Tot op zekere hoogte zou men tot de niet-energieleverende voedingsstoffen ook de zuurstof kunnen rekenen. Ook deze is immers voor de energie-vrijmaking in het menselijke organisme onmisbaar.
Zij wordt echter door een afzonderlijk systeem ter beschikking van de cellen gesteld. Hiertoe behoren de longen, waarin de lucht voortdurend ververst wordt (uitwendige ademhaling).
In de longen wordt de zuurstof door het bloed opgenomen en naar de lichaamscellen vervoerd (zuurstoftransport). In de cellen wordt de zuurstof gebruikt voor de oxydatie der voedingsstoffen (inwendige ademhaling).
Tot de ademhaling behoort ook het verwijderen van het bij de verbranding der voedingsstoffen ontstane koolzuur-, dit volgt dezelfde weg als de zuurstof, doch in omgekeerde richting.De bouw der longen is zodanig dat de luchtwegen eindigen in uiterst dunwandige zakjes, bezet met longblaasjes (alveoli), die een gezamenlijk oppervlak van ongeveer 100 m2 hebben en overdekt zijn met een netwerk van bloedhaarvaten. Daardoor krijgt longenlucht ruim gelegenheid om met het bloed in contact te komen . Tussen het longvlies (dat de longen omsluit en ermee vergroeid is) en het borstvlies (dat de borstholte bekleedt)
bevindt zich een zeer dun laagje vloeistof, waardoor een practisch onverbrekelijke verbinding tussen deze twee vliezen, en dus tussen de longen en de borstkaswand, tot stand wordt gebracht, zodat de longen de bewegingen van de borstkas moeten volgen. Het voordeel van deze verbinding is dat verschuiving van de longen mogelijk blijft. Wordt de borstkas verruimd, dan worden de longen ook ruimer en zal dus buitenlucht in de longen stromen; bij verkleining van de borstkas stroomt er lucht naar buiten. De luchtverversing in de longen komt dus neer op een periodieke verruiming en verkleining van de borstkas.
De borstkasverruiming komt bij de inademing (inspiratie) tot stand. Hierbij worden de ribben door diverse spieren omhoog getrokken. Daar de ribben in de ruststand in benedenwaartse richting staan, zal bij heffing der ribben de voor-achterwaartse doorsnee van de borstholte vergroot worden . Ook de strekking van de wervelkolom helpt hierbij. De ribben draaien bij de wervelkolom om een as, die schuin van achter-buiten naar voorbinnen verloopt. Daardoor zit er bij de ribheffing ook een zijwaartse component in de draaiing, zodat ook een vergroting van de dwarse doorsnee der borstholte optreedt bij het heffen der ribben. De vergroting van de borstkas in verticale richting komt tot stand door de samentrekking van het spiergedeelte van het middenrif (diafragma)', bij de gewone inademing vooral doordat de gewelfde zijkanten van het diafragma wat afgeplat worden, bij de diepe inademing mede doordat de peesachtige middenplaat van het diafragma daalt. Bij de diepe inspiratie zijn alle bewegingen groter, doordat de spieren zich meer samentrekken en doordat meer spieren, de z.g. bijkomstige (accessoire) ademhalingsspieren, in actie komen.
In tegenstelling tot de inademing, die altijd actief gebeurt, is de uitademing (expiratie), althans bij de normale ademhaling, grotendeels een passief proces. Wanneer de inademingsspieren hun contractie beëindigen, zal de geheven borstkas onder invloed der zwaartekracht (vooral bij staande houding) weer dalen; de bij de inademing vooral in de kraakbeenverbindingen tussen ribben en borstbeen opgewekte torsiekrachten zullen de ribben weer in de ruststand terug willen brengen. De buikwand is bij het naar beneden gaan van het middenrif lichtelijk gespannen, doordat de druk via de ingewanden is overgebracht; als nu het middenrif verslapt zal de buikwand, dank zij deze elastische krachten, zijn vroegere stand willen hernemen en daardoor het diafragma weer naar boven drukken. Door dit samenspel van krachten, zo nodig gesteund door actieve spierwerking, wordt de thoraxruimte kleiner. De elasticiteit van het longweefsel, die de long steeds zo klein mogelijk wil maken, zorgt er voor dat de long zich gelijkmatig verkleint, zover de borstkas dat toelaat, want de long kan niet vrij komen van de borstkaswand.
