Atriumfibrilleren is een hartritmestoornis, die leidt tot een snelle en onregelmatige hartslag. In de normale situatie ontstaan in het hart elektrische prikkels in de sinusknoop, die zich rechtsboven in het rechteratrium bevindt. Deze elektrische prikkels verplaatsen zich via de wand van de atria naar de atrioventriculaire knoop (AV-knoop), die boven de ventrikels ligt. Vanuit daar verplaatsen de prikkels zich door de wand van de ventrikels, waardoor deze samentrekken. De elektrische prikkels vanuit de sinusknoop zorgen voor regelmatige en correcte samentrekking van de atria en de ventrikels. Bij atriumfibrilleren ontstaan de elektrische prikkels op verschillende plekken in de atria en dus niet meer alleen in de sinusknoop. Atriumfibrilleren heeft verschillende oorzaken, waaronder een hoge bloeddruk of bepaalde schildklieraandoeningen. Het gevolg van deze hartritmestoornis is dat de atria snel en onregelmatig samentrekken, doordat vanuit meerdere plekken signalen komen. Dit heeft ook gevolgen voor de ventrikels. De AV-knoop krijgt dan namelijk meer elektrische prikkels binnen. Bij atriumfibrilleren trekken de ventrikels daardoor ook vaker samen, waardoor een verhoogde hartslag ontstaat. Een klacht die vaak ontstaat bij atriumfibrilleren is hartkloppingen.

De reflexboog is de naam voor de route die een impuls volbrengt vanaf de plaats van de waargenomen prikkel tot het handelen (vaak een spier). In dit voorbeeld is de hitte van een kaars de waargenomen prikkel. Hierdoor wordt de receptor geactiveerd en de impuls wordt doorgegeven aan de sensorische zenuw. In het centrale zenuwstelsel wordt vervolgens de informatie doorgegeven. Hier wordt de impuls doorgegeven aan de motorische zenuw, die op zijn beurt zorgt voor een contractie van de spier.

Hartspiercellen hebben een langere depolarisatiefase dan andere cellen in het lichaam. De langer durende depolarisatie van de cardiale spiervezels wordt veroorzaakt door een belangrijk verschil tussen de celmembranen van de hartspier en die van de skeletspieren.
Het celmembraan van de cardiale spiercellen bevat veel langzame calcium-natriumkanalen. De (relatief langzame) influx van natrium- en calciumionen door deze kanalen is verantwoordelijk voor het typische plateau in de actiepotentiaal van de hartspiercellen. Deze langzame calcium-natriumkanalen komen niet voor in de cellen van de skeletspieren. De korte actiepotentialen in deze cellen worden hoofdzakelijk gegenereerd door de instroom van natriumionen via snelle natriumkanalen.

Samenvattend komen de depolarisatie en repolarisatie van de cardiale spiervezels tot stand onder invloed van drie ionkanalen:

• Snelle natriumkanalen
• Langzame calcium-natriumkanalen (specifiek voor hartspiercellen)
• Kaliumkanalen

De generatie van een actiepotentiaal in de cardiale spiervezels verloopt als volgt:
Eerst gaan de snelle natriumkanalen open, waardoor snel natriumionen kunnen binnenstromen. Deze natriumkanalen blijven slechts enkele milliseconden open; dit leidt tot een korte maar snelle stijging van de membraanpotentiaal.
Als de natriumkanalen dichtgaan, openen de calcium-natriumkanalen en kaliumkanalen zich. In eerste instantie houden de influx (naar binnen stromen) van natrium- en calciumionen en de efflux (naar buiten stromen) van kaliumionen de totale lading in evenwicht, waardoor het plateaugedeelte in de actiepotentiaal ontstaat.
Tot slot sluiten de calcium-natriumkanalen zich waarbij de kaliumkanalen nog open blijven.
Dit resulteert in een netto uitstroom van positieve lading (kaliumionen) uit de cel. Hierdoor keert de membraanpotentiaal weer terug naar het rustniveau.

De terminale bronchioli vormen de kleinste vertakkingen van de luchtwegen en monden uit in longtrechtertjes die tientallen ballonachtige zakjes omvatten: de alveoli (longblaasjes). Deze alveoli hebben een zeer dunne wand die bestaat uit slechts ëën cellaag plaveiselepitheel en een basaalmembraan.
De alveoli worden omgeven door een dicht netwerk van hele dunne bloedvaten: de alveolaire capillairen. Ook deze bloedvaten hebben een erg dunne wand. Door deze dunne wand kunnen gassen als zuurstof en koolstofdioxide gemakkelijk vanuit ingeademde lucht naar het bloed diffunderen en andersom. Gasuitwisseling tussen de longen en het bloed vindt plaats in de terminale bronchioli en de alveoli.
Het grootste deel van de borstholte wordt gevuld door de longen. De apex pulmones (longtoppen) bevinden zich achter de claviculae (sleutelbeenderen). De longbasis rust op het diafragma (het middenrif). De voor- en achterzijde van de longen grenzen aan de binnenzijde van de thoraxwand. In het midden grenzen de longen aan het mediastinum (de ruimte waarin zich onder andere het hart, de bloedvaten en de slokdarm bevinden).

