HC fysiologische regelsystemen
Open regelsysteem: geen terugkoppeling, kan aan-uit of met proporties zijn
Gesloten regelsystemen: terugkoppeling tijdens het proces, sensor, referentiewaarde en controle
nodig
- Positieve terugkoppeling: proces wordt steeds meer versterkt tot een explosie, daarna is rust
(baring, bloedstolling, orgasme)
- Negatieve terugkoppeling: er wordt gestreven naar evenwicht (homeostase)
- Feedforward: er is een sensor (bv huidsensoren) die het stoorsignaal (bv temperatuur) waar
kan nemen en daar op anticipeert voordat de andere sensor (thermoreceptor) het heeft
waargenomen
o Feedforward komt alleen voor bij negatieve terugkoppeling
Ademhalingssysteem (negatieve terugkoppeling):
- Proces = borstkas en diafragma op- en neer, luchtwegen geleiden
- Referentiewaarde = ademhaling
- Controle = RRN
o Respiratory related neurons: voor inademing of uitademing, ritme dus activatie zorgt
voor ademhalingsritme
- Sensor = PCR en CCR
o PCR: perifere chemoreceptoren, sensitief voor verandering O2-waarde in het bloed
o CCR: centrale chemoreceptoren, sensitief voor verandering CO2-waarde in bloed
- CPG (central pattern generator) vergelijkt de terugkoppeling met de gewenste waarde en
stuurt de RRN aan
HC hemodynamica
Eigenschappen bloedvaten:
- Weerstand
- Stijfheid = 1/compliance = deltaP/deltaV
- Viscositeit (stroperigheid): komt door de lagen in de vloeistof die over elkaar heen schuiven,
hoe hoger de viscositeit (door bijvoorbeeld meer hematocrine) hoe hoger de weerstand en
hoe hoger de druk dus moet worden om dezelfde stroom te krijgen
Darcy’s law (equivalent wet van Ohm): stroom = druk verschil/weerstand
Poiseuille’s law: weerstand uitrekenen
Laplace’s law: verband tussen spanning in wand en transmurale druk
Als de stroom heel hoog wordt verandert laminale stroom in turbulente stroom wat zorgt voor meer
weerstand
Serie weerstand: Rtot is groter dan de grootste R > dus kijk naar de grootste weerstand
Parallel weerstand: Rtot is kleiner dan de kleinste R > dus kijk naar de kleinste weerstand
Druk ontstaat doordat de vloeistof wordt gevuld tot meer dan het volume in rust aankan waardoor
de wand moet uitrekken (wet van laplace), hoe stijver de structuur van wand hoe groter de
genererende kracht zal zijn als de wanden uitgerekt worden
Druk = stijfheid * (volume – V0)
,Arteriele compliance is constanter bij een grotere druk
Venen hebben bij een lage druk een relatief hoge compliance en bij hoge druk een relatief lage
compliance > want zonder inhoud zijn de venen plat, met meer inhoud worden ze cilindrisch en
daarna rond, en daarna pas gaan ze groter worden en minder stijf. Dus de venen kunnen een tijdje
gevuld worden zonder dat er transmurale druk ontstaat
HC gaswetten
Gaswet: PV = nRT
Wet van Dalton: Pz = Xz * Ptot
- Pz = partiële druk bepaald gas in mengsel
- Xz = percentage bepaald gas in het mengsel
Wet van Henry: concentratie opgelost in water = [ o 2 ]dis=s ⋅ P02
- s = oplosbaarheid (constante)
Wet van Fick: Jx = Px * (concentratie buiten – concentratie binnen)
