Anatomie & fysiologie in 10 stappen – de longen

De longen bevatten meer dan een half miljard longblaasjes (alveoli), waardoor de totale longoppervlakte – het respiratieoppervlak – ongeveer 60 m² is. Een zeer uitgebreid capillair netwerk rondom de alveoli maakt de gaswisseling mogelijk, ofwel de overdracht van zuurstof en kooldioxide. Per tijdseenheid stroomt er evenveel bloed door de longen als door de rest van het lichaam; het slagvolume van de linker en rechter hartkamer is immers gelijk. Het ademcentrum in de hersenen reageert op de zuurgraad (pH) in het bloed, waaronder de kooldioxidespanning, en prikkelt aldus de ademdrang. Zoals alle organen zijn ook de longen zeer complex in bouw en werking. Aan de hand van 10 stappen volgt een eenvoudige uitleg van deze twee onvermoeibare 'blaasbalgen'.

Ademen is leven

Ademen gaat 'vanzelf'. Hoewel men gedurende een bepaalde tijdspanne de adem kan inhouden en 'bewust' ademen tot de mogelijkheden behoort, is de ademhaling onder normale omstandigheden een onwillekeurig proces. Ademen gaat met andere woorden 'vanzelf', hoewel veel longziekten en andere aandoeningen aantonen dat dat beslist niet altijd het geval is. Bij het vasthouden van de adem wordt de ademdrang steeds dringender. Dat komt doordat het zuurstofgehalte in het bloed daalt en de koolzuurspanning stijgt. De ademdrang blijft bijvoorbeeld langer weg als men enkele malen diep in- en uitademt.

Longen en hart / Bron: Mikael H?ggstr?m, Wikimedia Commons (Publiek domein)

Koolzuurspanning
De voornaamste prikkel tot ademen is de koolzuurophoping in het bloed. Chemoreceptoren in het ademhalingscentrum melden voortdurend het koolzuurgehalte in het lichaam. Zodra een bepaalde grenswaarde is bereikt, worden de ademhalingsspieren geprikkeld en volgt een ademhaling, althans de drang daartoe, en komen de longen in actie.

1. Linker- en rechterlong

De luchtwegen beginnen bij de neusgaten. Via de neus of mond arriveert de inademingslucht in de neuskeelholte en via de stemspleet in de trachea (luchtpijp). De luchtpijp vertakt zich in twee hoofdbronchi. Deze splitsing heet bifurcatio, waarachter de bronchi voor de linker- en rechterlong zich vertakken in een netwerk dat nog het beste te vergelijken is met een boomkruin.

Longkwabben
De eerste vertakkingen bevatten nog kraakbeenringen, zoals de hoofdbronchi. De kleinste vertakkingen (bronchioli) gaan over in longblaasjes (alveoli). De rechterlong bestaat uit drie kwabben (lobi) en de linkerlong bevat twee kwabben.

2. Bronchioli en alveoli

De bronchioli vertakken zich steeds verfijnder en gaan over in longtrechtertjes, ofwel kleine holtes waarvan de wanden verdeeld zijn in longblaasjes (alveoli). Deze blaasjes bestaan uit eenlagig epitheel met aan de buitenzijde elastische vezels. Elke alveolus is omsponnen door een een web van haarvaatjes (capillairen), waardoor de afstand tussen bloed en longlucht verwaarloosbaar klein is.

Longoppervlak
Dankzij deze onderverdeling in longblaasjes (ca. een half miljard) is het totale longoppervlak ruim 60 m². In de longblaasjes vindt de overdracht van zuurstof en kooldioxide plaats. Zuurstof uit de lucht diffundeert naar het bloed en kooldioxide in het bloed wordt afgegeven aan de longlucht.

3. Ademhalingsspieren

De belangrijkste ademhalingsspier is het middenrif (diafragma), dat uit twee koepelvormige spieren bestaat die in het midden in een streng (centraal peesblad) bijeenkomen. Andere ademhalingsspieren zijn de tussenribspieren en borstspieren. Ze worden tijdens het ademen, zoals bij grote inspanning of in geval van een progressieve longziekte, bijgestaan door de schouder- en halsspieren. Feitelijk liggen de longen los in de borstholte.

Röntgenfoto van de longen / Bron: Oracast, Pixabay

Longvliezen (pleurae)
De longvliezen of borstvliezen (pleurae) vormen de inwendige en uitwendige bekleding van de longen. Het buitenste pariëtale blad is vergroeid met de binnenkant van de borstwand. De pleuraholte is de ruimte tussen de pleurabladen en bestaat uit een spleetvormige, luchtdichte ruimte. Daardoor ontstaat een negatieve thoraxdruk. Tussen de vliezen bevindt zich een capillaire vochtlaag. Hierdoor kunnen de pleurabladen langs elkaar heen schuiven, maar ze zijn niet van elkaar te scheiden, vergelijkbaar met twee glasplaten waartussen zich een geringe hoeveelheid water bevindt. De longvliezen (pleura) kunnen door allerlei oorzaken ontstoken raken. Dit noemt met pleuritis, ofwel borstvliesontsteking. De belangrijkste symptomen zijn pijn en moeite met ademen.

