Fysiologie en pathofysiologie van het hart, bloedvaten en
nieren
Fysiologie van het circulatoir stelsel
• Hart: spier die als pomp functioneert om bloed en zuurstof door het lichaam te circuleren
• Bloedvaten: slagaders/arteriën – aders – venen – capillairen
1. Functie van het circulatoir stelsel
• Hart = pomp → anders dood
• Overleving van het systeem is essentieel:
Unicellulair organisme:
• Uitwisseling van voeding en gas via diffusie
o Mogelijk door dunne celmembraan
o Nog geen circulatoir stelsel
• Fylogenetica: unicellulair wordt multicellulair
Multicellulair organisme:
• Wier of spons
• Nog altijd geen circulatoir stelsel: instulping ontstaat
om diffusie-afstand te verkorten, want de binnenste
cellen hadden diffusieproblemen
Circulatie met 1 pomp:
• Vis of worm
• Organisme complexer → meer dan instulpingen nodig: circulatiesysteem komt
o Diffusieprobleem en diffusie-afstand opgelost door een
meerstapsproces: externe en interne diffusie (= uitwisseling met
buitenzijde van het organisme) d.m.v. bloed
Circulatie met 2 pompen:
• Pompen gescheiden met een bloedsomloop
o Basisprincipe blijft hetzelfde
➔ Voor zowel mens als bacterie is het basisprincipe diffusie. Diffusie is
het proces dat ons zuurstof doet opnemen vanuit de longen en
voedingsstoffen vanuit het maagdarmstelsel. Bloed zal de opgenomen stoffen transporteren naar elke
cel. Door diffusie is er dus mogelijkheid tot communicatie met de buitenwereld.
1
,2. Circulatoir systeem van complexe levende organismen
Systeem is verdeeld in verschillende delen:
1. Kleine en grote bloedsomloop
• Klein: zuurstofarm bloed stroomt hart binnen →
rechterhartkamer → longslagader → longen (neemt O2, geeft CO2
af) → zuurstofrijk bloed → longader → linkerhartkamer
• Groot: linkerhartkamer → aorta (= lichaamsslagader) met vele
vertakkingen naar hele lichaam → organen en weefsels gebruiken
O2 → zuurstofarm bloed via aders terug naar rechterhartkamer
2. Hart, arteriën, arteriolen, capillairen, venen
• Hart: centrale pomp die bloed rondstuurt
• Arteriën (= slagaders): vervoeren zuurstofrijk bloed van hart naar
het lichaam
o Conductievaten: grote slagaders die snel bloed transporteren
• Arteriolen (= kleine slagaders): vertakkingen van arteriën die bloed naar capillairen leiden
o Regelen doorbloeding via vasoconstrictie/vasodilatatie
o Weerstandsvaten
• Capillairen (= haarvaten): dunne vaten waar gas- en nutriëntenuitwisseling plaatsvindt
o Uitwisselingsvaten
• Venen (= aders): voeren zuurstofarm bloed terug naar het hart
o Capaciteitsvaten
3. Twee pompen + longcapillairen in serie
• Rechter- en linkerhartkamer werken in serie
• Longcapillairen liggen ook in serie met de rest van het lichaam: al het bloed moet eerst door de longen
4. Capillaire vaatbedden in parallel
• Meeste organen hebben hun eigen capillair vaatbed → parallel geschakeld voor gelijke bloeddruk
• Uitzonderingen die 2 capillairbedden bevatten:
o Lever: via vena porta (darm → lever)
o Nier: glomerulus en peritubulaire capillairen
o Hersenen: 1 vaatbed, maar eigenlijk ook 2 (in hypothalamus en hypophyse)
➔ Poortadersysteem = 2 capillairbedden achter elkaar/ in serie binnen hetzelfde bloedsomloopgebied
2
,3. Eerste passage effect (“first pass effect”)
• 2 circulatiesystemen van de lever
o Vena portae hepatis (poortader): bloed vanuit darmen, maag en
alvleesklier
▪ Zuurstofarm bloed
▪ Rijk aan voedings- en afvalstoffen
o Arteria hepatica (leverslagader): bloed vanuit aorta
▪ Zuurstofrijk bloed voor levercellen
➔ Afvoer: vena portae hepaticae → vena cava inferior (= uit de lever) → hart
• 2 functies van de lever:
o Detoxificatie: schadelijke stoffen worden afgebroken of onschadelijk
gemaakt
o Opslag van voedingsbestandsdelen (suikers en eiwitten): worden uit het
bloed gehaald en hier als reserve opgeslagen
o First-pass effect: bloed wordt gedwongen om eerst langs de lever te
gaan vooraleer het naar de rest van het lichaam gaat.
