Digestionsfysiologi (ppt-bildspel)

FARMAKOLOGI,
SJUKDOMSLÄRA OCH
LÄKEMEDELSKEMI
Apotekarprogrammet (MAPTY/F2APO)
Farmakologi, sjukdomslära och läkemedelskemi; FSL 561
Delkurs 4:
Endokrinologi och gastrointestinal farmakologi
Digestionsfysiologi - repetition
Dick Delbro
Vt-11
Mag-tarmkanalens
(=digestionskanalens)
uppgifter


Digestion (= nedbrytning av föda
och absorption av näringsämnen).
Barriärfunktion (= skydd mot
mikroorganismer och andra
skadliga faktorer som kan tränga
in i kroppen via digestionskanalen).
Vad är digestion?

-
-

Nedbrytning av födan:
Mekanisk nedbrytning (tänder;
motilitet) förvandlar stora stycken till
små stycken.
Kemisk nedbrytning (digestionsenzymer
samt HCl) förvandlar stora molekyler till
mindre molekyler.
Absorption av monosackarider,
aminosyror, fria fettsyror + lite till,
samt vatten.
Vilka komponenter ingår i
digestionsapparaten?
Digestionskanalens
struktur





Mucosa
Submucosa
Muscularis
Nervplexa
Samma grundstruktur från
esophagus t.o.m. rektum men olika
mucosa.
Den ”klassiska”
beskrivningen av digestionskanalens fysiologi




Motilitet.
Sekretion.
Absorption.
Reglering av lokalt blodflöde.
Motilitet åstadkoms av den
glatta muskulaturen
Glatt muskulatur

Den typ av muskelvävnad som
finns i de inre organen, i blodkärl, i
urinröret, i ögat, och vid hårsäckar.
Glatt muskulatur (forts.)

-
-
Den dominerande formen: Single unit
(= visceral) glatt muskulatur – finns i
hela digestionskanalen från och med
halva esofagus och neråt.
Många små celler, tätt packade,
kopplade med gap junctions för
elektrisk-mekanisk samordnad aktivitet.
Spontant aktiv.
Kontrolleras av distension; autonoma
nervsystemet, och av hormoner
(endokrin och parakrin kontroll).
Digestionskanalen innerveras av autonoma nervsystemet (ANS)



1. Parasympaticus (n. vagus [kommer
från hjärnstammen] och n. pelvicus
[kommer från sakralmärgen]).
2. Sympaticus (kommer från den
thorako-lumbala delen av ryggmärgen).
3. Enteriska nervsystemet (ENS; dvs.
digestionskanalens eget nervsystem,
som är en underavdelning till ANS).
Organisationen av
parasympaticus och
sympaticus


Två neuron i en kedja.
1. Första neuronet: Preganglionär.
Utgår från hjärnan (n. vagus) eller
ryggmärgen (n. pelvicus och
sympaticus).
Organisationen av
parasympaticus och
sympaticus (forts.)

2. Andra neuronet: Postganglionär.
Postganglionärernas nervcellskroppar bildar ett autonomt
ganglion (i parasympaticus ligger
detta mycket nära den vävnad som
innerveras; i sympaticus ligger
detta långt ifrån den vävnad som
innerveras).
Signalmolekyler i ANS

Mellan pre- och postganglionärer:
Alltid acetylkolin (ACh) med nikotinreceptorer på den postganglionära nervcellskroppen.
Signalmolekyler i ANS
(forts.)


I parasympatiska postganglionärer: ACh
(muskarinreceptorer på den
innerverade vävnaden) samt ofta
peptider, ATP och NO.
I sympatiska postganglionärer:
Noradrenalin (NA; alfa- och/eller betaadrenoceptorer på den innerverade
vävnaden) samt ofta peptider och ATP.
ENS – digetionskanalens
eget nervsystem


Består av nervcellskroppar och
tillförande och frånförande nervutskott,
samlade i två stora plexa: Plexus
myentericus (mellan muskelskikten, och
plexus submucosus (under slemhinnan).
Kontrolleras delvis av CNS genom
parasympatiska preganglionärer och
sympatiska postganglionärer.
Plexus submucosus

Kontrollerar framförallt sekretion,
blodflöde och immunapparaten.
Plexus myentericus

Kontrollerar framförallt den glatta
muskulaturen (= motiliteten).
Signalmolekyler i digestionskanalens nerver (excitatoriska eller inhibitoriska)







Acetylkolin.
Noradrenalin.
Peptider (SP, opioider med flera).
ATP.
5-HT.
NO.
CO?
Motilitet – mag-tarmkanalens
mekaniska funktioner och
rörelsemönster



