Homoeostase en vitale functies: hun rol in gezondheid en herstel

Inleiding

Het gezonde menselijk lichaam doet al het werk dat het nodig heeft om zichzelf in stand te houden door wat bekend is, in de biologie, als levende processen, waaronder uitscheiding van afvalstoffen en inademing van zuurstof om energie uit suiker vrij te maken. Het maakt ook gebruik van het proces van homo-eostase om zichzelf in evenwicht te houden – het maakt precies het juiste aantal cellen aan om versleten cellen te vervangen, en precies de juiste hoeveelheid hormonen om een reactie te signaleren die moet plaatsvinden. In dit artikel wordt uitgelegd wat homoeostase inhoudt, welke centrale rol het speelt bij het behoud van een goede gezondheid en hoe bij een slechte gezondheid vitale functies een sleutelrol spelen bij het herstel ervan.

Activiteiten van het dagelijks leven

De meeste gezonde volwassenen leven een zelfstandig leven en voeren een reeks activiteiten uit, zoals lopen, eten, ontlasten, wassen en aankleden. Deze activiteiten, bekend als activiteiten van het dagelijks leven (ADL’s), weerspiegelen de onderliggende fysiologische processen van het lichaam en worden gebruikt als maatstaf voor de gezondheid.

Mensen met een slechte gezondheid zijn niet altijd in staat alle ADL’s uit te voeren, of niet in dezelfde mate als mensen die gezond zijn. Door vast te stellen welke ADL’s zij niet of moeilijk kunnen uitvoeren, kunnen gezondheidswerkers hun behoeften beter inschatten. De ADL’s meten de afhankelijkheid van een persoon van hulp. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt om patiënten vóór hun ontslag te beoordelen om te zien of ze weer zelfstandig kunnen leven of meer ondersteuning nodig hebben.

Alle ADL’s die we uitvoeren weerspiegelen de levensprocessen die ons in leven houden. Deze worden op hun beurt uitgevoerd door onze lichaamssystemen. In gezondheid gebeurt dit op de juiste manier en op het juiste niveau. Hoe gebeurt dat?

Stabiliteit bieden aan cellen

Al het leven is cellulair; dat wil zeggen, opgebouwd uit cellen. Net als alle levende organismen moeten ook mensen hun cellen onderhouden om in leven te blijven. Levende organismen bestaan in twee omgevingen:

• De externe omgeving, de planeet waarop wij ons bevinden, de Aarde;
• De interne omgeving, die onder onze huid.

Onze externe omgeving varieert voortdurend. We kunnen de dingen die variëren, of variabelen, meten (zoals de buitentemperatuur, het waterpeil, de luchtdruk, het zuurstofgehalte en het stikstofgehalte), maar we kunnen er weinig aan doen. Ons interne milieu wordt door deze veranderingen beïnvloed, maar moet stabiel zijn om te kunnen blijven leven.

Alle cellen in het lichaam zijn gemaakt van chemische stoffen, zoals eiwitten, die alleen onder zeer bijzondere omstandigheden kunnen overleven. Eieren bestaan bijvoorbeeld hoofdzakelijk uit een eiwit dat albumine wordt genoemd; bij verhitting wordt de albumine vast en kunnen we het niet “ontkoken”. Ons lichaam bevat ook albumine en is even gevoelig voor temperatuursveranderingen. Enzymen, die lichamelijke reacties mogelijk maken, zijn gemaakt van eiwitten. Elke schadelijke verandering in de interne omstandigheden zou betekenen dat de enzymen niet zouden functioneren, en wij ook niet: onze hele stofwisseling, de chemie van onze cellen, zou ophouden.

Zowel cellen als eiwitten zijn uiterst gevoelig voor veranderingen in variabelen in de interne (en ook externe) omgeving. Cellen moeten onder meer op een bepaalde temperatuur, pH (een maat voor de waterstofionenconcentratie die ons zuur-base-evenwicht aangeeft), osmotisch evenwicht (het evenwicht tussen water en oplosmiddelen) en energieniveaus (suiker en zuurstof) worden gehouden. Aangezien de cellen deel uitmaken van een enorme gemeenschap – de gemiddelde volwassen mens telt er tientallen triljoenen – moeten zij ook met elkaar communiceren om elkaar te laten weten wat er aan de hand is. Dit alles maakt deel uit van ons interne milieu, in ieder van ons.

