Dwupoziomowa regulacja funkcji przewodu pokarmowego:
Wewnętrzny poziom regulacji
Jelitowy układ nerwowy (ENS)
Jelitowy układ endokrynny
System autokontroli przewodu pokarmowego; niezależne, szybkie i precyzyjne dostosowywanie funkcji trawiennych do stale zmieniających się warunków w danym miejscu; regulacja nerwowa poprzez odruchy zwojowe bez CUN; do ENS zaliczają się też perikariony rozrzucone w tkankach lub leżące w zwojach autonomicznych- tworzą odruchy monosynaptyczne- pętla zamyka się w obrębie jednego aksonu
Zewnętrzny poziom regulacji
CUN
Układ endokrynny
Komunikacja nerwowa poprzez nerwy błędne i miedniczne (przywspółczulne) i nerwy współczulne; brak zewnętrznego poziomu regulacji utrudnia ale nie uniemożliwia funkcjonowania przewodu pokarmowego- nadzoruje i koordynuje pracę poszczególnych odcinków przewodu pokarmowego; aferentne unerwienie błędne- pośrednictwo w czuciu trzewnym (np. wypełnienie przew. pok.), aferentne unerwienie miedniczne i współczulne- pośrednictwo w percepcji bólu trzewnego
Oddzielna część AUN
Ciała komórek + ich wypustki w przewodzie pokarmowym
Włókna są cienkie, bezmielinowe typu C, prędkość przewodzenia 0,5- 2 m/s
Tworzy sploty śródścienne (krótkie neurony aferentne, interneurony, neurony eferentne)
Splot podśluzówkowy (Meissnera): bodźce fizyczne i chemiczne (związane ze składem chem. pokarmu)-> swoiste mechanoreceptory, chemoreceptory, receptory jelitowych peptydów regulacyjnych-> neurony aferentne (mogą mieć chemoreceptory lub mechanoreceptory i wtedy leżą trochę głębiej w bł. śluzowej i mięśniowej, informują o stopniu rozciągnięcia ściany jelita)-> uwalnianie neuromodulatorów i neurotransmiterów pobudzających -> interneurony-> neurony eferentne-> efektor KRÓTKI ŁUK ODRUCHU ZWOJOWEGO
Część inf. z wł. aferentnych-> CUN- DŁUGIE ODRUCHY NERWOWE (wago- wagalne)
Interneurony integrują inf. nerwową pomiędzy poziomem regulacji wew. i zew.
Występuje pod śluzówką
Splot mięśniowy (koordynacja cyklicznej aktywności przewodu pokarmowego): sieć śródmiąższowych komórek Cajala (ICC)- generują potencjały rozrusznikowe-> uwalnianie mediatorów-> interneurony-> uwalnianie acetylocholiny ( na receptor nikotynowy), ATP (na receptory P2X, P2Y), serotoniny, tachykininy, glutaminy-> neurony eferentne pobudzające (uwalnianie acetylocholiny na rec. muskarynowe, VIP, ATP) lub hamujące (uwalnianie VIP, GABA, dopaminy, NO)-> efektor
Składa się z licznych zwojów występujących pomiędzy warstwą mięśni okrężnych i podłużnych połączone siecią neuronalną, której neurony unerwiają jelito i zapewniają komunikację pomiędzy splotami
Unerwienie włókien mięśniowych jelita: zakończenia aksonów, jak konary drzew z tzw. Żylakowatościami gromadzącymi neuroprzekaźniki, uwolnione neuroprzekaźniki docierają do jakiejkolwiek komórki w pobliżu z odpowiednim receptorem-> wielokierunkowa odpowiedź na pobudzenie obejmująca skurcz mięśniówki poprzecznej lub podłużnej, zmianę lokalnego przepływu krwi
Uwalnianie neuromediatora zgodnie z zasadą: „wiele, ale nie za wiele”- nawet silne pobudzenie nie spowoduje podniesienia poziomu danego mediatora w dużym krwioobiegu
Biorą udział w zewnętrznym poziomie regulacji
Mają włókna aferentne ( dużo więcej) i eferentne
Wł. aferentne: jama brzuszna-> jądra pasma samotnego( cz. brzuszna pnia mózgu)-> jądra motoryczne AUN i podwzgórze, ciało migdałowate, kora mózgowa
Wł. eferentne przedzwojowe: od jądra grzbietowego n. błędnego (pod dnem komory IV)-> zwoje narządów docelowych
Unerwienie błędne jest ściśle powiązane z ENS- ciężko wyodrębnić eferentne włókna zazwojowe- wł. ef. z ENS integrują się z wł. ef. zazwojowymi n. X (obydwa wydzielają acetylocholinę)
Tworzą oś mózgowo- jelitową- reguluje podstawowe funkcje przewodu pokarmowego, pobieranie pokarmu, odruchy wymiotne
Ciała komórek są w rogach bocznych rdzenia kr. (C8- L3)-> aksony idą w korzeniu dobrzusznym (wł. przedzwojowe)-> zwoje przykręgowe pnia współczulnego (od cz. Szyjnej do krzyżowej)-> synapsy z 15 neuronami zazwojowymi
Wł. eferentne (głównie wł. zazwojowe) od zwojów przykręgowych-> jako nerwy trzewne lub w ścianach nacz. tętniczych-> efektor
Wł. przedzwojowe (B i C) uwalniają acetylocholinę-> receptor N
Wł. zazwojowe (C)-> część kontaktuje się z ENS, reszta do mięśni i tkanki gruczołowej-> uwalniają noradrenalinę-> receptory alfa 1 i 2 oraz beta 1 i 2
Zakończenia mają żylakowatości
Tam, gdzie noradrenalina tam ATP i dopamina, w reszcie NPY
Efekt pobudzenia współczulnego zależy od typu receptora- regulacja: przepływu krwi w naczyniach, aktywności przewodu pokarmowego, skurczu zwieraczy, wydzielania żółci, stężenia insuliny i glukagonu
Większość hormonów w przewodzie pokarmowym ma budowę peptydową- żołądkowo-jelitowe peptydy regulacyjne
Hormony niepeptydowe: histamina, serotonina
Komórki endokrynne są rozproszone po nabłonku jelita i żołądka, rozmieszczenie zależy od gatunku, wieku (rozsiany układ komórek neuroendokrynnych- DNES)
Do komórek DNES zalicza się te co mają: wewnątrzkomórkowe pęcherzyki , ekspresję białek chromograniny, synaptofizyny i hormonów peptydowych.
