RUOANSULATUSKANAVAN MOTORIIKKA & ENTEERINEN HERMOSTO RUORA 2012 Liisa Peltonen 25.2.2013 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 1
RUOANSULATUS PÄHKINÄNKUORESSA liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 2
ANAALISFINKTERIT SUU UES LES PYLORUS ILEOSEKAALINEN SFINKTERI liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 3
RUOANSULATUSKANAVAN TEHTÄVÄ ravinnon muokkaaminen sellaiseen muotoon, että ihminen pystyy käyttämään niitä hyväkseen soluaineenvaihdunnassaan ingestio ravinnonotto ravinto suuonteloon syömällä ja juomalla, ruoan pureskelu (mastikaatio), kostuttaminen (sylkirauhaset) ja nieleminen (deglutitio) digestio ruoansulatus ruokamassan hajottaminen absorptio ravinnon imeytyminen ravintoaineet verenkiertoon ja kudoksille (rasvat verenkiertoon imusuonijärjestelmän kautta) homeostaasin ylläpitäminen (elektrolyytti ja nestetasapaino) elimistön suojaaminen liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 4
MITEN RS KANAVA SUORITTAA TEHTÄVÄNSÄ? Ruokamassan kuljetus, mekaaninen muokkaus ja varastoiminen MOTILITEETTI Rs kanavan liike, joka perustuu seinämien sileälihassolujen supistumiseen ja relaksaatioon Liikemuodot: 1. peristalsis, vastaperistalsis 2. segmentaatio 3. liikkuva motorinen kompleksi (MMC) 4. massaperistalsis ( massaliike ) (paksusuoli) Ruokamassan kemiallinen hajottaminen ja imeyttäminen ERITYS Sylkirauhaset, maharauhaset, haiman eksokriininen osa, maksa ja RS kanavan limakalvon rauhaset Eritteet: Sylki Mahaneste Haimaneste Sappineste Suolineste liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 5
MOTORIIKAN SÄÄTELY Itsenäistä Paikalliset heijasteet Enteerinen hermosto Etäheijasteet, esim. gastroenteeriset refleksit (gastrokoolinen, ileaalinen) Enteroenteeriset refleksit (duodenokoolinen ) CNS (mm. aisti informaatio ruoasta, ajatus ruoasta) Hormonit (suolistohormonit, insuliini jne.) liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 6
Bilateraaline n! Selkäydinjaokkeet Sympaattinen runko; paravertebraaligangliot Kollateraaliganglio; prevertebraaliganglio Terminaaliganglio Ainoastaan sympaattinen hermotus: hikirauhaset lisämunuaisen ydin karvankohottajalihakset useimmat valtimot parasympaattinen sympaattinen liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2012 Preganglionaarine n Postganglionaarinen
sisusvaltimohermosolmu (g. caeliacum) ylempi suolilievehermosolmu (g. mesentericum superius) alempi suolilievehermosolmu (g. mesentericum inferius) liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2012
ENTEERINEN HERMOSTO koostuu kahdesta hermopunoksesta suoliston seinämässä myenteerinen l. Auerbachin punos limakalvonalaispunos l. Meissnerin punos Ihmisellä 2 6 x 10 8 liike, aistin ja välineuronia aivot suolessa Ulottuu ruokatorvesta peräsuoleen Auerbach koko matkalla, myös sappirakon, sappitiehyen ja haiman yhteydessä Meissner hyvin kehittynyt ohut ja paksusuolessa Toimii itsenäisenä integroivana järjestelmänä enteric nervous system is an autonomic system in its own right (Jänig, 2006) liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 9
AUTONOMINEN HERMOSTO KOMMUNIKOI ENTEERISEN HERMOSTON KANSSA Talamus Vaguksen takatumake RS kanava Postganglionaarinen parasympaattinen aksoni C8 T7 Preganglionaarinen sympaattinen aksoni Sympaattinen ganglio N. vagus (X) Postganglionaarinen sympaattinen aksoni Sisäiset hermoverkot liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 10
MOTILITEETTIA KOORDINOI MYENTEERINEN HERMOPUNOS Rengaslihaskerros Myenteerinen hermopunos (Auerbach) Pitkittäislihaskerros Limakalvonalaispunos (Meissner) Limakalvo liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 11
