Nog nooit is de samenleving de afgelopen twee jaar zo bezig geweest met de ademhaling. COVID-19 leerde de samenleving de snelle achteruitgang van een pulmonale infectie, de ernst van beademing en het positieve effect van buikligging. Longen zijn enorm belangrijk voor een mens, zonder kun je simpelweg niet leven. Oke, we laten de ECMO hier even buiten beschouwing, want dat kun je geen leven noemen. Waaruit bestaat nu ons ademhalingsstelsel, hoe werkt het en waarom gebruiken we niet onze volledige longen? Dat is precies waar je in deze podcast aflevering antwoorden op gaat krijgen.
Als we het over de luchtwegen hebben, dan verdelen we dit vaak in de bovenste en onderste luchtwegen. De grens ligt bij de overgang van de larynx in de trachea. De bovenste luchtweg bestaat dus uit de neus, mond en keel. De onderste luchtwegen bestaan uit de trachea, bronchiën, bronchiolen en alveoli. In deze aflevering zal ik voornamelijk over de onderste luchtwegen praten, al kan ik het niet laten even iets over de mond en de neus te hebben. Daarover later meer.
Door naar de onderste luchtwegen. Je zou denken dat ik je eerst wat ga vertellen over de trachea, maar niets is minder waar. Je ademhaling wordt namelijk grotendeels bepaald door de thoraxwand. Je longen zitten in de thorax, een cilindervormige ruimte die door spieren, ribben en een groot diafragma omgeven wordt. De diepte van je ademhaling wordt uitgevoerd door de omliggende spieren zoals de m. serratus anterior, de intercostaal spieren en het diafragma. In de thorax zitten je longen die omgeven zijn door pleurabladen. Het viscerale blad zit om de longen en het pariëtale blad zit aan de thoraxwand vast. Daar tussen bevindt zich de pleurale ruimte. Daar zit een kleine hoeveelheid pleuravocht zodat de twee pleurabladen soepel over elkaar kunnen glijden tijdens de ademhaling. De pleurale ruimtes worden van elkaar gescheiden door het mediastinum, de ruimte waarin je het hart, de grote luchtwegen en de grote vaten terugvindt.
Bijna iedereen heeft 2 longen, een linker- en rechter long. De linker long bestaat uit 2 lobben, een bovenste en onderste. Gek genoeg bestaat de rechter long uit 3 lobben, een bovenste, middelste en onderste. Ze worden van elkaar gescheiden middels de fissuren. Misschien is het niet gek dat de rechterlong 3 lobben heeft, want de rechter long is groter. In de linker thoraxhelft wordt namelijk ook nog een gedeelte ingenomen door het hart. Vanuit de rechter ventrikel van het hart ontspringt de a. Pulmonalis. Een arterie met zuurstofarm bloed dat niet kan wachten om zuurstof te ontvangen als het door de longen gaat. Het splitst zich logischerwijs in de linker en rechter a. Pulmonalis. Die vertakken zich net zo ver totdat het capillairen worden en langs de alveoli stromen voor de gasuitwisseling. Ze komen samen in de v. Pulmonalis en deze venen verzamelen zich in het linker atrium. Allemaal leuk en aardig, maar hoe worden je longen dan bevloeid? Uit de aorta ontspringen a bronchiales en vloeien samen met de a. Pulmonalis. Zuurstofarm en zuurstofrijk bloed wordt gemengd zodat de longen zelf ook zuurstof kunnen onttrekken om actief te blijven.
