2.3 Anatomische vlakken en doorsneden

De verschillende onderdelen van hemoglobine kennen een verschillende bestemming. De aanwezige globine-eiwitketens worden afgebroken tot aminozuren, die worden hergebruikt voor nieuwvorming van hemoglobine of functioneren als brandstofbron. De haemring wordt opengebroken en het vrijgekomen Fe2+ komt opnieuw in de plasmapool terecht waar het getransporteerd wordt aan transferrine. De hoeveelheid haemijzer die dagelijks wordt hergebruikt, overstijgt de hoeveelheid die uit de darm wordt geabsorbeerd. Dagelijks wordt ±26 mg ijzer in hemoglobinemoleculen ingebouwd, terwijl de dagelijkse absorptie van 1-2 mg uit de voeding voldoende is om het dagelijkse ijzerverlies te compenseren. Overtollig ijzer wordt overgedragen aan de voorraadweefsels (lever, milt en beenmerg), waarin het met het eiwit apoferritine de verbinding ferritine vormt. Als de totale ijzervoorraad de opslagcapaciteit van ferritine overstijgt, wordt het ijzer opgeslagen onder de vorm van hemosiderine, een onoplosbaar geheel in de cellen van lever, milt en beenmerg. Van alle ijzer in het lichaam is ongeveer 70% gebonden aan het haem in hemoglobine, 5% aan andere ijzerhoudende eiwitten en enzymen, 25% bevindt zich in opslagvorm (ferritine en hemosiderine). Minder dan 1% circuleert in het bloed, gebonden aan transferrine. Het restant van de opengebroken haemring wordt tot bilirubine geoxideerd. Dit metaboliet vertoont nog steeds een sterke kleur, oranjerood-geel. Bilirubine kan niet verder worden afgebroken en wordt door de lever met de gal uitgescheiden in de dunne darm. Galvloeistof en vervolgens de urine en faeces danken aan bilirubine en zijn metabolieten hun kenmerkende kleur.

figuur 13: levenscyclus van rode bloedcel

Voedingszuren – Daarnaast kennen protonen ook hun oorsprong binnen de opgenomen voeding. Vrije zuren in de voeding, bijvoorbeeld citroenzuur, ascorbinezuur… geven protonen af.

Nog belangrijker voor de protonenhuishouding zijn de aanwezige zwavelbevattende aminozuren in eiwitrijke voeding die door omzetting aanleiding geven tot zuren.

Gewoonlijk kunnen de metabole zuren opnieuw gebruikt worden of snel uitgescheiden worden, waardoor de concentratie niet sterk toeneemt en ze vlot gebufferd kunnen worden door het lichaam. Als zuren echter in grote hoeveelheden worden gevormd (bijvoorbeeld bij langdurig vasten of diabetes mellitus) belasten ze de buffersystemen en kunnen ze aanleiding geven tot metabole acidose.

7.5.2 Buffersystemen van het bloedplasma

Onafhankelijk van de oorsprong van H+ ionen kan gesteld worden dat een overmaat H+ ionen wordt gebufferd. Een buffer bindt de vrije H+ ionen, waardoor ze geen invloed hebben op de pH. Op die manier wordt de pH constant gehouden. De binding aan de buffer is echter reversibel. Als de H+ ionen concentratie opnieuw daalt in het omringend milieu dan kan de buffer de gebonden H+ ionen opnieuw vrijzetten. De kleine verstoringen van de zuur-base huishouding kunnen in het bloed worden opgevangen door meerdere buffersystemen. De kwantitatief belangrijkste buffersystemen zijn het koolzuur/bicarbonaat systeem en het eiwitbuffersysteem, voornamelijk hemoglobine.

