Mave/tarm fysiologi

Question 0

• Ved registrering af elektrisk og kontraktil aktivitet i mavetarmkanalens glatte muskulatur ses typisk basal rytmisk aktivitet (slow-waves) overlejret af såkaldt spike-aktivitet. Skitsér slow-waves overlejret af spike aktivitet med ca. angivelse af amplitude og frekvens. Redegør for spike- aktivitetens genese og redegør for hvordan denne aktivitet fører til kontraktion.
• Redegør desuden for at der i visse glatte muskelvæv kan ses kontraktion uden ændringer i membranpotentialet.

Answer 0

Kontraktionen er afhængig af kalcium i ydre-mediet. Spike-aktiviteten fremkaldes af åbning af spændingsafhængige Ca-kanaler og depolariseringen fremkaldes derfor især af en indadrettet Ca- strøm. Den heraf forøgede Ca-koncentration i sarkoplasmaet fører til forøget dannelse af calmodulin- Ca komplekser med efterfølgende aktivering af myosin, dannelse af tværbroer og “sliding”, dvs. kontraktion.

Visse hormoner og transmittere aktiverer G protein-koblede receptorer, der via aktivering af fosfolipase C danner IP3, som mobiliserer intracellulære kalcium-depoter. Herved aktiveres kontraktionsmekanismen uden ændringer i membranpotentialet.

Question 1

Beskriv de forskellige former for bevægelse i fordøjelseskanalen og redegør for den peristaltiske bevægelse.

Answer 1

Motiliteten i MT-kanalen kan opdeles i følgende bevægetyper: villusbevægelser, segmenteringsbevægelser (delvis årsag til haustrae i kolon), peristaltik (propulsive bevægelser i hele MT-kanalen), retropulsion i antrum, receptiv relaksation i corpus-fundus, revers peristaltik normalt i bl.a. proksimale kolon (og ved brækrefleksen fra ileum og hele vejen i oral retning til ventriklen), lange peristaltiske bevægelser som migrerende myoelektriske complex (MMC) i tyndtarmen under faste, ca. hver 1,5 time, og massebevægelser i kolon, ca. 4 gange i døgnet, især ved fødeindtagelse. Den propulsive peristaltiske bevægelse kommer i stand ved en koordineret kontraktion i den orale cirkulære muskulatur (ved SP og ACh), relaksation i den aborale cirkulære muskulatur (ved NO og VIP), og samtidig kontraktion i den longitudinelle muskulatur (ved SP og ACh), hvorved indholdet drives fremad (se figur).

Question 2

Redegør for sfinkter-funktionen i fordøjelseskanalen.

Answer 2

Sfinkterne i MT-kanalen er: øvre øsofagus-sfinkter (ØØS, UES), nedre øsofagus-sfinkter (NØS, LES), pylorus-sfinkteren (PS), (sfinkter Oddi), ileocecal-sfinkteren (IS), og indre og ydre anal-sfinktere (IAS of YAS). ØØS forhindrer at der sluges luft. NØS forhindrer tilbageløb af surt ventrikel-indhold med sår- og ardannelse i nederste øsofagus (reflux-sygdom, GERD). PS indgår i retropulsionen i antrum, som effektivt ælter føden. IS forhindrer tilbageløb af kolon-indhold til tyndtarmen ved revers peristaltik. IAS og YAS styrer defækationen hhv involuntært og voluntært.

Question 3

Beskriv den cellulære sekretionsmekanisme af galdesyrer ved den primære galdedannelse.

Answer 3

Sv.: Primær-galden produceres af hepatocytter. Galdesyrer (GS) ekstraheres af hepatocytterne fra portablodet i sinosoiderne med faciliterende og Na-koblede sekundært-aktive transportører i den blodnære hepatocyt-plasmamembran og secerneres aktivt over den luminale (kanalikulære) membran med ATP-spaltende transportører (bile salt export pump, BSEP) ind i galdekapillærer (galdekanalikuli). I cytoplasmaet er GS bundet til GS-bindende proteiner.

Question 4

Redegør for betydningen af galdesyrer og colipase for fordøjelsen og absorptionen af fedtstoffer i kosten.

