Oorzaak

Wat zijn de oorzaken van een chronisch ontregeld adempatroon?

Koolzuurgas speelt een belangrijke rol in het ontstaan. Om dit principe goed te kunnen begrijpen maken we een vergelijking met het besturen van een onbemande trein.

Wanneer een onbemande trein op bepaalde stations enkele minuten moet stoppen, dan weet die trein zelf niet waar en hoe lang hij moet stoppen. Door het plaatsen van ‘signaalgevers’ buiten de trein, ‘weet’ de trein wat hij moet doen. De externe omstandigheden bepalen wanneer hij moet stoppen, welke richting hij op moet en hoe lang iedere stop zal duren.

Hoe ‘weet’ het bloed op welke manier de zuurstof kan worden meegenomen en in welke hoeveelheid?

Hiervoor zijn twee processen voor bedacht:

  1. Om zuurstof vanuit de longen te kunnen transporteren, is er een bloedkleurende stof ‘hemoglobine’ ontstaan.
  2. Om de zuurstof vervolgens te kunnen losmaken van deze hemoglobine, hebben we een bepaalde concentratie koolzuurgas (CO2)nodig.

Dit gaat als volgt:

In de longen zitten de longblaasjes. Wanneer het bloed langs de longblaasjes stroomt, dan wordt er zuurstof (O2) opgenomen. Het opnemen van zuurstof en het transport hiervan, gaat via de hemoglobine. De hemoglobine heeft als taak de zuurstof naar cellen te brengen. In de cellen moet het zuurstof weer losgekoppeld worden.

koolzuurgas

Hoe werkt dat:

  • Het seintje om deze zuurstof vrij te maken, wordt gegeven door koolzuurgas (CO2)
  • CO2 wordt door het lichaam zelf geproduceerd en is een restproduct van verbranding.
  • Zoals er ook bij de verbranding van gas, benzine e.d. CO² vrijkomt.

Wanneer er bijvoorbeeld in een spier activiteit is, dan zal er meer verbrand worden en daardoor stijgt het CO2 gehalte ter plekke. Bij deze stijging zal er meer zuurstof van de hemoglobine losgekoppeld moeten worden, om zo verzuring in de spier te voorkomen.

Dit proces wordt ‘het Bohr-effect’ genoemd.

Het ‘Bohr-effect’ betekent dat wanneer de concentratie CO2 in het bloed toeneemt, de verbinding tussen de stof hemoglobine en zuurstof zwakker wordt. Adem je te diep, dan daalt de concentratie CO2 in het bloed. Hierdoor kan de hemoglobine de zuurstof niet loslaten. De afgifte van O2 (zuurstof) naar weefsels, cellen en organen is minder en er ontstaat een zuurstoftekort in de lichaamscellen.

Organen, spieren en weefsels gaan hierdoor minder goed functioneren. Dit leidt tot verbranding zonder zuurstof (= anaerobe verbranding) met als gevolg melkzuurproductie. Wanneer dit tekort aan zuurstof een langere periode blijft bestaan, dan krijgt men hier last van in de vorm van vermoeide spieren, spierpijn en algehele vermoeidheid.

‘Het Bohr-effect’ technisch uitgelegd

Het transport van zuurstof en koolzuurgas in bloed en weefsels wordt uitgelegd in onderstaande dissociatiecurve. ‘Dissociatie’ heeft te maken met het ontkoppelen van deze zuurstof in dit transportproces.

dissociatiecurve
Figuur 1 dissociatiecurve bij 37°C en pH 7,4

De dissociatiecurve (zie figuur 1) van oxyhemoglobine (=hemoglobine gebonden met zuurstof) heeft een merkwaardige vorm. Op twee manieren zorgt deze voor een maximale effectiviteit :

  1. In het gebied waar de partiële zuurstofdruk (pO2= de hoeveelheid opgeloste zuurstof in het bloed of te wel de dampspanning) relatief hoog is zoals in de longen, is hemoglobine verzadigd; ook als deze daalt, dan blijft die verzadiging bestaan.
  2. Bij een lage pO2 (20 – 40 mmHg, ofwel 2,7 – 5,2 kPa), zoals die in de weefsels heerst, loopt de curve zeer stijl; dat heeft tot gevolg dat een kleine daling van de zuurstofdruk hier zorgt voor een snelle afgifte van zuurstof. Bij weefsels in rust is de pO2 ongeveer 40 mmHg. Weefsels in actie verbruiken meer zuurstof, dan wordt de pO2 lager: 20 mmHg.