Tussen het rechter atrium en het rechter ventrikel en tussen het linker atrium en het linker ventrikel bevinden zich bindweefselringen die de holtes tussen de atria en het ventrikel van elkaar scheiden; de annuli fibrosi (cordis). In deze ringen liggen de AV-kleppen ingebed.
De AV-kleppen (de tricuspidalis- en mitralisklep) zorgen ervoor dat de ventrikels efficiënt pompen, doordat ze voorkomen dat het bloed vanuit de ventrikels terug naar de atria stroomt tijdens de systole van de ventrikels.

Alle hartkleppen sluiten en openen zich passief. Bij de AV-kleppen komt dit door de drukverschillen tussen de atria en de ventrikels. Bij de halvemaanvormige kleppen komt dit door de drukverschillen tussen de ventrikels en de grote arteriën (aorta en arteria pulmonalis).
Tricuspidalisklep (valva tricuspidalis)
Deze klep bevindt zich tussen het rechter atrium en het rechter ventrikel en voorkomt dat het bloed vanuit het rechter ventrikel terugstroomt naar het rechter atrium tijdens de systole van het ventrikel. Na afloop van de ventrikelcontractie begint de druk in het rechter ventrikel af te nemen. Wanneer de druk in het rechter ventrikel lager is dan de druk in het rechter atrium, gaat de tricuspidalisklep open en kan het rechter ventrikel zich vullen. Na afloop van de ‘kick’ (contractie) van het rechter atrium is de druk van het rechter ventrikel hoger dan de druk van het rechter atrium, waardoor de slippen van de tricuspidalisklep worden dichtgedrukt.
Mitralisklep (valva mitralis of valva bicuspidalis)
Deze klep wordt zo genoemd omdat hij op een ‘mitra’ (een bisschopsmijter) lijkt. De mitralisklep bevindt zich tussen het linker atrium en het linker ventrikel en voorkomt dat het bloed vanuit het linker ventrikel terugstroomt naar het linker atrium tijdens de systole van het ventrikel. Na afloop van de ventrikelcontractie begint de druk in het linker ventrikel af te nemen. Wanneer de druk in het linker ventrikel lager is dan de druk in het linker atrium, gaat de mitralisklep open en kan het linker ventrikel zich vullen. Na afloop van de ‘kick’ (contractie) van het linker atrium is de druk van het linker ventrikel hoger dan de druk van het linker atrium, waardoor de slippen van de mitralisklep worden dichtgedrukt.

Het bicarbonaat-buffersysteem is een uiterst krachtig systeem voor de regulatie van het zuur-base evenwicht in het lichaam.
Om de werking van dit systeem te begrijpen is de volgende vergelijking van belang:

Koolzuur (H₂CO₃) gedraagt zich als een voorraad van zowel zuren als basen. Het kan namelijk:

1. bicarbonaat (HCO₃^–) afstaan (bicarbonaat is een base, dat bij een lage bloed pH zuur kan binden);
2. H⁺ ionen (zuur) afstaan (dit zuur kan bij een hoge bloed pH basen binden en deze zo neutraliseren).

In het geval van een acidose (teveel aan H⁺ ionen) zal HCO₃^– zich binden aan het overschot aan H⁺ ionen. Er ontstaat dan H₂CO₃ dat zich vervolgens weer splitst in CO₂ + H₂O. Het koolstofdioxide (CO₂) wordt vervolgens uitgeademd. In het geval van een alkalose (tekort aan H⁺ ionen), zal H₂CO₃ zich splitsen in H⁺ + HCO₃^–. De HCO₃^– wordt via de nieren uitgescheiden en de H⁺ ionen worden in het lichaam vastgehouden (de concentratie H⁺ ionen in het lichaam stijgt), waardoor de pH zich herstelt (daalt).

Het open systeem: de nieren en longen
Het binden van zuren of basen aan een buffer (zoals bijvoorbeeld hemoglobine in rode bloedcellen) biedt slechts een tijdelijke oplossing. De uiteindelijke (lange termijn) oplossingen worden verzorgd door het ademhalingsstelsel en de nieren. Het unieke van het bicarbonaat buffersysteem, is dat het een open systeem is. De term “open” houdt in dat via dit buffersysteem zuren en basen van buiten het lichaam kunnen worden opgenomen of uit het lichaam kunnen worden verwijderd.

• Het ademhalingsstelsel verzorgt de mate van uitscheiding van koolstofdioxide door de longventilatie te reguleren.
• De nieren verzorgen de mate waarin bicarbonaat en H⁺ ionen worden uitgescheiden.

Omdat het bicarbonaat-buffersysteem een open systeem is, is het een veel krachtiger systeem dan de andere buffersystemen in het lichaam die een rol spelen bij de regulatie van het zuur-base evenwicht.

De Arteria Pulmonalis is een dun vat dat rechtstreeks uit het rechter ventrikel komt. Deze splitst zich in twee hoofdtakken om de bloedvoorziening naar de alveoli te verzorgen. Vergeleken met arteriën van de systemische circulatie zijn de corresponderende takken van de Arteria Pulmonalis korter en hebben zij een grotere diameter.
De grootte en rekbaarheid van deze vaten maken het mogelijk dat de pulmonale vaatboom veel meer bloed kan herbergen wanneer de bloeddruk stijgt. Deze eigenschap noemt men vasculaire compliantie. Door deze eigenschap kan het pulmonale vaatboom zich aanpassen aan de grote volume zuurstofarm bloed dat bij elke hartslag vanuit het rechter ventrikel wordt aangevoerd.