RUOANSULATUSKANAVAN YLEISRAKENNE liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 12
ENTEERISEN HERMOSTON RAKENNE JA YHTEYDYET < oraalisuunta anaalisuunta > pitkittäislihaskerros Auerbach 1 3 2 rengaslihaskerros Meissner limakalvo lumen 1 Afferentti neuroni 2 interneuroni (harmaa) 3 Motoneuroni (musta) 13
ENTEERISEN HERMOSTON YLEISIMMÄT VÄLITTÄJÄAINEET VÄLITTÄJÄAINE Asetyylikoliini (Ach) Adenosiini trifosfaatti (ATP) Kalsitoniini-geeniin liittyvä peptidi (CGRP) Gastrin-releasing peptide (GRP) Typpioksidi (NO) Substanssi P (+ muut takykiniinit) Vasoaktiivinen suolistopeptidi (VIP) TOIMINTA Eksitatorinen Inhibitorinen Vapautuu enteerisistä aistihermoista Vapautuu sekretomotoneuroneista Inhibitorinen Eksitatorinen Inhibitorinen lihassoluille, eksitatorinen rauhassoluille, vasodilatorinen liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 14
1 2 3 Effektoreja: sileälihassolut, rauhaset, enterokromaffiini solut, verisuonet, Cajalin solut (interstitial cells of Cajal), immuunipuolustuksen solut (?) Motoriset ohjelmat: toimivat selkäytimen ja ydinjatkeen motoristen ohjelmien tavoin (esim. kävely, pureskelu) liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 15
RS KANAVAN SILEÄLIHASSOLUJEN SÄHKÖINEN PERUSRYTMI SÄÄTELEE MOTILITEETTIA ( HITAAT AALLOT, BER) hitaat aallot perustuvat sileälihassolujen kalvojännitteen spontaaneihin vaihteluihin (kesto useita sekunteja) aina läsnä rytmin tahdistajina toimivat erilaistuneet pacemaker solut (interstitial cells of Cajal, ICC) yhteydessä muihin soluihin aukkoliitoksin Mahasuolikanavan eri osilla tyypillinen rytminsä tahdistinalueet Lihassupistukset voivat tapahtua vain hitaan aallon depolarisaatiovaiheen aikana ( aallon harjalla ). 16
Guyton & Hall, 2006 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 17
liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 18
Maha PERUSRYTMEJÄ Ohutsuoli aktiopotentiaali Ohutsuolessa taajuus laskee kohti ileumia (duodenum 8 12/min distaalinen ileum 8/min) Paksusuolessa taajuus cecumista sigmoideumiin vaihtelee. liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 19
NELJÄ SÄÄTELYVAIHETTA 1. Interdigestiivinen vaihe ja yönaikainen toiminta 2. Kefaalinen vaihe (ruoka on päässä ) 3. Gastrinen vaihe ( ruoka on mahassa) 4. Intestinaalinen vaihe (ruoka on suolessa) Palataan rs kanavan erityksen yhteydessä. liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 20
MASTIKAATIO PURESKELU tahdonalainen toiminto pureskeluheijaste ja motoriset ohjelmat merkitys partikkelien pinta ala kasvaa (nieleminen ja entsyymien toiminta) ruoka ja sylki sekoitetaan (entsyymidigestion aloitus; amylaasi, lipaasi, nielemisen helpottaminen) ruoan makumolekyylit ja hajumolekyylit joutuvat kontaktiin makureseptorien ja hajureseptorien kanssa (edistää rs kanavan eritystoimintaa ja motiliteettia) liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 21
DEGLUTITIO NIELEMINEN Oraalinen vaihe (suussa, tahdonalainen) Faryngeaalinen vaihe (nielussa) Laukaisee nielemisrefleksin (nielemiskeskus medullassa) Ruokatorven ylempi sulkija UES aukeaa Esofageaalinen vaihe primaarinen peristalsis Alkaa nielemisestä sentraalinen ärsyke Synkronoi UES:in ja alemman sulkijan LES:n aukeamisen Ruoka siirtyy mahaan n. 8 sekunnissa (nopeammin pystyasennossa) Vagaaliset hermot sekundaarinen peristalsis Ärsykkeenä ruokatorveen jäänyt tai mahasta refluksoitunut ruoka Lähinnä paikalliset heijasteet liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 22
