RUOANSULATUS PÄHKINÄNKUORESSA ANAALISFINKTERIT SUU UES LES PYLORUS ILEOKEKAALINEN SFINKTERI liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 1 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 2 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 3 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 (ulko ja sisäeritys) Sylkirauhaset, maharauhaset, haiman eksokriininen osa, maksa ja RS kanavan limakalvon rauhaset, limakalvon enterokromaffiinisolut Ulkoeritteet : Sylki Mahaneste Haimaneste Sappineste Suolineste Sisäeritteet : Mahasuolikanavan hormonit liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 4 AUTONOMINEN HERMOSTO KOMMUNIKOI ENTEERISEN HERMOSTON KANSSA TOIMINTAA KOORDINOI ENTEERINEN HERMOSTO Talamus Vaguksen takatumake RS-kanava Rengaslihaskerros C8-T7 Preganglioninen sympaattinen aksoni Sympaattinen ganglio Postganglioninen parasympaattinen aksoni N. vagus (X) Postganglioninen sympaattinen aksoni Sisäiset hermoverkot Myenteerinen hermopunos (Auerbach) Pitkittäislihaskerros Limakalvo Limakalvonalaispunos (Meissner) liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 5 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 6 1
ENTEERISEN HERMOSTON RAKENNE JA YHTEYDYET < oraalisuunta anaalisuunta > pitkittäislihaskerros Pitkittäinen lihaskerros Auerbachin pleksus interneuroneita Auerbach 1 3 2 Meissnerin pleksus sekretomotoneuroneita rengaslihaskerros Meissner Limakalvo rauhanen limakalvo 5 HT 5 HT verisuoni lumen stim EC Cl- 1 Afferentti neuroni 2 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 7 Cl 8 interneuroni (harmaa) 3 Motoneuroni (musta) Cl - 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 9 RS KANAVAN ERITYS (ml/vrk) Tilavuus (ml) ph Sylki 1 500! 6.0 7.0 Mahaneste 2 000 1.0 3.5 Haimaneste 1 500 8.0 8.3 Sappineste 500 7.8 Suolineste (ohutsuoli) 1 000 7.5 8.0 Brunnerin rauhaserite 200 8.0 8.9 Suolineste (paksusuoli) 200 7.5 8.0 Yhteensä 6 900 Huom! Kaasuja syntyy paksusuolessa 7 10 l/vrk; CO 2, CH 4, H 2, N 2 Suolistokaasujen alkuperä: nielty ilma, paksusuolen bakteeritoiminta, diffuusio verenkierrosta. liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 10 SYLJEN ERITYS SYLKIRAUHANEN Myoepiteelisoluja N. TRACTUS SOLITARIUS SYLKIKESKUS demilune Proteiinieritteinen rauhasrakkula Yhdystiehyt Limaeritteinen rauhasrakkula Sylkitiehyt Asinus = rauhasrakkula liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 11 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 12 2
SYLJEN ERITYS MISTÄ? Korvasylkirauhanen (g. parotidea) suurimmat rauhaset; erite seröösistä, ei limaa; 20% Leuanalussylkirauhanen (g. submandibularis) erite ihmisellä sekä seröösistä että viskoosista (limaa); 70% rauhasrakkulakohtainen työnjako Kielenalussylkirauhanen (g. sublingualis) erite viskoosista, limaa; 5% Muut suuontelon rauhaset kielirauhaset (g. lingualis) pieniä; eritteessä linguaalilipaasia liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 13 SYLJEN TEHTÄVÄT Suojatehtävä jäähdytys laimennus (mahan HCl, suolen sappineste) huuhtelu liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 14 SYLJEN TEHTÄVÄT Puolustus lysotsyymi (T) ja tiosyanaatti ioni (T) lysotsyymi tuhoaa bakteerin seinämärakenteita; tiosyanaatti muuttuu bakterisidiseksi päästessään seinämän läpi immunoglobuliini A, sekretorinen immuniteetti laktoferriini (A) bakteriostaattinen, hampaiden värjäymät proliini rikkaat proteiinit (A) antimikrobiaalisia ominaisuuksia suojelevat