Hoe lager de pO2,  des te meer zuurstof er wordt losgelaten.

Bovendien wordt de vorm van de curve bepaald, door de CO2 -concentratie. Bij een hogere CO2 concentratie (dus bij een lagere pH) wordt meer zuurstof afgestaan. Dit zogeheten ‘Bohr-effect’ is ontdekt door Niels Bohr (zie figuur 2).

Bohr effect
Figuur 2 Bohr effect

De tekst ‘Het Bohr-effect’ technisch uitgelegd is een kopie met toestemming van bronvermelding:

10voorbio 14.11.1 Zuurstoftransport in het bloed. Geraadpleegd op 25 februari 2018 , https://www.10voorbiologie.nl/index.php?cat=9&id=573&par=610&sub=611

Bekende gevolgen door invloed van buitenaf.

Wat voor effect heeft ‘hoogte’ op mensen met luchtweg- en longproblemen?

Hoe hoger je gaat, des te lager de zuurstofdruk zal zijn. Een lagere luchtdruk zorgt voor een verminderde zuurstofopname in de longen. Hierdoor ontstaat een toestand van hypoxie (=zuurstofgebrek). Het lichaam reageert hierop, door meer erytropoëtine (=EPO) in de nieren aan te maken. EPO zet het beenmerg aan om meer rode bloedcellen te produceren. Deze rode bloedcellen heb je nodig, voor het transport van zuurstof richting de longen. Een grotere hoeveelheid aan rode bloedcellen, levert dus een verbeterde zuurstoftransport op naar de longen. Hoe hoger je komt, hoe slechter het wordt. Uiteindelijk kan het lichaam dit niet meer compenseren. Om een positief effect te hebben van dit compensatiemechanisme, het tekort aan zuurstof compenseren door de extra aanmaak van rode bloedcellen, is het van belang dat je niet te hoog gaat.

Aanpassingen in het bloed tijdens ‘verblijf op hoogte’

Wanneer je op grote hoogte verblijft, zal tijdens de eerste twee weken het aantal circulerende rode bloedcellen toenemen. In de eerste drie uur na het arriveren op grote hoogte, begint de concentratie EPO in het bloed al te stijgen. Dit duurt ongeveer twee tot drie dagen. Hoewel de EPO-concentratie in ongeveer een maand terugkeert naar de basiswaarde, kan de toename in rode bloedcellen drie maanden of langer meetbaar zijn.

De invloed van temperatuur op het lichaam

In de bovenstaande curve gaat men uit van een lichaamstemperatuur van 37℃. . Wanneer de lichaamstemperatuur daalt, zal dit direct invloed hebben op de curve. Van deze curveverschuiving maakt ‘de Wim Hof methode’ gebruik. Als je het koud krijgt, vernauwen de bloedvaten zich, om te voorkomen dat de ‘binnentemperatuur’ te veel daalt.

We staan allemaal weleens te rillen van de kou of hebben last van ‘kippenvel’. Dit zijn compensatiemanieren van het lichaam om deze ‘binnentemperatuur” op peil te houden.