De Venae Pulmonalis, die, net als de Arteriae Pulmonalis kort zijn, transporteren zuurstofrijk bloed vanuit de longen naar het linker atrium. Dit bloed stroomt door naar het linker ventrikel en wordt vervolgens naar de rest van het lichaam gepompt. De rekbaarheid van de Venae Pulmonalis is vergelijkbaar met de rekbaarheid van de vaten in de systemische circulatie.

Buffers als eerstelijnsverdediging bij zuur-base stoornissen
Buffers zijn stoffen die zuren en/of basen reversibel kunnen binden en hiermee de werking van deze zuren of basen tijdelijk kunnen elimineren. De werking van buffers is snel en vindt binnen seconden plaats. Hiermee zijn buffers de eerstelijnsverdediging van het lichaam tegen abrupte veranderingen in het zuur-base evenwicht.

Buffers binden H⁺ ionen, of geven deze juist af afhankelijk van de pH. Dit dient als tijdelijke oplossing, tot het lichaam langdurige mechanismen heeft ingesteld om de zuur-base balans te herstellen.
Elke substantie die reversibel H⁺ ionen kan binden of afgeven kan in principe worden beschouwd als een buffer.

Intracellulaire buffers:
Er bestaan zowel buffers in als buiten de cel. De belangrijkste intracellulaire buffers zijn hemoglobine en fosfaat. Zowel hemoglobine als fosfaat zijn in staat H⁺ aan zich te binden en vervolgens weer los te laten. De werking van fosfaat als buffer ziet er in formulevorm als volgt uit: H₂PO₄^– ↔ H⁺ + HPO₄^2-.

Extracellulaire buffer
De belangrijkste extracellulaire buffer is het bicarbonaat buffersysteem. Dit systeem is extreem effectief omdat de concentraties van bicarbonaat en koolstofdioxide onafhankelijk van elkaar kunnen worden gereguleerd. Dit buffersysteem is een “open systeem” want het lichaam kan de componenten van het systeem via longen en nieren uitscheiden of juist opnemen.

Bij chronische respiratoire acidose spelen dezelfde mechanismen een rol als bij een acute respiratoire acidose, echter hierbij hebben metabole compensatiemechanismen de pH gecorrigeerd. De PCO₂ is hoog, net als bij een acute respiratoire acidose. De concentratie HCO₃^– is eveneens hoog (omdat de nieren onder invloed van de pH extra reabsorptie van bicarbonaat hebben bewerkstelligd). Samenvattend is bij een chronische respiratoire acidose sprake van:

• een hoge PCO₂ (primair mechanisme);
• een hoge concentratie bicarbonaat (compensatiemechanisme);

De “law of 8” is geen “wet” zoals de naam suggereert, maar een grafisch model waarbij de circulatie wordt afgebeeld in de vorm van een 8. Hierbij kan grafisch op een handige manier worden afgebeeld waar de diverse parameters anatomisch geplaatst kunnen worden. Tevens kunnen relaties tussen de parameters worden aangegeven.
Het model is bedoeld om begrip van anatomie en fysiologie in relatie tot hemodynamiek en shock visueel te presenteren. In deze opleiding worden de begrippen stapsgewijs doorlopen. Hierbij worden besproken:

• Anatomie
• Fysiologische parameters
• Pathofysiologie

De longen vullen samen met het hart de borstholte en zijn gescheiden van de buikorganen door het diafragma, de belangrijkste ademhalingsspier. De borstwand en de longen zijn beide bekleed met pleurabladen met daartussen de pleuraholte die luchtdicht is. De long is een elastisch orgaan en heeft de neiging om naar zijn oorspronkelijke kleinere volume terug te keren door:

• Het terugveren van de weefsels (compliantie)
• De oppervlaktespanning van het waterlaagje dat de luchtwegen en longblaasjes bekleedt (recoilkrachten)

Hierdoor trekt de long de borstwand naar binnen, waardoor een negatieve druk in de pleuraholte ontstaat.

Tijdens aanspannen van het diafragma en de externe intercostaalspieren (deze spieren trekken ribben naar boven en naar voren), wordt het volume van de borstholte groter waardoor de druk in de pleuraholte meer negatief wordt. Hierdoor wordt de long mee naar buiten gezogen en ontstaat er ook een negatieve druk in de longblaasjes ten opzichte van de druk in de mond. Door dit drukverschil gaat er lucht stromen van de mond naar de longblaasjes ofwel, er is sprake van inademing. De ingeademde lucht stroomt de longen in op basis van drukverschillen (lucht stroomt van een gebied met hoge druk naar een gebied met lage druk). Vanaf de laatste toevoerende luchtweg, de bronchiolus terminalis, is de drukverschil zodanig laag, dat de luchtstroomsnelheid daalt tot nul.