Oke, nu gaan we wel naar de trachea. De trachea begint onder de stemspleet. Het is een lange buisstructuur die open wordt gehouden met C-vormige kraakbeenringen. De achterwand van de trachea bestaat uit glad spierweefsel. Op die manier kan de trachea mee bewegen als je in de slokdarm een te groot stuk vlees probeert weg te werken. En het helpt bij het hoesten. De trachea vertakt in de linker- en rechter bronchus. Het kruispunt hiervan noemen we de carina. Als je kijkt hoe de trachea vertakt, zie je dat de rechter bronchus redelijk steil naar beneden loopt, terwijl de linker bronchus een scherpere hoek heeft. Dit is belangrijk, omdat er bij bijvoorbeeld aspiratie van een speeltje bij kinderen, het eerder in de rechter bronchus zal vallen dan in de linker bronchus. De hoofdbronchi worden opengehouden met gesloten kraakbeenringen. Vanaf de 10e vertakking bevatten de bronchioli geen kraakbeenringen meer en zijn ze kleiner dan 1 mm. Vervolgens ontspringen deze hoofdbronchi opnieuw en opnieuw. In totaal zijn er 24 opeenvolgende vertakkingen! De eerste 16 vertakkingen vormen de geleidende luchtwegen, oftewel hier vindt geen gaswisseling plaats. We noemen daarom deze ruimte ook wel de dode ruimte. Deze geleidende luchtwegen bestaan uit de trachea, bronchi en terminale bronchioli. Wat je hier ook kunt terugvinden zijn kliercellen. Het respiratoir epitheel is opgedeeld in vijf lagen. Het cilindrisch epitheel verwijdert mucus met hun trilhaartjes, ook wel cilia genoemd. De slijmbekercellen produceren het mucus waarin bacteriën worden gevangen om vervolgens weer naar buiten te bonjouren. De borstelcellen hebben microvili en hebben een chemosensorische functie. Ze meten bijvoorbeeld de luchtvochtigheid in de ingeademde en uitgeademde lucht. Je hebt kleine korrelcellen die onderdeel zijn van het neuro-endocriene systeem. En als laatste heb je de basaalcellen, oftewel de stamcellen van de long. Vanaf de vertakkingen 17 t/m 24 is er wel ruimte voor gasuitwisseling. Deze vertakkingen bestaan uit de bronchioli respiratorii, ducti alveolaire en sacci alveolaires. Er moet natuurlijk wel ventilatie en perfusie van deze delen van de longen zijn voor er gasuitwisseling kan plaatsvinden. In de kleinere luchtwegen vind je geen slijmcellen meer. Die worden vervangen door de Clara cellen. Wat zijn dit? Nou, ze hebben drie functies. Ze ondersteunen de type II pneumocyt bij de surfactant productie. Daar komen we zo even op terug. Ze kunnen geïnhaleerde toxische stoffen neutraliseren. En ze fungeren als lokale afweer door secretie van antimicrobiële stoffen. Dan gaan we naar de kleinste onderdelen van ons ademhalingsstelsel, de alveoli. Dit zijn kleine zakjes die aan 1 kant zijn geopend en daar vindt de gaswisseling plaats. Door de poriën van Kohn wordt de ingeademde lucht mooi verspreid over de alveoli. In de alveolus bevindt zich het alveolocapillaire membraan. In Nederlandse taal, de bloedlucht barrière. Dit membraan bestaat onder andere uit die type II pneumocyten, maar ook type I pneumocyten. De type II pneumocyten maken het surfactant aan. Surfactant verlaagt de oppervlaktespanning in de alveolus. Daarmee wordt bedoeld dat de gaswisseling tussen alveolus en bloed wordt verbeterd. Is er te weinig surfactant, dan kan het zijn dat de alveoli samenvallen en dan krijg je atelectase. Er kan geen lucht meer komen in samengevallen alveoli, dus er is ook geen gasuitwisseling meer. De type I pneumocyt is een barrière voor water, maar is wel perfect voor de uitwisseling van gassen zoals O2 en CO2.