Budowa: wierzchołek skierowany do światła przewodu- pobieranie próbek treści pokarmu i reagowanie na zmianę jej składu, są otwarte(mikrokosmki wystają do światła jelita) i zamknięte (swoisty układ ultrastruktur komórkowych utrudnia kontakt ze światłem jelita- reakcja poprzez receptory), jądro leży przypodstawnie otoczone pęcherzykami wydzielniczymi. Są też kom. enteroendokrynowe- butelka lub ścięty stożek
Hormony uwalniane są do macierzy pozakomórkowej i do światła jelita (więcej: cholecystokinina, gastryna, histamina, serotonina, leptyna, grelina)
Regulują na kilku poziomach jednocześnie:
Droga hormonalna- uwolnione substancje mogą z krwią dotrzeć do komórek innych układów, posiadających swoiste aktywne receptory
Autokrynna/ parakrynna- uwolniona substancja wpływa na komórkę, którą ją wydzieliła lub na komórki sąsiednie
Luminokrynna- substancja wydzielona do światła jelita działa na receptory wystające do światła lub po wchłonięciu na receptory zakończeń włókien aferentnych
Neurokrynna- substancje wydzielane są przez perikariony i biorą udział w uwalnianiu sygnału z zakończeń włókien nerwowych AUN. Wydzielane są acetylocholina lub noradrenalina wraz z peptydami regulującymi, są też włókna niecholinergiczne i nieadrenergiczne, gdzie uwalniane są tylko peptydy regulacyjne i przekaźniki niepeptydowe
Na wydzielanie hormonów wpływają: substancje pokarmowe w świetle jelita i wchłonięte do kosmków, mechaniczne drażnienie śluzówki, czynniki regulacyjne z krwi, neuromediatory
Leptyna: 167 aminokwasów, wytwarzany przez adipocyty, reguluje przyjmowanie pokarmu i gospodarkę energetyczną organizmu, uwalniana do krwi i światła żołądka, gdy się coś zje
W komórkach mięśni gładkich i gruczołowych reakcja to wypadkowa wszystkich sygnałów regulacyjnych; aby komórka odpowiedziała musi mieć swoiste receptory
Kom nabłonkowe bł. śluzowej regulują wzrost i różnicowanie komórek (podczas wzrostu przew. pokarmowego) : gastryna silnie pobudza wzrost w żołądku, a np. cholecystokinina, peptyd glukagonopodobny, leptyna w jelicie
Na wzrost trzustki wpływają: gastryna i cholecystokinina
Działanie troficzne- błona śluzowa rozrasta się pod wpływem treści pokarmowej- jej skład i ilość wpływa na syntezę i uwalnianie peptydów jelitowych-> hipertrofia -> większa powierzchnia chłonna i więcej kom. wydzielających enzymy przyścienne. Kom. Panetha i enterocyty wpływają na tempo podziałów komórkowych i na apoptozę kom. jelita. Działanie troficzne ważne jest też podczas rozwoju przewodu pokarmowego u noworodków
Najwcześniej odkryta
Peptyd zasadowy, 27 aminokwasów, regulacyjny
Wytwarzana przez kom. S w początkowym odc. jelita cienkiego, głównie na kosmkach
Im bliżej odźwiernika, tym mniej kom. S
Wydzielana już u płodów ( największe stężenie ok. 2 dni przed urodzeniem), u płodów jest też w kom. beta trzustki
Uwalniana jest do krwi i do światła jelita
Główny czynnik uwalniający- endogenny HCl (z żołądka do dwunastnicy); inne: sole kw. żółciowych, długołańcuchowe kw. tłuszczowe, oleinian sodu, wyciągi z roślin
Czynniki hamujące: somatostatyna, enkefalina metioninowa
Receptor sekretynowy: powiązany z białkiem G, ma 2 podtypy: I o wysokim powinowactwie, II o niskim (lepiej wiąże się z nim VIP), glukagon ma niskie powinowactwo do I i II
Związanie sekretyny z receptorem w kom. trzustki-> aktywacja cyklazy adenylanowej-> wzrost cAMP-> wzrost sekrecji wody i elektrolitów
Efekty sekretyny: wydzielanie soku trzustkowego, hamowanie wydzielania HCl i gastryny, opóźnienie opróżniania żołądka, pobudzenie wydzielania gruczołów dwunastniczych
Efekty farmakologiczne: sekrecja żółci wątrobowej, pobudzenie miąższu trzustki, osłabienie skurczów jelita cienkiego i okrężnicy
Należy do rodziny cholecystokininy (ostatnie 5 aminokwasów C- końca, ten sam receptor- CCK2 i CCK1 też, ale gastryna ma dużo mniejsze powinowactwo do niego)
Wyróżniamy: małą(G-17), dużą (G-34)-najwięcej w krążeniu, mini (G-14) i krótkie postacie. Różnią się one okresem półtrwania, ale efekt ich działania jest taki sam
Rozmieszczenie: u płodów i noworodków- wyspy trzustki, jelito cienkie; u dorosłych- wytwarzana przez kom. G w błonie śluzowej jamy odźwiernikowej( tu jest ich najwięcej) i trochę w dwunastnicy
Kom. G są typu otwartego, uwalniają gastrynę pod wpływem białek, peptydów, aminokwasów, amin, pobudzenia AUN (nerw błędny uwalnia w odźwierniku peptyd uwalniający gastrynę; HCl hamuje
Metabolizm gastryny zachodzi w wielu tkankach przez aminodwupeptydazy i konwertazę angiotensyny
Receptory CCK2 są głównie na kom. okładzinowych i gruczołach żołądka, też na neuronach w mózgu i na zakończeniach nerwowych w kosmkach na początku jelita
Gastryna + receptor-> wzrost fosfatazy inozytolu-> aktywacja kinazy białkowej C, wzrost stężenia jonów wapnia
Gastryna we krwi reguluje fazę żołądkową wydzielania HCl (u psa i człowieka też fazę głowową i jelitową); pobudza proliferację błony śluzowej i gruczołów żołądka (szczególnie te wydzielające histaminę, bo odpowiada ona za skurcze mięśni przew. pokarmowego i za wydzielanie soków trawiennych w żołądku)
Zapalenie żołądka powoduje wzrost stężenia gastryny we krwi, bez wzrostu HCl w żołądku
Hyper gastrynemia występuje przy chorobie wrzodowej i nowotworowej żołądka
Syntetyzowana przez kom. endokrynne typu I na początku jelita oraz przez neurony w ENS, rdzeniu kręgowym i mózgu
Kom. endokrynne I- kształt butelki z mikrokosmkami, które analizują zawartość światła jelita, ziarnistości w części boczno- podstawnej
CCK ważna w osi mózgowo- jelitowej:
występuje w ENS- głównie w jelicie biodrowym i okrężnicy (z CGRP, galaniną, NPY, somatostatyną, enkefalinami, VIP i substancją P), we włóknach nerwu błędnego zaopatrujących jelito, głównie w mięśniówkę okrężną i splot mięśniowy, zazwojowych włóknach w pobliżu wysp trzustki-> wpływ na uwalnianie glukagonu i insuliny
Mózg: najwięcej neuronów z CCK w korze-> procesy zapamiętywania, śródmózgowie- w neuronach dopaminergicznych-> dysfunkcja-> schizofrenia. Neurony CCK biegną do podwzgórza- regulacja sytości
CCK ma kilka biologicznie aktywnych form wywodzących się z preprocholecystokinin
Jest jej mało we krwi obwodowej- szybko rozkładana w osoczu, w wątrobie ulega ekstrakcji
Główne czynniki uwalniające: tłuszcze, białka i aminokwasy
Współdziała z gastryną, działa na CCK1 (mięśnie gładkie pęcherzyka żółciowego, żołądka, jelita cienkiego, kom. pęcherzykowe trzustki, kom. endokrynne)
Efekty CCK: kurczy mięśniówkę pęcherzyka żółciowego, rozkurcza zwieracz Oddiego- otacza końcowy odcinek przewodu żółciowego wspólnego, stymuluje wydzielanie dwuwęglanów do żółci, enzymów soku trzustkowego, syntezę enzymów w pęcherzykach trzustki, efekt troficzny na trzustkę, rozluźnia dolny zwieracz przełyku, spowalnia transport treści pokarmowej z żołądka do dwunastnicy, pobudza motorykę jelita, słabo pobudza wydzielanie wody i dwuwęglanów, ale potęguje takie działanie sekretyny, hamuje sekrecję soku żołądkowego, wzmaga lokalny przepływ krwi w jelicie i trzustce poprzez NO
Wraz z nerwem błędnym reguluje egzokrynną funkcję trzustki, pobudza wydzielanie hormonów z wysp trzustki (u świń nie), szczególnie insulinę- efekt inkretynowy
Występuje w podwzgórzu, przewodzie pokarmowym i innych tkankach
Ma formę 14- aminokwasową (wytwarzana w żołądku i okrężnicy)i 28- (w jelicie)
W przewodzie pokarmowym produkowana przez kom. D w błonie śluzowej żołądka (głównie odźwiernik), jelita cienkiego i w wyspach trzustki
Kom. D- endokrynne typu zamkniętego, niektóre uwalniają dodatkowo PYY- otwarte
Uwalniana z zakończeń nerwowych wł. unerwiających tkankę podśluzową i błonę mięśniową żołądka i jelit wraz z CGRP, CCK, substancją P, galaniną i NPY; wytwarzana w neuronach splotu podśluzówkowego i nerwach błędnych
W osoczu pojawia się z wielu miejsc poza przewodem pokarmowym, szybko inaktywowana
Czynniki pobudzające uwalnianie: HCl, białka (głównie kazeina), tłuszcze, glukoza, rozciąganie ściany przewodu pokarmowego, peptydy jelitowe (glukagon, sekretyna, VIP, GIP, gastryna, CCK), neuroprzekaźniki (adrenalina, noradrenalina, dopamina)
Czynniki hamujące: dwuwęglany, pepton, peptydy jelitowe (substancja P, enkefalina metioninowa, insulina, PP, GRP), neuroprzekaźniki (acetylocholina, GABA, serotonina)
Receptor dla somatostatyny- dla peptydów i amin regulacyjnych, długi łańcuch białkowy siedmiokrotnie przechodzący przez błonę, ma kilka podtypów:
2 i 3 powiązane z białkiem G
1 nie powiązany z białkiem G
Efekty somatostatyny: hamowanie funkcji trawiennych (motorykę, wydzielanie soków trawiennych, wchłanianie wody, elektrolitów i składników odżywczych, syntezę i uwalnianie czynników endokrynnych), zmniejsza przepływ trzewny krwi, wzrost tkanek i proliferację komórek
Autonomiczny
Dużo komórek odpornościowych w błonie śluzowej eksponowanych na antygeny z pobranego pokarmu
Uczulone już limfocyty uwalniają cytokiny, mediatory zapalenia(mogą regulować funkcje przewodu pokarmowego działając na ENS i ukł. endokrynny-> pobudzenie motoryki, wzrost wydzielania wody i elektrolitów w soku jelitowym)
Cel: spadek stężenia antygenu, usunięcie jego przez wzmożone ruchy perystaltyczne
równowaga pomiędzy pobieranym pokarmem a zapotrzebowaniem energetycznym regulowana jest przez sprzężenie zwrotne ujemne, kontroluje to podwzgórze
