SAMENVATTING
SELECTIE PRE-MASTER GENEESKUNDE GRONINGEN 2024-2025
Guyton and Hall: Textbook of Medical Physiology (14th)
Hoofdstuk 1 t/m 9, 14, 16 en 61
, Samenvatting leerstof selectie premaster Geneeskunde
Hoofdstuk 1
Fysiologie = wetenschap die de fysische en chemische mechanismen verantwoordelijk voor
oorsprong, ontwikkeling en vordering in het leven uitlegt.
Menselijke fysiologie
In leven blijven is het resultaat van complexe controle systemen. Menselijke fysiologie linkt de
basis wetenschap met geneeskunde en plaatst de verschillende functies van cellen, weefsels
en organen in het geheel van de levende mens. Deze integratie vereist communicatie en
coördinatie door controlesystemen op elk niveau.
Pathofysiologie = de studie van ontregelde lichaamsfuncties; het is de basis van geneeskunde.
Cellen zijn het levende delen van het lichaam
De cel is in de basis het levende deel van het lichaam. Elk weefsel of orgaan is een
samenstelling van veel verschillende cellen die bij elkaar gehouden worden door intercellulaire
structuren. Elke type cel is zo aangepast dat het één of enkele specifieke functies heeft. Het
gehele lichaam bevat zo’n 35 tot 40 triljoen menselijke cellen. De vele cellen zijn allemaal zo
verschillend, maar hebben toch een aantal overeenkomende karakteristieken:
● Cellen kunnen energie geven aan andere cellen om hun functie uit te voeren (voorbeeld:
zuurstof reageert met carbohydraat, vet en eiwit om energie vrij te laten)
● Algemene chemische mechanisme om voedingsstoffen om te zetten in energie is
hetzelfde
● Alle cellen geven producten van hun chemische reactie af aan de omringende
vloeistoffen
● De meeste cellen zijn in staat om zichzelf te reproduceren.
Naast de menselijke cellen zijn er ook triljoenen micro-organismen in het lichaam, zoals op de
huid, in de mond, darmen en neus.
Microbiota = groep van dezelfde soort micro-organismen, kunnen ziekte veroorzaken, maar
meestal leven ze in harmonie met de menselijke cellen en dragen ze bij aan vitale functies die
de menselijke cellen nodig hebben om te overleven.
Extracellulaire vloeistof - het “interne milieu”
50% tot 70% van een volwassen lichaam is vloeistof; voornamelijk een wateroplossing van
ionen en andere stoffen.
Intracellulaire vloeistof = vloeistof binnenin de cel.
Extracellulaire vloeistof = vloeistof in ruimtes buiten de cellen, ongeveer 1/3e van totale
vloeistof.
Luca Plekkenpol
, Samenvatting leerstof selectie premaster Geneeskunde
Extracellulaire vloeistof is constant in beweging door het lichaam; het wordt getransporteerd
door het bloed en vervolgens gemixt tussen bloed en weefselvloeistof via diffusie door capillaire
wanden. De extracellulaire vloeistof bevat de ionen en voedingsstoffen die cellen nodig hebben
om in leven te blijven. In andere woorden: alle cellen leven in hetzelfde milieu, namelijk de
extracellulaire vloeistof. Dit wordt daarom ook interne milieu of milieu intérieur genoemd (naar
Claude Bernard, 1813-1878).
Verschillen extracellulaire en intracellulaire vloeistof
Extracellulaire vloeistof Intracellulaire vloeistof
Bevat grote aantallen van natrium, chloride, Bevat grote aantallen van kalium,
bicarbonaat ionen, voedingsstoffen zoals magnesium, fosfaat ionen
zuurstof, glucose, vetzuren, aminozuren.
Bevat koolstofdioxide (CO2) (gaat naar Speciale mechanismen voor ionentransport
longen) over het celmembraan zorgen voor het
behouden van de ion concentratiegradiënt
tussen extracellulaire en intracellulaire
vloeistoffen.
Cellulaire afvalstoffen (gaat naar nieren)
Homeostase - behoud van constant intern milieu
Homeostase = het behouden van bijna constante condities in het interne milieu (Walter Cannon,
1871-1945). Alle organen en weefsels hebben functies die ervoor zorgen dat homeostase
behouden wordt. De verschillende ionen, voedingsstoffen, afvalstoffen en andere bestanddelen
zijn gereguleerd binnen een bereik van waarden. Soms is dit bereik heel klein, en soms wat
groter.
Disease = aandoening = een staat van verstoorde homeostase. Maar zelfs in de aanwezigheid
van een aandoening worden homeostase functies uitgevoerd en vitale functies behouden.
