatuur en verzadigen het met water. Met uitzondering van de kleinste bronchioles, zijn de de bronchi en bronchioles omlijnd met “ciliated” epitheelcellen en occasioneel ook slijm uitscheidende cellen. Het dunne waterachtige slijm vangt stof, bacteriën en andere kleine deeltjes. De ciliated cellen vegen het slijm en gevangen materiaal opwaarts naar de phaynx zodat het kan ingeslikt worden. Roken vermindert de werking van de cilia en kan het ook vernietigen. “rokershoest” verwijst naar het gewelddadig hoesten dat nodig is om slijm weg te krijgen van de luchtweg. De slijmophoping leidt tot frequente infectie omdat pathogenen en andere dingen in de luchtweg blijven. Het verhoogt ook de kans op bronchitis, emphysema en longkanker. Van de neus en de mond naar de kleinste bronchioles in de longen, geen van deze participeren in de gasuitwisseling. Essentieel zijn dit al doorgangen voor lucht in de longen te krijgen waar de echte gasuitwisseling kan beginnen. 10.2.2.4 De longen zijn organen voor gasuitwisseling De longen zijn organen die bestaan uit ondersteunend weefsel die de bronchi, bronchioles, bloedvezels en de gebieden waar gasuitwisseling plaatsvindt omgeven. Er zijn 2 longen één aan de linkerkant en één aan de rechterkant van het hart. De vorm van de longen volgt de contouren van de ribbenkast en de thorarische holte. De basis van iedere long is breed en gevormd om opnieuw te passen tegen de convex oppervlakte van het diaphragma. Iedere long is omgeven in 2 lagen van dun epitheelmembranen die we pleural membranes noemen. Één van deeze lang stelt de buitenste longoppervlakte voor en de andere omlijnen de thorarische holte. De pleural membranen worden gescheiden door een kleine ruimte die we de pleural cavity noemen, deze bevat een kleine hoeveelheid waterachtig vocht. Het vocht vermindert wrijving tussen de pleural membranen terwijl de longen en de borstmuur bewegen tijdens ademen. Ontsteking van de pleural membranen nl pleurisy kan de secretie van pleural vocht verminderen, meer wrijving kan zorgen voor pijn tijdens ademen. Pleurisy kan een symptoom zijn van pneumonia. Longen bestaan uit verschillende lobben, 3 in de rechter long en 2 in de linker. Iedere lob bevat een vertakte broom van bronchioles en bloedvezels. De lobben kunnen vrij onafhankelijk van elkaar werken. 10.2.2.5 Gasuitwisseling treedt op in de alveoli De longen zijn eigenlijk een systeem van vertakte luchtwegen die eindigen in 300miljoen kleine luchtgevulde zakken nl alveoli. Hier vindt de gasuitwisseling plaats. Alveoli zijn gearrangeerd in clusters op het einde van iedere terminal bronchiole. Doordat ze zo groot zijn en het dunste type van squamous epitheelweefsel zijn kunnen ze gasuitwisseling doen met de nabijgelegen haarvaten. Binnen iedere alveolus, scheiden bepaalde epitheelcellen een lipoprotein uit nl surfactant dat de binnenkant van de alveoli bedekt en zorgt voor minder oppervlakte spanning. Oppervlakte spanning komt door de aantrekking van watermoleculen naar elkaar. Zonder surfactant zou de kracht van spanning zorgen voor de ineenstorting van de alveoli. Dit kan optreden bij kinderen die prematuur geboren zijn. Nl het infant respiratory distress syndrome behandeld met surfactant vervangend therapie. 10.2.2.6 Pulmonary capilliaries brengen bloed en lucht in dicht contact met elkaar De rechterventricle van het hart pompt deoxygenated bloed in de pulmonary trunk deze splitst in linker en rechter pulmonary arteries. De pulmonary arteries delen in kleinere en kleinere slagaders en kleine slagaders eindigen uiteindelijk in een capillary bed nl de pulmonary capillaries. Hier komt bloed in dichte nabijheid met de lucht in de alveoli. Slechts 2 levende cellen (nl de squamous 61
epitheelcel van de alveolus en de cel van de capillary wall) scheiden bloed van lucht. Een serie van venules en veins verzamelen het oxygenated bloed van de pulmonary capillaries en brengt het bloed terug nar de linkerkant van het hart. Het dicht contact tussen lucht en bloed in het gebied bij de longen suggereert dat er medicatie via deze manier sneller kan verspreid worden. Men is bezig met onderzoek hiernaar. 10.3 Het proces van ademen heeft te maken met een drukgradiënt Ademen heeft te maken met lucht in en uit de longen te krijgen op een cyclische manier. Dit vereist een spierinspanning. Maar de longen hebben geen skeletspierweefsel. De longen breiden passief uit omdat de omgevende botten en spieren de grootte van de borstholte omvatten. De botten en de spieren van ademhaling omvatten de ribben, intercostal spieren tussen de ribben en het diaphragm (een brede spier dat de thorarische holte scheidt van de abdominale holte). De intercostal spieren en de diaphragm zijn de skeletspieren. 10.3.1 Inademen brengt lucht, uitademen doet lucht weg Om te begrijpen waarom lucht beweegt in en uit de longen op een cyclische manier, moeten we de volgende algemene principes van gasdruk en hoe gas werkt begrijpen. - Gasdruk wordt veroorzaakt door botsende moleculen van gas - Wnr het volume van een gesloten ruimte toeneemt, gaan de moleculen van gas in die ruimte verder van elkaar weg en de druk binnenin de ruimte neemt af. Omgekeerd wnr het volume daalt. - Gassen stromen van gebieden met hogere druk naar gebieden met lagere druk. Doordat longen geen skeletspieren hebben kunnen ze niet uitbreiden en of samentrekken op zichzelf. Als ze dit doen is het alleen maar omdat ze stretchbaar zijn en omdat ze omgeven zijn door de pleural holte. Inademing trekt lucht in het ademhalingssysteem terwijl de longvolume uitbreidt en uitademing drukt lucht uit de longen terwijl het longvolume terug afneemt. Cyclus van ademhaling 1. Relaxed state: in rust zijn zowel het diaphragm en de intercostal spieren relaxt. 2. Inspiration: wnr inademing begint, trekt het diaphragm samen, wordt het platter en drukt het zijn midden naar beneden. Tegelijk trekken de intercostal spieren samen, duwen de ribben naar boven en buiten. Deze 2 acties van de skeletspieren doen het volume van de pleural holte toenemen en de druk in de pleural ruimte afnemen. Omdat de longen elastisch zijn en de druk rond hen relatief gevallen is tot aan de atmosfeer breiden ze mee uit met de pleural holte. Expansie van de longen vermindert luchtdruk binnen de longen relatief tot de atmosfeer waardoor lucht binnen kan. 3. Expiration: uiteindelijk eindigt de spiersamentrekking. Terwijl de spieren relaxeren keert het diaphragm terug naar zijn domed vorm, de ribben bewegen naar beneden en naar binnen en de pleural holte wordt kleiner. De rest van het proces keert ook om. Tijdens stille ademhaling, is inademen actief en uitademen passief. Wnr we echter onder fysische of emotionele stress zijn ademen we meer frequent en dieper. Vanaf hier worden zowel inademing als uitademing actief. 10.3.2 Longvolumes en vitale capaciteit meten longfunctie In rust ong 12 ademen/min. Iedere ademhaling stelt een tidal volume voor van ong 500 ml. Gemiddeld bereikt slechts 350 ml de alveoli en wordt betrokken bij de gasuitwisseling. De andere 150ml blijft in de luchtwegen en wordt ook wel verwezen naar dode ruimte volume. De maximale 62
volume dat je kan uitademen na het inademen wordt de vital capacity genoemd. Jouw vitale capaciteit is 4.800 ml. De hoeveelheid van extra lucht dat kan ingeademd worden extra boven het tidale volume noemen we inspiratory reserve volume. En de hoeveelheid dat we kunnen uitademen extra boven het tidale volume is expiratory reserve volume. De lucht die overblijft in je longen is de residual volume. Een spirometer kan de longcapaciteit meten. 10.4 Gasuitwisseling en transport gebeurt passief 10.4.1 Gassen diffuseren volgen hun partiële druk Lees boek p229 10.5 Het zenuwstelsel reguleert ademhaling 10.5.1 Een ademhalingscentrum richt zich op het ritme van ademhaling Het basis cyclus patroon van inademing en uitademing en de snelheid waarmee we ademen worden gedaan in een gebied dichtbij de basis van de hersenen die we medulla oblongata noemen. In dit gebied nl het respiratory center genereren een groep van zenuwcellen automatisch een cyclisch patroon van elektrische impulsen iedere 4-5 seconden. De impulsen reizen rond de zenuwen naar het diaphragm en de intercostale spieren en stimuleren de spieren om samen te trekken. Terwijl deze ademhalingsspieren samentrekken, begint de ribbenkast uit te breiden, het diaphramg wordt naar beneden getrokken terwijl we inademen. Terwijl inademen verder gaat, krijgt het ademhalingscentrum sensorische input van stretch receptoren in de longen. Deze receptoren monitoren de graad van inflatie van de longen, en dienen om de inademing te beperken en uitademing te beginnen. Gelijk welke ziekte dat interfereert met de transmissie van deze zenuwimpulsen kan ademen moeilijk maken. Vb ALS 10.5.2 Chemische receptoren monitoren CO2, H+ en O2 levels Functie: - Homeostase hoeveelheid CO2, H+, O2 Indirecte werking: - Verandering in H+-concentratie in cerebrospinaal vocht o hoog) o Meer CO2 uitademen o Me ademhaling (als te laag) o Meer O2 inademen o Enkel als verschil van 20% 10.5.3 We kunnen bewuste controle uitoefenen Vooral in de hogere hersengebieden meestal de cortex. De mogelijkheid om ons ademen aan te passen helpt om te spreken en te zingen. 10.6 Stoornissen van het ademhalingssysteem 10.6.1 Verminderde luchtstroom of gasuitwisseling belemmert de ademhalingsfunctie 10.6.1.1 Asthma: spasmodic contraction of bronchi Een astma aanval zorgt voor partiële sluiting van de bronchi waardoor ademen moeilijk wordt. Symptomen zijn hoesten tijdens sporten, kortademig, gevoel van dichtheid in de borst en piepende 63
ademhaling. De symptomen kunnen getriggerd worden door verschillende zaken zoals virussen, luchtdeeltjes, allergie, training, sigarettenrook en luchtvervuiling. De meeste aanvallen komen door een hyperactief immuunsysteem. Het lichaam reageert met een overmatige productie van immunoglobulin E. deze stimuleert de mastcellen in de longen om chemische wapens vrij te laten. Medicatie kan de bronchi verwijden om ontsteking te verminderen en normale ademhaling te bekomen. 10.6.1.2 cystic fibrosis: een erfelijke aandoening Een single gen zorgt voor slijm producerende cellen in de longen die een dikke plakkerige slijm produceren. Deze ziekte treft ook andere orgaansystemen. Mensen met deze aandoening krijgen frequent infectie op de luchtwegen. Behandeling is fysische therapie en veelbelovende nieuwe medicatie. 10.6.2 Micro – organismen kunnen ademhalingsstoornissen veroorzaken 10.6.2.1 TBC: bacteriële infectie beschadigt de longen TBC is een infectieziekte dat veroorzaakt wordt door de bacterie Myobacerterium tuberculosis. Mensen geven het door via hoesten of niezen. De bacteriën gaan de longen binnen en vermeerderen zich. Soms is de bacterie slapend voor vele jaren en wordt het dan plots weer wakker. Hoofdsymptomen zijn borstpijn, kortademig, koorts, nachtzweten, verminderde eetlust en gewichtsverlies. Lang geleden was deze ziekte één van de dodelijkste. 10.6.3 Longkanker wordt veroorzaakt door de proliferatie van abnormale cellen Kanker is de ongecontroleerde groei van abnormale cellen. Longkanker kan de beweging van lucht in de luchtwegen beperken maar ook de uitwisseling van gassen in de alveoli en de stroom van bloed in pulmonary bloedvezels. symptomen zijn chronische hoest, piepende ademhaling, borstpijn en bloed ophoesten. 10.6.4 Pneumothorax en atalectasis: een mislukking van gasuitwisseling Pneumothorax is de ineenstorting van 1 of meerdere lobben van de longen. De meest voorkomende oorzaak is een wonde van de borst dat lucht toelaat om in de pleural holte binnen te komen rond de longen. Behandeling is herstelling van de wond. Atalectasis verwijst naar een gebrek van gasuitwisseling binnen de longen. Behandeling is het vinden van het probleem en het herstellen. 10.6.5 congestive hartfalen beperkt de longfunctie Het hart faalt, als de linker kant faalt, gaat het bloed zich opstapelen in de pulmonary bloedvezels achter die kant van het hart. Dit zorgt voor een stijging van druk.
64
Hoofdstuk 13: het endocriene systeem 13.1 Het endocriene systeem produceert hormonen Het endocriene systeem is een verzameling van gespecialiseerde cellen, weefsels en klieren die chemische berichten produceren en rondsturen nl hormonen. Hormonen worden uitgescheiden door de endocriene klier. Exocriene klieren daarentegen scheiden producten uit zoals slijm, zweet, tranen en verteringsvloeistoffen. Ongeveer 50 hormonen circuleren rond in ons lichaam en nog worden er nieuwe hormonen ontdekt. Hormonen zijn units van informatie. Sommige hormonen hebben hun functie bij feedbackmechanismen in ons lichaam, deze helpen ons om homeostase te behouden. Andere hormonen dragen dan weer bij tot specifieke effecten zoals geboorte, groeien, … Fig. 13.1 toont de verschillende weefsels en de belangrijkste hormonen die ze uitscheiden. Het endocriene systeem heeft enkele karakteristieken die zich onderscheidt van het zenuwstelsel als een communicatiesysteem: 1. Hormonen van het endocriene systeem bereiken bijna elke levende cel: dit geeft het endocriene systeem een te onderscheiden voordeel van het zenuwstelsel. Hormonen circuleren in het bloed en daardoor raken ze overal in het lichaam. 2. Ieder hormoon werkt slechts bij bepaalde cellen: deze cellen noemen we target cellen. Dit komt omdat enkel de hormonen hun target cellen de juiste receptoren hebben. Wnr een hormoon bindt aan de receptor verandert er iets in de cel. De cel kan groeien, delen of zijn metabolisme veranderen. 3. Endocriene controle lijkt trager te zijn dan controle van het zenuwstelsel: er is een reden waarom bepaalde reflexen zoals je hand weg trekken bij warmte gecontroleerd wordt door het zenuwstelsel ipv het endocriene stelsel. 4. Het endocriene stelsel en het zenuwstelsel kunnen met elkaar intrageren. 13.2 hormonen worden geclassificeerd als steroid en non – steroid Steroide hormonen: zijn structureel gerelateerd aan cholesterol en zijn allen lipide oplosbaar. Non steroide hormonen: zijn structureel gerelateerd aan eiwitten en lipide onoplosbaar. 13.2.1 Steroide hormonen gaan target cellen binnen We herinneren ons uit eerdere hoofdstukken dat het celmembraan vooral bestaat uit een “bilayer” van phospholipiden. Steroïde hormonen zijn gerelateerd aan cholesterol en kunnen daardoor dus makkelijker diffuseren door zowel het celmembraan als het nuclear membraan. Eenmaal binnen de cel, gaan steroïde hormonen zich binden aan specifieke hormoonreceptoren waardoor ze een hormoonreceptorcomplex vormen met de nucleus of in het cytoplasma. Als het complex gebouwd is in het cytoplasma kan het diffuseren in de nucleus. Eenmaal binnenin de nucleus, gaat het complex zich hechten aan DNA waardoor specifieke genen worden geactiveerd. Genactivatie zorgt voor de formatie van messenger RNA, dat dan de nucleus verlaat en de synthese van bepaalde eiwitten dirigeert. Dan gaan de eiwitten de respons doen die de hormonen hen opdragen. Steroïde hormonen neigen trager te werken dan non – steroïde hormonen. 13.2.2 Non – steroïde hormonen binden aan receptoren op targetcelmembranen Deze hormonen kunnen de target cel niet binnentreden omdat ze niet lipide oplosbaar zijn. In plaats daarvan binden ze aan receptoren die op het buitenste oppervlak van het celmembraan liggen. De receptoren zijn meestal geassocieerd met of zijn deel van eiwitmoleculen die drijven in de 65
phospholipide bijlaag van het celmembraan. Het binden van het hormoon aan de receptor zorgt voor een verandering in de vorm van het membraaneiwit waardoor ook een verandering in de cel gebeurd. Sommige non – steroïde hormonen zorgen ervoor dat ionkanalen in het celmembraan openen of sluiten. Wat er meer gebeurd is dat hormoon receptor binding een inactieve molecule verandert in een actieve molecule. Deze geactiveerde molecule noemen we een second messenger. Dit omdat het de info van het hormoon bevat zonder dat het hormoon de cel moet binnengaan. Een vaakvoorkomende second messenger is cyclic AMP, dit wordt geproduceerd van ATO wnr het hormoon bindt aan de receptor. Cyclic AMP activeert dan een enzyme, die dan weer een ander activeert en die dan weer een ander enz. Non – steroïde hormonen neigen vlugger te zijn dan steroïde hormonen en dit omdat ze een enzyme gebruiken die al bestaat in de cel maar dan in een inactieve vorm. 13.2.3 Hormonen participeren in negatieve feedback loops Het is belangrijk om goed bij te houden aan welke ratio er hormonen worden uitgescheiden, zodat de concentratie in het bloed juist is. De endocriene klier is het controlecentrum, het hormoon stelt de weg voor tussen het controle centrum en de effectors en de effectors zijn de hormoon zijn targetcellen, weefsels of organen (zie fig. 13.4). zoals we zien in de figuur omvat een negatieve feedback loop een endocriene klier en een hormoon is een stabiel, zelfaanpassend mechanisme voor het behouden van homeostase van de gecontroleerde variabele. Dit omdat iedere verandering in de gecontroleerde variabele een respons uitlokt die de verandering omkeert. Niet alle negatieve feedbackloops omtrent hormonen zijn zo simpel, soms bevindt het controlecentrum zich in de hersenen, die dan een endocriene klier activeert via de zenuwen. 13.3 De hypothalamus en de pituitary gland De hypothalamus is een kleine regio in de hersenen dat dient als homeostatisch controlecentrum. Het is een belangrijke link tussen het zenuwstelsel en het endocriene stelstel. Het ontvangt neurale input over bepaalde interne condities zoals water, temperatuur, … De hypothalamus produceert 2 hormonen op zichzelf. Het controleert en monitort ook de hormoonsecretie van de pituitary gland. De pituitary gland wordt soms ook wel de “meester” genoemd omdat het 8 verschillende hormonen uitscheidt. Het bestaat ui 2 lobben: een posterieure lob en een groter meer anterieur gelegen lob. 13.3.1 De posterieure pituitary slaat ADH en oxytocin op Cellen in de hypothalamus nl neuroendocriene cellen functioneren zowel als zenuwcellen en endocriene cellen, dit omdat ze zowel zenuwimpulsen kunnen generen als hormonen uitscheiden in de bloedvezels. Neuro – endocriene cellen met cellichamen in de hypothalamus hebben axons die gaan tot aan de “stalk” die zich bindt met posterieure pituitary. De neuron cellichamen maken ofwel antidiuretisch hormoon ofwel oxytocin in de hypothalamus en transporteren het dan naar de axons voor opslag. Wnr de hypothalamus gestimuleerd wordt om hormonen vrij te laten gaan de neuro – endocriene cellen impulsen sturen naar de axons waardoor hormonen worden uitgescheiden in de nabijlagen haarvaten. De hormonen circuleren dan naar hun targetcellen. 13.3.1.1 ADH reguleert waterbalans ADH (antidiuretisch hormoon) vermindert de hoeveelheid water dat verloren raakt bij urine. De belangrijkste targetcellen zijn die nieren. Daar zorgt het voor veranderingen in celdoorlaatbaarheid. Wnr de hypothalamus merkt dat er een lage concentratie van water is, gaan neuro – endocriene cellen ADH vrijlaten van de posterieure pituitary. ADH circuleert in het bloed van de nieren, waar het 66