Åstadkoms av den glatta muskulaturen som är
ordnad i ett cirkulärt och ett longitudinellt skikt.
Muskelaktiviteten samordnas i olika
rörelsemönster (”motilitetsprogram”), som fyller
olika funktioner. Dessa mönster kräver nervös
aktivitet.
Ett sådant grundläggande program är den
peristaltiska reflexen: När en bolus (= ”tugga”)
distenderar röret uppstår en kontraktion ovan
bolus och en relaxation nedom bolus. Därmed förs
bolus framåt!
Motilitetens olika
uppgifter




1. Transport av föda.
2. Reservoirfunktion (magsäckens
fundus-corpusdel; rektum).
3. Mekanisk sönderdelning av
födan (magsäckens antrumdel;
tunntarmen).
4. Barriärfunktion.
Munhålan, svalget,
esofagus.



Tvärstrimmig muskulatur t.o.m.
övre hälften av esofagus.
Innerverad av somatiska
motornerver.
Reflexstyrd av centra i
hjärnstammen.
Viktiga strukturer i
munhålan





Hårda gommen
Mjuka gommen
Tungan
Tänderna
Tonsillerna
Munhålans salivkörtlar






Ca. 1,5 l/dygn. Innehåller muciner
(glykoproteiner).
Fuktar munslemhinnan.
Fuktar tuggan.
Löser upp kemiska substanser i födan
som stimulerar smaklökarna.
Innehåller amylas som startar
nedbrytning av kolhydrater i födan.
Antibakteriellt.
Reglering av
salivsekretionen



Den viktigaste styrningen är via
parasympatiska nerver.
Transmittor: Acetylkolin (ACh).
Alla läkemedel som innehåller
atropin eller en atropinliknande
komponent (t.ex. allergimedicin,
psykofarmaka) riskerar att ge
upphov till muntorrhet !!!
Esofagus är en
”transportsträcka” mellan
munhåla och magsäck



Första halvan är tvärstrimmig, andra
är glatt muskulatur.
Två slutmuskler (sfinktrar) som hålls
stängda mellan sväljningar: Övre och
nedre esofagussfinktern (engelska
UES och LES). LES kallas också
Cardia.
Sväljning: 4 avsnitt.
Magsäcken

Magsäcken (ventrikeln) är en reservoir
för föda (receptiv relaxation av funduscorpus; reflex i vagusnerven där NO är
signalsubstans). Samtidigt startar
mekanisk och kemisk nedbrytning av
födan, och utportionering till
tolvfingertarmen via nedre magmunnen
(”antrumpumpen”; ACh).
Parietalcellen


-
Producerar intrinsic factor som är
nödvändigt för upptag av vit. B12 i
distala tunntarmen.
Producerar 1,5 l koncentrerad
saltsyra per dygn. Syrans uppgifter:
Döda mikroorganismer.
Aktivera proteinnedbrytande
pepsinogen från pepsin (från Chief
celler).
Syrasekretionen


Reglering av syrasekretionen sker i
tre faser, med hjälp av
parasympatiska nerver
(vagusnerven; acetylkolin) och
hormonet gastrin (från
magsäcksslemhinnan).
Histamin (via H2-receptorer) från
ECL-celler.
Hur skyddas magtarmslemhinnan från syran?



Magsäcksslemhinnan är
motståndskraftig (bl.a. beroende på
prostaglandiner – stimulerar till
mucus-bikarbonatproduktion).
När syran kommer ner i tolvfingertarmen frisätts hormonet sekretin
från slemhinnan till blodet.
Sekretin stimulerar pankreas att
frisätta bikarbonat ut till
tolvfingertarmen, som neutraliserar
syran.
Tunntarmen



-
I tunntarmen bryts födan ner ytterligare, både
mekaniskt och av enzymer som frisätts från
tunntarmsslemhinnan och också från pankreas.
Kolhydrater, proteiner och fett bryts ner till
monosackarider, aminosyror, fria fettsyror, som
absorberas av tunntarmsslemhinnan till
tarmblodet.
Tre delar:
Tolvfingertarmen (duodenum)
Jejunum
Ileum.
Tunntarmsmotilitet


1. Fastemönstret: Migrerande
motorkomplexet (MMC).
2. Födointags-mönstret:
Segmentationsrörelser som sakta
rör sig ”söderut”. Upphör när
tarmen är tom.
Vad händer när födan kommer
ner i duodenum?