podwzgórze: ośrodek sytości w jądrze brzuszno- przyśrodkowym i ośrodek głodu po bokach
teorie o regulacji pobierania pokarmu:
lipostatu- ilość odłożonego tłuszczu w organizmie jest regulowana przez CUN przy udziale hormonów, np.: leptyny
glukostatu- czynnik regulujący magazynowanie energii to zmiana stężenia glukozy we krwi, która oddziałuje na aktywność ośrodka głodu. Niskie stęż. glukozy we krwi-> aktywacja neuronów ośrodka głodu
Regulacja krótkotrwała: do podwzgórza idą informacje o aktualnym stanie rozciągnięcia ścian i o składzie treści pokarmowej żołądka i jelit z ENS i ukł. endokrynnego włóknami aferentnymi AUN, przez jelitowe hormony i peptydy regulacyjne
Białko, tłuszcz-> kom. endokrynne w dwunastnicy-> CCK-> receptor CCK1 na zakończeniach wł. aferentnych n. błędnych w bł. śluzowej w początkowym odc. jelita cienkiego i receptor CCK2 w podwzgórzu-> zmniejszone łaknienie i przyjmowanie pokarmu
Pokarm bogaty w węglowodany-> insulina-> sygnał sytości
Regulacja na terenie podwzgórza poprzez: serotoninę, katecholaminy, substancje opioidowe, GABA, oreksyny A i B, AGRP, PYY
Wpływ ukł. limbicznego- hamuje ośrodek głodu, kory i ośrodków podkorowych
Regulacja długoterminowa: informuje o zasobach energetycznych organizmu; zachodzi w okresie intensywnego wzrostu, rekonwalescencji po chorobach, ciąży, laktacji, karmieniu
Wchłonięte składniki pokarmowe-> adipocyty-> uwolnienie leptyny-> pobudzenie ośrodka sytości
Grelina-> wzrost neuropeptydu Y-> pobudzenie aktywność ośrodka głodu
Leptyna, CCK, GLP-I, PP-> spadek neuropeptydu Y
Cel:
Transport treści pokarmowej w określonym kierunku
Zatrzymywanie treści w odpowiednich miejscach-> wchłanianie, magazynowanie
Rozdrabnianie spożytego pokarmu-> kontakt z sokami trawiennymi
Mieszanie treści pokarmowej-> ułatwione wchłanianie
Kontrola zasiedlania przewodu pokarmowego przez drobnoustroje
Wspomaganie krążenia krwi i chłonki
Możliwa dzięki warstwom mięśniówki (podłużna i okrężna)
Typy skurczów (wszystkie kontrolowane przez ENS i jelitowe peptydy regulacyjne)
Propulsywne- odpowiadają za szybkość przesuwania treści pokarmowej
Zatrzymujące- spowalniają, wydłużają tranzyt jelitowy
Mieszające- umożliwiają rozdrabnianie i mieszanie treści pokarmowej
Aktywność skurczowa ma zapewnić optymalne wykorzystanie składników pokarmowych
Mięśnie przewodu pokarmowego: gładkie, trzewne, tworzą pęczki układające się w spirale, jednojądrzaste, wrzecionowate, ściśle się kontaktują ze sobą poprzez połączenia szczelinowe -> szybkie przenoszenie impulsu-> funkcjonalne syncytium komórkowe
Śródmiąższowe komórki Cajala- kom. rozrusznikowe, poprzez wypustki kontaktują się z miocytami, neuronami i innymi kom. Cajala, występują pomiędzy warstwami mięśniówki; generują i przekazują na miocyty podstawowy rytm elektryczny (BER), nie generują skurczu, synchronizują motorykę na danym obszarze przewodu pokarmowego
BER-fale wolne- cyklicznie powtarzające się falowanie potencjału spoczynkowego w zakresie od -82 do -42mV; generowany przez mechanizm zależny od kanałów jonowych
Duża zmiana potencjału spoczynkowego, depolaryzacja związana z otwarciem kanałów wapniowych, neuroprzekaźniki, jelitowe peptydy regulacyjne, hormony tkankowe-> powstanie potencjałów czynnościowych-> skurcz
Siła skurczu wprost proporcjonalna do liczby wygenerowanych pot. czynnościowych i ich amplitudy
Potencjał spoczynkowy ulega fluktuacjom (przypadkowe odchylenia)- wartość potencjału spoczynkowego co chwilę wzrasta, najintensywniejsza aktywność bioelektryczna jest w dwunastnicy; częstotliwość BER zależna od aktywności komórek a amplituda od ukł. nerwowego i endokrynnego
Fale wolne decydują o okresowej wzmożonej pobudliwości miocytu
Synchronizuje aktywność skurczową narządów
Brak synaps- nieukierunkowane działanie neuroprzekaźników, modyfikacja działania przez hormony i peptydy regulacyjne, neuroprzekaźnik wpływa na podatność miocytu na wytworzenie potencjałów czynnościowych w obecności fal wolnych- podatność zależy od wartości potencjału spoczynkowego
Pobudzenie: acetylocholina, CCK, NT, galanina, substancja P, motylina)
Hamowanie: noradrenalina, somatostatyna, galanina, VIP, PYY)
pobieranie pokarmu: skoordynowane działanie mięśni szkieletowych warg, policzków, żuchwy i języka unerwione przez nerwy: twarzowy, językowo- gardłowy i trójdzielny; wzajemne położenie zębów, policzków i języka- kontrola odruchowa
żucie: zęby, żuchwa, policzki język- I ETAP TRAWIENIA – rozdrabnianie, nawilżanie kęsów; pobudzenie wydzielania soków trawiennych (śliny, soku żołądkowego i trzustkowego)
połykanie- przeniesienie kęsa z jamy ustnej do żołądka, możliwy gdy kęs będzie odpowiednio nawilżony, proces częściowo zależny od woli:
etap dowolny- formowanie kęsa przez język i policzki i przesunięcie do cieśni gardła
etap niezależny od woli- gdy kęs jest przy korzeniu języka, przesuwanie kęsa odruchowo (ośrodek połykania- rdzeń przedłużony)
mechanizm: zatrzymanie oddechu-> podniesienie podniebienia miękkiego-> zamknięcie nozdrzy tylnych-> przesunięcie kęsa do cieśni gardłowej-> podniesienie krtani-> zamknięcie dróg oddechowych-> fale skurczów mięśni gardła, rozluźnienie górnego zwieracza przełyku-> przesunięcie kęsa
błona mięśniowa przełyku: 2 warstwy, zwykle mięśnie poprzecznie prążkowane unerwione somatycznymi motoneuronami n. X (konie, koty, naczelne w dolnym odc. mają mm. gładkie unerwione przez ENS i AUN), zwoje mięśniowe na całej długości, 3 strefy: górny zwieracz(otwarty tylko w obecności kęsa), trzon (w obecności kęsa kurczy się- skurcze perystaltyczne), dolny zwieracz (kęs powoduje otwarcie- NO, VIP, CCK, sekretyna glukagon; zamknięcie- acetylocholina, gastryna, motylina, PP, noradrenalina)
skurcze perystaltyczne- rozluźnienie mm. okrężnych przed kęsem (NO, VIP), skurcz za kęsem (acetylocholina, substancja P), mm. podłużne ułatwiają przesuwanie kęsa
żołądek musi uformować tak treść pokarmową, aby przedostała się do dwunastnicy
2 strefy funkcjonalne:
Proksymalna( wpustowa)- rezerwuar mieszczący pokarm oczekujący na przejście do jelita (u świni duża, może zachodzić trawienie dzięki enzymom śliny i paszy); długotrwałe skurcze o małej sile (toniczne)- dopasowują stopień rozciągnięcia ściany żołądka, przesuwają treść pokarmową do cz. dystalnej; rozluźnienie adaptacyjne- zależne od NO i VIP, gdy pokarm dociera do żołądka; kęsy układają się warstwowo; regulacja – długie odruchy wago- wagalne
Dystalna (trzon i odźwiernik)- rozdrabnianie, kontrola tempa przepływu i wielkości cząstek pokarmowych, zasadnicze trawienie z udziałem soku żołądkowego; aktywność bioelektryczna- wysoka aktywność fal wolnych, często pojawiają się potencjały czynnościowe-> skurcze perystaltyczne. Fale perystaltyczne generowane są pośrodku długości żołądka (rozrusznik fal wolnych)
Regulacja neurohormonalna motoryki żołądka (wypadkowa wszystkich sygnałów):
Nerw błędny- wł. eferentne tworzą synapsy z neuronami zwojów mięśniowych; hamuje skurcze części wpustowej poprzez NO i VIP; pobudza perystaltykę w części dystalnej poprzez acetylocholinę; sygnały modulujące pochodzą z CUN, żołądka i jelit:
Oczekiwanie na posiłek-> pobudzenie n. X-> faza głowowa motoryki trzonu i odźwiernika-> przyjęcie pokarmu-> drażnienie mechano- i chemoreceptorów-> wzmożona perystaltyka SPRZĘŻĘNIE ZWROTNE +
Wpływ hormonów na pobudzenie lub hamowanie perystaltyki żołądka
Nerwy współczulne hamują skurcze
Żołądek opróżniany jest tak szybko, jak szybko pokarm przechodzi przez jelito cienkie
Odruch dwunastniczo- żołądkowy: niskie pH, podwyższona osmolalność i tłuszcz w treści z żołądka-> receptory włókien aferentnych w dwunastnicy-> skurcz zwieracza odźwiernika;
regulacja: długie odruchy wago- wagalne (receptory w dwunastnicy-> wł. aferentne n. X-> pień mózgu-> wł. eferentne n. X), krótkie odruchy wago- wagalne (włókna nerwowe z ENS, brak udziału CUN), hormony z dwunastnicy (głównie CCK uwalniana pod wpływem tłuszczu-> CCK1 w błonie śluzowej odźwiernika; też GIP- pod wpływem węglowodanów i sekretyna pod wpływem niskiego pH)
pokarm musi być odpowiednio rozdrobniony (pokarm stały głównie przez mięśniówkę trzonu a płynny przez część wpustową
oczyszczanie żołądka z niestrawionych resztek: duże cząstki są zwracane przez odźwiernik do trzonu-> opuszczają żołądek po zakończeniu fazy trawiennej poprzez wędrujący kompleks motoryczny (MMC)
MMC- relaksacja odźwiernika, gdy przez trzon przechodzi silna fala skurczów perystaltycznych-> przepchnięcie niestrawionych resztek, złuszczonych nabłonków i drobnoustrojów do dwunastnicy;generowany przez kom Cajala, tak że MMC powtarza się w postaci określonej sekwencji cyklicznych skurczów trzonu i odźwiernika-> żołądek gotowy na przyjęcie kolejnej porcji
Wymioty: ośrodki kontrolujące w pniu mózgu, drażnienie różnych receptorów-> wł. aferentne-> pień mózgu-> wł. eferentne-> rozluźnienie napięcia ściany żołądka i dolnego zwieracza przełyku, skurcz odźwiernika-> wzrost ciśnienia w jamie brzusznej (skurcz mm. brzucha), spadek ciśnienia w jamie piersiowej (rozszerzenie klatki piersiowej)-> otwarcie górnego zwieracza przełyku-> żyg; odruch obronny; też leki, czynniki uwalniane w stanie zapalnym drażniące receptory w III komorze mogą pobudzić ośrodek wymiotny, też wł. aferentne z kanałów półkolistych ucha wew.