De reabsorptie van natrium door de principale cel staat onder invloed van aldosteron. Aldosteron wordt uitgescheiden door de bijnieren onder invloed van angiotensine II (link). Het stimuleert de reabsorptie van natriumionen en water en versterkt de secretie van kaliumionen. Het hormoon werkt voornamelijk door binding aan receptoren op de principale cellen van de corticale verzamelbuizen. Aldosteron verhoogt de natriumreabsorptie op twee manieren:

• Door de stimulatie van de Na⁺-K⁺-ATPase pomp in het basolaterale membraan van de principale cellen. Zoals eerder besproken, zorgt deze pomp voor een lage natriumconcentratie in de tubuluscel ten opzichte van de natriumconcentratie in het tubulaire lumen. Dit zorgt voor een concentratiegradiënt die de reabsorptie van natriumionen door diffusie mogelijk maakt. Tegelijkertijd zorgt aldosteron via de Na⁺-K⁺-ATPase pomp voor een hoge kaliumconcentratie in de principale cel.
  De kaliumionen worden vervolgens in het tubulaire lumen uitgescheiden door diffusie.
• Door het verhogen van de permeabiliteit van het luminale membraan van de principale cellen voor natriumionen.

Wanneer meer natrium wordt heropgenomen dan wordt eveneens meer water gereabsorbeerd door osmose. Het bloedvolume en de systemische arteriële druk stijgen.

De reabsorptie van water door de principale cellen staat onder invloed van het antidiuretisch hormoon (ADH). ADH, ook wel vasopressine genoemd, is een hormoon dat door de hypofyse wordt uitgescheiden. ADH bevordert de waterresorptie en remt dus de urineformatie. De afgifte van ADH wordt gereguleerd door angiotensie II, osmoreceptoren in de hypothalamus en baroreceptoren in het hart, de longvaten en de carotiden. De osmoreceptoren geven signalen af aan de hypofyse bij een verhoogde osmolariteit van het bloed. Baroreceptoren stimuleren de afgifte van ADH bij een afname van het plasmavolume.
ADH verhoogt de permeabiliteit voor water in de cellen van de distale tubulus en verzamelbuizen door het invoegen van waterkanaken (aquaporines). ADH speelt dus een bepalende rol bij de productie van geconcentreerde of juist verdunde urine en reguleert de totale hoeveelheid lichaamswater.

De halvemaanvormigekleppen (de aorta- en pulmonalisklep) voorkomen dat bloed vanuit de aorta en de arteria pulmonalis naar de ventrikels terugstroomt. Ze zorgen ervoor dat het bloed vanuit de ventrikels efficiënt naar de pulmonale en perifere circulatie wordt gepompt.

Pulmonalisklep
Als het rechter ventrikel zich heeft gevuld wordt de pulmonalisklep geopend. Via de pulmonalisklep verlaat zuurstofarm bloed het rechter ventrikel en stroomt het de Arteria Pulmonalis in. De pulmonalisklep gaat weer dicht als het rechter ventrikel ontspant. Hierdoor kan bloed vanuit de longen niet terugstromen naar het rechter ventrikel.

Aortaklep
Als het linker ventrikel zich heeft gevuld wordt de aortaklep geopend. Vervolgens pompt het linker ventrikel zijn inhoud in de aorta. De aortaklep gaat weer dicht als het linker ventrikel ontspant. Hierdoor kan bloed vanuit de aorta niet terugstromen naar het linker ventrikel.
De halvemaanvormige kleppen van de aorta hebben nog een tweede taak. Vlak achter de aortakleppen ontspringen de coronairarteriën (kransslagaders):

• Het linker coronairklepblad: hieruit ontspringt de linker coronairarterie
• Het rechter coronairklepblad: hieruit ontspringt de rechter coronairarterie
• Het achterste non-coronairklepblad: hieruit ontspringt doorgaans geen coronairarterie

Wanneer de ventrikels contraheren worden de capillairen van de hartcirculatie leeg geperst en stopt de hartcirculatie even. De coronairarterien, de arteriae coronariae, worden op dat moment ook afgesloten door de geopende aortakleppen; deze blokkeren de ingang van de coronairen. Wanneer de ventrikelcontractie stopt, hoopt het bloed zich op in de aorta waardoor de aortaklep zich sluit. Het sluiten van de aortaklep zorgt ervoor dat de opening naar de coronairen weer open is en het (zuurstofrijke) bloed de kransslagaders en capillairen kan instromen.

Drukverschillen
Net als de AV-kleppen, worden de halvemaanvormige kleppen geopend en gesloten door drukverschillen (bij de halvemaanvormige kleppen gaat het echter om drukverschillen tussen de ventrikels en de grote arteriën – aorta en arteria pulmonalis).
De AV-kleppen en halvemaanvormige kleppen verschillen van elkaar op de volgende punten:

• Omdat de halvemaanvormige kleppen kleiner zijn en kleinere openingen ‘bewaken’, is de snelheid van het bloed dat door deze kleppen stroomt veel hoger dan de snelheid van het bloed dat door de AV-kleppen stroomt.
• Om de hoge druk en de snelheid van het bloed dat door de halvemaanvormige kleppen stroomt te kunnen weerstaan, zijn de slippen van deze kleppen dikker en sterker dan die van de AV-kleppen.
• De slippen van de halvemaanvormige kleppen worden tijdens het sluiten niet afgeremd door papillairspieren en chordae tendineae.