Födan (fr.a. fett) frisätter hormonet
CCK från duodenumslemhinnan till
blodet.
CCK går till pankreas och
tillsammans med sekretin frisätter 1l
bukspott (bikarbonat + enzymer) per
dygn.
Kolhydratnedbrytningen




Salivamylas bryter ner stärkelse till
mindre kolhydrater.
Pankreasamylas bryter ner stärkelse
till mindre kolhydrater.
I tunntarmsvilli finns enzymer som
bryter ner mindre kolhydrater till
monosackarider.
Monosackarider tas upp (via
diffusion) från tunntarmslumen till
tarmblodet.
Proteinnedbrytningen




Startar i magsäcken med pepsin.
Pankreas frisätter proteolytiska
enzymer (t.ex. trypsin) som bryter
ner proteiner till peptider.
På tunntarmsvilli finns peptidaser
som bryter ner peptider till
aminosyror.
Aminosyror tas upp (via diffusion) till
tarmblodet.
Fettnedbrytningen




Gallsalter i gallan (från levern)
kommer ut i duodenum via
gallgången.
Gallsalterna slår sönder stora
fettdroppar till mindre fettdroppar
(miceller).
Pankreaslipas bryter ner triglycerider
i micellerna till fria fettsyror.
Fria fettsyror tas upp (via diffusion)
till villuscellerna.
Tjocktarmen (kolon) +
ändtarmen (rektum)
Uppgifter:




Förvandla avföringsgröt till fasta
klumpar genom absorption av vatten
och elektrolyter i proximala kolon.
Lagra avföring (i rektum), och sedan
tömma ut avföring när detta är möjligtlämpligt.
Produktion (med hjälp av bakterier) av
vitaminer, fr.a. K-vitamin.
Vad har appendix för funktion?
Kolonmotilitet


Segmentationsrörelser, ibland
anti-peristaltik.
Några gånger per dygn: Mass
movement. En kontraktionsvåg
sveper över kolon och pressar ner
avföring rektum. Detta utlöser
behovet av tarmtömning.
Defekationsreflexen =
avföringsreflexen



Distension av rektum gör oss medvetna
om behovet att tömma tarmen.
Signaler till sakralmärgen leder till att
inre analsfinktern (glatt muskel utanför
viljan) öppnas (parasympatisk efferent;
NO).
Kan inte avföring tillåtas, kniper yttre
(= tvärstrimmig, viljestyrd muskel)
analsfinktern till och stoppar reflexen.
Levern – kroppens största
körtel (1,5 kg)




Producerar en rad olika plasmaproteiner.
Viktig roll i ämnesomsättningen.
Avgiftar blodet som kommer från
tarmen (portakretsloppet).
Producerar galla (1l/dygn).
Blodflödet genom levern


Portacirkulationen: 1.050 ml/min.
Tryck: 9 mm Hg.
Artärcirkulationen (a. hepatica):
300 ml/min. Tryck: 80 mm Hg.
Vilka proteiner produceras
av levern?




1. Akutfas-proteiner (t.ex. CRP).
2. Albumin.
3. Koagulationsfakturer.
4. Hormonbindande transportproteiner.
Leverns ämnesomsättningsfunktioner:
1. Glukosmetabolismen




1. Lagrar glykogen.
2. Omvandlar fruktos och galaktos
till glukos.
3. Glukoneogenes.
4. Glukosbuffert: Upprätthåller
blodsockernivån under fasta.
Leverns ämnesomsättningsfunktioner:
2. Fettmetabolismen





1. Fettsyreoxidation för energiproduktion.
2. Konvertering av aminosyror och
kolhydrater till fett för lagring.
3. Syntes av lipoproteiner.
4. Syntes av kolesterol.
5. Utsöndring av överskott av kolesterol
till gallan i form av gallsalter.
Leverns avgiftningsfunktioner


1. Mikroorganismer (oftast från
tarmen) fagocyteras av Kupfferceller.
2. Andra toxiska substanser från
portablodet, t.ex. läkemedel (CYPenzymer).
Gallblåsans uppgifter



Lagrar galla från levern. I avsaknad av
gallblåsa rinner gallan direkt från levern
till tarmen.
När man äter fett frisätts CCK som går
med blodet till gallblåsan och kontraherar
denna så galla tömmer sig i duodenum.
Galla = bikarbonat + kolesterol +
gallsalter + bilirubin + ev. andra
utsöndringsprodukter (vissa läkemedel).
Vattenomsättningen i
mag-tarmkanalen
Reglering av blodflödet i
mag-tarmkanalen
Barriärfunktion


-
-
Hoten mot organismen.
Komponenter i barriären:
Slem, andra sekretionsprodukter.
Snälla bakterier.
Mekanisk barriär: Tight junctions.
Motilitet.
Immunapparaten.
Blodflöde.
Cell-turnover.