Hierbij wordt vaak gecompenseerd door het lichaam. In sommige gevallen leiden deze
compensaties tot afwijkingen in het lichaam waardoor de primaire oorzaak van de aandoening
zelf niet opvalt (voorbeeld: hoge bloeddruk bij nierfalen).
Extracellulaire vloeistof transport en mixsysteem - het circulaire systeem
Extracellulaire vloeistof wordt in twee fases door het lichaam getransporteerd:
1. Beweging van bloed door het lichaam in de bloedvaten
2. Beweging van vloeistof tussen capillairen en intercellulaire ruimtes tussen de
weefselcellen
Luca Plekkenpol
, Samenvatting leerstof selectie premaster Geneeskunde
Al het bloed in de circulatie passeert het gehele circuit ongeveer één keer per minuut als het
lichaam in rust is en tot 6 keer per minuut als het lichaam actief is.
In de capillairen is er uitwisseling van extracellulaire vloeistof door uitwisseling van bloedplasma
en interstitiële vloeistof van de intercellulaire ruimtes. De capillaire wanden zijn permeabel voor
het meeste bloedplasma, behalve voor plasma eiwitten. Hierdoor ontstaat er diffusie van
vloeistof en opgeloste bestanddelen tussen het bloed en de weefselruimtes. Diffusie ontstaat
door kinetische beweging van de moleculen in het plasma en de interstitiële vloeistof. De
vloeistof en opgeloste bestanddelen zijn constant in beweging en gaan alle richtingen op in het
plasma en interstitiële vloeistof. De meeste cellen liggen dichter dan 50 micrometer bij het
capillair, waardoor diffusie binnen enkele seconden mogelijk is. Dus, de extracellulaire vloeistof
wordt continu gemixt waardoor de homogeniteit van het extracellulaire vloeistof door het gehele
lichaam behouden wordt.
Oorsprong van voedingsstoffen in het extracellulaire systeem
Respiratoire systeem
Het bloed pikt zuurstof op in de alveoli. Het alveolaire membraan is 0,4 tot 2 micrometer dik
waardoor diffusie snel en gemakkelijk plaatsvindt.
Gastrointestinale systeem
Het bloed absorbeert opgeloste voedingsstoffen zoals carbohydraten, vetzuren en aminozuren
van verteerd voedsel naar de extracellulaire vloeistof van het bloed.
Lever en andere organen dat primaire metabolische functies uitdragen
Lever: verandert de chemische composities van geabsorbeerde opgeloste voedingsstoffen in
meer bruikbare vormen. De lever elimineert ook afvalstoffen en toxische substanties.
Het bewegingsapparaat
Spieren zorgen dat voedsel opgenomen kan worden. Daarnaast geeft het bewegingsapparaat
bescherming zodat het lichaam en zijn homeostase niet beschadigd raken.
Verwijdering van metabolische eind producten
Verwijdering van koolstofdioxide door de longen
Koolstofdioxide diffundeert van het bloed naar de alveoli. Door ademhaling wordt
koolstofdioxide naar buiten het lichaam getransporteerd. Koolstofdioxide is het grootste
eindproduct van metabolisme.
Nieren
De nieren verwijderen de meeste andere eindproducten van metabolisme uit het plasma. Eerst
wordt een grote hoeveelheid plasma gefilterd in de glomerulaire capillairen en vervolgens
worden bruikbare stoffen geresorbeerd naar het bloed. Stoffen die niet gebruikt worden, zoals
ureum en creatinine, worden niet geresorbeerd en eindigen in urine.
Gastrointestinale systeem
Onverteerd materiaal en sommige afvalproducten eindigen in de ontlasting.
Lever
Luca Plekkenpol
, Samenvatting leerstof selectie premaster Geneeskunde
De lever secreteert toxische stoffen en afvalstoffen naar het gal zodat het uiteindelijk via de
ontlasting het lichaam verlaat.
Regulatie van lichaamsfuncties
Zenuwstelsel
Het zenuwstelsel bevat drie grote delen: het sensorische input gedeelte, centrale zenuwstelsel
en het motorische output gedeelte. De hersenen slaan informatie op, genereren gedachten,
creëren ambitie en bepalen de reactie die het lichaam geeft op sensaties.
Autonome systeem: opereert onbewust en controleert de vele functies van interne organen,
inclusief het reguleren van de hartslag, beweging van gastrointestinale systeem, en secretie van
vele lichaamsklieren.
Hormoonsysteem
In het lichaam zijn er endocriene klieren, organen en weefsels die hormonen secreteren.