➔ Het belang van het eerste passage effect van de lever poortader is heel farmacologisch. Medicijnen
gaan eerst door de levercirculatie komen voordat het naar de rest van het lichaam gaat. Heel veel
medicijnen zullen daar ontbonden of chemisch vernietigd worden door de lever. Het beïnvloedt de
biobeschikbaarheid van het medicijn (= hoeveel van het medicijn nog beschikbaar is na dit effect).
• Pro-drugs: is een reversed vorm, waar inactieve bestandsdelen worden ontwikkeld en die dan door
detoxificatie van het systeem worden geactiveerd. Door chemische verandering is het medicijn dus
actief geworden.
➔ Geen gevallen van overleving? Dan andere toedieningsmogelijkheden om eerste passage effect te
vermijden. (Bv. IV, sublinguaal, …)
4. William Harvey (1578 – 1657)
• Galenus (= Romeinse geneesheer): had daarvoor een theorie die al 1500 jaar bestond
o Bloedbeweging: eb en vloed via de aders in 2 richtingen
o Productie van bloed: in de lever, niet het hart
o Longen: gaven een ‘geestelijke kracht’ aan het bloed via ademhaling
o Voorwaarde: tussen de rechter- en linkerhartkamer waren er verbindingen, anders klopt zijn
theorie niet
• William Harvey schreef tijdens renaissance: “De Motu Cordis” of “Over de beweging van het hart”
o Bloed stroomt in een gesloten circulair systeem
o Testte de theorie van Galenus en schreef zijn observaties en metingen op:
▪ Debietberekeningen: het hart pompt per uur meer bloed dan het lichaam kan
aanmaken → lever kan dit onmogelijk produceren
▪ Hartkleppen en veneuze kleppen zorgen voor éénrichtingsverkeer van het bloed
▪ Geen poriën tussen de 2 hartkamers
▪ Aantonen van unidirectionele flow in venen → bracht een GARO-verbinding om een
arm
3
, o 1 probleem: zag geen verbinding tussen aders en slagaders → verzon de verbinding, want kon
de capillairen niet zien (te klein)
▪ Malphigi toonde de capillairen met een microscoop aan, 3 jaar na Harveys dood
5. Hemodynamica (= bloedbewegingsleer)
Waarom stroomt bloed?
Klassiek antwoord: omdat het hart pompt. Maar in de fysiologie is dat een onvoldoende juist antwoord,
omdat er iets beweegt doordat er kracht ontstaat. ‘Het hart pompt’ is geen kracht. In de fysiologie noemt
men die kracht een ‘druk’. Als je ergens op drukt, dan oefen je een kracht uit. Het hart bouwt dus druk op.
➔ Bloed stroomt door de aders, omdat er drukverschil aanwezig is.
• Deze bloedstroom wordt ook flow genoemd en is zeer variabel in tijd. Dit komt door veranderingen in
weerstanden. In normale omstandigheden is de flow ongeveer 5L/min en kan grote keren
vermenigvuldigd worden met ongeveer een factor 5.