Fermentacja w przedżołądkach zależy od:
Zaopatrzenia w substraty do fermentacji
optymalnej temperatury
optymalnej os molalności (wzrost hamuje motorykę żwacza i czepca)
ujemnego potencjału oksydo- redukcyjnego
wszystko zależy od motoryki przedżołądków
cykl czepcowo- żwaczowy (1-3/ min)
skurcze mieszające-podwójny skurcz czepca (I spadek objętości, II całkowity skurcz)-> skurcz doogonowy worka grzbietowego żwacza-> doogonowy skurcz worka brzusznego-> dogłowowy skurcz worka grzbietowego-> dogłowowy skurcz worka brzusznego; oddzielenie dużych od małych cząstek
skurcze odbijania- zazwyczaj po dwóch mieszających- fala skurczowa pojawia się w worku grzbietowym ślepym -> przebieg dogłowowy na worek brzuszny; przemieszczenie gazów fermentacyjnych (CO2, metan) dogłowowo; gaz w przednim worku-> usuwanie treści płynnej-> podniesienie fałdów przednich-> zamknięcie żwacza-> wzrost ciśnienia-> odruchowe otwarcie przełyku-> odbijanie
selekcja materiału mogącego ulec dalszej fermentacji i usunięcie niesfermentowanych resztek
składniki płynu żwaczowego ułożone są warstwowo: od góry gazy fermentacyjne, duże cząsteczki stałe, pośrednia warstwa zmętnienia, warstwa płynna. W miarę trawienie cząsteczki pokarmu opadają do warstwy płynnej
budowa: komory fermentacyjne (worki) oddzielone grzebieniami (fałdami mięśniówki wystającymi do wewnątrz)- mogą one całkowicie zamknąć worki
odłykanie: przed skurczem mieszającym, wywołane pobudzeniem mechanoreceptorów w czepcu i w okolicy wpustowej żwacza, dodatkowy skurcz czepca +podciśnienie w śródpiersiu-> skurcze antyperystaltyczne-> kęs dostaje się do jamy ustnej i ulega dokładniejszemu rozdrabnianiu i oddzieleniu wody, która pierwsza spływa do dalszych odcinków
kontrola na poziomie CUN (jądro grzbietowe n. X w pniu mózgu) i zależy od regulacji lokalnej; informacje o rozciągnięciu ściany żwacza odbierane są przez receptory rozciągowe: średnie rozciągnięcie-> pobudzenie motoryki, silne-> zahamowanie
motoryka ksiąg- treść pokarmowa dostaje się przez otwór czepcowo- księgowy, który po drugim skurczu czepca ulega rozszerzeniu-> po przedostaniu się treści zamyka się, kanał ksiąg kurczy się-> trzon ksiąg-> sporadyczne skurcze-> trawieniec
motoryka trawieńca- podobna do normalnego żołądka, ale wzorzec MMC jest nieprzerwany
młode przeżuwacze rodzą się z jednym żołądkiem, a do powstania przedżołądków stymulują LKT-> musi być pokarm roślinny. Oseski mają odruch rynienki- po pobraniu pokarmu odcinek przełyku na wysokości przedżołądków zamyka się-> pokarm trafia od razu do trawieńca, zależny jest od nerwu błędnego
2 wzorce aktywności:
trawienna (pokarm jest w jelicie)
Skurcze niepropulsywne- silne skurcze mięśniówki okrężnej na odc. 3-4cm, drugi odc. jest rozluźniony (skurcze segmentowe). Skurcze i rozkurcze przechodzą na kolejne segmenty; mieszają, w mniejszym stopniu przesuwają
Skurcze propulsywne- fala skurczów perystaltycznych o prędkości równej migracji fal wolnych, przepływ treści-> zatrzymanie-> intensywne mieszanie (skurcze segmentowe)-> przepływ; przesuwanie treści, w mniejszym stopniu mieszanie
Wyróżniamy strefy: kontaktu z sokami trawiennymi, optymalnego wchłaniania substancji pokarmowych (dwunastnica, jelito czcze), soli żółciowych i wody (jelito biodrowe)
Aktywność międzytrawienna- wędrujący kompleks motoryczny:
Faza 1- ciszy elektrycznej, same fale wolne, brak potencjałów czynnościowych; pokarm nie ulega mieszaniu i przesuwaniu
Faza 2- potencjały czynnościowe pojawiają się na falach wolnych nieregularnie, na początku silniejsze skurcze segmentowe, pod koniec silniejsze skurcze propulsywne
Faza 3- regularna, pęczki potencjałów czynnościowych o wysokiej amplitudzie pojawiają się na każdej z fal wolnych, przesuwające się skurcze mięśniówki okrężnej i podłużnej, odpowiada za wymiatanie całej zawartości jelita
Faza 4- spadek częstotliwości i amplitudy potencjałów czynnościowych
Pojawienie się fazy 3 w odźwierniku= faza 3 w bańce dwunastnicy
Motoryka pęcherzyka i dróg żółciowych i przewodów trzustkowych współgra z MMC
Generacja MMC dla jelita cienkiego w początkowym odcinku dwunastnicy
Odcięcie nerwu błędnego hamuje tylko aktywność mioelektryczną, a nie fazę 3
MMC reguluje ilość mikroflory jelitowej (jest jej coraz więcej w kierunku jelita biodrowego)
Zwieracz ujścia biodrowo- ślepego: mięśniówka jest częściej w skurczu, co zapobiega cofaniu treści okrężnicy do jelita biodrowego; otwiera się gdy pokarm zbliża się do końca jelita biodrowego
Funkcje: wchłanianie wody i elektrolitów, magazynowanie kału, prowadzenie fermentacji bakteryjnej substancji organicznych, co pozostały w treści pokarmowej po wyjściu z jelita
Rozmiar zależy od intensywności przeprowadzania fermentacji (różna u różnych gatunków):
Intensywna: koń, królik
Mało znacząca: pies, kot
3 rodzaje skurczów:
Mieszające- tj. segmentowe w cienkim, od nich zależy intensywność fermentacji
Retropulsywne (antyperystaltyczne)- migracja fali perystaltycznej dogłowowo; przesunięcie treści pokarmowej w kierunku jelita biodrowego- dokładniejsze wymieszanie; mechanizm: dwukierunkowy przebieg fal wolnych, które są generowane przez ENS, w spoczynku przez strefy rozrusznikowe zbudowane z neuronów (tu skurcze te są bardzo intensywne)
Propulsywne (perystaltyczne)- usuwanie treści z okrężnicy, co jakiś czas bardzo się nasilają i przesuwają treść do końca okrężnicy- skurcze masowe
Okrężnica mięsożernych: małe jelito ślepe, w fazie spoczynku rozrusznik na granicy okrężnicy poprzecznej i zstępującej-> skurcze retropulsywne do jelita ślepego, w zstępującej są słabe skurcze perystaltyczne, silne odwodnienie, wchłonięcie elektrolitów z treści
Okrężnica roślinożernych: większe znaczenie jelita ślepego, u konia mięśniówka tworzy taśmy- podnoszą skuteczność skurczów masowych, motoryka jelita ślepego: skurcze segmentowe i mieszające, co jakiś czas masowe, motoryka okrężnicy: skurcze segmentowe, antyperystaltyczne i perystaltyczne, rozrusznik w obrębie zgięcia miednicznego
