Fysiologie Mens en Dier Niek Groot 1 College 26 maart 2012 Dr

Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
College 26 maart 2012
Dr. Buwalda
Het autonome zenuwstelsel
Een kenmerk van het autonoom
zenuwstelsel is dat elke impuls van het
CZS het orgaan bereikt via twee
neuronen, namelijk een preganglionair
(die gemyleniseerd is) en postganglionair
(niet-gemyelinseerd) neuron, met
uitzondering van de prikkels die via de
nervus vagus en de nervus pelvicus gaan.
Elke baan heeft dus een neuron in het
CZS en een neuron in het PZS. De
cellichamen van de postganglionaire
neuronen zijn gelegen in de
motorganglia dichtbij het ruggenmerg.
- De sympaticus loopt via de grensstrengen (reeks ganglia die als een parelsnoer langs
her ruggenmerg gelegen zijn) naar de organen, de neuronen stellen de neurotransmitter
noradrenaline vrij. In tegenstelling tot het sympatische zenuwstelsel bevat het sympatische
zenuwstelsen zeer korte preganglionaire zenuwen die vanuit het ruggenmerg overschakelen
in een ganglion. Hierdoor heeft het sympatische zenuwstelsen zeer lange postganglionaire
zenuwen die verschillende doelorganen kunnen innerveren. De preganglionaire zenuwen
hebben allemaal acetylcholine als neurotransmitter. De postganglionaire zenuwen hebben dit
niet. De postganglionaire neurotransmitter van het sympatische zenuwstelsel is noradrenaline,
terwijl dit in het parasympatische zenuwstelsel nog steeds acetylcholine is.
- De parasympathicus die vertrekt vanuit het ruggenmerg, de neuronen gebruiken de
neurotransmitter acetylcholine. Ze bestaat vooral uit de zwervende zenuw (nervus vagus).
Vertakkingen van deze zenuwen lopen naar de verschillende organen. Het parasympatische
zenuwstelsel heeft hele lange preganglionaire zenuwen die vanuit de hersenstam pas in het
doelorgaan overschakelen op het ganglion. Parasympatische zenuwcellen hebben daarom
zeer korte postganglionaire zenuwen.
Dwarsgestreept spierweefsel, zo genoemd vanwege het uiterlijk onder de microscoop, is
spierweefsel bestaande uit lange, veelkernige spiervezels. Dwarsgestreept spierweefsel wordt
voornamelijk gevonden in skeletspieren, die onder willekeurige controle staan en
voornamelijk botten met elkaar verbinden. Daarnaast bestaat ook de hartspier uit
dwarsgestreept weefsel (zie onder). Glad spierweefsel staat niet onder willekeurige controle
en is onder meer te vinden in het maag-darmstelsel, bloedvaten, luchtwegen,
voortplantingsorganen.
1
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Somatisch versus autonoom
Het autonome en het somatische zenuwstelsel hebben beiden een ander effect op het
doelweefsel (glad/dwarsgestreept spierweefsel) waarop zij eindigen. Het somatische
(animale) zenuwstelsel heeft alleen een exciterende werking, terwijl het autonome
zenuwstelsel zowel excitatoir als inhibatoir gereguleerd kan worden.
Motorische eindplaat
De motorische eindplaat is een
microscopische structuur die zich bevindt
op de overgang tussen spiercellen en
motorische zenuwvezels, en die zorgt dat
het zenuwsignaal wordt omgezet in een
signaal waardoor de spier gaat
samentrekken. De motorische eindplaat is
dus een type synaps. Een motorisch axon
splitst zich nabij zijn bestemming in een
aantal takken die stuk voor stuk contact
maken met de spiercelmembraan. Een
groep spiervezels die door 1 axon wordt
bediend heet een motorische eenheid
(motor unit). De grootte van een
motorische eenheid varieert tussen 1 en
100 spiervezels. De afzonderlijke
contactplaatsen zijn de motorische
eindplaten. Ze bestaan uit kleine gebiedjes
waar de celmembranen van zenuw- en
2
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
spiercel vlak bij elkaar liggen en waar zich
speciale eiwitten in beide membranen bevinden.
Als er via de zenuwvezel een actiepotentiaal aan
de eindplaat arriveert, stromen er calciumionen
uit de extracellulaire vloeistof in de uitloper van
de zenuwcel naar binnen en binden zich aan
bepaalde intracellulaire eiwitten. Hierdoor
binden zich met neurotransmitter gevulde
blaasjes van de binnenkant aan de celmembraan
en geven hun inhoud (acetylcholine) naar buiten
toe af. Het is belangrijk dat je onthoudt dat er
collageen in de synapsspleet zit, zodat het geheel
stabieler wordt (collageen is sterker dan vocht).
De acetylcholine bindt zich dan weer aan de
nicotinerge acetylcholinereceptoren aan de
spierkant van de motorische eindplaat, die
bestaan uit kanaaleiwitten die als er
acetylcholine aan bindt open gaan staan,
waardoor natriumionen in de spiercel naar
binnen en kaliumionen naar buiten stromen. Er
gaat meer natrium naar binnen dan kalium naar
buiten, waardoor een lokale eindplaatpotentiaal (EPP) ontstaat, die zich verspreidt over de
spiercel en in de transverse tubuli, waardoor weer calciumionen uit het sarcoplasmatisch
reticulum vrijkomen waardoor de spiercontractie wordt gestart. De acetylcholine in de
synapsspleet wordt intussen afgebroken door acetylcholinesterase waardoor het systeem weer
gereed gemaakt wordt voor een nieuwe prikkeling.
Flexor/extensor
Flexie betekent "buiging" en wordt als aanduiding voor veel bewegingen gebruikt. Het
tegenovergestelde van flexie is extensie ("strekken"). Flexie en extensie vinden plaats in het
ellebooggewricht en het kniegewricht als vanuit de neutrale uitgangshouding de arm of knie
wordt gebogen.
Skeletspieren
Skeletspieren worden aangestuurd door het zenuwstelsel. Ze worden vanuit de hersenen
aangestuurd door motorische zenuwen. De bewuste aansturing van de skeletspieren vindt
plaats via het piramidaal systeem. Deze loopt van de motorische schors naar de hersenstam
en ruggenmerg. In de hersenstam en ruggenmerg liggen motorische zenuwcellen, de
alfamotorneuronen. Eén motorische zenuwcel stuurt meerdere spiervezels van eenzelfde spier
aan. Een dergelijke combinatie van een zenuwcel met de bijbehorende spiervezels wordt een
motorische eenheid genoemd. Elke spier is onderverdeeld in meerdere motorische eenheden.
De kracht die een spier levert hangt af van het aantal geactiveerde motorische eenheden. Over
het algemeen geldt dat grote spieren motorische eenheden hebben met veel spiervezels, en dat
spieren die nauwkeurige bewegingen moeten maken uit kleine motorische eenheden bestaan.
3
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Op deze manier kan de kracht die een
spier levert nauwkeurig worden
opgebouwd. De terminologie van
spiervezels is wat anders dan die van
andere cellen. In het college werden de
verschillen uitgelegd aan de hand van het
volgende tabelletje.
Dwarsgestreept spierweefsel
Dwarsgestreept spierweefsel bestaat uit spiervezels en die op hun beurt weer bestaan uit
spierfibrillen. Elke spiervezel is ontstaan door versmelting van vele spiercellen. Een
spiervezel bevat dan ook veel kernen. Met een microscoop is bij deze spiervezels een dwarse
streping te zien. Veel dwarsgestreepte spieren zitten vast aan delen van het skelet (de
skeletspieren). Sommige dwarsgestreepte spieren zitten met een of beide uiteinden vast aan
de huid (de huidspieren). Voorbeelden van huidspieren zijn spieren in het gelaat en de spieren
in de tong. Op microscopisch niveau bestaat een dwarsgestreepte spier uit dikke (zware) en
dunne (lichte) filamenten, die je kunt zien als 'staafjes' die in elkaar geschoven moeten
worden om de spier korter te maken en dus aan te spannen. Aan de zware filamenten zitten
uitsteeksels, de myosine-koppen. In rustpositie zijn deze gekoppeld aan ATP. Als de spier
gaat samentrekken, wordt ATP gehydrolyseerd tot ADP en anorganisch fosfaat. Door de
energie die hierbij vrijkomt, bindt de myosinekop zich aan een bindingplaats op de lichte
filamenten oftewel actinefilamenten. ADP en de fosfaatgroep worden daar losgelaten, zodat
de myosinekop weer naar zijn rustpositie gaat. Hierdoor schuiven de lichte en zware
filamenten in elkaar, wordt de spier korter en spant zich dus aan.
4
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Sarcoplasmatisch reticulum
Het sarcoplasmatisch reticulum (SR) wordt gewoonlijk beschouwd als een gespecialiseerde
vorm van (glad) endoplasmatisch reticulum die aanwezig is in spiercellen. Een belangrijke
functie van het SR is het opnemen van calciumionen, om deze snel los te laten op het moment
dat de cel een actiepotentiaal genereert. Het opnemen van calcium is een actief proces dat
energie kost, en wordt uitgevoerd door de sarcoplasmatische calciumpomp.
Werking
Een spier trekt samen onder
invloed van een motorisch
neuron. Een motorisch neuron
laat acetylcholine los in de
synaptische spleet tussen het
neuron en spiercel. Dit
veroorzaakt een
actiepotentiaal, welke door de
T-tubuli (buizen door het
sarcoplasmatisch reticulum,
instulping membraan) van de
spiercel naar binnen gaat. Het
actiepotentiaal stimuleert de
afgifte van calcium door het
sarcoplasmatisch reticulum. De calcium-ionen binden aan de troponine-complexen op de
tropomyosine-draden, waardoor deze draden van de myosine-bindingsplaatsen verschuiven.
De myosinekoppen kunnen nu binden, waardoor contractie (spiersamentrekking) mogelijk is.
Na de contractie (als er geen actiepotentiaal meer is) gaan de calcium-ionen terug naar het
sarcoplasmatisch reticulum, dat de ionen bewaart tot het volgende actiepotentiaal. De
tropomyosinedraden gaan door het tekort aan calcium weer over de myosinebindingsplaatsen liggen.
Myofibril
Myofibrillen, ook wel contractiele elementen genoemd, zijn een onderdeel van het cytoskelet.
Ze zijn opgebouwd uit lange draadvormige eiwitketens van de eiwitten myosine en actine.
Deze eiwitketens worden vanwege hun draadvorm ook wel actine- en myosinefilamenten
genoemd. In combinatie met actinefilamenten hebben ze verscheidene functies in de
bewegingen van cellen; hierbij stimuleren calciumionen de myosinelepels om aan te hechten
op een parallel gelegen actinefilament, waardoor de filamenten een stukje langs elkaar
schuiven. Dit principe wordt veelvuldig toegepast in spiervezels, bij het afsnoeren van
blaasjes binnen de cel en bij het klieven van dierlijke cellen tijdens mitose en meiose.
5
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Tropomyosine
Bij een spier in rust zijn de myosine-bindingsplaatsen op de lichte filamenten bedekt door een
draad van tropomyosine. Op deze draad zitten weer bindingsplaatsen voor calcium, de
zogeheten troponine-complexen. Als een spier wil samentrekken, zullen de bindingsplaatsen
voor de myosinekoppen vrij moeten komen te liggen. Je kunt dus zeggen dat tropomyosine
de myosinekopjes inhibieert. Tropomyosine ligt als een soort draad op de actinefilamenten,
waar de myosinekopjes aan moeten hechten zodra de spier moet gaan contraheren.
Troponine
Troponine is het eiwit dat er voor zal zorgen dat de myosinekopjes ondanks het tropomyosine
toch aan de actinefilamenten kunnen hechten. Zodra troponine in contact komt met
calciumionen zal het de tropomyosine ‘draden’ opzij trekken, zodat het myosine kan binden
(zie afbeelding).
Titine
Titine is een extreem groot en
lang molecule. Het is het
zwaarste bekende proteïne in
termen van moleculaire massa.
De menselijke variant heeft
een moleculaire massa van
meer dan 3,8 miljoen Dalton,
en bestaat uit een
opeenvolging van meer dan
34.000 aminozuren. De
brutoformule is bepaald op
C169718H270459N45687O52243S913.
6
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Spiercontractie
Een myosinekop steekt uit in de richting van het actinefilament. Er is nog geen actine en
myosine gekoppeld. Een spiervezel wordt geactiveerd. Ca2+ komt vrij en bindt zich aan
troponine en bindingsplaatsen. Het myosine-ATP-complex wordt geactiveerd.
Myosinekoppen binden zich aan actine, dat wordt samen actomyosine. Er komt energie vrij
en de myosinekoppen klappen om. De spier wordt kleiner daardoor neemt de spierspanning
toe. Actomyosinecomplex wordt verbroken dat splitst in actine en myosine. De
myosinekoppen klappen terug waardoor de actine en myosine terugkomen in de
oorspronkelijke toestand. Ca2+ wordt door het SR opgenomen. Vervolgens komt de spier
terug in rust.
ATP in de spier
Om een spier te laten werken is energie nodig. De enige energie die de spier kan gebruiken is
ATP (adenosine tri fosfaat). Wanneer deze stof gebruikt wordt voor verbranding, wordt het
opgesplitst in ADP (adenosine di fosfaat), P (fosfaat) en energie. Om deze ADP + P later
weer terug te zetten naar ATP (waaruit weer energie vrijgemaakt kan worden), zijn er
energiesystemen in het lichaam nodig die hiervoor kunnen zorgen. Dit zijn de fosfaatpoel, het
melkzuursysteem en het zuurstofsysteem. Je moet wel onthouden dat een spier NOOIT door
zijn ATP voorraad heen zal zijn. Dit zal pas gebeuren wanneer je overlijdt. Hierbij treedt er
Rigor Mortis op door gebrek aan ATP (ga dit na).
7
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Creatinefosfaat in de spier
Dit is het eerste systeem dat wordt aangesproken bij een verandering in gevraagde energie
door een spier. Op dit punt komt ook de spraakmakende stof creatine om de hoek kijken. De
functie van creatine is de spieren de mogelijkheid geven langer gebruik te maken van het
energiesysteem. Dit werkt als volgt. De ATP stof, die rond de spieren als voorraad ligt
opgeslagen, is na ongeveer 5 seconden op. Op dat moment geeft de stof creatinefosfaat (CP)
zijn fosfaatdeel af om een binding te vormen met de ontstane ADP, zodat het weer
getransformeerd kan worden naar ATP. Als het lichaam meer creatine heeft (dat zich van
tevoren kan binden met fosfaat), kan de creatinefosfaat langer gebruikt worden met als
gevolg dat je op deze manier langer kunt trainen in dit energiesysteem. Het voordeel hiervan
is dat je minder snel verzuurt (minder snel het volgende energiesysteem moet aanwenden) en
dus meer kunt doen. Aangezien dit energiesysteem geen zuurstof nodig heeft en er geen
melkzuur wordt gevormd, wordt het ook wel anaëroob a-lactisch genoemd.
De scheikundige formule hiervoor is:
CP (creatinefosfaat) + ADP --> Creatine + ATP (energie)
Melkzuur in de spier
Terwijl de creatinefosfaat uitput, krijgt het lichaam steeds meer hulp van het
melkzuursysteem. Het nadeel van dit systeem is dat er melkzuur gevormd wordt (vroege
spierpijn). De brandstof die gebruikt wordt om ATP te vormen hier is glycogeen (wat
voortkomt uit koolhydraten/suikers). Een andere benaming voor deze reactie is de lactische
anaërobe verbranding (verbranding zonder zuurstof, met melkzuur).
De scheikundige formule hiervoor is:
Glycogeen --> 2 ATP (energie) + melkzuur
8
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Slow en fast twitch
Spiervezels zijn onderdelen van spierbundels en bestaan uit myofibrillen, gevonden in de
dwarsgestreepte spieren, in het glad spierweefsel worden geen spiervezels gevonden.
Spiervezels worden geen cellen genoemd omdat ze meerkernig zijn, het zijn
samensmeltingen van meerdere cellen. Dit heet een Syncytium. Spiervezels reageren snel op
impulsen, maar raken ook snel vermoeid. Het aantal spiervezels is genetisch bepaald. Ook de
verhouding tussen de verschillende types (zie infra) zijn genetisch bepaald en kunnen slechts
lichtjes aangepast worden door trainig.
Type I (Slow Twitch)
-Hoog myoglobine gehalte
-Hoge aerobe capaciteit
-Zijn rood van kleur
-Bevatten veel mitochondriën
Type IIx (Fast Twitch)
-Hoge anaërobe capaciteit
-Zijn wit van kleur
-De Fast Twitch vezels zijn nog onder te verdelen in type IIa, IIx en IIb.
Type IIa (Intermediaire spiervezel)
-Gekenmerkt door kracht en uithoudingsvermogen
-Mogelijkheid om vetten en koolhydraten te verbranden
-Zijn in staat tot de anaërobe omzetting van glucose via de glycolyse
9
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Motorunits
In de spieren zitten zogenaamde motorunits. Een motorunit(motorische eenheid) bestaat uit
een motorische zenuwvezel en alle door deze zenuwvezel geïnnerveerde spiervezels. Het is
de fundamentele functionele eenheid van een skeletspier. Het aantal spiervezels per motorunit
is afhankelijk, niet van de grootte van de spier, maar van de nauwkeurigheid waarmee deze
spier werkt. De oogspieren die betrokken zijn bij zeer fijne, nauwkeurige bewegingen kunnen
zelfs motorunits bevatten met slechts 1 spiervezel. Dit leidt tot een hoog aantal motorunits in
een klein spiertje(oogspier). Factoren die de kracht in een spier bepalen zijn:





Het aantal spiervezels in een spier(en per motorunit), hoe meer, hoe groter de kracht.
Het aantal motorunits die gelijk geactiveerd worden in een spier, hoe meer motorunits
geactiveerd worden hoe groter de kracht.
De soort prikkel die per motorunit plaats vindt. Zo levert een twitch (enkelvoudige
contractie) minder kracht op dan wanneer er 2 prikkels kort op elkaar volgen en er een
summatie ontstaat. Dit leidt tot een groter kracht.
Het vezeltype waar een spier uit bestaat. De type 1, rode, aerobe of langzame leveren
een kleinere kracht over een grotere periode. De type 2, witte, fasische, snelle,
anaerobe spiervezels leveren een grotere kracht over een kortere periode.
Het aantal ATP of energie die voorradig is in een spier. Hoe meer energie hoe meer
kracht, tot op zekere hoogte natuurlijk.
Er is per motorunit een bepaald soort
spiervezeltype. Dus een motorunit
innerveert of langzame of snelle
spiervezels. Per spier kunnen er echter
wel meerdere soorten spiervezeltype
aanwezig zijn. Omdat er ook meerdere
motorunits in een spier zitten. Over het
algemeen geldt voor skeletspieren dat er
evenveel snelle als langzame
spiervezeltype aanwezig zijn. Afgezien
van de individuele verschillen kan er
gezegd worden dat de spieren van
getrainde sporters die trainen op
uithoudingsvermogen een groter
percentage aan langzame spieren hebben
en dat sporters die aan krachtraining
doen gemiddeld een groter percentage snelle vezels hebben. Dit beide gezien ten opzichte van
ongetrainde mensen. Op topsport zit het verschil in kracht of juist uithoudingsvermogen
waarschijnlijk in het feit dat de een met meer langzame of juist snelle vezels is geboren. Ga
na dat asynchrone activatie van motorunits vermoeidheid tegen gaat. De spier kan op
verschillende manieren contraheren.
10
Fysiologie Mens en Dier