- beschrijft hoe moeilijk het is om door een barrière heen te gaan
HC actiepotentiaal
Rustpotentiaal = -96
In rust (diastole): binnen de cel > negatief, grote concentratie K
buiten de cel > positief, grote concentratie Na en Ca
Als je alle ionen met ladingen op zou tellen zou je komen op een hogere positieve waarde binnen de
cel, maar er zitten veel negatief geladen eiwitten in het membraan waardoor het binnen in de cel
toch negatiever is
In rust is K kanaal is open maar de ionen gaan niet naar buiten door de negatieve eiwitten in het
membraan, Ca en Na zijn dicht
−61 [ ion ]i
Evenwichtspotentiaal (in mV) = E= ⋅log
z [ ⅈon ] 0
- z = lading van ion
- ion i = concentratie binnen de cel
- ion o = concentratie buiten de cel
Totale membraanpotentiaal = g’k * Ek + g’ca * Eca + g’na * Ena
- g’ = geleidbaarheid (is 0 bij dicht en 1 bij open)
Fasen van actiepotentiaal:
0. Depolarisatie
- Toename membraanpotentiaal
- Na kanalen openen en gaan heel snel weer dicht (eerst inactivatie)
- K kanalen gaan gedeeltelijk dicht
1. Eerste repolarisatie
- Na kanalen zijn inactief
2. Plateaufase
- Elektrisch evenwicht, Ca en K kanalen gaan open > gelijkwaardige instroom Ca en
uitstroom K
, - MP blijft gelijk
- Activatie spiercellen, Ca zorgt voor contractie
3. Repolarisatie
- Ca kanalen gaan dicht (inactief) , nog wel K naar buiten
- MP neemt af tot rustpotentiaal
4. Rustfase
- Rustpotentiaal is bereikt
- Daarna: herstel oorspronkelijke K, Na en Ca concentraties dmv pompen (moet tegen
concentratie in dus er is ATP nodig)
Ischemie (zuurstoftekort) en digoxine (kruid):
minder ATP beschikbaar (alleen bij ischemie) > Na/K pomp werkt niet goed > Na hoopt op in de cel >
Na/Ca exchanger werkt niet goed > Ca hoopt op in de cel > ischemie : afterdepolarization > cel wordt
eerder weer geactiveerd > hartritmestoornis, digoxine: sterkere contractie
Absolute refractaire periode, aan het begin van repolarisatie = alle Na kanalen zijn inactief
Relatieve refractaire periode, aan het einde van repolarisatie = deel van Na kanalen zijn gesloten en
kunnen geactiveerd worden door stimulus
Na kanalen hebben een laag MP nodig om open te gaan en te kunnen depolariseren
Actiepotentiaalduur is korter in het epicard dan in het endocard waardoor de repolarisatie eindigt in
het epicard > verklaart T-golf op ECG
Effecten hyperkaliëmie (te hoge concentratie K):
Toename K buiten de cel > Eka gaat omhoog en MP wordt positiever > minder of geen Na kanalen
beschikbaar door te positieve MP > langzame (of geen) fase 0 (depolarisatie) > toename repolarisatie
snelheid
Refractaire periode, Na kanalen kunnen actief worden bij -61mV
WG1
De weerstand bepaalt de verhouding van flow tussen de vaten, als de weerstand per vat gelijk blijft
zal ook de verhouding van flow door die vaten gelijk blijven.
Als bij 2 parallele vaten 1 vat wordt vernauwt neemt de totale flow af, maar omdat er 1 vat wordt
vernauwt stroomt er alsnog wel meer door vat 2. Als de flow 50% afneemt bij vat 1, neemt de flow
niet met 50% toe omdat de weerstand verandert en daarmee de verhouding ook verandert.
