Longen

Ontwikkeling luchtwegen

De ontwikkeling van de luchtwegen en de longen begint in de vierde week van de zwangerschap. De luchtpijp (trachea) begint met twee kleine longknoppen die zich in de volgende weken verder zullen ontwikkelen. Eerst splitst de rechterlongknop zich in drie takken, en daarna de linkerlongknop in twee takken. Deze takken vormen de hoofdluchtwegen, ook wel hoofdbronchiën genoemd.

De drie hoofdbronchiën rechts vormen de basis van de drie longkwabben waaruit de rechterlong uiteindelijk zal bestaan.

De twee hoofdbronchiën links vormen de basis voor de tweekwabbige linkerlong. De hoofdbronchiën vertakken zich, die vertakkingen vertakken zich weer verder, die vertakkingen vertakken zich ook weer, en zo verder. Na de zesde zwangerschapsmaand zijn er ongeveer zeventien generaties vertakkingen ontstaan, die samen de vorm hebben van een boom. Dit wordt ook wel de bronchiale boom genoemd. De eerste bronchusvertakkingen hebben kraakbeen in de wand, waardoor de wand als het ware wordt opengehouden. Latere vertakkingen (de bronchioli) en hebben dat niet. Tegelijk met de ontwikkeling van de bronchiale boom ontstaan ook de bloed- en lymfevaten, kleine en grote, die steeds dichter bij de bronchioli komen te liggen.

Na de geboorte vertakt de bronchiale boom zich nog zes keer. De longen groeien steeds dieper door de borstholte naar beneden, richting het middenrif, de belangrijkste ademhalingsspier. Beide longen bestaan dan samen uit vijf kwabben en twintig segmenten.

Longrijping

Tussen de vijftiende en de vijfentwintigste zwangerschapsweek delen de bronchioli zich verder in kleinere kanalen. Tijdens deze zogenaamde canaliculaire fase bestaat de longwand nog uit dikke kubische cellen. Tussen het einde van de zesde en het begin van de zevende maand worden de longblaasjes (alveoli) gevormd. Deze zijn omringd door vele kleine bloedvaatjes waar ze zelfs tegenaan komen te liggen. Tijdens deze fase platten de dikke kubische cellen van de longwand af. Hierdoor wordt de holte in het longblaasje door een heel dunne en platte cel gescheiden van de kleine bloedvaatjes. De overgang van de holte in het longblaasje naar de bloedbaan wordt de bloed-luchtbarrière genoemd. Vanaf deze fase is het pas mogelijk om adem te halen.

Tegen het einde van de zesde maand vindt er nog een andere belangrijke ontwikkeling plaats. Er ontstaat een nieuw type cel in de longen die later surfactant kan produceren, een stof die nodig is om de oppervlaktespanning in de longblaasjes na de geboorte te verlagen. Dat is nodig om de longblaasjes open te houden, zodat de longen zuurstof kunnen opnemen uit de lucht en afgeven aan het bloed en kooldioxide kunnen afgeven vanuit het bloed naar de lucht (gasuitwisseling).

Voor een goede longontwikkeling is voldoende vruchtwater noodzakelijk. In de baarmoeder zorgen ademhalingsbewegingen ervoor dat het vruchtwater over beide longen wordt verdeeld. In dat vruchtwater komt de laatste weken van de zwangerschap steeds meer surfactant. Tijdens de geboorte wordt een gedeelte van het vruchtwater uit de longen geperst waarna de rest van het vocht wordt opgenomen door de kleine bloed- en lymfevaatjes. Het surfactant blijft daarbij achter op de wand van de longblaasjes en zorgt ervoor dat ze open blijven staan. Roken van de moeder tijdens de zwangerschap heeft een slechte invloed op de ademhalingsbewegingen in de baarmoeder, en dat is slecht voor de longrijping en ontwikkeling.

De grotere luchtwegen zijn opgebouwd uit de volgende lagen: (van buiten naar binnen) kraakbeen, gladde spieren en submucosa en mucosa.

Kraakbeen

Kraakbeen is een weefsel dat steun geeft en dat de botoppervlakten bedekt. In de grotere luchtwegen zitten kraakbeenringen die steun en vorm geven zodat de luchtwegen opengehouden worden. Een vernauwing door het samentrekken van gladde spieren zal dus altijd beperkt worden door het kraakbeenskelet, dat een beschermende functie heeft.

Gladde spieren

Gladde spieren zitten in organen zoals blaas, bloedvaten, longen en het maag-darmkanaal. Deze spieren kun je niet bewust aansturen, dit gebeurt onbewust en onwillekeurig. Het samentrekken van de gladde spieren in de kleine luchtwegen zorgt voor een sterkere vernauwing dan in de grotere luchtwegen. Het kraakbeenskelet in de grotere luchtwegen houdt namelijk de luchtwegen open en beperkt het samentrekken. Bij astma lijkt de spierspanning van de gladde spieren groter te zijn en reageren de spieren sneller en heftiger op prikkels. Ook zijn er meer gladde spiercellen en zijn ze groter.

