Spijsvertering samenvatting 2013-‐2014 4 basale processen in spijsverteringsstelsel: -‐ Vertering – Chemische en mechanische afbraak van eten in absorbeerbare stukjes -‐ Absorptie – Verplaatsing van materiaal van het Gastro-‐intestinale lumen naar extracellulaire vloeistof -‐ Motiliteit – Verplaatsing van materiaal door het GI tract als gevolg van spier contractie -‐ Secretie – Verplaatsing van materiaal van cellen naar het lumen of ECF Bedreiging voor homeostase: -‐ Blootstelling aan omgeving o Oppervlakte darm gigantisch -‐ Water-‐ en zouthuishouding o 7 liter water/dag -‐ Bacteria, virussen, pathogenen -‐ Verdedigingsmechanismen o Slijm, enzymen, lymfe klieren (80% lymfocyten; in dunne darm) Chyme – dunne darm sap, spijsbrij Dunne darm: -‐ Duodenum (1e 25 cm) -‐ Jejunum -‐ Ileum -‐ (hierboven de twee samen 260 cm) Enzymen: lever en pancreas Dikke darm: -‐ Colon: waterige chyme in faeces -‐ Rectum Gastro-‐intestinaal kanaal (maagdarm kanaal) -‐ Wand o Mucosa § Epitheelcellen laag (variabel karakter; tight junctions maag en colon, dunne darm minder ‘tight’) (stamcellen: hoge turnover) § Subepitheliale bindweefsellaag (zenuwen, bloed-‐ en lymfevaten, immuuncellen (macrofagen en lymfocyten) platen van Peyer) § Gladde spiercellaag (effectieve oppervlakte) o Submucosa (bindweefsel met grotere bloed-‐ en lymfevaten o Muscularis externa § Binnenste circulaire laag en buitenste longitudinale laag) o Serosa (bindweefsel) Motiliteit -‐ Spontane contracties o Tonisch o Fasisch
Actiepotentialen vuren wanneer langzame golf potentialen de drempelwaarde overschrijden. De kracht en duur van spiercontractie zijn direct gerelateerd aan de amplitude en frequentie van actiepotentialen. Contracties: Peristaltische contracties – voorwaartse beweging – circulaire spieren Segmentale contracties – mixen – circulaire spieren – longitudinaal Secretie -‐ Ionen (Na+, K+, Cl-‐, HCO3-‐, H+) gevolgd door water (osmose) o Epitheel(!)cellen; transport in basale en apicale membraan (transport, diffusie, ion kanalen) o Zuur o Bicarbonaat o NaCl o Enzymen o Slijm o Speeksel o Gal Zuur -‐ Uit parietale cellen in ‘gastric gland’ o H+/K+-‐ATPase o H+ gevolgd door Cl-‐ o 1-‐3 ltr/dag o pH tot 1 (vanuit pH = 7.2!!) o Alkalische golf (HCO3-‐) Bicarbonaat secretie -‐ In duodenum NaHCO3 -‐ Neutraliseert zuur uit de maag -‐ Pancreas: acini (spijsverteringsenzymen: trypsine, amylase, proteases etc) en ductus cellen (bicarbonaat) -‐ Carbonic anhydrase NaCl secretie – Crypt cellen dunne darm en colon Spijsverterende enzymen -‐ Mond -‐ Maag -‐ Darm o Vaak gebonden aan membraan, niet vrij in lumen o Proenzymen (zymogenen) Slijm secretie: glycoproteïnen Maag (mucus secreterende cellen), darm (goblet cells = slijmbekercellen: 10-‐24% vd darmcellen!), mond (speeksel: speekselklier) Afgifte stimulatie door parasympathicus, peptiden uit de darm innervatie, cytokines
Speeksel -‐ Speekselklieren zijn exocriene klieren -‐ Parasympathicus stimuleert secretie -‐ Sympathicus remt Exocriene klier: secretie naar de omgeving van het epitheel Endocriene klier: secretie direct afgegeven aan het bloed Lever: gal -‐ Hepatocyten produceren gal o Galzouten (oplosmiddel voor vet), galpigment (bilirubine) en cholesterol De hepatocyten liggen georganiseerd in leverlobjes. Vertering en absorptie -‐ Mechanische en enzymatische afbraak -‐ Absorptie macronutriënten vooral in de dunne darm -‐ Water en ionen in dikke darm -‐ Oppervlaktevergroting darm door microvilli epitheelcellen (oftewel enterocyten) -‐ Vertering en absorptie niet direct gereguleerd maar wel beïnvloed door motiliteit en secretie Absorptie macronutriënten Koolhydraten: -‐ M.n. zetmeel en suiker -‐ Glucosepolymeren: glycogeen en cellulose -‐ Disachariden: lactose en maltose -‐ Monosachariden: glucose, fructose en galactose Koolhydraten gebruiken geen glucose voor hun metabolisme maar een aminozuur (glutamine) Eiwitten -‐ Endopeptidases (knippen in peptidebindingen, binnenin) o Pepsine (maag) o Trypsine (pancreas) o Trypsine en chymotrypsine (dunne darm) -‐ Exopeptidases (knipt aan de uiteinden) o Carboxypeptidase (pancreas) Sommige peptiden kunnen intact worden opgenomen (transcytose: voedselallergieën) Di-‐ en tripeptides à cotransport met H+ Aminozuren à cotransport met Na+ Kleine peptiden à transcytose (bij allergieën, bijv gluten-‐allergie) Absorptie vetten – triglycerides, cholesterol, phospholipiden, langketenige vetzuren en vet-‐oplosbare vitamines Vetvertering: lipases: splitsen triglyceride in 2 vrije vetzuren en 1 monoglyceride Vetzucht: Orlistat (Xenical) = inhibitie van lipases – fecal leakage