Aan de buitenkant voel je dan koud aan, maar van binnen staan alle systemen op ‘overleven’ en worden beter doorbloed om op temperatuur te kunnen blijven. Dit zorgt er mede voor dat jouw immuunsysteem ‘wakker’ blijft. De doorbloeding van de huid neemt dan af, zodat je via de huid niet te veel warmte verliest. De temperatuur blijft constant, maar de bloedvoorziening naar organen en weefsels verkeert in een soort van ‘overlevingsstatus’. De koolzuurwaarden in het bloed dalen en je vaten vernauwen. Maar tijdens de pauze na een poosje bewust gecontroleerd hyperventileren, gaat het lichaam compenseren en houdt je lichaam juist veel CO2 vast. De bloedvaten gaan open (tintelen) en de zuurstof wordt efficiënter gebruikt dan vóór de hyperventilatie oefening.

Bohr effect tijdens zwangerschap?

Zouden astma en allergieën bij jonge kinderen het gevolg kunnen zijn van verkeerd ademen van de moeder gedurende de zwangerschap?

De hemoglobine van een ongeboren kind heeft een curve die iets naar links verschoven is, ten opzichte van die van een volwassen persoon, waardoor de overdracht van zuurstof van moeder naar foetus in de placenta wordt bevorderd (zie figuur 3).

Figuur 3. Zuurstofbinding aan Hb bij myoglobine (= geel), hemoglobine van het ongeboren kind (= blauw) en hemoglobine van een volwassene (= roze)

Conclusie:

Kennis over het Bohr-effect is van belang, omdat het losmaken van O2 wordt bepaald, door het meten van de aanwezige CO2-concentratie in een bepaald weefselen/of orgaan. Het is van invloed op twee principes: namelijk de koolzuurgasspanning en de temperatuurregeling in het lichaam.

De negatieve gevolgen van CO2-verlies die ontstaan door het hebben van een ontregeld adempatroon, heet ‘respiratoire alkalose’. Deze vorm van alkalose ontstaat doordat je te snel of te diep ademt (hyperventileren). Hierdoor verlaten te veel zure stoffen je lichaam via de ademhaling. Wanneer een patiënt te veel CO2 uitademt, kan een groot gedeelte worden opgevangen worden door verschillende buffersystemen (compensatiemechanismen).

Bij chronische hyperventilatie zijn al deze buffersystemen leeg en kan er niet meer gecompenseerd worden. Het bloed wordt alkalisch en er ontstaat een alkalose. Hoewel de nieren proberen dit te compenseren door H + vast te houden, verloopt het mechanisme te traag om dit probleem te compenseren. Om deze verstoring van het zuur-base-evenwicht op te lossen, moet de oorzaak worden behandeld. Bij chronische hyperventilatie is de oorzaak het ademcentrum zelf. Wanneer we langdurig verkeerd ademen, zal het ademcentrum het lagere CO2 gehalte in het bloed als normaal gaan zien.

Is koolzuurgas belangrijker dan zuurstof?

We denken vaak dat ademen alleen draait om zuurstof, maar koolzuurgas is minstens zo belangrijk en meer dan alleen een ‘afvalstof’. Koolzuurgas speelt een belangrijke rol bij veel processen in ons lichaam. Wanneer we te veel koolzuurgas kwijtraken, gaat er van alles fout in ons lichaam.

  • Koolzuurgas stimuleert de afgifte van zuurstof uit het bloed naar de lichaamscellen.
  • Ademen we te veel, dan blijft te weinig koolzuurgas achter in het bloed, en dan laat het hemoglobine moeilijk zuurstof los.
  • Te weinig zuurstof bereikt dan de hersenen, spieren, nieren, hart, etc.
  • Hierdoor ontstaat er verkramping van gladde spierweefsels.
  • Zuurgraad pH ontregeling (zeer belangrijk voor regeling ademhaling).
  • Immuunsysteem komt onderdruk.

Glad spierweefsel gaat samentrekken. Glad spierweefsel zit rondom alle ‘holtes’ van het lichaam, zoals de luchtwegen, darmen, slagaderen, de maag, enz. Een gebrek aan koolzuurgas laat glad spierweefsel verkrampen. Waar deze verkramping zal optreden is bepalend voor de aard van de fysieke klachten die er op termijn bij een persoon zullen ontstaan (zie ook het kopje ‘ontregeld adempatroon’).