de reabsorptie van water gaat stimuleren. Wnr de concentratie dan terug normaal is gaat de hypothalamus niet langer stimuleren om ADH vrij te laten. 13.1.1.2 Oxytocin zorgt voor uterine samentrekkingen en melkejectie Oxytocin wordt in hoge concentraties uitgescheiden tijdens de geboorte en ook wnr de moeder borstvoeding geeft. Het stimuleert de contractie van de uterus tijdens geboorte en de ejectie van melk tijdens de borstvoeding. Dit is een vb van een neuro – endocriene reflex waarbij een zenuwsteemstimulus verantwoordelijk is voor de secretie van een hormoon. Wnr een baby zuigt zijn de sensorische receptoren in de tepel gestimuleerd. Impulsen worden overgebracht naar neuro – endocriene cellen in de hypothalamus die oxytocin vrijlaat van de posterieure pituitary. De hormoon circuleert naar het borstweefsel, bindt met receptoren en zorgt voor contracties van gladde spieren dat melk ejecteert. 13.3.2 De anterieure pituitary produceert 6 belangrijke hormonen Deze zijn: - Adrenocorticotroop hormoon (ACTH of corticotrophin) - Thyroid stimulerend hormoon (TSH of thryrotropin) - Follicle stimulerend hormoon (FSH) - Luteiniserend hormoon (LH) - Prolactin (PRL) - Groeihormoon (GH) Elk anterieur pituitary hormoon is geproduceerd en uitgescheiden door een apart celtype en ieder hormoon wordt gereguleerd door separatiemechanismen. De eerste 4 hormonen (ACHT, TSH, FSH en LH) werken door het stimuleren van de vrijlating van andere hormonen van andere endocriene klieren. De secretie van deze hormonen hangt gedeeltelijk af van de hypothalamus maar het mechanisme verschilt met deze van de posterieure pituitary. De verbinding tss de hypothalamus en de anterieure pituitary is endocrien (dus niet neuraal). Het vertrouwt op het specifieke vrijlaten en inhiberen van hormonen uitgescheiden door endocriene cellen in de hypothalamus. Door dit vrijlaten worden de 6 hormonen uitgescheiden. 13.3.2.1 ACTH stimuleert de bijnierschors (=adrenal cortex) De doelcellen voor ACTH liggen in de buitenste laag of cortex van de bijnierklier. ACTH stimuleert de bijnierschors om een andere groep van hormonen vrij te laten nl glucocoricoids, deze zijn een steroid hormoon betrokken in stressgerelateerde condities en de controle van glucose metabolisme. ACTH secretie is gereguleerd door een negatief feedback systeem dat bestaat uit het vrijlaten van een hormoon van de hypothalamus en de concentratie van glucocorticoiden in het bloed. 13.3.2.2 TSH werkt in op de thyroide klier TSH stimuleert de thyroide klier om thyroide hormonen te synthetiseren en vrij te laten. Er is een TSH releasing hormoon van de hypothalamus (zie eerder). 13.3.2.3 FSH en LH stimuleren de reproductieorganen FSH en Lh noemen we gonadotropins omdat ze de groei stimuleren, ontwikkeling en functie van de reproductieorganen. Bij vrouwen gaat het FSH eiontwikkeling stimuleren, LH promoot de ovulatie en beide stimuleren de secretie van het hormoon oestrogeen. LH stimuleert ook de secretie van het hormoon progesteron na ovulatie. Bij mannen, induceert FSH de sperma ontwikkeling en LH stimuleert de productie van het hormoon testosteron. 67
FSH en LH zijn eigenlijk afwezig tot 10-13jaar. Een grote toename van deze hormonen zorgt voor het begin van de seksuele ontwikkeling. 13.3.2.4 Prolactin: melkklieren (=mammary glands) en melkproductie De primaire functie van prolactin is het stimuleren van de ontwikkeling van de melkklieren en de productie van melk. Prolactin is aanwezig in mannen ook maar daar is de functie onbekend. Bij vrouwen, gaat de concentratie van prolactin stijgen naarmate de zwangerschap ten einde loopt. Dit omdat oestrogeen de hypothalamus stimuleert om het prolactin releasing hormoon meer te produceren. Wnr oestrogeen niveaus dalen na de geboorte, worden prolactin en prolactin releasing hormoon hoog houden door een sensorische neurale reflex die geassocieerd is met verzoring. Wnr een vrouw niet zwanger is of borstvoeding geeft wordt de secretie van prolactin onderdrukt door het prolactin inhiberend hormoon. 13.3.2.5 Groeihormoon: wijdverspreide effecten op groei De effecten van het groeihormoon zijn zo verspreid dat het moeilijk is om een specifieke doelcel of actie te definiëren. De effecten van GH zijn het meest zichtbaar in botten en spieren. Algemeen, GH beïnvloedt de cellen zo dat ze groei promoten. GH is het hele leven aanwezig maar het meest duidelijk in de kindertijd en adolescentie. Op deze momenten zorgt het voor een grote toename in massa en lengte van spieren en botten. Abnormale GH concentraties tijdens ontwikkeling kunnen leiden tot verandering in de grootte van een volwassene. 13.3.3 Bijnierstoornissen: hypersecretie of hyposecretie Veel ziekten en stoornissen zijn het gevolg van teveel hormoon (hypersecretie) of te weinig (hyposecretie). 1. Hyposecretie van ADH: ADH gaat om het behouden van de waterbalans in de nieren, bij hyposecretie gaat er teveel water verloren waardoor het kan leiden tot een stoornis die we diabetes insipidus noemen. Symptomen kunnen zijn: overmatig urineren, dehydratatie, dorst, hoofdpijn en droge mond. Soms kan dit komen door een hoofdtrauma waardoor de normale productie van ADH verstoord is. Zelfs wnr ADH niveau normaal is kan diabetes optreden. Nl als de cellen in de nieren niet reageren op het hormoon (dus geen receptoren). 2. Groeihormoon heeft veel langerdurende effecten dan ADH. a. Hyposecretie van het groeihormoon kan leiden tot pituitary dwarfism (dwergisme). Dit kan voorkomen worden als het vroeg genoeg gediagnosticeerd word tijdens de kindertijd. Bij volwassenen kan men er niets meer aan doen, dit omdat de geslachtssteroide hormonen zorgen dat de kraakbeenachtige groeiplaten op het einde van de lange botten verplaatst worden door bot tijdens pubertijd en na een tijdje kan het bot niet langer meer groeien. b. Hypersecretie kan leiden tot gigantism, dit in de kindertijd. c. Excessieve productie van het groeihormoon is volwassenen kan over lange periodes leiden tot een conditie die we acromegaly noemen. Men groeit niet meer, maar er is een graduele verdikking van de botten in het gezicht, handen en voeten. Excessieve productie van het GH in volwassenen is vaak het gevolg van een tumor van ofwel de pituitary of de hypothalamus. 13.4 De pancreas scheidt glucagon, insulin en somatostatin uit De pancreas is zowel een endocriene als exocriene klier. De endocriene cellen van de pancreas liggen in kleine clusters verdeelt doorheen de pancreas die we de eilandjes van langerhans noemen. Deze 68
eilandjes bestaan uit 3 types van cellen en produceren 3 hormonen. Elk van hen heeft te maken met de regulatie van bloedsuiker. Één hormoon doet het stijgen, de ander dalen en de 3 de inhibeert de secretie van de andere 2. 1. Alfa cellen scheiden glucagon uit, deze doen de bloedsuiker stijgen. Als bloedglucose niveaus dalen tussen maaltijden wordt glucagon uitgescheiden in de bloedstroom. In de lever gaat glucagon zorgen voor de afbraak van glycogen naar glucose. Zodat de bloedglucose niveaus stijgen. 2. Betacellen scheiden insuline uit, deze doen bloedsuikerniveaus dalen. Na een maaltijd, stijgen de bloedsuikerniveaus. De hoge concentratie zorgt ervoor dat beta cellen de secretie van insuline gaat stimuleren in het bloed. Daar doet insuline eigenlijk het tegengestelde van glucagon. 3. Deltacellen scheiden somatostatin uit. De functie is nog niet volledig duidelijk. Het hormoon wordt ook uitgescheiden in de hypothalamus waar het het inhiberend hormoon is voor groeihormoonsecretie. 13.5 De bijnierklieren bestaan uit de cortex en de medulla De bijnierklieren zijn 2kleine endocriene klieren die juist boven de nieren liggen. Iedere klier heeft een buitenste laag nl de bijniercortex en een binnenste laag de bijniermedulla. 13.5.1 De bijniercortex: glucocoticoiden en mineralocorticoiden De bijniercortex produceert kleine hoeveelheden van de geslachtshormonen oestrogeen en testosteron en 2 klassen van steroïde hormonen nl glucocorticoiden (= helpt bloedglucoseniveaus te regeluren) en mineralocorticoiden (= helpt de minereal sodium en potassium te reguleren). Hun namen geven een idee van hun functie. 13.5.1.1 Glucocorticoidens: cortisol De bijniercortex produceert een groep van glucocorticoiden. Cortisol telt voor ong 95% van deze groep. Wnr we langdurig vasten, gaat cortisol helpen in behouden van bloedglucose niveaus door het promoten van het gebruiken van vetten en door de toename van afbraak van eiwit in aminozuren in de spieren. De gratis aminozuren worden dan omgezet naar nieuwe glucose in de lever. Cortisol secretie wordt gedaan door een typische feedbackloop. Een vrijlatende factor van de hypothalamus stimuleert de secretie van ACTH van de anterieure pituitary klier, die op zijn beurt de bijniercortex stimuleert om cortisol uit te scheiden. Wnr cortisol zijn bovenste limiet bereikt van normaal bloedniveau, inhibeert het verdere secretie van het vrijlatend hormoon van de hypothalamus en van ACTH van de anterieure pituitary. Een val in bloedglucoseconcentratie kan het normale feedbacksysteem “override” net als fysische kwetsuren en emotionele stress. Al deze stimuli werken op het niveau van de hypothalamus wat meer vrijlatend hormoon uitscheid zodat ook meer ACTH en cortisol. 13.5.1.2 Mineralocorticoiden: aldosterone De andere hormonen die geproduceerd worden door de bijniercortex zijn de mineralocorticoiden. De meest “overvloedige” ervan is aldosterone. Aldosterone is het hormoon dat vooral verantwoordelijk is voor het reguleren van de hoeveelheden sodium en potassium in het lichaam. Met ADH, helpt het de waterbalans in het lichaam te behouden. Adrenal secretie van aldosterone neemt toe wanneer de totale hoeveelheid van sodium en water te laag is of wnr teveel potassium in het lichaam is. Op zijn beurt werkt aldosterone is op de cellen in de nieren voor het promoten van sodium reabsorptie en potassium excretie. 69
13.5.2 De bijniermedulla: epinephrine en norepineprhine De bijniermedulla produceert de non – steroïde hormonen epineprhine en norepinephrine. Deze hormonen spelen een rol in metabolisme en controleren van bloeddruk en hartactiviteit. Epi en non epi zijn ook neurotransmitter. Of ze werken als hormonen of neurotransmitter hangt of van hun functie. Wnr epi en non epi worden vrijgelaten in het bloed en werken op distant target cellen functioneren ze als hormonen. Net als de hypothalamus en de posterieure pituitary is de bijniermedulla een neuroendocrien orgaan. Epi en non epi worden gesynthetiseerd en opgeslagen in gespecialiseerde cellen die we chromaffin cellen noemen in de bijniermedulla. Deze worden geïnerveerd door sympatische zenuwen. Wnr sympatische zenuwen geactiveerd worden gaan de chromaffin cellen epi en non epi gaan uitscheiden. Eenmaal vrijgelaten participeren de 2 hormonen in een wijd bereik van acties die essentieel zijn zoals de fight of flight respons. 13.6 Thyoïde en parathyroïde klieren Beide klieren zijn anatomisch gelinkt. De thyroïde klier ligt juist onder de larynx aan de voorkant van de trachea en de 2 lobben van de thyroïde klier pakken een deel van de weg rond de trachea. De 4 kleine parathyroïde klieren zijn ingebed in de achterkant van de thyroïde. De thyroïde en de parathyroïde klieren zijn ook functioneel gelinkt, beiden helpen de calcium balans te reguleren. In toevoeging, de thyroid heeft een afgescheiden en belangrijke rol in controleren van het metabolisme. De 2 belangrijkste hormonen die geproduceerd worden door de thyroïde klier zijn thyroxine en calcitonin. De parathyroïde klieren produceren parathyroïd hormoon. 13.6.1 De thyroide klier: thyroxine versnelt cellulair metabolisme De thyroide klier produceert 2 erg gelijkaardige hormonen nl thyroxine (T4) en triiodothyronine (T3). T3 en T4 zijn identiek behalve dat T4 4 moleculen van iodine bevat terwijl T3 er slechts 3 heeft. Omdat ze zo gelijk zijn beschouwen we het samen als thyroxine. Structureel gezien is thyroxine geen steroïde hormoon, dit wil niet zeggen dat het zich niet gedraag als een steroïd hormoon. Het kruist de cel en nucleair membranen, bindt aan nucleaire receptoren en activeert genen als mode van actie. De genen die de code dragen voor verschillende enzymes die onze metabolische ratio reguleren. Thryoxine doet de productie en gebruik van ATP toenemen. Wnr thyroxine concentratie toeneemt, gaat de basis metabolische rate (BMR) ook toenemen. BMT secretie is ook gereguleerd door een typische negatieve feedback loop. Gelijk welke val in thyroxine concentratie zorgt voor de toename van de secretie van het hypothalamisch vrijlatend hormoon voor TSH. Dit doet de pituitary TSH concentratie toenemen. Uiteindelijk zorgt dit voor een toename van thyroxine secretie en zorgt ervoor dat thyroxine concentratie terug normaal wordt. 13.6.1.1 Iodine beperking kan zorgen voor goiter Productie van actieve thyroide hormonen vereist iodine. De belangrijkste reden waarom we iodine nodig hebben in ons eten is om ervoor te zorgen dat we voldoende thyroxine productie hebben. Want iodine tekort kan leiden tot thyroide beperking. Wnr thyroxine afwezig is of abnormaal laag is is de normale feedback inhibitorische controle op de hypothalamus en pituitary er niet. De hoge TSH niveaus stimuleren de thyroide klier om te groeien zodat er meer thyroid hormoon kan gemaakt worden. Een vergrote thyroid noemen we een goiter. 13.6.1.2 Calcitonin promoot botgroei Calcitonin wordt geproduceerd door een afgescheiden groep van thyroide cellen. Calcitonin doet de ratio van botabsorptie afnemen door het inhiberen van de activiteit van osteoclasts. Het stimuleert ook de opname van calcium door bot. Deze 2 acties zorgen ervoor dat de normale balans van bot 70
depositie/ resorptie naar depositie neigt. Calcitonin is deel van een negatief feedbackcontrole mechanisme voor calcium. Calcitonin is specifiek belangrijk voor de groei en ontwikkeling van botten in kinderen. eenmaal adolescentie bereikt is, neemt de botresponsiviteit voor calcitonin af. Bij vw speelt het geen belangrijke rol meer. 13.6.2 Parathyroide hormoon controleert bloedcalciumniveaus De parathyroide klier produceert maar 1 hormoon nl parathyroide hormoon dat 1. Calcium en fosfaat verwijdert van botten 2. Doet de absorptie van calcium toenemen door het verteringsstelsel 3. Zorgt dat de nieren calcium behouden en fosfaat uitscheiden. Samen hebben deze acties de neiging om de bloedcalciumconcentratie te doen stijgen. Het effect van PTH op calciumabsorptie is indirect nl via vitamine D. Vitamine D is nodig voor calciumreabsorptie door de darmen. Vitamine D blijft inactief tot het geactiveerd wordt door een biochemische actie dat in de nieren plaatsvind. 13.7 Testes en ovaries produceren geslachtshormonen 13.7.1 Testes produceren testosteron De testes produceren androgen, de mannelijke geslachtshormonen. Het belangrijkste androgen is testosteron. Voor de geboorte is testosteron belangrijk voor het ontwikkelen van de externe mannelijke genitaliën. De productie valt een beetje stil tussen de geboorte en de puberteit. Tijdens de puberteit stijgt het weer. Bij mannen reguleert testosteron de ontwikkeling en normale functioneren van het sperma, de mannelijke reproductieorganen en mannelijke seksdrive. Het is ook verantwoordelijk voor spurt van bot en spiergroei in de puberteit en de ontwikkeling van de secundaire geslachtskenmerken. LH, GSH en testosteron blijven het mannelijke reproductiesysteem verder te behouden na de puberteit. De bijnierklieren bij beide geslachten produceren een kleine hoeveelheid van testosteron lijkend androgen nl dihydroepiandrosterone (DHEA). DHEA heeft niet echt een effect bij mannen. Bij vrouwen is het verantwoordlijke voor dezelfde acties als testosteron bij mannen. 13.7.2 Ovaries produceren oestrogeen en progesteron De overies produceren de vrouwelijke hormonen. Tijdens de puberteit, start de anterieure pituitary met het vrijlaten van LH en FSH. Deze hormonen stimuleren de ovaries om oestrogeen en progesteron uit te scheiden. Oestrogeen initieert de ontwikkeling van de secundair vrouwelijke geslachtskenmerken. Zowel oestrogeen als progesteron reguleren de menstruatiecyclus. De productie van deze hormonen blijft behouden tijdens de vrouw haar vruchtbare jaren. 13.10 Stoornissen van het endocriene systeem 13.10.1 Diabetes mellitus: inadequate controle van bloedsuiker Het algemene punt van de verschillende soorten is de onmogelijkheid om glucose in de cellen te krijgen. Het resultaat is dat er een extreem hoge concentratie in het bloed is (zie ook eerder voor symptomen bij diabetes insipidus). - Type 1 diabetes (5-10%van alle gevallen): komt door het falen van de pancreas om voldoende insuline te produceren. De persoon moet zich dagelijks met insuline inspuiten. Het is auto – immuunstoornis waarbij het het eigen immuunsysteem aanvalt. Ook genetische component. 71
-
Type 2diabetes (90-95%): insuline resistentie. Vooral bij VW ouder dan 40, het kan een genetische component hebben, maar voor de levensstijl speelt een rol.
13.10.2 Hypothyroidism: onderactieve thyroide klier Milde gevallen kunnen geen symptomen tonen, meer ernstige gevallen hebben verschillende symptomen. Bij kinderen kan het leiden tot trage lichaamsgroei, vertraagde hersenontwikkeling en uitstel van begin van puberteit. Onbehandeld kan het leiden tot cretinsme (mentale retardatie en stunted groei). Bij volwassen en kan het leiden tot myxedema. (zwelling onder de huid, lethargie, gewichtstoename, laag BMR en lage lichaamstemperatuur). Thyroxine pillen. 13.10.3 Hyperthyroidism: overactieve thyroide klier Teveel thyroxine zorgt voor een toename van BMR, hyperactiviteit, nervositeit, agitatie en gewichtsverlies. Meest voorkomend is Graves ziekte: auto immuunstoornis waarbij een persoon zijn antilichamen de thyroide stimuleert om te veel thyroxine vrij te laten. Vaak vergezeld van protruding ogen (vochtophoping achter de ogen) 13.10.4 Addisons ziekte: te weinig cortisol en aldosterone Faling van de bijniercortex om voldoende cortisol en aldosterone te produceren. Tekort aan cortisol zorgt voor lage bloedglucose niveaus en het ander voor lage bloedsodium. De ziekte ontwikkelt zich traag met chronische symptomen van moehei, zwakte, gewichtsverlies, .. Behandeling is medicatie voor de ontbrekende hormonen 13.10.5 Cushingssyndroom: te veel cortisol Excessieve productie van glucose van glycogen en eiwit en retention van te veel zout en water. Men krijgt als het ware plaatselijke vetophopingen, andere symptomen zijn spierzwakte, moeheid, edema en hoge bloeddruk. De ziekte kan veroorzaakt worden door tumors van de bijnierklier of het ACTH secreting cellen van de pituitary. Het kan ook komen door teveel van bepaalde medicatie.