Answer 4

Sv.: Colipasen forankres i fedtholdige emulsionspartiklers overflade og giver adgang for pancreas- lipasen til indholdet af triacylglycerider (TAG). Herved hydrolyseres TAG til frie fede syrer (FA) og monoacylglycerol (MAG). Fedt-hydrolyseprodukterne afsnøres fra emulsionspartiklerne som multimembran vesikler, der ved hjælp af galdesyrer inkorporeres i galdesyremiceller. FA og MAG absorberes effektivt fra micellerne dels fordi disse kommer tæt på epiteloverfladen, dels fordi micellerne fungerer som leverandører med høj “koncentration”.

Question 5

Beskriv galdesyrernes behandling i det enterohepatiske galdesyrekredsløb, herunder hvor, hvorledes og i hvilken celletype primære (hydroksylerede) og konjugerede galdesyrer absorberes i tarmkanalen.

Answer 5

Sv.: Sekretion af primære GS og micelle-dannelse er som beskrevet ovenfor. Miceller i tarmlumen øger fedt-fordøjelsen og -absorptionen meget væsentligt. Under fordøjelsen i tarmlumen sker der en delvis dekonjugering ved hydrolytisk spaltning af amidbindingen hvorved taurin og glycin frigøres og desuden en dehydroksylering af de primære GS til sekundære GS. De dekonjugerede sekundære GS absorberes ned gennem tyndtarmen mens de tilbageblevne konjugerede GS især absorberes i den terminale del af ileum ved specifik sekundær-aktiv transport koblet til Na i en transportør (benævnt ileal Na/bile acid transporter - iBAT eller ASBT) i den luminale cellemembran af de absorptive celler. De absorberede GS returnere via portablodet til leverens hepatocytter i hvilke sekundære GS rekonjugeres og rehydroksyleres til primære GS. Herved opstår det såkaldte enterohepatiske galdesyre-kredsløb.

Question 6

Cajal’s interstitialceller i det enteriske nervesystem (ENS) udgør et netværk af pacemakerceller i tunica muscularis i mavetarmkanalen. Redegør for pacemaker-funktionen i mavetarmkanalen.

Answer 6

Sv.: Både Cajal-celler og de glatte muskelceller, per se, har pacemaker-funktion, idet særlige ionkanaler i cellernes plasmamembran henholdsvis åbner og lukker ved depolarisering og hyperpolarisering, hvilket resulterer i en kontinuert variation i de glatte muskecellers membranpotential (slow-waves) og tonus. Tidskonstanterne for kanal-åbning og lukning er kortere i Cajal-cellerne, hvorfor disse bliver styrende for slow-wave frekvensen. Egen-frekvensen kan desuden påvirkes af interneuron aktivitet i ENS og i det parasympatiske og sympatiske nervesystem.

Question 7

Angiv fire peptidaser i pancreassekretet og redegør for deres sekretion og aktivering.

Answer 7

Sv.: trypsin, kymotrypsin, carboxypeptidase og elastase. Præ-enzymerne trypsinogen, kymotrypsinogen, procarboxypeptidase og proelastase secerneres ved eksocytose i pancreas acini, stimuleret af især CCK og ACh. Enteropeptidase enzymet (enterokinase) som sidder sessilt i overfladen i duodenum aktiverer mange tusinde gange mere effektivt end trypsin, trypsinogen til trypsin. Det aktiverede trypsin aktiverer derefter de øvrige præ-enzymer.

Question 8

Redegør for fedtstoffers fordøjelse og absorption i tyndtarmen, inklusiv galdesaltenes betydning.