Niek Groot
Isometrische contractie, waarbij de spier kracht levert zonder beweging. Dit resulteert
in een toename van spierkracht, maar enkel in de gewrichtshoek waarin getraind
werd. Voor een toename van spierkracht op de hele bewegingsbaan moeten dus
verschillende hoeken getraind worden.
Isotonische contractie, waarbij de spier met constante spierspanning samentrekt.
Glad spierweefsel
Glad spierweefsel bestaat uit spiercellen van actine en myosine die in tegenstelling tot
dwarsgestreept spierweefsel niet onder de invloed van de bewuste wil samentrekken en dit
samentrekken ook veel langzamer doen dan dwarsgestreepte spieren. De cellen van het
gladde spierweefsel zijn spoelvormig met een centrale kern met daar rond enige organellen
zoals het ER, mitochondriën en een golgi-apparaat. Gladde spiercellen zijn omgeven door een
basale lamina (behalve ter hoogte van een nexus, die voorkomt op plaatsen waar de cellen op
2nm van elkaar liggen). De contractie van deze spieren is traag en langzaam, maar
daarentegen vrijwel onvermoeibaar. In het lichaam worden gladde spiercellen onder andere
aangetroffen in de wand van het maagdarmkanaal, waar ze de darminhoud transporteren, in
de wand van slagaders waar ze bij de bloeddrukregeling en de doorbloedingsregeling
betrokken zijn, in de baarmoeder en in de blaas, en in de bronchiën. Ook de pupil wordt door
glad spierweefsel aangestuurd. Je kunt glad spierweefsel indelen in single-unit smooth
muscle en multi-unit smooth muscle (heeft betrekking op de nauwkeurigheid en de activiteit
van de spier).
11
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Contractie glad spierweefsel
In de gladde spiercellen bindt Ca2+ aan calmoduline en het Ca2+-calmoduline complex bindt
aan myosine light chain kinase (MLCK) waardoor dit enzym actief wordt. Het actieve Ca2+calmoduline–MLCK fosforyleert de myosine lichte ketens waarna de actine bindingsplaats
op de myosine kop beschikbaar wordt en myosine in staat is om het actine te binden. In
skeletspiervezels zorgt de binding van Ca2+ voor een vormverandering van troponine terwijl
MLCK door de binding van Ca2+-calmoduline enzymatisch actief wordt in gladde spiercellen.
Het eind resultaat is hetzelfde, de myosine kop kan binden aan het actine.
Gladde spiercellen die gedurende lange tijd zijn aangespannen zonder veel energie te
verbruiken verkeren in een “latch state”. Onder normale omstandigheden (niet de “latch
state”) kunnen de myosine-kop en het actine elkaar binden en langs elkaar schuiven als de
myosine lichte keten gefosforyleerd is. Als de myosine lichte keten gedefosforyleerd wordt,
laat de myosine-kop los van het actine filament. Echter, als de myosine lichte keten
gedefosforyleerd wordt, terwijl de myosine-kop aan het actine filament gebonden blijft
(omdat er te weinig ATPase activiteit is), blijft de gladde spiervezel in gecontraheerd staat en
verkeert in een “latch state” (vergelijk de rigor mortis in gestreepte spieren)
Zenuwvezels lopen langs het gladspierweefsel en neurotransmitter wordt in de buurt van de
gladde spiercellen afgegeven. De neurotransmitter bereikt de gladde spiercellen middels
diffusie.
12
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Spierspoeltjes
Spierspoeltjes zijn vooral te vinden tussen de spiervezels van spieren die verantwoordelijk
zijn voor de lichaamshouding. Het zijn zintuigjes van ongeveer 7 millimeter lang die
gewikkeld zijn rond dwarsgestreepte spiervezels. Deze receptoren zenden informatie door
naar de hersenen over de rekbaarheid van de spieren. Ze wisselen daar in een constante
stroom informatie over uit. Spierspoeltjes hebben een uittrekbaar middenstuk en
samentrekbare uiteinden. Hiermee kunnen ze het samentrekken en uitrekken van een spier
regelen voordat er door het lichaam actie wordt ondernomen. Dit kan door de nauwe
samenwerking met de
hersenen. Als spieren
een bepaalde houding
moeten volhouden
werken de spoeltjes
als fixatiezintuig.
Alfa-gamma
coactivatie
De myotatische reflex
zelf is feedback
gestuurd en passief; er
treedt verlenging in de
spier op en de reflex
treedt in werking. De
contractie van de spier kan ook, samen met de myotatische reflex vanuit de hersenen worden
gestuurd; feedforward en actief: vanuit de hersenen wordt via de gamma- motoneuronen de
gewenste lengte opgelegd; de gamma- motoneuronen exciteren de intrafusale vezels. De
hoeveelheid contractie die dan moet plaatsvinden wordt geschat op basis van eerdere
ervaringen en uit informatie die receptoren geven over de feitelijke belasting (bijv. het
gewicht van een stapel boeken die je aan het optillen bent). Tevens regelen de gamma
motoneuronen hierdoor de gelijktijdige lengteverandering van intra- en extrafusale vezels.
Hierdoor kunnen de intrafusale vezels lengteverandering blijven registreren; het meetbereik
van de intrafusale vezels verandert synchroon met de verkorting zodat feedback mogelijk
blijft. Bijvoorbeeld bij het onderhands optillen van een voorwerp:



Als eerste neemt de spanning op de spier toe, maar wordt nog niet korter. Vervolgens
door de gamma-activatie geeft de spierspoel meer afferente activiteit af.
De motoneuronen in het ruggenmerg worden geactiveerd , de bicepsspanning neemt
toe en de biceps wordt korter waardoor het voorwerp wordt opgetild. Ook wordt
hierdoor de spierspoel korter waardoor de afferente activiteit vermindert. De bicepsspanningstoename stopt.
Hierdoor worden voorwerpen met de juiste spanning opgetild.
13
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Golgi peesorgaan
Wanneer er te veel kracht wordt gegenereerd door de agonist, worden de sensorische
uiteinden van de agonist samengeknepen. De Golgi wordt geactiveerd. Via een inhiberende
motorneuron zal dit zorgen voor een afname van activiteit van motorneuronen. Dit zorgt
ervoor dat de spierkracht in de agonist afneemt en de contractie afneemt. Voorbeeld:
reguleren van constante kracht bij het vasthouden van een mok melk (zie afbeelding).
14
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Colleges 27 maart 2012
Dr. Scheurink
Hypofyse
De hypofyse, oftewel hersenaanhangsel, is een klier midden in het hoofd, onder de hersenen,
die vele hormonen afscheidt. De hypofyse vervult een belangrijke rol bij de regulering van
een groot aantal hormonen. De klier is ongeveer zo groot als een kikkererwt (doorsnede circa
één centimeter) en is gelegen in een holte in de schedelbasis, achter de neusrug. De hypofyse
is opgebouwd uit drie delen:



de voorkwab (pars anterior of adenohypofyse)
achterkwab (pars posterior of neurohypofyse)
de middenkwab (pars intermedia)
De middenkwab is bij mensen bijna niet aanwezig. Bij sommige diersoorten is deze echter
relatief groter. De achterkwab van de hypofyse staat met lange axonen direct in verbinding
met de hypothalamus. De voorkwab van de hypofyse is via een poortadersysteem verbonden
met de hypothalamus. Deze meet de hoeveelheden hormonen in het bloed en stuurt hormonen
naar de hypofyse wanneer er meer of minder van een hormoon nodig is.
15
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Neurohypofyse
De neurohypofyse of hypofyseachterkwab maakt
deel uit van het endocriene systeem. In feite
betreft het een verzameling axonale projecties die
vanuit de hypothalamus helemaal tot voorbij de
adenohypofyse of hypofysevoorkwab lopen. De
neurohypofyse bestaat vooral uit projecties van
neuronen ofwel axonen die van de nucleus
supraopticus en de nucleus paraventricularis van
de hypothalamus lopen. Deze axonen scheiden
peptidehormonen af in de haarvaten van de
hypofysepoortader. De neurohypofyse geeft
zowel vasopressine (ADH, Stimuleert het
vasthouden van vocht; zorgt voor een stijgende
bloeddruk en roept mannelijke agressie op) als
oxytocine (Samentrekking van de baarmoeder en
lactatie) af. Deze hormonen worden beiden in de
nucleus paracentricularis en in de nucleus supraopticus gemaakt.
Adenohypofyse
Met de adenohypofyse wordt het voorste deel van de hypofyse dat tevens het grootste deel
van de hypofyse vormt bedoeld. De adenohypofyse speelt een sturende rol bij allerlei
lichamelijke processen zoals stress, groei en voortplanting. De adenohypofyse scheidt
peptidehormonen af, waardoor onder meer het functioneren van de bijnier, lever, botten,
schildklier en gonaden wordt geregeld. De adenohypofyse wordt zelf aangestuurd vanuit de
hypothalamus en door middel van tegenkoppeling vanuit de doelorganen.
POMC
Pro-opiomelanocortin (POMC) is a precursor
polypeptide with 241 amino acid residues.
POMC is synthesized from the 285-amino
acid long polypeptide precursor, pre-proopiomelanocortin (pre-POMC), by the
removal of a 44-amino acid long signal
peptide sequence during translation. The large
molecule of POMC is the source of several
important biologically active substances
(multiple afgifte: meer hormonen van één
POMC molecuul splitsing (dus ook het
geproduceerde hormoon) is specifiek voor de endocriene cel).
16
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Hormonen afgegeven door de
adenohypofyse
Net zoals de neurohypofyse zal de
adenohypofyse verschillende hormonen
afgeven aan het lichaam. Dit gebeurt niet
via neuronen die hun peptidehormonen in
de neurohypofyse afgeven aan het bloed,
maar direct, zonder de tussenkomst van
neuronen.
1 TSH
Thyroïdstimulerend hormoon of TSH is
een hormoon dat geproduceerd wordt door
de voorkwab van de hypofyse (de
adenohypofyse). Het stimuleert de
schildklier (thyroïd) tot productie van
schildklierhormonen, welke essentieel zijn
voor normale groei en ontwikkeling en
effecten hebben op het metabolisme. De
hypofyse op zijn beurt wordt aangestuurd met thyroïd vrijmakend hormoon (TRH) vanuit de
hypothalamus.
2 Corticotropine
Corticotropine (voluit: adrenocorticotroop hormoon) of ACTH is een polypeptide hormoon
en een neurotransmitter. Het bestaat uit 39 aminozuren en het wordt geproduceerd en
afgegeven door de adenohypofyse en door sommige neuronen. ADH en CRH geproduceerd
in de hypothalamus stimuleren de afgifte van ACTH. ACTH werkt in op de bijnierschors en
stimuleert de aanmaak van corticosteroïden zoals cortisol en ook androgenen (sekssteroïden).
Cortisol remt op zijn beurt weer de afgifte van ACTH (negatieve feedback), door een direct
effect op de adenohypofyse en een indirect effect op de hypothalamus, waar het de afgifte
van CRH remt.
3 FSH/LH
Het follikelstimulerend hormoon (afgekort FSH, ook wel Follitropine genoemd) wordt
afgegeven door de hypofyse, samen met het luteïniserend hormoon (LH). Onder invloed van
deze hormonen wordt de hormoonproductie van andere geslachtshormonen geregeld. FSH
stimuleert bij de vrouw de groei en rijping van follikels in de eierstokken, en zet de follikels
aan tot productie van oestrogenen. Bij de man bevordert FSH de vorming van zaadcellen in
de teelballen door stimulatie van de Sertolicellen. Bepaalde andere geslachtshormonen
remmen de hypofyse in de afgifte van FSH (tegenkoppeling). Bij de man stimuleert FSH de
aanmaak en rijping van zaadcellen. De FSH-concentratie is bij mannen vanaf de puberteit
betrekkelijk constant. In de hypothalamus wordt GnRH (gonadotropin releasing hormone)
aangemaakt, dit is de zgn. releasing hormone van FSH en LH.
17
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
4 Prolactine
Prolactine is een hormoon dat aangemaakt wordt in de hypofyse (voorkwab). Het is voor het
eerst geïsoleerd door Oscar Riddle uit de hypofyse van runderen en blijkt bij de mens vooral
een stimulerende werking op het borstklierweefsel te hebben (afscheiding). De afgifte van
prolactine staat onder controle van de hypothalamus door de remmende werking van
dopamine.
5 Groeihormoon
Het menselijk groeihormoon (ook wel afgekort tot GH of HGH, (humaan) groeihormoon) of
somatotropine is een hormoon dat wordt gemaakt in de hypofysevoorkwab. De belangrijkste
functie is het stimuleren van de productie en afgifte van groeifactoren. Het groeihormoon
beïnvloedt slechts enkele soorten cellen. Groeihormoon wordt niet gelijkmatig geproduceerd
maar in korte pieken. De productie van groeihormoon vindt plaats bij lichaamsbeweging,
stress en ongeveer twee uur na het inslapen. De afgifte wordt in de hersenen geregeld door
twee stoffen: 'growth hormone releasing hormone' of GHRH en somatostatine. Ze komen via
speciale bloedvaten in de hypofyse. 'Growth hormone releasing factor' heeft als functie het
stimuleren van de afgifte, terwijl somatostatine de afgifte juist afremt.