→ Oftewel druk hoog, weerstand laag of andersom (= basiswet in hemodynamica)
5.1. Hemodynamische parameters
5.1.1. Druk
• Stuwingsdruk of perfusiedruk is het verschil tussen arteriële (invoer) en veneuze (uitvoer) druk
o Nodig voor goede bloeddoorstroming door organen
o Vele gevallen: 95/20 mmHg (teller: 95 = systolische druk, noemer: 20 = diastolische druk)
• Transmurale druk is de druk op de wand van het bloedvat → wandspanning
o Wordt berekend via de wet van Laplace:
𝑑𝑟𝑢𝑘 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑑𝑒 𝑤𝑎𝑛𝑑 ∙ 𝑠𝑡𝑟𝑎𝑎𝑙 𝑣𝑎𝑛 𝑑𝑒 ℎ𝑜𝑙𝑡𝑒
𝑤𝑎𝑛𝑑𝑠𝑝𝑎𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔 =
𝑑𝑖𝑘𝑡𝑒 𝑣𝑎𝑛 𝑑𝑒 𝑤𝑎𝑛𝑑
▪ Recht evenredig met de druk van de wand en met de straal van het bloedvat
▪ Omgekeerd evenredig met de dikte van de wand
→ Wandspanning is groot in een groot bloedvat met veel druk en een dunne wand
➔ Aneurysma: de wand ondervindt stress en daardoor rekkingskrachten, waardoor het zou kunnen
openscheuren.
5.1.2. Weerstand
• Flow wordt beïnvloed door weerstand → wet van Pouiseuille
• Weerstand van een vloeistof door middel van een rietje → wanneer moet je het hardst zuigen?
o Bij een hoge viscositeit en bij een dun of lang rietje
8∙𝜂∙𝐿
o 𝑅=
𝜋 ∙ 𝑟4
o Mate waarin de straal van het rietje de weerstand bepaald is exponentieel. De andere
factoren zijn lineair → straal van de buis is omgekeerd evenredig met de weerstand tot de 4e
macht
➔ Vasoconstrictie (= vernauwing) of dilatatie (= uitzetting) zijn manieren om de doormeter te
veranderen en zorgt voor weerstandsverandering.
4
nieren
Fysiologie van het circulatoir stelsel
• Hart: spier die als pomp functioneert om bloed en zuurstof door het lichaam te circuleren
• Bloedvaten: slagaders/arteriën – aders – venen – capillairen
1. Functie van het circulatoir stelsel
• Hart = pomp → anders dood
• Overleving van het systeem is essentieel:
Unicellulair organisme:
• Uitwisseling van voeding en gas via diffusie
o Mogelijk door dunne celmembraan
o Nog geen circulatoir stelsel
• Fylogenetica: unicellulair wordt multicellulair
Multicellulair organisme:
• Wier of spons
• Nog altijd geen circulatoir stelsel: instulping ontstaat
om diffusie-afstand te verkorten, want de binnenste
cellen hadden diffusieproblemen
Circulatie met 1 pomp:
• Vis of worm
• Organisme complexer → meer dan instulpingen nodig: circulatiesysteem komt
o Diffusieprobleem en diffusie-afstand opgelost door een
meerstapsproces: externe en interne diffusie (= uitwisseling met
buitenzijde van het organisme) d.m.v. bloed
Circulatie met 2 pompen:
• Pompen gescheiden met een bloedsomloop
o Basisprincipe blijft hetzelfde
➔ Voor zowel mens als bacterie is het basisprincipe diffusie. Diffusie is
het proces dat ons zuurstof doet opnemen vanuit de longen en
voedingsstoffen vanuit het maagdarmstelsel. Bloed zal de opgenomen stoffen transporteren naar elke
cel. Door diffusie is er dus mogelijkheid tot communicatie met de buitenwereld.