Answer 8

Sv.: Kostens indhold af fedtstoffer emulgeres i ventrikel-kværnen foruden ved peristaltik og segmenteringsbevægelser i tarmen. De fire væsentligste former for fedtstof i kosten er triacylglycerol (TAG, 90-95 %), fosfolipider, kolesterolestre og frie fedtsyrer. De tre første nedbrydes af hhv. enzymerne pankreas-lipase (lipasen), fosfolipase-A2 og kolesterolesterase. Produkterne er monoacylglycerol (MAG), lysofosfolipid, fri kolesterol plus frie fedtsyrer. I duodenum tilsættes galdesyre-miceller og lipaserne, hvor emulsionspartiklernes molekyler fasefordeles til micellerne som nu optræder som blandingsmiceller bestående af galdesyrer, triacylglycerol, fosfolipider, kolesterolestre og frie fedtsyrer. De tilsatte lipaser arbejder i overgangen mellem vandfase og fedtfase i både emulsionspartikler og blandingsmiceller. Den største fedt-hydrolyse foregår ved micellernes vand-interfase som følge af den meget større overflade i forhold til emulsionspartiklernes overflade. Co-lipasen i pankreas-saften sørger for at lipasen skaffes plads og fastholdes i vand-micelle interfasen. Med lipasernes arbejde ændres indholdet i blandingsmicellerne til MAGer, lysofosfolipider, frit kolesterol og frie fedtsyrer plus galdesyrer og galdesalte. Disse blandingsmiceller kan nå overfladen af tyndtarms-enterocytter og dermed opretholde en relativ høj koncentration af fedtstoffer efterhånden som fedtstofferne tages ind via specifikke transportører for de fire typer fedtstoffer, Fig. 1. Eksempelvis er der specifikke sterol-transportører i luminale cellemembran som søger for kolesterolets passage ind i cellen. Inde i cytoplasmaet resyntetiseres de nedbrudte fedstoffer til fedtstoffer som i kosten i det endoplasmatiske reticulum (ER), pakkes gennem Golgi-komplekset i vesikler med en apolipoprotein-kappe til kylomikroner (og evt. VLDL partikler). Lipoproteinerne forlader cellen basolateralt ved eksocytose og passerer gennem fenestre i villi’s lymfekar til det systemiske kredsløb gennem ductus thoracicus - udenom levere

Question 9

Redegør for mekanismen og reguleringen afi den propulsive bevægelse (peristaltik) af tyndtarms- indhold.

Answer 9

Sv: Peristaltikken udløses ved påvirkning af sensoriske neuroner i tarmvæggen, enten irritant- receptorer i slimhinden eller strækfølsomme receptorer i tarmvæggen. Via interneuroner i plexus myentericus aktiveres descenderende inhibitoriske motorneuroner ( transmitter VIP, NO) og ascenderende, ekscitatoriske motorneuroner (transmitter substans P, acetylcholin), som bevirker en descenderende relaxation og en ascenderende kontraktion af den indre cirkulære muskulatur. Kontraheres samtidigt den descenderende longitudinelle muskulatur fås udvidelse af det luminale tværsnitsareal. De ændrede tryk-volumenforhold bevirker en propulsion af tarmindholdet.

Question 10

Redegør for D-vitaminets virkningsmekanisme ved absorption af calcium i enterocytter, eventuelt med en skitse.

Answer 10

Sv.: Calcium-absorption foregår gennem enterocytter i tyndtarmen ved mangel på calcium i kroppen. Detaljer om transport over tarmceller er vist i fig.5. Absorptionen er reguleret af D3- hormonet (1,25-di-hydroxy-D-vitamin) som stimulerer øget ekspression af de tre viste transportører og bindingsproteinet calbindin. (D-vit metaboliseres til 25-hydroxy-formen i leveren for derefter at metaboliseres til 1,25-di-hydroxy-formen i nyrevævet. Denne sidste hydroxylering er afhængig af parathyreoidea hormonet (PTH), hvorfor PTH indirekte opregulerer calcium-absorptionen i tyndtarmen.)

Question 11

Angiv navne på de enzymer i fordøjelseskanalen som ved hydrolyse sørger for spaltning af fedtsyrer fra TAG.

Answer 11

Sv.: Spyt-lipase , ventrikel-lipase og pancreas-lipasen hydrolyserer triacylglyceroler, TAG

Question 12

Angiv navnet på et hjælpeprotein i pancreassekretet ved ovennævnte hydrolyse.

Answer 12

Sv.: Co-lipase der fungerer som forankringsbøje og hjælpeprotein for lipasen på micelleoverfladen.