Drukverschil = MAP – CVP
Flow = cardiac output (in rust 5 L/min)
Arteriolen kunnen de weerstand aanpassen dmv vasoconstrictie en vasodilatie
HC impulsvorming
Actiepotentiaal pacemaker cellen:
Fase 0: minder steil door depolarisatie door Ca
Fase 2: geen plateau want ze hoeven niet te contraheren
Fase 3: repolarisatie door K
Fase 4: minder vlak
- begin fase 4: door de funny current = mix van veel binnenwaartse Na stroom en beetje
, buitenwaartse K stroom waardoor MP omhoog gaat en Ca kanalen getriggerd worden
- midden fase 4: kortdurende Ca stroom
- einde fase 4: langdurende Ca stroom die de pacemaker tot aan de threshold brengt, zorgt voor
depolarisatie (snel stijgende piek)
Depolarisatie komt vooral door Ca en bij normale spiercellen door Na
Sympatisch > door adrenaline worden β -adrenerge receptoren gestimuleerd > bevordert inwaartse
Ca stroom (steilere fase 4) > pacingsnelheid neemt toe
Parasympatisch > door acetylcholine worden muscarine M2-receptoren gestimuleerd > bevordert
uitwaartse K stroom (vlakkere fase 4) > duurt langer voordat MP hoog genoeg is zodat Ca kanalen
open kunnen > pacingsnelheid neemt af
Het sympatische en parasympatische zenuwstelsel kunnen ook de drempelwaarde (threshold)
veranderen, en het parasympatische zenuwstelsel kan ook het maximale diastolische potentiaal
verlagen
Actiepotentialen die steiler zijn (dus Ca) geleiden beter, en dikke vezels en in longitudinale richting
geleiden beter
Van snel naar langzaam geleiden: purkinje vezels, Bundel van His & linker en rechter bundel tak,
ventrikel & atria spieren, AV knoop
AV knoop is traag want er zijn veel bochten en dunne zijtakken, daardoor krijgt het hart de tijd om de
ventrikels te vullen
Rechter ventrikel wordt eerder geactiveerd dan het linker ventrikel omdat daar minder spierweefsel
is
Sinusknoop ligt in het endocart, de impuls gaat naar de apex in het epicard
ECG:
Atriaal weefsel:
- Fase 0 = P-top
- Rest van de fasen zijn niet te onderscheiden
Ventriculair weefsel:
- Fase 0 = QRS-complex
- Fase 2 = ST-segment
- Fase 3 = T-golf
- Fase 4 = TP-tijd
HC zuur-basen
Als een pH afneemt van 6 naar 3, is de H concentratie toegenomen met 10^3
pH + pOH = 14
Buffer: vangt de zuurgraad van een oplossing op omdat het zorgt voor een evenwichtsreactie
waardoor de pH weinig zal veranderen.
Niet-bicarbonaatbuffers > gesloten systeem, verlaat bloedbaan niet, eiwitten
Bicarbonaatbuffers > open systeem, kan bloedbaan verlaten, CO2
Open regelsysteem: geen terugkoppeling, kan aan-uit of met proporties zijn
Gesloten regelsystemen: terugkoppeling tijdens het proces, sensor, referentiewaarde en controle
nodig
- Positieve terugkoppeling: proces wordt steeds meer versterkt tot een explosie, daarna is rust
(baring, bloedstolling, orgasme)
- Negatieve terugkoppeling: er wordt gestreven naar evenwicht (homeostase)
- Feedforward: er is een sensor (bv huidsensoren) die het stoorsignaal (bv temperatuur) waar
kan nemen en daar op anticipeert voordat de andere sensor (thermoreceptor) het heeft
waargenomen
o Feedforward komt alleen voor bij negatieve terugkoppeling
Ademhalingssysteem (negatieve terugkoppeling):
- Proces = borstkas en diafragma op- en neer, luchtwegen geleiden
- Referentiewaarde = ademhaling
- Controle = RRN
o Respiratory related neurons: voor inademing of uitademing, ritme dus activatie zorgt
voor ademhalingsritme
- Sensor = PCR en CCR
o PCR: perifere chemoreceptoren, sensitief voor verandering O2-waarde in het bloed
o CCR: centrale chemoreceptoren, sensitief voor verandering CO2-waarde in bloed
- CPG (central pattern generator) vergelijkt de terugkoppeling met de gewenste waarde en
stuurt de RRN aan
HC hemodynamica
Eigenschappen bloedvaten:
- Weerstand
- Stijfheid = 1/compliance = deltaP/deltaV
- Viscositeit (stroperigheid): komt door de lagen in de vloeistof die over elkaar heen schuiven,
hoe hoger de viscositeit (door bijvoorbeeld meer hematocrine) hoe hoger de weerstand en
hoe hoger de druk dus moet worden om dezelfde stroom te krijgen
Darcy’s law (equivalent wet van Ohm): stroom = druk verschil/weerstand
Poiseuille’s law: weerstand uitrekenen