Nielemisvaikeuden (dysphagia) syy voi olla suussa, nielussa tai ruokatorvessa. liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 23
liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 24
PERISTALSIS rengaslihas supistuu rengaslihas relaksoituu Liike eteenpäin, propulsio VENYTYSRESEPTORIEN ÄRTYMINEN serotoniini aistinhermojen ärtyminen myenteerisen punoksen aktivaatio Boluksesta proksimaalisesti: aktivaatio aiheuttaa substanssi P:n ja asetyylikoliinin vapautumisen ja rengaslihaksen supistuksen. Boluksesta distaalisesti: NO, VIP ja ATP vapautuminen aiheuttaa relaksaation (muutoksia kaliumin konduktanssissa). liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 25
MAHAN MOTORIIKKA aterioidessa ja sen jälkeen Reseptiivinen relaksaatio laajentaa fundusta Nieleminen laukaisee Ennakoidaan ruoan tuloa mahaan Vago vagaalinen refleksi (ei kolinerginen, eiadrenerginen) Adaptiivinen relaksaatio Ruoka mahassa ENS (vagus moduloi) Peristalsis ja vastaperistalsis Alkaa mahan keskiosasta entsyymien ja suolahapon sekoittuminen ruokaan ruokasula chymus Ruoan möyhennys pienentää ruoan partikkelikokoa mahan tyhjentyminen ohutsuoleen liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 26
< 5% rauhasista 75% rauhasista 20 25% rauhasista liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 27
Peristalttinen aalto Punkkinen, 2007 Mahanportin sulkija pylorus toimii siivilänä. liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 28
MOTORIIKKA aterioiden välillä Mahan tyhjentymisen jälkeen Migroiva motorinen kompleksi (MMC) Alkaa mahasta tai ohutsuolesta Nelivaiheinen, 90 120 minuutin välein toistuva tapahtumasarja 1. vaihe: hiljainen, kesto n. 40 min 2. vaihe: antrumin supistuksia ja ohutsuolen proksimaaliosien peristaltiikkaa, kesto n. 40 min 3. vaihe: LES:n ja mahan proksimaaliosien paineen kasvu, voimakkaat distaalisen mahan supistukset, pyloruksen aukeaminen, 5 10 min 4. vaihe: motorinen aktiviteetti laskee liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 29
ENS ja duodenumin limakalvosta erittyvä motiliini hormoni säätelevät 3. vaihetta. Aterian nauttiminen lopettaa MMC:n; vagus ja ruoan ominaisuudet vaikuttavat (energiasisältö, rasva/proteiinipitoisuus) Merkitys: rs kanavan tyhjennys ja huolto, > 2mm partikkelien poisto mahasta, mahasuolikanavan bakteerijakauma liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 30
MAHAN TYHJENEMINEN solid liquid Camilleri et al., 1985 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 31
liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 32
Antrumin motoriikkaa http://www.youtube.com/watch?v=o18uycw RsaA liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 33
OHUTSUOLEN MOTORIIKKA Segmentaatio Yleisin suolen supistumistapa Tapahtuu koko digestiivisen vaiheen ajan Ruokamassaa jaetaan pienempiin osiin ja sekoitetaan tehokkaasti rs kanavan nesteisiin massaa siirrellään edestakaisin ja viivytetään absorboivien pintojen lähellä (non propulsiivista liikettä) Nettoeffektinä ruokasula etenee anaalisuuntaan Hitaiden aaltojen taajuus laskee kohti ileumia Transit aika pyloruksesta ileosekaaliseen sfinkteriin 3 5 tuntia käsitellään aina yhden aterian ruokamassaa kerrallaan syklinen motorinen ohjelma, ENS ja hormonit liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 34
SEGMENTAATIO liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 35
PERISTALSIS JA VILLUSTEN PUMPPAAVA LIIKE Peristalsis luonteeltaan propulsiivista (anaalisuunta) tai retropulsiivista (oraalisuunta) Propulsiiviset aallot heikkoja ja tapahtuvat vain lyhyellä matkalla suolta Villusten liikkeet saavat aikaan muscularis mucosae ja ENS säädellään paikallisesti Merkitys: Imeytymiseen lisää pinta alaa Imunesteen virtaus tehostuu liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 36