1
,2. Circulatoir systeem van complexe levende organismen
Systeem is verdeeld in verschillende delen:
1. Kleine en grote bloedsomloop
• Klein: zuurstofarm bloed stroomt hart binnen →
rechterhartkamer → longslagader → longen (neemt O2, geeft CO2
af) → zuurstofrijk bloed → longader → linkerhartkamer
• Groot: linkerhartkamer → aorta (= lichaamsslagader) met vele
vertakkingen naar hele lichaam → organen en weefsels gebruiken
O2 → zuurstofarm bloed via aders terug naar rechterhartkamer
2. Hart, arteriën, arteriolen, capillairen, venen
• Hart: centrale pomp die bloed rondstuurt
• Arteriën (= slagaders): vervoeren zuurstofrijk bloed van hart naar
het lichaam
o Conductievaten: grote slagaders die snel bloed transporteren
• Arteriolen (= kleine slagaders): vertakkingen van arteriën die bloed naar capillairen leiden
o Regelen doorbloeding via vasoconstrictie/vasodilatatie
o Weerstandsvaten
• Capillairen (= haarvaten): dunne vaten waar gas- en nutriëntenuitwisseling plaatsvindt
o Uitwisselingsvaten
• Venen (= aders): voeren zuurstofarm bloed terug naar het hart
o Capaciteitsvaten
3. Twee pompen + longcapillairen in serie
• Rechter- en linkerhartkamer werken in serie
• Longcapillairen liggen ook in serie met de rest van het lichaam: al het bloed moet eerst door de longen
4. Capillaire vaatbedden in parallel
• Meeste organen hebben hun eigen capillair vaatbed → parallel geschakeld voor gelijke bloeddruk
• Uitzonderingen die 2 capillairbedden bevatten:
o Lever: via vena porta (darm → lever)
o Nier: glomerulus en peritubulaire capillairen
o Hersenen: 1 vaatbed, maar eigenlijk ook 2 (in hypothalamus en hypophyse)
➔ Poortadersysteem = 2 capillairbedden achter elkaar/ in serie binnen hetzelfde bloedsomloopgebied
2
,3. Eerste passage effect (“first pass effect”)
• 2 circulatiesystemen van de lever
o Vena portae hepatis (poortader): bloed vanuit darmen, maag en
alvleesklier
▪ Zuurstofarm bloed
▪ Rijk aan voedings- en afvalstoffen
o Arteria hepatica (leverslagader): bloed vanuit aorta
▪ Zuurstofrijk bloed voor levercellen
➔ Afvoer: vena portae hepaticae → vena cava inferior (= uit de lever) → hart
• 2 functies van de lever:
o Detoxificatie: schadelijke stoffen worden afgebroken of onschadelijk
gemaakt
o Opslag van voedingsbestandsdelen (suikers en eiwitten): worden uit het
bloed gehaald en hier als reserve opgeslagen
o First-pass effect: bloed wordt gedwongen om eerst langs de lever te
gaan vooraleer het naar de rest van het lichaam gaat.
➔ Het belang van het eerste passage effect van de lever poortader is heel farmacologisch. Medicijnen
gaan eerst door de levercirculatie komen voordat het naar de rest van het lichaam gaat. Heel veel
medicijnen zullen daar ontbonden of chemisch vernietigd worden door de lever. Het beïnvloedt de
biobeschikbaarheid van het medicijn (= hoeveel van het medicijn nog beschikbaar is na dit effect).
• Pro-drugs: is een reversed vorm, waar inactieve bestandsdelen worden ontwikkeld en die dan door
detoxificatie van het systeem worden geactiveerd. Door chemische verandering is het medicijn dus
actief geworden.