Olestra: vetvervanger (geen medicijn) Vitaminen en mineralen absorptie in de darm. Water volgt osmotische gradient. Regulatie van gastro-‐intestinale functie; Regulatie van motiliteit en secretie -‐ Lange neurale reflexen o Vanuit centraal zenuwstelsel § Feedforward reflexen (cephalisch: zien, ruiken, ‘denken aan’, stress-‐constipatie/diarree) § Autonoom zenuwstelsel: • Parasympatisch (stimuleert) • Sympathisch (inhibeert) -‐ Korte reflexen o “little brain” = enterische zenuwplexus in darmwand: lokale reflexen (Entheric Nervous system: ENS) § Motiliteit en secretie (ENS: van sensorische waarneming naar neuronale respons) -‐ Reflexen mbv GI-‐hormonen o Peptides die werken als hormonen of paracriene signalen § Stimuleren of inhiberen motiliteit en secretie • Sommige GI peptiden hebben een werking via de hersenen o CCK (verzadiging); Ghrelin (eetlust) ENS (enteric nervous system) -‐ Kan onafhankelijk van CNS functioneren o Anatomisch en functioneel overeenkomsten CNS § Intrinsieke neuronen overeenkomstig met interneuronen hersenen § >30 neurotransmitters en neuromodulatoren § Support cellen komen overeen met astrogliacellen § Diffusie barrière in darmcapillairen bij ganglia als bij de BBB hersenen § Integratie in ENS Cephalische fase -‐ Lange en korte reflexen van de cephalische en gastrische fases van vertering: feedforward -‐ Lange neurale reflexen: feedforward o Mond: speeksel (autonoom nerveus) § Amylase, lipase (weinig) § Bescherming (lysozym, immunoglobulines) Slikken à geïntegreerd in de medulla oblongata. Sensorische afferenten in de schedelzenuw 9 en somatische motor en autonomische neuronen mediëren de reflex.
Gastrische fase -‐ Maag: opslag, vertering en bescherming o Reflexen o Uitzetting van de maag (receptive relaxation) o Aanwezigheid peptides en aminozuren activeren endocriene cellen en enterische neuronen à motiliteit en secretie Secretie zuur, enzymen en signaal moleculen in de maag. Nonsteroidal Anti-‐inflammatory drugs (prostaglandine remmers) à maagzweren: -‐ NSAIDs -‐ Helicobacter pylori Bestrijding maagzweren meer specifiek dan antaciden: protonpomp remmers (PPI) en H2 rec antagonisten ‘cephalic phase’ à de fase van voorbereiding door je lichaam op voedsel. Speeksel wordt afgegeven, maagsappen etc. Integratie van cephalische en gastrische fase: secretie in de maag. ‘Gastrische fase’ à arriveren van voedsel in de maag. Voedsel of cephalische reflexen initiëren gastrische secretie à Gastrine stimuleert zuur secretie door directe actie op pariëtale cellen of indirect door histamine à zuur stimuleert korte reflex afgifte van pepsinogeen à Somatostatine afgifte door H+ is het negatieve feedback signaal dat zuur en pepsine afgifte moduleert. Intestinale fase -‐ Begint met de lozing van chyme uit de maag in de dunne darm. -‐ Remming motiliteit en secretie maag -‐ Feedforward effect op de pancreas -‐ Verplaatsing darminhoud door peristaltische contracties Activatie van zymogenen uit de pancreas Inactieve enzymen uitgescheiden door de pancreas zijn geactiveerd in een cascade (kleine waterval?). Trypsinogeen is geactiveerd tot trypsine door enteropeptidase in trilhaartepitheel, en trypsine activeert dan andere pancreatische enzymen. Dunne darm: -‐ Secretie (ong. 3.5 liter/dag) van: o HCO3-‐ (pancreas) o Mucus (slijmbekercellen) o Gal (lever) o Spijsverteringsenzymen (epitheel en exocriene pancreas) In de dunne darm re-‐absorptie van meeste vocht: 7.5 liter/dag: via osmose Poortadersysteem van de lever – meeste nutriënten opgenomen uit de dunne darm gaan via dit systeem naar de lever
Dikke darm Defecatie: -‐ Stress o Diaree o Constipatie -‐ Fecal transplants: transplantatie gezonde darmflora! -‐ Resterende waterabsorptie -‐ Voorwaartse beweging door langzame contracties (3-‐4/dag): ‘mass movement’ -‐ Darmflora: fermentatie: ook opname lactaat en vetzuren