VOIMAPROPULSIO (PERISTALTIC RUSH) Suolen supistukset huomattavasti voimakkaampia kuin digestiivisessä tai interdigestiivisessä vaiheessa Ulottuvat pidemmälle Liike oraalisuuntaan pahoinvoinnin aikana Liike anaalisuuntaan esim. enterotoksiinien, limakalvoärsytystä tai kipua aiheuttavien tekijöiden vaikutuksesta Kytketty irti tahdistuksesta ja hitaista aalloista Merkitys: Suojamekanismi (nopea rs kanavan tyhjennys) Paksusuolen massaperistaltiikan mekanismi normaalitilanteessa liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 37
Oksennusrefleksi Ipecac siirappi = oksennuslääke liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 38
ILEOSEKAALINEN SFINKTERI Ileumin distaalipään sfinkteri normaalisti koko ajan supistuneena (myogeeninen mekanismi) Ruokamassan aiheuttama paine ileumissa relaksoi sulkijan (ENS:n inhibitoriset neuronit aktivoituvat) ja aukaisee cecumin puolelle työntyvän läppärakenteen massa umpisuoleen Paine cecumin puolella sulkee läppärakenteen ja stimuloi sulkijaa estää ruokamassan refluksin takaisin ohutsuoleen Säätely: ENS ja hormonit Mahan gastriini välittää ileosekaalisen refleksin liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 39
liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 40
Puuromaista ulostemassa PAKSUSUOLI Nestemäistä ruokamassaa Puolikiinteää ulostemassa liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 41
PAKSUSUOLEN MOTORIIKKA Prosessoi yhtä aikaa useiden peräkkäisten aterioiden ruokamassaa Ileumista tulleen annoksen transit aika 36 48 h Haustraatioliikkeet Vastaa ohutsuolen segmentaatiota Peristalsis Liike hidasta; eteneminen 5 cm/h Massaliike Aterioiden jälkeen esiintyvää voimapropulsiota Vie ruokamassaa kohti sigmasuolta liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 42
PAKSUSUOLEN MOTORIIKKA NOUSEVA PAKSUSUOLI Lyhyt transit aika verrattuna poikittaiseen paksusuoleen Peristaltiikkaa sekä anaali että oraalisuuntaan liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 43
PAKSUSUOLEN MOTORIIKKA POIKITTAINEN PAKSUSUOLI Pitkä transit aika; noin 24 h Veden ja elektrolyyttien, sekä rasvahappojen absorptio ulostemassan varastointi Haustraatio liikkeet Hidasta segmentaatiota (supistuva ja relaksoituva alue samassa tilassa pidempään) Haustraatioliikkeet migroivat pitkin suolta ulosteen pakkaaminen distaalisemmin liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 44
liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 45
PAKSUSUOLEN MOTORIIKKA Massaliike terveessä suolessa alkaa yleensä poikittaisen paksusuolen puolivälistä; 1 3 kertaa päivässä Ärsykkeenä ileumista tulevan ruokamassan määrä tai esim. risiiniöljy, enterotoksiinit, parasiitit, ruoan antigeenit LASKEVA PAKSUSUOLI Ulostemassan varastointia Ulostetta alkaa kertyä sigma ja peräsuoleen 24 h kuluttua massan tulosta cecumiin Massaliike täyttää tehokkaasti suolen distaalipään Peräsuoli yleensä tyhjä Täyttymistä estää mm. jyrkkä anorektaalikulma liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 46
Evaluation of gastrointestinal transit in clinical practice: position paper of the American and European Neurogastroenterology and Motility Societies Neurogastroenterology & Motility Volume 23, Issue 1, pages 8 23, 7 DEC 2010 DOI: 10.1111/j.1365 2982.2010.01612.x liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 47 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365 2982.2010.01612.x/full#f6