hammaskiillettä; sitovat myrkyllisiä yhdisteitä (limakalvojen suojaaminen) A = erittyy asinuksista; T= erittyy tubulussoluista SYLJEN TEHTÄVÄT Digestio amylaasi (ph optimi 7, toimii välillä 4 11) sokerit oligosakkarideiksi ja disakkarideiksi toimii pääasiassa mahassa suuontelosta ei ravintoaineiden imeytymistä Huom! lääkeaineiden imeytyminen ( nitrot ) Ruoan liukastaminen musiinit (glykoproteiineja) Puheen helpottaminen liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 15 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 16 SYLJEN ERITYS 1 2 litraa/päivä Peruseritysnopeus 0.5 ml/min Maksimi 5.0 ml/min (esim. pala sitruunaa suuhun!) Peruseritys tärkeä suuontelon ja nielun kostuttamisessa interdigestiivisessä vaiheessa (ruokailujen välinen aika) Rauhasrakkulat ovat ihmisellä erikoistuneita proteiinien (amylaasi, proliinirikkaat prot.) tai glykoproteiinien (lima) tuottajia eritysrakkuloiden eksosytoosi Primaarieritteessä l. alkusyljessä elektrolyyttipitoisuus plasmankaltainen NaCl:nja veden eritys Cl kanavat ja akvaporiinit stimulaatio rakkulasolujen solukalvon konduktanssimuutokset Asinus Eritystiehyet Primaarierite Alkusylki Na + K + Cl - HCO - 3 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 17 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 18 3
SYLJEN IONIKOOSTUMUS JA ERITYSNOPEUS Eritettävä lopputuote määräytyy eritystiehyeissä Asinus Primaarierite Alkusylki Na + ja Cl takaisinimeytyminen K + ja HCO 3 eritys ei volyymimuutoksia endosytoosi (ferritiini) Eritystiehyet Na + K + Cl - HCO - 3 Peruseritysnopeus 0.5 ml/min liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 19 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 20 Paine- ja kemoreseptorit suuontelossa RUOKA Kuva muunneltu kirjasta: Human Physiology, From Cells to Systems, Sherwood L, Thomson Brooks/Cole, 2007 SYLJEN ERITYKSEN SÄÄTELY Aivokuori Ydinjatkeen sylkikeskus Yksinkertainen refleksi liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 Muut ärsykkeet (mikä saa veden herahtamaan kielelle?) Ehdollistettu refleksi Autonomiset hermot Sylkirauhaset Syljen eritys 21 SYLJEN ERITYKSEN SÄÄTELY miltei yksinomaan neuraalisen säätelyn alainen (autonomiset refleksit) parasympaattiset ja sympaattiset vaikutukset eivät ole antagonistisia; molemmat stimuloivat syljen eritystä ja myoepiteelisoluja vaikutukset poikkeavat syljen määrän ja laadun suhteen liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 22 SYLJEN ERITYKSEN SÄÄTELY parasympaattisella vaikutuksella päärooli rauhaskudoksen ylläpito (asinussolujen cgmp:n kautta) antikolinergiset lääkeaineet aiheuttavat kserostomiaa l. suun kuivumista parasympaattinen stimulaatio Ach, substanssi P; asinussolujen Ca 2+ :n kautta lisää volyymiä ja entsyymien määrää sympaattinen stimulaatio Noradrenaliini; camp:n kautta lisää volyymiä vähemmän kuin entsyymien määrää, sylki on paksua liman erityksen lisääntymisen takia Hormonaalinen säätelykomponentti: aldosteroni vaikuttaa kuten munuaisissa, lisää natriumin takaisinottoa, lisää kaliumin eritystä MAHAN ERITYSTOIMINTA Tehtävä: Puolustus ja proteiinien digestion aloittaminen, rs kanavan toiminnan tehostaminen lima, bikarbonaatti, suolahappo, sisäinen tekijä, pepsinogeeni, somatostatiini, gastriini, serotoniini, histamiini, greliini, ANP Erityksessä on neljä vaihetta: 1. Interdigestiivinen vaihe ja yönaikainen eritys BAO, basal acid output 2. Kefaalinen vaihe ( ruoka on päässä ) 3. Gastrinen vaihe ( ruoka on mahassa ) MAO, maximal acid output 4. Intestinaalinen vaihe ( ruoka on suolessa ) liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 23 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 24 4