7.5.2.1 Het H2CO3/NaHCO3 buffersysteem

Er is in het bloed een voorraad vrije bufferionen, HCO3 - (bicarbonaat), dat met Na+ een zout vormt:

NaHCO3 -> Na+ + HCO3

De vrije HCO3 - ionen vormen met H+ ionen een zwak zuur, H2CO3 (koolzuur) H+ + HCO3 - <-> H2CO3

H2CO3 valt in een waterige oplossing onmiddellijk en vrijwel volledig uiteen in H2O en CO2: H2CO3 <-> H2O + CO2

Er is dus eigenlijk sprake van de volgende evenwichtsreactie: H+ + HCO3 - <-> H2O + CO2

Om aan te geven dat de evenwichtsreactie via H2CO3 loopt, wordt hij meestal als volgt genoteerd:

H+ + HCO3 - <-> H2CO3 <-> H2O + CO2

Het zure milieu en de lage PO2 (zuurstofspanning) in actief weefsel bevorderen het loslaten van O2 uit hemoglobine. Dit ondersteunt het bufferend effect. Het evenwicht in de bovenstaande reactie verschuift naar links.

In de longen, waar door het ademen de PO2 in het doorstromend bloed wordt verhoogd, dreigt bij de oxygenatie (het binden van zuurstof aan hemoglobine) het gebufferd H+ weer vrij te worden gesteld in de bloedbaan. Toch gebeurt dit niet, omdat met het ademen tegelijk ook CO2 verdwijnt en het vrijkomende H+ onmiddellijk kan “overstappen” in de bicarbonaatbuffer: H+ + HCO3 - <-> H2CO3 <-> H2O + CO2

Het bufferend vermogen van hemoglobine is bijgevolg groot in een omgeving die zuurstof verbruikt. In een zuurstofrijke omgeving staat hemoglobine echter H+ af.

Opdracht/Oefening Na het doornemen van het eerste deel van de leerinhoud “Bloed” werk je de studiehandleiding uit die beschikbaar is op Toledo.

Denkvraag We hebben aangehaald dat de temperatuur en de pH 2 factoren zijn die de bindingsneiging van Hb voor O2 beïnvloeden. De CO2 concentratie speelt hier echter ook een bepalende rol. Hoe zal een stijging of daling van de CO2 concentratie de bindingsneiging van Hb voor O2 beïnvloeden? Om deze vraag te beantwoorden relateer je de leerinhoud “pH van het bloed” met “Zuurstoftransport” . Deze vraag geeft ook duidelijk aan dat verschillende leerinhouden met elkaar in verband gebracht kunnen worden.

Als het gehalte aan antistoffen heel hoog is geworden, komen T-suppressorcellen in actie. Hun cytokines hebben een remmend effect op de plasmacelreactie en ook op de werking van de cytotoxische T-cellen.

7.7.3.4.3 T-geheugencellen Als het antigeen niet meer wordt aangetroffen, komen de uitvoerende en regulerende T-cellen tot rust. Er blijven echter T-geheugencellen over, die bij nieuw contact met het antigeen onmiddellijk (binnen enkele uren!) actief worden.

7.7.3.5 Besluit verworven afweer

De grote diversiteit die aangetroffen wordt in de werking van de verworven immuniteit is te danken aan het feit dat het lichaam zich moet kunnen verdedigen tegen een gans scala aan verschillende bedreigingen. De humorale respons richt zich voornamelijk tegen extracellulaire micro-organismen, zoals de meeste bacteriën, aangezien de vrijgezette antilichamen niet doorheen het celmembraan kunnen bewegen. Virussen, daarentegen bevinden zich steeds intracellulair en ook bepaalde bacteriën blijven intracellulair leven. De noodzaak van de cellulaire immuunsrepons blijkt hier dan ook duidelijk. Het uitgangspunt is dat humorale immuniteit vooral antibacterieel werkt en de cellulaire immuniteit vooral antiviraal en antitumor, maar in het algemeen wordt zowel de B- als T-celrespons opgewekt door de meeste micro-organismen.

7.7.4 Immuniteit

De term immuniteit is steeds verbonden aan een welbepaalde ziekteverwekker: iemand is “immuun tegen …” bijvoorbeeld mazelen, waterpokken. Het begrip immuniteit kan gehanteerd worden als een persoon specifieke antistoffen tegen een bepaalde ziekteverwekker bezit of over het vermogen beschikt om heel snel (binnen enkele uren) deze antistoffen aan te maken. Er worden 2 vormen van immuniteit onderscheiden: actieve en passieve immuniteit. Elk van beiden kan op een natuurlijke of op kunstmatige manier verkregen worden.

