Examentrainer Vragen Hartoperatie Een 70-jarige man heeft last van atherosclerose. Uit onderzoek in het ziekenhuis blijkt dat een van zijn kransslagaders sterk vernauwd is. Na overleg met de cardioloog wordt besloten dat de patiënt in aanmerking komt voor een bypass. In de westerse wereld is hartfalen, een verzamelnaam voor hartziekten waarbij de pompfunctie van het hart tekortschiet, een groot probleem voor de volksgezondheid. Ongeveer een derde van de totale sterfte in Nederland wordt door hart- en vaatziekten veroorzaakt. Bepaalde lichamelijke verschijnselen duiden op een verhoogd risico, zoals atherosclerose (vroeger ook wel aderverkalking genoemd), en trombose. Als de kransslagader vernauwd is, kan met een bypassoperatie de doorbloeding van het hartspierweefsel worden hersteld. Hiervoor wordt een ander bloedvat als omleiding (bypass) gebruikt. Door de bypass krijgt het hartweefsel achter de vernauwing weer voldoende bloedtoevoer. De cardioloog heeft aan de patiënt uitgelegd dat hij een verhoogd risico heeft op een hartinfarct, veroorzaakt door een combinatie van atherosclerose en trombose. 3p 1 Beschrijf hoe deze risicofactoren samen tot een hartinfarct kunnen leiden. Voor de operatie wordt aan de patiënt de procedure uitgelegd: de bypass zal worden aangelegd vanuit de linker borstwandslagader. Het type bloedvat dat wordt gebruikt als bypass kan variëren. Van oudsher werd een beenader gebruikt voor de bypass. Sinds een aantal jaren wordt ook de borstwandslagader gebruikt. Het gebruik van de beenader heeft als voordeel de grote lengte van dit bloedvat. Bovendien is de ader gemakkelijk te verwijderen uit het been. Een nadeel is dat er veel atherosclerose kan optreden in een bypass van deze ader, ook al zijn de aderkleppen verwijderd. En dat is bij iemand met atherosclerose natuurlijk een groot risico. Daarom is besloten om bij deze patiënt een slagader als bypass te gebruiken. 1p 2 Noem nog een voordeel van het gebruik van een slagader als bypass. De patiënt heeft een vernauwing in het bovenste deel van de rechter kransslagader. Hij krijgt een bypass vanuit de linker borstwandslagader. Aan de hand van een tekening heeft de chirurg uitgelegd hoe de bypass wordt aangelegd. 1 Uitgeverij Malmberg
In afbeelding 1 zijn vier plaatsen aangegeven. Afbeelding 1 3 Hoe loopt de verbinding van deze bypass? A tussen 1 en 2 B tussen 1 en 3 C tussen 1 en 4 D tussen 2 en 3 E tussen 2 en 4 F tussen 3 en 4 Tijdens de bypassoperatie wordt het bloed van de patiënt door een hart-longmachine geleid. De hart-longmachine neemt hierbij de functie van hart en longen over: een pomp houdt het bloed in beweging, de bloeddruk en bloedtemperatuur blijven op peil, O 2 wordt toegevoegd en CO 2 afgevoerd. Het hart wordt met behulp van drie slangetjes verbonden met de hart-longmachine. In afbeelding 2 is een hart schematisch afgebeeld met de plaats van deze drie slangetjes. Afbeelding 2 4 Door welk slangetje of door welke slangetjes gaat bloed naar de hart-longmachine toe? A alleen door 1 B alleen door 2 C alleen door 3 D door 1 en 2 E door 1 en 3 F door 2 en 3 2 Uitgeverij Malmberg