< 5% rauhasista 75% rauhasista 20-25% rauhasista liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 25 Peruseritys: kuvaavaa maharauhasen solujen väliselle vuorovaikutukselle on tooninen haponerityksen hillitseminen säätely pääasiassa vagaalista D-solujen tuottama somatostatiini, kohteena parietaalisolut, G- ja ECL-solut Syöminen purkaa eston (vagaalinen stimulaatio ja Ach, kohteena D-solut) 26 Maharauhasen erityksen komponentit Ajatus, toive, tunne (nälkä) KEFAALINEN VAIHE Aistitieto aivot n. vagus (kuva: Schubert and Peura, 2008) 30 % happoerityksen säätelystä gastriini tärkein suolahapon erityksen ja mahan limakalvon kasvun hormonaalinen säätelytekijä pikku gastriini pääasiassa antrumista biologisesti aktiivisempi muoto iso gastriini duodenumista stimuloi HCl erittymistä suoraan ja välillisesti (reseptori CCK B ) PACAP = pituitary adenylate cyclase activating peptide liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 27 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 28 50 60% happoerityksen säätelystä Alkaa ruoan tullessa mahalaukkuun Ärsyke venytys ja proteiinidigestion tuotteet Pepsinogeenien (2 ryhmää; 7 erilaista) ja sisäisen tekijän erityksessä stimulovat tekijät pääosin samoja kuin hapon erityksessä poikkeuksena ohutsuolen sekretiini, joka stimuloi pepsinogeenien eritystä, mutta inhiboi hapon eritystä GASTRINEN VAIHE Alkoholi (viini, olut) Kahvi (kofeiini) 29 Proteiinipitoinen ruoka hyvä puskuri RUOAN PUSKURIVAIKUTUS happo hidastaa mahan tyhjenemistä Mahan tyhjentyessä happo pääsee paremmin vaikuttamaan D soluihin somatostatiinin eritys lisääntyy H + ionin säätelyvaikutus hapon eritykseen (negatiivinen feedback) mekanismi: suora vaikutus kate ja G soluun tai epäsuorasti gastriinin/somatostatiinin erityksen kautta 30 5
Mahan erityksen inhibitio SUOLAHAPON MUODOSTUMINEN KATESOLUSSA Ach tärkein säätelytekijä peruserityksessä Gastriinin vaikutukset ruokailun jälkeen pääasiassa histamiinin kautta K + /H + ATPaasi HCO 3 /Cl vaihtaja alkaline tide liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 31 32 MAHANESTEEN IONIKOOSTUMUS JA ERITYSNOPEUS Eritys interdigestiivisessä vaiheessa: vain muutama ml tunnissa eritteessä entsyymejä, limaa ja vain vähän happoa emotionaalinen stressi voi nostaa erityksen yli 50 ml tunnissa (n. 0.8 ml /min) kortisoli liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 33 5 10% säätelystä alkaa ruokamassan siirtyessä mahasta ohutsuoleen peptidit ja aminohapot (myös veressä) ruokasulan ph jos >3, stimuloi happoeritystä; jos < 3, inhiboi paikalliset ja vagovagaaliset refleksit Kts. myös slide 30 INTESTINAALINEN VAIHE liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 34 LIMAKALVOESTE ON TOIMINNALLINEN KOKONAISUUS GASTRIC MUCOSAL (DIFFUSION) BARRIER ph 1.5 ph 7.4 ph 7.0 HCl Cl /HCO 3 vaihtaja Na + /HCO 3 symportti Limakerros, paksuus 0.2 mm 1 epiteelisolut eivät läpäise H + ioneja 2 tiiviit soluliitokset 3 viskoosinen limakerros suojaa mekaaniselta kulumiselta ja pepsiiniltä; HCO 3 eritys puskuroi nouseva ph gradientti epiteeliin päin liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 35 BIKARBONAATIN JA LIMAN ERITYKSEN SÄÄTELY Lima vagaalinen stimulaatio, ruoan aiheuttama ärsytys Bikarbonaatti vagaalinen stimulaatio, suolahappo, prostaglandiini E 2 prostaglandiinisynteesin estäjät, kuten tulehduskipulääkkeet inhiboivat Miten suojakerros voi vaurioitua? liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 36 6