Actieve immuniteit houdt in dat de antistoffen door de persoon zelf geproduceerd worden na blootstelling aan een antigeen. Dit wordt natuurlijk opgewekt na besmetting met de ziekteverwekker. De persoon in kwestie vertoont meestal ziekteverschijnselen ten gevolge van het contact met de ziekteverwekker. Na ±10 dagen verschijnen er antistoffen in de bloedbaan en wordt de uitbreiding van de ziekteverwekker verhinderd. De symptomen verdwijnen dan ook. Bij een volgend contact wordt de secundaire immuunrespons opgewekt door beroep te doen op B-geheugencellen en verschijnen er reeds na enkele uren hoge concentraties van immuunglobulinen in het bloed. De ziekteverwekker krijgt dan ook de kans niet om zich te vermenigvuldigen, waardoor de ziekte niet uitbreekt.

Actieve immuniteit kan ook kunstmatig opgewekt worden door bv. vaccinatie, waarbij een persoon ingeënt wordt met antigene kenmerken of verzwakte stammen van een bacterie of virus. De persoon wordt bijgevolg niet ziek en dit heeft als voordeel dat de betrokkene in de toekomst bestand is tegen natuurlijke blootstelling aan dezelfde type ziektverwekker door de aanwezigheid van Bgeheugencellen. Bij een volgend, natuurlijk contact met de levende ziekteverwekker treden deze specifieke cellen onmiddellijk in de aanval.

Passieve immuniteit betekent dat de aanwezige antistoffen niet door de persoon zelf zijn aangemaakt, maar verkregen zijn uit een andere bron. Een foetus ontvangt op natuurlijke wijze antilichamen door passage van antilichamen via de placenta van moeder naar kind tijdens de zwangerschap. Na de geboorte kunnen nog steeds antilichamen worden doorgegeven via de moedermelk. Antistoffen kunnen ook kunstmatig worden toegediend via een injectie van antilichamen geïsoleerd uit donorbloed om ziekten te voorkomen na blootstelling aan de ziekteverwekker. Kunstmatig passief immuniseren is nodig in gevallen van besmetting met levensgevaarlijke ziekteverwekkers, waarbij de opbouw van de natuurlijke, actieve immuniteit niet afgewacht kan worden. Antistoffen tegen het hondsdolheidsvirus worden bijvoorbeeld geïnjecteerd bij iemand die onlangs door een dier met rabiës is gebeten.

Opdracht/Oefening Na het doornemen van het tweede deel van de leerinhoud “Bloed” werk je de studiehandleiding uit die beschikbaar is op Toledo.

Opdracht/Oefening Na het doornemen van de volledige leerinhoud werk je de voorbeeldexamenvragen uit die beschikbaar zijn op Toledo.

Bibliografie

Boron, W.F., & Boulpaep, E.L. (2016). Medical physiology (3de ed.). Elsevier. Bouman, L.N., Mutinga, J.H.J., & Bakels, R. (2018). Leerboek medische fysiologie (4de dr.). Houten: Bohn Stafleu van Loghum. Calders, P. (2018). Cytologie & histologie. Gent: Owl Press. Craeynest, P., & Cokelaere, M. (2011). Onze genen: Handboek menselijke erfelijkheid. Leuven: Acco. Koolman, J., & Röhm, K. (2008). Leeratlas van de biochemie (1ste dr.). Baarn: Sesam.. Martini, F.H., & Bartholomew, E.F. (2017). Anatomie en fysiologie: een inleiding (6de dr.). Amsterdam: Pearson Benelux.

Rijkers, G.T., Kroese, F.G.M., Kallenberg, C.G.M., & Derksen, R.H.W.M. (2016). Leerboek immunologie (2de dr.). Houten: Bohn Stafleu van Loghum.