We hebben al een klein beetje besproken hoe de gaswisseling werkt, maar nu gaan we even dieper in op de fysiologie van de longen. Gelukkig hoeven we niet na te denken over ademen. Dat zou behoorlijk intensief zijn, want het gaat maar door. Inademen, uitademen, inademen, ach je snapt het wel. We kunnen de ademhaling zelf regelen. Als ik jou nu zeg om je adem in te houden … dan kan je daar vrijwillig voor zorgen. Als ik nu weer verder praat, pikken je hersenen weer de basale ademhaling op. Dit wordt dus beïnvloed door onze gedachten, maar ook door veranderingen van mechanische conditie, metabolisme en lichamelijke activiteit. Als we inademen, spannen we onze spieren aan en gaat onze thoraxwand naar buiten. Er ontstaat dan een negatieve druk in de pleurale ruimte waardoor de longen worden meegezogen naar buiten. Daardoor ontstaat er weer een negatieve druk in de longen met de instroom van verse lucht tot gevolg. Het uitademen is een passief proces. Alle spieren ontspannen zich weer en de thoraxwand wordt kleiner en de lucht wordt naar buiten geperst. Zoals ik eerder zei zal er in de geleidende luchtwegen geen gasuitwisseling plaatsvinden. Het lucht zal in de kleinere luchtwegen terecht moeten komen voordat er gasuitwisseling plaats vindt. Maar er is ook bloed nodig om de gassen uit te wisselen. Dus er zijn 2 factoren die samen moeten komen. Een met lucht gevulde alveolus en een geperfundeerde capillair. Dit noemen we ook wel de ventilatie/perfusie ratio. Er zijn een aantal dingen belangrijk zodat O2 en CO2 uitwisselen voor elkaar. Het is afhankelijk van het spanningsverschil, oftewel de concentratie O2 in alveoli en capillair. En het is afhankelijk van de oppervlakte en dikte van de barrière. Zowel O2 als CO2 bindt aan hemoglobine. De binding van O2 aan hemoglobine, en daarmee het loslaten van CO2, wordt beter als er aan een aantal factoren wordt voldaan. Een perfecte temperatuur, een goede hoeveelheid van een bepaalde stof in de erytrocyt, de hoogte van de PaCO2 en de pH. Dan wordt er ook nog wel eens gesproken over de compliantie van een long. Wat houdt dit nu in? Het is een maat voor de rekbaarheid van de longen als je bijvoorbeeld inademt. Je hebt retractiekracht, dit is de kracht waarmee de long wil samenvallen als de long niet gevuld is met lucht. En je hebt elasticiteit, de kracht waarmee de long weer naar zijn oorspronkelijk vorm wil. In normale omstandigheden wil de long graag collaberen, maar door de negatieve druk in de pleuraholte gebeurt dit niet. Deze krachten zorgen wel voor onevenwicht in de longen. Als je staat bijvoorbeeld, zorgt de zwaartekracht ervoor dat je longen naar beneden worden getrokken. De bovenste longvelden hebben daar de meeste last van en worden maximaal uitgetrokken. Er is dus weinig compliantie, weinig rekbaarheid omdat de alveoli daar al volledig zijn uitgetrokken. Maar in de onderste longvelden is er minder rek op de alveoli en dus een hogere longcompliantie. Daarom is de ventilatie/perfusie ratio beter in de basale longvelden dan in de longtop.
Als laatste wil ik het nog even hebben over de volume veranderingen in de longen. Hetgeen wat je in- en uitademt noemen we de teugvolumes. Dit is vaak rond de 500 ml per ademteug. Er blijft altijd een bepaald volume lucht in je longen hoe hard je ook uitblaast, dit noemen we het residueel volume. Als je rustig in- en ademt is dit residuele volume zelfs nog meer en spreken we over functionele residuele capaciteit. Ga je proberen heel hard uit te ademen en nadien heel hard in te ademen, dan zit je op het maximum van je kunnen. Je bent dan achter je vitale capaciteit gekomen. Plakken we hier nog de residuele capaciteit bij op dan hebben we de totale longcapaciteit van jouw longen. Het is goed om te weten dat er altijd lucht achterblijft in de patiënt. Alle details over welke volumes je kunt berekenen is nuttig als je gaat werken met spirometrie.
Bronnen:
Compendium Geneeskunde 2.0 Romée Snijders & Veerle Smit boek 5 p 228-231 en 233-239 > Klik hier voor de boeken en pockets