Laplace’s law: verband tussen spanning in wand en transmurale druk
Als de stroom heel hoog wordt verandert laminale stroom in turbulente stroom wat zorgt voor meer
weerstand
Serie weerstand: Rtot is groter dan de grootste R > dus kijk naar de grootste weerstand
Parallel weerstand: Rtot is kleiner dan de kleinste R > dus kijk naar de kleinste weerstand
Druk ontstaat doordat de vloeistof wordt gevuld tot meer dan het volume in rust aankan waardoor
de wand moet uitrekken (wet van laplace), hoe stijver de structuur van wand hoe groter de
genererende kracht zal zijn als de wanden uitgerekt worden
Druk = stijfheid * (volume – V0)
,Arteriele compliance is constanter bij een grotere druk
Venen hebben bij een lage druk een relatief hoge compliance en bij hoge druk een relatief lage
compliance > want zonder inhoud zijn de venen plat, met meer inhoud worden ze cilindrisch en
daarna rond, en daarna pas gaan ze groter worden en minder stijf. Dus de venen kunnen een tijdje
gevuld worden zonder dat er transmurale druk ontstaat
HC gaswetten
Gaswet: PV = nRT
Wet van Dalton: Pz = Xz * Ptot
- Pz = partiële druk bepaald gas in mengsel
- Xz = percentage bepaald gas in het mengsel
Wet van Henry: concentratie opgelost in water = [ o 2 ]dis=s ⋅ P02
- s = oplosbaarheid (constante)
Wet van Fick: Jx = Px * (concentratie buiten – concentratie binnen)
- beschrijft hoe moeilijk het is om door een barrière heen te gaan
HC actiepotentiaal
Rustpotentiaal = -96
In rust (diastole): binnen de cel > negatief, grote concentratie K
buiten de cel > positief, grote concentratie Na en Ca
Als je alle ionen met ladingen op zou tellen zou je komen op een hogere positieve waarde binnen de
cel, maar er zitten veel negatief geladen eiwitten in het membraan waardoor het binnen in de cel
toch negatiever is
In rust is K kanaal is open maar de ionen gaan niet naar buiten door de negatieve eiwitten in het
membraan, Ca en Na zijn dicht
−61 [ ion ]i
Evenwichtspotentiaal (in mV) = E= ⋅log
z [ ⅈon ] 0
- z = lading van ion
- ion i = concentratie binnen de cel
- ion o = concentratie buiten de cel
Totale membraanpotentiaal = g’k * Ek + g’ca * Eca + g’na * Ena
- g’ = geleidbaarheid (is 0 bij dicht en 1 bij open)
Fasen van actiepotentiaal:
0. Depolarisatie
- Toename membraanpotentiaal
- Na kanalen openen en gaan heel snel weer dicht (eerst inactivatie)
- K kanalen gaan gedeeltelijk dicht
1. Eerste repolarisatie
- Na kanalen zijn inactief
2. Plateaufase
- Elektrisch evenwicht, Ca en K kanalen gaan open > gelijkwaardige instroom Ca en
uitstroom K
, - MP blijft gelijk
- Activatie spiercellen, Ca zorgt voor contractie
3. Repolarisatie
- Ca kanalen gaan dicht (inactief) , nog wel K naar buiten
- MP neemt af tot rustpotentiaal
4. Rustfase
- Rustpotentiaal is bereikt
- Daarna: herstel oorspronkelijke K, Na en Ca concentraties dmv pompen (moet tegen
concentratie in dus er is ATP nodig)
Ischemie (zuurstoftekort) en digoxine (kruid):
minder ATP beschikbaar (alleen bij ischemie) > Na/K pomp werkt niet goed > Na hoopt op in de cel >
Na/Ca exchanger werkt niet goed > Ca hoopt op in de cel > ischemie : afterdepolarization > cel wordt
eerder weer geactiveerd > hartritmestoornis, digoxine: sterkere contractie
Absolute refractaire periode, aan het begin van repolarisatie = alle Na kanalen zijn inactief
Relatieve refractaire periode, aan het einde van repolarisatie = deel van Na kanalen zijn gesloten en
kunnen geactiveerd worden door stimulus
Na kanalen hebben een laag MP nodig om open te gaan en te kunnen depolariseren
Actiepotentiaalduur is korter in het epicard dan in het endocard waardoor de repolarisatie eindigt in
het epicard > verklaart T-golf op ECG
Effecten hyperkaliëmie (te hoge concentratie K):
Toename K buiten de cel > Eka gaat omhoog en MP wordt positiever > minder of geen Na kanalen
beschikbaar door te positieve MP > langzame (of geen) fase 0 (depolarisatie) > toename repolarisatie
snelheid
Refractaire periode, Na kanalen kunnen actief worden bij -61mV
WG1
De weerstand bepaalt de verhouding van flow tussen de vaten, als de weerstand per vat gelijk blijft
zal ook de verhouding van flow door die vaten gelijk blijven.
