De nieren reguleren de pH in het lichaam door zure of basische urine uit te scheiden. Dit proces is afhankelijk van de zuurgraad van het bloed. Om dit te bewerkstelligen zijn de nieren betrokken in de volgende acties:

1. excretie van H⁺ ionen (ongeveer 1 mmol/kg lichaamsgewicht/dag);
2. reabsorptie van bicarbonaat uit de pre-urine in de glomeruli (4,000 – 5,000 mmol/dag).

De pH van urine is 4.50 tot 8.00, afhankelijk van het serum pH. Bij een laag serum pH (acidose) is de pH van de uitgescheiden urine eveneens laag, omdat veel base (bicarbonaat) uit de voor-urine wordt gereabsorbeerd. De uiteindelijk overgebleven urine bevat dus weinig bicarbonaat en zal dus zuur zijn.
Het tegenovergestelde is het geval bij een hoog serum pH (alkalose).
Bovenstaande kan als volgt worden samengevat:

• Serum pH ↑ → urine pH ↑ = meer uitscheiding van HCO₃^– en minder uitscheiding van H⁺
• Serum pH ↓ → urine pH ↓ = meer reabsorptie van HCO₃^– en meer uitscheiding van H⁺

Het ECG-segment dat de repolarisatie van de ventrikels weergeeft, wordt het STT-segment genoemd. Deze bestaat uit het ST-segment en de T-top. De T-top weerspiegelt het grootste gedeelte van de ventriculaire repolarisatie: een brede, relatief langzaam stijgende en weer langzaam dalende golf.

Het depolarisatieproces begint in het dieper gelegen spierweefsel (endocardium) en verspreidt zich van daaruit naar de oppervlakkige (epicardiale) laag.

Het repolarisatieproces begint juist in de epicardiale laag en verspreidt zich naar de endocardiale laag. Hierom zal, bij een overwegend positief (naar boven gericht) QRS-complex, tevens de T-top naar boven gericht zijn. Dit lijkt in eerste instantie vreemd, omdat depolarisatie en repolarisatie tegengestelde processen zijn, maar de tegengestelde richting van beide processen zorgt voor een gelijkgerichte uitslag op het ECG.

Bij respiratoire acidose speelt CO₂ de hoofdrol. Het respiratoire stelsel kan de concentratie CO₂ als volgt beënvloeden:

• Bij een intensieve ventilatie (hyperventilatie) van de longen wordt CO₂ in verhoogde mate uitgeademd.
• Bij een verminderde ventilatie (hypoventilatie) van de longen wordt CO₂ in verminderde mate uitgeademd en zal de concentratie CO₂ in het bloed hoger worden.

In het geval van een respiratoire acidose is sprake van hypoventilatie en hiermee een hoge concentratie CO₂ in het bloed (hypercapnie). Zoals besproken, leidt een hoge concentratie CO₂ in het bloed tot een hoge concentratie H⁺ ionen en, indien ongecompenseerd, tot een lage pH. Er wordt onderscheid gemaakt tussen twee vormen van acidose:

1. acute respiratoire acidose;
2. chronische respiratoire acidose.

Bij een acute respiratoire acidose is nog geen compensatie opgetreden terwijl de chronische vorm reeds gecompenseerd is door de nieren (met een hoog serum bicarbonaat).

Talloze complexe modellen en wiskundige vergelijkingen zijn opgesteld om het effect van de zuurgraad van het bloed op het respiratoire systeem en vice versa in beeld te brengen. Voor deze cursus wordt een eenvoudig hanteerbaar model gebruikt.
Koolstofdioxide (CO₂) speelt de hoofdrol bij de respiratoire regulatie van het zuur-base evenwicht in het lichaam. CO₂ wordt continu in het lichaam gevormd als afbraakproduct bij metabole processen. Verbranding van glucose draagt het meest significant hieraan bij. Glucose wordt verbruikt en CO₂ en H₂O worden gevormd. Hoe meer glucose wordt verbrand, des te meer CO₂ wordt gevormd.