2 zwieracze odbytu: wewnętrzny- gładki, zewnętrzny- poprzecznie prążkowany
Wew.- ciągły toniczny skurcz- trzyma kał, unerwienie: n. miedniczny, wł. współczulne
Zew.- stały przykurcz, unerwienie: wł. eferentne nn. Somatycznych
Mechanizm- odruch prostniczo- zwieraczowy (śródścienny, rdzeniowy)- rozluźnienie zwieracza wew. + skurcze perystaltyczne jelita prostego + skurcz mięśni tłoczni brzusznej i przepony
Odruch śródścienny- wzmaga perystaltykę
Odruch rdzeniowy- wzmaga perystaltykę, przesuwa kał do odbytu
Przewód pokarmowy ma budowę segmentową- każdy segment wytwarza soki trawienne o odmiennym składzie, rozkładają inne składniki, działają w różnych środowiskach
Skład soków trawiennych: woda, elektrolity, enzymy
Woda- nośnik, rozcieńcza enzymy i składniki pormowe
Elektrolity- z wodą zapewniają odpowiednie środowisko chemiczne
Enzymy- trawią
Wydzielina-ślina:
Mucyny- ułatwiają formowanie kęsów i ich połykanie
Enzymy (wszystkożerne- amylaza, mięsożerne- brak amylazy, u młodych- lipaza)- rozpoczynają proces trawienia. Pełną aktywność osiągają w okolicy wpustu żołądka, u niektórych jest zachyłek, dzięki czemu pokarm może być tu dłużej przetrzymywany; odczyn obojętny- lekko zasadowy
Czynniki antybakteryjne- regulują mikroflorę jamy ustnej i gardła dzięki wytwarzaniu przeciwciał, lizozymu i defensyny
Czynniki wzrostowe- pobudzają regenerację komórek nabłonka
Ślina pierwotna- wytwarzana przez saliwon; woda + elektrolity+ białko+ mucyny
Ślina ostateczna- powstaje w kanalikach ślinowych- reabsorbcja elektrolitów z pierwotnej, roztwór hipotoniczny, bogaty w peptydy i białka (czynniki wzrostu, neuroprzekaźniki, hormony, czynniki antybakteryjne)
Ślinę wytwarzają: gruczoły ślinowe przyuszne (ślina surowicza), żuchwowe i podjęzykowe (ślina śluzowa), małe gruczoły (ślina mieszana)
Stymulacja wydzielania śliny: unerwienie przywspółczulne ślinianek, pobudzenie przez acetylocholinę, VIP, substancję P, komórki pęcherzykowe unerwione współczulnie (noradrenalina, dopamina), pomyślenie o jedzeniu (zaangażowany CUN- faza głowowa), żucie pokarmu, kontakt z kubkami smakowymi
Ślina przeżuwaczy: izotoniczna (dużo dwuwęglanów i fosforanów), odczyn zasadowy- działanie zobojętniające na kwasy z żołądka
Błona śluzowa gruczołowa i niegruczołowa
Część gruczołowa, Fałdy- gruczoły właściwe tworzące cieśń,
Sercowa- okolica ujścia przełyku, u świni część wpustowa żołądka, komórki śluzowe- śluz zasadowy chroni przed HCl, enzymami soku żołądkowego, uszkodzeniami podczas rozdrabniania pokarmu
Ścienna- kom. okładzinowe- wytwarzają kwas solny, pomiędzy nimi kom. śluzowe (pełnią funkcję kom. macierzystych), mają receptory dla acetylocholiny, gastryny i histaminy, u podstawy kom. główne- syntetyzują i wydzielają pepsynogen
Odźwiernikowa- kom. typu G- wytwarzają gastrynę i pepsynogen
HCl: to trzeba zmienic
Proton powstaje w kom. okładzinowych- dysocjacja kwasu węglowego, zapewniona przez anhydrazę węglanową, transport do światła żołądka dzięki pompie protonowej (wymiana jednego jonu wodorowego na jeden jon potasowy) zależnej od ATP. Potas łączy się z wodorem i przenosi go do światła żołądka.
Jon chlorkowy wymienia się jonami węglanowymi, gdy zgromadzi się ich nadmiar. Chlor opuszcza kom. okładzinową na zasadzie dyfuzji bez udziału energii
Przypływ alkaliczny- większe stężenie jonów węglanowych dostaje się do krwi, bo jest nasilone tworzenie HCl; zużywany jest do tworzenia soków trawiennych
Wydzielanie międzytrawienne- przy pustym żołądku, słabsze, okresowe wahania związane z pojawieniem się MMC, największe wydzielanie w późnej fazie 2; kontrola: układ nerwowy, endokrynny, jelitowe peptydy regulacyjne
Wydzielanie trawienne- zaczyna się zanim pokarm dostanie się do żołądka, gdy pojawią się odpowiednie bodźce, najpierw faza głowowa kontrolowana przez nerwy błędne uwalniające acetylocholinę-> stymulacja wydzielania gastryny, faza żołądkowa- suma pobudzeń z różnych receptorów żołądka-> neurony ENS-> acetylocholina-> kom. okładzinowe, histamina- oddziałuje na kom. okładzinowe parakrynnie, wydzielana jest po stymulacji przez acetylocholinę i gastrynę triada wydzielnicza; faza jelitowa- zwrotne hamowanie wydzielania HCl poprzez obniżenie pH w dwunastnicy i układ neurohormonalny (sekretyna)
Pepsyna- wytwarzana w kom. głównych z pepsynogenu, który gromadzi się w postaci ziaren zymogenu, aktywacja polega na odłączeniu fragmentu białka po kontakcie z HCl, jest to endopeptydaza rozkładająca wiązania peptydowe między L- aminokwasami aromatycznymi lub di karboksylowymi a innymi aminokwasami
Wydzielanie wewnętrzne + zewnętrzne
Wewnętrzne- wytwarzanie hormonów (insuliny, glukagonu, somatostatyny, PP) w wyspach trzustki, hormony docierają do pęcherzyków i regulują wydzielanie soku trzustkowego- oś wyspowo- pęcherzykowa , uwalniane są do krwi
Zewnętrzne- wytwarzanie i wydzielanie soku trzustkowego do dwunastnicy, budowa grona; pęcherzyki trzustkowe wytwarzają białka sekrecyjne-> odprowadzenie przewodami wyprowadzającymi-> główny przewód wyprowadzający do dwunastnicy; komórki przewodów wydzielają wodę i elektrolity- razem z enzymami tworzą sok trzustkowy
Przewody wyprowadzające- mają zwieracz z mięśniówki okrężnej, zapobiegający przedostaniu się treści z dwunastnicy do przewodów. Koń: główny i dodatkowy, małe przeżuwacze: główny, bydło i świnie: dodatkowy
Pęcherzyki trzustki: ok. 16 kom. pęcherzykowych o kształcie stożka, otaczające światło pęcherzyka, dużo RER, która z jądrem leży przy podstawie, ziarnistości zymogenu przy wierzchołku; kom. śródpęcherzykowe na granicy światła pęcherzyka i przewodu
Pankreaton- jednostka anatomiczna i czynnościowa trzustki złożona z pęcherzyka wydzielniczego i przewodu wyprowadzającego.