➔ Geen gevallen van overleving? Dan andere toedieningsmogelijkheden om eerste passage effect te
vermijden. (Bv. IV, sublinguaal, …)
4. William Harvey (1578 – 1657)
• Galenus (= Romeinse geneesheer): had daarvoor een theorie die al 1500 jaar bestond
o Bloedbeweging: eb en vloed via de aders in 2 richtingen
o Productie van bloed: in de lever, niet het hart
o Longen: gaven een ‘geestelijke kracht’ aan het bloed via ademhaling
o Voorwaarde: tussen de rechter- en linkerhartkamer waren er verbindingen, anders klopt zijn
theorie niet
• William Harvey schreef tijdens renaissance: “De Motu Cordis” of “Over de beweging van het hart”
o Bloed stroomt in een gesloten circulair systeem
o Testte de theorie van Galenus en schreef zijn observaties en metingen op:
▪ Debietberekeningen: het hart pompt per uur meer bloed dan het lichaam kan
aanmaken → lever kan dit onmogelijk produceren
▪ Hartkleppen en veneuze kleppen zorgen voor éénrichtingsverkeer van het bloed
▪ Geen poriën tussen de 2 hartkamers
▪ Aantonen van unidirectionele flow in venen → bracht een GARO-verbinding om een
arm
3
, o 1 probleem: zag geen verbinding tussen aders en slagaders → verzon de verbinding, want kon
de capillairen niet zien (te klein)
▪ Malphigi toonde de capillairen met een microscoop aan, 3 jaar na Harveys dood
5. Hemodynamica (= bloedbewegingsleer)
Waarom stroomt bloed?
Klassiek antwoord: omdat het hart pompt. Maar in de fysiologie is dat een onvoldoende juist antwoord,
omdat er iets beweegt doordat er kracht ontstaat. ‘Het hart pompt’ is geen kracht. In de fysiologie noemt
men die kracht een ‘druk’. Als je ergens op drukt, dan oefen je een kracht uit. Het hart bouwt dus druk op.
➔ Bloed stroomt door de aders, omdat er drukverschil aanwezig is.
• Deze bloedstroom wordt ook flow genoemd en is zeer variabel in tijd. Dit komt door veranderingen in
weerstanden. In normale omstandigheden is de flow ongeveer 5L/min en kan grote keren
vermenigvuldigd worden met ongeveer een factor 5.
→ Oftewel druk hoog, weerstand laag of andersom (= basiswet in hemodynamica)
5.1. Hemodynamische parameters
5.1.1. Druk
• Stuwingsdruk of perfusiedruk is het verschil tussen arteriële (invoer) en veneuze (uitvoer) druk
o Nodig voor goede bloeddoorstroming door organen
o Vele gevallen: 95/20 mmHg (teller: 95 = systolische druk, noemer: 20 = diastolische druk)
• Transmurale druk is de druk op de wand van het bloedvat → wandspanning
o Wordt berekend via de wet van Laplace:
𝑑𝑟𝑢𝑘 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑑𝑒 𝑤𝑎𝑛𝑑 ∙ 𝑠𝑡𝑟𝑎𝑎𝑙 𝑣𝑎𝑛 𝑑𝑒 ℎ𝑜𝑙𝑡𝑒
𝑤𝑎𝑛𝑑𝑠𝑝𝑎𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔 =
𝑑𝑖𝑘𝑡𝑒 𝑣𝑎𝑛 𝑑𝑒 𝑤𝑎𝑛𝑑
▪ Recht evenredig met de druk van de wand en met de straal van het bloedvat
▪ Omgekeerd evenredig met de dikte van de wand
→ Wandspanning is groot in een groot bloedvat met veel druk en een dunne wand
➔ Aneurysma: de wand ondervindt stress en daardoor rekkingskrachten, waardoor het zou kunnen
openscheuren.
5.1.2. Weerstand
• Flow wordt beïnvloed door weerstand → wet van Pouiseuille
• Weerstand van een vloeistof door middel van een rietje → wanneer moet je het hardst zuigen?
o Bij een hoge viscositeit en bij een dun of lang rietje
8∙𝜂∙𝐿
o 𝑅=
𝜋 ∙ 𝑟4
o Mate waarin de straal van het rietje de weerstand bepaald is exponentieel. De andere
factoren zijn lineair → straal van de buis is omgekeerd evenredig met de weerstand tot de 4e
macht
➔ Vasoconstrictie (= vernauwing) of dilatatie (= uitzetting) zijn manieren om de doormeter te
veranderen en zorgt voor weerstandsverandering.
4
