Fysiologie Hoorcollege blok 1.3Fysiologie Hoorcollege blok 1.3

Longen en Longen en Luchtwegen 2Luchtwegen 2

Dode ruimteDode ruimte

Anatomisch dode ruimte = dat deel Anatomisch dode ruimte = dat deel van het ventilatiestelsel, waar geen van het ventilatiestelsel, waar geen diffusie mogelijk is: luchtwegen. diffusie mogelijk is: luchtwegen. Meestal rond 150 ml.Meestal rond 150 ml.

Fysiologisch dode ruimte = Fysiologisch dode ruimte = anatomisch dode ruimte + het deel anatomisch dode ruimte + het deel van de alveoli, dat niet wordt van de alveoli, dat niet wordt doorbloed (meestal verwaarloosbaar)doorbloed (meestal verwaarloosbaar)

Alveolaire ventilatiesnelheidAlveolaire ventilatiesnelheidStel: Stel: AMV = 6000 ml/ minuutAMV = 6000 ml/ minuut

Ademfrequentie = 12 / minuutAdemfrequentie = 12 / minuutAnatomisch dode ruimte = 150 Anatomisch dode ruimte = 150

ml ml (trachea en bronchii) (trachea en bronchii) Dan is het teugvolume: 6000 / 12 = Dan is het teugvolume: 6000 / 12 = 500 ml500 mlHiervan is 150 ml dode ruimte en dus Hiervan is 150 ml dode ruimte en dus 350 ml alveolair.350 ml alveolair.De alveolaire ventilatiesnelheid is dus: 350 De alveolaire ventilatiesnelheid is dus: 350 x 12 = 4200 ml / minuutx 12 = 4200 ml / minuut

Ventilatie / perfusieverhoudingVentilatie / perfusieverhouding

Alveolaire ventilatie (V) = Alveolaire ventilatie (V) = 4200 ml /minuut4200 ml /minuut

Hartminuutvolume (Q) = Hartminuutvolume (Q) = 5000 ml / minuut5000 ml / minuut

-> V/Q = 4200 / 5000 = 0,84-> V/Q = 4200 / 5000 = 0,84

VraagVraag

Wat gebeurt met de V/Q bij een Wat gebeurt met de V/Q bij een snelle oppervlakkige ademhaling snelle oppervlakkige ademhaling (met gelijkblijvende (met gelijkblijvende ademminuutvolume)?ademminuutvolume)?

AMV=6000 ml/minuutAMV=6000 ml/minuut

ademfrequentie = 20 / minuutademfrequentie = 20 / minuut

dus het teugvolume = 300 ml / teugdus het teugvolume = 300 ml / teug

dan is de alveolaire ventilatie 300 – 150 = dan is de alveolaire ventilatie 300 – 150 = 150 ml per teug150 ml per teug

dus de alveolaire ventilatie wordt dan 20 x dus de alveolaire ventilatie wordt dan 20 x 150 = 3000 ml/minuut (in vergelijking met 150 = 3000 ml/minuut (in vergelijking met 4200 ml uit de vorige dia)4200 ml uit de vorige dia)

Verschil V/Q bij zitten/staan en liggen.Verschil V/Q bij zitten/staan en liggen. Bij een liggend persoon is de V/Q gelijkmatig Bij een liggend persoon is de V/Q gelijkmatig verdeeld over de longen.verdeeld over de longen.Bij zitten/staan:Bij zitten/staan:-- worden de longtoppen slechter doorbloed. worden de longtoppen slechter doorbloed.

De MAP in de longen is 18 mm Hg (= 25 De MAP in de longen is 18 mm Hg (= 25 cm cm water)water)-- worden de longtoppen slechter worden de longtoppen slechter geventileerd (alveoli staan constant open geventileerd (alveoli staan constant open omdat het pleuravocht naar de basis zakt)omdat het pleuravocht naar de basis zakt)Het eerst effect is sterker dan het tweedeHet eerst effect is sterker dan het tweedeGevolg: bij zitten en staan is de V/Q in de Gevolg: bij zitten en staan is de V/Q in de longtoppen 3,0 en in de basis 0,6longtoppen 3,0 en in de basis 0,6De longtoppen zijn dus overgeventileerd, de De longtoppen zijn dus overgeventileerd, de longbasis is overgeperfundeerd.longbasis is overgeperfundeerd.