Als bij 2 parallele vaten 1 vat wordt vernauwt neemt de totale flow af, maar omdat er 1 vat wordt
vernauwt stroomt er alsnog wel meer door vat 2. Als de flow 50% afneemt bij vat 1, neemt de flow
niet met 50% toe omdat de weerstand verandert en daarmee de verhouding ook verandert.
Drukverschil = MAP – CVP
Flow = cardiac output (in rust 5 L/min)
Arteriolen kunnen de weerstand aanpassen dmv vasoconstrictie en vasodilatie
HC impulsvorming
Actiepotentiaal pacemaker cellen:
Fase 0: minder steil door depolarisatie door Ca
Fase 2: geen plateau want ze hoeven niet te contraheren
Fase 3: repolarisatie door K
Fase 4: minder vlak
- begin fase 4: door de funny current = mix van veel binnenwaartse Na stroom en beetje
, buitenwaartse K stroom waardoor MP omhoog gaat en Ca kanalen getriggerd worden
- midden fase 4: kortdurende Ca stroom
- einde fase 4: langdurende Ca stroom die de pacemaker tot aan de threshold brengt, zorgt voor
depolarisatie (snel stijgende piek)
Depolarisatie komt vooral door Ca en bij normale spiercellen door Na
Sympatisch > door adrenaline worden β -adrenerge receptoren gestimuleerd > bevordert inwaartse
Ca stroom (steilere fase 4) > pacingsnelheid neemt toe
Parasympatisch > door acetylcholine worden muscarine M2-receptoren gestimuleerd > bevordert
uitwaartse K stroom (vlakkere fase 4) > duurt langer voordat MP hoog genoeg is zodat Ca kanalen
open kunnen > pacingsnelheid neemt af
Het sympatische en parasympatische zenuwstelsel kunnen ook de drempelwaarde (threshold)
veranderen, en het parasympatische zenuwstelsel kan ook het maximale diastolische potentiaal
verlagen
Actiepotentialen die steiler zijn (dus Ca) geleiden beter, en dikke vezels en in longitudinale richting
geleiden beter
Van snel naar langzaam geleiden: purkinje vezels, Bundel van His & linker en rechter bundel tak,
ventrikel & atria spieren, AV knoop
AV knoop is traag want er zijn veel bochten en dunne zijtakken, daardoor krijgt het hart de tijd om de
ventrikels te vullen
Rechter ventrikel wordt eerder geactiveerd dan het linker ventrikel omdat daar minder spierweefsel
is
Sinusknoop ligt in het endocart, de impuls gaat naar de apex in het epicard
ECG:
Atriaal weefsel:
- Fase 0 = P-top
- Rest van de fasen zijn niet te onderscheiden
Ventriculair weefsel:
- Fase 0 = QRS-complex
- Fase 2 = ST-segment
- Fase 3 = T-golf
- Fase 4 = TP-tijd
HC zuur-basen
Als een pH afneemt van 6 naar 3, is de H concentratie toegenomen met 10^3
pH + pOH = 14
Buffer: vangt de zuurgraad van een oplossing op omdat het zorgt voor een evenwichtsreactie
waardoor de pH weinig zal veranderen.
Niet-bicarbonaatbuffers > gesloten systeem, verlaat bloedbaan niet, eiwitten
Bicarbonaatbuffers > open systeem, kan bloedbaan verlaten, CO2