Sok trzustkowy: dwuwęglany (odczyn silnie zasadowy), woda, elektrolity, białka:
| Nazwa | Prekursor | Czynnik aktywujący | Charakter działania |
|---|---|---|---|
| Trypsyna | Trypsynogen | Enterokinaza, trypsyna | Endopeptydaza, proteaza serynowa |
| Chymotrypsyna | Chymotrypsynogen | Trypsyna | |
| Elastaza | Proelastaza | Trypsyna | |
| Karboksypeptydaza A | Prokarboksypeptydaza A | Trypsyna | Egzopeptydaza, metaloenzym |
| Karboksypeptydaza B | Prokarbokzypeptydaza B | Trypsyna | |
| Lipaza trzustkowa | Wytwarzana w formie aktywnej | Enzym lipolityczny, hydroliza zew. wiązań triacylogliceroli, ko lipaza zwiększa aktywność lipazy, wymaga soli żółciowych | |
| Fosfolipaza | Nieaktywna fosfolipaza | Trypsyna | Lecytynaza, wymaga soli żółciowych |
| Esterazy | Rozszczepia estry karboksylowe, wymaga soli żółciowych | ||
| Alfa- amylaza | Wytwarzana w formie aktywnej | Enzym amylolityczny | |
| Nukleaza | Hydrolizuje wiązania estrowe kw. nukleinowych |
Regulacja wydzielania soku trzustkowego: układ nerwowy przywspółczulny, współczulny, ENS, jelitowe peptydy regulacyjne, hormony; oś mózgowo- jelitowa zależna od CCK i nerwu błędnego, oś wyspowo- pęcherzykowa, sprzężenie zwrotne (peptyd monitorujący i czynnik uwalniający CCK wpływają na uwalnianie CCK, wrażliwe są na obecność trypsyny), krótkie odruchy żołądkowo- trzustkowe i jelitowo- trzustkowe, odruch hamowania jelita biodrowego
Regulacja wydzielania enzymów, wody z elektrolitami: acetylocholina-> receptory błonowe komórek pęcherzykowych i przewodów-> pobudzenie wydzielania; na kom. pęcherzykowych występują też receptory: sekretynowe I i II, GRP, insulinowe(pobudzające), somatostatynowe, galaninowe, PYY, PP, dla glukagonu (hamujące)
Faza głowowa- widok, zapach, żucie, smak-> wypływ soku, zwiększona aktywność enzymów poprzez nerwy błędne
Faza żołądkowa- pokarm rozciąga ścianę żołądka-> mechanoreceptory-> krótkie i długie odruchy wago- wagalne; chemoreceptory-> wzrost wydzielania soku
Faza jelitowa- występuje dopóki pokarm jest w jelicie cienkim, kontrola przez mechanizm neurohormonalny zależny od CCK i nerwu błędnego: substancje pokarmowe-> dwunastnica-> komórki I-> wydzielanie CCK-> receptory CCK1-> włókna aferentne n. X-> kompleks jąder grzbietowo- brzusznych n. X-> wł. eferentne-> trzustka-> uwolnienie neuroprzekaźników ; w regulacji bierze udział oś wyspowo- pęcherzykowa, sprzężenie zwrotne i na koniec odruch hamowania z jelita biodrowego- pojawia się, gdy treść pokarmowa jest w dwunastnicy i jednocześnie do końcowego odcinka jelita cienkiego dociera treść bogata w tłuszcze, działa tu PYY
Rozkłada tłuszcze i zapewnia optymalny odczyn dla enzymów jelitowych i trzustkowych
Wytwarzana w hepatocytach
Drogi wyprowadzające mają nabłonek wydzielający wodę, elektrolity i dwuwęglany, co powoduje zmianę w składzie żółci kanalikowej
Zawiera fosfolipidy, cholesterol, kwasy żółciowe (jedna część jest hydrofilowa, druga hydrofobowa), barwniki żółciowe
Kwasy żółciowe- powstają w hepatocytach z cholesterolu, uwalniane do kanalików w postaci soli sodowych, ułatwiają trawienie tłuszczy, wchłaniane są w jelicie biodrowym, dostają się do żyły wrotnej i do wątroby (krążenie jelitowo- wątrobowe)
Po wyjściu z kanalików drenujących miąższ wątroby żółć dostaje się do pęcherzyka żółciowego- tu ulega odwodnieniu i jest magazynowana
Na granicy przewodu żółciowego i dwunastnicy jest zwieracz Oddiego- w okresie międzytrawiennym jest skurczony-> żółć gromadzi się w pęcherzyku, ulega tu zagęszczeniu, rozluźnia się, gdy w dwunastnicy jest faza 2 MMC-> żółć wypływa;
Sygnałem do uwalniania żółci jest CCK, która powoduje skurcz pęcherzyka żółciowego, co pobudza wytwarzanie żółci (sprzężenie zwrotne dodatnie), na tworzenie żółci wpływa też sekretyna
Woda- wydzielana też przez błonę śluzową jelita. Gdy do jelita trafi pokarm hiperosmotyczny wydostaje się z przestrzeni między enterocytami, nawadnia treść pokarmową, jej ubytek uzupełniany jest wodą z osocza, po osięgnięciu izoosmotyczności woda wraca do przestrzeni międzykomórkowych i stąd do naczyń włosowatych
Komórki nabłonka krypt jelitowych (enterocyty)- pełnią funkcję wydzielniczą, co napędzane jest transportem chlorków połączonego z transportem sodu. Dzieje się to na błonie boczno- podstawnej ( z przestrzeni międzykomórkowej do wnętrza komórki)-> sód wydostaje się na zewnątrz przy udziale pompy sodowo- potasowej, chlorki są gromadzone. Chlorki wydostają się przez kanały chlorkowe (otwierane przez: cyklazę adenylanową, wzrost wewnątrzkomórkowego cAMP, jelitowe peptydy regulacyjne, np. VIP, toksyny bakteryjne i pasożytnicze) w części wierzchołkowej zgodnie z gradientem, za nimi idzie sód zgodnie z gradientem elektrycznym, za nimi idzie woda.
Trawienie- rozkład składników pokarmu na związki proste, które mogą zostać wchłonięte; zachodzi na całej długości przewodu pokarmowego
Wchłanianie- transport przez nabłonek przewodu pokarmowego prostych związków powstałych w wyniku trawienia; zachodzi w określonych odcinkach przewodu pokarmowego
Są kosztowne energetycznie- intensywna synteza szczególnie enzymów i bb. Regulatorowych
Nabłonek jelitowy (jednowarstwowy)- stanowi powierzchnię chłonną dzięki pofałdowaniom:
Błony śluzowej
Palczaste/ w kształcie listków wypuklenia błony śluzowej- kosmki jelitowe
Rąbek szczoteczkowy na powierzchni kosmków- uwypuklenia błony komórkowej enterocytów
zbudowany z enterocytów, komórek kubkowych (śluzowe) i komórek endokrynnych
Błona komórkowa enterocytu:
Wierzchołek- mikrokosmki pokryte glikokaliksem, przy błonie kom. jest nieruchoma przyścienna warstewka wody- tędy wydzielane są enzymy trawienne (trawienia przyściennego), na jej powierzchni są białka transportowe umożliwiające wchłanianie
Cz. podstawno- boczna- komunikacja z komórkami sąsiednimi, bierze udział we wchłanianiu- tędy przechodzą proste związki do przestrzeni międzykomórkowej, a stąd do krwi lub limfy
Enterocyty giną szybko w wyniku apoptozy lub autofagii-> nabłonek jelitowy jest ciągle odtwarzany
Komórki kubkowe: luźno rozrzucone, wytwarzają glikokaliks enterocytów i śluz
Komórki Panetha: wytwarzają czynniki obronne (zapobieganie namnażaniu się bakterii), lizozym, defensyny, czynniki wzrostowe (udział w odnowie nabłonka)
Tworzy Krypty jelitowe- u podstawy kosmków, charakter gruczołowy, w okolicy dna są komórki macierzyste, które namnażają się i różnicują w zależności od kierunku migracji ( do góry: enterocyty, kom. kubkowe i endokrynne; w dół: kom. Panetha i kubkowa)
Jest selektywną barierą, aby prawidłowo funkcjonował musi być ciągły, co umożliwiają połączenia komórkowe:
Ścisłe- należą do kompleksu łączeniowego, zapobiegają swobodnemu przechodzeniu wody na około komórki (oddzielenie cz. wierzchołkowej i podstawno- bocznej)
Przylegające- formują i utrzymują połączenia ścisłe i desmosomy, rozmieszczają receptory błonowe, cząsteczki sygnałowe, onkoproteiny
Szczelinowe- umożliwiają przenoszenie struktur cytozolowych między komórkami
Desmosomy- stabilizacja
Hemidesmosomy- biorą udział w migracji enterocytu wzdłuż kosmka, stabilizacja
Trawienie chemiczne w jelicie- hydroliza wiązań przy udziale enzymów (trawiących w świetle jelita i trawienia przyściennego- zakończenie hydrolizy); u nowonarodzonych- kanalikowo- pęcherzykowy aparat trawienia wewnątrzkomórkowego
Trawienie przyścienne charakterystyczne dla białek i polisacharydów- enzymy rąbka szczoteczkowego są przytwierdzone wiązaniami chemicznymi do powierzchni błony komórkowej enterocytu, co ogranicza pole jego działania do strefy dyfuzyjnej; substrat-> poprzez glikokaliks i warstewkę śluzu-> nieruchoma przyścienna warstewka wody-> nie wrócą do światła jelita, bo ruch jest jednokierunkowy-> celem jest powstanie takich cząsteczek, które mogą ulec wchłonięciu przez enterocyt
Enzymy trawienne pochodzą ze ślinianek, gruczołów żołądka i soku trzustkowego