Dode ruimte ventilatieDode ruimte ventilatieVentilatie van die delen van de alveoli, die Ventilatie van die delen van de alveoli, die niet worden doorbloed (fysiologisch dode niet worden doorbloed (fysiologisch dode ruimte)ruimte)Dit komt bij gezonde personen (net) niet Dit komt bij gezonde personen (net) niet voor (waarom niet?)voor (waarom niet?)Bij dalingen van de bloeddruk, bv. door Bij dalingen van de bloeddruk, bv. door sterk bloedverlies of hartfalen, bij sterk bloedverlies of hartfalen, bij longembolieën wellongembolieën welHoe verandert de V/Q bij dode Hoe verandert de V/Q bij dode ruimteventilatie?ruimteventilatie?

ShuntingShuntingVan shunting is sprake als delen van de Van shunting is sprake als delen van de longen niet worden geventileerd.longen niet worden geventileerd.Dit bloed stroomt dus onveranderd naar Dit bloed stroomt dus onveranderd naar het linkeratrium.het linkeratrium.In de linkerharthelft wordt in dat geval In de linkerharthelft wordt in dat geval zuurstofarm en zuurstofrijk bloed zuurstofarm en zuurstofrijk bloed vermengd.vermengd.Fysiologische shunt (ongeveer 3%) Fysiologische shunt (ongeveer 3%) ontstaat door bijmenging in het ontstaat door bijmenging in het linkeratrium van het veneuze bloed uit o.a. linkeratrium van het veneuze bloed uit o.a. een deel van de hartspiereen deel van de hartspier

DiffusieDiffusie

Diffusie: Diffusie:

de beweging van moleculen van een de beweging van moleculen van een stof van een plaats met een hoge stof van een plaats met een hoge concentratie naar een plaats met een concentratie naar een plaats met een lage concentratie.lage concentratie.

DiffusiesnelheidDiffusiesnelheid

Waarin:Waarin:D = diffusiesnelheidD = diffusiesnelheidδδc = concentratieverschilc = concentratieverschilO = diffusie-oppervlakO = diffusie-oppervlaka = diffusie-afstanda = diffusie-afstand

a

OcCD

Diffusie van zuurstofDiffusie van zuurstof

Diffusie van CODiffusie van CO22

Normale arteriële bloedgaswaardenNormale arteriële bloedgaswaarden

Deze zijn Deze zijn altijd altijd (dus onafhankelijk van (dus onafhankelijk van de omstandigheden):de omstandigheden):

pOpO22 = 104 mm Hg in longcapillairen, = 104 mm Hg in longcapillairen, 100 mm Hg in arteriën door shunting100 mm Hg in arteriën door shunting

pCOpCO2 2 = 40 mm Hg= 40 mm Hg

pH = 7,4pH = 7,4

ZuurstoftransportZuurstoftransportUitsluitend aan het FeUitsluitend aan het Fe2+2+ in hemoglobine in hemoglobineEén hemoglobinemolecuul bevat 4 Eén hemoglobinemolecuul bevat 4 heemgroepen en kan dus 4 heemgroepen en kan dus 4 zuurstofmoleculen vervoerenzuurstofmoleculen vervoerenMet de saturatie wordt bedoeld: het Met de saturatie wordt bedoeld: het bindingspercentage van zuurstof aan Hb. bindingspercentage van zuurstof aan Hb. 100% betekent dus 4 zuurstof per Hb.100% betekent dus 4 zuurstof per Hb.In de longen is het bloed voor 100% In de longen is het bloed voor 100% gesatureerd. In de grote arteriën voor 97-gesatureerd. In de grote arteriën voor 97-98% door bijmenging van veneus bloed in 98% door bijmenging van veneus bloed in het hart (“shunting”).het hart (“shunting”).

Zuurstoftransport:

De zuurstofsaturatiecurve

Effect pH en pCO2

in de bovenste figuurmoeten de inscriptieshoge pCO2 en lage pCO2

worden omgedraaid!

Effect temperatuur

Verschil foetaal en maternaalhemoglobine.