Voor de aanvang van de bypassoperatie wordt de patiënt behandeld met heparine, een stof die de vorming van het trombokinasecomplex afremt. Pas daarna wordt zijn hart aangesloten op de hartlongmachine. Zijn bloed wordt door plastic slangetjes van en naar de machine geleid. Na afloop van de operatie wordt protamine, een antagonist van heparine, toegediend. 5 Waarom is het noodzakelijk dat voor de operatie heparine wordt toegediend? Waarom moet snel na de operatie protamine worden toegediend? Bron: examen vwo 2010-1 (pilot). Bloedsomloop Een proefpersoon (man, 30 jaar, 72 kg) doet mee aan een onderzoek naar de invloed van inspanning op het hartminuutvolume. De massa van zijn bloed is die van een gemiddelde man van zijn leeftijd: ongeveer zeven procent van het lichaamsgewicht. Het onderzoek begint met metingen in rust. Zijn hartslagfrequentie is 70 per minuut en het slagvolume van zijn linker hartkamer is in rust 70 ml. Na de rustperiode fietst hij met volle kracht vijf minuten op een hometrainer. Zijn hartslagfrequentie neemt toe tot 200. Uit metingen blijkt dat zijn hartminuutvolume bij die hartslagfrequentie vijfmaal zo hoog is. Ook het slagvolume is tijdens het fietsen op de hometrainer veranderd. 6 Met welk percentage is het slagvolume van de linkerkamer toegenomen? A 25% B 50% C 37,5% D 75% E 150% F 500% De omlooptijd van een rode bloedcel is de tijd die verstrijkt tussen vertrek uit de linkerkamer en terugkomst in die kamer. Met de gegevens van de proefpersoon en de meetresultaten in rust en bij inspanning (zie inleiding) is het mogelijk een inschatting te maken van de gemiddelde omlooptijd van het bloed door zijn lichaam in rust. Je mag aannemen dat de snelheid van de rode bloedcellen hetzelfde is als die van het bloedplasma. 7 Hoelang duurt het bij deze proefpersoon in rust gemiddeld voordat de rode bloedcel terug is in de linkerkamer? A ongeveer 15 seconden B ongeveer 71 seconden C ongeveer een halve minuut D ongeveer een minuut E iets minder dan een uur F iets meer dan een uur 3 Uitgeverij Malmberg
De omlooptijd van het bloed is afhankelijk van de route. Alle routes beginnen in de aorta. Het toeval bepaalt of een rode bloedcel een lange of een korte route aflegt voordat hij vanuit de aorta in de rechter hartkamer arriveert. 8 Welke slagader hoort bij de kortste route vanuit de aorta naar de rechter hartkamer? A een halsslagader B een kransslagader C een longslagader D een sleutelbeenslagader Twee routes van het bloed, vanuit de aorta naar de rechterkamer, worden vergeleken. De ene route blijkt driemaal langer te zijn (qua lengte) dan de andere. Het is niet zo dat de omlooptijd via die ene route ook driemaal langer (qua tijd) is. 9 Leg dit uit. Bron: examen vwo 2009-1. Hart en bloedsomloop In afbeelding 3 is op twee manieren een deel van de bloedsomloop van een volwassene weergegeven. Tekening 1 van afbeelding 3 geeft schematisch een deel van de bloedsomloop weer; tekening 2 van afbeelding 3 geeft aspecten van de functie van de bloedstroom weer. Afbeelding 3 tekening 1 tekening 2 Naar: H.H. Kreutzer & A.A.G. Oskamp, Biologie 5V, Groningen, 1975, bladz. 80-81. Bij een kind vóór de geboorte is de bloedsomloop anders dan bij een volwassene. 10 Bewerk in afbeelding 4 de figuur zodanig dat deze de situatie in het hart en die van de grote bloedvaten bij het hart van een foetus weergeeft. 4 Uitgeverij Malmberg