Het slijmvlies

Het slijmvlies (mucosa) is het laagje weefsel dat de binnenkant van de luchtwegen bekleedt. Daaronder ligt een laagje dat submucosa wordt genoemd en daaronder liggen pas de gladde spieren en het kraakbeen. Bij astma verandert het slijmvlies door de plaatselijke ontstekingsreacties, enkele voorbeelden; innesteling van bepaalde witte bloedcellen, vochtophoping en toename van de hoeveelheid en grootte van de slijmvliescellen, waardoor ook toename van slijmproductie ontstaat. Deze veranderingen zorgen ervoor dat het slijmvlies dikker wordt, waardoor de opening van de luchtweg nauwer wordt.

De luchtweg heeft een buiten- en een binnenkant, net zoals bij een buis. Bij astma speelt de binnenkant een heel belangrijke rol. Die wordt namelijk nauwer door ontstekingsreacties door het samentrekken van de gladde spieren bij een aanval. Door een nauwe opening kan de lucht moeilijker stromen, omdat de weerstand groter is. Er is meer kracht nodig om voldoende lucht naar binnen te zuigen en het kost meer tijd en inspanning om ingeademde lucht naar buiten te persen. Dit verklaart het benauwde gevoel, het gebruik van hulpademhalingsspieren en de verlengde en piepende uitademing. Als je lucht door een nauwe opening perst, ontstaat er een piepend geluid, denk maar aan een opgeblazen ballon die je leeg laat lopen terwijl je het tuitje in de breedte uitrekt.

Tijdens het ademhalen adem je zuurstof in (een belangrijke brandstof voor het lichaam) en adem je afvalstoffen zoals kooldioxide (CO2) uit. Bij het inademen zuig je zuurstofrijke lucht heel diep in je longen, tot bij de longblaasjes. De longblaasjes hebben een heel dunne wand waardoor de zuurstof gemakkelijk in de bloedvaatjes wordt opgenomen. Het bloed verspreidt de zuurstof door het hele lichaam. De afvalstoffen in het bloed, zoals kooldioxide (CO2), worden ook aan de longblaasjes afgegeven en met de uitademing naar buiten geblazen.

Wat gebeurt er bij het ademhalen?

Hoe vindt de gasuitwisseling plaats? Om de werking van de longen te kunnen begrijpen moet je ook de werking van het hart kennen. Die hebben namelijk heel veel met elkaar te maken.

Door het samentrekken van de hartspier pompen de kamers het bloed elk een eigen richting op. Er zijn dan ook twee gescheiden bloedsomlopen. De linkerkamer pompt het bloed in de grote lichaamsslagader (grote bloedsomloop of grote circulatie) en de rechterkamer pompt het bloed in de grote longslagader (kleine bloedsomloop of kleine circulatie).

De kleine circulatie of longcirculatie

Vanuit de rechterkamer stroomt het zuurstofarme bloed de grote longslagader in. De longslagader vertakt zich in twee slagaders, één voor de rechter- en één voor de linkerlong. Zo stroomt het bloed door beide longen om daar de stoffen af te geven die het kwijt moet (bijvoorbeeld kooldioxide) én om zuurstof op te nemen. Het bloed, verzadigd van zuurstof, stroomt via aders weer terug naar het hart en komt terecht in de linkerboezem. Van de linkerboezem stroomt het bloed naar de linkerkamer en gaat vervolgens verder in de grote circulatie. Het bloed in de kleine circulatie legt een kortere weg af, daardoor is de druk in de rechter harthelft lager dan in de linker harthelft.

De grote circulatie of lichaamscirculatie

Vanuit de linkerkamer stroomt het zuurstofrijke bloed de grote lichaamsslagader (aorta) in om zich vervolgens via kleinere slagaders door je hele lichaam te verspreiden, zoals je hoofd, armen, buik, benen etc. Onderweg halen de organen en cellen bouwstoffen en zuurstof uit het bloed, voor eigen verbruik. Het zuurstofarme bloed stroomt via aders weer terug naar het hart en komt terecht in de rechterboezem. Van de rechterboezem stroomt het bloed naar de rechterkamer en gaat vervolgens verder in de kleine circulatie. Doordat het bloed in de grote circulatie een lange weg moet afleggen, namelijk door het gehele lichaam dus van top tot teen, is de druk in de linker harthelft hoger dan in de rechter harthelft. Het bloed stroomt dus min of meer in een 8-vorm door het lichaam, een omloop waarbij zuurstofrijk bloed van zuurstofarm bloed wordt gescheiden.

Hoe worden de longen aangestuurd?

Het ademhalingscentrum zit in de hersenstam, onderin de hersenen. In de hoofdslagader, de borstholte, het middenrif en de luchtwegen zitten kleine sensoren, een soort metertjes. Die meten de gasuitwisseling en bijvoorbeeld de rek van de longen, en sturen de uitkomsten door naar het ademhalingscentrum. Vanuit dit centrum worden de ademhalingsspieren vervolgens aangestuurd. Om bijvoorbeeld sneller te werken of juist minder snel. Dit gaat buiten het bewustzijn om en is dus niet bewust te sturen. Een mens kan echter wel bewust zijn ademhaling beïnvloeden, hiervoor worden hogere hersengedeelten gebruikt. Denk bijvoorbeeld aan het inhouden van de adem of het zuchten.