Receptoren en effectoren

Het lichaam controleert zichzelf automatisch via lichaamssystemen zoals het zenuwstelsel en het endocriene systeem. Het heeft veel detectoren die informatie ontvangen over veranderingen in zijn interne omgeving – ze worden receptoren genoemd. Sommige receptoren detecteren veranderingen in chemische stoffen (chemoreceptoren); andere in bloeddruk (baroreceptoren); temperatuur (thermoreceptoren); of aanraking of warmte zo extreem dat ze pijn veroorzaken (nociceptoren). Elke receptor is afgestemd op een bepaalde frequentie, modaliteit genoemd, en detecteert een specifieke variabele.

Als een receptor informatie ontvangt over een verandering van de toestand in de variabele die hij moet monitoren, stuurt hij signalen naar de hersenen voor centrale coördinatie, zodat alle informatie op één plaats wordt verzameld. Vervolgens wordt een responsbericht uitgezonden om een passend gedrag of een passende reactie uit te lokken. Deze reactie kan elektrisch zijn (verzonden via het zenuwstelsel) of chemisch (verzonden via het endocriene systeem) en een verandering teweegbrengen, of een effect hebben, om onze interne omstandigheden weer in een optimale toestand te brengen.

Dit wordt bewerkstelligd door organen of cellen die “effectoren” worden genoemd omdat zij een reactie teweegbrengen (fig. 1).

Fluctuerende omgevingen

De omstandigheden in de externe en interne omgeving variëren voortdurend. De externe omgeving kan heter en kouder worden. In het interne milieu verdampt water uit het lichaam; voedsel verandert de pH-waarde; cellen sterven af en moeten in het juiste aantal worden vervangen. Het effect van deze veranderingen in het interne milieu wordt gecontroleerd en gecompenseerd.

Hoewel het lichaam het externe milieu niet kan controleren, is het wel in staat het interne milieu te reguleren om met de juiste reactie op veranderingen in alle variabelen te komen. Zo regelen de nieren zout, water en pH; het bloed transporteert warmte naar alle delen van het lichaam, evenals zuurstof naar de cellen, en verwijdert kooldioxide uit de cellen. Al deze regulering gebeurt door middel van homoeostase.

De hoeksteen van gezondheid

Homoeostase staat in het centrum van ons wezen. Het is het regulerende mechanisme dat ons in leven houdt, in plaats van als een loutere verzameling chemicaliën. Het is wat ons biologisch maakt in plaats van alleen maar chemisch (Cedar, 2012).

Het concept werd voor het eerst voorgesteld door Claude Bernard in 1865 en later benoemd door Walter Cannon (Cannon, 1926). Het wordt vaak omschreven als “het behoud van een stabiele interne omgeving”. Deze definitie heeft echter weinig betekenis voor studenten in de gezondheidszorg; wanneer zij gekwalificeerde beroepsbeoefenaars worden, wordt het gebrek aan verband tussen gezondheid en homoeostase een probleem voor de klinische praktijk. Begrijpen dat homoeostase de hoeksteen is van gezondheid, en het herstel ervan de hoeksteen van klinische zorg, is de eerste stap in het begrijpen van het traject van de patiënt en klinische besluitvorming.

Homoeostase verbindt de fysiologische processen (wat het lichaam doet) met zijn cellen (waar het lichaam van gemaakt is). Homoeostatische mechanismen houden variabelen in het lichaam op het juiste niveau, binnen hun normale bereik, zodat cellen overleven en gedijen. Homoeostase is het fysiologische proces dat het interne milieu in een stabiele, normale toestand houdt. Homoeostase maakt gebruik van chemische en biologische processen voor zelfbehoud.