Hormonen worden via extracellulaire vloeistof getransporteerd naar andere delen van het
lichaam om te helpen bij het reguleren van de cellulaire functie. Voorbeelden:
- Schildklierhormoon (thyroid): verhoogt de snelheid van chemische reacties in cellen
- Insuline: controleert glucosemetabolisme
- Adrenocorticaalhormoon: controleert kalium en natrium ionconcentraties en
eiwitmetabolisme
- Hormoon van bijschildklier (parathyroid): controleert botcalcium en fosfaat.
Het zenuwstelsel controleert vele spier- en afscheidende activiteiten. Het hormonale systeem
reguleert vele metabolische functies. De twee werken samen om gecoördineerd de
orgaansystemen te controleren.
Bescherming van het lichaam
Immuunsysteem
Het immuunsysteem bestaat uit witte bloedcellen, weefselcellen afgeleid uit witte bloedcellen,
thymus, lymfeknopen en lymfevaten, om het lichaam te beschermen tegen pathogenen als
bacteriën, virussen, parasieten en schimmels. Het immuunsysteem is een mechanisme voor het
lichaam om het volgende uit te voeren:
1. De eigen cellen onderscheiden van gevaarlijke vreemde cellen en onderdelen
2. Vernietigen van de indringer via fagocytose of door de productie van gesensibiliseerde
lymfocyten of speciale eiwitten (bv antilichamen) die de indringer vernietigen of
neutraliseren.
Integumentair systeem
De huid en andere aanhangsels (zoals haar, nagels etc.) bedekken, verzachten en beschermen
de dieper gelegen weefsels en organen van het lichaam en geven een grens tussen het interne
milieu en de buitenwereld. Daarnaast is het integumentair systeem belangrijk voor
temperatuurregulatie en excretie van afvalstoffen en zorgt het voor een sensorische ‘interface’
tussen het lichaam en de omgeving. Huid is ongeveer 12-15% van het lichaamsgewicht.
Luca Plekkenpol
, Samenvatting leerstof selectie premaster Geneeskunde
Reproductie is ook een homeostase functie. Het creëert namelijk nieuwe wezens die de plaats
in kunnen nemen van overleden mensen. Alle structuren in het lichaam zijn op het behouden
van automaticiteit en continuïteit van het leven gericht.
Controlesystemen van het lichaam
Het menselijk lichaam heeft duizenden controlesystemen. De meest intrigerende is het
genetische controlesysteem dat in elke cel werkt om de intracellulaire en extracellulaire functies
te controleren. Een controlesysteem kan zowel in een orgaan functies reguleren als door het
lichaam opereren om de interrelaties tussen organen te controleren.
Voorbeelden van controle mechanismen
Regulatie van zuurstof en koolstofdioxide concentraties in de extracellulaire vloeistof
Het controlesysteem om de zuurstofconcentratie in de extracellulaire vloeistof gelijk te houden
bestaat voornamelijk uit hemoglobine. Zuurstof kan hechten aan hemoglobine zodat het
getransporteerd kan worden. Zodra een weefsel genoeg zuurstof heeft, heeft hemoglobine een
sterkere affiniteit met zuurstof waardoor het
zuurstofmolecuul aangehecht blijft aan het hemoglobine.
Het kan dus pas loslaten zodra er ergens een
zuurstofbehoefte is. Dit wordt ook wel de
zuurstof-bufferende functie van hemoglobine genoemd
(oxygen-buffering function of hemoglobin).
Koolstofdioxide wordt heel anders gereguleerd. Wanneer
de concentratie koolstofdioxide hoger is dan normaal,
geeft dit een signaal aan het ademhalingscentrum
waardoor een persoon sneller en dieper adem gaat
halen.
Regulatie van arteriële bloeddruk
Het baroreceptor systeem is een goed voorbeeld van een snel acterend controlemechanisme.
Baroreceptoren in de bifurcatie van de carotide arteriën en aortaboog worden gestimuleerd door
rek van de arteriële wand. Als de arteriële druk te veel stijgt dan sturen de baroreceptoren een
signaal naar de medulla. De impulsen komen hier het vasomotor centrum binnen, wat ervoor
zorgt dat het aantal impulsen van het vasomotor centrum via het sympatische zenuwstelsel
naar het hart en bloedvaten gaat, daalt. Dit resulteert in verminderde pompactiviteit van het hart
en dilatatie van de perifere bloedvaten. Een afname in arteriële bloeddruk resulteert in
ontspanning van de rekreceptoren, dus minder signalen naar het vasomotor centrum, en
vergrote activiteit van dit centrum. Dit zorgt voor vasoconstrictie en een harder pompend hart
(negatieve feedback).
