H1 - Homeostase-case study Geen grote/open vragen,
eerde multiple choice
1 Inleiding
Fysiologie = beschrijven van de toestand van het lichaam + eigenschappen van een cel
(in een weefsel) begrijpen tot op moleculair niveau -> ontstaan van ziekten begrijpen en
gerichte therapie kunnen formuleren.
Mucoviscidose = erfelijke ziekte (fout in mucogen Chr. 7) die zorgt voor een stoornis in
het water- en zouttransport (CFTR-kanaal = chloride-kanaal) wat leidt tot taaie
slijmen (= cystic fibrosis). CFTR komt tot expressie in verschillende epitheelcellen.
Er zijn verschillende mutaties die kunnen zorgen voor het defect CFTR-kanaal:
I: transcriptie defect
II: defect in proteïne maturatie (meest voorkomend)
III: gating/regulatie defect
IV: porie defect, geen permeatie
Door te weten welke mutatie dit veroorzaakt, kan een
gerichte medicatie gegeven worden. Hier wordt de
medicatie ingedeeld in potentiators en correctors.
Potentiators verhogen de activiteit van het CFTR
kanaal, terwijl correctors het defect in proteïne
maturatie herstellen.
Leidt tot verstoppingen in de luchtwegen (= chronische en zware longinfecties zijn
levensbedreigend, daarnaast neus en sinus problemen), maagdarmstelsel (= problemen
spijsvertering), lever (= leverfibrose en diabetes), zweetklieren en geslachtsorganen (=
vruchtbaarheidsproblemen). Diagnose kan gesteld worden door het Cl--gehalte in zweet
of neuspotentiaal te meten of via bloedafname.
2 Homeostase
2.1 Betekenis
De elementaire bouwstenen van het lichaam, cellen, kunnen overleven en
functioneren (zowel intra- als extracecculair milieu) binnen een beperkte range van
fysische en chemische condities. Het lichaam streeft dus naar het behoud van een
constante interne omgeving/vitale parameters = homeostase. Dit kan:
- voor het hele lichaam = bloeddruk, bloedvolume
- voor een bepaald milieu = lichaamstemperatuur; plasma levels O 2, K+, Ca2+, H+; pH
- voor bepaalde cellen = volume (osmolariteit), concentratie ionen, energieniveau (ATP)
Homeostase vereist de coördinatie en regulatie van verschillende activiteiten in alle
component-fysiologische systemen van het lichaam. Dit wordt bereikt door de
samenwerking tussen verschillende organen (spieren, GI, longen, hart, nieren, centraal
en perifeer ZC,…).
,H1 - Homeostase-case study
2.2 Basisconcepten homeostase
Sensoren – Controlecentrum (afwijking range?) – Effector – Effect (spieren bibberen om
temperatuur te verhogen)(feedbackmechanisme, zowel + als -).
Redundantie = hoe belangrijker een parameter (bv. bloeddruk, hoe meer organen
betrokken zijn bij het controleren).
Adapteerbaarheid = flexibiliteit van feedback loops. Bv. laag zuurstofgehalte
(gebergte) leidt tot een verhoging van ademfrequentie. Na acclimatiseren op grote
hoogte, zal de respons op hetzelfde lage zuurstofgehalte veel groter zijn (= verbeterd).
Genetische factoren bepalen de persoonlijke aanleg bv voor tolerantie van hypoxie
(geheel aan weefsels of een deel in het lichaam wordt niet voldoende voorzien van O 2).
2.3 Verschillende milieus in het lichaam
Er bestaan 4 vochtcompartimenten: bloedplasma (capillaire wand), de interstitiële
vloeistof, transcellulaire vloeistof (ruimtes binnenin omgeven door epitheelcellen die
bv. urine produceren) en het intracellulaire vloeistof (celmembraan, enige in
intracellulaire ruimte).
De bloeddruk (3l, rode pijl) is in evenwicht met de oncotische druk (13l, blauwe pijl) =
osmotische druk door verschil in EW (laag bij ISV). Zo wordt Vplasma behouden. Door
het transport van ionen tussen interstitiële en intracellulaire ruimte is er een osmotische
druk van beide kanten (blauw en groene pijl).