TRH (TSH releasing hormone): TSH omhoog
CRH (corticotropin releasing hormone): ACTH omhoog
GnRH of FSH/LH-RH (gonadotropin releasing hormone): FSH + LH omhoog
GRH (GH releasing hormone): GH omhoog
GH inhibiting hormone (GIH = somatostatine): GH omlaag
Prolactine inhibiting hormone (PIH = dopamine): prolactine omlaag
18
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Geslachtsbepaling
Bij gewervelde dieren wordt de sekse bepaald door geslachtshormonen gevormd in de
indifferente gonade. Bij zoogdieren is dit feitelijk een één op één relatie met de genetische
constitutie en het is bij zoogdieren ook tot op heden niet mogelijk gebleken deze
geslachtsontwikkeling op kunstmatige wijze om te draaien. Een individu dat een X
chromosoom heeft van de moeder en een Y chromosoom van de vader zal een mannelijk
geslachtsontwikkeling volgen en een individu dat een X chromosoom heeft van de moeder én
een X chromosoom van de vader volgt een vrouwelijke geslachtsontwikkeling. Het X en Y
chromosoom worden de geslachtschromosomen genoemd. Een belangrijke component van de
secundaire geslachtsontwikkeling is "Anti Mullerian Hormone" dat zorgt voor een afbraak
van de in eerste instantie aangelegde gang van Muller, de afvoergang van de vrouwelijke
geslachtsproducten.
Anti Mullerian hormone (AMH)
Het Anti-Müllerian Hormone (AMH) is oorspronkelijk beschreven als het hormoon dat
ervoor verantwoordelijk is dat de buizen van Müller bij de man verdwijnen. Bij de vrouw
blijven ze bestaan, groeien ze uit tot de eileiders, en smelten ze samen leidend tot de vorming
van de baarmoeder.
Wolffian vs. Mullerian
Sexual differentiation is defined as the phenotypic development of structures consequent
upon the action of hormones produced following gonadal determination. The sex of an early
embryo cannot be determined because the reproductive structures do not differentiate until
the seventh week. Prior to this, the tissue is considered bipotential because it cannot be
identified as male or female. The internal genitalia consist of two accessory ducts: Wolffian
(male) and Mullerian (female). As development proceeds, one of the pairs of ducts develops
while the other regresses. Sex determination depends on the presence or absence of the sex
determining region of the Y chromosome, also known as the SYR gene. In the presence of a
functional SYR gene, the bipotential gonads develop into testes.
SYR gen
Het SRY-gen (afkorting voor Sex Determining Region of Y) of TDF-gen (afkorting voor
Testis Determining Factor) is bij de zoogdieren een geslachtsbepalend gen op het Ychromosoom. Dit gen werkt als een controlegen dat verschillende andere genen op de
autosomen en het X-chromosoom activeert en hierdoor vanaf de zesde week na de
bevruchting de vorming van de testes in de foetus op gang brengt. De testes secerneren
testosteron, een steroïd geslachtshormoon dat op zijn beurt de ontwikkeling van de andere
mannelijke geslachtskenmerken induceert. Het syndroom van Swyer is een Y-gebonden
erfelijke aandoeningen waarbij het SRY-gen ontbreekt. Hierdoor zal het embryo, ondanks de
aanwezigheid van een Y-chromosoom, zich toch uiterlijk ontwikkelen tot een meisje.
19
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Male development
The SRY gene when transcribed and processed produces SRY protein that binds to DNA and
directs the development of the gonad into testes. Male development can only occur when the
fetal testis secretes key hormones at a critical period in early gestation. The testes begin to
secrete three hormones that influence the male internal and external genitalia: they secrete
anti-Müllerian hormone (AMH, defeminiserend effect), testosterone (aanleg interne
geslachtsorganen), and dihydrotestosterone (DHT). Anti-Müllerian hormone causes the
Müllerian ducts to regress. Testosterone converts
the Wolffian ducts into male accessory structures,
including the epididymis, vas deferens, and
seminal vesicle. Testosterone will also control the
descending of the testes from the abdomen into the
scrotom. Dihydrotestosterone will differentiate the
remaining male characteristics of the external
genitalia.
DHT
Dihydrotestosteron (DHT) is een sterk biologisch
actieve stof die in de cel wordt gemaakt uit de zelf
minder actieve voorloper, testosteron, met behulp
van het enzym 5-α-reductase. Het heeft een 3x
sterkere androgene werking dan zijn voorloper
testosteron. Tijdens de embryonale ontwikkeling
zorgt DHT voor de ontwikkeling van de
EXTERNE PRIMAIRE geslachtskenmerken
(testosteron zorgt daarentegen voor de INTERNE
geslachtskenmerken. Ook kan het op latere leeftijd
kaalheid veroorzaken (5-α-reductase inhibitor als medicijn,
idem voor prostaatkanker om een prostaatvergroting
tegen te gaan).
20
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
21
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Androgeenongevoeligheidssyndroom
Het androgeenongevoeligheidssyndroom, afgekort tot AOS, is een aangeboren afwijking
waardoor iemand niet of onvoldoende reageert op mannelijke geslachtshormonen
(androgenen).
Het DNA van mannen en vrouwen verschilt doordat mannen een X- en een Y-chromosoom
hebben en vrouwen twee X-chromosomen. Vanaf de achtste week van de zwangerschap gaan
embryo's met XY-chromosomen veel androgenen produceren, waardoor ze mannelijke
geslachtskenmerken ontwikkelen. Embryo's met AOS hebben XY-chromosomen, maar
reageren niet op de mannelijke geslachtshormonen. Hierdoor ontwikkelen zich vrouwelijke
geslachtskenmerken.
Het is een misverstand dat mensen met AOS een beetje man en vrouw zijn. Omdat mensen
met AOS niet beïnvloed worden door het mannelijke hormonen, zien ze eruit als vrouw en
voelen ze zich ook echt vrouw. Er zijn echter een paar verschillen tussen hun lichaam en dat
van de gemiddelde vrouw. De belangrijkste zijn:





Ze hebben geen baarmoeder en eierstokken en kunnen dus geen kinderen krijgen
Ze menstrueren niet
Ze hebben geen oksel- en schaamhaar
Ze hebben geen acne
Ze hebben geen transpiratiegeur
Oestrogeen
Oestrogenen of estrogenen zijn een groep steroidhormonen die meestal vrouwelijke
hormonen genoemd worden, omdat ze een belangrijke rol spelen bij de ontwikkeling van de
vrouwelijke geslachtskenmerken, het reguleren van de menstruele cyclus en bij
zwangerschap. Maar oestrogenen komen ook wel in lage concentraties voor in het mannelijk
lichaam. Oestrogenen worden bij vrouwen onder andere afgescheiden door de eierstokken.
Ze spelen een belangrijke rol bij de lichamelijke ontwikkelingen in de puberteit, zoals de
groei van de baarmoeder en vagina en het groter worden van de borsten en de genitaliën.
Oestrogenen zijn van belang voor het soepel houden van de vagina, en voor de productie van
het cervix-slijm (dat weer van invloed is op de activiteit en levensduur van zaadcellen die de
vagina binnen komen).