Hoe meer CO₂ zich in het lichaam ophoopt, des te zuurder het lichaam wordt.
Dit klinkt in eerste instantie wellicht vreemd, gezien de zuurgraad af hangt 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 die
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 door het respiratoire stelsel
Door de hoeveelheid lucht die per minuut door de longen wordt uitgeademd te veranderen, kan het lichaam invloed uitoefenen op de concentratie CO₂ in het bloed. Naarmate meer CO₂ wordt uitgeademd, wordt de concentratie CO₂ in het bloed lager en zal het lichaam minder zuur (dus meer alkalotisch) worden. Anderzijds, zal bij een minder intensieve ventilatie van de longen meer CO₂ in het bloed ophopen en zal de patiënt acidotischer worden. Hiermee beschikt het lichaam over een uiterst krachtig mechanisme om de concentratie CO₂ in het bloed snel te controleren. Dit mechanisme zorgt niet alleen voor een adequaat fysiologische balans bij de gezonde mens, maar ook voor snelle compensatie in het geval van metabole zuur-base stoornissen.

Rechter atrium
Het rechter atrium ontvangt zuurstofarm bloed uit het lichaam via de vena cava superior en de vena cava inferior. Zuurstofarm bloed stroomt vanuit het rechter atrium naar het rechter ventrikel. Vanuit het rechter ventrikel wordt het in de longcirculatie gepompt.

Het hart heeft naast kransslagaderen (coronairen) ook aderen. Deze kransaderen (niet te verwarren met kransslagaderen) komen samen in de sinus coronarius. Deze mondt op zijn beurt uit in het rechter atrium. De sinus coronarius is hiermee de verzamelplek voor het veneuze (zuurstofarme) bloed dat terugstroomt vanuit de venae coronariae (kransaders).
Samenvattend wordt het hart voorzien van zuurstof door de arteriae coronariae (kransslagaders). Het zuurstofarme bloed vanuit het hartspierweefsel wordt via de kransaderen afgevoerd naar de sinus coronarius.

Rechter ventrikel
Het rechter ventrikel ontvangt zuurstofarm bloed vanuit het rechter atrium. Als het rechter ventrikel zich heeft gevuld, pompt het zijn inhoud in de truncus pulmonalis. Deze splitst zich in een linker en een rechter arteria pulmonalis. Dit bloed wordt in de longen van zuurstof voorzien terwijl koolstofdioxide juist vanuit het bloed aan de lucht wordt afgegeven. Vanuit de longen komt het zuurstofrijke bloed terecht in het linker atrium.

Linker atrium
Het linker atrium ontvangt zuurstofrijk bloed vanuit de longen, via de vena pulmonalis (longader). Vanuit het linker atrium stroomt zuurstofrijk bloed naar het linker ventrikel.

Linker Ventrikel
Het linker ventrikel ontvangt zuurstofrijk bloed vanuit het linker atrium. Als het linker ventrikel zich heeft gevuld, pompt het zijn inhoud in de aorta (lichaamsslagader) en wordt het zuurstofrijke bloed getransporteerd naar de lichaamsweefsels.

De atria en ventrikels worden van elkaar gescheiden door een septum:

• Het rechter en linker atrium; deze zijn van elkaar gescheiden door het inter-atriale septum (septum interatriale cordis).
• Het rechter en linker ventrikel; deze zijn elkaar gescheiden door het inter-ventriculaire septum (septum interventriculus cordis).

In longgebieden die wel goed doorbloed (geperfundeerd) worden maar niet goed geventileerd, zal het bloed geen, of onvoldoende zuurstof opnemen. Dit onvoldoende geoxygeneerde bloed, noemt men “geshunt” bloed. De ventilatie-perfusie (V/Q) -ratio is laag (V, ofwel de ventilatie is laag en Q, ofwel de perfusie is hoog). Met “shunten” refereert men aan het fenomeen dat zuurstofarm bloed in de arteriële circulatie terecht komt.
Ziektebeelden waarbij bloed door de longen stroomt en slecht wordt gesatureerd (ofwel; ziektebeelden, waarbij shunting een rol speelt) zijn:

• Pneumonie (slijm verhindert zuurstofopname)
• ARDS (ontsteking rondom de alveoli verhindert adequate diffusie van zuurstof)
• Longoedeem, door bijvoorbeeld links decompensatio cordis (vocht rondom de alveoli verhindert adequate oxygenatie)

Normaliter worden de hartprikkels in de sinusknoop gegenereerd en via de AV-knoop, bundel van His en Purkinje-vezels naar de ventrikels geleid. Niet alleen de vezels van de sinusknoop, maar ook andere vezels van het geleidingssysteem (zoals de vezels van de AV-knoop, de vezels van de bundel van His en de Purkinje-vezels) vertonen autonome depolarisatie (ofwel generatie van een actiepotentiaal).