Aanpassen aan verandering

Mensen zijn dynamische wezens. De hele dag door fluctueert het lichaam: het wordt warmer en kouder, zweterig en uitgedroogd, energiek en moe. Wanneer we gezond zijn, merken we deze veranderingen nauwelijks op, omdat we in staat zijn gedragingen aan te nemen die onze variabelen aanpassen en ons weer op een veilige plaats brengen: we drinken warme of koude dranken; we eten of stoppen met eten; we zijn actief of rusten. De motivatie om ons gedrag te veranderen is een gevolg van interne processen die werken om ons weer in een veilige toestand te brengen, door te voorkomen dat we te warm, te koud, te uitgedroogd of te weinig energie krijgen.

Omdat de externe en interne omgeving voortdurend veranderen, moet het lichaam de variabelen van zijn interne omgeving binnen voor de cellen aanvaardbare grenzen houden, en dit gebeurt door middel van homoeostase. Het lichaam meet de veranderingen die zich van seconde tot seconde voordoen en stuurt dan signalen om verdere veranderingen teweeg te brengen die de stabiliteit van zijn interne omgeving zullen herstellen en de variabelen binnen normale grenzen zullen houden. Het belangrijkste mechanisme waarmee dit gebeurt heet ‘negatieve terugkoppeling’.

Verandering tegengaan

Negatieve terugkoppeling werkt door de richting van de verandering tegen te werken. Als een variabele de ene kant op gaat, zorgt negatieve terugkoppeling ervoor dat hij de andere kant op gaat om hem zo dicht mogelijk bij een ‘instelpunt’ te houden (fig. 2). Bijvoorbeeld, de interne thermostaat van de mens is ingesteld op ongeveer 37°C. Als we het warmer krijgen, worden negatieve terugkoppelingsmechanismen geactiveerd om ons af te koelen: we beginnen te zweten zodat de warmte uit het lichaam verdampt; de bloedvaten aan de oppervlakte van de huid verwijden zich om de warmte te laten uitstralen; we zoeken koele plaatsen en koele dranken. Als we het te koud krijgen, gaan negatieve terugkoppelingsmechanismen ook die verandering tegen: we warmen op door te rillen, een proces waarbij de spieren samentrekken zonder te bewegen om warmte te produceren; de bloedvaten vernauwen zich om te voorkomen dat we warmte verliezen; we zoeken warmte en warme dranken.

Negatieve terugkoppelingsmechanismen beïnvloeden niet alleen onze fysiologie; ze beïnvloeden ook ons gedrag, motiveren ons om bepaalde dingen te doen – zoals een koel drankje drinken of een warme trui aantrekken. Dit komt omdat de meeste controlecentra voor homo-eostase in de hersenen zitten. Uitgangen van de hersenen beïnvloeden de afscheiding van hormonen door onze endocriene klieren, de beweging van spieren, stemming, motivaties en emoties.

Verandering versterken

Homoeostase werkt naar verluidt ook via positieve terugkoppeling, waarbij een verandering wordt bevorderd in plaats van tegengewerkt. Een klassiek voorbeeld van positieve terugkoppeling is dat van de bloedstolling na beschadiging van een bloedvat. De schade activeert signalen naar factoren in het bloed die normaal gesproken in rust zijn. Zodra de eerste factor is geactiveerd, volgt een signaalcascade waarbij een reeks factoren wordt geactiveerd, wat leidt tot bloedstolling, waardoor het lichaam in staat wordt gesteld het beschadigde bloedvat te herstellen – we willen niet dat negatieve feedback deze veranderingen tegenwerkt en het proces stopt. Positieve terugkoppeling is doelgericht en versterkt een verandering, in plaats van een variabele te resetten, maar het resultaat is waarschijnlijk een resetten van de variabele naar zijn vorige, gezonde toestand.

Inzicht in homoeostase en de toestanden die optimaal zijn voor lichaamscellen kan worden gebruikt in de gezondheidszorg. Dit kan empirisch gebeuren door observatie van mensen in goede en slechte gezondheid, en wetenschappelijk door objectieve metingen.

We hebben gezien dat elke variabele een ‘set point’ heeft waar omheen hij in beperkte mate fluctueert; de natuur nabootsend hebben we onze variabelen gemeten en hun set points en normale bereiken uitgewerkt. Wanneer deze bij patiënten worden gemeten en bewaakt, worden ze vitale functies genoemd.