De normale toegangsweg van de lucht naar de longen is de neus. Dank zij de aanwezigheid van de neusschelpen wordt de lucht in de neus ver warmd, bevochtigd en gereinigd voor zij in de longen komt. Bij diepe ademhaling (b.v. bij arbeid en bij het spreken) gaat de lucht door de mond, met alle nadelen daarvan.
Er komen bij de ademhaling vele spieren in actie. Het is nodig dat deze actie goed gecoördineerd tot stand komt; elke spier moet op het juiste ogenblik en in de juiste mate tot samentrekking of verslap- ping komen. Daarvoor is een centrale regeling onmisbaar. Inderdaad worden de adembewegingen bestuurd door het ademcentrum, dat in het verlengde merg is gelegen. Dit centrum zendt regelmatig en automatisch prikkels naar de diverse spieren uit. De werkzaamheid van het ademcentrum wordt geregeld door het koolzuurgehalte van het arteriële bloed; neemt dit iets toe (wat b.v. bij arbeid het geval is), dan worden de adembewegingen sterker en volgen elkaar sneller op.
Hierbij zijn ook de chemo-receptoren van de bloedvaten (glomus aorticum en glomus caroticum) van belang. Deze worden o.a. geprikkeld door een verlaging van de zuurstofspanning in het arteriële bloed en bewerken daardoor langs nerveuze weg dat het ademcentrum nog gevoeliger wordt voor koolzuur. Op deze wijze wordt de ademhaling voortdurend fraai aangepast aan de behoeften van het organisme, wat betreft koolzuurafvoer en zuurstoftoevoer.
Bij de normale rustademhaling wordt gemiddeld 500 cc lucht in- en uitgeademd (ademtucht). Na een gewone inademing kan echter nog wel een 1500 cc extra-lucht worden ingeademd (complementaire lucht). Na een gewone uitademing kan nog wel 2000 cc worden uitgeademd (reserve-lucht). Zelfs dan zijn de longen nog niet leeg, zij bevatten dan nog ongeveer 1500 cc lucht (lucht-residu). De maximale hoeveelheid lucht die in één ademtocht verplaatst kan worden heet vitale capaciteit, het is de som van reservelucht, ademlucht en complementaire lucht.
De longen zijn tijdens het leven nooit lucht-leeg; de normale vulling bedraagt ca 3500 cc, waarop zich de normale ademhaling van 500 cc superponeert. Er wordt dus telkens maar een deel der longenlucht ververst; en omdat het bloed voortdurend zuurstof uit de longenlucht haalt en er koolzuur in brengt, zal het zuurstofgehalte van de longenlucht steeds lager, het koolzuurgehalte steeds hoger zijn dan dat van de buitenlucht.
Het bloed dat op zijn reis door het lichaam zuurstof aan de weefsels heeft afgegeven (veneus of aderlijk bloed) komt zuurstofarm in de longen aan en stroomt daar door de fijne haarvaatjes, die de longblaasjes bedekken. Door de uiterst dunne wanden van longblaasje en capillair diffundeert nu zuurstof uit de longenlucht naar de bloedvloeistof, omdat de spanning van de zuurstof in de longblaasjes groter is dan die van de in de bloedvloeistof opgeloste zuurstof. Deze diffusie gaat door tot de zuurstofspanningen in lucht en bloedvloeistof even groot zijn geworden. Het bloed dat de longen verlaat is dus beladen met zuurstof (arterieel of slagaderlijk bloed). Het komt met zijn hoge zuurstofspanning in de weefsels aan, waar de zuurstofspanning laag is, omdat de cellen voortdurend zuurstof gebruiken, en hier diffundeert de in de bloedvloeistof opgeloste zuurstof dus naar de weefselvloeistof. Daardoor wordt het bloed weer zuurstofarm, komt weer in de longen en het spel herhaalt zich. De overgang van de zuurstof naar en van het bloed komt dus altijd tot stand door verschil in zuurstofspanning; de zuurstof beweegt zich naar de kant waar de spanning het laagst is.