Transport van COTransport van CO22

7 % vrij opgelost in het bloed7 % vrij opgelost in het bloed

23% gebonden aan het eiwit van Hb. 23% gebonden aan het eiwit van Hb. Dus niet aan het heemijzer.Dus niet aan het heemijzer.

70% als bicarbonaat70% als bicarbonaat

De koolzuur anhydrase reactie:

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-

De eerste stap is relatief traag en vereist het enzym koolzuuranhydrase. Omdat dit enzym in erytrocyten en in de niertubuli aanwezig is wordt het buffersysteem zowel door de longen als door de nieren (nieuwvorming van bicarbonaat) gereguleerd.

KA

Regulatie van de ademhalingRegulatie van de ademhalingAdemhalingscentrum in de medulla oblongata (in de Ademhalingscentrum in de medulla oblongata (in de hersenstam)hersenstam)Input: Input: -- centrale chemosensoren in de hersenstam reageren centrale chemosensoren in de hersenstam reageren op op stijging arteriële pCOstijging arteriële pCO22 en/of daling pH en/of daling pH-- perifere chemosensoren reageren (sneller, maar perifere chemosensoren reageren (sneller, maar minder gevoelig) op stijging arteriële pCOminder gevoelig) op stijging arteriële pCO22 en/of daling en/of daling pH pH en op een en op een extreme daling van de pOextreme daling van de pO22-- normaal wordt de ademhaling dus geregeld door de normaal wordt de ademhaling dus geregeld door de

centrale chemosensoren. Inspanning doet de centrale chemosensoren. Inspanning doet de arteriële arteriële pCOpCO22 stijgen en de pH dalen, waardoor het stijgen en de pH dalen, waardoor het

ademminuutvolume toeneemt.ademminuutvolume toeneemt.-- alleen in bijzondere omstandigheden (verblijf op alleen in bijzondere omstandigheden (verblijf op grote grote hoogte, ernstig longlijden) wordt de ademhaling hoogte, ernstig longlijden) wordt de ademhaling gestuurd door een daling van de pOgestuurd door een daling van de pO22 (“hypoxic drive”). (“hypoxic drive”).Vraag: hoe verandert de arteriële pCOVraag: hoe verandert de arteriële pCO22 op de Mont Blanc? op de Mont Blanc?

Output ademhalingscentrumOutput ademhalingscentrumNormaal is alleen de inademing actiefNormaal is alleen de inademing actiefVanuit het ademhalingscentrum gaan daarom Vanuit het ademhalingscentrum gaan daarom prikkels naar:prikkels naar:-- de m.m. intercostales externide m.m. intercostales externi

op Th1 t/m Th12op Th1 t/m Th12-- het diafragma (n.phrenicus). Deze het diafragma (n.phrenicus). Deze zenuw zenuw verlaat het ruggenmerg op C3 verlaat het ruggenmerg op C3 t/m C6t/m C6Vraag: kan een patiënt met een dwarslaesie op Vraag: kan een patiënt met een dwarslaesie op C7 nog zelfstandig ademhalen? En met een C7 nog zelfstandig ademhalen? En met een dwarslaesie op C1?dwarslaesie op C1?Bij geforceerd ademhalen (persen, blazen) is ook Bij geforceerd ademhalen (persen, blazen) is ook het uitademcentrum actief. Dan worden ook de het uitademcentrum actief. Dan worden ook de m.m. intercostales interni en de buikwandspieren m.m. intercostales interni en de buikwandspieren aangestuurd.aangestuurd.

Bij zwangeren:Bij zwangeren:reageert het ademhalingscentrum eerder reageert het ademhalingscentrum eerder bij een stijging van de pCObij een stijging van de pCO22

het gevolg is, dat er sprake is van het gevolg is, dat er sprake is van overventilatie door toename van het overventilatie door toename van het teugvolume. De ademfrequentie blijft teugvolume. De ademfrequentie blijft gelijk.gelijk.

hierdoor is de pCOhierdoor is de pCO2 2 is lager dan buiten de is lager dan buiten de zwangerschap en is de pH hogerzwangerschap en is de pH hogerdit geeft een gevoel van benauwdheid dit geeft een gevoel van benauwdheid (“dyspneu”, een subjectief begrip).(“dyspneu”, een subjectief begrip).