Steroiden gemaakt uit cholesterol
Geproduceerd in gonaden en bijnierschors
Oestrogenen, androgenen en progesteron
Oestrogenen en androgenen hebben effecten in zowel man als vrouw
Progesteron alleen in vrouw (in man tussenproduct)
Oestrogenen vooral in vrouw, androgenen vooral in man
Gereguleerd door FSH en LH
22
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
LH
Het luteïniserend hormoon (LH) is een geslachtshormoon dat bij de vrouw de eirijping en de
eisprong (ovulatie) stimuleert. Na de eisprong stimuleert het de verdere ontwikkeling van het
Graafse follikel tot het geel lichaam (corpus luteum). Het geel lichaam ontwikkelt zich tot
een hormoonklier, dat hormonen gaat produceren. Deze hormonen zijn progesteron en de
oestrogenen (oestradiol en oestron). Ook bij mannen wordt LH door de hypofyse
geproduceerd. Het heeft invloed op de Leydigcellen in de teelballen. Deze cellen worden
gestimuleerd tot de vorming van het hormoon testosteron. De hoeveelheid hormonen in het
bloed bepaalt de LH-afgifte door de hypofyse (negatieve terugkoppeling).
FSH
Het follikelstimulerend hormoon (afgekort FSH, ook wel Follitropine genoemd) wordt
afgegeven door de hypofyse, samen met het luteïniserend hormoon (LH). Onder invloed van
deze hormonen wordt de hormoonproductie van andere geslachtshormonen geregeld. FSH
stimuleert bij de vrouw de groei en rijping van follikels in de eierstokken, en zet de follikels
aan tot productie van oestrogenen. Bij de man bevordert FSH de vorming van zaadcellen in
de teelballen door stimulatie van de Sertolicellen. Bepaalde andere geslachtshormonen
remmen de hypofyse in de afgifte van FSH (tegenkoppeling).De hormonen FSH en LH
worden door de hypofyse geproduceerd en spelen bij de vrouw een belangrijke rol in de
menstruatiecyclus. Gedurende de eerste twee weken van de menstruele cyclus (de folliculaire
fase) stimuleert FSH samen met LH de groei en rijping van follikels in de eierstokken en de
productie van oestrogenen. Na de ovulatie, in de luteale fase, zorgt LH samen met FSH voor
de aanmaak van progesteron door het corpus luteum. Progesteron remt de LH- en FSHproductie, waardoor deze hormonen uiteindelijk weer in een lage concentratie aanwezig
zijn.Onder invloed van progesteron wordt het baarmoederslijmvlies voorbereid op de
innesteling van de bevruchte eicel. Indien een zwangerschap uitblijft zal de productie van
progesteron door het corpus luteum geleidelijk aan gaan dalen, hetgeen uiteindelijk resulteert
in een menstruele bloeding.Bij de man stimuleert FSH de aanmaak en rijping van zaadcellen.
De FSH-concentratie is bij mannen vanaf de puberteit betrekkelijk constant.
Sertoli cell
De Sertoli-cellen, of voedstercellen, begeleiden de rijping van zaadcellen. Deze cellen
worden gestimuleerd door Testosteron afkomstig van de cellen van Leydig en Follikel
stimulerend hormoon dat door de hypofyse wordt gevormd. De cellen van Sertoli produceren
ook het hormoon inhibine, die zorgen voor de afremming van de testosteronproductie door de
cellen van Leydig. Zo creëren beide cellen in de testes een systeem van homeostase.De
Sertoli-cellen zorgen voor steun, bescherming en voeding van de zich ontwikkelende
zaadcellen. De spermatogenetische cellen (cellen betrokken bij de productie van zaadcellen)
liggen ingebed in het cytoplasma van Sertoli-cellen. De zich ontwikkelende zaadcellen
komen hierdoor niet meer in contact met het interstitium (ruimte met vloeistof tussen cellen)
en kunnen alleen voedingsstoffen uit het cytoplasma van de Sertoli-cellen krijgen en er
afvalstoffen aan afgeven.
23
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Effecten van oestrogenen op Gn-RH
In het college werd verteld dat hoge
oestrogeenspiegels zorgen voor een
verhoogde afgifte van het gonadotropine
releasing hormoon (GnRH). Dit is
opvallend omdat het één van de weinige
positieve-feedbacksystemen in ons
lichaam is. Er treedt pas een negatieve
feedback op wanneer de
oestrogeenwaarden gemiddeld of hoog
zijn. Dit is ook de reden waarom er in de
doorsnede anticonceptiepil weinig
oestrogeen zit en meer progesteron.
24
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Leydig cellen
Cellen van Leydig zijn cellen
die onder andere in de testes
(zaadballen) in het
bindweefsel tussen de
verschillende lobben (lobuli)
te vinden zijn. Daar
produceren zij onder invloed
van de gonadotrope hormonen
FSH en LH het mannelijke
hormoon testosteron.
Leydigcellen produceren
onder invloed van het
Luteïniserend Hormoon LH,
Androgenen zoals Testosteron.
Inhibine
Inhibine is een eiwit dat de
synthese en secretie van FSH
remt (NIET LH!). Inhibine wordt bij vrouwen gesynthethiseerd door de granulosacellen van
een zich ontwikkelend follikel in de ovaria. Dit eiwit speelt een rol bij de regulatie van de
menstruele cyclus. Bij vrouwen wordt FSH geproduceerd door de de adenohypofyse onder
invloed van GnRH. Ter hoogte van de granulosacellen zal door een toename in FSH
concentratie inhibine geproduceerd worden.
Inhibine wordt geproduceerd door de gonaden, de hypofyse, de placenta en andere organen.
Bij mannen inhibeert inhibine eveneens de FSH-productie. Dit leidt tot een verminderde
testosteronsecretie. Inhibine wordt bij mannen gesecerneerd door de Sertolicellen die gelegen
zijn in de tubuli seminiferi van de testes.
Neuropeptide Y
Een hoog neuropeptide Y-niveau zorgt voor een hongergevoel en verminderde fysieke
activiteit. Als het vetgehalte in het lichaam stijgt (verhoogde leptineafgifte), wordt door
kernen in de hypothalamus de neuropeptide Y-productie verminderd. Het kwam er in het
college op neer dat wanneer een rat honger had (hoog NPY) zal hij eerder kiezen voor
voedsel dan voor seks.
25
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Menstruatiecyclus
Tijdens de folliculaire fase geeft
de hypofyse (in de hersenen)
follikel stimulerend hormoon
(FSH) af dat de granulosacellen
van een follikel zal stimuleren tot
groei. FSH zorgt ervoor dat de
granulosacellen gelegen in het
ovarium oestradiol gaan
produceren. Zodra de oestradiol
concentratie boven een bepaalde
waarde komt te zitten, wordt door
de hypofysevoorkwab een grote
hoeveelheid luteïniserend hormoon
(LH) aan de circulatie afgegeven. Meerdere follikels (een zogenaamd cohort), gelegen in de
eierstok (ovarium) en bevatten elk een eicel (oöcyt). De follikels produceren gedurende deze
fase van de cyclus oestrogeen. Als de grootste follikel ongeveer een diameter van 17-20 mm
bereikt heeft zal de hypofyse piekgewijs LH produceren, waarna de follikel ongeveer 36 tot
48 uur later zal springen (ovulatie, zie verder bij de eicel). Het geproduceerde oestrogeen
zorgt voor groei (= proliferatie) van het endometrium in de baarmoeder (uterus). Deze
periode van menstruele cyclus heet daarom ook proliferatieve fase. Deze fase is wisselend in
duur (7 tot 21 dagen). Dit heeft gevolgen voor de vruchtbare periode (zie verder).
De tweede fase wordt luteale fase genoemd en begint op het moment dat de follikel
gesprongen is, en de eicel er uit verdwenen is. De granulosacellen van het follikel veranderen
van vorm en worden granulosa luteïnecellen. Onder invloed van het LH zullen deze
granulosa luteïnecellen progesteron gaan produceren. Het follikel zonder eicel wordt geel
lichaam (corpus luteum) genoemd en zal nog enkele dagen de productie van progesteron
blijven voortzetten. Onder invloed van de progesteron (en ook oestrogenen) verandert het
baarmoederslijmvlies waarbij de slijmklieren secreet produceren en afgeeft, en zo
klaargemaakt wordt voor de innesteling van het embryo. Deze fase heet daarom ook wel de
secretoire fase. Als dit geel lichaampje enkele dagen later stopt met de hormoonproductie,
doordat het niet ondersteund wordt door een zwangerschap geproduceerd hormoon hCG, zal
het baarmoederslijmvlies ten gronde gaan en een bloeding optreden.
Folliculaire fase
 Oestrogenen  triggert FSH/LH-RH secretie in de hypothalamus
 FSH  (positieve feedback)
 Follikel komt volledig tot ontwikkeling, inhibine afgifte  remt alleen
FSH niet LH
 Endometrium (cellaag aan de binnenkant van de uterus) wordt ontwikkeld
 Hoog LH  ovulatie
26
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Luteale fase
 Lege follikel + LH  corpus luteum  progesteron en relatief lage
oestrogeen
 Progesteron  verdikking van het endometrium
 Laag oestrogeen  FSH en LH  tot einde cyclus
 Degeneratie corpus luteum  oestrogenen en inhibine   afstoten
oppervlak endometrium (menses)
27
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Colleges 28 maart 2012
Dr. Buwalda
Spijsvertering
Spijsverteren of digestie betekent het verteren
van voedsel (spijs) tot stoffen die door het
lichaam kunnen worden opgenomen. Dit gebeurt
in het spijsverteringskanaal; buizen en
lichaamsholten waarin het spijsverteringsproces
plaatsvindt. In het maagdarmkanaal wordt het
voedsel (de spijsbrij)voortgestuwd en knedend
gemengd met de spijsverteringssappen door
beweging van het spierweefsel van de darm (de
peristaltiek).De spijsvertering kent 4 basale
processen die je moet kunnen onderscheiden
voor het tentamen, namelijk vertering, absorptie,
motiliteit en secretie (zie afbeelding hiernaast).
Vertering wordt gedaan door verschillende organen in het lichaam, waaronder de maag, de
darmen, de lever en de alvleesklier. De meeste voedingsstoffen in de voeding kunnen niet als
zodanig in het lichaam worden opgenomen. Het spijsverteringsstelsel heeft de volgende
taken:








Opname van voedsel
Mechanische verkleining van de voedselbrokken (kauwen en kneden)
Chemische verkleining onder invloed van enzymen (vertering)
Transport van de voedselbrij door het spijsverteringskanaal (slikken en peristaltiek)
Kneden en mengen van het voedsel (peristaltiek)
Overdracht van de voedingsstoffen aan het bloed (resorptie)
Uitscheiden van afvalstoffen door de lever in de darm
Afgeven van niet-verteerde resten (ontlasting)
Het duodenum, de nuchtere darm en kronkeldarm vormen samen de dunne darm die bij de
mens zes tot zeven meter lang kan zijn. Aansluitend hierop begint de dikke darm. Deze
begint met de blindedarm en eindigt bij de endeldarm. De blindedarm is een kort
'doodlopend' stuk dat eindigt met een wormvormig aanhangsel, ook wel appendix genoemd.
Appendicitis is een ontsteking van dit aanhangsel. Foutief spreken mensen vaak van
blindedarmontsteking.
De functie van de darm is het verteren en opnemen van voedingsstoffen. Eerst gebeurt er een
verteringsproces dat reeds in de mond begint.
Lichaamssappen vanuit verschillende organen komen terecht in de darm om het
verteringsproces op gang te brengen. De verteerde voedingsstoffen kunnen vervolgens door
de darmwand heen in het bloed worden opgenomen.
28
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
De maag
De maag is een gekromde zak en ligt links boven in de buikholte. De maag grenst aan de
lever, de milt, de alvleesklier, het middenrif en voor een gedeelte aan de dikke darm.
Afhankelijk van de inhoud en van de houding van het lichaam neemt de maag verschillende
vormen aan. Dienovereenkomstig kan men een haakvorm, een posthoornvorm of een
stierenhoornvorm onderscheiden. De slokdarm (oesofagus) komt bij de maagingang (pars
cardiaca) de maag in. Naar boven toe welft zich de koepel van de maag (fundu). Hier
verzamelen ingeslikte gassen zich. Ook zorgt de fundus ervoor dat de maag een grotere
opslagcapaciteit krijgt wanneer er veel wordt gegeten. Het maagcorpus (corpus gastricum)
gaat rechts beneden in de maaguitgang over (maagportier = pylorus). De delen van de maag
gaan zonder bijzondere grenzen in elkaar over. De binnenkant van de maag is bekleed met
een dikke slijmhuid, waarin de maagklieren ingebed liggen. De spierlaag van de maag bestaat
uit glad en dwarsgestreept spierweefsel. Hiermee kan de maag zich vernauwen en verwijden
en zo de peristaltische beweging van de slokdarm voor het transport van spijzen voortzetten.
De maag wordt omgeven door het buikvlies. Door het buikvlies kan de maag zich in de
buikholte bewegen, al naargelang de toename of afname van de omvang ervan, in verband
met voedselopname.
De maagwand bevat plooien in het bedekkende epitheel, de foveolae (gastric pits). Aan de
basis van de foveolae monden de klierbuizen uit, vaak meerdere per foveola. De cellen van
de foveola hebben allen een klierfunctie gekregen. Deze cellen zijn van het muceuze type en
hebben een helder cytoplasma.Afhankelijk van de celsoort scheiden de maagklieren
verschillende stoffen af. De hoofdcellen scheiden pepsinogeen af, dat in de maag omgezet
wordt in het enzym pepsine. Pepsine is voor de eiwitsplitsing bestemd. De wandcellen
vormen het maagzuur (zoutzuur). De slijmafscheiding door de nekcellen is belangrijk. Deze
slijmlaag beschermt de maag ertegen, zichzelf te verteren. In de G-cellen, die vooral in het
portiergedeelte van de maag gevonden kunnen worden, wordt het hormoon gastrine
afgegeven. Gastrine komt via de bloedsomloop bij de klieren van de maagkoepel en van het
maagcorpus en zet deze tot het afscheiden van maagsap aan. Zolang in het portiergedeelte
nog spijsdelen aankomen, die eiwitdeeltjes bevatten, wordt gastrine geproduceerd.
29
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
De dunne darm
De dunne darm is een onderdeel van het menselijk spijsverteringsstelsel. Ook de meeste
(zoog)dieren hebben een dunne darm. De dunne darm bestaat uit drie delen:
1. twaalfvingerige darm of duodenum (ca. 12 vingers lang 0,25m)
2. nuchtere darm of jejunum (ca. 2,5m lang);
3. kronkeldarm of ileum (ca. 3,5m lang);
De dunne darm is zo'n 5 tot 6 meter lang en haalt de belangrijkste voedingsstoffen uit het
eten.
Een belangrijke functie van de twaalfvingerige darm is het neutraliseren van de pH. De
chymus, de voedselbrij afkomstig uit de maag, is zeer zuur en zou de rest van het maagdarmstelsel kunnen beschadigen. De alvleesklier (pancreas) produceert bicarbonaat, een base
die de pH weer omhoog brengt. Daarnaast produceert de pancreas ook nog
verteringsenzymen, zoals trypsine, lipase en amylase, die de vertering voortzetten. Ook wordt
in de twaalfvingerige darm het gal toegevoegd aan de chymus, afkomstig van de lever en de
galblaas. De twaalfvingerige darm is naast pH-neutralisatie dus ook verantwoordelijk voor
een deel van de vertering. De volgende onderdelen moet je kennen:
–
–
–
–
Mucosa
• Epitheelcellenlaag (variabel karakter; tight junctions maag en colon,
dunne darm minder ‘tight’) (stamcellen; hoge turnover)
• Subepitheliale bindweefsellaag (zenuwen, bloed- en lymfevaten,
immuuncellen (macrofagen en lymfocyten) platen van Peyer)
• Gladde spiercellaag (effectieve oppervlakte)
Submucosa (bindweefsel met grotere bloed- en lymfevaten)
Muscularis externa
• Binnenste circulaire laag en buitenste longitudinale laag)
Serosa (bindweefsel)
30
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Motiliteit
Peristaltiek (A) is de knijpende
beweging van een buisvormig
orgaan, die ervoor zorgt dat het
voedsel vooruitkomt in het maagdarmstelsel of urine in de ureter
tussen nierbekken en blaas. Door
de peristaltiek is het bijvoorbeeld
mogelijk een glas water te
drinken terwijl men
ondersteboven hangt. Bij
peristaltiek trekken de
lengtespieren en de kringspieren
in de wand van de darm boven
(ofwel achter) de voedselbrij zich samen; deze samentrekking is reflexmatig en volgt op een
uitrekking van de darmwand door de voedselprop. Contracties van de GI tract kunnen zowel
tonisch als fasisch plaatsvinden. In de maag gebeurt dit met ongeveer 3 golven/min en in de
duodenum met ongeveer 12 golven per minuut (cellen van Cajal zijn pacemaker cellen). De
darm- en maagwand bevat een gladde spierlaag, bestaande uit single-unit smooth muscle.
Segmentale contracties (B) zorgen in de dunne darm voor menging. Hierbij wordt een
contractie op een bepaalde plaats niet gecoördineerd met activiteit voor en achter die plaats,
waardoor de inhoud proximaal en distaal wordt verplaatst.
Verteringsenzymen
De twaalfvingerige darm (ook wel duodenum genoemd) is de volgende plek waar het voedsel
verder wordt verteerd. De twaalfvingerige darm is bedekt met epitheel bestaande uit
microvilli en slijmvormende gobletcellen. De gevormde slijmlaag beschermt de cellen van de
darmen.
Lever en galblaas
Wanneer vet voedsel vanuit de maag in de twaalfvingerige darm arriveert, stimuleert dit de
afgifte van gal vanuit de galblaas en via de galgang naar het voedsel in de twaalfvingerige
darm. Het gal is in de lever geproduceerd en bestaat onder andere uit water, galzouten,
cholesterol en bilirubine (een gele stof die voornamelijk vrijkomt bij afbraak van oude rode
bloedcellen). De belangrijkste functie van het bittere gal is dat vetten worden geëmulgeerd
zodat de vetten makkelijker verteerbaar zijn.
31
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Alvleesklier
Naast gal worden er door de alvleesklier ook sappen in de twaalfvingerige darm afgegeven.
De alvleesklier produceert verschillende spijsverteringsenzymen voor de afbraak van eiwitten
(proteases), vetten (lipases) suikers (amylase) en grote hoeveelheden natriumbicarbonaat om
het maagzuur te neutraliseren.
Pariëtale cellen
De maagzuurproductie is de belangrijkste
oorzaak van deze klachten. Zonder zuur
zouden er immers ook geen klachten zijn.
Pariëtale cellen in de maagwand zorgen
ervoor dat zoutzuur het lumen in
getransporteerd wordt. Via een
protonpomp met H+/K+-ATPase-activiteit
wordt H+ actief het lumen in
getransporteerd door uitwisseling met K+.
Dit zuur komt van CO2 dat vanuit het
bloed de cel intreedt. Het ontstane HCO3wordt weer het plasma in getransporteerd ,
uitgewisseld tegen Cl-.
Bicarbonaatafscheiding pancreas
Zoals ik al zei scheidt de pancreas natriumbicarbonaat af, dat zal helpen bij het verhogen van
de pH. Dit gebeurt in de zgn. duct cells van de pancreas. Je moet begrijpen het verplaatsen
van ionen altijd gepaard gaat met het verplaatsen van water. Cystic firbrose is een ziekte
waarbij de CFTR kanalen niet goed werken, waardoor patienten taai slijm krijgen, zowel in
de longen als in het maag-darmstelsel
NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2
32
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Zout secretie
Net zoals bicarbonaat wordt er in
het maag-darmkanaal ook zout
(NaCl) uitgescheiden door
verschillende cellen in de
maag/darmwand. Deze cellen
worden ook wel de crypt cellen
genoemd. Merk ook op dat ook hier
CFTR kanalen in werking zijn.
Slijmbekercellen
Slijmbekercellen (gobletcellen) zijn gespecialiseerde cellen die gelegen zijn tussen de
enterocyten in de darmbekleding. Ze produceren slijm dat de darm bevochtigt.
Slijmbekercellen komen in de dikke darm meer voor dan in de dunne darm . De laag slijm die
de darmen bekleedt, bevat een groot aantal bicarbonaationen, die worden afgegeven door
cellen die onder de slijmbekercellen liggen. Slijm wordt afgegeven wanneer de
slijmbekercellen door zenuwuiteinden of door het contact met de darminhoud worden
geprikkeld. Het slijm dat door de slijmbekercellen wordt geproduceerd, beschermt de
darmwand tegen beschadigingen. Het slijm vormt daarnaast een enigszins kleverig,
geleiachtig medium dat de deeltjes van de ontlasting aan elkaar doet kleven. Het basische
slijm vormt een effectieve barrière tegen de zure omgeving van de darmholte en de kwetsbare
darmwand.
Gal
Gal wordt gemaakt door de lever en in de galblaas opgeslagen in ingedikte toestand. Gal
bestaat onder andere uit water, galzouten, cholesterol en bilirubine. Als vethoudend voedsel
de wand van de twaalfvingerige darm (duodenum) passeert veroorzaakt dit een
parasympatische prikkel in de galblaas en afgifte van het hormoon cholecystokinine
waardoor de gal wordt afgegeven via de galgang in de twaalfvingerige darm. Door de
galzouten in de gal worden vetten geëmulgeerd en ontstaan micellen zodat de vetten
makkelijker verteerbaar zijn.
33
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Enterisch zenuwstelsel
Het enterisch zenuwstelsel is het eigen zenuwstelsel van het spijsverteringsstelsel. Het
behoort tot het autonome zenuwstelsel. Het enterisch zenuwstelsel communiceert normaal
gesproken met het centraal zenuwstelsel via de nervus vagus en het orthosympatisch
zenuwstelsel. Maar onderzoek, waarbij de nervus vagus wordt doorgesneden, toont aan dat
het enterisch zenuwstelsel ook geheel zelfstandig kan functioneren alsof het een eigen "brein"
heeft. Het bevat efferente en sensorische zenuwcellen en interneuronen en het maakt gebruik
van meer dan 30 neurotransmitters, waaronder acetylcholine, dopamine en serotonine. Deze
en andere eigenschappen maken het voor het enterisch zenuwstelsel mogelijk als een
zelfstandig systeem te functioneren.
CCK
Cholecystokinine (CCK) is een hormoon en een neurotransmitter. Het is samengesteld uit
verschillende aminozuren en wordt in het lichaam afgegeven door de twaalfvingerige darm
en het jejunum. Als hormoon werkt CCK in op de alvleesklier, die daardoor enzymen
afscheidt die zorgen voor de vertering van proteïnen, vetten en koolhydraten. Ook werkt het
in op de galblaas, die daardoor gal afscheidt, dat zorgt voor het emulgeren van vetten, zodat
die gemakkelijker door het lichaam worden opgenomen. Ook zorgt het voor een
verzadigingssignaal, door inwerking op de nervus vagus, die op zijn beurt zal inwerken op de
nucleus van de tractus solitarius.
Ghreline
Ghreline is een hormoon dat vooral afgescheiden wordt door de maagwand en dat de eetlust
opwekt. De naam komt van growth hormone-releasing peptide. Het is dus een peptide dat
aanzet tot vrijstelling van groeihormoon. Ghreline is het enige bekende hormoon dat
voedselinname stimuleert. Er zijn vele hormonen bekend die de voedselbehoefte remmen,
zoals leptine.
34
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Vertering koolhydraten
De vertering van koolhydraten begint in
de mond. Het speeksel bevat een enzym
dat koolhydraten afbreekt. De maag
bevat geen enzymen die inwerken op
koolhydraten. Pas in de dunne darm gaat
de vertering van koolhydraten verder.
Zetmeel en tweevoudige suikers worden
afgebroken tot enkelvoudige suikers,
namelijk glucose, fructose en galactose.
De glucose, fructose en galactose worden
via de darmwand in het bloed
opgenomen.
Microvillus
Microvilli zijn microscopische uitstulpingen van het celmembraan die het oppervlak van
cellen drastisch vergroten. Microvilli zijn te vinden in de brush border in de dunne darm.
Door het grote oppervlak kan voedsel makkelijk worden opgenomen. Iedere microvill heeft
zijn eigen ader, slagader en lymfevat voor de opname van grotere moleculen die niet goed in
bloed oplossen zoals vetten. Deze cellen gebruiken geen glucose voor hun metabolisme maar
een aminozuur (glutamine), zodat suiker efficiënt kan worden opgenomen.
Vertering eiwitten
De spijsvertering van eiwit begint in de maag.
Met behulp van een enzym uit het maagsap
worden eiwitten afgebroken tot kleinere
deeltjes. Deze deeltjes heten peptiden. De
peptiden komen in de dunne darm terecht
waar ze worden afgebroken tot aminozuren.
Drie enzymen zijn verantwoordelijk voor het
afbreken van peptiden tot aminozuren. Deze
drie enzymen komen uit de alvleesklier en uit
de dunne darm. De aminozuren worden via de
wand van de dunne darm opgenomen in het
bloed. De afbraak van eiwitten vindt plaats
door middel van exopeptidases en
endopeptidases (zie afbeelding hiernaast).
35
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Vertering van vet
De vertering van vet begint in de dunne darm. Daarbij is gal uit de lever onmisbaar. Het gal
zorgt voor het emulgeren van vet (kleine druppeltjes maken van vet), zodat de enzymen er
beter op in kunnen werken. De alvleesklier vormt een enzym dat het vet afbreekt, en hierbij
ontstaan vetzuren. Ook de dunne darm vormt een vet-afbrekend enzym. De vetzuren worden
door de darmwand opgenomen en daar weer opgebouwd tot vetten. Ook worden ze daar
voorzien van een eiwitmanteltje voor het vervoer door het bloed.
36
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Colleges 3 april 2012
Dr. Scheurink
Werking nefron
De eerste stap is het persen van water met opgeloste stoffen uit het bloed. Bloedcellen en
grote eiwitten blijven hierbij achter in het bloed. Dit proces vindt plaats in het zeeflichaampje
(glomerulus), een kluwen van haarvaten. De kant van het bloedvat wat het kapsel van
Bowman in gaat heeft een grotere diameter dan de kant die er uit gaat. Hierdoor bouwt de
druk in de glomerulus hoog(er) op en wordt er nog meer vloeistof uit het bloedvat geperst.
Vervolgens wordt het vocht wordt opgevangen in het kapsel van Bowman dat het
zeeflichaampje omhult, het heet dan de voorurine, vanaf daar stroomt het door de lange en
kronkelige nierbuisjes (tubuli contorti) naar de urineblaas. In deze buisjes worden stoffen
zoals bv. glucose (suiker), K+-ionen, water, en NaCl (keukenzout) terug afgegeven aan het
bloed. Sommige stoffen (zoals NaCl) doen dit door zgn. actief transport, anderen (zoals water
en glucose) doen dit door passief transport.
Proximale tubulus
Het door de glomerulus gefiltreerde vocht
stroomt vanaf het kapsel van Bowman in de
proximale tubulus contortus. Het (ultra)filtraat in
de proximale tubulus is hypotoon t.o.v. het
omgevende bloed. Hierdoor worden grote
hoeveelheden water door osmose uit het nefron
verwijderd. Er treedt ook actieve reabsorptie van
glucose, zouten en aminozuren op.
Lus van Henle
Het filtraat uit de proximale tubulus komt
vervolgens in de lis van Henle terecht. Deze
bestaat uit een afdalend en een opstijgend deel.
Beide zijn weer verdeeld in een dunner en dikker deel. De daadwerkelijke 'lus' ligt in het
dunne deel. In de Lis van Henle worden door gebruik te maken van het tegenstroomprincipe
nog meer opgeloste stoffen teruggewonnen, maar vooral wordt ook heel veel water weer
geresorbeerd. Aan het eind van de lis van Henle is nog zo'n 6% van het water en 4% van de
zouten in de voorurine over. De lis van Henle wordt ook wel de lus van Henle genoemd. Het
schijnt dat het tegenwoordig vaak gebruikte "lis" een typefout was in een lesboek (voor de
Universiteit) en dat deze fout overgenomen is, en zo vaak is gebruikt dat deze spelling als
gangbaar beschouwd wordt.
Distale tubulus
In de distale tubulus wordt nog meer zout uit de voorurine gepompt, daardoor wordt de
osmotische waarde veranderd en water volgt het zout terug naar het bloed.
37
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Verzamelbuis
Tenslotte komt de overgebleven vloeistof uit in de verzamelbuis, vanwaar het via het
nierbekken en de urineleider naar de urineblaas stroomt. De wand van de verzamelbuis is
normaal niet doorlaatbaar voor water, maar wordt dit wel onder invloed van het antidiuretisch
hormoon (ADH of vasopressine, gemaakt door de neurohypofyse). Bij aanwezigheid van dit
hormoon stroomt er dus nog extra water uit het lumen naar het interstitium onder invloed van
de in de lis van Henle door middel van tegenstroom opgewekte osmotische gradiënt. Zo is de
urine nog sterker geconcentreerd.
Bloedvoorziening
Ieder nefron heeft zijn eigen
bloedvatstelsel. De afferente
(aanvoerende) en efferente
(afvoerende) arteriolen voeren het
bloed van en naar het kapsel van
Bowman. De afferente arteriool
vervoert het bloed van de
leverkwabslagader naar het kapsel
om gefilterd te worden. De
efferente arteriool vervoert het
bloed van het kapsel naar de
medullaire plexus (netwerk in het
schors) en vervolgens naar de
leverkwabader.
Urineproductie is het resultaat van glomerulaire filtratie, tubulaire reabsorptie en tubulaire
secretie
Een van de belangrijkste functies van de nieren is het klaren van schadelijke stoffen uit het
bloed en het resorberen van bruikbare stoffen. De eerste fase om deze functie uit te kunnen
voeren is de filtratie van vocht uit de glomerulaire capillairen in de renale tubuli, Dit proces
wordt glomerulaire filtratie genoemd. Als het glomerulaire filtraat door de tubuli stroomt,
neemt het volume van het filtraat af. Ook verandert de samenstelling van het filtraat. Deze
processen hebben plaats tijdens de tubulaire reabsorptie en secretie. Beide processen kunnen
in activiteit erg variëren. Dit is afhankelijk van de behoefte van het lichaam. De excretie van
stoffen met de urine is afhankelijk filtratie, reabsorptie en secretie. Deze relatie kan
uitgedrukt worden met de volgende formule:
• Urineproductie = Filtratie – Reabsorptie + Secretie
38
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Elk van deze fysiologische processen
wordt gecontroleerd en een
nettoverandering van de excretie kan dus
een gevolg zijn van veranderingen in de
glomerulaire filtratie (GFR), tubulaire
reabsorptie en tubulaire secretie.
De renale doorbloeding bedraagt 22
procent van het HartMinuutVolume
(HMV). De bloedvoorziening van de
nier verloopt via de a. renalis. De a.
renalis vertakt zich in interlobaire
arteriën, arterie arcuatus, interlobulaire
arteriën en afferente arteriolen. De
afferente arteriolen vertakken zich verder
in glomerulaire capillairen. In
laatstgenoemde start de filtratie van
vocht en opgeloste stoffen.
TENTAMENVRAAG: Filtration pressure in the renal corpuscle depends on hydrostatic
pressure, colloid osmotic pressure, and fluid pressure.
39
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Regulatie van het GFR
Om te zorgen dat de hydrostatische druk altijd hoger is dan de colloïde osmotische druk en de
vloeistofdruk (Pfluid in de afbeelding hierboven) bij elkaar opgeteld, zijn er een drietal
regelmechanismen die samen deel van de autoregulatie van de glomerulaire filtratie
uitmaken. Ten eerste is er de myogene regulatie:



Arteriële druk. Een stijging van de arteriële druk verhoogd de glomerulaire
hydrostatische druk en de GFR. Dit effect wordt echter opgevangen door
autoregulatie, welke het effect van bloeddruk op de glomerulaire hydrostatische druk
minimaliseert.
Afferente arteriole weerstand. Een stijging van de weerstand van de afferente
arteriolen verlaagt de glomerulaire hydrostatische druk en GFR (zelfde als afbeelding
C, alleen dan treedt er vasoconstrictie op in de afferente arterie.
Efferente arteriole weerstand. Een stijging van de weerstand van de efferente
arteriolen verhoogt de weerstand van doorbloeding van de glomerulaire capillairen en
de glomerulaire hydrostatische druk. Hierdoor stijgt de GFR (zo lang de nierbloeding
niet afneemt). Als de efferente constrictie meer dan drie keer zo hoog wordt,
veroorzaakt de grote daling van nierbloeding eerder een daling van de GFR.
2. De tubuloglomerulaire feedback
Normal renal function requires that the flow through the nephron is kept within a narrow
range. When tubular flow (that is, GFR) lies outside this range, the ability of the nephron to
maintain solute and water balance is compromised. Additionally, changes in GFR may result
from changes in renal blood flow (RBF), which itself must be maintained within narrow
limits. Elevated RBF may damage the glomerulus, while diminished RBF may deprive the
kidney of oxygen. Tubuloglomerular feedback provides a mechanism by which changes in
GFR can be detected and rapidly corrected for on a minute-to-minute basis as well as over
sustained periods.
40
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Regulation of GFR requires both a mechanism of detecting an inappropriate GFR as well as
an effector mechanism that corrects it. The macula densa serves as the detector, while the
glomerulus acts as the effector. When the macula densa detects an elevated GFR, it releases
several molecules that cause the glomerulus to rapidly decrease its filtration rate.
(Technically, the macula densa detects a SNGFR, single nephron GFR, but GFR is used here
for simplicity.) The macula densa is a collection of densely packed epithelial cells. As the
TAL ascends through the renal cortex, it encounters its own glomerulus, bringing the macula
densa to rest at the angle between the afferent and efferent arterioles. The macula densa's
position enables it to rapidly alter glomerular resistance in response to changes in the flow
rate through the distal nephron. The macula densa uses the composition of the tubular fluid as
an indicator of GFR. A large sodium chloride concentration is indicative of an elevated GFR,
while low sodium chloride concentration indicates a depressed GFR. Sodium chloride is
sensed by the macula densa by an apical cotransporter (NKCC2). Detection of elevated
sodium chloride levels triggers the release of signaling molecules from the macula densa,
causing a drop in GFR. This drop is thought to be mediated largely by constriction of the
afferent arteriole (zie afbeelding).
3. Autonomische regulatie
Tenslotte kan de GFR nog gereguleerd worden d.m.v. het autonome zenuwstelsel. Dit houdt
in dat het zenuwstelsel m.b.v. bepaalde neurotransmitters vasoconstrictie en vasodilatie kan
doen laten optreden. Hier werd niet veel over verteld tijdens het college.
41
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Waterhuishouding
Bij de regulatie van de waterhuishouding worden zowel de inname als de uitscheiding
gestuurd. De waterinname wordt gereguleerd door de dorstprikkel. De dorstprikkel ontstaat:



Na activering van de osmoreceptoren in de hypothalamus bij verhoging van de
osmolaliteit van het extracellulaire compartiment (vuren bij een hoge osmolaliteit).
Na activering van de baroreceptoren in de aortaboog bij een te lage bloeddruk en/of
extracellulair volume;
Na stimulatie van het RAAS door renale hypoperfusie waarna angiotensine II het
dorstcentrum stimuleert.
De wateruitscheiding wordt voornamelijk gestuurd door de aanwezigheid van het
hypofysehormoon vasopressine. Vasopressine bindt aan de (vasopressine)V2-receptoren van
de verzamelbuis waardoor waterkanalen (aquaporiën) in de luminale membraan worden
geplaatst, hetgeen leidt tot passieve terugresorptie van water langs de osmotische gradiënt
van de verzamelbuis en het hypertonische medullaire interstitium. Vasopresine wordt aan het
bloed afgegeven, eveneens na signalen van de osmo- en de baroreceptoren.
Functies van water
The human water balance is essential for health. Water is taken in via fluids and solid food
with intake varying according to thirst, hunger and appetite. Water is vital for human life. The
proportion of body weight made up of water is dependent upon age and sex and ranges
between 75% in newborn babies and around 50% in the elderly. 10% of this is found in the
blood, 70% in the cells and 20% outside the cells (tissue fluid). There is a continuous
exchange taking place between the fluid within the cells and that outside the cells (osmosis)
so that the cells are always supplied with sufficient fresh water.
Functions of water:

Serves as a solvent. In our bodies water acts as a solvent for our food so that this can
be transported and processed. It also serves to
dilute a number of harmful substances.

Serves as a lubricant

Regulator of body temperature. An additional
important role of water is to regulate body
temperature. Alongside other regulatory
mechanisms, sweating also helps maintain body
temperature constant at around 37°C, regardless how cold or warm it is outside the
body.