Trawienie zależy od struktury chemicznej:
Cukry proste (glukoza, galaktoza, fruktoza) nie potrzebują obróbki chemicznej
Dwucukry- trawione tylko przez enzymy rąbka szczoteczkowego
Skrobia (w pokarmach amyloza i amylopektyna)- alfa- amylaza jest mieszaniną białek amylolitycznych. W świetle jelita trawiona dekstryn a potem do di-, tri- i oligocukrów, rozkład do monocukrów odbywa się na drodze trawienia przyściennego
Włókno pokarmowe- trawione na drodze fermentacji przez mikroflorę przewodu pokarmowego (przedżołądki u przeżuwaczy, jelito ślepe u koni, część proksymalna żołądka i jelito grube u świń)
Enzymy rąbka szczoteczkowego to: sacharaza, laktaza, maltaza, izomaltaza; powstają cukry proste
Enzymy proteolityczne- aktywne w świetle jelita, należą do endopeptydaz
Karboksypeptydazy A i B- występują w soku trzustkowym, są egzopeptydazami- więcej wolnych aminokwasów w świetle jelita
Enzymy żołądka i trzustki- wydzielane, jako nieaktywne zymogeny (ochrona przed samostrawieniem) aktywowane w świetle żołądka i dwunastnicy- gdy nieszczelny zwieracz Oddiego aktywacja może zajść przewodach trzustki- zapalenie trzustki
Trawienie rozpoczyna się w żołądku:
Pepsynogen- aktywowany przez HCl i aktywną pepsynę, optymalne pH: 1-3, produktami hydrolizy są biologicznie aktywne peptydy regulujące motorykę żołądka i wydzielanie HCl
Chymozymogen- aktywowany przez HCl, powstaje chymozyna charakterystyczna dla osesków, ścina kazeinę-> parakazeinian wapnia (skrzep), który spowalnia opróżnianie żołądka-> lepsze trawienie przez pepsynę
HCl- wspomaga procesy hydrolizy
Kontynuacja w świetle jelita:
Enzymy soku trzustkowego- proenzymy aktywowane kaskadowo: enterokinaza aktywuje trypsynogen-> trypsyna-> aktywuje resztę enzymów soku, proteazy, nukleazy i enzymy lipolitycznych, tylko nie wielka część wydalana jest z kałem
Trawienie przyścienne:
Enzymy rąbka: peptydazy
Hydroliza peptydów powstałych w świetle jelita do wolnych aminokwasów, di- i tri peptydów
Trawienie wewnątrz enterocytu- rozkład di- i tri peptydów przez endopeptydazy lizosomów
U roślino- i mięsożernych: triacyloglicerole, u mięsożernych: cholesterol i jego estry
Aby zostały trawione muszą stać się rozpuszczalne w wodzie:
Emulsyfikacja- w żołądku: rozbicie na mniejsze kuleczki, tworzy się zawiesina w wodzie; w dwunastnicy: składniki żółci rozbijają na jeszcze mniejsze kuleczki-> otaczają je-> większa powierzchnia kontaktu z enzymami
Hydroliza enzymatyczna ( lipoliza)- początek w proksymalnej części żołądka (lipaza żołądkowa) dwunastnica i jelito czcze(sok trzustkowy: lipaza trzustkowa- odcina dwa skrajne łańcuchy kw. tłuszczowego-> WKT i monoglicerol + kolipaza- wspomaga dotarcie enzymu do każdej kuleczki tłuszczu, esteraza cholesterolowa i fosfolipaza- WKT, cholesterol, fosfolipidy)
Tworzenie miceli- w świetle jelita- powstałe produkty+ sole kw. żółciowych+ fosfolipidy żółci- rozpuszczalna w wodzie, kuleczki jeszcze mniejsze
Właściwe wchłanianie (wraz z witaminami rozpuszczalnymi w tłuszczach)- bezpośrednio przez wierzchołkową część enterocytu
Przechodzenie produktów trawienia przez nabłonek jelita do krążenia krwi, aby zaopatrzyć tkanki organizmu w niezbędne do życia składniki
Przechodzenie przez błony odbywa się zgodnie z prawami dyfuzji i z różnicą pomiędzy gradientem chemicznym, a elektrycznym. niektóre jony i naładowane cząsteczki potrzebują pomocy
Część wierzchołkowa i podstawno- boczna enterocytu- transport dzięki kompleksom białkowym
Aktywny- wymaga bezpośredniego nakładu energii zmagazynowanej w ATP na ruch jonów i cząstek WBREW gradientowi; pompa sodowo- potasowa
Wtórny aktywny- nośnikiem elektrochemicznym jest gradient jonów sodu, on warunkuje przenoszenie do wnętrza enterocytu- biorą tu udział białka symportowe o zdolności wiązania jonów sodu i jakiejś innej cząsteczki (glukozy, aminokwasów, witamin, kwasów żółciowych), występują w cz. wierzchołkowej, miejsca wiązania od strony światła jelita, po związaniu cząstek białko obraca się tymi miejscami do wnętrza komórki. Energia z ATP potrzebna tylko dla pompy, aby w enterocycie było mniejsze stężenie Na+ ; białka wymieniacze (antyport)- głównie dla jonów, jedno miejsce wiązania od strony światła jelita, drugie w enterocycie, gdy oba miejsca są zajęte białko obraca się i jony zostają uwolnione; wspólny system transportu wtórny- napędzany siłą gradientu elektrochemicznego pochodzącego z innego wtórnego transportu, np. transport chlorków i dwuwęglanów dzięki wymieniaczowi sodowo- protonowemu
Bierny- poprzez kanały jonowe (dyfuzja, bez wydatku energii, są wśród nich kanały wodne- akwaporyny) w błonie lub poprzez połączenia ścisłe (całkowicie przepuszczalne dla wody i niskocząsteczkowych jonów nieorganicznych, zgodnie z ciśnieniem osmotycznym gradientem elektrochemicznym)
Glukoza, galaktoza- najpierw, gdy jest duże stężenie w jelicie zachodzi dyfuzja, potem utrzymujący się wysoki gradient sodowy umożliwia symport. Zakończenie wchłaniania wiąże się z opuszczeniem cząsteczki przez część podstawno- boczną do przestrzeni międzykomórkowej a potem do naczyń włosowatych, pośredniczy w tym transporter GLUT2- dyfuzja ułatwiona
Aminokwasy, di- i tripeptydy- najpierw dyfuzja, potem poprzez symport
Głównie w dwunastnicy i początkowym odcinku jelita czczego
Micela dociera w okolicę wierzchołkową błony kom.-> białka wiążące kwasy tłuszczowe ułatwiają selektywnie dyfuzje niektórych składników przez glikokaliks do wnętrza enterocytu, reszta składników normalnie dyfunduje-> wychwyt lipidów przez białka transportowe-> przeniesienie do ER-> reestryfikacja-> powstanie triacylogliceroli i fosfolipidów-> pakowanie w chylomikrony (struktura kulista, w centrum- tri glicerydy i estry cholesterolu, na powierzchni- fosfolipidy i cholesterol, białka stabilizujące i kontrolujące metabolizm) rozpuszczalne w wodzie-> uwolnienie z enterocytu przez błonę podstawno- boczną do przestrzeni międzykomórkowej-> chylomikrony są duże, więc dostają się do naczyń limfatycznych
Tylko kw. żółciowe wchłaniane są w końcowym odcinku jelita czczego i w jelicie biodrowym- najpierw są oczyszczane ze składników miceli, do wnętrza enterocytu transportowane z sodem w mechanizmie symportowym-> krążenie wrotne-> wątroba-> ekstrakcja przez hepatocyty (upośledzenie- żółtaczka); dzięki krążeniu jelitowo- wątrobowemu kw. żółciowe są całkowicie odzyskane z jelita
Elektrolity (sód, potas, chlorki, dwuwęglany)
Dwunastnica i częściowo jelito czcze- transport aktywny z sodem poprzez białka symportowe i częściowo wspólny transport sodu i chloru
Jelito biodrowe i okrężnica- wspólny transport sodu i chloru, wymiana chlorków z dwuwęglanami, wchłanianie dwuwęglanów i potasu
Sód- wchłanianie przez białka symportowe, wymieniacze (z protonem, który pochodzi z dysocjacji kw. węglowego, reszta węglanowa wymieniana z chlorkiem) i dyfuzja przez kanały jonowe (duży gradient)
Chlorki- wchłanianie z jonem sodu (wymieniacze z węglanem), transport około komórkowy razem z symportem glukozy i aminokwasów napędzanych gradientem sodowym (gradient elektryczny- wewnątrz +, na zewnątrz -), bezpośrednia wymiana z dwuwęglanami
Dwuwęglany- wydzielane do światła jelita- powodują alkalizację, odzyskiwane z jelita, by utrzymać równowagę kwasowo- zasadową, neutralizują HCl w żołądku, zapewniają odpowiedni odczyn dla enzymów śliny, soku trzustkowego i jelita, część rozkładana do wody, dwutlenku węgla i chlorku sodu, część wchłaniana przez wymieniacze
Potas- głównie bierna około komórkowa dyfuzja (stężenie potasu wysokie w świetle jelita, niskie w przestrzeni międzykomórkowej) połączona z wchłanianiem wody; odzyskiwanie potasu na końcu okrężnicy poprzez pompę protonowo- potasową
Głównie w dwunastnicy, pod kontrolą hormonów
Na części wierzchołkowej: reduktaza jonów żelazowych i transporter metali dwuwartościowych