Elke hartcyclus bestaat uit de diastole en de systole. Wanneer niet anders omschreven wordt steeds gerefereerd aan de ventriculaire (dus niet de atriale) systole en diastole.
Tijdens de diastole treedt relaxatie van de ventrikels op, terwijl de ventrikels tijdens de systole contraheren.

De animatie geeft de drukveranderingen in de aorta, het linker ventrikel en het linker atrium tijdens de hartcyclus weer.
Ook worden de veranderingen van het ventrikelvolume tijdens de hartcyclus weergegeven. Dit wordt gerelateerd aan de generatie van de elektrische stroom zoals geregistreerd in een elektrocardiogram. Tot slot laat de onderste curve de hartgeluiden zien die tijdens elke hartcyclus worden geproduceerd, zoals geregistreerd in een fonocardiogram.

Het gastransport vindt plaats in de kleinste en nauwste delen van de luchtwegen (de bronchioli en de longblaasjes) op basis van concentratieverschillen. Het transport vindt plaats van hoge naar lage concentratie. Dit mechanisme van transport noemt men diffusie. Ook de gasuitwisseling tussen longblaasjes en bloed vindt plaats door middel van diffusie.
Uit de diffusiewet van Fick volgt dat diffusie sneller gaat bij:

• Een groot oppervlak: het oppervlak van de 300 miljoen longblaasjes is immens: 1 m² per kg lichaamsgewicht (bij een persoon van 70 kg dus 70 m²).
• Een kleine afstand: het alveolo-capillaire membraan, de scheidingswand tussen gas en bloed, is uiterst dun (dikte 0,2-0,6 ëm (micrometer = 0,001 millimeter)). Ter vergelijk: een rode bloedcel heeft een diameter van 7 ëm.
• Grotere concentratieverschillen: de concentratie O₂ (zuurstof) in de ingeademde lucht is groter dan in het bloed (160 mmHg versus 40 mmHg). Tevens is de concentratie CO₂ (koolstofdioxide) in het bloed hoger dan in de longen aanwezige lucht (45 mmHg versus 40 mmHg).
• Bepaalde eigenschappen van het gas: CO₂ diffundeert 20 keer zo snel door het membraan rondom het longblaasje als zuurstof.

De buitenlucht heeft een gemiddelde druk van 760 mmHg. Deze lucht bestaat voor 21% uit zuurstof; de zuurstofdruk is dus ongeveer 160 mmHg (21% van 760 mmHg).
Factoren die de gasdiffusie van- en naar het longblaasje beënvloeden
Zware inspanning en aandoeningen waarbij de longdoorbloeding en de ventilatie van de longen toeneemt, verhogen het vermogen van zuurstof om te diffunderen tot wel drie keer de waarde in rusttoestand.
Dit fenomeen wordt verklaard door:

• Een toename van het bloedvolume waarin zuurstof gediffundeerd wordt. (Er stroomt meer bloed door de longvaten tijdens inspanning).
• Een verbetering van de verhouding tussen de ventilatie en de doorbloeding. (In rust worden niet alle longvelden doorbloed, bij inspanning wel).

Aandoeningen zoals longemfyseem verkleinen het oppervlakte van het respiratoire membraan. Hierdoor is minder gasuitwisseling mogelijk. Longoedeem heeft een nadelige invloed op de gasdiffusie door membraanverdikking. Dit komt omdat bij longoedeem meer vocht aanwezig is in het respiratoire membraan waardoor zuurstof een grotere afstand moet afleggen.

De renale calciumreabsorptie in de distale tubulus wordt beënvloed door parathormoon (PTH). PTH wordt geproduceerd door de bijschildklieren als reactie op een verlaagd calciumgehalte in het bloed, teneinde het calciumgehalte in het bloed te normaliseren.
PTH heeft op nieren de volgende twee effecten:

• Stimulatie van de productie van actief vitamine D (1,25-dihydroxyvitamine D) door verhoging van de 1a-hydroxylase activiteit.
• Stimulatie van de renale tubulaire calciumreabsorptie, waardoor de calciumexcretie via de urine afneemt: aan de luminale zijde worden waarschijnlijk de Cl^ë kanalen geopend, waardoor chloor vanuit het tubulaire lumen in de tubuluscel stroomt. De lading in de tubuluscel wordt hierdoor negatiever dan in het tubulaire lumen. Positief geladen calciumionen volgen de elektrochemische gradiënt en verplaatsen zich over het luminale membraan naar de tubuluscel. Aan de basolaterale zijde van de tubuluscel stimuleert PTH het 3Na⁺/1Ca²⁺– contra-transport en opent ook daar de chloridekanalen, zodat calciumionen in het bloed worden opgenomen. Actief vitamine D (calcitriol) versterkt deze effecten op de nier en stimuleert tevens de vorming van calciumbindende eiwitten in het membraan van de tubuluscel waardoor de calciumreabsorptie wordt bevorderd.