72
Hoofdstuk 14: het spijsverteringsstelsel en voeding 14.1 Het spijsverteringsstelsel brengt voeding in het lichaam Het spijsverteringsstelsel bevat alle organen die de gedeelde functie van voeding in het lichaam te krijgen delen. Het omvat een serie van holle organen die gaan van de mond tot de anus. Deze organen vormen een holle tube die we de gastrointestinale tract (GI) noemen. De ruimte in de holle tube zijn de lumen. Het spijsverteringsstelsel omvat ook 4 medeplichtige orgenen nl de speekselklieren, lever, galblaas en pancreas. 14.1.1 De muren van de GI weg bestaan uit 4 lagen Van de esophagus tot de anus delen de muren van de GIweg structurele eigenschappen. De muren bestaan uit 4 lagen van weefsel: 1. Mucosa: de meest binnenste weefsellaag, alle voedingstoffen moeten de mucosa door om het in het bloed te raken. 2. Submucosa: naast de mucosa ligt een laang van bindweefsel dat bloedvezels, lymfevezels en zenuwen bevat nl de submucosa. 3. Muscularis: deze laag is verantwoordelijk voor beweging en beweeglijkheid. De muscularis bestaat uit 2 of 3 sublagen van gladde spieren. 4. Serosa: de meest buitenste laag van de GItract is een dun bindweefselvel dat de andere 3 lagen omgeeft en beschermt en hecht het spijsverteringsstelsel aan de muren van de lichaamsholtes. sommige van de organen van het GItract zijn afgescheiden van elkaar door dikke ringen van circulair gladde spieren nl sphincters. Wnr deze samentrekken kunnen ze doorgang tussen organen afsluiten. 14.1.2 5 basisprocessen vervullen de functie van het spijsverteringssysteem 1. Mechanische processing en beweging: kauwen zorgt voor kleinere stukjes en 2 types van beweging mixen de inhoud van de lumen en duwen het voorwaarts. 2. Secretie 3. Vertering/verwerking: de inhoud van de lumen worden mechanisch afgebroken en chemisch in kleinere en kleinere deeltjes 4.absorptie: nutrient moleculen passeren door de mucosale laag van het GI tract en in het bloed of lymfe 5. Eliminatie: onverteerd materiaal verlaat het lichaam via de anus. 14.1.3 2 types van beweeglijkheid helpen het verteringsproces De gladde spieren van het GItract produceren 2 soorten van beweeglijkheid nl peristalsis en segmentatie. De functies van beiden zijn verschillend. Peristalsis duwt voedsel voorwaarts. Het begint wnr een klomp van voedsel een deel van het GItract stretcht waardoor de gladde spieren vooraan ontspannen en de spieren achteraan samentrekken. De contracties duwen het voedsel voorwaarts waar het volgende deel van de tube gaat stretchten en er spierontspanning vooraan gebeurt en spiersamentrekking achteraan. Peristalsis gebeurt bij alle delen van de GI tract maar vooral bij de esophagus. Segmentatie mixt voedsel, korte secties van gladde spieren gaan samentrekken en relaxeren. Het resultaat is een mengeling van de inhoud van de lumen. Voedseldeeltjes worden geduwd tegen de mucosa, waardoor het lichaam zijn voedingsstoffen kan absorberen. Segmentatie gebeurt vooral in de dunne darm wnr voedsel verteerd en geabsorbeerd word. 73
14.2 De mond bereidt voedsel voor voor in te slikken 14.2.1 Tanden bijten en kauwen voedsel 4 types van tanden elk met hun eigen functie. - Sharp edged incisors: snijden voedsel - Canines: doen het in stukken - Premolars en molars: beide slijpen en breken voedsel. Zie fig. 14.4 a Kinderen hebben slechts 20 tanden, VW ong 32. Elke tand bestaat uit een zichtbaar deel nl de kroon en deel niet zichtbaar de wortel. De kroon is bedekt met een laag van enamel (calcium en fosfaat). Onder de enamel is een botachtige laag nl dentin. Het zachte meer pulp holte bevat bloedvezels die dentin voorzien als ook zenuwen (die zorgen voor de pijn). Onze mond heeft veel bacteriën door voedsel. Tijdens hun metabolisme gaan deze bacteriën zuren vrijlaten die het enamel kunnen doen oplossen waardoor er gaatjes optreden. Tandverval kan leiden tot gingivitis. Wanneer verval het periodontaal membraan aantast leidt het tot periodontitis. 14.2.2 De tong positioneert en smaakt voedsel De tong bestaat uit skeletspieren omgeven in mucous membraan (dus vrijwillige controle). De tong draagt bij tot smaak en is belangrijk voor spraak. 14.2.3 Speeksel begint het proces van vertering 3 paren van speekselklieren produceren een waterachtige vloeistof nl speeksel. De partotide klier ligt dichtbij de kaak (jaw) en de kleinere sublinguale en submandibulare klieren liggen juist onder de lagere kaak en onder de tong. Speeksel bevochtigt voedsel waardoor het makkelijker is om te kauwen en te slikken. Speeksel bestaat uit 4 belangrijke ingrediënten: - Mucin: slijm gelijkend eiwit dat de voedseldeeltjes samenhoudt - Een enzyme nl salivary amylase: begint het proces van verteren van carbohydraten - Bicarbonate: behoudt de ph waaarde van de mond tussen 6.5 en 7.5 - Kleine hoeveelheden van het enzyme lysozyme: inhibeert bacteriële groei 14.3 De pharynx en de esophagus leveren voedsel aan de maag Nadat we ons voedsel gekauwd en gemixt hebben met speeksel, duwt de tong het in de pharynx of keel om het door te slikken. Het slikproces is een sequentie van gebeurtenissen. Ten eerste gaan vrijwillige bewegingen van de tong en kaak een bols van voedsel in de pharynx duwen. De aanwezigheid van dit voedsel stimuleert de receptoren in de pharynx en initieert de 2 de onvrijwillige fase nl de slikreflex. Het zachte gehemelte stijgt om de doorgang naar de nasale holte af te sluiten en de larynx stijgt lichtjes. De epiglottis buigt om de luchtweg naar de trachea tijdelijk af te sluiten. Ondertussen duwt de tong het eten verder weg, zodat het door de epiglottis in de esophagus glijdt. Eenmaal gestart is de slikreflex onvrijwillig en kan het niet meer gestopt worden. De initiatie van slikken de laatste vrijwillige daad in het proces tot ontlasting. Juist achter de pharynx ligt de esophagus, een spierachtige tube die bestaat uit skelet en gladde spieren dat de pharynx met de maag verbindt. Soms gebeurt dat het dikker voedsel kort blijft steken in de mucosa van de esophagus wat zorgt voor pijnlijke samentrekking (reflex). Zwaartekracht helpt in het voortbewegen van het voedsel. Maar persistaltische samentrekking van de esophagus helpt om het voedsel tegen de zwaartekracht in te transporteren, zelfs wnr we neerliggen. De lagere esophageal sphincter opent kort wnr voedsel arriveert en sluit nadat het in de maag passeert. De 74
sphincter vermijdt dat reflux van de maag in de esophagus terecht komt. Soms gebeurt dit echter wel dit noemen we acid reflux. (maagzuur). Het komt vaak voor bij gewichtstoename, zwangerschap en leeftijd. Soms indiceert het een hiatal hernie. Een conditie waarbij een deel van de maag opwaarts in de borstkast gaat via een opening in de diaphragm spier. 14.4 De maag slaat voedsel op, verteert eiwitten en reguleert levering 3 belangrijke functies: 1. Voedselopslag: mensen eten meerdere keren per dag, de maag slaat dit op tot het klaar is om verteerd te worden. De maag krimpt wnr hij leeg is en breidt uit tot 1-3 liter wnr we eten. 2. Vertering: vertering van eiwitten door het gebruiken van sterke zuren en eiwitverterende enzymes. Het sterke zuur doodt ook de meeste bacteriën. 3. Regulatie van levering: de maag reguleert de ratio waarbij voedsel naar de dunne darm wordt geleverd. 14.4.1 Maagsap breekt eiwitten af De muren van de maag bestaan uit 4 lagen nl mucosa, submucosa, muscularis en serosa. Als we dichter naar de mucosal lagen kijken dan zien we heel veel kleine gaatjes dit zijn gastric pits deze leiden naar de gastric klieren onder de oppervlakte. Sommige van de cellen die de klieren omlijnen scheiden ofwel hydrochloric acid of slijm uit. Maar de meeste scheiden pepsinogen uit, een grote precursor molecule dat een eiwit verterend enzymen nl pepsin wordt eenmaal dat het blootgesteld is aan het zuur in de maag. De maag gaat ong 1-2 liter van maagsap per dag produceren, meestal direct na de maaltijd. Het zuur in de maagsap geeft de maag een zurige pH van ong 2. De pepsin en zuur in het maagsap lost op in het bindweefsel in voedsel en verteert eiwitten en peptides in aminozuren zodat ze geabsorbeerd kunnen worden in de dunne darm. De waterigeachtige mengeling van gedeeltelijk verteerd voedsel en maagsap dat naar de dunne darm wordt gebracht noemen we chyme. De pyloric sphincter tussen de maag en de dunne darm reguleert de ratio van transport van chyme in de dunne darm. Als maagsap sterk genoeg is om eiwitten te verteren, waarom verteert het de maag dan ook niet? Dit komt omdat de cellen de maag omlijnen en de gastric klieren continue een beschermende barrière van slijm produceren. Normaal is de maaginhoud in contact met het slijm. Als de mucous laag beschadigd komt zorgt dit ervoor dat de onderliggende weefsellaag kwetsbaar wordt. Een open pijnlijke plek kan zich vormen nl peptic ulcer. Sommige mucosal cellen scheiden ook een intrinsieke factor uit een eiwit dat bindt aan vitamine B12 zodat het geabsorbeerd kan worden in de dunne darm. Bepaalde cellen in de gastric klieren scheiden een hormoon uit nl gastrin in de bloedstroom. 14.4.2 Maag contracties mengen voedsel en duwen het voorwaarts Wnr jouw maag leeg is gaan spiercontracties dit klein houden. Wnr je een maaltijd eet, gaan de contracties ophouden en de maag gaat ontspannen en stretchen om zich aan het voedsel aan te passen. Iedere golf van peristalsis start aan de lagere esophageal sphincter en beweegt naar de pyloric sphincter. De peristaltische golf duwt de chyme voorwaarts en dan wnr het nergens anders naar toe kan terug achterwaarts in een knijpende mixende beweging. Een peristaltische samentrekking treedt ongeveer iedere 15-25 seconden op. Het duurt ongeveer 2-6 uur voordat de maag volledig leeg is na een maaltijd. Chyme met een hoge zuur of vet inhoud stimuleert de vrijlating van hormonen die de maagperistalsis vertragen, waardoor de dunne darm meer tijd heeft om het voedsel te absorberen.
75
14.5 De dunne darm verteert voedsel en absorbeert voeding en water Het proces van vertering gaat verder in de dunne darm, zo genoemd om die dunner is dan de dikke darm. De dunne darm heeft 2 belangrijke functies: 1. Vertering: eiwitvertering gaat verder in de dunne darm, maar ook de vertering van carbohydraten en lipiden. De vertering omvat het neutraliseren van de hoge zuurachtige maagsappen en het toevoegen van verteringsenzymes van de darm en pancreas. 2. Absorptie: de eiwitten, carbohydraten en lipiden in voedsel worden afgebroken in single aminozuren, monosacchariden, fatty acids en glycerol. De dunne darm bestaat uit 3 verschillende regio’s. De eerste is het duodenum. Deze is ong 10inches lang en hier gebeurt de meeste vertering. De producten van vertering worden voornamelijk geabsorbeerd in de andere2 segmenten nl het jejunum en het ileum. Deze zijn samen ong 10 voet lang. De structuur van de muur van de dunne darm maakt het goed gepast voor absorptie. De mucosa bevat grote vouwen bedekt met villi. Elke epitheelcel van de villi heeft vele, kleinere cytoplasmatische projecties nl microvilli. De microvillie geeft de mucosal oppervlakte een fluweelachtig uiterlijk. 14.6 Accessoire organen helpen met vertering en absorptie 14.6.1 De pancreas scheidt enzyme uit en NaHCO3 De pancreas heeft zowel endocriene als exocriene functies. De pancreas produceert en scheidt de volgende dingen uit: 1. Verteringsenzymes: nl proteases (enzymes dat eiwitten verteren) en pancreatic amylase (wat de vertering van carbohydraten verder doet) en lipase (een lipide verterend enzyme). 2. Sodium bicarbonate (NaHCO3): helpt de maagzuren te neutraliseren. 14.6.2 De lever produceert gal en doet vele andere functies De lever is een groot orgaan dat ligt in de rechter bovenste helft van de abdominale holte. De lever vervult vele significante functies. De lever zijn primaire verteringsfunctie is het faciliteren van vertering en absorptie van lipiden door het produceren van gal. Gal is een waterachtige textuur bestaande uit elektrolyten, cholesterol, galzouten van cholesterol, een phospolipde nl lecithin en pigmenten die komen van de afbraak van hemoglobin. De galzouten emulgeren de lipiden in de dunnen darm. Ze breken hen in kleinere en kleinere deeltjes. Uiteindelijk zijn ze klein genoeg om verteerd te worden door lipases van de pancreas. Een belangrijke eigenschap van de vasculaire anatomie van de GI tract is de hepatic portal systeem. In algemene termen, een portal system draagt bloed van één capillary bed naar een ander. In het verteringssysteem draagt het hepatic portal system voedingsrijk bloed direct van de verteringsorganen naar de lever via de hepatic portal vein. De lever heeft ook andere functies zoals het opslaan van vetoplosbare vitaminen en ijzer, …hierdoor is het vrij ernstig als de lever beschadigt raakt. 14.6.3 De galblaas slaat gal op tot het nodig is Het gal geproduceerd door de lever gaat via de kanales naar de galblaas. De galblaas concentreert gal door het verwijderen van het meeste water en slaat het op tot na een maaltijd. Dan wordt het uitgescheiden in de dunne darm via de galkanaal dat samenvoegt met de pancreatic duct. 14.7 De dikke darm absorbeert voeding en elimineert afval De dikke darm absorbeert de meeste van de overblijvende voeding en water en slaat het afvalmateriaal op tot het het lichaam kan verlaten. De dikke darm is dikker qua diameter maar 76
slechts half zo lang als de dunnen darm. Het begint met het cecum dat de chyme van de dunne darm ontvangt. Een kleine vingerachtige buidel komt voort vanuit het cecum nl de appendix. De appendix heeft geen gekende verteringsfunctie en we worden er ons vooral bewust van wanneer het ontsteken of geïnfecteerd raakt. Het meeste van de dikke darm bestaat uit 4regio’s die we samen het colon noemen. De ascending colon is langs de rechterkant van het lichaam, de transverse colon gaat naar de linkerkant en de descending colon gaat via de linkerkant naar beneden naar het korte eindpunt nl de sigmoid colon. Uitwerpselen worden daar gehouden tot het tijd is voor ontlasting. De uitwerpselen bestaan uit ong 5% bacteriën. Ontlasting wordt gecontroleerd door een neurale reflex. Normaal wordt de anus gesloten gehouden tijdens samentrekking van een ring van gladde spieren nl de internal anal sphincter. Maar wnr de ontlasting het rectum binnen gaat en het rectum wordt gestretcht, zorgt een neurale reflex ervoor dat de internal anal sphincter gaat ontspannen en het rectum samentrekken waardoor we naar het toilet kunnen. We kunnen ontlasting voorkomen door vrijwillige samentrekking van de external anal sphincter. 14.8 Hoe voeding wordt geabsorbeerd 14.8.1 Eiwitten en carbohydraten worden geabsorbeerd door actieve transport In de dunne darm gaan enzymes van de pancreas en enzymes uitgescheiden door de mucosal laag van de maag en van de dunne darm zelf eiwitten afbreken in aminozuren. De aminozuren worden actief getransporteerd naar de mucosal cellen. Uiteindelijk worden ze door gefaciliteerde diffusie uit de mucosal cellen gehaald en gaan ze naar de capillaries. Carbohydrate vertering begint in de mond, waar speeksel amylase polysacchariden afbreekt naar disacchariden. Dit wordt vervolledigt in de dunne darm met toevoeging van pancreatic amylase en enzymes van de dunne darm. Samen breken deze enzymes de overblijvende carbohydraten af naar monosacchariden. Monosacchariden volgen transportwegen die gelijkaardig zijn voor aminozuren. Maar ze gebruiken verschillende actieve transport eiwitten. 14.8.2 Lipiden worden afgebroken en dan weer in elkaar gezet De producten van lipide vertering zijn fatty acids en monoglycerides. Omdat ze non – polar zijn, gaan de fatty acids en monoglyceriden snel oplossen in micelles. De functie van micelles is fatty acids en monoglyceriden transporteren naar de buitenste oppervlak van de mucosal cellen zodat ze geabsorbeerd kunnen worden in de cellen. Eenmaal binnenin de cellen, gaan de fatty acids en monoglyceriden samen combineren in triglyceriden. Clusters van triglyceriden worden dan bedekt met eiwitten om wateroplosbare buidels te vormen nl chylomicrons. Chylomicrons worden vrijgelaten van de cel door exocytosis. Maar ze zijn te groot om de capillaries direct binnen te treden, in plaats gaan ze de meer doorlaatbare lacteals binnengaan en reizen ze in de lymfe vezels tot de lymfe terugkeert is naar de bloedvezels dichtbij het hart. 14.8.3 Water wordt geabsorbeerd door osmosis Als voeding geabsobeerd wordt in de dunne darm wordt de concentratie van water in de intestinal lumen hoger dan deze van in de intestinal cellen of van het bloed. Een hogere concentratie wan water stelt een sterke drijvende kracht voor voor de diffusie van water door de epitheellaag van cellen van de dunne darm en in bloed. De capaciteit voor waterabsorptie door de dunne darm is bijna zonder beperking. Waterabsorptie gaat verder in de dikke darm, maar deze is niet zonder limiet. Condities die zorgen dat de dunne darm teveel voedselresten levert aan de dikke darm of die de ratio van beweging door de dikke darm omhoog brengt kan leiden tot diarree. Het tegengestelde probleem is constipatie. 77
14.8.4 Vitaminen en mineralen volgen verschillende paden Hoe vitaminen worden geabsorbeerd hangt of dat ze vetoplosbaar of wateroplosbaar zijn. Vetoplosbare vitaminen lossen op in de micellen en worden geabsorbeerd door diffusie door de lipide membraan van de mucosale cellaag. Wateroplosbare vitaminen worden ofwel geabsorbeerd door actief transport ofwel door diffusie door kanalen of poriën. Mineralen zoals sodium, potassium, calcium, fosfaat, sulfaat en magnesium zijn elektrisch geladen en dus niet lipide oplosbaar. Deze worden ofwel actief getransporteerd of geabsorbeerd door diffusie via specifieke transport eiwitten, poriën en kanalen. 14.9 Endocriene en zenuwsystemen reguleren vertering Het spijsverteringsstelsel is het meest actief wanneer voedsel of chyme aanwezig is, anders blijft redelijk inactief. Regulatie gaat om het aanpassen van de beweeglijkheid en secreties van verschillende organen zodat het zo efficiënt mogelijk blijft. De meeste regulatiemechanismen gaan om het behouden van een relatief constant niveau. Bij het spijsverteringsstelsel is dit niet zo. Hier promoot het vlugge, efficiënte vertering en absorptie van wat er ook geleverd wordt aan het systeem ongeacht homeostasis. Het verteringsstelsel past eigenlijk de interne omgeving tijdelijk aan omdat alle geabsorbeerde voedingsstoffen tijdelijk het bloed binnengaan. 14.9.1 Regulatie hangt af van volume en inhoud van voedsel Doordat de meeste vertering en absorptie in de maag en dunne darm gebeurd gaan de meeste regulatieprocessen deze organen betrekken. Wnr de maag stretcht om zich aan te passen aan voedsel, gaan neurale reflexen zorgen voor toename van maagperistalsis en secretie van maagsappen. Stretching en de aanwezigheid van eiwitten stimuleren de maag om het hormoon gastrin vrij te laten, wat de vrijlating van meer magsap triggert. Wnr chyme in de dunne darm aankomt, gaat de stretching van het duodenum segmentatie doen toenemen om te mixen met chyme. Het duodenum scheidt ook 2 hormonen uit in de bloedstroom: nl secretin en cholecystokinin. Zuur in chyme triggert de vrijlating van secretin, dit stimuleert de pancrea om water en bicarbonate uit te scheiden om het zuur te neutraliseren. Vet en eiwitten stimuleren de vrijlating van cholecystokinin, dit signaleert de pancreas om meer verteringsenzymes vrij te laten. CCK en het stretchen van het duodenum stimuleert de galblaas ook om samen te trekken en bile (gal) vrij te laten. Als chyme te vlug van de maag stroomt gaat de dunne darm de activiteit van de maag vertragen. Gastrin en neurale reflex dat het stretchen van de maag betrekt vermeerdert de beweeglijkheid van de dikke darm na eten. 14.9.2 Voedingsstoffen worden gebruikt of opgeslagen tot ze nodig zijn Eenmaal alle voedingsstoffen geabsorbeerd zijn moet het lichaam ze gebruiken. Ze kunnen direct geconsumeerd worden, opgeslagen worden voor later of gecombineerd met andere voedingsstoffen om molecules te vormen. Regulatie van organisch metabolisme omvat interacties tussen virtueel alle organen in het lichaam. Sleutelorganen zijn de pancreas met zijn 2 meest belangrijke endocriene secreties en de lever. Fig. 14.15 vat samen hoe het lichaam organische moleculen gebruikt. 1. Afhankelijk van welke moleculen genoeg in voorraad zijn en welke tekort, kan er een grotere mate van interconversie zijn van het ene naar het andere. Lipiden, carbohydraten en eiwitten kunnen allemaal omgezet worden naar opslagvormen en dan herbruikt worden volgens de noden van het lichaam.