Nu kan de bloedvloeistof echter slechts zeer weinig zuurstof in oplossing bevatten. In het bloed bevinden zich daarom de rode bloedlichaampjes, die de dragers zijn van de rode bloedkleurstof, haemoglobine. Deze haemoglobine heeft de eigenschap, zeer gemakkelijk zuurstof te binden en het even gemakkelijk weer af te geven. Dat hangt af van de zuurstofspanning in de bloedvloeistof. Neemt deze toe (in de longen), dan nemen de rode bloedlichaampjes veel zuurstof op uit de bloedvloeistof; neemt ze af (in de weefsels), dan staat de haemoglobine de zuurstof weer af aan de bloedvloeistof. De rode bloedlichaampjes kunnen wel 40 maal zo veel zuurstof herbergen als de bloedvloeistof. Zij vormen dus een belangrijke voorraadschuur voor zuurstof en zijn bepalend voor de zuurstof-capaciteit van het bloed, maar het opnemen of afgeven van hun zuurstof gaat altijd via de bloedvloeistof, waarin de zuurstof kan oplossen.
Het koolzuurtransport komt op overeenkomstige wijze in de omgekeerde richting tot stand. Het koolzuur ontstaat bij de verbranding in de weefsels, diffundeert naar de bloedvloeistof, waarin het oplost, wordt voor een groot deel hier gebonden aan alkali uit de bloedvloeistof en ook aan de rode bloedcellen, en diffundeert in de longen uit het bloed naar de longenlucht, omdat daar de koolzuurspanning lager is.
De inwendige ademhaling vindt in alle levende cellen plaats. De zuurstof wordt hier gebruikt om voedingsstoffen die de cel heeft opgenomen te verbranden, onder vrijmaking van energie. Deze verbranding geschiedt trapsgewijs door tussenkomst van verschillende fermenten. Het is waarschijnlijk dat tenslotte eigenlijk waterstof wordt verbrand; de waterstof-atomen worden a.h.w. van de voedingsstoffen afgeplukt. Daarbij ontstaat water en van de oorspronkelijke voedingsstoffen blijft koolzuur over, die beide worden afgevoerd. Wij wezen er reeds op dat er een zeer innig verband bestaat tussen sommige vitamines en de hier bedoelde ademfermenten . Het bloed is het transportmiddel bij uitnemendheid. De totale hoeveelheid in het organisme bedraagt ongeveer 1/13 van het lichaamsgewicht, dus ca 5 liter.
Ongeveer 60% hiervan is bloedvloeistof; de rest wordt gevormd door bloedcellen, die in de bloedvloeistof gesuspendeerd zijn.
Het bloedplasma bestaat voor 90% uit water, waarin verschillende stoffen zijn opgelost. Deze stoffen maken deel uit van het plasma (zouten, eiwitten) of worden er alleen maar mee vervoerd (glycose, aminozuren enz.).
De zouten (totaal 0,8%) dienen o.a. om een osmotische druk te handhaven (vooral NaCl), die voor het bestaan der lichaamscellen nodig is; zij kunnen ook een meer specifieke functie hebben (KCl, CaCl2, NaHC03).
De plasma-eiwitten (totaal 8%) hebben tot algemene functie het vasthouden van water in het bloedplasma. Hierbij is de colloied-osmotische druk die zij tot stand brengen van belang. Deze is tegengesteld gericht aan de bloeddruk, die in de haarvaten het water met de opgeloste bestanddelen uit het bloed drijft; door het samenspel van bloeddruk en colloied-osmotische druk wordt het filtreren van dit water geregeld.