Signalen van wat er aan de hand is

Patiënten presenteren zich met “symptomen”, of subjectieve gevoelens, zoals “koortsig gevoel” of “zich niet lekker voelen”. Aangezien deze geen diagnostisch beeld geven van wat de onderliggende oorzaak zou kunnen zijn, is een objectieve maat nodig om vast te stellen wat er aan de hand is. Vitale functies kunnen worden gemeten en vergeleken met hun normale setpoint of bereik. Metingen buiten het normale bereik wijzen erop dat er iets mis is.

Tabel 1 geeft een overzicht van de belangrijkste vitale functies die door verpleegkundigen worden gecontroleerd, met hun normale waarden. Verdere diagnostische onderzoeken kunnen zijn:

• Electrolyten (bijvoorbeeld natrium, kalium, calcium);
• Bloed (bijvoorbeeld hemoglobine, rode bloedcellen, neutrofielen, erytrocytenbezinkingssnelheid);
• Urine (bijvoorbeeld glucose, creatinine).

Als een vitaal teken, zoals temperatuur of bloeddruk, buiten het normale bereik ligt, kan deze informatie worden gebruikt om de oorzaak van het probleem vast te stellen en te beslissen welke behandeling nodig is.

Het bepalen welke vitale functies buiten het normale bereik liggen, helpt gezondheidswerkers bij het vinden en diagnosticeren van de onderliggende oorzaak, dus het meten van vitale functies is de basis om uit te vinden wat er mis is.

De meeste mensen hebben vitale functies die ‘normaal’ zijn. We hebben bijvoorbeeld een lichaamstemperatuur van ongeveer 37oC nodig om de chemische reacties in de cellen te laten verlopen, en de meesten van ons zijn meestal rond die temperatuur. Maar omdat krachtige activiteit de lichaamswarmte kan doen toenemen, moet de temperatuur worden gemeten in rust – daarom kan patiënten worden gevraagd even te wachten met het meten van hun vitale functies als zij zich onlangs hebben ingespannen. Als de vitale functies in rust buiten het normale bereik liggen, worden ze als abnormaal beschouwd.

De hele dag door schommelt elke variabele of elk vitaal teken rond zijn instelpunt (Fig. 2) – dat is normaal, en de homoeostatische mechanismen werken voortdurend om ze weer op hun instelpunt te brengen. Dat is homoeostase in actie.

Homoeostase in slechte gezondheid

Homoeostase, die het lichaam in staat stelt zijn interne omgeving in stand te houden onafhankelijk van klinische ondersteuning, is een maatstaf voor gezondheid. Van slechte gezondheid is sprake wanneer het lichaam niet langer homo-eostatisch is (Cedar, 2012) en klinische interventie een poging is om de homo-eostase te herstellen.

Bij ziekte wordt de homo-eostase van het lichaam te ver uitgedaagd buiten de bandbreedtes waarbinnen de variabelen zich zouden moeten bevinden – buiten de grenzen of tijdsduur waarbinnen het de variabelen kan herstellen tot hun setpoints, en voelen we ons niet goed. Vaak kan het lichaam zichzelf herstellen en de homo-eostase herstellen. In dergelijke situaties voelen we ons subjectief onwel (symptomen) maar herstellen we voordat we klinische hulp zoeken en/of objectieve maatregelen (tekenen) verkrijgen.

Soms kan het lichaam zichzelf niet herstellen en is klinische interventie nodig om de homoeostase te herstellen. Door het meten van vitale functies kunnen gezondheidswerkers vaststellen welke functies te ver of te lang hebben gefluctueerd (Rose en Clarke, 2010). Klinische interventies – zoals medicijnen, chirurgische ingrepen of ademhalingsondersteuning – kunnen dan worden ingezet om de homostase te herstellen.

Vitale functies en noodsituaties

In noodsituaties kunnen de vitale functies anders zijn dan normaal. De bloeddruk kan bijvoorbeeld zijn gedaald door een bloeding, de pH-waarde kan uit balans zijn gebracht door een myocardinfarct, de osmotische balans kan zijn veranderd door nierfalen.