De intrinsieke frequentie van de autonome depolarisatie (ofwel het ‘vuren’) van de vezels in het geleidingssysteem is:

• vezels van de sinusknoop: 70-80 depolarisaties per minuut;
• vezels van de AV-knoop/bundel van His: 40-60 depolarisaties per minuut;
• Purkinje-vezels: 15-40 depolarisaties per minuut.

De vezels van de sinusknoop genereren vaker actiepotentialen dan andere vezels van het geleidingssysteem. De prikkel vanuit de sinusknoop bereikt de membranen van deze vezels en depolariseert deze, waardoor ze worden ‘gedwongen’ om de prikkel uit de sinusknoop voort te geleiden. Hierdoor kunnen ze niet hun eigen actiepotentialen genereren. Dit is de reden waarom de sinusknoop de hartfrequentie bepaalt en als de pacemaker van het hart fungeert.

Hoe sterk een zuur is, hangt af van het gemak waarmee dit zuur H⁺ ionen afstaat in een waterige oplossing. Een sterk zuur geeft al zijn H⁺ ionen af, terwijl een zwak zuur dit slechts voor een deel doet.
Voorbeelden van sterke zuren zijn:

• zoutzuur (maagzuur);
• zwavelzuur.

Voorbeelden van zwakke zuren zijn:

• azijnzuur;
• vetzuren.

Bij een base spreekt men van een sterke base wanneer H⁺ ionen gemakkelijk worden gebonden door deze base.

Voorbeelden van sterke basen zijn:

• natriumhydroxide (natronloog);
• kaliumhydroxide.

Voorbeelden van zwakke basen zijn:

• ammoniak;
• bicarbonaat.

De venen van de nieren verlopen via een vergelijkbare anatomische route als de arteriën. Nadat het bloed de talrijke peritubulaire capillairen en vasa recta is gepasseerd, wordt het bloed afgevoerd door de interlobulaire venen (vena corticalis radialis). Daarna gaat het veneuze bloed achtereenvolgens over in de boogvenen, interlobaire venen om uiteindelijk naar de linker of rechter vena renalis te stromen. In tegenstelling tot de arteriële renale circulatie, zijn er geen segmentale venen in de veneuze renale circulatie. Bloed uit de vena renalis mondt vervolgens uit in de vena cava inferior.

De hoeveelheid zuurstof in het foetale bloed en de foetale mechanismen voor gasuitwisseling zijn niet hetzelfde als bij pasgeborenen. De normale foetale fysiologie voorziet in een aantal mechanismen om het relatief lage intra-uteriene zuurstofgehalte te compenseren.
Om de bevalling te kunnen doorstaan beschikt de foetus over een aantal verdedigingsmechanismen. Hierdoor kan hij/zij zelfs een groot zuurstoftekort aan gedurende een beperkte periode.

Een belangrijk mechanisme om adequate foetale oxygenatie te handhaven is een hoge mate van perfusie van foetaal weefsel. Dit wordt bewerkstelligd door:

• Hoge hartfrequentie, leidend tot een hoog hartminuutvolume
• Maximalisatie van het oppervlak waarlangs gasuitwisseling kan plaatsvinden (placenta)
• Optimale mechanismen voor zuurstoftransport (foetaal hemoglobine, hoge bindingscapaciteit van zuurstof en verschuiving van de zuurstofdissociatiecurve naar links
• Brain sparing effect: bij een afname van de foetale bloedvoorziening worden de hersenen zo lang mogelijk adequaat van bloed voorzien. In de perifere weefsels en organen treedt vasoconstrictie op om dit te bewerkstelligen.