78
2. Wnr we meer energie bevattende voedingsstoffen opnemen dan slaat ons lichaam het overschot op voor later gebruik. Na een tijd kan dit leiden tot gewichtstoename. 3. Wnr we minder energie bevattende voedingsstoffen opnemen moet ons lichaam gebruik maken van de reserves die we hebben. Als we dit op regelmatige basis doen dan verliezen we gewicht. 14.10 Voeding: je bent wat je eet 14.10.1 Mypiramid plan biedt een persoonlijke benadering Dit plan deelt voedsel in in 6 groepen en geeft aanbevelingen van wat je moet eten van welke groep. Als je jouw leeftijd, geslacht en activiteitsniveau invult dan zal het systeem je een aangepast plan geven. Het suggereert hoeveel calorieën je mag eten. Het systeem lijkt goed, maar er moet toch wat kanttekeningen geplaatst worden zoals de hoeveelheid melk die aanbevolen wordt (osteoporose), alle vlees wordt in één categorie gestoken terwijl daar ook verschillen in zijn, … Algemene aanbevelingen zijn: - Gevarieerd eten - Een gezond gewicht behouden - Voldoende fruit, groenten en volle granen eten - Dieet van lage cholesterol en verzadigde vetten - Weinig suiker - Zout en sodium in proportie - Gematigd alcoholgebruik 14.10.2 Carbohydraten: een grote energiebron Carbohydraten zijn één van de lichaams belangrijkste bronnen voor energie. Ze kunnen simpel of complex zijn. Simpele carbohydraten (suikers) worden gevonden in vele natuurlijke voedsels zoals fruit en honing. Complexe carbohydraten zoals starch en glycogen bestaan uit vele suikers samengelinkt. Complexe zijn beter dan refined suikers. Dit omdat ze de suikers trager vrijlaten en ook vezels, vitaminen en mineralen bevatten. Het is moeilijk om te bepalen hoeveel we suiker nu we eigenlijk mogen eten. 14.10.3 Lipiden: essentiële celcomponenten en energiebronnen Lipiden zijn belangrijke componenten van elke levende cel. Fosfolipiden en cholesterol maken het meeste van de celmembraan. Cholesterol vormt ook de backbone van steroïde hormonen en wordt gebruikt om bile te synthetiseren. - Verzadigde vetten (saturated): deze vetten hebben 2 hydrogen atomen voor elke carbon atoom in hun fatty acid staarten. Zijn vrij vast op kamertemperatuur, worden vooral gevonden in vlees en melkproducten. Laten LDL cholesterol vrij (de slechte), geassocieerd met atherosclerosis en hartziekte. - Onverzadigde vetten: missen één of meerdere paren van hydrogen atomen in hun fatty acid staarten. Iedere paar dat er niet is leidt tot een dubbele band tussen aangrenzende carbons en een buiging in de staart. Zijn vloeibaar op kamertemperatuur, gezonder dan de verzadigde vetten, omdat ze lagere LDL cholesterol vrijlaten. Groente – oliën kunnen terug naar vaste vormen op kamertemperatuur gaan door partiële hydrogenatie van de fatty acid staarten. Dit proces leidt tot trans fats. Ooit waren deze erg populair in fastfood restaurants. Trans vetten worden gebruikt voor commerciële bakproducten zoals koekjes. Maar deze vetten leiden ook tot meer vrijlating van LDL cholesterols waardoor bijna geen enkel 79
restaurant het nog gebruikt. Ons lichaam kan niet alle fatty acids maken, deze worden essentiële fatty acids genoemd en moeten opgenomen worden in ons voedsel. 2 vben zijn linoleic en linolenic acid aanwezig in maïs en olijven. 14.10.4 Complete eiwitten bevatten elke amino acid Eiwitten maken de enzymes dat metabolisme leiden, ze dienen als receptor en transporteren moleculen en ze bouwen ons spiervezels. Een paar zijn hormonen. Ondanks hun variteït, bestaan alle eiwitten uit 20 verschillende aminozuren. Het lichaam kan 12 van deze zuren maken de rest niet, deze noemen we essentiële aminozuren en moeten we uit ons voedsel halen. Een compleet eiwit bevat alle 20 aminozuren in proportie tot onze noden. De meeste dierlijke eiwitten zijn compleet maar bijna alle plantaardige eiwitten missen één of meerdere essentiële aminozuren. Vegetariërs moeten dus opletten. Ong 15% van onze calorieën komen van eiwitten. In vele delen van de wereld is dit een probleem. Ieder enzyme heeft een unieke aminozuur sequentie dus als slechts maar 1 aminozuur tekort is kan dit ervoor zorgen dat het lichaam de rest niet kan aanmaken. Tijdens zwangerschap en kindertijd kan dit voor problemen zorgen zoals vertraagde groei, fysische en mentale problemen. 14.10.5 vitaminen zijn essentieel voor normaal functioneren Vitaminen een groep van minstens 13 chemicaliën essentieel voor normaal functioneren. Het lichaam kan slechts enkele vitaminen produceren, onze huid synthetiseert vitamine D wnr blootgesteld aan zonlicht en bacteriën levend in de colon dat vitamine K, B6 en biotin maken. Vitaminen vallen in 2 groepen: vetoplosbaar en wateroplosbaar. Dit onderscheid reflecteert hoe een vitamine geabsorbeerd worden en opgeslaan en hoe standvastig een toevoer is als je het nodig hebt. Vetoplosbare vitaminen worden makkelijker geabsorbeerd als er vet in het eten is. Wateroplosbare vitaminen worden vlugger geabsorbeerd maar slechts een korte tijd en vlug uitgescheiden via urine. 14.10.6 Mineralen: elementen essentieel voor lichaamsprocessen Mineralen zijn de atomen van bepaalde chemische elementen die ook essentieel zijn voor lichaamsprocessen. Ze zijn de ionen in bloedplasma en celcytoplasma. Ze stellen de meeste van chemische structuren voor van botten. Ze dragen ook bij aan de activiteit van zenuwen en spieren. 21 mineralen zijn essentieel voor dieren, 9 daarvan worden trace mineralen genoemd omdat ze minder dan 0.01% van ons lichaamsgewicht voorstellen. Hoeveel hebben we nodig? In principe hebben we genoeg als we gezond eten, maar we weten dit in onze cultuur niet genoeg gebeurd. 14.10.7 Vezels zijn voordelen voor de dikke darm (colon) Vezels hebben we nodig, maar zijn onverteerbaar. Een laag dieet van vezels kan leiden tot chronische constipatie nl hemorrhoids en diverticulosis. Het wordt ook geassocieerd met een hoger risico op darmkanker. 14.11Gewichtscontrole: energie die we consumeren versus energie die we verbruiken Energie wordt gemeten in units die we calorieën noemen. Technisch gezien is een calorie de hoeveelheid energie die we nodig hebben om de temperatuur van 1 gram water te doen stijgen met 1 graad. Omdat dit niet veel is in biologische termen, gebruikt men de term kilocalorieën (1,000) om de voedselinhoud te meten en de energie gebruikt om bio activiteiten te doen. Een kilocalorie wordt vaak Calorie genoemd met een grote C, dit wordt ook zo in dit hoofdstuk gedaan.
80
14.11.1 BMR: bepalen hoeveel Calorieën we nodig hebben Als we een stabiel lichaamsgewicht willen behouden, dan moet de hoeveelheid Calorieën die we innemen gelijk zijn aan de hoeveelheid dat we verbruiken. Dit wordt bepaald door ons basal metabolic rate (BMR): de energie dat ons lichaam nodig heeft voor essentiële activiteiten te doen zoals ademenen. - Geslacht en lichaamscompositie: hoger bij mannen en hoger bij gespierde mensen dan bij niet gespierde mensen - Leeftijd: BMR daalt naarmate men ouder wordt - Gezondheid: sommige gezondheidscondities zoals koorts doen BMR toenemen andere doen het dalen. - Stress: norepineprhine en epinephrine doen BMR stijgen - Voedseliname: eten ↑ en vasten en extreme diëten ↓ - Genetica Hoe kunnen we een juist idee krijgen? Formule p346. 14.11.2 Energiebalans en lichaamsgewicht Gezond gewicht gaat om het balanceren van de energie – inname. De 3 klassen van voedingsstoffen hebben verschillende calorie-inhouden. Vetten ong 9Calorieën per gram, carbohyraten en eiwitten slechts 4. Wnr we meer Calorieën innemen dan nodig, wordt de rest opgeslaan in als vet. 14.11.3 Fysieke activiteit: een efficiënte manier om Calorieën te gebruiken Om 1 pond vet te verliezen moeten we 3500 Calorieën verbuiken. Gradueel fysieke inspanning is de beste manier om gewicht te verliezen. 14.11.4 Gezond gewicht verbetert de algemene gezondheid Er is een link tussen gezondheid en obesitas. Nl kanker, hartziektes, diabetes, arthritis en andere gezondheidsproblemen. De link is zo sterk dat het BMI definieert. 18.5-25: gezond 25-30: overgewicht >30: obesitas. Maar dit kan ook een vertekend beeld geven bv erg gespierde mensen. 14.12 Stoornissen van het verteringssysteem 14.12.1 Stoornissen van het GIweg 14.12.1.1 Lactose intolerantie: moeite om melk te verteren Mensen worden geboren met enzyme lactase in hun dunne darm om lactose te verteren. Veel volwassenen verliezen gradueel hun mogelijkheid om lactose te verteren. Het resultaat is lactose intolerantie. Symptomen zijn diarre, gas, bloating (opgeblazen gevoel) en abdominale krampen na het eten van melkproducten. Deze mensen kunnen we kaas of yoghurt eten omdat de lactose al verteerd is, er ook lactosevrij melk. 14.12.1.2 Peptic ulcers: zweren in de maag Pijnlijke erosions van de mucosal lining in de maag of duodenum. Meeste peptic ulcers worden geassocieerd met infectie door één van de weinige bacteriën die kunnen leven in de zurige omgeving van de maag nl helicovacter pylori. De infectie leidt tot chronische ontsteking, toename in gastric 81
acid secretie en beschadiging aan de mucosal lining. Peptic ulcers kunnen ook veroorzaakt worden door excessief gebruik van aspirines of niet – Steroïdaal anti ontstekende drugs. Deze blokkeren de productie van het slijm. 14.12.1.3 Celiac disease: gluten intolerantie Wnr deze mensen gluten eten dan zal hun immuunsysteem reageren door het beschadigen of vernietigen van de villi dat de dunne darm omlijnen. Het resultaat is een malabsorptie van voedingsstoffen (alle soorten niet enkel gluten). Het is erfelijke aandoening, verschillende symptomen zoals overgeven, chronische vermoeidheid, depressie, … een definitieve diagnose wordt gesteld door bloedafname. Enige behandeling is gluten vrij dieet. 14.12.1.4 Diverticulosis: zwakheid in de muur van de dikke darm Komt van de diverticula, de stoornis zelf zorgt pas voor problemen als de diverticula ontstoken of geïnfecteerd is. 14.12.1.5 Colon polyps: niet kankereuze vergroeiingen Komt van een mucous membraan. Polypen kunnen op verschillende plaatsen in het lichaam groeien. Aanbeveling is verwijderen. Polypen kunnen gededecteerd en verwijderd worden in een colonscopy. 14.12.2 Stoornissen van de accessory organs 14.12.2.1 Hepatitis: ontsteking van de lever De meestvoorkomende zijn A, B en C. - Hepatitis A wordt doorgegeven door besmet voedsel of water, zorgt voor een korte ziekte waar de meesten vlug van genezen. Er bestaat een vaccin. - Hepatitis B: reist in bloed of lichaamsvloeistoffen. Meestal via besmette naalden, bloedtransfusies of seksueel contact. Onbehandeld kan het leiden tot leverfalen, symptomen zijn geelzucht, misselijkheid, moeheid, abdominale pijn en artritris. Er is een vaccin. - Hepatitis C: doorgegeven via besmet bloed. Het kan slapend blijven gedurende vele jaren maar toch de lever beschadigen. Ernstige gevallen kunnen leiden tot chronische hepatitis, cirrhosis, of leverkanker. 14.12.2.2 Galstenen kunnen galflow beperken Excessief cholesterol in de gal kunnen zorgen voor meer calcium en galzouten die dan harde kristallen vormen nl galstenen. Slechts 20% van de galstenen zorgen voor problemen. Maar als ze groter worden kan het wel pijnlijk worden. Behandeling is medicatie, ultrasound vibraties en laserbehandelingen of operatie. 14.12.3 Malnutritie: te weinig of teveel eten Een stoornis dat verwijst naar conditie waarbij de ontwikkeling en functie van mensen verstoord zijn door ongebalanceerd eten. Overnutritie obesitas Ondernutritie: meer voorkomend 14.13 Eetstoornissen: anorexia nervosa en boulimie AN: een persoon dieet hevig of stopt met eten, symptomen: - Weigering om een gezond lichaamsgewicht te behouden - Intense angst om in gewicht toe te nemen 82
- Verstoord beeld of preoccupatie met lichaamsgewicht - Afwezigheid van menstruatie Boulimie: een binge en purge conditie waarbij met eet en dan overgeeft. Of stappen onderneemt om de Calorieën die men ingenomen heeft weg te krijgen. Symptomen: - Terugkerende episoden van binge eten 1) grote hoeveelheden eten 2) gevoel van gebrek aan controle over het eten - Terugkerende stappen ondernemen om gewichtstoename te voorkomen zoals overgeven, laxeermiddelen, .. - Minsten 2x week gedurende 3maanden - Preoccupatie met lichaamsvorm en gewicht.
83
Hoofdstuk 15: the urinary system 15.1 Het urinesysteem draagt bij aan homeostase Excretie verwijst naar proces dat afval en materiaal van het lichaam verwijdert. Het verteringsstelsel voorziet het lichaam van voedingsstoffen en water en verwijdert voedselresiduen. De longen nemen zuurstof in en scheiden koolstofdioxide uit. De huid verlost ons van warme, water en zout. De lever vernietigt of inactiveert verschillende substantie. Maar de belangrijkste organen bij secretie zijn toch wel de nieren. Het urinesysteem bestaat uit de nieren, ureters, de blaas en de urethra. De 2 nieren produceren urine. De andere componenten van het urinesysteem transporteren en slaan urine op tot het geëlimineerd is van het lichaam. Urine is vooral afvalwater en afvaloplossingen. Maar de nieren doen meer dan enkel vloeibaar afval weg krijgen. Ze reguleren ook voorzichtig hoeveel water en zout er uit ons lichaam moet verdwijnen om homeostase te behouden. Uiteindelijk, behouden ze binnen het lichaam de 3 klassen van voedingsstoffen (lipiden, carbohydraten en eiwitten). 15.1.1 De nieren reguleren waterniveaus Water is de meest overvloedige molecule in ons lichaam, ong 60% van ons lichaamsgewicht. We consumeren het meeste water in voedsel en dranken, maar we produceren ong 300 ml als deel van cellulair metabolisme. Ondertussen verliezen we geleidelijk ook water door verdamping van de longen en huid (niet zweet) en door ontlasting. Homeostase wordt enkel verkregen als de water output gelijk is aan de waterinput. De nieren kunnen overvloedig water verwijderen of een deel opslaan voor later. 15.1.2 De nieren reguleren nitrogenous afval en andere oplossingen Het normale metabolisme van eiwitten laat ons met teveel aan nitrogenous afval dit moet uitgescheiden worden door de nieren. Het metabolisme van eiwitten gaat initieel ammoniak vrijlaten. Dit is giftig voor cellen maar de lever kan dit erg snel ontgiftigen door het combineren van 2 ammoniak moleculen met een molecule van koolstofdioxide om urea te produceren plus water. Verschillende ionen worden ingenomen samen met voedsel of vrijgelaten van voedingsstoffen tijdens metabolisme. De meest voorkomende ionen in ons lichaam zijn sodium (Na+) en chloride (CL), beide zijn belangrijk in het bepalen van het volume van het extracellulair vocht (ook het bloed). Het volume van bloed bepaalt op zijn beurt de bloeddruk. Andere belangrijke ionen zijn potassium (K+), deze behoudt elektrische ladingen rond membranen, calcium belangrijk in zenuw en spieractiviteit en hydrogen, wat de acid – base balans behoudt. De nieren reguleren de urine excretie van deze ionen om homeostase te behouden. Tracé hoeveelheden van vele andere substantie worden in directe proportie met hun dagelijkse ratio van productie uitgescheiden. Daartussen zit creatine, een afvalproduct geproduceerd tijdens het metabolisme van creatine fosfaat. 15.2 Organen van het urinesysteem 15.2.1 De nieren: de belangrijkste urine organen De nieren liggen aan elke kant van de vertebral kolom, dichtbij de posterieure lichaamsmuur. Iedere nier is een donkerrood –bruinachtig orgaan ongeveer de grootte van jouw vuist en gevormd als een nierboon. Een renal artery en een renal vein verbinden elke nier met de aorta en inferior vena cava. Iedere nier bestaat uit een binnenste piramideachtige zones van dense weefsel dat de medulla vormt en een buitenste zone nl de cortex. In het centrum van de nieren is een holle ruimte nl de renal pelvis, hier wordt urine verzameld nadat het gemaakt is. We zien dat de cortex en medulla lange, 84
dunne tubeachtige structuren bevatten nl nephrons. Deze delen een gemeenschappelijk eindpunt nl de collecting duct waardoor de urine gebracht wordt naar de renal pelvis. 15.2.2 Ureters transporteren urine naar de blaas De renal pelvis van elke nier is continu met een ureter, een spierachtige tube dat urine transporteert naar de blaas. Perstaltische golven van gladde spiercontractie elke 10-15 seconden bewegen urine langs de 10ing lengte van de ureters naar de blaas. 15.2.3 Urineblaas slaat urine op De urineblaas slaat urine op. De blaas bestaat uit 3 lagen van gladde spieren gelijnd aan de binnenkant van de epitheelcellen. Normaal kan de blaas 600-1000ml van urine behouden. Vrouwen hebben meestal een kleinere blaas dan mannen, doordat hun blaas lichtjes wordt samengedrukt door de nabijgelegen uterus. 15.2.4 Urethra draagt urine van het lichaam Tijdens urinatie gaat urine door de urethra, een single spierachtige tube dat gaat van de blaas tot de opening van het lichaam. Tot dan wordt voorkomen dat de blaas geleegd wordt door de interne urethral sphincter, waar de blaas de urethra joins en de externe urethral sphincter. De urethra is ong 8 inches lang bij mannen en 1.5 inches bij vrouwen. 15.3 Neprhons produceren urine Één nephron bestaat uit een dunne, holle tube van epitheelcellen nl een tubule + de bloedvezels dat de tubule bevoorraden. De functie van nephrons is urine produceren. Ze verwijderen ongeveer 180 liter vocht van het bloed en laten het bijna allemaal terugkeren maar laten een kleine hoeveelheid vocht achter in de tubule dat moet uitgescheiden worden als urine. 15.3.1 De tubule filtert vocht en herabsorbeert substanties Fig. 15.4 De nephrons beginnen met weefsel dat lijkt op een leeggelopen bal nl de glomerular capsule. De capsule omgeeft en omsluit een netwerk van haarvaten nl de glomerulus, dat een onderdeel is van de bloedtoevoer van de nephron. Het proces van urineformatie begint wnr plasmavocht gefilterd wordt uit de haarvaten van de glomerulus en in de ruimte tussen de 2 lagen van de glomerular capsule. Van de capsule gaat de tubule verder als een lange, dunne tube met 4 te onderscheiden regio’s nl de proximal tubule, loop of henle, distal tubule en collecting duct. De proximal tubule begint aan de glomerular capsule en eindigt aan de renal medulla. De loop of henle gaat tot in de medulla als de descending limb en keert dan terug naar de glomerular capsule als de ascending limb. Nadat het de capsule gepasseerd is wordt de tubule de distal tubule genoemd. Uiteindelijk gaat de distal tubule samenvoegen met heel veel nephrons om een collecting duct te vormen. De collecting duct gaat van de cortex naar de renal pelvis, waar de urine uiteindelijk wordt gedeponeerd. 15.3.2 Speciale bloedvezels voorzien de tubule Fig. 15.5 Uiteindelijk wordt elke nephron voorzien door een single arteriole nl de afferent arteriole. De afferent arteriole gaat een glomerular capsule binnen en gaat dan heel veel keer delen om zo een netwerk van haarvaten te worden dat de glomerulus vormt. Hier wordt plasma vocht en oplossingen gefilterd van het bloed in de caspsular ruimte. De glomerular capillaries gaan terug samenvoegen om de efferent arteriole te worden. Deze draagt gefilterd bloed van de glomerulus. De efferent arterioles 85
delen opnieuw in een ander capillary netwerk dat de proximal en distal tubules in de cortex omgeeft nl de peritubular capillaries. De peritubular capillaries verwijderen water, ionen en voedingsstoffen die geabsorbeerd zijn door de proximal en distal tubule. De efferent arterioles van een paar nephrons dalen in de medulla en delen in lange, dunne haarvaten nl de vasa recta. Deze voorzien de loop of henle en de collecting duct. Uiteindelijk stroomt het gefilterd bloed in de grotere aders die de single renal vein worden leidend tot de inferior vena cava. 15.4 Vorming van urine: filtratie, reabsorptie en secretie Het urinesysteem reguleert de excretie van water en ionen om homeostase te bereiken van vochtvolume en compositie. Het gaat bepaalde afval uitscheiden terwijl het bepaalde belangrijke voedingsstoffen gaat behouden. De vorming van urine betreft 3 processen: 1. Glomerular filtratie: de beweging van een eiwitvrije oplossing van vocht en oplossingen van de glomerulus in de ruimte binnen de glomerular capsule. 2. Tubular reabsorptie: de terugkeer van het meeste van het vocht en de oplossingen terug in de peritubular capillaries of vasa recta. 3. Tubular secretie: de toevoeging van bepaalde oplossingen van de peritubular capillaries of vasa recta in de tubule. Het vocht en de oplossingen die in de tubule blijven vormen urine waar het uiteindelijk wordt uitgescheiden. Fig. 15.6 vat de relatie tussen deze 3 processen samen. Zoals de figuur aanduid moet de hoeveelheid van gelijk welke substantie uitgescheiden in urine gelijk zijn een de hoeveelheid gefilterd min de hoeveelheid hergeabsorbeerd in het bloed plus de hoeveelheid uitgescheiden in de tubule. 15.4.1 Glomerular filtratie filtert vocht van de capillaries Urinevorming begint met glomerular filtratie. Het proces van filteren van een grote hoeveelheid van eiwitvrije plasma vocht van de glomerular capillaries in de glomerular ruimte. De filtratie barrière bestaat uit 2 celtypes: aangepaste tubular epitheelcellen nl podocytes dat de buitenste oppervlakte van de capillaries bedekken en omgeven en de capillary cellen zelf. Vocht passeert eerst door de poriën in de capillary cellen en dan door de kleine gaatjes tussen de cytoplasmatische extensies van de podocytes om de glomerular ruimte te kunnen binnentreden. De podocytes en de glomerular capillary cellen zijn erg gespecialiseerd voor filtratie van een groter volume van vocht. Samen zijn zij bijna 100 maal meer doorlaatbaarder dan water en kleine oplossingen dan de capillaries. Maar ze zijn ook selectief. Ze zijn minder doorlaatbaar voor grote eiwitten en hele cellen. Als resultaat,bevat het gefilterd vocht ook wel glomerular filtraat genoemd water en al van de kleine oplossingen in dezelfde concentratie gevonden in bloedplasma maar het bevat niet langer eiwitten of bloedcellen. Glomerular filtratie wordt gedreven door hoge bloeddruk in de glomerular capillaries. Bij de meeste capillaries is de inwaartse en uitwaarste beweging van het vocht bijna gelijk omdat de bloeddruk tegengesteld (gelijkaardig zoals osmotische druk genereert door eiwitten in bloed). Het verschil is dat de bloeddruk in de glomerular capillaries ong 2x de grootte van in de andere capillary is. Deze hogedrukkracht gaat grote hoeveelheden van glomerular filtraat troepen in de glomerular ruimte. De rate van filtratie wordt gereguleerd in 2wegen: 1. In rustcondities: druk van sensitieve cellen in de arterioles en flow sensitieve cellen in de tubule muren kunnen chemicaliën vrijlaten om zicht aan te passen aan de diameter van de afferent arterioles. Deze feedbackmechanismen behouden een relatief constante ratio van glomerular filtratie.