Hemoglobine neemt naarmate het bloed koeler wordt meer H⁺ ionen op. Hierdoor neemt de concentratie aan vrije H⁺ ionen in het bloed af en stijgt de pH met ongeveer 0.015 per °C daling.
Andersom geldt dat de pH daalt met 0.015 per °C stijging. Hyperthermie leidt tot een verlaging van de pH.

Ook de oplosbaarheid van CO₂ verandert met de temperatuur van het bloed waardoor de PCO₂ per graad temperatuurverschil verandert:

• bij daling van de temperatuur: afname van de oplosbaarheid van CO₂ met ongeveer 4.5%;
• bij stijging van de temperatuur: toename van de oplosbaarheid van CO₂ met ongeveer 4.5%.

De normaalwaarden voor pH en PCO₂ zijn gebaseerd op een temperatuur van het bloed van 37°C. Bij bloed met een andere temperatuur dan 37°C gelden andere normaalwaarden. In het laboratorium worden de waarden omgerekend naar de standaardtemperatuur van 37°C zodat de clinicus geen andere normaalwaarden hoeft te hanteren. Hierom is het belangrijk om bij het opsturen van bloed naar het laboratorium, de temperatuur van de patiënt door te geven. De laborant houdt dan rekening met deze temperatuur en rekent de waarden om tot de standaardtemperatuur van 37°C.
Met name bij patiënten met ernstige onderkoeling of hyperthermie wordt hiermee voorkomen dat verkeerde conclusies worden getrokken op basis van de getoonde ongecorrigeerde bloedgaswaarden.

Nagenoeg elke cel in het lichaam is elektrisch ëgeladenë. Dit houdt in dat er een verschil bestaat in de lading tussen de binnenkant van de cel en diens buitenkant (ofwel tussen de intracellulaire ruimte en de extracellulaire ruimte).
De binnenkant van de cel is in rust, wanneer er geen specifieke activatieprocessen plaatsvinden, negatief geladen ten opzichte van de buitenkant.

De cel is gepolariseerd wanneer er sprake is van een negatieve pool (de binnenkant) en een positieve pool (de buitenkant). Het spanningsverschil gedurende de rustfase tussen de binnenkant en de buitenkant van de cel is bij spiercellen van het hart ongeveer -90 millivolt (mV).
Wanneer de cel elektrisch wordt geactiveerd, zullen diverse biochemische mechanismen een toestand creëren waarbij de binnenkant van de cel positief wordt ten opzichte van de buitenkant. De initiële ladingsverdeling wordt dan dus geheel veranderd.
De cel is gedepolariseerd wanneer de polen zijn omgedraaid. Dan is de binnenkant van de cel de positieve pool en de buitenkant van de cel de negatieve pool.

De binnenkant van de cel, die eerst negatief was ten opzichte van de buitenkant, wordt nu positief ten opzichte van de buitenkant (en de buitenkant wordt dus negatief ten opzichte van de binnenkant).
Het potentiaalverschil (de spanning tussen de binnen- en buitenkant van de cel) dat tijdens de depolarisatie ontstaat, wordt de actiepotentiaal genoemd.
Een cel die geëxciteerd (gedepolariseerd) wordt door een actiepotentiaal, kan andere, nabijgelegen cellen ëprikkelenë zodat deze cellen ook depolariseren. Deze cellen kunnen dan weer andere cellen ëprikkelenë. Zo wordt de actiepotentiaal overgedragen van cel op cel. Dit fenomeen is verantwoordelijk voor vele processen in het lichaam, zoals prikkelgeleiding in zenuwcellen, in spiercellen en in het hart.
Gezonde hartspiercellen contraheren als gevolg van de depolarisatie.
De repolarisatie gaat, in tegenstelling tot depolarisatie, niet samen met fysieke processen in het hart (dus ook niet met relaxatie van hartspiercellen). Het is een puur elektrisch verschijnsel waarbij de rustpotentiaal wordt hersteld.

Hypoxemie is de eerste fase van zuurstofgebrek. In een later stadium kan dit overgaan naar hypoxie en zelfs asfyxie. Tijdens hypoxemie daalt de zuurstofverzadiging van het arteriële bloed, maar blijven de functies van de cellen en organen intact.
Foetale hypoxemie en/of acidemie treedt vaker op in het geval van:

• Intra-uteriene groeiachterstand (IUGR)
• Vroeggeboorte
• Serotiniteit
• Zwangerschapscomplicaties (zoals pre-eclampsie)
• Meconiumhoudend vruchtwater
• Intrapartaal bloedverlies
• Chorioamnionitis
• Foetale sepsis
• Gebruik van uterusstimulantia

De eerste stap in de foetale verdediging tegen hypoxemie is een efficiëntere opname van zuurstof door de foetale rode bloedcellen. Verminderde activiteit van de foetus, met andere woorden een afname van foetale bewegingen en ademhaling, kan dienen als een extra verdedigingsmechanisme.
Uiteindelijk kan een afname van de foetale groeisnelheid een onderdeel worden van de verdediging tegen langdurige hypoxemie. Al deze reacties verminderen de behoefte aan zuurstof omdat de energiebehoefte daalt. Als gevolg daarvan wordt de energiebalans in stand gehouden. De foetus kan een situatie van beperkte hypoxemie dagen of soms weken verdragen.
Indien de zuurstofverzadiging verder afneemt kunnen de verdedigingsmechanismen van de foetus tekortschieten om de energiebalans in stand te houden. De foetus kan dan overgaan van de hypoxemiefase naar de hypoxiefase. Dit betekent dat het zuurstofgebrek nu vooral begint te werken op de perifere weefsels.