Luca Plekkenpol
, Samenvatting leerstof selectie premaster Geneeskunde
Normaalwaarden en fysische eigenschappen van belangrijke extracellulaire vloeistof
bestanddelen
Waarden buiten de
gegeven ranges kunnen
resulteren in ziekte, schade
of grote veranderingen van
de omgeving.
- Een stijging in lichaamstemperatuur met 7 graden kan een vicieuze cirkel veroorzaken,
waarin cellulair metabolisme wordt verhoogd dat cellen vernietigt.
- Als de kaliumconcentratie daalt naar minder dan een derde van normaal, kunnen
zenuwen geen signalen meer doorgeven en resulteert het in paralyse.
- Als de kaliumconcentratie stijgt naar minstens 2x de normaalwaarde, zal het hart niet
goed meer werken.
- Wanneer de calciumionenconcentratie naar onder ongeveer de helft van normaal daalt,
is het ook waarschijnlijk dat een persoon tetanische samentrekking van spieren door het
hele lichaam ervaart vanwege de spontane generatie van overtollige zenuwimpulsen in
perifere zenuwen.
- Wanneer de glucoseconcentratie onder de helft van normaal daalt, vertoont een persoon
vaak extreme mentale prikkelbaarheid en heeft soms zelfs stuiptrekkingen.
Eigenschappen van controlesystemen
- Negatief feedback systeem
Voorbeeld: bij een hoge concentratie koolstofdioxide verhoogt de pulmonaire ventilatie.
Dit verlaagt weer de koolstofdioxideconcentratie.
In het algemeen: als een waarde te hoog of te laag wordt, wordt er een negatief
feedbacksysteem geïnitieerd waardoor de gemiddelde waarde weer bereikt wordt.
- De effectiviteit van een controlesysteem → Gain
Gain = de graad van effectiviteit waarmee een controlesysteem een constante conditie
behoudt.
Luca Plekkenpol
, Samenvatting leerstof selectie premaster Geneeskunde
Denk bijvoorbeeld aan temperatuur. Als de temperatuur buiten heel laag is, kan het lichaam
alsnog 37 graden Celsius binnenin behouden. De ‘gain’ is dan dus heel groot waardoor het
controlesysteem effectief is. Niet alle systemen hebben een grote gain. Het baroreceptoren
systeem heeft bijvoorbeeld een lagere gain dan de lichaamstemperatuur.
Positieve feedback kan kwaadaardige cyclus en dood veroorzaken
Positieve feedback = de geïnitieerde stimulus zorgt voor eenzelfde reactie waardoor een effect
versterkt wordt. Dit kan een kwaadaardige cyclus geven wat kan leiden tot dood, maar vaak is
het negatieve feedback systeem sterker dan het positieve
systeem waardoor het negatieve feedback systeem de
overhand neemt.
De figuur hiernaast geeft de pompeffectiviteit van het hart
weer, waarbij het hart van een gezond mens ongeveer 5
liter bloed per minuut pompt. Als de persoon plotseling in
totaal 2 liter bloed verliest, wordt de hoeveelheid bloed in
het lichaam verlaagd tot een zodanig laag niveau dat er niet
genoeg bloed beschikbaar is om het hart effectief te laten
pompen. Als gevolg hiervan daalt de arteriële druk en neemt
de bloedstroom naar de hartspier door de coronaire vaten
af. Dit scenario resulteert in een verzwakking van het hart,
een verder verminderde pompwerking, een verdere afname
van de coronaire bloedstroom en nog meer zwakte van het
hart; de cyclus herhaalt zich keer op keer totdat de dood intreedt. Merk op dat elke cyclus in de
feedback resulteert in een verdere verzwakking van het hart. Met andere woorden, de
initiërende stimulus veroorzaakt meer van hetzelfde, namelijk positieve feedback.
Voorbeelden positieve feedback:
- Bloedstolling is een voorbeeld van een waardevol gebruik van positieve feedback.
Wanneer een bloedvat wordt gescheurd en er zich een stolsel begint te vormen, worden
meerdere enzymen, stollingsfactoren genaamd, geactiveerd in het stolsel. Sommige van
deze enzymen werken op andere geïnactiveerde enzymen van het direct aangrenzende
bloed, waardoor ze meer bloedstolling veroorzaken. Dit proces gaat door totdat het gat
in het vat is verstopt en er geen bloeding meer optreedt. Soms kan dit mechanisme uit
de hand lopen en ongewenste stolsels veroorzaken. Dit is in feite het begin van de
meeste acute hartaanvallen, die kunnen worden veroorzaakt door een stolsel dat begint
op het binnenoppervlak van een atherosclerotische plaque in een kransslagader en
vervolgens groeit totdat de slagader is geblokkeerd.