Bovenstaande mechanismen voorzien hiermee zowel in meer zuurstof voor de foetale weefsels als meer vermogen om dit zuurstof op te nemen. De foetus beschikt daarmee over verdedigingsmechanismen tegen hypoxie en hypoxemie.
Metabole compensatiemechanismen op weefselniveau:

• De zuurstofconsumptie in de foetale hersenen is relatief laag
• De foetale hartfrequentie wordt precies zodanig gereguleerd dat de weefsels voldoende, maar niet meer dan voldoende, worden geperfundeerd
• Door het foetale hemoglobine is de foetus beter bestand tegen een hypoxische omgeving in utero

Chemoreceptoren in de aorta en de carotiden monitoren voortdurend veranderingen in de gehaltes van zuurstof en koolstofdioxide en ook van de pH in het bloed. Veranderingen in arteriële bloeddruk worden geregistreerd door baroreceptoren in de grote systemische arteriën in de aortaboog en carotiden. De chemo- en baroreceptoren sturen middels zenuwbanen van het autonome zenuwstelsel signalen over de respiratoire en circulatoire status van de foetus naar de hersenstam. De respiratoire en cardiovasculaire centra in de hersenstam kunnen vervolgens reageren op deze prikkels en de foetale hartslag aanpassen.

Bij de behandeling van ernstig zieke patiënten is het behouden van een adequate intracellulaire en/of extracellulaire vochtbalans vaak erg lastig.

De verdeling van extracellulaire vloeistof tussen het plasma en de interstitiële ruimte wordt vooral bepaald door de balans van hydrostatische en colloëd osmotische krachten over het capillaire membraan.

De verdeling van de vloeistof tussen de intracellulaire en extracellulaire compartimenten wordt daarentegen met name bepaald door het osmotische effect van kleinere opgeloste stoffen (bijv. natrium, chloride, kalium etc.) over het celmembraan. Het celmembraan is zeer permeabel (doorlaatbaar) voor water maar relatief slecht doorlaatbaar voor ionen zoals natrium en chloride.

Ademhaling is voornamelijk een onvrijwillig proces dat door de respiratoire centra wordt gereguleerd. Ademhaling kan echter ook vrijwillig worden gereguleerd gedurende korte perioden. Een individu kan actief hypo- of hyperventileren en zo de PO₂, PCO₂ en pH beënvloeden.

De spiercellen van het hart moeten een gecoërdineerde pompbeweging bewerkstelligen om de hemodynamiek in het lichaam adequaat te reguleren. Deze spiercellen worden, met behulp van gespecialiseerde geleidingsvezels- en structuren, zeer specifiek aangestuurd. In het hart kan men dan ook specifieke patronen van elektrische activiteit waarnemen.
Een ECG (elektrocardiogram) is de bekendste registratiemethode van deze elektrische activiteit.

Er zijn vele definities voor zuren en basen. In deze cursus wordt een eenvoudige en meteen ook de meest gebruikte definitie gehanteerd. Elke definitie dient om specifieke modellen te schetsen. Geen van de gebruikte definities dient beschouwd te worden als een absolute waarheid.
Zuur: een eenvoudige definitie
Een zuur wordt gedefinieerd als een substantie die H⁺ ionen kan afgeven in een waterige oplossing.
Een voorbeeld hiervan is zoutzuur. Zoutzuur bestaat uit de combinatie van H⁺ en Cl^– ionen, die samen een neutraal geladen molecuul vormen: HCl. In een waterige oplossing splitst dit molecuul onmiddellijk in H⁺ en Cl^– ionen en geeft dus H⁺ ionen af in de oplossing. Als formule opgeschreven ziet dit er als volgt uit:

Het “zuur” is dus HCl. In een waterige oplossing wordt een H⁺ ion afgesplitst. Tevens komt een Cl^– ion in dit proces vrij.
Base: een eenvoudige definitie
Een base wordt gedefinieerd als een substantie die H⁺ ionen kan binden in een waterige oplossing.
Een voorbeeld hiervan isnatronloog ofwel natriumhydroxide. Dit is een sterke base, bestaand uit de combinatie van Na⁺ (natrium) en OH^– (hydroxide) ionen die samen het neutraal geladen NaOH molecuul vormen. In water splitst dit molecuul zich in Na⁺ en OH^–. OH^– bindt vervolgens direct elk vrij beschikbaar H⁺ ion waarbij H₂O (water) gevormd wordt.
Als formule opgeschreven ziet dit er als volgt uit:
NaOH → Na⁺ + OH^– → OH^– + H⁺ → H₂O