Intracellulair: hoog [K+], extracellulair: hoog [Na+]. De samenstelling van plasma en
ISV is vrij gelijkaardig (glucose, pH en osmolariteit), dus bv. een glucose meting in ISV
kan makkelijker gebeuren in plasma. Intra is glucose en pH veel lager. Ca2+ is de
belangrijkste secundaire messenger/indicator (laag intracellulair), Cl- belangrijkste
negatief ion (laag intra), HCO3- is belangrijk voor pH regeling.
Verschil in ionische samenstelling van de ISV en ICV is extreem belangrijk voor het
normale functioneren van het lichaam + vormt de basis voor electrofysiologie van het
celmembraan (membraanpotentiaal en prikkelbaarheid), celvolume en pH.
,H1 - Homeostase-case study
Stel ISV Ca2+ hoog = bemoeilijkte diffusie van ICV naar ISV (dood). Daarom belangrijk
om bij warm weer veel te drinken, anders nemen ionenconcentraties toe in het ISV tot
verstoringen van het celvolume en ionenkanalen. Alles staat dus in evenwicht.
Osmolariteit = totale concentratie van alle partikels die zich in een oplossing bevinden.
Dit is gelijk (290 mOsm) voor alle compartimenten. Kan afwijkend zijn bij urine, zweet,
traanvocht,… De osmolariteit bepaalt tevens het celvolume en de bloeddruk, stel Cl-
neemt toe in plasma dan gaat er water van ISV naar plasma.
Electroneutraliteit = het aantal positieve en negatieve ladingen is gelijk.
Overzichtstabel vanbuiten kennen!!!
, H2.1 – Electrofysiologie van het celmembraan
1 Inleiding
Alles wat snel moet gaan in het lichaam gebeurt (opname ionen in epitheel, sensorische
reflex bij pijn, hartslag, neuronen) via een elektrisch proces. Dit zorgt voor snelle,
efficiënte en betrouwbare communicatie tussen verschillende delen van ons lichaam of
binnen 1 orgaan. Om dit te verkrijgen wordt een actiepotentiaal opgewekt wat zorgt voor
een membraanpotentiaalverandering (met een bepaalde vorm, waarde en tijdsduur). Dit
geeft dan informatie aan een bepaald celtype (waarde om tot over de drempel te gaan
is cel-specifiek).
2 Vergelijkingen
2.1 Nernst vergelijking
Elk type ion heeft een evenwichtspotentiaal wat ervoor zorgt dat er over een semi-
permeable membraan een electrochemisch evenwicht heerst. Dit evenwicht hangt af
van de chemische concentratie-gradiënt en de lading van het ion. Een
evenwichtspotentiaal verandert NIET, tenzij na blokkeren van Na+/K+ pomp (bij
bepaalde gifstoffen bv.) of bij pathologieën zoals hyper/hypokalemie of
hypo/hypernatremie.
2.2 Goldman-Hodgkin-Katz vergelijking
Alle evenwichtspotentialen zorgen voor een membraanpotentiaal. De
membraanpotentiaal ontstaat door de ongelijke verdeling van lading. Wanneer er
lading verplaatst wordt (ionen stromen in/uit de cel, ander concentratiegradiënt)
verandert het membraanpotentiaal (geen evenwicht). Wanneer er evenwicht is, geen
netto-verplaatsing van lading, dan is de membraanpotentiaal stabiel = RUST-potentiaal.
2.3 Membraanpotentiaal
Het membraanpotentiaal (Vm) zal altijd het evenwichtspotentiaal (Ex) benaderen met de
hoogste conductantie. Conductantie (g = 1/inputresistance, zie verder) is de
doorlaatbaarheid van het membraan voor een ion. Dit hangt af van het aantal kanalen en
kan wijzigen wanneer kanalen bv. openen en sluiten. De conductantie gaat dus wijzigen
bij een AP (kanaal opent zich). Dit zorgt dan ook voor een verandering in
membraanpotentiaal (zie actiepotentiaal).