Afbeelding 4 In tekening 2 van afbeelding 3 zijn schematisch delen van het hart van de mens aangegeven met de letters P en Q. 11 Welke delen van het hart worden aangegeven met de letters P en Q? A met P de boezems, met Q de kamers B met P de kamers, met Q de boezems C met P de linker harthelft, met Q de rechter harthelft D met P de rechter harthelft, met Q de linker harthelft Een patiënt met een verdikte hartspier is in het Hartcentrum Rotterdam behandeld met een alcoholinjectie. Bij een verdikking van de hartspier ontstaat een vernauwing van vooral het linkerdeel van het hart. De patiënt heeft pijn op de borst en is kortademig. Tot nu toe waren er voor deze patiënten twee mogelijkheden: opereren en medicijnen. Met de nieuwe behandeling wordt eerst via de lies een katheter ingebracht en naar het hart opgeschoven. Via deze katheter wordt vervolgens contrastvloeistof ingespoten. Op een cardiogram is dan te zien waar de hartspier is verdikt. Daarna wordt de alcohol op de juiste plek geïnjecteerd. Het slinken van de spier is direct meetbaar. Naar: de Volkskrant, 28-8-1999. Een verdikte hartspier kan ontstaan zijn ten gevolge van verkalking van de grote slagaders. 12 Leg uit waardoor verkalking van de grote slagaders een verdikking van de hartspier tot gevolg kan hebben. Een patiënt die kortademig is, heeft een verhoogde ademfrequentie. 3p 13 Leg uit hoe een vernauwing van het hart indirect leidt tot een verhoogde ademfrequentie. De katheter met contrastvloeistof die via de lies is ingebracht, wordt opgeschoven tot bij de kransslagader. 1p 14 Noem het bloedvat waar de katheter met de contrastvloeistof doorgaat tussen de beenslagader en de kransslagader. Bron: examen vwo 2003-1. 5 Uitgeverij Malmberg
Het interne milieu Door de aanwezigheid van bepaalde bacteriën en virussen in het verteringskanaal kan diarree ontstaan. Bij ernstige vormen van diarree is het verlies aan Na + -ionen en het daarmee gepaard gaande vochtverlies aanleiding tot uitdrogingsverschijnselen. Deze uitdrogingsverschijnselen kunnen levensbedreigend zijn. Om in deze situatie uitdroging te voorkomen maakt men gebruik van ORS (oral rehydration salts). ORS-poeder bestaat uit glucose, NaCl, trinatriumcitraat en KCl. Dit wordt opgelost in een voorgeschreven hoeveelheid water. In tabel 1 is de samenstelling van bloedplasma en ORS-oplossing gegeven. Tevens is de osmolariteit van beide oplossingen vermeld. Osmolariteit is een grootheid (met als eenheid mosm) die wordt gebruikt om de osmotische waarde van een oplossing aan te geven. Tabel 1 Concentratie in mmol L -1 bloedplasma ORS-oplossing Glucose 5,3 110 Na+ 145 90 K+ 4 20 Cl- 105 80 citraat - 10 osmolariteit 310 mosm 310 mosm Een leerling vraagt zich af of ORS ook in droge vorm, als poeder, toegediend zou kunnen worden. 3p 15 Leg uit dat men ORS beter kan toedienen in de vorm van deze oplossing dan als poeder. Een model van de opname en het transport van glucose door dekweefselcellen van de dunne darm is weergegeven in afbeelding 5. Afbeelding 5 Bron: B. Alberts e.a., Molecular biology of the cell, New York/London, 1994, 520. 6 Uitgeverij Malmberg