86
2. Tijdens tijden van stress: bloedstroom naar de nieren valt naar beneden. De sympatische divisie van het autonome zenuwsysteem vernauwt afferent en efferent arterioles, vermindern bloedflow en de rates van glomerular filtratie en urine vorming. Als de delicate structuur van de glomerular capillaries onderbroken is, kunnen eiwitten de filtratie barrière kruisen naar de tubule vocht. Dit noemt men proteinuria, de aanwezigheid van eiwitten in urine. Persistente proteinuria is een teken van glomerular beschadiging, mss door toxins of volgehouden hoge bloeddruk. Tijdelijk proteinuria kan optreden na doorgedreven training ook bij gezonde mensen. De reden is onbekend. De vorm door training is ongevaarlijk. 15.4.2 Tubular reabsorptie brengt gefilterd water en oplossingen terug naar het bloed De 2de stap in urinevorming, het brengt gefilterd water en oplossingen terug van de tubule naar het bloed in de peritubular capillaries of vasa recta. Terwijl het filtraat stroomt door de tubule, worden belangrijke voedingsstoffen bijna volledig geabsorbeerd. Ongeveer 50% van de urea is ook geabsorbeerd. Het eindproduct – urine- bevat juist genoeg water en sodium om de balans van dagelijkse netto winst van alle andere bronnen. Sommige afvalproducten zoals creatinine worden geherabsorbeerd. De meeste tubular reabsorptie gebeurd in de proximal tubule. Een goed vb is water. De proximal tubule herabsorbeert altijd ongeveer 65-70% van het water en de loop van henle herabsorbeert de andere 25% . De distal tubule en collecting duct samen herabsorberen minder dan 10%, toch is het hier dat water excretie effectief gereguleerd is. Om herabsorbeerd te worden, moeten substantie de laag van epitheelcellen van de tubules doorkruisen om de bloedvaten te bereiken. Net als de epitheelcellen van het verteringsstelsel, heeft het celmembraan op de lumenkant van de proximal tubular cellen een brush border van microvilli om het oppervlakte gebied voor absorptie te vergroten. Het proces van herabsorptie begint in de proximal tubule met het actief transport van sodium van binnen de cel naar de peritubular capillaries dat de tubule omgeven. Dit is een actief proces dat energie vraag in de vorm van ATP. Andere stappen in het herabsorptie proces volgen op deze gebeurtenis: 1. Het actief transport van sodium uit de proximal tubular cel doen de intracellulaire concentratie van sodium dalen, waardoor een drijvende kracht wordt opgericht voor sodium om de cel binnen te gaan door gefaciliteerd transport. 2. Omdat sodium een positief geladen ion is, gaat zijn beweging de diffusie van chloride drijven door de tubular cel. 3. Het transport van solutes door de tubular cel creëert een concentratiegradiënt voor de diffusie van water, zodat water ook herabsorbeerd wordt. Water herabsorptie treedt op door speciale waterkanalen in membraabeiwitten nl aquaporins. 4. Het gefaciliteerd transport van sodium door de luminal celmembraan voorziet energie voor het secundaire actieve transport van glucose en aminozuren in de cel. Eenmaal binnen de cel, diffuseren de glucose en aminozuren in het interstitial vocht en uiteindelijk in de peritubular capillaries. 15.4.3 Tubular secretie verwijdert andere substanties van bloed Een aantal substanties ondergaan tubular secretie: ze bewegen van de capillaries naar de tubule om uitgescheiden te worden. Tubular secretie kan optreden tijdens actief transport of passieve diffusie. Tubular secretie is kritisch voor het verwijderen of reguleren van niveaus van bepaalde chemicaliën alsook toxische en vreemde substanties en drugs. De lijst van substanties dat wordt uitgescheiden in de tubule omvat penicillin, cocaine, marihuana, veel voedselpreservatives en sommige pesticiden.
87
15.5 De nieren kunnen verdunde (dilute) of geconcentreerde urine produceren 15.5.1 Het produceren van verdunde urine: excretie van teveel water Wanneer je een groot glas water vlug uitdrinkt, wordt het water geabsorbeerd door ons verteringsstelstel en gaat ons bloed binnen. Dit doet ons bloedvolume toenemen en de concentratie van ionen afnemen in ons bloed en lichaamsvocht. Om osmotische zwelling en schade aan de cellen te vermijden, gaan de nieren het proces van urinevorming aanpassen. Zo gaan we minder water herabsorberen en verdunde urine produceren. Fig. 15.10 toont het proces. Het proces van verdunde urine vorming begint in de descending limb van de loop van henle, eenmaal de tubular vocht de proximal tubule verlaat. De descending limb is hoog doorlaatbaar voor water. Omdat de solute concentratie hoger is het interstitial vocht dan in de lumen, gaat water diffuseren uit de loop, in het interstitial vocht en uiteindelijk in het bloed. Als resultaat, wordt het overblijvend vocht meer geconcentreerd. Wnr vocht de hoek van de loop draait verandert de doorlaatbaarheid van de tubule. Het eerste deel van de ascending limb is doorlaatbaar voor NaCl en urea maar niet voor water. Omdat zoveel water verwijderd was in de descending limb, is de sodium concentratie in de ascending limb nu hoger dan in het interstitial vocht van de medulla. Met de verandering in doorlaatbaarheid kan NaCL nu diffuseren uit de ascending libm en in het interstitial vocht van de medulla. Ondertussen diffuseert de urea in de ascending limb van de loop van het interstitial vocht. De concentratie van urea in de diepste portie van de medulla is eigenlijk vrij hoog doordat urea herabsorbeerd word van de collecting duct. Maw urea gaat van de collecting duct naar de ascending limb van de loop van henle en terug naar het collecting duct. Hierdoor wordt de ureaconcentratie veel hoger in de medullary interstitial vocht dan in bloedplasma. De finale portie van de ascending limb van de loop van henle komt doorlaatbaar voor zout en urea en voor water, er treedt geen passieve diffusie op. Deze regio van de ascending limb transporteert actief sodium en chloride in het interstitial vocht door een proces dat energie vereist in de vorm van ATP. Het vocht in de tubule wordt verdunder. Het proces van actiefve zoutabsorptie zonder de herabsorptie van water gaat verder in de distal tubule en collecting duct. 15.5.2 Het produceren van geconcentreerde urine: conserveren van water Soms is ons probleem te weinig water waarschijnlijk door transpiratie of het leven in een dor klimaat. Minder water in het bloed betekent lager bloedvolume, dalende bloeddruk en een risico voor dehydratie van lichaamscellen. Opnieuw gaan onze nieren dit gaan compenseren. We urineren minder omdat onze nieren met glomerular filtraat gaan absorberen dan gewoonlijk. Het proces van herabsorberend water is gereguleerd door het antidiuretisch hormoon van de posterieure pituitary klier. ADH doet de doorlaatbaarheid van collecting duct voor water toenemen. De vorming van geconcentreerde urine volgt een gelijkaardig proces als de vorming van verdunde urine. In de aanwezigheid van ADH wordt meer water herabsorbeerd doordat het diffuseert uit de collecting duct naar de hogere solute cocentratie in de medulla. Consequent wordt slechts een klein volume van hooggeconcentreerde urine uitgescheiden.De productie van geconcentreerde urine hangt af van een (tegenstroomuitwisselings mechanisme) countercurrent exchange mechanisme. Omdat de buiging van de loop of henle ervoor zorgt dat vocht in tegengeschtelde richting van elkaar stroomt in de 2 zijden van de loop. Countercurrent exchange is belangrijk voor voor de ontwikkeling van een hoge concentratiegradient van de binnenste medulla door het een klein verschil in compositie tussen het tubular vocht en de medullary interstitial vocht toelaat.
88
15.6 Urinering hangt af van een reflex Plassen hangt af van een neurale reflex nl de micturition reflex. Dit betrekt de 2 urethral sphincters en de blaas. De internal urethral sphincter is een extensie van de gladde spieren van de blaas. Het blijft samengetrokken tenzij de blaas aan het legen is. De external urethral sphincter is skeletspier en daardoor dus onder vrijwillige controle. Normaal wordt de externe urethral sphincter gesloten gehouden door tonische activiteit van de somatische motorneuronen gecontroleerd door de hersenen. Als de blaas vult met urine begint het te stretchen. Stretching stimuleert de sensorische zenuwen, deze sturen een signaal naar de spinal cord. Zenuwen in de spinal cord initiëren een onvrijwillige reflex dat de gladde spieren van de blaas doet samentrekken en de internal urethral sphincter doet ontspannen. Stretch receptor input gaat ook naar de hersenen, waar het de activiteit van de somatische motorneuronen naar de externeal urethral sphincter. Wnr beslissen om te plassen, wordt de somatische zenuwactiviteit afgezet. 15.7 De nieren behouden homeostase op verschillende manieren De nieren dragen bij aan: - het behouden van waterbalans. - het behouden van de zoutbalans - het uitscheiden van een enzyme betrokken bij de controle van bloedvolume en bloeddruk - het behouden van acid – base balans en bloed pH - controleren van de productie van rode bloedcellen - activeren van een inactieve vorm van vitamine D Omdat de nieren hormonen uitscheiden zijn het ook endocriene organen. 15.7.1 ADH reguleert de waterbalans Veranderingen in bloedvolume komen door onder meer veranderingen in water, dus het is belangrijk om dit in balans te houden. Ook bloedsolute concentratie moeten constant gehouden worden. De nieren, de hypothalamus en de posterieure pituitary gland van het endocriende systeem delen de functie dat ze water constant kunnen houden. Deze balans wordt verkregen door een ngatieve feedback loop dat ADH betrekt. Wnr de concentratie van bloed stijgt, gaan de ADH producerende hormonen in de hypothalamus ervoor zorgen dan ADH wordt uitgescheiden van de postieure pituitary naar het bloed. ADH circuleert naar de nieren waar het de doorlaatbaarheid van de collecting duct voor water doet toenemen. Dit zorgt ervoor dat meer water kan herabsorbeerd worden, waardoor er minder water verloren gaat in onze urine. In toevoeging op zijn effect op ADH, triggert een stijging in bloed solute concentratie een sensatie van dorst, waardoor we meer gaan drinken. Dit zorgt ervoor samen met minder waterverlies in urine dat ons bloedsolute concentratie terug naar normaal gaat gaan. De term diuresis verwijst naar een hoge urinestoom rate. Een diuretic is een substantie dat de vorming en excretie van urine doet toenemen. Vb cafeïne (mild) 15.7.2 Aldosterone reguleeert de zoutbalans De contole van bloedvolume hangt grotendeels af van de zoutbalans van ons lichaam. Sodium excetie door de nieren wordt gereguleerd door aldosterone. Een steroïd hormoon van de adrenal gland. Aldosterone zorgt ervoor dat meer sodium wordt herabsorbeerd van de distal tubule en de collecting duct terug in het bloed. Hoge concentratie van aldosterone zorgen ervoor dat bijna alle gefilterde sodium wordt herabsorbeerd zodat minder dan 20-25gram per dag wordt uitgescheiden in de urine. De contoleur voor aldosterone secretie is het renin – angiotensin systeem. 89
15.7.3 Het renin – angiotensin systeem controleert bloedvolume en bloeddruk Dit systeem is de primaire controleur voor bloeddruk en bloedvolume. Zowel direct als indirect. De controlerende component van dit systeem is een enzyme nl renin. Renin is gesynthetiseerd en opgeslagen in gespecialiseerde cellen van de afferent arterioles in een regio nabij de glomerulus nl de juxtaglomerular apparatus. Wnr bloeddruk valt in de afferent arteriole of wnr de sympatische zenuwen naar de nieren worden gestimuleerd wordt renin uitgescheiden in het bloed van de afferent arteriole. Hoe dit gebeurd wordt getoond in fig. 15.15. in de bloedstroom, hecht renin zich aan een groter inactief eiwit molecule geproduceerd door de lever nl angiotensinogen. Het product hiervan is een 10-aminozuur fragment nl angiotensin I. Deze is biologisch inactief maar wanneer het passeert door de longen gaat een ander enzyme dat we vooral vinden in longweefsel nl ACE 2 aminozuren van AI afpakken waardoor er nog maar 8 over zijn en dit noemen we dan angiotensin II. A II is een bio actief peptide met verschillende belangrijke effecten. Ten eerste zorgt het voor samentrekking van kleine bloedvezels, waardoor bloeddruk terug naar normaal keert. A II geïnduceerde vasoconstrictie kan optreden binnen enkele minuten na de secretie van renin. Ten tweede is A II een krachtige stimulus voor de vrijlating van aldosterone van de adrenal glands. Aldosterone zorgt ervoor dat de nieren meer zout redden waardoor de bloedsolute concentratie stijgt en ADH geïnduceerd waterretentie triggert. Binnen een paar uur keert alles terug naar een normaal niveau. Door dit allemaal heeft men een bepaalde medicatie kunnen ontwikkelen nl ACE inhibitors. 15.7.4 Atrial natriuretic hormoon beschermt tegen bloedvolume excess Wnr de artria van het hart gestretcht worden door een excessief hoge bloedvolume gaan ze ANH uitscheiden in de bloedstroom. ANH inhibeert sodium herabsorptie in de distal tubules en collecting ducts. Dit leidt tot toegenomen sodium excretie. ANH beschermt ons lichaam tegen zout en water excess. Terwijl aldosterone ons lichaam beschermt tegen zout en water tekort. 15.4.8 nieren helpen acid base balans en bloed pH te behouden Reabsorptie gefilterd HCO3 - Secretie H+ H2CO3 CO2 + H2O - Teveelaan H+ buffer van negatieve ionen (fosfaat & sulfaat) excretie in urine Renale excretie van zuur als ammonium - NH4+ excretie in urine - HCO3- diffusie in bloed 15.4.9 Erythropoietin stimuleert de productie van RBC - Negatieve feedback - Minder zuurstof vrijlating erythropoietin stimulatie beenmerg om meer RBC te produceren 15.4.10 Nieren activeren vitamine D Functie - Absorptie calcium & fosfaat - Gezonde botten & tanden UV-licht op molecule van huid productie inactieve vorm vitamine D transport naar lever (chemisch veranderd) transport naar nieren activering door parathyroid hormoon (PTH)
90
15.8 Stoornissen van het urinesysteem Proteinuria o Aanwezigheid van proteïnen in urine 15.8.1 Nierstenen Wat? - Mineralen in urine kristalliseren in renale pelvis Behandeling - Operatie - Ultrasonische schokgolven verbrijzelen 15.8.2 Urinestelselinfecties Wat? - Aanwezigheid van microben in urine - Infectie in urinestelsel Oorzaak - Vaak bacteriën Symptomen - Roodheid & zwelling - Pijn tijdens urineren - Moeilijkheden urineren - Bedplassen - Pijn in lage rug - Bloed & pus in urine o Vaker in vrouwen kortere urinebuis 15.8.3 Acuut & chronisch renaal falen Wat? - Acuut o Kortstondige beschadiging aan nieren - Chronisch o “end-stage renal disease” (ESRD) o Minstens 60% verlies van volledige functie Oorzaken: acuut - Lagere bloeddruk - Grote nierstenen - Infecties - Transfusiereacties - Wonden - Giftige medicijnen & chemicaliën 15.8.4 Dialyse Replicatie nierfunctie Thuis: continuous ambulatory peritoneal dialysis (CAPD) - Dialysevocht rechtstreeks in peritoneal holte door buikholte - Vrijheid van beweging - Infectierisico 91
Ziekenhuis: hemodialyse - Machine met semipermeabele membranen - Duur - Neemt veel tijd in beslag 15.8.5 Niertransplantaties: permanente oplossing
92
Hoofdstuk 16: het voorplantingssyteem 16.1 Het mannelijke voortplantingssysteem levert sperma Fig. 16.1 toont het mannelijke voortplantingsorgaan. 16.1.1 Testes produceren sperma De plaats waar sperma productie plaatsvindt bij mannen zijn in de gepaarde testes. Kort na de geboorte gaan de testes omhoog tot in het scrotum. Het scrotum is een uitstulping van huid en gladde spieren. Het scrotum reguleert de temperatuur van de ontwikkelende sperma in de testes. Het beste is een temperatuur iets kouder dan onze lichaamstemperatuur. Wnr de temperatuur in het scrotum valt onder de 95°F gaan de gladde spieren in het scrotum samentrekken waardoor de testes dichter bij het lichaam komt (en zo warmer worden). Wnr de temperatuur boven de 95¨F dan gaat het scrotum gaan ontspannen waardoor de testes verder van het lichaam komen en zo gaan afkoelen. Elke testis is slechts 2inches lang. Maar het omvat meer dan 100 yards dicht bij elkaar gepakte seminiferous tubules, daar wordt het sperma geproduceerd. De tubules komen samen om het epididymis te vormen. Dit is een single coiled duct net buiten de testis. Het epididymis komt samen om de lange ductus (vas) deferens te vormen. Deze gaan uiteindelijk samen vormen met de duct van de seminal vesicle om de ejaculatory duct te vormen. De nieuw gevormde spermacellen zijn niet volledig ontwikkelt wnr ze de seminiferous tubules verlaten, hun mogelijkheid om te zwemmen ontwikkelt zich in de epididymis en de ductus deferens. De epididymis en de ductus deferens slaat ook sperma op tot ejaculatie. Wnr de man zijn hoogtepunt bereikt en ejaculeert gaan de ritmische contracties van de gladde spieren het sperma door de korte ejaculatory duct schieten en uiteindelijk ook door de urethra waar het passeert door de penis. De penis is een mannelijk orgaan voor seksueel contact. De penis bevat erectile weefsel dat ervoor zorgt dat een erectie kan plaatsvinden. 16.1.2 Accessory glands help sperm survive Sperma moet zien te overleven vanuit de epididymis naar de vagina en dan in leven blijven in de vrouw gedurende enkele uren. Om hun kansen op overleving te vergroten, leveren mannen hun sperma in een dikke, witte mengeling van vloeistof nl semen. Semen bevatten secreties van de seminal vesicles, de prostaatklier en de bulbourethral gland. De seminal vesicle produceert seminal vocht, een waterachtige mengeling dat fructose en prostaglandins bevat dat ong 60% van het volume van sperma voorstelt. Fructose dit is een carbohydraat, voorziet de sperma een bron van energie. Van de prostaglandins denkt men dat ze de spier contracties in het vrouwelijk voorplantingssysteem induceert dat helpt om sperma makkelijker te doen reizen. De prostaatklier draagt bij aan alkaline vocht. de vagina is redelijk zurig (pH 3.5 -4) wat helpt infecties te voorkomen maar het is te zurig voor sperma. De prostaatsecreties gaan tijdelijk omhoog om de vaginale pH tot ong 6 te krijgen, dit is optimaal voor sperma. Uiteindelijk scheiden de bulbourethral klieren slijm uit in de urethra tijdens seksuele opwinding. Het slijm wast sporen van zurige urine in de urethra weg voordat het sperma arriveert en voorziet zo lubricatie voor seksueel contact. 16.1.3 Spermaproductie vereist verschillende celdivisies Het proces van spermaproductie vindt plaats in de seminiferous tubules binnen elke testis. Naar de buitenste oppervlakte van elke tubule zijn er ongedifferentieerde cellen nl spermatogonia. Deze zijn diploïde cellen wat wil zeggen dat ze 46 chromosomen hebben (het normale menselijke nummer). De vorming van gameten (sperma en ei) omvat een serie van celdelingen nl mitosis en meiosis. Tijdens de succesvolle celdelingen van meiosis (I en II) wordt de diploïde hoeveelheid van 93
chromosonen in de zich ontwikkelende gameten gehalveerd. Gameten worden haploïde cellen genoemd, dit omdat ze maar 23 chromosomen hebben ipv de gebruikelijke 46. Dit is omdat als de sperma en het eitje dan samenkomen er de juiste hoeveelheid chromosomen zal zijn. Spermatogonia deelt verschillende keren tijden de ontwikkeling van sperma. De eerste delingen door mitosis, verzekert een constante toevoer van primaire spermatocytes elk met de diploïde hoeveelheid van chromosomen. Daarna ondergaan primaire spermatocyten 2 succesvolle celdelingen tijdens meiosis om de secundaire spermatocyten te worden en uiteindelijk spermatids. Spermatids die haploïde cellen zijn rijpen traag om zo de mannelijke gameten of sperma te worden. Het hele proces van spermavorming en rijping duurt ong 9-10 weken. Tijden deze tijd worden de cellen omgeven en gevoed door de grote Sertoli cellen die het meeste van de bulk van de seminiferous tubules vormen. Een gerijpte sperma heeft een hoofd, een middenstuk en een staart. De staart bezit het DNA georganiseerd in chromosomen. Het hoofd is bedekt met een acrosoom, een cap die enzymen bevat die het sperma helpen om het ei te penetreren. De staart van de sperma helpt vooruit te bewegen, het krijgt zijn energie van de mitochondriën in het middenstuk. 16.1.4 Testosteron gaat om de mannelijke reproductie capaciteit De capaciteit van de mannelijke reproductie hangt af van testosteron, een steroïd hormoon dat geproduceerd wordt door interstitial cellen liggend tussen de seminiferous tubules in de testes. Testosteron controleert de groei en functies van het mannelijke reproductieweefsel, stimuleert agressief en seksueel gedrag, en zorgt voor de ontwikkeling van de secundaire geslachtskenmerken. In de testes gaat testosteron het ongedifferentieerd spermatogonia stimuleren om te beginnen met delen en de sertoli cellen ondersteunen om sperma te ontwikkelen. De productie en de secretie van testosteron hangt af van 3 hormonen nl gonadotropin – releasing hormoon van de hypothalamus, en luteïniserend hormoon en follicle – stimulerend hormoon van de anterieure pituitary gland. Negatieve feedback loops die de hypothalamus, de pituitary en de testes bevatten behouden een relatief constant bloedconcentratie van testosteron en dus een consistente rate van spermaproductie. Wnr bloedconcentraties van testosteron dalen, scheidt de hypothalamus GnRH uit, wat de anterieure pituitary gland stimuleert om LH en FSH te gaan vrijlaten. LH stimuleert de secretie van testosteron door de interstitial cellen. De rol van FSH is minder duidelijk maar het zou te maken hebben met het toenemen van sperma vorming indirect door het stimuleren van de sertoli cellen. Erg grote concentratie van testosteron inhibeert de secretie van GnRH en ook LH en FSH. Wnr sertoli cellen erg actief zijn dan scheiden zij een hormoon uit nl inhibin dat direct de secretie van FSH inhibeert. 16.2 Het vrouwelijke reproductie systeem produceert eieren en ondersteunt zwangerschap 16.2.1 Ovaries laten oocytes vrij en scheiden hormonen uit Fig. 16.4a illustreert de organen van het vrouwelijk voorplantingssysteem. De primaire vrouwelijk organen zijn 2 ovaries, deze laten vrouwelijke gameten vrij, onvolwassen eieren nl oocytes op regelmatige intervallen tijdens de voortplantingsjaren. De ovaries scheiden ook het vrouwelijk sex steroïd hormoon uit nl oestrogeen en progesteron. Eenmaal vrijgelaten wordt de oocyte in het open einde van een oviduct geveegd, deze leidt van de ovary tot de uterus. Het open einde van de oviduct heeft vingerlijkende projecties nl fimbriae, deze helpen de oocyte te bewegen tot in de oviduct. Als bevruchting door sperma optreed gebeurd dit meestal in het bovenste 3de van de oviduct. De onbevruchte oocyte of de bevruchte eicel beweegt naar beneden in de oviduct in ong 3-4 dagen. 94
16.2.2 De uterus voedt de ontwikkelende embryo De uterus is een holle, peervormig orgaan dat de embryo helpt te groeien en te onwikkelen. De muren van de uterus bestaan uit 2 lagen van weefsel. De binnenste laag van de uterus nl het endometrium is een lijning van epitheelcellen, klieren, bindweefsel en bloedvezels. Een bevrucht ei hecht aan het endometrium in proces dat men implantatie noemt. Na implantatie helpt het endometrium de placenta te vormen. De placenta biedt voeding een de ontwikkelende foetus en voorziet ook voor afvalverwijdering en gasuitwisseling. De buitenste laag van de uterus of de myometrium bestaat uit dikke lagen van gladde spieren. Het myometrium stretcht tijdens zwangerschap om zich te kunnen aanpassen aan de groeiende foetus. Het voorziet ook de spierkracht noeid voor tijdens de geboorte. Het nauwere, lagere deel van de uterus is de cervis. Een opening hierin zorgt ervoor dat de sperma naar binnen kan. 16.2.3 De vagina: orgaan van seksueel contact en geboortekanaal De cervix joins met de vagina. Een holle spierorgaan van seksueel contact en ook geboortekanaal. Klieren in de vagina produceren lubricating secretie tijdens seksuele opwinding. Een dunne ring van weefsel nl hymen (maagdenvlies) kunnen gedeeltelijk de opening van de vagina bedekken. De hympen is beschadigd tijdens het 1ste seksueel contact. (soms ook door tampons of sport ofzo). De vagina is continue aan het lichaamopperlvak met de vrouwelijke externe genitaliën samen de vulva genoemd. Een buitenste groter paar van huid wordt de labia majora genoemd. Dit omgeeft de labia minora. De clitoris, een klein orgaan omgeeft gedeeltelijk de labia minora. De clitoris bevat weefsel dat sensitief is voor seksueel contact. Tussen de clitoris en de vaginale opening ligt de urethral opening. (tabele 16.216.2.4 Mammary glands voeden het kind Menselijke borsten hebben mammary glands, gemodificeerde zweetklieren die technisch gezien onderdeel zijn van de huid of integumentary systeem. De tepel in het centrum van de borst bevat gladde spieren die kunnen samentrekken. Dit zorgt ervoor dat ze stijf worden tijdens seksueel contact, borstvoeding of koude temperaturen. Rond de tepel ligt het gepigmenteerde areola. Intern bevatten de borsten mammary klieren die gespecialiseerd zijn in het produceren van melk. De mammary glands bestaan uit 100den van kleine melkproducerende lobules. Het meeste van de borst bestaat uit adipose weefsel. Een netwerk van fibreus bindweefsel ondersteunt de klieren en vetweefsel. Tijdens de puberteit gaan de mammary klieren groeien onder controle van het hormoon oestrogeen. Zowel oestrogeen als progesteron bereiden de klieren voor op lactation of de productie van melk laat tijdens de zwangerschap. Bij de geboorte, stimuleert prolactin lactation en stimuleert oxytocin de samentrekking die melk vrijlaten tijdens borstvoeding. Bij mannen zijn de mammary glands vestigial dit betekent dat ze geen functie hebben. 16.3 Menstuatiecyclus bestaat uit ovarian en uterine cycles. Elke maand gaan de ovaries en de uterus door een patroon dat men de menstuatiecyclus noemt. De menstruatiecyclus duurt ongeveer 28 dagen en wordt gecontroleerd door hormonen. Het begint in de puberteit en gaat meestal door tijdens de vruchtbare jaren. (behalve tijdens zwangerschap). Een complete menstruatiecyclus bestaat uit 2 cycli die verbonden zijn met elkaar. Nl de ovarian cycle en de uterine cylce. Samen laten ze oocytes vrij in periodes en bereiden de uterus voor op het ontvangen van een bevrucht ei.
