Het regulatiemechanisme van de ademhaling is complex en daarom hebben we ervoor gekozen om in het eerste stuk van deze pagina de belangrijkste structuren te bespreken. In het kopje ‘extra informatie’ worden nog enkele aanvullende mechanismes beschreven.

De ademhaling wordt gereguleerd om een goede balans van CO2, O2 en pH-waarde in het bloed te hanteren. Het belangrijkste regulatiemechanisme van de ademhaling bevindt zich in de medulla oblongata, het meest caudaal gelegen deel van de hersenstam (AFBEELDING 1). In de medulla zitten twee ademhalingscentra; de zogenaamde ‘dorsal respiratory group’ (DRG), verantwoordelijk voor de inademing, en ‘ventral respiratory group’ (VRG) wat verantwoordelijk is voor een actieve uitademing. De DRG stuurt een signaal via de n. phrenicus naar het diafragma (en bij inspanning of moeizame ademhaling ook naar de intercostaalspieren) om een inademing te bewerkstelligen. De uitademing bij een persoon in rust verloopt passief. Het elastische longweefsel veert namelijk weer terug zonder dat het lichaam daar moeite voor hoeft te doen. Alleen tijdens een sterke uitademing, zoals tijdens het sporten, is de VRG actief.

De DRG en VRG krijgen informatie vanuit verschillende receptoren over de CO2, O2 en pH-waarde van het bloed om de juiste ademhalingsfrequentie te bepalen. Deze receptoren kunnen grofweg worden onderverdeeld in drie groepen.

1) Centraal gelegen chemoreceptoren:

De centraal gelegen chemoreceptoren liggen dicht bij de ademhalingscentra in de medulla oblongata en meten indirect het CO2-gehalte in het bloed. Dat doen ze door het meten van pH veranderingen in het hersenvocht. Ze bepalen de pH door de concentratie H+ te meten. De hoeveelheid H+ is afhankelijk van het CO2-gehalte in het bloed. Vanuit het bloed diffundeert CO2 naar het hersenvocht en valt vervolgens uiteen in H+ en HCO3-.

Het proces in stappen: hoge concentratie CO2 in het bloed —> hoge concentratie H+ in hersenvocht —> lagere pH-waarde —> DRG stuurt vaker een signaal naar het diafragma —> ademhalingsfrequentie stijgt. Het tegenovergestelde gebeurt bij een laag CO2-gehalte in het bloed.

2) Perifeer gelegen chemoreceptoren

De perifeer gelegen chemoreceptoren liggen in de bifurcatie van de aa. carotis communis en in de aortaboog (AFBEELDING 2). De belangrijkste taak van deze receptoren is om het O2 gehalte in het bloed te bepalen. De chemoreceptoren worden pas actief als de Po2 in het arteriële bloed lager wordt dan 60 mmHg (normaal 100 mmHg). Ze sturen dan een signaal naar de medulla oblongata om de ademhalingsfrequentie te verhogen. Naast het meten van het zuurstof kunnen de perifere chemoreceptoren ook het CO2-gehalte registreren, alhoewel de centrale chemoreceptoren daarin een grotere rol speelt. De perifere chemoreceptoren in de a. carotis communis kunnen ook de pH-waarde van het bloed registreren door de concentratie H+ te meten. Dit is voornamelijk belangrijk in het geval van een metabole acidose.

3) Rekreceptoren in de longen:

Om het longweefsel te beschermen tegen te hoge rekkrachten tijdens het inademen (vooral tijdens sporten) zijn er rekreceptoren aanwezig in het gladde spierweefsel van de luchtwegen. Tijdens de inademing zetten de longen uit. De rekreceptoren sturen een signaal naar het brein op het moment dat de longen een te grote rekkracht ervaren, waardoor de inademing wordt geremd. Dit wordt de Hering-Breuer reflex genoemd.

Naast bovengenoemde receptoren zijn er nog enkele andere receptoren die de ademhaling kunnen beïnvloeden:

• Juxtacapillaire receptoren (J-receptoren): liggen in de wand van de alveoli dicht bij de capillairen. Deze receptoren worden geactiveerd als er spanning ontstaat in de wand van de alveoli. Dit kan het geval zijn bij oedeemvorming of een opstopping van bloed bij een longembolie of hartfalen. Het gevolg van deze activatie is een snelle en oppervlakkige ademhaling met een gevoel van kortademigheid.

• Mechanoreceptoren in de spieren en gewrichten: de bewegingen van gewrichten en spieren worden aan het brein doorgegeven, zodat de ademhaling direct kan worden versneld bij inspanning.

• Irritatiereceptoren: deze receptoren liggen tussen het respiratoir epitheel en zijn gevoelig voor irriterende stoffen zoals giftige gassen. Er treedt een hoest- of niesreflex op als deze receptoren worden geactiveerd.

Buiten de DRG en VRG zijn er nog een aantal andere structuren in het brein die invloed hebben op de ademhaling. In de pons van de hersenstam (AFBEELDING 1) liggen twee structuren die de ademhaling kunnen beïnvloeden. Dit zijn de ‘pneumotaxic’ en ‘apneustic’ centra. Het pneumotaxic centrum beperkt de diepte van de inademing en versnelt de ademhalingsfrequentie [1]. Het apneustic centrum is waarschijnlijk betrokken bij het verlengen van de contractie van het diafragma, waardoor de inademing langer duurt [2]. Verder kan een persoon er bewust voor kiezen om de ademhaling tijdelijk te veranderen. Deze signalen worden vanuit de hersenschors gestuurd (AFBEELDING 3).

Auteurs

Auteur: Lars Nijman, geneeskundestudent
Student reviewer: Bernice Roggeband, geneeskundestudent
Specialist reviewer: W. Evers, longarts

Link voor verdieping

https://www.amboss.com/us/knowledge/respiratory-physiology

Referenties

[1] Hall, M. E. (2020). Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology (14de editie). Elsevier Gezondheidszorg.

[2] Costanzo, L. S. (2018). Physiology (6de editie). Elsevier.

Widmaier, E. P. (2016). Vander’s Human Physiology (14de editie). McGraw-Hill Education.