3. Respiratorische fysiologie

Cellulaire of interne ademhaling: Chemisch, mitochondria verbruiken O2 bij de oxidatieve fosforylatie, CO2 en H2O komen hierbij vrij.

Externe ademhaling: Transport O2 naar mitochondria en CO2 naar uitwendig milieu.

Wet van Fick: Bepaalt snelheid diffusie van O2 en CO2

Convectie: Zorgt voor groter concentratieverschil gassen.

Uitwendige convectie: Maximale gasuitwisseling door constante aanvoer water of lucht, met hoge PO2 en lage PCO2, bijvoorbeeld door ventilatie longen.

Inwendige convectie: Aanvoer van bloed met lage PO2 en hoge PCO2 over de interne oppervlakte door bijvoorbeeld perfusie van de longen.

Erythrocyt: Rode bloedcel, biconcaaf en kernloos (zoogdieren), ovaal en met kern (andere vertebraten), elliptocyten (kamelen)

Erythropoïese: vorming RBC. In nieren, milt of beide bij Teleostei, milt bij amfibie, reptiel en vogel. 3 verschillende plaatsen bij zoogdier: Eerste 2 maanden embryogenese in het mesenchyme, tussen 2e en 4e maand in lever, begin 4e maand in milt en verdere continue vorming in rode beenmerg van de platte beenderen.

Erythropoïetine: EPO, gesynthetiseerd in nieren, zorgt voor 1) differentiatie pro-erythroblast. 2) verhogen vrijgave reticulocyten uit beenmerg. 3) verhogen heemsynthese in normoblast. Gestimuleerd door hypoxie.

Polycythemie: Te veel aan RBC (komt voor bij beenmergkanker)

Anemie: Tekort aan RBC (door ijzergebrek, hemorragie=sterk bloedverlies, pernicieuze anemie=tekort aan vitamine B12, hemolytische anemie= lysis RBC, aplastische anemie= vernietiging/inhibitie rode beenmerg en cyanose)

Hemoglobine: Zorgt voor hoge oplosbaarheid O2 in bloed. Tetrameer, 4 globines, polypeptiden met α- of β-keten, met heemgroep bestaande uit porfyrinering en Fe-atoom. Kan 4 O2 binden.

Oxygenatie: Losse reversiebele binding O2 aan Fe­2+-ion door histidineresidu. Hb met O2 noemen we oxyhemoglobine, als O2 niet gebonden is spreken we van deoxyhemoglobine.

Zuurstofdissociatiecurve: Geeft O2-verzadigingsgraad van Hb aan in functie van PO2. Curve is hyperbolisch voor Mb, sigmoïdaal voor Hb. Dit laatste is gevolg van de coöperativiteit, als er 1 O2-molecule gebonden is wordt het gemakkelijker voor andere O2 moleculen om te binden.

Reductie O2-affiniteit Hb: Door temperatuurstijging, pH-daling, PCO2-stijging, aanwezigheid van organische fosfaten.

Bohreffect: Effect pH en CO2 op de zuurstofdissociatiecurve. CO2 in bloed zorgt voor H+-vrijzetting en dus pH-daling. CO2 kan ook binden met Hb en zo carbamino-Hb vormen dat een lagere O2-affiniteit heeft.

Rooteffect: Bij sommige (inkt)vissen en schaaldieren hebben veranderingen in pH en PCO2 reductie O2-capaciteit, dit wordt toegepast in gasklier en zwemblaas bij Teleostei.

Rete mirabile: Bundels arteriële en veneuze vaten die nauw contact maken met elkaar en een tegenstroommechanisme bewerkstelligen.

Gasklier: Cellen met weinig mitochondria die vanuit glucose CO2 produceren, lactaat en H+. De daling in pH lijdt tot vrijgave O2 door Hb. Dit noemt men de Root-off shift.

Root-on shift: In veneuze vaten stijgt pH door diffusie van CO2 naar arteriële vaten,O2 wordt opgenomen door Hb.