95
16.3.1 de ovarian cycle: oocytes rijpen en worden vrijgelaten De ovarian cyclus is een regelmatig patroon van groei, maturatie en vrijlating van oocytes van de ovary. Bij de geboorte heeft een vrouw ong 1 miljoen primaire oocytes die al gevormd zijn en opgeslagen in elke ovary en deze worden nooit meer geproduceerd. Elke primaire oocyte heeft zich al gedeeltelijk ontwikkelt door meiosis bij de geboorte en dan stopt alle verdere ontwikkeling tot aan de puberteit. Bij de puberteit zijn 85% van hen al geabsorbeerd waardoor slechts 300,000 overblijven. Elke maand gaan mss een dozijn van primaire oocytes het ontwikkelingsproces starten, maar typisch gaat slechts 1 het vervolledigen. Slechts 400-500 oocytes worden vrijgelaten tijdens een vrouw zijn leven. Dit is in sterk contrast met de 100-300 miljoen sperma dat tijdens 1 ejaculatie wordt vrijgelaten. Fig. 16.6 toont de ovarian cycle 1. Een primaire oocyte is omgeven door een laag van granulosa cellen die de oocyte voeden. Samen dragen een primaire oocyte en zijn granulosa bij tot een onvolwassen follicle. Bij het begin van de ovarian cycle, zorgt een toename van GnRH van de hypothalamus voor een trage toename van secretie van FSH en LH door de anterieure pituitary gland. Deze 2 hormonen stimuleren de follicle om te groeien, enlarge en veranderen van vorm. FSH en LH stimuleren ook de follicle om oestrogeen uit te scheiden. 2. De granulasa cellen beginnen met te delen en uit te scheiden van een suikerachtig materiaal dat de zona pellucide wordt, een noncellulaire bedekking rond de oocyte. 3. Een vocht gevulde ruimte nl de antrum ontwikkelt in de follicle en sommige van de granulosa cellen beginnen met het uitscheiden van oestrogeen en progesteron. 4. De primaire oocyte vervolledigt stadium 1 van meiosis zo tot een secundaire oocyte en niet – functioneel polar lichaam. De mature follicle wordt soms ook een graafian follicle genoemd. Deze bestaat uit een secundaire oocyte, een polar lichaam en verschillende granulosa cellen allemaal omgeven door ovarian bindweefselcellen. 5. Verschillende dagen voor het midden van de ovarian cycle gaan de stijgende niveaus van oetrogeen geproduceerd door de ovarian cellen de pituitary stimuleren om een surge naar LH vrij te laten. Deze LH surge triggert de ovulatie in het midden van de ovarian cycle. De follicle muur richt zich uitwaarts en breekt, waardoor de secundaire oocytes worden vrijgelaten met zijn polar lichaam, zona pellucida en omgevende granulosa cellen in de het extracellulair vocht. op dit punt gaat de secundaire oocyte de oviduct binnen en wordt het geveegd naar de uterus door peristaltische contacties van de oviduct. Als sperma contact maakt met de secundaire oocyte en zijn buitenste membraan penetreert vervolledigt de secundaire oocyte snel de meiosis om zo een rijp ei of ovum te produceren. Dit voegt samen met de sperma. 6. De ovarian cycle is nog niet gedaan. Een corpus luteum vorm zich van wat over is van de beschadigde follicle. Het corpus luteum heeft een belangrijke functie, het scheidt grote hoeveelheden van progesteron en oestrogeen uit. Deze hormonen bereiden het endometrium voor op de mogelijke aankomst van een bevrucht ei dat nood heeft aan een goede omgeving om zich verder te gaan ontwikkelen. De hoge niveaus van progesteron en oestrogeen signalen ook de hypothalamus om FSH secretie te gaan inhiberen zodat tijdelijk wordt tegengaan dat andere follicles zich zouden gaan ontwikkelen. 7. Als bevruchting niet optreedt, breekt het corpus luteum af in 12 dagen. Op dit momen gaan oestrogeen en progesteron niveaus snel dalen en de ovarian cycle begint weer opnieuw. Als zwangerschap optreedt, gaat een laag van weefsel afgeleid van de embryo nl het chorion een hormoon beginnen uit te scheiden nl human chorionic gonadotropin (hCG). Thuis 96
zwangerschaptesten werken via dit hormoon. De aanwezig van hCG signaleert het corpus luteum om progesteron en oestrogeen te produceren voor nog 9-10 weken. Aan 10 weken gaat het ontwikkelende placenta genoeg progesteron en oestrogeen uitscheiden om de zwangerschap te ondersteunen en het corpus luteum degenereert. 16.3.2 The uterine cyclus bereidt de uterus voor op zwangerschap De uterine cyclus is een serie van structurele en functionele veranderingen die optreden in het endometrium van de uterus terwijl het zich elke maand voorbereidt op de mogelijkheid van een bevrucht ei. De uterine cyclus is gelinkt aan de ovarian cyclus. Het begin van de cyclus is de eerste dag van de menstruatie. Algemeen duurt een complete cyclus 28 dagen maar dit kan ook korter of langer zijn. Fig. 16.7 vat de cyclus van 28 dagen samen. - Dag 1-5: Menstruatiefase: als er geen bevrucht ei is dan gaan de niveaus van oestrogeen en progesteron dalen. Zonder deze hormonen kan de uterus zijn endometrial omlijning niet behouden. Menstruatie is het proces waarbij de endometrial lijning disintegreert en zijn smalle bloedvezels breken. De shed weefsel en bloed passeert door de vagina en worden uitgescheiden. De periode van zichtbaar bloedverlies ong 3-5 dagen wordt de menstruatieperiode genoemd. - Dagen 6-14: Proliferatieve fase: door de stijgende niveaus van oestrogeen van de nieuw ontwikkelende follicle begint de endometrial lijning zich te verspreiden (=proliferate). Het wordt dikker, meer vasculair en meer glandulair. Ook de lijning van de cervis produceert een dun waterachtig slijm dat de passage van sperma faciliteert naar de uterus van de vagina. - Ovulatie: ong rond de 14de dag - Dagen 15-28: secretory fase: prodcutie van oestroegeen en progesteron door het corpus luteum zorgt ervoor dat het endometrium zich verder gaat verspreiden tot het bijna 3 maal dikker wordt dan na de menstruatie. Uterine klieren rijpen en beginnen met glycogen te produceren. De cervical slijm worden dik en vicous. Ze vormen een cervical plug dat sperma en bacteriën voorkomt van de uterus binnen te gaan. Deze structurele veranderingen in het endometrium bereiden de uterus voor op het ontwikkelen van een embryo. Als er geen bevruchting optreedt dan treedt er degeneratie van het corpus luteum op ong 12 dagen na ovulatie. Dit zorgt voor dalende oestrogeen en progesteron niveaus en zo begint een nieuwe menstruatiecyclus. De menstruatiecyclus is niet voor iedereen plezant zo kan men pijn of stemmingswisselingen hebben. Premenstrueel syndroom (PMS) is een groep van symptomen geassocieerd met de premenstruale periode. Stemmingswisselingen, pijn, angst, hoofdpijn, waterophoud,… Het begint ong in de 2de helft van de cycle, na ovulatie en duurt tot de menstruatie begint. Pijnlijke menstruatie noemt men dysmenorrhea. Het endometrium van de uterus produceert prostaglandins die contracties en krampen kunnen triggeren van de gladde spieren. Aspirine en ibuprofen kan voor hulp zorgen (deze zorgen voor minder prostaglandins). Sommige vrouwen voelen hun eisprong. 16.3.3 Cyclische veranderingen in hormoonniveaus produceren de menstruatiecyclus De ovarian en uterine cyclus worden gereguleerd door cyclische veranderingen in hormoonniveaus. Meestal is het een negatief feedbackmechanisme dat hormooncycli reguleert maar er is één positief feedback systeem dat juist voor het midden van de cyclus de ovulatie triggert en zorgt dat het cyclus zich iedere maand herhaalt. Fig. 16.8. in het begin van de cyclus stijgt LH traag, dit stimuleert een onrijpe follicle om zich te ontwikkelen en oestrogeen uit te scheiden. Tijdens deze tijd gaat oestrogeen van de follicle tijdelijk LH secretie inhiberen, maar toch blijft LH heel traag stijgen. De 97
follicle blijft groeien en meer oestrogeen uitscheiden. Wnr de follicle bijna volrijpt is en zijn oestrogeensecretie hoog genoeg is , is er een drempelconcentratie van oestrogeen dat nu LH vrijlating stimuleert. Dit resulteert in een LH golf (surge) dat uiteindlijk ovulatie triggert rond de 14de dag. Tijdens de latere helft van de menstruatiecyclus keer het systeem terug naar zijn negatief feedbacksysteem. De Lh golf is kortdurend omdat hoge niveaus van oestrogeen en progresteron van het corpus luteum LH en FSHsecretie inhiberen. Zonder LH en FSH kan de volgende follicle zich niet ontwikkelen. Dit zorgt er voor dat er geen 2de ovulatie optreedt binnen één cyclus. 16.4 Menselijk seksuele respons, geslachtsgemeenschap en bevruchting De menselijke seksuele respons is een serie van gebeurtenissen dat seksueel functioneren coördineert zodat gemeenschap en bevruchting kan optreden. De respons kan 4fasen hebben zowel bij mannen als bij vrouwen. 1. EXCITEMENT: verhoogd seksueel bewustzijn en arousal 2. PLATEAU: intense en voortdurende arousal 3. ORGASM: de piek van seksuele sensaties 4. RESOLUTIE: vermindering van arousal 16.4.1 De mannelijke seksuele respons Bij mannen is opwinding vergezegd met aangename sensaties van de penis en door erectie. Erectie treedt op wnr neurale activiteit de arterioles relaxeert (verwijdt) leidend naar de vasculaire delen in de penis. Deze delen vullen met bloed en drukken op de aders. Hoe meer bloed er binnen gaat en minder buiten gaat, gaat de penis beginnen opzwellen, verlengen en stijver worden. Hartslag en ademen stijgt. Op een bepaald punt wordt de opwinding zo groot dat er een orgasme optreedt. Dit een korte intense aangename reflex dat samengaat met ejaculatie of de expulsion van zaadcellen. Tijdens ejaculatie gaat sympatische zenuwactiviteit de gladde spieren in de seminal vesicles, epididymis, bulbourethral klieren en prostaat samentrekken om zo over te gaan naar de glandular secretie in de urethra. Tijdens de resolutiefase gaat de erectie afzwakken en wordt hartslag en ademhaling terug lager. 16.4.2 De vrouwelijke seksuele respons Vrouwen hebben dezelfde fasen als mannen. Stimulatie stelt neuronale reflexen in werking welke bloedvaten uitzetten in schaamlippen,clitoris en tepels. Gedurende opwinding gaan de vagina en schaamlippen een smeerbare vloeistof afscheiden. Vrouwelijk orgasme bestaat uit ritmische en onvrijwillige spier contracties 16.4.3 Bevruchting: een sperma penetreert het ei Tijdens ejaculatie, levert de man verschillende 100den miljoenen sperma in de vagina nabij de cervix. Het sperma heeft een lange weg te gaan. Random zwemmen brengt bepaalde sperma door de cervical opening, door de uterus en naar de 2 oviducts. De reis kan uren duren maar ook meerdere dagen. Bevruchting treedt op wnr een sperma een oocyte ontmoet in een oviduct en de zona pellucida binnentreedt. Sommige sperma kan tot 5dagen leven in de vrouw andere slechts niet meer dan 2dagen. 16.5 Geboortecontrolemethoden: bevruchting controleren 16.5.1 Onthouding: geen seks hebben Effectief, werkt voor korte perioden of voor het hele voor sommige mensen. 98
16.5.2 Operatieve sterilisatie: vasectomie en tubal ligatie - Vasectomie bij mannen Incisies in balzak localiseren ductus deferens Op 2 plaatsen vastgebonden Stuk tussenuitgehaald kleine insnijdingen maken in scrotum en bind de zaadleider in 2 stukken (zo kan sperma niet door). Na sterilisatie wordt er nog steeds testosteron en sperma geproduceerd. Seksuele interesse en secundaire geslachtskenmerken blijven hetzelfde Tubal ligation bij vrouwen Incisies in buikwand Localiseren eileiders Op 2 plaatsen vastbinden Stuk tussenuithalen eileiders afbinden. (eicel kan baarmoeder niet bereiken/ sperma kan eicel niet bereiken) Hysteroscopie (nieuwe versie) Flexibele buis in eileiders Elektrische schokken Meestal permanent 16.5.3 Hormonale methoden: pil, injectie, patchen en ringen De pil: geven synthetische progesteron en oestrogeen af in hoeveelheden welke de vrijgave en FSH tegengaanfollikels groeien niet, en er is geen ovulatie - Depro provera: progesteron injectie welke 3maanden blijft - Lunelle: maandelijke injectie van progesteron en oestrogeen - Ortho evra: pleister welke traag hormonen vrijgeeft door de huid in bleodstroom - Nuva ring: flexibele ring ingebracht in vagina, waar het hormonen afgeeft. Staafje: ingebracht juist onder de huid, bevat progesteron
van LF
16.5.4 IUDS worden ingebracht in de uterus Kleine stukjes plastic of metaal welke ingebracht worden in baarmoeder. Ze creëren een milde chronische beschadiging welke bevruchting of inplanting tegengaat 16.5.5 diafragma en baarmoederhalskap blokkeren de baarmoederhals Latex ‘apparaten’ die de vrouw inbrengt in vagina. Ze bedekken de opening van baarmoederhals en voorkomen dat sperma in baarmoeder terehtkomt. 16.5.6 chemische spermisiden doden spermacellen Vernietigen spermacellen, bestaan in verschillende vormen (schuim, crème,…) effectiviteit verschilt. Ze verminderen risico op zwangerschap, maar geen enkele is 100% effectief 16.5.7 condoom vangt sperma Effectief wanneer het goed gebruikt wordt. In combinatie met spermadodende pasta zijn ze nog effectiever 16.5.8 terugtrekken en periodieke onthouding Niet effectief in het voorkomen van zwangerschap!!! Terugtrekken: man trekt penis terug uit vagina juist voor dat hij zaad gaat lozen. Ejaculatie gebeurt dus buiten de vagina 99
Periodieke onthouding: steunt op feit dat je maar beperkte tijd vruchtbaar bent in menstruele cyclus (bepaald door tijd dat eicel en spermacel in leven blijven) 16.5.9 pillen die gebruikt kunnen worden na geslachtsgemeenschap Preven: serie van 4 pillen, welke zwangerschap kunnen voorkomen als je ze inneemt binnen 72 uur na gemeenschap. Bevat hoge dosis progesteron en oestrogeen Plan B: bevat enkel progesteron Mifeprex: medicijn dat de actie van progesteron tegenwerkt. Wordt meestal voorgeschreven nadat zwangerschap vast gesteld is. 16.5.10 abortie Beëindiging van zwangerschap, kan op verschillende manieren uitgevoerd worden zoals vacuum zuigen van de uterus, operatieve scraping van de uterine lijning of infusie van een sterke saline oplossing. Electieve abortie. 16.6 Onvruchtbaarheid: onmogelijkheid om zwanger te worden 16.6.1 onvruchtbaarheid kan vele oorzaken hebben koppel wordt onvruchtbaar beschouwd wanneer ze na een jaar proberen niet zwanger raken. Mannelijke onvruchtbaarheid: gebrek aan of onvoldoende normale, gezonde sperma hoeveelheid zaadcellen onder de 60 miljoen per ejaculatie kan veroorzaakt worden door laag testosteron niveau, immuun ziekten welke zaadcellen aanvallen, straling, bepaalde medicijnen en ziekten Oorzaken van vrouwelijke onvruchtbaarheid zijn gevarieerder. Eén van de belangrijkste oorzaken is ontsteking aan bekken (algemene term voor bacteriële infectie aan interne geslachtsorganen) Endometriosis: conditie waarin endometrial weefsel naar eileider migreert gedurende menstruele periode en implanteert op andere organen zoals eierstokken, wand van blaas,… Vrouwelijke voortplantingscapaciteit wordt maar bepaald door leeftijd dan de mannelijke Miskraam: verlies van baby voor het buiten baarmoeder kan overleven 16.6.2 vruchtbaarheid verbeteren Artificiële inseminatie : spermacellen worden in vagina geplaatst, zo dicht mogelijk bij moment van ovulatie(hoeveelheid zaadcellen in sperma laag is, mannen die geen zaadcellen produceren) In vitro inseminatie: bevruchting in proefbuisje, buiten het lichaam. Eitjes rijpen in labo en zaadcellen worden toegevoegd. Wanneer het duidelijk is dat bevruchting plaatsvond wordt embryo in baarmoeder van vrouw geplaatst (als onvruchtbaarheid komt door beschadigde eileiders of vrouwelijke secreties welke contact tussen zaadcel en eicel verhinderen). Maar 20% slaagkans GIFT en ZIFT: in GIFT worden onbevruchte eicel en zaadcellen in eileider geplaatst door kleine insnijding in buik. In ZIFT wordt eitje bevrucht buiten het lichaam, in op zelfde manier in lichaam gebracht Vruchtbaarheid bevorderende medicijnen: medicijnen om productie van ontwikkelende eitjes op te krikken Surrogaat moeder: andere vrouw wordt zwanger en staat kind af 16.7 Seksueel overdraagbare ziektes Ziekten van voortplantingssysteem vallen in 4 klassen: Onvruchtbaarheid zwangerschapscomplicaties Kankers en tumors aan reproductieve organen Seksueel overdraagbare ziekten (overgedragen door seksueel contact. Zowel genitaal, anaal genitaal als oraal genietaal) 100