OHUTSUOLEN ERITYSTOIMINTA noin 5 m pitkä; absorptiopinta alaa 250 m 2 rauhaset haima ja maksa HAIMANESTEEN ERITYS ruoansulatusentsyymit lopullinen digestio bikarbonaatti neutralointi, digestion varmistaminen Brunnerin rauhaset ja suolirauhaset (Lieberkühnin rauhanen) ja limaa erittävät pikarisolut (goblet cell) suolineste succus entericus toimintaa säätelevät refleksimekanismit suolistohormonit sekretiini ja kolekystokiniini (CCK) liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 37 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 38 IHMISEN HAIMANESTEEN NORMAALI KOOSTUMUS HAIMANESTEEN IONIKOOSTUMUS JA ERITYSNOPEUS HCO 3 vaihdetaan tiehyissä Cl ioniin alhaisilla eritysnopeuksilla ehkäistään bikarbonaatin kerääntymistä suoleen interdigestiivisessä vaiheessa eritysnopeuden noustessa bikarbonaatin eritys lisääntyy liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 39 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 40 HAIMAN ERI OSIEN TYÖNJAKO rauhasrakkulasolut erittävät entsyymejä ja plasmankaltaista, NaCl rikasta nestettä (vrt. sylkirauhanen) amylaasi eritetään aktiivisessa muodossaan lipaasit eritetään aktiivisessa muodossaan proteaasit (trypsiini, kymotrypsiinit jne.) eritetään inaktiivisena zymogeeninä (trypsinogeeni, kymotrypsinogeenit) trypsiini/ trypsinogeeni: aktivaatio enterokinaasi ja trypsiini (autokatalyysi) kymotrypsinogeenit/kymotrypsiinit: aktivaatio trypsiini liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 41 mm. trypsiini inhibiittori eritetään zymogeenien kanssa yhtäaikaa samoista soluista tarkoituksena estää autodigestio tiehytsolut erittävät bikarbonaattia ja mahdollisesti glykoproteiineja (suurimolekyylisiä proteoglykaaneja; pienet eritysrakkulat) liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 42 7
ENTSYYMIEN ERITYS BIKARBONAATIN ERITYS EKSTRALOBULAARISISTA TIEHYTSOLUISTA Proteiinikinaasi A aktivaatio acidic tide Entsyymit Proteiinikinaasien (A, C) aktivaatio, fosfataasit liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 43 Kystinen fibroosi: peittyvästi periytyvä aineenvaihduntasairaus; paksun liman kertyminen haimaan aiheuttaa entsyymien saostumista ja haiman vajaatoimintaa = Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 44 BIKARBONAATIN ERITYS 1. Eritys: tiehyeeseen HCO 3 /Cl vaihtajan kautta passiivisesti, kloridin kierrätys Cl kanavien kautta; tärkein CFTR= cystic fibrosis transmembrane regulator 2. HCO 3: karbonianhydraasin katalysoimana ja plasmasta Na/HCO 3 symportin kautta 3. H + : ulos solusta, Na + /H + antiportti, H + pumppu) plasman happamoituminen ( acidic tide ) SEKRETIINI LISÄÄ BIKARBONAATIN ERITYSTÄ ruokasulan happamuus laukaisee sekretiinin erityksen suolen limakalvon S soluista sekretiini (ns. ensimmäinen hormoni ) vaikuttaa suoraan ekstralobulaarisiin tiehytsoluihin kohteena CFTR ja Na/HCO 3 symportti toisiolähettinä camp liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 45 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 46 KEFAALINEN JA GASTRINEN VAIHE Proteiinien ja rasvojen hajoamistuotteet ärsyttävät limakalvon reseptoreja INTESTINAALINEN VAIHE = TÄRKEIN H + stimuloi S soluja vapauttamaan sekretiiniä liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 47 Proteiinien ja rasvojen hajoamistuotteet stimuloivat I-soluja vapauttamaan kolekystokiniiniä (CCK: suora vaikutus + stimuloi voimakkaasti vagovagaalisia liisa.m.peltonen@helsinki.fi refleksejä) 2013 48 8