Hypoxie: wanneer er sprake is van een verlaagd zuurstofgehalte in de organen ten opzichte van de behoefte. De foetus kan hierop reageren met aanmaak van stresshormonen, zoals adrenaline en noradrenaline. Dit leidt tot vermindering van de doorbloeding van de perifere weefsels. Het bloed wordt geleid naar de vitale weefsels en organen (met name belangrijk hierbij zijn de hersenen, het hart en de bijnieren)
Wanneer ook de centrale organen zijn aangedaan spreekt men van asfyxie. Het stadium vëër hypoxie wordt hypoxemie genoemd.

Bepaling van het serum bicarbonaat en van de zogenaamde Base Excess (base-overschot) wordt routinematig als onderdeel van de zuur-base status gedaan. Beide bepalingen hebben hetzelfde doel: het bepalen van de metabole component in het zuur-base evenwicht.
Belangrijk is om te beseffen dat een afwijkende bicarbonaat of base excess waarde niet hetzelfde inhoudt als een primair metabool probleem. Ook bij een primair respiratoir probleem kan een afwijking detecteerbaar zijn in de bicarbonaat (of base excess) waarden.

Afwijkende bicarbonaat en/of base excess waarden zijn niet conclusief voor een primair metabool probleem

Het serum bicarbonaat geeft aan wat de base-status is van het lichaam en is hiermee complemetair aan de zuur-status (concentratie waterstofionen in het lichaam). Het serum bicarbonaat dient geënterpreteerd te worden in combinatie met pH, PCO₂ en de klinische presentatie.
Voorbeelden:

1. Hoog bicarbonaat, hoog PCO₂, normale pH: Er is sprake van een gecompenseerde situatie. Ofwel een gecompenseerde metabole alkalose, ofwel een gecompenseerde respiratoire acidose. De klinische presentatie moet hier verder uitkomst bieden. Is hier bijvoorbeeld sprake van een COPD patiënt met een normale nierfunctie of anderzijds een dialysepatiënt met een normale longfunctie?
2. Hoog bicarbonaat, normaal PCO₂, verhoogde pH: Er is hier wellicht sprake van een metabole alkalose waarbij de patiënt nog niet respiratoir heeft gecompenseerd. Bij een dergelijke klinische presentatie dient men zich af te vragen waarom sprake is van een metabole alkalose en waarom de patiënt niet respiratoir compenseert. Dit verhaal past bij een intoxicatie met middelen die een metabole alkalose en tegelijkertijd een verstoorde functie van de ademhalingsstelsel kunnen bewerkstelligen (verstoorde compensatie). Een andere klinische presentatie met deze waarden ziet men veel vaker in de praktijk: een chronische COPD patiënt met chronische hypercapnie en verhoogde serum bicarbonaatwaarden ten gevolge van metabole compensatie. Wanneer deze patiënt acuut hyperventileert (door bijvoorbeeld ernstige pijn, shock e.d.) wordt de koolstofdioxide afgeblazen terwijl het serum bicarbonaat persisteert.
3. Laag bicarbonaat, laag PCO₂, normale pH. Dit past bij ofwel een gecompenseerde metabole acidose ofwel een gecompenseerde respiratoire alkalose.. Wederom is de klinische presentatie van belang. Hebben we hier te maken met een patiënt die chronisch hyperventileert ten gevolge van longembolieën? Is hier wellicht sprake van een patiënt die een koolzuuranhydraseremmer (bijv. Diamox) overdosering heeft gehad en respiratoir compenseert?

Base Excess
Eenvoudig gedefiniëerd, is base excess het overschot aan base dat in het bloed aanwezig is. Specifieker gesteld wordt de base excess berekend als de hoeveelheid base die aan een liter bloed moet worden toegevoegd om de pH naar 7.40 te brengen. Hierbij wordt uitgegaan van geoxygeneerd bloed, een standaard temperatuur van 37ëC en een PCO₂ van 40 mmHg (5.32 kPa).
De normale (referentie) grenswaarden voor base excess zijn +2 tot -2 mmol/L.
Voor base excess geldt hetzelfde als voor bicarbonaat: een afwijkende base excess waarde geeft niet aan dat sprake is van een primair metabool probleem. Het geeft slechts aan in welke mate sprake is van een metabool component bij een zuurbase stoornis. Dit component kan primair zijn, maar ook het gevolg van compensatie (bij een primair respiratoire oorzaak).

Talloze complexe modellen en wiskundige vergelijkingen zijn opgesteld om het effect van de zuurgraad van het bloed op het koolstofdioxide en vice versa in beeld te brengen. Voor deze cursus wordt een eenvoudig hanteerbaar model gebruikt.