- De geboorte van een kind. Wanneer weeën beginnen en het hoofd naar buiten komt,
worden de weeën alleen maar heftiger, doordat het uitrekken van de cervix zorgt voor
signalen naar de baarmoeder om nog sterker samen te trekken.
Luca Plekkenpol
, Samenvatting leerstof selectie premaster Geneeskunde
- Generatie van zenuwsignalen. Stimulatie van het membraan van een zenuwvezel
veroorzaakt lichte lekkage van natriumionen door natriumkanalen in het
zenuwmembraan naar het binnenste van de vezel. De natriumionen die de vezel
binnenkomen, veranderen vervolgens de membraanpotentiaal, wat op zijn beurt meer
opening van kanalen veroorzaakt, meer verandering van potentiaal, nog meer opening
van kanalen, enzovoort. Een klein lek wordt dus een explosie van natrium dat het
inwendige van de zenuwvezel binnendringt, waardoor een actiepotentiaal ontstaat. Dit
actiepotentiaal zorgt er op zijn beurt voor dat elektrische stroom langs de buiten- en
binnenkant van de vezel stroomt en brengt extra actiepotentialen in werking. Dit proces
gaat door totdat het zenuwsignaal helemaal naar het einde van de vezel gaat.
Een positief feedback systeem is vaak wel een onderdeel van een groter negatief feedback
systeem. In het geval van bloedstolling is de positieve feedback voor het stollen eigenlijk
negatieve feedback voor het behoud van een normaal bloedvolume. Ook zorgt de positieve
feedback in de generatie van zenuwsignalen voor negatieve feedback in duizenden negatieve
feedback controlesystemen.
Complexere controlesystemen - feed-forward en adaptieve controle
Feed-forward control = sensorische zenuwsignalen van een beweging geven aan het brein door
of de beweging correct was of niet. Zo niet, dan stuurt het brein de volgende andere
feed-forward signals om wel de juiste beweging te krijgen. Omdat de beweging sneller gaat dan
dat signalen van de beweging naar het brein gaat en weer terug, stuurt het brein feed-forward
signalen.
Adaptieve controle = zorgen dat een beweging correct wordt uitgevoerd en dus de feed-forward
signals aanpassen. Het is een vertraagd negatieve feedback systeem.
Fysiologische variatie
Variatie in fysiologische variabelen kunnen ontstaan als gevolg van verschil in lichaamsgewicht,
lengte, dieet, leeftijd, geslacht, omgeving, genetica zoals etniciteit en ras etc.
Leeftijdsgerelateerde en etnische of raciale verschillen in fysiologie hebben ook belangrijke
invloed op de lichaamssamenstelling, fysiologische controlesystemen en pathofysiologie van
ziekten. Bij een magere jongeman is het totale lichaamswater bijvoorbeeld ongeveer 60% van
het lichaamsgewicht. Naarmate iemand groeit en ouder wordt, neemt dit percentage geleidelijk
af, deels omdat veroudering meestal gepaard gaat met afnemende skeletspiermassa en
toenemende vetmassa. Veroudering kan ook leiden tot een afname van de functie en
effectiviteit van sommige organen en fysiologische controlesystemen.
Samenvatting
Het lichaam is eigenlijk een sociale orde van ongeveer 35 tot 40 biljoen (= 1 x 1012) cellen,
georganiseerd in verschillende functionele structuren, waarvan sommige organen worden
genoemd. Elke functionele structuur draagt bij aan het in stand houden van homeostase in de
extracellulaire vloeistof, wat het interne milieu wordt genoemd. Zolang normale omstandigheden
Luca Plekkenpol
, Samenvatting leerstof selectie premaster Geneeskunde
in deze interne omgeving worden gehandhaafd, blijven de cellen van het lichaam leven en
functioneren ze naar behoren. Elke cel profiteert van homeostase en draagt op zijn beurt bij aan
het in stand houden van homeostase. Dit wederzijdse samenspel zorgt voor een continu
automatisme van het lichaam totdat een of meer functionele systemen hun vermogen verliezen
om te functioneren. Wanneer dit gebeurt, lijden alle cellen van het lichaam. Extreme disfunctie
leidt tot de dood; matige disfunctie leidt tot ziekte.
Luca Plekkenpol