4. Inademing en uitademing

Tijdens de inademing verruimt de borstkas, waarbij het diafragma (middenrif) zich zowel samentrekt als naar beneden beweegt. De ribben scharnieren omhoog dankzij de kleine gewrichten waarmee de ribben aan de wervelkolom zijn bevestigd. Aldus zet de borstkas uit. De longen volgen de adembewegingen. Daarbij verwijden de longblaasjes zich en wordt lucht aangezogen door de bronchiën. Tijdens de uitademing veren de ribben terug en verslapt het diafragma (beweegt zich omhoog). Dankzij de elasticiteit van het longweefsel hebben de longen altijd de neiging om zich samen te trekken.

5. Buik- en borstademhaling

De inademing is een actief proces. Er is energie voor nodig. Bij de uitademing is dat niet het geval en wordt er dus nauwelijks energie verbruikt. Idealiter is de ademhaling een combinatie van de buik- en borstademhaling, ofwel de middenrif- en ribbenademhaling. Bij ziekteprocessen, zoals longemfyseem, een gebroken rib of een buikvliesontsteking, zal een van deze ademhalingswijzen belemmerd zijn. In klinisch opzicht is de wijze van ademhalen dus een indicatie van wat er mis kan zijn in de buik- of borstholte. Bij een peritonitis (buikvliesontsteking) zal de patiënt immers 'hoog' ademen, omdat de buikademhaling te pijnlijk is.

6. Kleine bloedsomloop

De longslagader (arteria pulmonalis) met zuurstofarm bloed loopt van de rechter hartkamer via de longhilus (opening in het borstvlies) de longen in. Dit vat vertakt zich en vormt een web van haarvaten rondom de longblaasjes. Uit elke long treden via de longhilus twee longaders met zuurstofrijk bloed. Ze monden gezamenlijk uit in de linker hartkamer. Dit wordt de kleine bloedsomloop genoemd. Tijdens elke tijdspanne stroomt er evenveel bloed door de longen als door de rest van het lichaam, aangezien de slagvolumes van beide hartkamers gelijk zijn.

7. Longblaasjes en chemoreceptoren

In de longblaasjes vindt de gaswisseling plaats. Dat gebeurt door middel van diffusie, waarbij zuurstof wordt opgenomen in het bloed en kooldioxide wordt uitgeademd. Overigens diffundeert kooldioxide tientallen keren sneller dan zuurstof. Niet zuurstofgebrek maar een verhoogde kooldioxidespanning in het bloed leidt tot ademdrang. Nu is het wel zo dat zuurstofgebrek altijd gepaard gaat met een hoog gehalte aan koolzuur. Het ademhalingscentrum bevat chemoreceptoren die de koolzuurspanning meten. Zodra een bepaalde kooldioxidedrempel is bereikt, zal het ademhalingscentrum de zenuwen van de ademhalingsspieren prikkelen.

Kleine bloedsomloop / Bron: Patrick J. Lynch, Wikimedia Commons (CC BY-2.5)

8. Over ademvolume en residueel volume

De normale ademhaling bevat ongeveer 500 ml lucht, waarvan slechts 350 ml in de longblaasjes arriveert (ademvolume). De resterende lucht blijft achter in de neuskeelholte en bronchiën. Dit wordt ook wel de 'schadelijke ruimte' genoemd. Bij een diepe inademing wordt er meer lucht ingeademd, ofwel complementaire lucht (inspiratoir reservevolume – ca. 2.500 ml). Bij een diepe uitademing is het expiratoir reservolume ca. 900 ml. Het residueel volume is ongeveer 1500 ml, ofwel de lucht die achterblijft in de longen na een geforceerde uitademing. De totale longcapaciteit varieert individueel en schommelt tussen de 5000-6000 ml.

9. Longfunctie

De hoeveelheid lucht die wordt in- en uitgeademd kan gemeten worden met een spirometer. Met dit onderzoek kan bij chronische longaandoeningen, zoals longemfyseem, astma en chronische bronchitis, de toestand en capaciteit van de longen (longfunctie) beoordeeld worden.

10. Bloedgaswaarden

De gaswisseling in de longen wordt gemeten aan de hand van de koolzuurspanning en de zuurstofverzadiging in het bloed. Het klinisch laboratorium heeft daar arterieel (slagaderlijk) bloed voor nodig. maar het is ook meetbaar met een oxymeter. Bij een gebrekkige gaswisseling, door bijvoorbeeld een longaandoening, zal de koolzuurspanning te hoog zijn en de zuurstofverzadiging te laag.

Kortademig
Bij ziekten waarbij de longcapaciteit te wensen overlaat, zoals bij longoedeem en sommige hartafwijkingen, zal de patiënt sneller gaan ademen om voldoende zuurstof binnen te krijgen en wordt dan kortademig (dyspnoe).