De Pulmonary Capillary Wedge Pressure (PCWP, wiggedruk) is een indirecte schatting van de druk in het linker atrium. Het is wel mogelijk om de druk in het linker atrium direct te meten. Het is echter relatief moeilijk om een drukcatheter direct in het linker atrium te plaatsen. Dit zou via de Sinus Coronarius (een veneuze verbinding tussen rechter- en linker atrium) kunnen. De procedure is echter lastig.
De meest gebruikte methode om de wiggedruk te meten is via Swan-Ganz catheterisatie.
Swan-Ganz catheterisatie
De wiggedruk (PCWP, Pulmonary Capillary Wedge Pressure) kan worden gemeten met behulp van de Swan Ganz catheter.

De Swan-Ganz catheter heeft een opblaasbare ballon aan zijn uiteinde. De catheter wordt via een veneuze toegang ingebracht en vervolgens via het rechter atrium, rechter ventrikel, Arteria Pulmonalis en uiteindelijk in een aftakking van de Arteria Pulmonalis geschoven.
De catheter heeft een opening distaal van de ballon en een tweede opening, enkele centimeters proximaal van de ballon. Deze openingen zijn verbonden met drukmeters. Wanneer de catheter correct gepositioneerd is in een aftakking van de Arteria Pulmonalis, zal via de distale opening de PAP (Pulmonary Artery Pressure), ca. 25/10 mmHg systolische /diastolische druk, meten. De proximale opening meet de druk in het rechter atrium (ca. 0-3 mmHg). Vervolgens wordt de ballon opgeblazen met ca. 1 ml lucht. De catheter “drijft” mee met de bloedstroom, totdat de ballon vast komt te zitten omdat het lumen van het vat te nauw wordt om verder te kunnen. Wanneer dit gebeurt, ziet men een acute daling van de bloeddruk zoals gemeten door de distale opening.
De druk die na enkele seconden stabiliseert, geeft bij benadering de druk in het linker atrium weer (ca. 8-10 mmHg), er is immers een open systeem tussen de druk distaal van de ballon en het linker atrium. De drukken in de Arteria Pulmonalis spelen geen rol meer omdat de ballon de verbinding tussen de distale opening en de Arteria Pulmonalis blokkeert. Wanneer men de ballon vervolgens weer leeg laat stromen, kan het hartminuutvolume worden berekend met behulp van de thermodilutiemethode.
De wiggedruk wordt gemeten om een indruk te krijgen of er sprake is van de volgende scenario’s:
Ondervulling:
Wanneer de patiënt ondervuld is, zal het rechter ventrikel weinig volume door de longcirculatie tot in het linker atrium pompen. Het linker atrium is niet optimaal gevuld en de druk zal lager zijn dan normaal.
Links decompensatio cordis:
Wanneer de linker harthelft niet in staat is om bloed in de systemische circulatie te pompen (forward failure), zal uiteindelijk bloed zich ophopen in het linker atrium. De LA-druk (en dus ook de wiggedruk) is in dit geval verhoogd.
Mate waarin de patiënt reageert op volumetherapie:
Wanneer een patiënt ondervuld is en vocht toegediend krijgt, zal de wiggedruk stijgen. Hiermee kan men evalueren of de volumetherapie succesvol is. Andere maten die hierbij gebruikt kunnen worden is stijging van de MAP (past bij succesvolle volumetherapie). Pas op voor overvulling (o.a. te zien aan verhoogd CVD).

Voordat ingeademde zuurstof beschikbaar is voor metabole processen in het lichaam, moet de weg door de longen naar de cellen worden afgelegd. Dit gebeurt hoofdzakelijk in drie stappen:

1. Gasuitwisseling tussen de alveoli en het bloed
2. Transport door het bloed naar de verschillende weefsels
3. Introductie in de interstitiële weefsels gevolgd door opname in de cellen

Het belangrijkste transportmiddel van zuurstof is hemoglobine. Zuurstof kan slechts in zeer beperkte mate opgelost in bloedplasma vervoerd worden.