Koolstofdioxide (CO₂) speelt een primaire rol bij de regulatie van het zuurbase evenwicht in het lichaam. CO₂ wordt continu in het lichaam van de foetus gevormd als afbraakproduct bij metabole processen. Verbranding van glucose draagt hier het meest significant aan bij. Glucose wordt hierbij verbruikt en CO₂ and H₂O worden gevormd. Hoe meer glucose er wordt verbrand, des te meer CO₂ er wordt gevormd.

Hoe meer CO₂ zich in het lichaam ophoopt, des te zuurder het lichaam wordt

Dit klinkt in eerste instantie wellicht vreemd, wanneer men bedenkt dat de zuurgraad afhankelijk is van de concentratie H⁺ ionen. CO₂ lijkt geen H⁺ ionen te bezitten. Dus hoe kan het lichaam nu zuur worden van CO₂?

Dit wordt uitgelegd in de volgende formule:

Deze formule beschrijft hoe CO₂ reageert met water (H₂O) en hiermee koolzuur (H₂CO3) vormt.

H₂CO₃ splitst vervolgens en vormt hierbij bicarbonaat (HCO₃^–) en H⁺. Deze laatste stap verklaart het zuur worden van het lichaam: H⁺ ionen komen vrij via de reactie van CO₂ en H₂O. Hoe meer CO₂ in het lichaam, des te meer H⁺ ionen in het lichaam en des te lager de pH.

Regulatie van de CO₂ concentratie in het ongeboren kind

Via de placenta wordt CO₂ in het bloed van de foetus afgegeven aan het bloed van de moeder. Wanneer er minder bloed door de placenta kan, wordt de concentratie CO₂ in het bloed hoger en zal het ongeboren kind zuurder (dus meer acidotisch/acidemisch) worden. Anderzijds, zal bij een intensievere doorbloeding van de placenta meer CO₂ worden afgegeven aan het maternale bloed en zal het foetus weer minder zuur worden. Hiermee is het belang van een goede placentaire doorbloeding op de concentratie CO₂ evident. Dit mechanisme zorgt niet alleen voor een adequaat fysiologische balans bij het foetus maar ook voor snelle compensatie in het geval van metabole zuurbase stoornissen.

Forward failure geeft aan dat het hart niet het benodigde volume naar voren kan transporteren.

• Bij de linker harthelft houdt dit in dat het hart niet voldoende bloed in de aorta kan pompen
• Bij de rechter harthelft houdt dit in dat het hart niet voldoende bloed in de Arteria Pulmonalis kan pompen

Redenen voor forward failure omvatten:
Myocardinfarcering: er is niet voldoende functioneel spierweefsel om een adequate contractie te bewerkstelligen

• Klepstenose: het hart kan niet voldoende bloed pompen door een vernauwde klepopening
• Hypertensie: de druk waartegen het hart moet pompen is te hoog

Backward failure geeft aan dat er stuwing optreedt omdat het bloed het hart niet in kan of de verkeerde kant op wordt gepompt

• Bij de linker harthelft houdt dit in dat het bloed zich ophoopt in de longcirculatie met longoedeem als gevolg
• Bij de rechter harthelft houdt dit in dat het bloed zich ophoopt in de perifere circulatie met perifeer oedeem, pleuravocht en verhoogd CVD als gevolg

Redenen voor backward failure omvatten:

• Klep insufficiëntie: bloed stroomt de verkeerde kant op doordat de klep lekt
• Mitralis-tricuspidalisklepstenose: de atria kunnen zich niet goed legen in de ventrikels. Hierdoor is het hart al “vol” en kan vanuit de veneuze circulatie geen bloed doorstromen naar het hart

Gecombineerde backward en forward failure:
Forward- en backward failure kunnen samengaan, zoals in de volgende voorbeelden:

• Systolisch hartfalen: het hart krijgt het bloed tijdens de systole niet weggepompt (forward failure). Hierdoor is het hart al “vol” en kan vanuit de veneuze circulatie geen bloed doorstromen naar het hart. Het bloed hoopt zich vervolgens op in de veneuze circulatie (backward failure)
• Diastolisch hartfalen: hierbij is de hartspier verdikt en kan het hart niet veel bloed bevatten (laag einddiastolisch volume). Hierdoor is het hart al snel “vol” en kan vanuit de veneuze circulatie geen bloed doorstromen naar het hart. Het bloed hoopt zich vervolgens op in de veneuze circulatie (backward failure)

De cellen in het lichaam hebben zuurstof nodig voor de productie van energie. Deze energie wordt vervolgens gebruikt voor celgroei en vele andere activiteiten. Bij celactiviteit komen grote hoeveelheden kooldioxide vrij. De cellen moeten deze kooldioxide kwijtraken om normaal te blijven functioneren.
Bij de foetus wordt het foetale bloed via de navelstrengarterie naar de placenta getransporteerd. De rode bloedcellen van dit arteriele bloed hebben een lage zuurstofconcentratie en een hoge kooldioxideconcentratie. In de placenta kunnen de rode bloedcellen zuurstof binden en kooldioxide afgeven aan de maternale rode bloedcellen. Na deze gaswisseling in de placenta stroom het foetale bloed via de navelstrengvene terug naar de foetus. Dit zuurstofrijke foetale bloed kan door de foetus worden gebruikt voor verdere (cel)groei en ontwikkeling.