Het transport van stoffen door het celmembraan kan actief (actief transport) of passief (diffusie) plaatsvinden. 16 In afbeelding 5 is het transport aangegeven van glucose van de darmholte door het celmembraan heen de dekweefselcel in. Is dit transport actief of passief? In afbeelding 5 is ook het transport van glucose uit de dekweefselcel door het celmembraan heen naar de weefselvloeistof aangegeven. Is dit transport actief of passief? De hoeveelheid weefselvloeistof is afhankelijk van een aantal factoren, zoals de bloeddruk, de osmotische waarde van het bloed, en de osmotische waarde van de weefselvloeistof. Zes gebeurtenissen zijn: 1. De hartslagfrequentie neemt af. 2. De hartslagfrequentie neemt toe. 3. De opname van water uit de weefselvloeistof in de haarvaten neemt af. 4. De opname van water uit de weefselvloeistof in de haarvaten neemt toe. 5. De kringspieren van de arteriolen (kleine slagaders) ontspannen zich. 6. De kringspieren van de arteriolen trekken zich samen. 17 Door welke van deze gebeurtenissen neemt de hoeveelheid weefselvloeistof toe? A door de gebeurtenissen 1, 3 en 6 B door de gebeurtenissen 1, 4 en 6 C door de gebeurtenissen 2, 3 en 5 D door de gebeurtenissen 2, 4 en 5 Bij iemand die in hongerstaking is, treedt hongeroedeem op. Hierbij verandert de hoeveelheid weefselvloeistof. 3p 18 Neemt de hoeveelheid weefselvloeistof bij de hongerstaker toe of af? Leg je antwoord uit. Noem in je uitleg de oorzaak van het ontstaan van hongeroedeem en de processen die ontregeld zijn. Bron: examen vwo 2002-2. 7 Uitgeverij Malmberg
Antwoorden en uitleg Hartoperatie 1 Uit het antwoord moet blijken dat: door atherosclerose de kransslagader vernauwd / verruwd / minder elastisch is (1 punt); bij trombose daarin een trombus kan ontstaan / een embolus kan blijven steken / een (bloed)propje de circulatie kan verstoren (1 punt); waardoor er onvoldoende aanvoer van zuurstofrijk bloed in de hartspier is (met als mogelijk gevolg een hartinfarct) (1 punt). THEMA 2 BASISSTOF 3 2 Voorbeelden van een juist voordeel (1 punt): Een slagader is elastischer/gespierder. Een slagader is geschikter voor het verwerken van de slagaderlijke druk. THEMA 2 BASISSTOF 3 3 De borstwandslagader is een aftakking van nummer 1. Dit bloedvat is verbonden met de aorta. De vernauwing zit bij nummer 4. Bedenk dat op afbeeldingen van het menselijk lichaam de rechterkant altijd links is afgebeeld. Het juiste antwoord is dus: C (2 punten). 4 Het bloed dat naar de hart-longmachine gaat, is zuurstofarm en komt uit beide holle aders 1 en 3. Het juiste antwoord is dus: E (2 punten). 5 Heparine is nodig om te zorgen dat de stollingsreactie (na doorsnijden van het bloedvat) niet wordt geactiveerd (1 punt). Protamine is nodig om na de operatie weer normaal stollend bloed te krijgen (1 punt). THEMA 2 BASISSTOF 5 Bloedsomloop 6 Na inspanning bedraagt het hartminuutvolume 5 het hartminuutvolume in rust (= 70 70 = 4900 ml). Het hartminuutvolume bij inspanning is dus 5 4900 = 24 500 ml. Bij een hartslagfrequentie bij inspanning van 200 is dus het slagvolume bij inspanning 24 500 / 200 = 122,5 ml. De toename van het slagvolume is 122,5 70 = 52,5 ml, toename van 75%. Het juiste antwoord is dus: D (2 punten). THEMA 2 BASISSTOF 2 8 Uitgeverij Malmberg
7 De man heeft 5040 ml bloed (= 7% van 72 000 gram). Zijn hartminuutvolume in rust is 70 70 = 4900 ml per minuut. Het juiste antwoord is dus: D (2 punten). THEMA 2 BASISSTOF 2 8 De eerste aftakking van de aorta is de kransslagader. Het juiste antwoord is dus: B (2 punten). 9 Uit het antwoord moet blijken dat: in een kort traject de invloed van het haarvatennet relatief groter is / in een lang traject de lengte vooral door grote vaten (slagaders en aders) wordt bepaald (1 punt); waarbij het bloed in het haarvatennet langzamer stroomt dan in de slagaders en aders (grotere vaten) (1 punt). THEMA 2 BASISSTOF 3 Hart en bloedsomloop 10 Voorbeeld van een juist aangevulde tekening: Ductus botalli tussen de longslagader en de aorta aangegeven (1 punt). Foramen ovale aangegeven, een opening tussen de rechter- en linkerboezem (1 punt). 9 Uitgeverij Malmberg