W części podstawno- bocznej: ferroportyna, oksydaza jonów żelaza, hefajstyna, tędy żelazo też jest uwalniane do krwi z wnętrza komórki
Wewnątrz enterocytu- ferrytyna- magazynuje jony żelaza, jest buforem- reguluje poziom żelaza przenikających z dwunastnicy do labilnej puli żelaza
Za hamowanie wchłaniania żelaza odpowiada hepcydyna syntetyzowana w hepatocytach
Zależne od postaci, w jakiej występuje w jelicie
Sole wapnia- rozpuszczalne w wodzie, łatwo się wchłaniają, głównie na początku jelita, transport aktywny przez część wierzchołkową, dyfuzja przez części boczne
Regulacja przez sprzężenie zwrotne ujemne, zależy od zapotrzebowania
Wzrost stężenia substancji w przestrzeni międzykomórkowej -> dyfuzja do pierwotnego układu naczyń włosowatych, gdzie stężenie tych substancji jest mniejsze-> powstaje siła przenosząca wodę na drodze osmotycznej (inne: siła ciśnienia onkotycznego osocza, ciśnienia hydrostatycznego w przestrzeni międzykomórkowej)
Układ naczyń krwionośnych: tętniczka biegnąca od podstawy do wierzchołka-> sieć naczyń włosowatych-> żyłka opuszczająca kosmek-> naczynia żylne. Tętniczka jest blisko żyłki- powstaje osmotyczny wzmacniacz przeciwprądowy-> powstaje dodatkowy gradient osmotyczny napędzający wchłanianie wody w części wierzchołkowej kosmka-> zbieranie krwi przez żyłę wrotną-> wątroba-> regulacja składu krwi, aby nie było różnic między okresem trawiennym a międzytrawiennym-> wtórny układ naczyń włosowatych-> wymiana substancji z hepatocytami
W wątrobie jest mały opór przepływu krwi, bo naczynia mają dużą średnicę, ale może on być zależny od prawego przedsionka i komory serca, schorzeń miąższu wątroby-> przepływ krwi przez wątrobę wpływa na przepływ krwi przez jelito
Ulega cyklicznym zmianom w zależności od fazy MMC
Czynniki kontrolujące rozwój błony śluzowej jelita: biologicznie aktywne czynniki zawarte w siarze i mleku, hormony, czynniki wzrostu i inne peptydy
Głównie różnice w trawieniu białka
Z siary i mleka przyswajane bez degradacji, dzięki czynnikom:
Słaba sekrecja HCl i pepsyny w żołądku
Słaba sekrecja soku trzustkowego
Enterocyty płodowe- pochłaniają zawartość światła jelita do olbrzymich wakuoli transportujących-> uwolnienie białek do przestrzeni międzykomórkowej bez hydrolizy
Otwarta bariera jelitowa- okres, gdy wielkocząsteczkowe białko fizjologicznie jest wchłaniane przez nabłonek do krwi bez utraty aktywności biologicznej; zamykana jest po kilku dniach przez odpowiednią ilość otrzymanych przeciwciał, zależy od gatunku
Rąbek szczoteczkowy- bardzo aktywna laktaza, mniej aktywna maltaza
Obecność białek transportujących proton i jon sodowy- wrażliwość na zaburzenia równowagi wodnej i występowanie biegunek, rosnąca odporność dzięki białku NHE3 Na+ i H+
Fermentacja-> możliwość trawienia wysokocząsteczkowych składników roślin, syntezy witamin grupy B, wykorzystania niebiałkowych zw. azotowych; drobnoustroje rozkładają roślinne i grzybicze toksyny i alkaloidy-> większa odporność na mykotoksyny
Stymulacja rozwoju- otrzymanie drobnoustrojów przez kontakt z matką lub otoczeniem, LKT
Bakterie fermentują w komorach fermentacyjnych (przedżołądki, część wpustowa żołądka złożonego jelito ślepe, okreżnica u świń i koni), bo nie mają one własnych enzymów, zapewniają jednak odpowiedni odczyn treści, zawartość wody, os molalność i potencjał Osydo- redukcyjny
Wytwarzają enzymy trawienne działające na powierzchni komórki bakteryjnej w miejscu kontaktu z trawionym substratem wewnątrz lub czasem poza kom. bakteryjną-> wchłonięcie przez bakterię produktu-> włączenie w metabolizm komórki
Degradują mykotoksyny (Butryvibrio, Selenomonas)
Grzyby- najmniej, trawią roślinne ściany komórkowe, rozkładają roślinne toksyny, bytują na powierzchni zwilżonej treści pokarmowej, enzymy: celulazy, hemicelulazy, amylazy, proteazy, esterazy, pektynazy; produkty: kw. mrówkowy, octowy, mlekowy, etanol CO2, H2
Populacja pierwotniaków- wrażliwe na głodzenie, spadek temperatury, os molalności i pH; rozkładają cząsteczki roślinne, kontrolują populację bakterii poprzez odżywianie się nimi, dla przeżuwacza też łatwiej strawić białko pierwotniacze niż bakteryjne;
Tworzą ekosystem- konkurują między sobą, współpracują
Białko w postaci namnażających się drobnoustrojów trawione jest w trawieńcu i dwunastnicy
W żwaczu i okrężnicy trawione przez enzymy drobnoustrojów; nigdy nie całkowicie, stopień trawienia zależy od stopnia zwłóknienia pasz- lignina tworzy kompleksy z wielocukrami
Wynik działania enzymów amylo- i celulolitycznych: glukoza, fruktoza itd.-> wchłonięcie przez bakterie-> spalanie do kw. mlekowego-> LKT (octowy, propionowy, masłowy, izomasłowy, walerianowy, izowalerianowy, mrówkowy)-> wchłanianie w czepcu i księgach- przyłączają proton z kw. węglowego IV-> dostarczają energii tkankom
Istotą przemian białkowych jest zdolność bakterii do enzymatycznego rozkładu białka i zdolność do jego syntezy z aminokwasów i związków niebiałkowych
Białko pokarmowe-> rozkład enzymatyczny-> peptydy i aminokwasy-> wchłonięcia do kom. bakteryjnej-> synteza białka bakteryjnego lub dezaminacja, transami nacja, dekarboksylacja
Dezaminacja-> keto kwas-> cykl przemian curowych-> LKT
Dezaminacja-> grupa aminowa-> amoniak-> wydalenie przez komórkę-> wykorzystani przez inne do syntezy białka lub wchłonięcie do krwi i przekazanie wątrobie-> cykl mocznikowy-> mocznik do nerek, gruczołu mlekowego, ślinianki-> ze śliną do żwacza-> ureaza rozkłada mocznik na amoniak i CO2-> synteza białka bakteryjnego
Synteza białka bakteryjnego: azot z amoniaku + łańcuch węglowy z LKT + ATP z fermentacji
Lipidy roślinne-> enzymy bakteryjne-> glicerol i kw. tłuszczowe
Kw. tłuszczowe i glicerol-> cykl przemian węglowodanów-> LKT
Kw. tłuszczowe-> żwacz-> uwodornienie nienasyconych-> przejście do dalszych odcinków-> wchłanianie nasyconych
Przez bakterie w przedżołądkach: tiamina, ryboflawina, kw. nikotynowy, pirydoksyna, biotyna, kw. foliowy, cholina, Wit. B12 i K
Rozkładają karoteny
Część wykorzystana przez inne szczepy w żwaczu, część dostaje się do jelit-> wchłonięcie i wykorzystanie
Pojawianie się zmian w motoryce i wydzielaniu w sposób powtarzalny, powinny być regularne
Kontrolowana przez nerwy błędne i ENS
Dotyczy czynności żołądka, jelita cienkiego, wątroby i trzustki, żołądkowego i jelitowego przepływu krwi i chłonki, wchłaniania składników odżywczych; różny w zależności od gatunku:
Pies: 90- 110 min
Świnia: 80min
Bydło: 60min
Długość cyklu zależy też od ilości pokarmu, zawartości wody, kaloryczności i składu jakościowego
Rola zależy od rodzaju pokarmu:
Mięsożerne- pobranie pokarmu maskuje cykle motoryczne i wydzielnicze przez silną aktywność trawienną, cykliczna aktywność ujawnia się, gdy żołądek i jelito cienkie są prawie puste i opróżnia je ze wszystkich resztek i przygotowuje na kolejną porcję
Wszystkożerne- cykliczna aktywność maskowana dużo krócej, powiązana z trawieniem (lepsze wykorzystanie soków trawiennych-> wydajniejsze wchłanianie)- reguluje opróżnianie żołądka, umożliwia wymieszanie treści pokarmowej z odpowiednią ilością żółci i soku trzustkowego w dwunastnicy, przesuwa treść. Skurcze mm. okrężnych umożliwiają zamknięcie segmentu czynnościowego, a skoordynowane skucze mm. podłużnych i poprzecznych- przesuwanie segmentu. W obrębie segmentu pokarm jest trawiony i wchłaniany
Określona faza MMC może mieć wpływ na wydzielanie peptydów regulacyjnych, one modulują amplitudę i częstotliwość cyklicznej aktywności
Gdy jest związana z MMC- cykl godzinowy, a są inne:
Rytm sekundowy fal wolnych (BER)/ minutowy motoryki- aktywność skurczowa żołądka, jelita cienkiego, pęcherzyka żółciowego, przewodów żółciowych
Rytm okołodobowy- zmiany aktywności motorycznej i wydzielniczej, budowy błony śluzowej jelita- długość kosmków, wysokość rąbka szczoteczkowego, grubość glikokaliks, aktywność enzymów rąbka. W dzień wszystko aktywniejsze