Tot de bloedplasma-eiwitten behoort het fibrinogeen, dat van belang is voor de bloedstolling. Zodra ergens een verwonding is, waarbij dus weefsel wordt vernield en ook een aantal van de in het bloed aanwezige zeer tere bloedplaatjes stuk gaan, komt uit deze beschadigde elementen een daarin aanwezig ferment, de thrombokinase, vrij. Deze thrombokinase vormt met het in het bloed aanwezige prothrombine, onder medewerking van calciumionen, het thrombine, dat op zijn beurt het fibrinogeen omzet tot fibrine. Terwijl nu fibrinogeen in het bloed colloïdaal opgelost is, is het fibrine een draderige vaste stof, die aanleiding geeft tot het vormen van een stolsel waardoor de bloeding gestopt kan worden. Stolling treedt dus alleen op, wanneer er een beschadiging heeft plaats gehad; in het normale vaatstelsel vindt zij niet plaats.
De gevormde bestanddelen van het bloed zijn de rode bloedcellen (erythrocyten), de witte bloedcellen (leucocyten en lymfocyten) en de bloedplaatjes . Normaal heeft de mens ongeveer 5 millioen erythrocyten per mm3. Zij zijn dus onvoorstelbaar klein. Het zijn kernloze, ongeveer schijfvormige cellen. Het Totale oppervlak van de rode bloedcellen is bij de mens van de orde van 3000 m2. Daardoor komen opneming en afgifte van zuurstof uit of aan het bloedplasma zeer snel tot stand. De hoeveelheid zuurstof die de erythrocyten kunnen binden is afhankelijk van de spanning der in het bloedplasma opgeloste zuurstof.
Dit verband is niet lineair: het wordt weergegeven door de z.g. zuurstof-dissociatie-kromme . Bedraagt deze spanning 100 mm (wat de normale zuurstofspanning in de longenlucht, dus ook in het arteriële bloed is, dat immers met de longenlucht ongeveer in evenwicht komt) dan is de haemoglobine van de rode bloedcellen practisch verzadigd met zuurstof. In elke 100 cc bloed bevindt zich dan ongeveer 20 cc zuurstof aan de erythrocyten gebonden; daarnevens is dan ongeveer ½ cc in het plasma opgelost aanwezig. Bij de rustende mens bedraagt de spanning der opgeloste zuurstof in het veneuze bloed nog slechts ongeveer 40 mm; dan is de haemoglobine echter nog voor ca 70% verzadigd, d.w.z. dat dan per 100 cc bloed nog 14 cc zuurstof aan de erythrocyten gebonden is. Het bloed heeft dus op zijn rondreis door het lichaam per 100 cc bloed ongeveer 6 cc zuurstof, dit is 6/20 of 30% van de hoeveelheid die er in aanwezig was, aan de cellen afgestaan. In dit geval bedraagt de zuurstof-utilisatie 30%. Bij lichamelijke arbeid, als de werkende organen meer zuurstof nodig hebben, kan deze utilisatie wel tot 60 à 70% stijgen.
Daartoe helpt o.a. het koolzuur. Hoe meer koolzuur nl. in het bloed treedt, des te gemakkelijker staat de haemoglobine zuurstof af. In de arbeidende organen ontstaat veel koolzuur. Juist waar de vraag naar zuurstof groot is, wordt dus het afgeven van zuurstof bevorderd. Dit is een van de vele fraaie regelende functies in het organisme. Haemoglobine heeft de onplezierige eigenschap, zich zeer gemakkelijk te binden met koolmonoxyde en wel ongeveer 300 maal beter dan met zuurstof. Nu is haemoglobine die koolmonoxyde heeft opgenomen onbruikbaar voor het zuurstoftransport. Hierop berust de ‘kolendamp’-vergiftiging: reeds kleine hoeveelheden koolmonoxyde (dat ook in lichtgas voorkomt) kunnen gevaarlijk worden.
De rode bloedcellen zweven in het bloedplasma. In onstolbaar gemaakt bloed buiten het lichaam bezinken zij echter geleidelijk, als men het bloed rustig laat staan. Hierop berust het bepalen van de bloedbezinkingssnelheid, die bij sommige ziekelijke toestanden verhoogd is.
De rode bloedlichaampjes hebben een levensduur van weken. Zij gaan vooral in de milt te gronde. In het rode beenmerg (van borstbeen, ribben, bekken enz.) worden voortdurend nieuwe aangemaakt.