Om het probleem te beoordelen, moeten alle zorgverleners snel handelen, vitale functies meten om vast te stellen welk lichaamssysteem faalt en ervoor zorgen dat deze metingen nauwkeurig en volledig zijn (Lord en Woollard, 2010). Snelle en frequente meting van vitale functies helpt pijn te voorkomen (Elliot en Coventry, 2012) en de opsporing van veroorzakers te verbeteren.

Prompt diagnose door grondige beoordeling van vitale functies maakt het mogelijk om het zieke lichaamssysteem snel te behandelen. Dit kan een aanzienlijk verschil maken, niet alleen tussen leven en dood, maar ook tussen een goede uitkomst (met volledig herstel van de gezondheid) en een slechte uitkomst (met aanhoudende problemen) (Kim et al, 2017; Kenzaka et al, 2012).

Belang van vitale functies

De clinici kunnen beoordelen of de gezondheid van patiënten verbetert of verslechtert door hun vitale functies voortdurend te controleren (Kim et al, 2017), die objectieve maten zijn voor de homoeostase. Gewapend met deze objectieve maten kunnen ze klinische interventies uitvoeren die de homo-ostase herstellen en mogelijk de dood uitstellen.

Het meten van vitale functies is echter vaak onvolledig en dit beïnvloedt de uitkomsten. In één studie van 23 Australische ziekenhuizen ontbrak bij 77% van de patiënten bij wie later ongewenste voorvallen optraden ten minste één vitaal teken in hun dossier (Chen et al, 2009).

Volgens Mok et al (2015) wordt de houding van verpleegkundigen ten opzichte van het meten van vitale tekenen beïnvloed door hun opleidingsniveau en de auteurs concluderen dat “vitale tekenen monitoring prioriteit moet krijgen in de planning van de werklast”.

Een kleinere studie concludeerde dat het vermogen van verpleegkundigen om klinische beslissingen te nemen in het gedrang kwam door het ontbreken van een volledige meting van vitale functies, wat leidde tot beperkingen bij het detecteren van verslechtering bij patiënten (Cardona-Morrell et al, 2016). Er zijn veel andere papers die aantonen hoe centraal vitale functies zijn voor diagnose en monitoring (Boulanger en Toghill, 2009).

Het is van cruciaal belang dat zorgverleners en studenten de theorie begrijpen die ten grondslag ligt aan vitale functies, evenals het hebben van de klinische vaardigheden om de metingen uit te voeren (Rose en Clarke, 2010). Als zij het meten van vitale functies zien als de zoveelste taak en zich er niet van bewust zijn dat het centraal staat bij het herstellen van homoeostase en gezondheid, dan komt de veiligheid van de patiënt in gevaar (Griffiths et al, 2015). Verpleegkundigen moeten inzien dat het meten van vitale functies centraal staat bij de diagnose, klinische besluitvorming, behandeling en monitoring. Het is niet genoeg om te weten hoe vitale functies gemeten moeten worden – het is begrijpen wat ze betekenen en weten waarom ze worden uitgevoerd dat van belang is voor de uitkomsten voor de patiënt.

Rol van verpleegkundigen

Wanneer klinische interventies succesvol zijn, worden patiënten hersteld in een zo onafhankelijk mogelijk bestaan, of in hoe ze waren voordat ze klinische hulp zochten en afhankelijk werden van een klinische interventie. De rol van verpleegkundigen in het nauwkeurig beoordelen van vitale functies en het regelmatig monitoren ervan is essentieel, omdat dit ervoor zorgt dat de juiste behandelingen worden gegeven, het herstel wordt bevorderd, de homoeostase wordt hersteld en de patiënt weer gezond wordt.

• Test uw kennis met Nursing Times Zelfbeoordeling na het lezen van dit artikel. Als u 80% of meer scoort, ontvangt u een gepersonaliseerd certificaat dat u kunt downloaden en in uw NT-portfolio kunt opslaan als CPD- of revalidatiebewijs.
• Doe de Nursing Times Self-assessment voor dit artikel