De biologie van het ademen

(deels gebaseerd op: P.H. Raven et al.: Biology (McGrawHill Higher Education, 7th Edition, 2005, pp. 930-933).

Ademhaling

De functie van inademing is: zuurstof (O2) in het bloed brengen; de functie van uitademing is: kooldioxide (CO2, koolzuurgas) uit het bloed afvoeren. Bij normaal functioneren blijven in het bloed de gasdruk van de zuurstof (O2-druk) en die van kooldoxide (CO2-druk) binnen bepaalde kritieke grenswaarden. Als de ademhaling tekortschiet voor het niveau van stofwisseling in het lichaam, wordt de CO2-druk te hoog: hypoventilatie. Als de ademhaling te sterk is voor het niveau van stofwisseling in het lichaam, wordt de O2-druk te hoog: hyperventilatie. De snellere ademhaling bij inspanning kan geen hyperventilatie genoemd worden, aangezien deze noodzakelijk is bij het hogere niveau van stofwisseling om de gasdrukken binnen hun grenzen te houden.

Ademhalingscentrum

Iedere ademhaling wordt gestart door neuronen (zenuwen) in het ademhalingscentrum, dat gelegen is in de hersenstam. Deze neuronen zenden prikkels naar het middenrif en de buitenste tussenribspieren om hen te laten samentrekken, waardoor de borstkas uitzet en inademing plaatsvindt (even ervan uitgaande dat er sprake is van borstademhaling). Zodra deze neuronen geen prikkel afgeven, ontspannen de spieren van de ademhaling en vindt uitademing plaats. Normaliter vindt dit proces automatisch plaats, maar het kan gemakkelijk beïnvloed worden door de wil, bijvoorbeeld door het inhouden van de adem (resulterend in hypoventilatie) of overdreven ademen (resulterend in hyperventilatie). Alleen bij een juiste snelheid en diepte van ademhaling blijven de gasdruk van de zuurstof (O2-druk) en die van kooldioxide (CO2-druk) binnen hun kritieke grenswaarden. Omdat de ademhaling wordt aangestuurd vanuit neuronen in de hersenstam, moeten deze neuronen reageren op de veranderingen in de O2-druk en CO2-druk om het evenwicht in het bloed te bewaren.

Hypoventilatie

Het mechanisme kan eenvoudig worden aangetoond door de adem in te houden, waardoor in het bloed de O2-druk daalt en de CO2-druk stijgt (hypoventilatie). De veranderende druk van de bloedgassen veroorzaakt in de hersenstam al snel een overweldigende behoefte om te ademen. Dit wordt vooral door de gestegen CO2-druk veroorzaakt, die een reeks chemische reacties veroorzaakt waardoor bij de gestegen zuurgraad uiteindelijk waterstofionen (H+) de chemisch gevoelige neuronen (chemische receptoren) in de hersenstam prikkelen zodat de ademhaling start: de zuurstoftoevoer en kooldioxide-afvoer worden hersteld.

Hyperventilatie

Bij hypoventilatie treden dus sterke mechanismen in werking, maar bij hyperventilatie ook. Een persoon kan immers niet te lang hyperventileren. Door de dalende CO2-druk krijgen bloedplasma en hersenvloeistof een hogere pH-waarde (dit is een lagere zuurgraad), waardoor de ademhalingsreflex uitdooft. Tevens worden de bloedvaten in de hersenen nauwer, zodat duizeligheid ontstaat en iemand uiteindelijk kan flauwvallen, waarbij de natuurlijke ademhaling zich herstelt.

Toch een evenwicht?

Iemand zou zich kunnen afvragen: maar als de ademhaling sterk wordt, neemt toch zowel de in- als de uitademing in kracht toe, dus is er misschien een nieuw evenwicht tussen zuurstofopname en kooldioxide-afvoer mogelijk? Het antwoord is dat de stofwisseling van het lichaam op dat moment niet hoog genoeg is om de extra zuurstof te verwerken. Er wordt dan ook niet extra veel kooldioxide aangemaakt en afgevoerd. Een evenwicht is alleen mogelijk als de ademhaling rustiger wordt, het zuurstofgehalte van de ingeademde lucht daalt of de stofwisseling van het lichaam stijgt.

---

Powered by WebEngine.nl