11 P ontvangt bloed uit de holle aders en is dus de rechter harthelft. Dit is onder andere te zien aan bloedvaten rond de lever. De leverader komt uit in de onderste holle ader. Q is dus de linker harthelft. Het juiste antwoord is dus: D (2 punten). 12 Doordat de elasticiteit/de diameter van de slagaders is afgenomen (1 punt), werkt het hart krachtiger (om een toereikende bloedstroom in stand te houden) en daardoor wordt de hartspier dikker (1 punt). THEMA 2 BASISSTOF 3 13 Door de vernauwing pompt het hart minder bloed per tijdseenheid weg, waardoor de bloedstroom in het hele lichaam afneemt (1 punt); daardoor wordt koolstofdioxide minder snel afgevoerd en neemt de concentratie daarvan toe (1 punt); daardoor neemt de ademfrequentie toe (1 punt). THEMA 2 BASISSTOF 2 14 De eerste aftakking van de aorta is de kransslagader. Het juiste antwoord is de aorta (1 punt). Het interne milieu 15 Een voorbeeld van een juiste uitleg is: Volgens de gegevens in tabel 1 is een ORS-oplossing isotonisch ten opzichte van het bloedplasma. Doordat de ORS-oplossing isotonisch is, wordt er geen water aan de weefsels onttrokken. Het watertekort dat bij uitdroging ontstaat, wordt met behulp van een ORS-oplossing aangevuld. Als men ORS als poeder zou geven, zouden de uitdrogingsverschijnselen juist verergeren, doordat in het verteringskanaal een sterk hypertonisch milieu ontstaat waardoor wel water aan de weefsels wordt onttrokken. ORS-oplossing is isotonisch / ORS-poeder veroorzaakt een hypertonisch milieu (1 punt). ORS-oplossing onttrekt geen water aan de weefsels / ORS-poeder onttrekt water aan de weefsels (1 punt). ORS-oplossing vult watertekort aan / ORS-poeder verergert de uitdroging (1 punt). THEMA 2 BASISSTOF 5 16 Het transport van glucose van de darmholte door het celmembraan heen de dekweefselcel in, is actief (1 punt). Het transport van glucose uit de dekweefselcel door het celmembraan heen naar de weefselvloeistof, is passief (1 punt). THEMA 1 BASISSTOF 7 10 Uitgeverij Malmberg
17 Door een hogere hartslagfrequentie neemt de druk in de arteriolen toe. Hierdoor wordt er meer vocht uit de haarvaten geperst. Door ontspanning van de kringspieren zit er voldoende bloed in de arteriolen. Als dan ook de opname van water uit de weefselvloeistof in de haarvaten afneemt, zal de hoeveelheid weefselvloeistof toenemen. Het juiste antwoord is dus: C (2 punten). THEMA 2 BASISSTOF 6 18 Een voorbeeld van een juiste uitleg is: De hoeveelheid weefselvloeistof neemt toe. Door het vasten is de eiwitconsumptie en daarmee de opname van aminozuren geringer dan de behoefte. Als gevolg daarvan neemt de productie van eiwitten en daarmee de concentratie van bloedeiwitten af. Daardoor neemt de osmotische waarde van het bloed af en komt er minder water uit het weefsel naar het bloed. In de weefsels treedt ophoping van water op. Consumptie van eiwitten is minder dan de behoefte (1 punt). Concentratie van bloedeiwitten daalt en de osmotische waarde van het bloed neemt af (1 punt). Er treedt water uit de bloedvaten en er komt minder terug in het bloed (1 punt). THEMA 2 BASISSTOF 6 11 Uitgeverij Malmberg