Biologie voor hoofdvak II

Het aantal ademhalingen per minuut is de ademhalingsfrequentie. Gemiddeld bedraagt de ademfrequentie van de mens 12-15 ademhalingen/minuut bij niet-inspannende inspanning. De ademhalingsfrequentie draagt bij aan de alveolaire ventilatie, of hoeveel lucht er in en uit de alveoli stroomt. Alveolaire ventilatie voorkomt de ophoping van kooldioxide in de alveoli. Er zijn twee manieren om de alveolaire ventilatie constant te houden: de ademhalingsfrequentie verhogen en tegelijk het ademteugvolume verlagen (oppervlakkige ademhaling), of de ademhalingsfrequentie verlagen en tegelijk het ademteugvolume verhogen. In beide gevallen blijft de ventilatie gelijk, maar de verrichte arbeid en het type benodigde arbeid zijn heel verschillend. Zowel het getijdevolume als de ademfrequentie worden nauwkeurig geregeld wanneer de zuurstofbehoefte toeneemt.

Er zijn twee soorten arbeid die tijdens de ademhaling worden verricht, flow-resistieve en elastische arbeid. Stromingsweerstand heeft betrekking op de arbeid van de longblaasjes en de longweefsels, terwijl elastische arbeid betrekking heeft op de arbeid van de tussenribspieren, de borstkaswand en het diafragma. Het verhogen van de ademhalingsfrequentie verhoogt de stromingsweerstand van de luchtwegen en vermindert de elastische arbeid van de spieren. Het verlagen van de ademhalingsfrequentie keert het type vereiste arbeid om.

Surfactant

Het grensvlak tussen lucht-weefsel en water van de alveoli heeft een hoge oppervlaktespanning. Deze oppervlaktespanning is vergelijkbaar met de oppervlaktespanning van water aan het vloeistof-lucht grensvlak van een waterdruppel die resulteert in de binding van de watermoleculen aan elkaar. Oppervlakte-actieve stoffen zijn een complex mengsel van fosfolipiden en lipoproteïnen dat de oppervlaktespanning tussen het alveoli-weefsel en de lucht in de alveoli vermindert. Door de oppervlaktespanning van de alveolaire vloeistof te verlagen, vermindert het de neiging van de alveoli om in te klappen.

Surfactant werkt als een detergens om de oppervlaktespanning te verlagen en maakt het gemakkelijker om de luchtwegen op te blazen. Als een ballon voor het eerst wordt opgeblazen, kost het veel moeite om het plastic uit te rekken en de ballon op te blazen. Als er een beetje wasmiddel aan de binnenkant van de ballon wordt aangebracht, zal het minder moeite kosten om de ballon op te blazen en wordt het veel gemakkelijker om de ballon op te blazen. Ditzelfde principe geldt voor de luchtwegen. Een kleine hoeveelheid surfactant in het luchtwegweefsel vermindert de inspanning die nodig is om de luchtwegen op te blazen. Te vroeg geboren baby’s produceren soms niet genoeg surfactant. Als gevolg daarvan lijden ze aan respiratoir distress syndroom, omdat het meer inspanning kost om hun longen op te blazen. Surfactant is ook belangrijk om het instorten van kleine alveoli ten opzichte van grote alveoli te voorkomen.

Longweerstand en compliantie

Pulmonale ziekten verminderen de snelheid van de gasuitwisseling in en uit de longen. Twee belangrijke oorzaken van verminderde gasuitwisseling zijn compliantie (hoe elastisch is de long) en weerstand (hoeveel obstructie is er in de luchtwegen). Een verandering in een van beide kan de ademhaling en het vermogen om zuurstof op te nemen en kooldioxide af te geven drastisch veranderen.

Figuur 1. De verhouding tussen FEV1 en FVC.

De verhouding tussen FEV1 (de hoeveelheid lucht die in één seconde na diep inademen met kracht kan worden uitgeademd) en FVC (de totale hoeveelheid lucht die met kracht kan worden uitgeademd) kan worden gebruikt om vast te stellen of iemand een restrictieve of een obstructieve longaandoening heeft. Bij een restrictieve longziekte is de FVC verminderd, maar zijn de luchtwegen niet geblokkeerd, zodat de persoon in staat is redelijk snel lucht uit te ademen. Bij obstructieve longziekten leidt obstructie van de luchtwegen tot een langzame uitademing en een verminderde FVC. De FEV1/FVC-verhouding is dus lager bij personen met obstructieve longziekten (minder dan 69 procent) dan bij personen met restrictieve ziekten (88 tot 90 procent).

Restrictieve ziekten

Voorbeelden van restrictieve ziekten zijn het respiratory distress syndrome en longfibrose. Bij beide ziekten zijn de luchtwegen minder compliant en zijn ze stijf of fibrotisch. De compliance neemt af omdat het longweefsel niet kan buigen en bewegen. Bij dit soort restrictieve ziekten is de intrapleurale druk positiever en klappen de luchtwegen bij het uitademen dicht, waardoor de lucht in de longen wordt opgesloten. De geforceerde of functionele vitale capaciteit (FVC), d.w.z. de hoeveelheid lucht die met geweld kan worden uitgeademd na de diepst mogelijke inademing, is veel lager dan bij normale patiënten, en de tijd die nodig is om het grootste deel van de lucht uit te ademen is veel langer (figuur 1). Een patiënt die aan deze ziekten lijdt, kan niet de normale hoeveelheid lucht uitademen.

Obstructieve ziekten

Obstructieve ziekten en aandoeningen omvatten emfyseem, astma, en longoedeem. Bij emfyseem, dat meestal het gevolg is van het roken van tabak, worden de wanden van de longblaasjes vernield, waardoor het oppervlak voor gasuitwisseling kleiner wordt. De algemene therapietrouw van de longen neemt toe, omdat naarmate de alveolaire wanden beschadigd raken, de elastische terugslag van de longen afneemt door het verlies van elastische vezels, en er meer lucht in de longen wordt opgesloten aan het eind van de uitademing. Astma is een ziekte waarbij ontsteking wordt uitgelokt door omgevingsfactoren. Door de ontsteking raken de luchtwegen verstopt. De obstructie kan het gevolg zijn van oedeem (vochtophoping), gladde spierspasmen in de wanden van de bronchiën, verhoogde slijmsecretie, beschadiging van de epithelia van de luchtwegen, of een combinatie van deze gebeurtenissen. Mensen met astma of oedeem ondervinden een verhoogde occlusie door een verhoogde ontsteking van de luchtwegen. Dit heeft de neiging de luchtwegen te blokkeren, waardoor de gassen niet goed kunnen stromen (figuur 1). Mensen met obstructieve aandoeningen hebben grote hoeveelheden lucht vastzitten na het uitademen en ademen met een zeer hoog longvolume om het gebrek aan luchtwegrecrutering te compenseren.

Bijdragen!

Verbeter deze paginaLees meer