De witte bloedcellen hebben i.h.a. een beschermende functie in het organisme. Zij ruimen schadelijke elementen in de weefsels op, o.a. binnengedrongen bacteriën. Vooral bij de leucocyten (ongeveer 5000 per mm3 bloed) treedt deze functie op de voorgrond. Dit zijn complete cellen met een kern, die zich door het maken van uitstulpingen vrij kunnen bewegen. Zij zijn zelfs in staat zich door de dunne wand der haarvaten heen te bewegen, zonder deze te beschadigen (diapedesis). Zo kunnen zij buiten de bloedbaan in de weefselspleten komen en aldaar aanwezige indringers in zich opnemen en verteren (fagocytose). De leucocyten stammen eveneens uit het beenmerg.
De lymfocyten (ongeveer 1000 per mm3 bloed) worden o.a. in de lymfklieren aangemaakt. Ook zij verdedigen het lichaam tegen indringers, b.v. wanneer deze via de lymfbanen in de lymfklieren terecht komen.
De gehele strijd tegen dergelijke binnengedrongen bacteriën is er op gericht, deze zoveel mogelijk buiten de bloedbaan te verdelgen, want eenmaal daarin worden zij over het gehele lichaam verspreid en wordt de strijd veel moeilijker dan bij een plaatselijke infectie. Ook in het bloedplasma wordt echter zo nodig de strijd tegen belagers en hun schadelijke stofwisselingsproducten aangebonden en wel door de vorming van anti-stoffen.
De betekenis der bloedplaaljes of thrombocyten bij de bloedstolling leerden wij reeds kennen. Het zijn uiterst fragiele vormsels, waarvan er ongeveer 500000 per mm3 bloed voorkomen.
Wanneer een mens veel bloed heeft verloren, kan een bloedtransfusie levenreddend werken. Men brengt dan een hoeveelheid bloed (meestal \ liter) van een gezonde in het bloedvatsysteem van de patiënt. Hierbij mag men echter niet willekeurig te werk gaan, want dan bestaat de kans dat de beide bloedsoorten elkaar niet verdragen; de ingebrachte rode bloedcellen zouden gaan samenklonteren (agglutineren) en dan zou de patiënt van de wal in de sloot zijn gekomen. Het is gebleken dat in de rode bloedcellen twee soorten van agglutinabele stof kunnen voorkomen, die men A en B heeft genoemd, en in het bloedplasma twee soorten van agglutinine, nl. anti-A (of a) en anti-B (of f). Zijn A en anti-A of B en anti-B tegelijk in het bloed aanwezig, dan treedt agglutinatie op. In het bloed van een bepaald individu kan dus van nature b.v. niet tegelijk A en anti-A voorkomen, wel A en anti-B. Er zijn nu vier mogelijkheden en men onderscheidt dan ook vier bloedgroepen, die benoemd worden naar de agglutinabele stof die in de bloedlichaampjes voorkomt. In de onderstaande tabel vindt men deze bloedgroepen.
Benaming v. d. bloedgroep In de bloedcellen aanwezig In het bloedplasma aanwezig AB A en B anti-A noch anti-B A A anti-B B B anti-A O A noch B anti-A en anti-B Brengt men nu bloed van groep A in de bloedbaan van iemand van de B-groep, dan zal het anti-A van zijn bloedplasma de ingebrachte A-bloedcellen aantasten. Dat gaat dus niet. Bij iemand van de B-groep mogen alleen bloedlichaampjes ingebracht worden die de factor A niet bevatten, dus b.v. die van groep B of groep O. Voor een bloedtransfusie dienen dus de bloedgroepen waartoe ontvanger en gever behoren, te worden vastgesteld. Het beste is om iemand bloed van zijn eigen groep te geven. Is er geen gelegenheid tot het vaststellen van de bloedgroep van de patiënt, dan kan men hem bloed geven van de groep O, de groep van de universele gevers (de concentratie der ingebrachte agglutininen is te gering om kwaad te doen).