Question 13

Angiv et hormon som stimulerer lipasers frisætning fra pancreas acini.

Answer 13

Sv.: Cholecystokinin (CCK).

Question 14

Angiv nogle primære galdesyrer som øger absorptionen af frie langkædede fedtsyrer som fx oliesyre.

Answer 14

Sv.: Galdesyrer som kolsyre og chenodeoksykolsyre der indgår i micelledannelse.

Question 15

Angiv et hormon som stimulerer udtømning af galde fra galdeblæren.

Answer 15

Sv.: CCK.

Question 16

Angiv et hormon som stimulerer åbning af sfinkter Oddi under udtømning af galde.

Answer 16

Sv.: CCK.

Question 17

Redegør for B12‐vitaminets behandling i mave‐tarm‐kanalen, dets absorption og cirkulation i blodet.

Answer 17

Sv.: Med føden indtages bakterielt produceret B12‐vit. Spyt, hvori der findes en R‐faktor (= lever produceret haptocorrin), tilsættes . R‐faktor og B12‐vit bindes potent til hinanden i et kompleks som er syre‐stabilt. Med ventrikelsaften tilsættes føden intrinsic faktor (IF) som kan kompleksere med B12‐vit, dog mindre potent end med R‐faktor. R‐faktoren i komplekset nedbrydes af pankreasenzymer i duodenum og B12‐vit‐IF komplekset, der både er syre‐ og enzym‐stabilt, etableres. B12‐vit‐IF komplekset absorberes ved receptor‐medieret passage over den luminale cellemembran af epitel‐celler i terminale ileum (receptoren kaldes Cubam‐receptoren og kun IF og B12‐vit i en dobbelt kompleksform kan genkendes af receptoren). I ileale epitelceller spaltes B12‐vit‐IF komplekset i lysosomer. Fra cytoplasmaet i epitel‐celler sendes det frigjorte B12 –vit til blodbanen (via et specifikt aktivt transportprotein, ABC1 transporter). I blodbanen cirkulerer B12 –vit bundet til lever‐proteinet transcobalamin II og kan deponeres i leveren eller udskilles med galden. (B12‐vit secerneret med galden kan indgå i det enterohepatiske kredsløb).

Question 18

Redegør for den overordnede regulering ved den intestinale fase af ventriklens sekretion af saltsyre.

Answer 18

Sv.: Den overordnede regulering består overvejende af hæmmende signaler. Dels en hæmning gennem korte inhibitoriske interneuroner udløst af kemo- og mekanoreceptorer i duodenal-væggen. Dels CCK fra I-celler i duodenal-væggen, især udløst af fedt i duodenum. Via det systemiske kredsløb bringes CCK til ventrikelkirtler. Her blokeres saltsyre-sekretionen ved stimulation af CCK1(A) receptorer på D-celler i nabolaget af parietalceller, hvor frigjort somatostatin (SS) blokerer parietalcellernes cAMP produktion via aktivering af Gi proteiner (bulbogastron effekten). Endvidere afgives sekretin i duodenalvæggen til blodbanen særligt kraftigt udløst af surt duodenal-indhold. Sekretin stimulerer især sekretion af mucus og bikarbonat, som indgår i cytoprotektion, og af pepsinogen fra hoved-celler i ventriklens kirtler.
Øget afgift af SS fra duodenum og tyndtarm er ligeledes et generelt hæmmende signal (enterogastron effekten) under den intestinale fordøjelse.

Question 19

Redegør for absorption af jern fra mavetarmkanalens lumen gennem epitelceller til plasma.