16.7.1 bacteriële seksueel overdraagbare ziekten (SOZ): gonorrhea, syfilis, chlamydia Gonorrhea : veroorzaakt door bacterie, makkelijk doorgegeven. Kaan doorgegeven worden via mond/ keel (oraal genitaal contact) of via mond/ogen (hand contact). Besmette moeder kan het doorgeven aan baby Symptomen: man: etters lossen via penis, pijnlijk urineren, symptomen kunnen weggaan. Vrouw: brandend gevoel tijdens urineren, vaginale lossing Syfilis: een van de meest gevaarlijke SOZ indien onbehandeld. Ontwikkelt in 3 fasen welke vaak gescheiden worden door perioden waarin de ziekte lijkt te verdwijnen Fase 1 : een harde, droge met bacteriën gevulde zweer verschijnt op plaats vna infectie Fase 2 : bacterie valt lymfeknoppen, bloedvaten, slijm membranen, beenderen en zenuwsysteem binnen Fase 3: wijdverspreide schade aan cardiovasculair – en zenuwsysteem, blindheid, huid zweren en eventueel sterfte Chlamydia: makkelijk geneesbaar, maar doordat symptomen mild zijn blijft het vaak onbehandeld. Man: lossing van penis, brandend gevoel tijdens urineren Vrouw: vaginale lossing, brandend en jeukend gevoel wanneer het onbehandeld blijft, kan het ontsteking aan bekken, permanente littekens aan fallopian tubules, zwangerschapscomplicaties en steriliteit veroorzaken 16.7.2 virale seksueel overdraagbare ziekten: hepatitis B, genitale herpes, HPV HIV: kan doorgegeven worden van persoon tot persoon lang voordat symptomen zichtbaar zijn. Het vernietigt traag het immuunsysteem. Er zijn medicijnen die het kunnen verminderen, maar niet genezen Hepatitis B: overgedragen via bloed of lichaamsvocht tijdens onbeschermde seks Genitale herpes: meestal veroorzaakt door herpes simplex virus type 2, door seksueel contact of huid- tegen- huid contact. Primaire symptomen: blaren rond genitaliën of rectum welke breken en pijnlijke zweren achterlaten die moeilijk te genezen zijn Er bestaat geen genezing, wel medicijnen die de actieve fase kunnen onderdrukken HPV: besmetting van 1 van de 30 virussen kan wratten veroorzaken in genitale gebieden (penis, vulva, anus, in vagina of baarmoederhals) 16.7.3 andere seksueel overdraagbare ziekten: yeast infecties, schaamluizen, trichomoniasis Yeast infecties: candida albicans is een yeast welke altijd aanwezig is in mond, vagina en darm/ normaal wordt het gecontroleerd door competitie van andere organismen. Maar soms kan de Candida populatie uit cotnrole groeien in vagina, wat leidt tot pijn, ontsteking en een dikke kaasachtige vaginale uitscheiding Trichominiasis: een andere conditie dat to vaginitis leidt. Veroorzaakt door de protozoan trichomonas vaginalis. Vrouwen: frothy foul smelling vaginale uitscheiding. Bij mannen ontsteking van de penis. Kan overgebracht worden zelfs zonder symptomen. Schaamluizen: verkiezen schaamhaar, springen van ene persoon naar andere ia seksueel contact of kunnen overgedragen worden via besmette beddenlakens of kleren 16.7.4 jezelf beschermen tegen seksueel overdraagbare ziekte - Selecteer je partner verstandig 101
- Communiceer met je partner - Gebruik geschikte voorbehoedsmiddelen - Ken je eigen gezondheid (zodat je niet overdraagt)
102
Hoofdstuk 17: celreproductie en differentiatie 17.1 cel cyclus creëert nieuwe cellen Cel cyclus: Creatie van nieuwe cellen vanuit bestaande cellen impliceert een herhaalde sequentie van gebeurtenissen 2 afzonderlijke perioden: - Interfase : een lange groei periode waarin de cel groeit en DNA gedupliceerd wordt als voorbereiding voor de volgende deling o G1 fase: periode tussen laatste cel deling en DNA synthese. Periode van zeer actieve cel groei o S fase: chromosomen van de cel worden gedupliceerd. Er is verder (trager) groei o G2 fase: cel groeit traag verder wanneer het zich voorbereidt voor cel splitsing - Mitotise fase: kortere periode. Eerst gaat de kern en dan cytoplasma splitsen o Mitose: gedupliceerde DN wordt gesplitst in 2 en de kern splitst o Cytokinese: cytoplasma splits en dochtercellen worden gevormd o G0: de meeste cellen in je lichaam bereiken een niet groeiende, niet splitsende staat 17.2 replicatie, transcriptie en translatie: een overzicht DNA: 2 strengen nucleotiden gewonden in alfa helix Chromosomen: organiseren en schikken DNA in de kern. Bevat proteïnen (histones) welke een bepaalde structuur geven aan chromosoom molecule gedurende cel cyclus zijn chromosomen niet zichtbaar, enkel gedurende interfase verschijnen ze als een diffuus, grijsachtige substantie: chromatine elk zichtbaar chromosoom bestaat uit 2 identieke zuster chromosomen samengehouden door centromere Mitochondriën bevatten ook kleine hoeveelheid DNA Elke cel in het organisme moet exact dezelfde set DNA bevatten, omdat DNA alle instructies voor leven representeert Replicatie: proces van het kopiëren van DNA voorafgaand aan celdeling Gen: een kort segment DNA welke de code bevat voor 1/ meerdere proteïnen. Kleinste functionele eenheid van DNA RNA: de code van een gen omzetten in een vorm welke de kern kan verlaten en het cytoplasma kan binnentreden Transcriptie: proces waarbij DNA code van en enkel gen omgezet wordt in een complementaire streng van mRNA Translatie: proces waarin de mRNA code omgezet wordt in 1/ meerdere proteïnen
17.2.1 replicatie: DNA kopiëren voor cel deling Voor de cel kan splitsen, moet de DNA gekopieerd worden, zodat de 2 cellen DNA bevatten Replicatie: begint met het ontrollen van de DNA helix (2 strengen van elkaar losmaken) aan elke streng wordt een complementaire helft gemaakt. De nieuwe nucleotiden worden gepositioneerd en aan elkaar gehecht door polymerase
103
bepaalde enzymen binden op verschillende punten op het DNA molecule en halen de 2 strengen uit elkaar, en creëren zo een ‘replicatie bel’ in de 2 strengen. Nieuwe complementaire strengen worden gevormd ter hoogte van deze bellen centromere: houdt de 2 zuster chromosomen, na replicatie samen, tot ze fysiek uit elkaar gehaald worden tijdens mitose Mutaties kunnen schadelijk of nuttig zijn Veranderingen in DNA zijn noodzakelijk opdat evolutie optreedt Mutaties: wijzigingen in DNA, creëren verschillen tussen individuen en soorten. kunnen resulteren uit vergissingen in DNA replicatie. Chemische stoffen of fysieke krachten kunnen segmenten van DNA beschadigen voor het gerepliceerd word wanneer DNA sterk beschadigd is, is het niet mogelijk al de fouten te herstellen. In dit geval kunnen substantiële mutaties en zelf levens bedreigende kanker optreden Mechanismen van herstel DNA herstel mechanismen spelen een cruciale rol in overleven van organismen en soort Impliceert het herkennen van de fouten, ze er uit halen en het de beschadigde sectie of onjuist nucleotiden base vervangen, en de DNA backbone terug aan elkaar maken proces gebruikt vele DNA herstel enzymes herstel proces is het meest actief tussen DNA replicatie en het begin van mitose 17.2.2 transcriptie: een DNA code omzetten in mRNA Een gen wordt ‘uitgedrukt’ wanneer het in actie geroepen wordt en de proteïnen voor welke het de code draagt geproduceerd wordt. Transcriptie is gelijk aan proces van replicatie op enkele uitzonderingen na: - Enkel het segment van DNA welke een enkel gen representeert gaat ‘ontrollen’ - RNA heeft maar 1 streng, dus enkel één van de 2 strengen van DNA draagt de genetische code welke de synthese ven RNA specificeert. - Één van de 4 complementaire base paren van RNA is verschillend van deze bij DNA: uracil vervangt thymine. Suiker groep van RNA is ribose, bij DNA is dit deoxyribose Enkel wanneer het volledig overgeschreven is, wordt de RNA vrijgegeven van de DNA streng en de 2 DNA strengen komen terug samen Promoter: unieke base sequentie die het begin van elk gen aanduid. RNA plymerase (enzym): bind zich aan promoter, start het proces van het ontrollen van DNA en staat bij in het binden van de aangewezen RNA nucleotiden aan de groeiende ketting RNA molecule die eerst getranscribeerd werd van DNA (= primair transcript) is nog niet functioneel omdat de meeste DNA base sequentie van een gen helemaal niets coderen primaire transcript wordt bijgestaan door enzymen welke de secties die geen bruikbare genetische informatie bevatten (introns) eruit halen, zodanig dat enkel de sequenties overblijven welke genetische informatie bevatten (extrons) Boodschap is gecodeerd als een triplet code, zo genoemd omdat 3 opeenvolgende basen van mRNA( codon) coderen voor één van de 20 aminozuren Verschilleden codons kunnen hetzelfde aminozuur specificeren omdat er meer mogelijke codons zijn dan aminozuren. AUG is en codon welke een ‘start’ code heeft, en er zijn 3 anderen die een ‘stop’ code hebben. Deze zijn noodzakelijk om te specificeren waar het gen begint en eindigt
104
17.2.3translatie: een proteïne maken van RNA Translatie: het proces van mRNA gebruiken om de mRNA code te vertalen in een precieze sequentie van aminozuren welke een specifiek aminozuur samentellen. tRNA ( transfer DNA): kleine moleculen welke de code voor 1 enkel aminozuur dragen. Ze bevatten ook een anticodon (=base triplet welke een complementaire sequentie is van een codon van mRNa) ribosoom: bestaat uit twee subunits, samengesteld uit proteïnen en rRNA (ribosoomaal RNA)translatie gebeurt in 3 stappen: - Initiatie Een particuliere tRNA bind aan een de smalste subunit van het ribosoom en aan het mRNA molecule. tRNA en subunit bewegen naar mRNA tot ze een ‘start’ codon ontmoeten. Op dit punt worden ze vergezeld door de grotere subunit om een intact ribosoom te vormen, welke de mRNA op zijn plaats houdt wanneer tRNA aminozuren aanbrengt - Verlenging Streng van aminozuren verlengt met telken 1 aminozuur per keer. Een tRNA welke een aminozuur draagt, bind aan ribosoom en mRNA. Wanneer mRNA tussen de 2 subunits beweegt, dan katalyseert het ribosoom de informatie van de band tussen het nieuwe aminozuur en het vorige aminozuur. tRNA wordt dan vrijgegeven om een nieuw aminozuur te zoeken - Beëindiging Er is geen tRNA anticodon welke correspondeert met een ‘stop’ codon van mRNA. Wanneer een ‘stop’ mRNA codon ontmoet wordt, dan gaan de subunits en de gevormde peptide kettingen loskomen van mRNA 17.3cel reproductie: één cel wordt 2 cellen Mitose: de deling van de kern Cytokinese: deling van het cytoplasma 17.3.1 mitose: dochter cel is identiek aan ouder cel Mitose: het proces van kern deling waarin de zuster chromosomen van elke gedupliceerde cel gescheiden worden van elkaar. Bevat een sequentie van fasen welke de meeste mitotische fasen van de cel cyclus samenstellen. - Profase = het punt waarop de gedupliceerde chromosomen zichtbaar worden. De tubulaire elementen van het cytoskelet uit elkaar gaan, en terug samen gaan tussen de paren van centriolen (dit vormt de structuur welke veroorzaakt dat de identieke sets DNA gaan splitsen) !zie Blz. 409 - Metafase Gedupliceerde chromosomen richten zicht op 1 punt in het centrum van de cel. Gedupliceerde DNA moleculen worden geduwd in tegengestelde richting door gelijke krachten, maar er is geen splitsing, want ze worden nog steeds door centromeren bij elkaar gehouden. - Anafase Gedupliceerde DNA moleculen splitsen en bewegen elk naar andere kant van cel. - Telofase Begint met 2 sets chromosomen welke aankomen aan tegenovergestelde kant cel. De mitotische as gaat los en nieuwe kernmembranen worden rond de chromosomen gevormd.
105
17.3.2cytokinesis splits één cel in 2 identieke cellen Cytokinesis: proces waarbij een cel splits om 2 dochterscellen te maken. Een contractiele ring van proteïne filamenten van het zelfde type gevonden in spieren wordt gevormd juist buiten het cel membraan. Deze ring versmalt, vormt een splijting en knijpt de cel in 2. Nadat de cel splits wordt de ring gedemonteerd 17.3.3 mitose produceert diploïde cellen, meiose produceert haploïde cellen Diploïde cel: menselijke cel met 46 chromosomen (23 paarvan elk paar komt er 1 van moeder en 1 van vader 22 paar homologe chromosomen + 1 paar geslachtschromosomen Haploïde cel: 23 chromosomen (sperma- en eicellen) Meiose: sequentie van 2 succesvolle delingen waarbij de menselijke genen gemengd en gehalveerd worden 17.3.4 meiose: voorbereiden voor seksuele reproductie 2 succesvolle delingen: meiose 1 en meiose 2, kunnen elk opgesplits worden in profase, metafase, anafase en telofase Meiose 1 Voordat meiose begint, ondergaan de ‘voorloper cellen’ een typische S fase waarin DNA gerepliceerd wordt. Gedurende profase van meiose 1 gaan gedupliceerde homologe paren chromosomen secties van DNA ruilen en rangschikken = crossing - over. als gevolg bevatten de chromosomen nu ene combinatie van de genen van beide ouders. Gedurende de rest van meiose 1 , gaan de homologe paren chromosomen scheiden Meiose 2 Gebeurt net hetzelfde als meiose 1 met uitzondering dat er geen duplicatie plaatsvindt 17.3.5 geslachtsverschillen in meiose: 4 spermacellen vs. 1 eicel Bij mannen is er een kleine kans dat een spermacel de eicel bereikt, daarom is het van belang dat veel spermacellen geproduceerd worden. Bij vrouwen is elk eitje kostbaar. Meiose 2 vind plaats bij bevruchting !tabel blz. 413! 17.4 hoe cel reproductie gereguleerd wordt Niet elke cel splitst aan zelfde tempo. Cellen hebben een intern controle mechanisme welke cyclische veranderingen ondergaat, het controlemechanisme kan gestopt worden op bepaalde checkpoints door signalen van binnen in of buiten de cel ( cellen hebben interne controle mechanismen om te verzekeren dat de cel klaar is voor de volgende fase). Belangrijkste controlepunt is tegen het einde van G1, maar er zijn ook controlepunten tegen het einde van G2 en aan de metafase. De cyclus kan beïnvloed worden door condities buiten de cel 17.5 omgevingsfactoren beïnvloeden cel differentiatie Differentiatie: proces waarbij een cel verschillend wordt van de ouderlijke- of zuster cel
106
17.5.1 differentiatie gedurende vroege ontwikkeling Bevruchte eicel is een relatief grote cel. Vlak achter bevruchting begint het te delen. Gedurende de eerste delingen groeit de cel niet. Eens de cellen een bal vormen van vele cellen, zijn enkel de buitenste cellen blootgesteld aan omringende vloeistof. Op dit punt, gaat de omgeving rond de cel anders zijn dan de omgeving binnen in de cel. 17.5.2 differentiatie later in ontwikkeling Differentiatie in latere ontwikkeling is gelijk aan die in vroege ontwikkeling. Zelfs cellen die dicht gerelateerd zijn aan elkaar in functie en structuur, kunnen verschillen. Mechanisme van differentiatie legt uit waarom ontwikkelende foetus kwetsbaarder is voor genetische schade dan een volwassene.
107
Hoofdstuk 18: Kanker: ongecontroleerde celdeling en differentiatie Inleiding Minstens 100 verschillende soorten kanker, ze zijn allemaal ziekten van cel deling en diiferentiatie 18.1tumor kan goedaardig of kwaadaardig zijn Soms gaan normale cellen aantal cel delingen opdrijven als deel van normaal fysisch functioneren Hyperplasie: elke substantiële groei in aantal cel delingen. kan een verlies aan controle over cel deling signaleren, wat kan resulteren in een tumor Goedaardige tumor: Tumors die op één plaats blijven als een goed gedefinieerde massa cellen soms kan een goedaardige tumor veranderen in een kwaadaardige tumor 18.2 kanker cellen verliezen controle van functie en structuur Wanneer cellen kanker worden, ondergaan ze een serie structurele veranderingen. (kern wordt groter, minder cytoplasma, cel verliest functie en structuur). Dysplasie: abnormale structurele verandering (vaak een teken dat tumor cellen ‘prekanker’ zijn). Tumor wordt meer gedesorganiseerd. Een tumor is een kanker wanneer tenminste enkel cellen elke schijn van organisatie en regulatorische controle verliezen. In situ kanker: een volledige tumor die op een zelfde plaats blijft Uitzaaiing: verspreiding van kanker naar andere organen of regio’s in het lichaam kan voorkomen wanneer kanker cellen afbreken van hoofdtumor, via het bloed of lymf getransporteerd worden en ontwikkelen in nieuwe kolonies van kanker cellen Kwaadaardige tumor: kanker welke uitzaaien en kankercellen welke normaal weefsel binnendringen tot ze orgaan functies compromitteren. 18.3 hoe kanker ontwikkelt Opdat kanker ontwikkelt moeten minstens 2 zaken simultaan gebeuren Cellen moeten ongecontroleerd groeien en delen Cel moet fysieke veranderingen ondergaan welke het toestaat om af te breken van omringende cellen 18.3.1 mutant vormen van proto- oncogenes, genen van het tumor ontstoringsapparaat en mutator genen, dragen bij tot kanker Structurele genen: coderen voor de proteïnen die nodig zijn voor cel groei, deling, adhesie differentiatie. Regulatorische genen: coderen voor proteïnen welke de expressie van structurele genen activeren / onderdrukken. Groei factoren en groei inhibitoren zijn regulatorische genen welke coderen voor proteïnen, afgescheiden door cellen om nabijgelegen cellen te beïnvloeden. - Proto- oncogenes: normale regulatorische cellen welke cel groei, differentiatie, deling of adhesie promoten. - Oncogenes: gemuteerde of beschadigde proto – oncogenes welke bijdragen tot kanker cellen Tumor onderdrukkende genen: regulatorische genen welke in normale omstandigheden de remmen op ongecontroleerde cel groei, deling, differentiatie of adhesie toepassen. Gemuteerde genen zijn geïmpliceerd in DNA herstel tijdens DNA replicatie.