Koolzuuranhydrase: Enzym te vinden in erythrocyten dat vorming HCO3- uit CO2.

Cl‑/HCO3--uitwisselaar: Wisselt HCO3- tegen Cl‑ in membraan RBC, vorming HCO3‑ wordt bevorderd.

Chlorideshift: Opname Cl- in ruil voor HCO3-.

Haldane-effect: Omgekeerde relatie CO2-inhoud van bloed en PO2: lagere zuurstofverzadigingsgraad van Hb resulteert in meer CO2-transport in bloed.

Bicarbonaatbuffersysteem: bewaren pH van het bloed.

Fosfaatbuffersysteem: effectieve buffer in urine en intracellulair vocht.

Proteïnebuffersysteem: eiwitten in plasma en ICV samen, zeer belangrijk.

Fysiologische buffersystemen: Aanpassen CO2-excretie longen en excretie zuren of bicarbonaat via de nieren.

Respiratorische acidose: De longventilatie is deficiënt en de CO2-excretie valt onder de CO2-productie, het CO2-gehalte in het lichaam stijgt en de pH daalt.

Respiratorische alkalose: Verhoogde longventilatie zorgt voor stijgende pH.

Metabolische acidose: Concentratie zuren stijgt/basen daalt à pH en concentratie HCO3- dalen, PCO2 blijft constant.

Metabolische alkalose: Concentratie basen stijgt/zuren daalt à pH en concentratie HCO3- stijgen, PCO2 blijft constant.

Viscerale pleura: Ligt tegen longen aan en bevat lymfevaten die zorgen voor drainage pleuravocht.

Pariëtale pleura: Gescheiden van viscerale pleura door pleuravocht, een ultrafiltraat van het plasma, afkomstig van de bloedvaten in het pariëtale pleura.

Geleidingsluchtwegen: Luchtwegen van neus/lippen tot terminale bronchiolen (zonder alveolen).

Anatomische dode ruimte: Totale volume geleidingsluchtwegen waar geen gasuitwisseling is maar enkel beweging van lucht door convectie.

Respiratorische luchtwegen: Luchtwegen met alveolen, respiratorische alveolen (17-19), alveolaire kanalen (20-22) en de alveolenzakjes (23), hier vindt gasuitwisseling plaats.

Alveoli: Bolvormige structuren, ongeveer 300 miljoen, oppervlakte 50-100m2, volume 5-6 liter.

Type I en type II pneumocyten: Soorten alveolaire epitheelcellen. Type I meer bedekking.

Poriën van Kohn: Verbinden naburige alveolen.

Pulmonale arteries: Vervoeren O2-arm bloed, ze vertakken in netwerk van pulmonale capillairen en volgen de vertakkingen van de luchtwegen, na gasuitwisseling à pulmonale venes.

Bronchiale arteries: Takken van de aorta, voorzien weefsels in de longen van O2.

Longsurfactant: Reduceert oppervlaktespanning in alveolen, het wordt geproduceerd door type II pneumocyten en bevat een hydrofoob en hydrofiel gedeelte.

Dipalmitoylfosfatidylcholine: Fosfolipide en voornaamste lipide longsurfactant.

Lamellaire lichaampjes: Assemblage longsurfactant in type II pneumocyten.

Nut surfactant : 1) Hogere compiantie longen, dus gemakkelijkere vulling met lucht bij inademing. 2) Voorkomen vochtopstapeling in alveolen, diffusieafstand tussen lucht en bloed zou vergroten en de gasuitwisseling zou bemoeilijkt worden. 3) Grootte van alveolen wordt relatief uniform gehouden tijdens het ademen door inflatie en deflatie gelijk te houden, dit resulteert in betere ventilatie.

Bronchoconstrictie: Verhoogde weerstand die leidt tot verminderde luchttoevoer naar longen.