Answer 19

Sv.: De to vigtigste former for jern, som absorberes er a) ferro-jern og b) hæm-jern.

a) Absorptionen foregår overvejende i duodenum og øverste del af jejunum. Ferro-jern optages af epitelcellerne gennem en specifik transportør (DMT1), bæres i cytoplasmaet af det jern-bindende protein (mobilferrin), hvorfra ferro-jern enten frigøres fra mobilferrin og transporteres over den basolaterale cellemembran med en specifik transportør (ferroportin), eller oxideres og bindes til apoferritin med henblik på permanent lagring i tarmepitelcellen. Efter den cellulære passage oxideres ferro-jern til ferri-jern (af bl.a. ceruloplasmin) og bindes til apotransferrin i plasma og cirkulerer som transferrin-bundet ferri-jern. Jern-transferrin komplekset kan bindes til cellulære receptorer overalt i kroppen.
b) Hæm-jern absorberes ved en ukendt endocytose formentlig ved binding til en transferrin-lignende receptor luminalt i tarmepitelceller. I tarmcellens cytoplasma frigøres ferri-jern fra hæm ved degradering af hæm med hæm-oxygenase og reduceres til ferro-jern. Den frigjorte ferro-jern bindes til mobilferrin og videreabsorberes som beskrevet ovenfor.

Question 20

Angiv tre hormoner som enten stimulerer eller hæmmer saltsyresekretionen i ventriklens kirtler og anfør om det enkelte hormon hæmmer eller stimulerer.

Answer 20

Sv.: Eksempler: Gastrin stimulerer, CCK hæmmer og somatostatin hæmmer.

Question 21

Angiv tre lipaser i pankreas-saften og beskriv deres hydrolytiske produkter.

Answer 21

Sv.: Pankreas-lipasen, også kaldet triacylglycerol-hydrolase, spalter triacylglycerider til monoacylglycerid og en to fedtsyrer. Fosfolipase A2, spalter fosfolipid til lysofosfolipid og en enkelt fedtsyre. Kolesterolesterase spalter hver kolesterolester til frit kolesterol og en enkelt fedtsyre.

Question 22

Beskriv fordøjelsen af kostens triacylglyceroler i mave‐tarm‐kanalen.

Answer 22

Sv.: I ventriklen kværnes fedt til en emulsion. I tarmen forankres colipasen fra pancreassaften i fedtholdige emulsionspartiklers overflade og giver adgang for pancreas lipasen til partiklernes triacylglyceroler (TAG). Herved kan TAG hydrolyseres til frie fedtsyrer (FFA) og 2‐monoacylglycerol (MAG). Disse hydrolyseprodukter afsnøres fra emulsionspartiklerne som multimembran vesikler, der vha. galdesyrer inkorporeres i galdesyremiceller.

Question 23

Beskriv absorptionen af langkædede frie fedtsyrer i mave‐tarm‐kanalen og deres transport til blodet.

Answer 23

Sv.: FFA og MAG absorberes effektivt fra micellerne, dels fordi disse kommer tæt på epiteloverfladen, og dels fordi micellerne fungerer som leverandører af en vedligeholdt høj FFA og MAG ”koncentration” fra en kraftigt øget overflade. Langkædede FFA og MAG absorberes via specifikke transportører i den luminale epitelcellemembran til tyndtarmcellernes cytoplasma, hvor der sker genopbygning af FFA og MAG til TAG, som pakkes i vesikler med cholesterolestre, phospholipider og apolipoproteiner, såkaldte chylomikroner. Chylomikronerne eksporteres ved eksocytose til lymfen og via ductus thoracikus til blodet via venstre vena subclavia uden om leveren.

Question 24

Beskriv absorptionen af kortkædede frie fedtsyrer i mave‐tarm‐kanalen og deres transport til blodet.

Answer 24

Kortkædede frie fedtsyrer passerer passivt over den luminale og basolaterale epitelcellemembran. Kortkædede fedtsyrer inkorporeres således ikke i chylomikroner, men går direkte i porta‐blodet til leveren.

Question 25

Beskriv den cellulære sekretionsmekanisme af galdesyrer ved den primære galdedannelse.

Answer 25

Sv.: Primær-galden produceres af hepatocytter. Galdesyrer (GS) ekstraheres af hepatocytterne fra portablodet i sinosoiderne med faciliterende og Na-koblede sekundært-aktive transportører i den blodnære hepatocyt-plasmamembran og secerneres aktivt over den luminale (kanalikulære) membran med ATP-spaltende transportører (bile salt export pump, BSEP) ind i galdekapillærer (galdekanalikuli). I cytoplasmaet er GS bundet til GS-bindende proteiner.