108
18.3.2 een variëteit van factoren kan tot kanker leiden De meest belangrijke factor in ontwikkeling kanker is leeftijd (hoe ouder, hoe frequenter cellulaire herstel mechanismen falen en hoe minder effectief controlerende mechanismen voor cel deling worden). - Carcinogeen: elke substantie of fysische factor die kanker veroorzaakt - Virussen en bacteriën Wanneer de virale sequentie van DNA de functie van een normaal gen schaadt, zal dit het risico op kanker doen toenemen - Chemische stoffen in omgeving Sommige chemische stoffen schaden DNA onmiddellijk, andere schaden DNA niet rechtstreeks, maar hun aanwezigheid doet de kracht van andere carinogenen toenemen - Tabak Roken doet de kans op long -, mond - , en keel -, pancreas en blaas kanker dramatisch toenemen - Straling - Zon, radioactieve straling - Melanoma: een gevaarlijke kanker van melanine producerende cellen van de huid - Dieët - Interne factoren - Fouten geïntroduceerd gedurende DNA replicatie en schade veroorzaakt door chemische stoffen in het lichaam kunnen bijdragen tot kanker 18.3.3 het immuunsysteem speelt een belangrijke rol in kanker preventie Immuunsysteem speelt een kritische rol in bescherming tegen beschadigde of gebrekkige cellen, inclusief kanker cellen. Onderdrukking van immuun systeem kan bepaalde kankers toestaan om makkelijker te ontwikkelen 18.4 vooruitgang in diagnose laat vroege opsporing toe Vroege diagnose van kanker is belangrijk voor succes. (therapie kan sneller beginn) 18.4.1 tumor weergave: X-straal PET, MRI Pet scan gebruikt radioactieve substanties om drie dimensionale beelden te creëren welke de metabolische activiteit van de lichaamsstructuren toont. MRI scan gebruikt korte uitbarstingen van een krachtig magnetisch veld om cross – sectionele beelden van lichaamsstructuren te creëren. X stralen zijn zelf ook risico voor kanker 18.4.2genetische testen kunnen gemuteerde genen opsporen Één van de zorgen rond genetische testen is dat ze kunnen testen voor gemutueerde genen niet genezen kunnen worden. is dergelijke info in het voordeel van patiënt?
die
18.4.3 enzymen test kan kanker markeerder ontdekken Telomerase: wordt zelden gevonden in normale cellen, maar is aanwezig in kanker cellen 18.5 kanker behandelingen 18.5.1 conventionele kanker behandelingen: chirurgie, bestraling, chemotherapie Klassieke behandelingen tegen kanker: chirurgie, bestraling,chemotherapie, of combinatie
109
Chemotherapie: administratie van cytotoxuc (cel beschadiging) chemische stoffen om kanker cellen te vernietigen soms kunnen ze ook normale cellen beschadigen neveneffecten: braken, misselijkheid, anemia (minder RBC), haar uit val, onmogelijkheid om infecties aan te vechten 18.5.2 magnetisme en fotodynamische therapie doelen op kwaadaardige cellen Magnetisme: een krachtige magneet ter hoogte van tumor plaatsen en kleine metalen parels inspuiten in bloedstroom. Magneet duwt de parels in de tumor waardoor kankercellen vernietigd worden. Fotodynamische therapie: kanker aanvallen met licht gevoelige medicijnen en lasers. 18.5.3 immuun therapie promoot immuun antwoorden Immuun therapie: poogt de normale ontvankelijkheid van het immuunsysteem op te drijven het kanker meer effectief kan aanvallen
zodat
18.5.4 kanker ‘verhongeren’ door inhiberende agiogenesis Tumor groeit en deelt snel, ze hebben dus veel energie nodig. groeiende tumors promoten de groei van nieuwe bloed vaten (angiogenesis) om te voldoen aan energie behoeften. Zonder deze angiogenesis, gaat de tumor niet groter worden dan een boon 18.5.5 moleculaire behandelingen doelen op gebrekkige genen Gesofisticeerde moleculaire strategieën vallen beschadigde genen die leiden naar kanker aan 18.6 de tien meest voorkomende kankers 18.6.1 huid kanker: kijk voor veranderingen in huid Huid kankers worden opgesplitst in melanoma en niet- melamona - Basaal cel carcinoom: meest voorkomende niet melanoma Komt voor de basale cellen ongecontroleerd delen - Squamous cel kanker: roze gescubde flarden of knobbeltjes welke ten gronde richten en korsten - Melanoma: dodelijkst, omdat het zeer snel groter wordt. Donkeren, vlekken op huid o A: assymetire (2 helften van de vlek passen niet samen) o B: Border (grens) (rand is onregelmatig) o C: colour (kleur varieert of is intens zwart) o D: diameter (groter dan 6 mm) 18.6.2 long kanker: roken is leidende factor Meeste longkanker zijn te voorkomen, omdat grootste risico factor roken is. Er is geen eenvoudige screening test voor longkanker. Behandeling hangt af van stadia waarin men zich bevindt. 18.6.3 prostaat kanker: meest voorkomend na 50 jaar Symptomen: moeite met/niet kunnen urineren, bloed in urine, pijn. Grootste risico factor is leeftijd Behandeling: bestraling, chirurgische ingreep, hormonen.
110
18.5.4 borst kanker Komt amper voor bij mannen. meestal door mammografie gediagnosticeerd of wanneer patiënt een knobbeltje voelt. Belangrijke factor is leeftijd, vroeg begin /laat eindigen menstruatie, obesitas na menopauze, gebruik van orale contraceptiva, hormoon therapie na menopauze 18.6.5 kanker aan rectum en darm: testen kunnen ze vroeg ontdekken Risicofactor: sedentaire levensstijl, obesitas, roken, familie geschiedenis, te weinig fruit en groenten Poliep: kleine ongevaarlijke groei welke ontwikkeling van de rand van darm 18.6.6 lymfoom: kanker aan lymfe weefsel Lymfoom: algemene term voor kankers aan lymfe weefsel Symptomen: vergrote lymfe knoppen, gewichtsverlies, nacht zweten, jeuk, intermitterende koorts 18.6.7 kanker aan blaas: chirurgie is vaak succesvol wanneer het vroeg gedaan wordt Symptoom: bloed in urine Risico factor: roken, stedelijke omgeving, beroeps blootstelling aan leder, rubber,… 18.6.8 nier kanker Risico factor: overerfbare gen mutaties, roken, blootstelling aan bepaalde chemische stoffen, leeftijd, geslacht 18.6.9 kanker aan baarmoeder: ongewoon bloeden is hoofd symptoom Symptomen: abnormaal bloeden, bevlekken, pijn komt pas later Kanker aan endometrium: orale conceptie en zwangerschap bieden beetje bescherming Baarmoederhalskanker: sterk geassocieerd met seksueel overdraagbare infecties 18.6.10 leukemie: chemotherapie is vaak effectief Kanker van onrijpe witte bloed cellen in been merg productie normale bloedcellen daalt, wat leidt tot anemia en een verminderde weerstand tegen infecties 18.7 de meeste kankers kunnen voorkomen worden - Ken je familie geschiedenis - Onderga regelmatig kanker test - Leer zelf onderzoek technieken - Vermijd direct zonlicht tussen 10 uur en 16 uur - Let op je voeding en gewicht - Rook niet - Als je alcohol dringt, doe het dan in mate - Blijf geïnformeerd
111
Hoofstuk 21: ouder worden en ontwikkeling 21.1 bevruchting vindt plaats wanneer spermacel en eicel samenvoegen 21.1.1 de reis van ei- en zaadcel Een eitje wordt vrijgegeven van 1 of 2 eierstokken bij eisprong, sperma komt in de vagina bijbaarmoederhals. Eitje beweegt traag naar beden in eileider. Sperma moet slijm passeren, ze moeten de juiste eileider binnengaan en moeten zure trotseren. Bevruchting vind plaats tussen 6 en 24 uur na geslachtsgemeenschap 21.1.2 één spermacel bevrucht een eicel Proces van bevruchting is geëvolueerd om te garanderen dat maar 1 spermacel kan slagen wanneer een spermacel de eicel binnendringt, gaat de kop van de spermacel sterke enzymen ( acrosomes) vrijgeven. Bevruchting: begint wanneer de kern van de spermacel de eicel binnendringt. Het binnenkomen van spermacel lokt de vrijgave en enzymen uit. Deze enzymen veroorzaken een verandering in de zona pellucida waardoor andere spermacellen niet meer kunnen binnendringen Ovum: rijpe eiccel Bevruchting is volledig wanneer de haploïde kern van spermacel en rijp eicel samen een diploïde cel vormen 21.1.3 tweelingen kunnen identiek of broederlijk zijn Broederlijke tweelingen: komen voort uit ovulatie van meerdere eicellen in een zelfde cyclus. Elke eicel wordt bevrucht door andere spermacel. Identieke tweelingen: zijn altijd genetisch identiek. Ze komen voort uit een enkele bevruchte eicel 21.2 ontwikkeling: splitsing, morfogenesen, differentiatie, groei tijdens ontwikkeling zijn er snelle,dramatische verandering in grootte+vorm plaats in 4 processen - Splijten: serie celdelingen zonder cel groei of differentiatie gedurende de eerste 4 dagen na bevruchting - Morphogenesis: doorheen ontwikkeling ondergaat het organisme dramatische veranderingen in vorm en omvang - Differentiatie: individuele cellen beginnen gespecialiseerde vormen en functies aan te nemen - Groei: organisme begint te groeien. Dit start op het moment dat het ontwikkelende organisme ingebed raakt in endometrial en voeding ontvangt van de moeder 21.3 pre- embryonale ontwikkeling: de eerste twee weken Bevruchte eicel gaat naar baarmoeder, nestelt zich daar in, krijgt voeding en begint te groeien Pre embryo: de meeste cellen gaan gebruikt worden om de placenta te maken Morula: bol van 32 cellen die ontstaat door eerste celdelingen rond de 4de dag ondergaat de morula de eerste differentiatie en morphogenesis Blastocyt: holle bal bestaande uit een trofoblast (buitenste laag cellen), een holle centrale holte, en een innerlijke massa cellen Embryonale disk= cel massa tijdens de 2de week. Gaat differentiëren in 2 cel types: ectoderm en endoderm. Gedurende pre embryonale ontwikkeling kan er veel fout lopen
112
21.4 ontwikkeling ven embryo: week 3 tot 8 21.4.1 weefsels en organen stammen van drie kiem lagen Embryonale periode begint wanneer een 3de cel laag (mesoderm) verschijnt tussen de andere 2 lagen in de embryonale disk Ectoderm (buitenste laag): epidermis van de huid, zenuwsysteem, haar, nagels, tanden, delen van het oog, verschillende andere organen en weefsels Mesoderm: spieren, bindweefsel, been, nieren, urineleider, beenmerg, testikels, eierstokken, wand van bloedvaten,andere organen en weefsels Endoderm: lever, pancreas, alveoli van longen, wand van de blaas en vagina, verschillende klieren 21.4.2 extra embryonale membranen en placenta Amnion vlies: binnenste laag, gevuld met vruchtwater Vruchtwater: komt van de tussenliggende vloeistof van de moeder en is staat in continue uitwisseling met moeder vruchtwater en amnionvlies vangen schokken op, isoleren de foetus en zorgen dat foetus niet uitdroogt Dooierzak: wordt deel van spijsverteringssysteem. Het produceert foetale bloedcellen tot ander weefsel deze taak overneemt. Het is de bron van kiemcellen welke naar de geslachtsklier migreren en leiden tot geslachtscel. Chorionvlies (buitenste laag)bron van hCG, een hormoon welke zwangerschap promoot in de eerste 3 maanden tot de placenta voldoende oestrogeen en progesteron produceert Placenta: volledige structuur die gevormd wordt van embryonaal - en moederlijk weefsel effectieve filter (zie boek blz.488 meer uitleg) Navelstreng: een levenslijn in 2 richtingen welke de placenta verbindt aan de circulatie van het embryo 21.4.3 embryo ontwikkelt snel Na 3 weken is het embryo volledig ingenesteld in endometrium, welke het voorziet van voeding via het chorion dat aan het ontwikkelen is. Eerst ontstaat er een kleine groeve (primitieve strook) in de embryonale disk. En de embryonale disk begint uit te rekken. Daarna ontstaat een neuronale groeve van ectoderm, wat later het ruggenmerg en de hersenen wordt. Ondertussen gaat het mesoderm splitsen in verschillende segmenten, welke later been, huid en spieren worden. Op het einde van de 4de week begint het hart te ontwikkelen. Tijdens week 5 tot 8 vind er transitie plaats naar een organisme dat op een mens lijkt. Miskraam: spontane beëindiging van zwangerschap gevolgd door uitstoting van embryo 21.5 geslachtsontwikkeling begint op 6 weken Op 6 weken beginnen externe geslachtskenmerken te groeien. Een ongedifferentieerde urogenitale groef, omgeven door zwelling ontwikkelt. Na 6 weken zorgt de aanwezigheid van Y chromosoom voor de vorming van mannelijke geslachtskenmerken. In afwezigheid van Y chromosoom, ontwikkelen de vrouwelijke geslachtskenmerken 21.6 ontwikkeling van foetus: negen weken tot geboorte Na week 6 wordt de ontwikkelden mens ene foetus genoemd
113
21.6.1 maand 3 en 4 Nieren ontwikkelenfoetus kan afval materiaal uitscheiden Ledenmaten zijn goed ontwikkelt , tanden worden gevormd, beenderen komen tot stand Milt neemt deel aan productie bloedcellen. Lever begint te functioneren. Geslacht kan bepaald worden. 21.6.2 maand 5 en 6 Zenuwsysteem en skeletspieren zijn voldoende ontwikkelt opdat embryo begint te bewegen. Huid wordt bedekt door donshaartjes Op 6 maanden zou foetus kunnen overleven buiten de baarmoeder 21.6.3 maand 7 tot 9 Periode van voortgezette snelle groei en rijping in voorbereiding op geboorte. Normaal neemt foetus ene positie aan met het hoofdje naar beneden 21.7 geboorte en postnatale geboorte 21.7.1arbeid eindigt in levering Arbeid begint als resultaat van een serie gebeurtenissen die uitgelokt worden door rijping van de slijmachtige klier van de foetus, welke indiceert dat de foetus klaar is voor geboorte slijmachtige klier begin ACTH af te geven dit stimuleert de bijnier om steroïden uit te scheiden, welke veroorzaken dat de placenta meer oestrogeen en minder progesteron aanmaakt. Oestrogeen doet de hoeveelheid oxytocin receptoren toenemen en stimuleert de productie van prostaglandis, welke de baarmoeder stimuleert om samen te trekken Periode van arbeid en levering duurt 24 uur voor eerste geboorte, minder lang voor volgende bevallingen 3 fasen : - Stadium 1 : uitzetting Hoeveelheid duur en kracht van contracties neemt toe om zo het hoofd van de foetus tegen baarmoederhals te duwen. baarmoederhals opening wordt groter Tegen de tijd dat baarmoederhals opening groot genoeg (10 cm) is, zorgt de druk van het hoofdje van de baby voor het breken van het amnion waardoor vruchtwater vrijgegeven wordt - Stadium 2 : uitdrijving Contracties van baarmoeder worden krachtiger en de moeder voelt de nood om bij te staan met vrijwillige contracties (persen) Wanneer kindje volledig uit lichaam moeder is, en kan ademen, wordt navelstreng doorgeknipt - Stadium 3 : nageboorte Nog enkele sterke contracties zorgen ervoor dat placenta loskomt en de placenta en navelstreng naar buiten komen 21.7.2 keizersneden: medische ingreep bij geboorte een snede gemaakt in buikwand en baarmoeder zodat baby snel verwijdert kan worden uitgevoerd wanneer positie of grootte van baby een gewone geboorte gevaarlijk kan maken
114
21.7.3 de transitie van foetus tot pasgeborene Eerste adem nemen De eerste ademhaling van het kind wordt vergemakkelijkt door substanties de oppervlakte spanning in de longen doen afnemen. Gedurende de arbeid, begint de placenta verbinding met de moeder af te scheiden, waardoor er minder gas uitwisseling is met het kind. In enkele seconden stijg de Co2 concentratie tot het punt waarop de hersenen de ademhaling stimuleren. Veranderingen in cardiovasculair systeem Onmiddellijk na geboorte, stopt navelstreng circulatie en wordt long circulatie essentieel 4 verschillen tussen cardiovasculair systeem van foetus en pasgeborenen (! Boek Blz. 495). Zuurstofrijk en voedselrijk bloed van de placenta komt de foetus binnen via de navelstreng. Een deel van het bloed wordt naar de lever gebracht. Deze is nog niet volledig ontwikkelt en kan de volledige bloedstroom niet aan. Daarom wordt het meeste bloed direct naar de inferior vena cava gebracht . daar gaat het nutreïnen rijk bloed mengen met het bloed van de foetus. Het meeste bloed dat het hart binnen komt, kan niet naar de longen (nog niet ontwikkelt) 21.7.4 lactatie produceert melk om pasgeborene te voeden Gedurende zwangerschap, veroorzaken hoge concentraties van oestrogeen en progesteron de borsten groter worden in voorbereiding voor melk productie De eerste dagen na geboorte, produceert de borst colostrum (een waterige melk welke rijk is aan antilichamen, laag in vet en lactose). Later gaat de hoge hoeveelheid vet en lactose zorgen voor de groei van het kind Oxytocin is verantwoordelijk voor contracties welke melk leveren enkel wanneer het nodig is
dat
21.8 van geboorte tot volwassenheid Neonatale periode: eerste maand na geboorte Vroege kindertijd: 2 tot 15 maanden Late kindertijd: tussen vroege kindertijd en adolescentie Adolescentie: 12-18/20 jaar (periode tussen kindertijd en volwassenheid) Volwassenheid: vanaf 20 jaar 21.8.1 neonatale periode: hulpeloze tijd Zenuwsysteem en spiersysteem zijn relatief onrijp bij geboortebeweging is ongecontroleerd, zwak, vooral uitgelokt door reflexen. Ze hebben geen lange termijn herinneringen 21.8.2 vroege kindertijd: snelle ontwikkeling en rijping van orgaan systemen Snelle veranderingen. Beenderen worden sterker, grote groei van spierkracht en –massa, hersenen groeien snel. Eerste tanden verschijnen rond 6 maanden, rond 14 maand beginnen kinderen alleen te stappen. Ze slapen veel. Immuunsysteem loopt t.o.v. andere systemen achter in ontwikkeling 21.8.3 late kindertijd: verdere ontwikkeling en groei Hersenen zijn bijna volledig ontwikkld, immuunsysteem rijpt langzaam, lichaamsgewicht neemt toe, spierkracht en fijne motorische coördinatie nemen toe. De meeste organen zijn volledig /bijna functioneel
115
21.8.4 adolescentie: transitie tot volwassenheid Skelet- en spier systemen ondergaan grote veranderingen. Adolescentie wordt gemarkeerd door rijping van reproductieve systemen Puberteit: begin van menstruele perioden 21.9 ouder worden vindt plaats over de tijd heen Fysiologisch rijken mensen hun piek rond de leeftijd van 20 jaar. Tussen 20 en 40 jaar zijn de meeste lichaamssystemen stabiel en dan krijg je veroudering Verouderen: proces van veranderingen geassocieerd met het verstrijken van de tijd Levensduur hangt niet enkel af van verouderingsproces 21.9.1 wat veroorzaakt ouder worden: 3 hypothesen Een intern cellulair programma telt cel deling Meeste cellen gaan door 50 à 90 celdelingen en stoppen dan, kanker cellen zijn uitzondering Telomeren: begrensen chromosomen. Vgl.: een rol van tickets. Elke keer DNA gerepliceerd wordt, gaat een ticket weg. Wanneer de cel geen telomeren meer heeft, gaat celdeling vitale genetische informatie weg eten Kankercellen hebben telomerase (enzym) welke nieuwe telomeren aanmaakt om oude te vervangen Probleem: veroudering is niet enkel vermindering in cel deling, ook i cel delingniet uitgelegd door deze hypothese Cellen worden beschadigt voorbij herstel Door de tijd wordt de schade aan DNA en fouten in DNA replicatie zo groot dat ze niet meer beantwoord kunnen worden door herstellingsmechanisme De schade wordt te groot om overleving te garanderen Veroudering is een proces van het hele lichaam Omdat alle orgaan systemen van elkaar afhangen, zal een vermindering in de functie van 1 orgaan zorgen voor vermindering in functie van alle organen Het is ook mogelijk dat verouderen te wijten is aan een specifiek type weefsel verandering welke vele orgaan systemen kan beïnvloeden 21.9.2 lichaamssystemen verouderen op verschillend tempo Bewegingsapparaat en huid Been en spier massa nemen af met leeftijd Vermindering in spier massa is het gevolg van verlies in spier cellen en vermindering in de diameter van overgebleven cellen. Huid wordt dunner, minder elastisch en gerimpeld. Er zijn minder zweetklieren waardoor het moeilijker wordt om warme temperaturen te behouden Cardiovasculair – en ademhalingssysteem Long weefsel wordt minder elastisch, long capaciteit verminderd. Wanden van het hart worden stijver, dus minder kracht in hart Immuunsysteem De activiteit (niet de hoeveelheid) van B cellen vermindert. Zwezerikklier vermidert tot 10% van maximum grootte Zenuw- en sensorisch systeem Neuronen in de meeste delen van de hersenen delen niet, neuronen die verloren raken gedurende leven worden niet vervangen 116
Elke neuronale activiteit vermindert Reproducties – en endocrien systeem Reproductieve capaciteit van vrouwen stopt wanneer ze menopauze bereiken (eind 40) Mannen kennen een lange, trage vermindering in aantal levendige spermacellen Vertering en voeding Sommige vitaminen worden niet meer zo goed geabsorbeerd De mogelijkheid van de lever om medicijnen onschadelijk te maken en te verwijderen vermindert Urinair systeem Nier massa vermindert, bloed stroom en filtratie vermindert 21.9.3 goed verouderen Regelmatige oefening en gezonde voeding kan helpen in beter te verouderen. Ze bevorderen de spieren en cardiovasculair systeem 21.10 dood is de laatste transitie De dood is gedefinieerd als de onderbreking van leven. Men sterft wanneer een orgaan systeem dat essentieel is voor het leven, faalt in functie zodat het onmogelijk is om het leven te handhaven (hersenen, ademhalings- , cardiovasculair systeem)
117