RUOAN LAATU VAIKUTTAA HAIMANESTEEN KOOSTUMUKSEEN SAPEN ERITYS HAIMANESTEEN ERITYSNOPEUS pieni maksavaltimo sinusoidi hepatosyytti sappitiehyt pieni porttilaskimo keskuslaskimo HAPANTA RASVAISTA PROTEIINIPITOISTA liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 49 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 50 SAPPINESTEEN KOOSTUMUS tarvitaan rasvojen digestioon ja absorptioon veteen liukenemattomien molekyylien eritykseen bilirubiini kolesteroli SAPPINESTEEN ERITYS maksa tuottaa canaliculuksissa ja sappitiehyeissä canaliculusten eritys voi olla sappihapoista riippuvaa (bile acid dependent) tai niistä riippumatonta (bile acid independent) interdigestiivisessä vaiheessa tiehyt pohjukaissuoleen on suljettu (Oddin sfinkteri) ja neste kerääntyy sappirakkoon tiehyt aukeaa ruokasulan joutuessa suoleen CCK välittää tarvittavat sappirakon supistukset liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 51 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 52 SAPPIHAPPOJEN ERITYKSEN VAIKUTUS SAPPINESTEEN ERITYKSEN liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 53 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 54 9
SAPPISUOLAT ENTEROHEPAATTINEN KIERTO ovat sappihappojen Na + ja K + suoloja sappihapot tuotetaan kolesterolista sappisuolat kierrätetään tehokkaasti enterohepaattinen kierto Sappihappoja: Pumppumekanismin muodostaa sappirakko 95% sappisuoloista imeytyy takaisin ileumista kulkeutuvat porttilaskimoa pitkin takaisin maksaan koko sappisuolavarasto voidaan kierrättää monesti yhden aterian aikana! liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 55 Peräisin suoliston bakteeritoiminnasta liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 56 SAPPINESTEEN ERITYKSEN SÄÄTELY Sappihappojen pitoisuus portaveressä [SH] SH synteesi hepatosyyteissä kiihtyy, mutta sappihapoista riippuvainen eritys alenee [SH] SH synteesi laskee, mutta eritys kiihtyy Hormonaalinen säätely CCK, sekretiini (bikarbonaatin eritys tiehyeissä), gastriini (suorat ja epäsuorat vaikutukset), steroidit (inhiboivat) Neuraalinen säätely Vagus stimuloi, sympaattinen inhiboi SAPPIRAKON TEHTÄVÄT Sappinesteen konsentrointi ja happamoittaminen liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 57 liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 58 KONSENTROINTI Standing osmotic gradient mechanism liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 59 SUOLINESTEEN ERITYS Koostumus: vesi, elektrolyytit, lima (ei entsyymejä) Tehtävä: Limakalvon suoja ja liukastaja ( protection and lubrication ) Hydrolyyttiset entsyymit tarvitsevat vettä Mekanismit: Elektrolyytit transsellulaarisesti (Cl, HCO 3 ) aktiivinen komponentti mukana, neste seuraa solvent drag Parasellulaarisesti passiivista vesi liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 60 10
SUOLINESTEEN ERITYS Erityksen säätely: Tärkeä yksittäinen stimulus on ruoan läsnäolo suolessa Enteerinen hermosto Eritystä stimuloivat tekijät Bakteerien enterotoksiinit (esim. koleratoksiini) Hormonit (gastriini, VIP) ja hermoston välittäjäaineet Immuunipuolustuksen solujen tuotteet Laksatiivit Sappihapot kertyessään suoleen (saostuvat happamassa ja muuttuvat eritystä stimuloiviksi yhdisteiksi) liisa.m.peltonen@helsinki.fi 2013 61 11