Weerstand pulmonale bloedvaten beïnvloed door: -Longvolume, - Perfusiedruk (toename in pulmonale bloeddruk reduceert pulmonale weerstand sterk) en - Hypoxie (leidt tot vasoconstrictie, lage pH en hoge PCO2 hebben een minder sterk effect)

Faveoli: Zorgen voor oppervlaktevergroting bij slangen en vele hagedissen.

Parabronchi: Geleidingsluchtwegen die vertakken en éénrichtingsbuisjes vormen.

Luchtcapillairen: Vertrekken vanuit parabronchus, blindeindigend, gaswisseling met bloed.

9 Luchtzakken: Verbonden met longen, tussen viscera, maken vogels ook lichter.

Mesobronchi: 2e generatie na de trachea. Ze lopen naar achterste luchtzakken.

Pulspomp: Bij amfibieën en longvissen pompt mondholte lucht in longen via 4 fasen: 1) Lucht via neus aanzuigen in mondholte, glottis gesloten. 2) Glottis open en samentrekken thorax, CO2-rijke lucht van de longen wordt over O2-rijke lucht in mondholte uitgeademd. 3) Optrekken keel en sluiten neusgaten perst lucht van mondholte naar longen. 4) Keelbeweging pompt lucht in en uit mondholte.

Verschil zwemblaas en long: Zwemblaas dorsaal, long ventraal, zwemblaas ongepaard, long gepaard.

Inwendige kieuwen: Kieuwspleten en kieuwzakjes  vaak bedekt en beschermd door zachte huidplooi zoals interbranchiale septa bij Chondrichtyes of operculum bij Osteichthyes.

Kieuwfilament: 2 rijen/kieuwboog, dorsoventraal afgeplat, bovenste en onderste rij kieuwlamellen.

Passief tegenstroommechanisme: Richting bloedsomloop tegengesteld aan richting waterstroom.

Voorwaarden huidademhaling: -Dunne epidermis, -Vergrote oppervlakte, -Sterke vascularisatie met capillairen vlak onder huid, -Systemen om vochtigheid en permeabiliteit huid te behouden.

Labyrint: Orgaan in kop achter kieuwen van goerami’s met rozetvormige plaatjes en vele capillairen.

Pré-Bötzingercomplex: Kleine regio in medulla die mogelijk ademhaling reguleert.

Dorsale respiratorische groep: In medulla, bilateraal in en rond Nucleus Tractus Solitarius, vooral inademneuronen.

Ventrale respiratorische groep: In medulla, bilateraal en ventraal van de kleinere dorsale respiratorische groep en met inadem- en uitademneuronen. Rostraal deel is Bötzingercomplex.

Perifere chemoreceptoren: Gevoelig voor dalingen in arteriële PO2. Komen voor in carotis- en aortalichaampjes.

Glomuscellen: Chemosensitieve cellen in carotislichaampje, ontstaan uit neurectoderm, kenmerken gemeenschappelijk met neuronen.

Centrale chemoreceptoren: Neuronen gevoelig voor arteriële hypercapnie (hoge PCO2). Ze liggen in het ECV van de hersenen dat van arteriële bloedstroom is gescheiden door BBB.

Hering-Breurerreflex: Uitzetting van de longen doet het gewoon ademvolume afnemen en verhoogt ademfrequentie. Dit beschermt longen tegen te grote uitzetting.

Irritatiereceptoren: Detecteren pathofysiologische processen in luchtwegen.

Juxtacapillaire (J-) receptoren: In alveoli en geleidingsluchtwegen, geïnnerveerd door uitgebreid netwerk kleine, niet-gemyeliniseerde axonen en reageren op chemische en mechanische stimuli. Ze zetten beschermingsstimuli in gang en zorgen voor mucussecretie, snelle en ondiepe ademhaling en bronchoconstrictie.

Aerobe duiklimiet: Hierna wordt overgeschakeld op anaeroob metabolisme met accumulatie lactaat en langere recuperatieperiode.

Koudereceptoren: Detecteren aanwezigheid van water, lokt cardiorespiratorische responsen uit.