ULOSTAMINEN ULOSTUSREFLEKSI (moniosainen) Rektoanaalirefleksi (sisäinen refleksi; ENS) Parasympaattinen refleksi (voimakas) Lopullinen päätös ulostamisesta on tahdonalainen Pidättäminen/pakottaminen heikentää refleksiä liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 48
REKTOANAALIREFLEKSI rektumin mekanoreseptorit ärtyvät venytyksestä viesti ENS:n kautta paksusuolen laskevan osan, sigmasuolen ja rektumin lihaskerroksiin peristalsis tuo lisää ulostetta ENS:n inhibitoriset neuronit aktivoituvat ja sisäinen sfinkteri relaksoituu uloste venyttää anaalikanavaa ja syntyy täyteyden tunne (samplingheijaste l. tutustumisvaste) Tunnistetaan tarkasti onko suolessa ilmaa, nestemäistä vai kiinteää ulostetta Pidätyskykyä ylläpitäviä tekijöitä: anaalisfinkterit ja lantionpohjan lihakset, erityisesti häpyluu peräsuolilihas, anaalikanavan tuntoaisti, Houstonin poimut, jyrkkä anorektaalikulma, limakalvon tiivisteenomaiset paksunnokset liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 49
1 2 3 4 Parasympaattinen refleksi (voimistaa heikohkoa rektoanaalirefleksiä): Selkäydinrefleksi sakraalisegmenttien tasolla afferentti informaatio voimistaa peristalsista ja relaksoi sisäistä sulkijaa Ulkoinen sulkijalihas on tahdonalainen (efferentti n. pudendus, häpyhermo) Sen ja sisäisen sulkijalihaksen yhtäaikainen relaksoituminen saa aikaan defekaation. liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 50
SFINKETEREIDEN YHTEISTYÖ liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 51
ANOREKTAALIKULMA liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 52
MITÄ NORMAALISSA ULOSTEESSA ON? Paino% (kiinteä uloste) Kuolleet bakteerit 30% Sulamaton kuituaines, irronneet epiteelisolut, rs kanavan eritteiden kiinteät ainesosat (esim. sappiväriaineet) 30% Rasvat 10 20% Epäorgaaninen aines 10 20% Proteiinit 2 3% liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 53
KAASU RSKn kaasu on peräisin kolmesta lähteestä: Nielty ilma (poistuu ulos röyhtäisyn avulla tai siirtyy ruokasulan mukana ohutsuoleen Bakteereiden tuottama kaasu Verenkierrosta peräisin oleva kaasu Paksusuolen ilmaa (flatus) tuotetaan 7 10 l/päivä Peräisin sulamattoman ruoan hajottamisesta CO 2, CH 4, H 2, N 2 (muut paitsi typpi diffundoituvat limakalvon läpi pois RKStä) Lopullinen kaasumäärä noin 600 ml/päivä liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 54
SILEÄLIHAKSEN SUPISTUSKONEISTO Ei säännöllisesti järjestäytyneitä lihassäikeitä, supistuminen hidasta, kuluttaa vähemmän energiaa, pystyy ylläpitä mään jännitystä pitkiä aikoja liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 55
SUPISTUS Solunsisäinen [Ca 2+ ] kun sitä virtaa solun ulkopuolelta tai vapautuu SRkalvostosta Ca 2+ sitoutuu kalmoduliiniin (CaM) Ca 2+ kalmoduliini aktivoi myosiinin kevytketjukinaasin (MLCK) MLCK fosforyloi myosiinin kevytketjut ja lisää myosiini ATPaasin aktiivisuutta Aktiiviset myosiinipäät liukuvat pitkin aktiinisäiettä muodostaen sidoksia ja nostaen lihaksen jänteyttä liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 56
RELAKSAATIO Solunsisäinen [Ca 2+ ] kun sitä pumpataan takaisin solun ulkopuolelle tai SR kalvostoon Ca 2+ irtoaa kalmoduliinista (CaM) Myosiinifosfataasi defosforyloi myosiinin, mikä alentaa myosiini ATPaasi aktiivisuutta Alentunut aktiivisen myosiini ATPaasin määrä vähentää lihaksen jänteyttä liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 57
SILEÄLIHAKSEN SUPISTUSTA EI KONTROLLOI YKSINOMAAN ASETYYLIKOLIINI liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 58