Blok 2: Circulatie en Ademhaling
Casus 3: Uit balans
1. Normaalwaarden van gasconcentraties in het bloed
Arterieel bloed pH 7,38 – 7,42 (of 7,35 - 7,45)
Bicarbonaat 22 – 28 mEq/L
22 – 28 mmol/L
Zuurstof-druk 75 – 100 mmHg
8,7 – 13,1 kPa
Koolstofdioxide-druk 38 – 42 mmHg
4,5 – 5,9 kPa
Zuurstof verzadiging 94% - 100% procent (of 93% - 98%)
Lactaat <2 mmol/L
Hemoglobine 7,4 – 9,6 mmol/L
2. Zuur-base balans in het lichaam
Om de homeostase in het lichaam te handhaven is een sterke regulatie van de H+ concentratie in het
lichaam nodig. De concentratie heeft een grote invloed op de activiteit van de meeste enzymen,
omdat deze slechts binnen bepaalde grenswaarden optimaal presteren. De H+ concentratie in het
lichaam wordt erg laag gehouden in vergelijking met andere ionen. Zo is de normale concentratie van
H+ in extracellulaire vloeistof slechts 0,00004 mEq/L (40 nEq/L), met variaties van 3-5 nEq/L. Omdat
deze concentratie erg klein is, is het gebruikelijker om het weer te geven in pH.
pH = -log[H+] → pH = -log(0,00004) ≈ 7.4
Deze pH verschilt door het lichaam heen, zo is de pH van veneus bloed 7,35, omdat de concentratie
CO2 hierin hoog is. De pH van intracellulaire vloeistof (cytoplasma) ligt tussen de 6,0 en 7,4. De pH
van de urine tussen de 4,5 en 8,0. En de pH van het gastrinale HCl is 0,8.
Om deze homeostase te handhaven kent het lichaam drie verdedigingsmechanisme tegen
veranderingen in de pH: buffers, longen en nieren. De buffers zijn de eerste lijn van defensie en
werken binnen een fractie van een seconde door het zuur of de basen te binden. De longen worden
aangestuurd door de ademcentra, welke na enkele minuten reageren op veranderingen in de pH en
CO2 concentraties. Zo kan ademhaling gestimuleerd worden om CO2 concentratie in het bloed te
verminderen, en ademhaling geremd worden om CO2 concentratie te verhogen. De laatste en tevens
krachtigste lijn van defensie zijn de nieren, welke H+ ionen uit kunnen scheiden via de urine. Deze
werken het langzaamste.
• Buffers: eerstelijns defensie
Een buffer is molecuul dat H+ of OH- kan binden om zo de pH van het bloed te verhogen/verlagen.
Het belangrijkste buffersysteem in het lichaam is het bicarbonaat buffersysteem. Dit bestaat uit
HCO3- en H2CO3.
HCO3- is de base welke H+ kan binden om zo H2CO3 te vormen, waar H2CO3 in staat is om OH- te
binden om zo HCO3- en H2O te vormen. Omdat H2CO3 een instabiel molecuul is valt dit vrijwel direct
uiteen in CO2 en H2O, welke door de longen kunnen worden uitgescheiden om homeostase te
handhaven. Hierdoor ligt het evenwicht bij de tweede vergelijking naar links.
, Blok 2: Circulatie en Ademhaling
Met behulp van een constante tussen de bufferverhoudingen is de concentratie van H + en dus
uiteindelijk ook de pH van het bloed te meten. Een meer klinische manier om de pH van het bloed te
berekenen is door de koolstofdioxide-druk te gebruiken. Per mmHg komt deze overeen met 0,03
mmol CO2. Dit is gerelateerd aan de wet van Henry (Cgas = Pgas ∗ solgas), waarbij de concentratie van
een gas in een vloeibaar oplosmiddel berekend kan worden m.b.v. de druk van het gas en de oplos-
constante van het gas (afhankelijk van temperatuur, bij koolstofdioxide 0,03 mmol/mmHg)
De pH is direct te berekenen door de constante in te vullen de vergelijking vervolgens om te
schrijven, het resultaat wordt de Henderson-Hasselbalch vergelijking genoemd:
In deze vergelijking wordt het duidelijk dat een verhoging in de HCO 3- concentratie een verhoging van
de pH ter gevolgen heeft. Een verhoging van de koolstofdioxide druk heeft daarentegen een
verlaging van de pH ter gevolgen. De nieren hebben voornamelijk invloed op de HCO 3- concentratie,
waar de longen de pCO2 reguleren. Door de ademhaling te stimuleren verkleinen ze de pCO2 en
verhogen dus de pH, en door de ademhaling te remmen verlagen ze dus de pH. Een afwijking aan een
van deze organen heeft vaak een gevolg op de pH van het bloed.
Wanneer de pH lager is dan de normaalwaarden spreken we van een acidose, en wanneer deze
hoger is van de normaalwaarden spreken we van een alkalose. Deze kunnen worden veroorzaakt
door een verandering in de HCO3- concentratie of de koolstofdioxide druk. Wanneer het veroorzaakt
wordt door een verlaging van de HCO3- concentratie spreken we van een metabole acidose, en
wanneer het veroorzaakt wordt door een verhoging van de HCO3- concentratie spreken we van een
metabole alkalose. Als de oorzaak een verlaging van de koolstofdioxide druk is noemen we het een
respiratoire alkalose, en als de oorzaak een verhoging van de koolstofdioxide druk is heet het een
respiratoire acidose.
De efficiëntie van buffers hangt af van de buffer-verhouding en de algehele concentratie van de
buffer. Bij een verhouding van 1:1 van beide componenten in een buffer is de capaciteit maximaal.
Dit betekent dat de pH van de extracellulaire vloeistof overeenkomt met de constante van de buffer.
Hoe verder deze uit elkaar liggen, hoe groter het verschil in verhouding. Een andere invloed op de
buffercapaciteit is de algehele concentratie van de buffer. Als deze hoog is wordt de werking van de
buffer minder snel beïnvloed door de toevoeging van een zuur/base.