Allows chemical reactions to occur. Chemical processes are continually taking place
in the body. Metabolism, muscular action, nerve transmission processes – these would
all be impossible without these chemical processes.
42
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Vasopressine
ADH speelt een belangrijke rol bij de resorptie van water in de distale tubulus en de
verzamelbuis in de nieren. ADH wordt afgegeven door de neurohypofyse (posterior). De V2receptoren van de nieren dienen als bindingsplaats voor ADH. Door het stimuleren van
waterresorptie zorgt ADH ervoor dat er minder water in de urine terechtkomt. Hierdoor wordt
de osmolaliteit van urine verhoogd en de osmolaliteit van het bloed verlaagd. ADH heeft ook
een vaatvernauwende werking. Bij gebrek aan antidiuretisch hormoon treedt een centrale
diabetes insipidus op, waarbij de patiënt water niet goed vast kan houden en ontzettend veel
moet drinken (soms wel 10-20 liter per dag of meer) om niet uit te drogen. De afgifte van
ADH wordt gereguleerd door osmotische receptoren in de hypothalamus en
bloeddrukreceptoren in het hart, de longvaten, de sinus caroticus en door de aanwezigheid
van angiotensine II.
43
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
ACE-remmers
ACE-remmers zijn medicijnen die de werking van angiotensine-converting enzyme (ACE) in
de weefsels en het bloedplasma remmen.Renine-angiotensine-aldosteronsysteem (RAAS):
Angiotensinogeen wordt gesynthetiseerd in de lever. Renine (gevormd in nier) zet
angiotensinogeen om in angiotensine I, en ACE zet angiotensine I om in angiotensine II.
Angiotensine II is een stof met een krachtige vaatvernauwende werking. Een ACE-remmer
remt de werking van ACE waardoor de omzetting van angiotensine I in angiotensine II
vermindert. Doordat de vorming van angiotensine II wordt geremd, wordt vaatvernauwing
verminderd, en dus wordt de bloeddruk verlaagd. Door de verlaging van de bloeddruk wordt
het hart minder belast (afterloadreductie), waardoor bij hartfalen het hart tegen een lagere
weerstand in kan pompen. Angiotensine II induceert ook de productie van Aldosteron.
Aldosteron heeft een stimulerend effect op de natrium- en water-retentie, oftewel de nieren
gaan zout en water vasthouden. Hierdoor stijgt het bloedvolume en daarbij ook de bloeddruk.
De belangrijkste functie van een ACE-remmer is de rem van de aanmaak van Aldosteron en
daarbij een rem op het toenemen van het bloedvolume en daarbij de bloeddruk (afbeelding
hieronder globaal kennen).
44
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
45
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
46
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Colleges 5 april 2012
Dr. Scheurink
Shivering thermogenesis
One method to raise temperature is through shivering. It produces heat because the
conversion of the chemical energy of ATP into kinetic energy causing some of the energy to
show up as heat. It is not 100% efficient. No real movement is produced in shivering because
opposing (antagonistic) muscle pairs are activated at the same time resulting in the shivering.
An example of shivering thermogenesis is the process by which the body temperature of
hibernating mammals (such as some bats, some ground squirrels, etc) is raised as these
animals "wake up" from hibernation.
Non-shivering thermogenesis
Non-shivering thermogenesis usually
occurs in brown adipose tissue (brown
fat) that is present in human infants, and
hibernating mammals. Non-shivering
thermogenesis can be obligatory or
facultative. Obligatory thermogenesis is
the heat production automatically
caused by the metabolic rate, while
facultative thermogenesis can be
activated in cold exposure to raise body
temperature.
Bruin vetweefsel
Bruin vetweefsel is een type vetweefsel dat warmte kan produceren door de oxidatie van vet.
De vetcellen in dit weefsel hebben grote hoeveelheid mitochondriën die zorgen voor de
bruine kleur. Dit in tegenstelling tot vetcellen in het wit vetweefsel, dat minder
mitochondriën heeft. Bruin vetweefsel komt alleen voor bij zoogdieren.Bij mensen start de
ontwikkeling van bruin vetweefsel na de 30ste week van de zwangerschap. Vroeggeborenen
hebben hierdoor vaak problemen om hun lichaamstemperatuur te handhaven. Bij zuigelingen
is bruin vetweefsel vooral aangetroffen rond de romp en in het nekgebied. Er werd gedacht
dat volwassenen of geen bruin vetweefsel hadden of dat ze heel weinig hadden, maar dan met
nauwelijks activiteit. Rond het jaar 2000 kwamen er steeds meer aanwijzingen dat
volwassenen bruin vetweefsel hebben. Dit is voornamelijk gevonden rond de nek en de
schouders. Ook werd ontdekt dat dit weefsel actiever is dan voorheen gedacht. Dikke mensen
blijken minder bruin vetweefsel te hebben dan slanke mensen, omdat zij (i.t.t. slanke mensen)
een goede isolatielaag hebben. Slanke mensen gebruiken het bruine vetweefsel om hun
lichaamstemperatuur te reguleren. Dit is het type weefsel dat wordt afgebroken wanneer men
het koud heeft.
47
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Thermoceptie
Het organisme gebruikt thermoceptie om de normale temperatuur van zijn lichaamsdelen te
handhaven. De normale temperatuur is de bij het betreffende lichaamsdeel in bepaalde
omstandigheden horende evenwichtstemperatuur. In de omstandigheid van ziekte kan een
verhoogde evenwichtstemperatuur nodig zijn (koorts). In de omstandigheid van vrieskou kan
het relatief koel laten van de niet vitale buitenste lichaamsdelen nodig zijn (onderkoeling).
Om continu terug te kunnen keren naar de normale temperatuur, sturen de hersenen via de
binnenkomende temperatuurprikkels twee soorten evenwichtszoekende processen aan. Dat
zijn de opwarmende en de afkoelende lichaamsprocessen, beide zowel onbewust als bewust.
Bewuste opwarmende lichaamsprocessen zijn bijvoorbeeld klappertanden en kippenvel
tonen. Tot de onbewuste verkoelingsprocessen behoren het verwijden van huidporiën en het
uitzweten van transpiratievocht. Mensen en dieren met enig bewustzijn handelen ook
doelgericht om zich op te warmen of af te koelen. Voorbeelden daarvan zijn handblazen,
voetstampen en beschutting zoeken ter opwarming, en rustig aan doen (siesta houden) en zich
luchtiger kleden ter afkoeling.
48
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Temperatuurreceptoren
Aan de buitenkant van het lichaam zijn het
zenuwuiteinden in (vooral) de huid, het hoornvlies en
het trommelvlies, en aan de binnenkant van het
lichaam zijn het zenuwuiteinden in de organen en in
het bewegingsapparaat. Ook binnen de hersenen, in de
hypothalamus, binnen zich temperatuur-receptoren die
de temperatuur van het bloed meten Van deze locaties
is de huid verreweg de belangrijkste voor de
thermoceptie. Zowel omdat de huid het grootste
orgaan is dat direct met de buitenwereld in contact
staat, als omdat de huid omgekeerd ook het grootste
orgaan is dat met de rest van het lichaam verbonden is.
Door de directe verbinding met de buitenwereld kan
via de huid snel veel informatie over de omringende
temperatuur doorgegeven worden. En omgekeerd,
door het grote oppervlak van de huid dat direct
verbonden is met het lichaam kunnen ook veel verkoelende en verwarmende processen het
effectiefst via de huid verlopen. Gegeven de twee manieren waarmee een organisme kan
terugkeren naar de normale temperatuur, namelijk opwarmen en afkoelen, zijn er
logischerwijs twee soorten temperatuur-prikkels. Te weten warmte-prikkels bij temperaturen
boven de normale lichaamstemperatuur en kou-prikkels bij temperaturen onder de normale
lichaamstemperatuur.
Warmte-prikkels activeren gespecialiseerde receptoren die significante bovennormale
temperaturen van betreffend lichaamsdeel doorgeven aan de hersens. De aan de hersenen
middels zenuwpulsen doorgegeven warmte-prikkels activeren een ingenieus samenspel van
compenserende afkoelingsprocessen én decompenserende opwarmingsproccesen. (Zie hierna,
onder Samenspel). De intensiteit van de doorgegeven zenuwpulsen neemt toe met de snelheid
waarmee de temperatuursverhoging optreedt. Bij opwarmen geven de warmte-receptoren
meer pulsen af dan bij afkoelen. Warmte-receptoren heten ook wel 'lichaampjes van Ruffini'.
Deze lichaampjes detecteren warmte via het registreren van door hogere temperaturen
veroorzaakte weefsel-uitzetting.
Kou-prikkels activeren receptoren die significante lager dan normale temperaturen van
betreffend lichaamsdeel doorgeven aan de hersens. Deze doorgegeven kou-prikkels activeren
een samenspel van compenserende opwarmingsprocessen en decompenserende
afkoelingsprocessen. Bij afkoeling geven kou-receptoren meer pulsen af dan bij opwarmen.
De Kou-receptoren zijn talrijker dan de warmte-receptoren. Er zitten op een vierkante cm
handoppervlak bijvoorbeeld 1 á 5 kou-receptoren tegen 0,4 warmte-receptoren. Koureceptoren heten ook wel 'lichaampjes van Krause'. Ze detecteren kou doordat ze reageren op
door lagere temperaturen veroorzaakte weefselkrimp.
49
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
50
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Laterale inhibitie
Laterale inhibitie wil zeggen dat, als een zenuwcel (in de hersenen) geactiveerd wordt (vuurt)
dit leidt tot de onderdrukking (of inhibitie) van de zenuwcel die ernaast ligt. Dit verschijnsel
helpt ons om twee prikkels van elkaar te onderscheiden, zoals wanneer je zwarte letters leest
op een wit blad. De zwarte letters zullen de cel doen vuren, en de hersenen zorgen ervoor dat
wat ernaast ligt zeker wordt gepercipieerd als 'niet zwart'.
Tonische receptoren
A tonic receptor is a sensory
receptor that adapts slowly to a
stimulus and continues to produce
action potentials over the duration
of the stimulus. In this way it
conveys information about the
duration of the stimulus. Some tonic
receptors are permanently active
and indicate a background level.
Examples of such tonic receptors
are pain receptors, joint capsule,
and muscle spindle.
51
Fysiologie Mens en Dier
Niek Groot
Phasic receptors
A phasic receptor is a sensory receptor
that adapts rapidly to a stimulus. The
response of the cell diminishes very
quickly and then stops. It does not
provide information on the duration of
the stimulus; instead some of them
convey information on rapid changes in
stimulus intensity and rate. An example
of a phasic receptor is the Pacinian
corpuscle.
Umami
Uit onderzoek, gepubliceerd
in 1908, is gebleken dat we
een vijfde smaak hebben die
gevoelig is voor glutamaat,
een van de twintig
aminozuren. Glutamaat
wordt ook als
smaakversterker gebruikt in
de vorm van het additief
mononatriumglutamaat,
tegenwoordig in veel kanten-klare etenswaren, zoals
zoute snacks en
bouillonblokjes, te vinden.
Over het effect ervan op de
andere smaken is weinig
bekend. Umami verhoogt de
speekselafscheiding en
versterkt de hartig zoute en
zoete smaken. Umami komt
van nature in veel
etenswaren voor die vrij
glutamaat bevatten, zoals
vlees, erwten, belegen kaas
en zeewier.
52