Orvosi élettan/Gasztrointesztinális élettan/Szekrétumok
Naponta körülbelül 10 liter folyadék halad át a gyomor-bélrendszeren, és csak körülbelül 2 litert nyelünk le, a többi a rendszer váladéka. Ennek mintegy felét, 3,5 litert az exokrin mirigyek, a nyálmirigyek, a gyomor és a máj választja ki, a másik felét az emésztőrendszer hámsejtjei választják ki. Ez a folyadék szinte mind felszívódik, így a székletszemcsék csak hasmenéskor tartalmaznak jelentős mennyiségű folyadékot.
Hogy ezt szemléltetni tudjuk, egy 70 kilogrammos embernek körülbelül 42 liter folyadék van, tehát a váladékok a test térfogatának körülbelül egyhatodát teszik ki. A keringés körülbelül 3,5 litert tartalmaz, tehát ezek a váladékok a test keringési térfogatának kétszeresét képviselik. A bélsekrétumok felszívódási zavarai így gyors kiszáradáshoz és elektrolitegyensúlyzavarhoz vezethetnek.
A váladékok emésztőenzimekből, nyálkahártyából, valamint jelentős mennyiségű folyadékból és ionokból állnak.
Napi mennyiség | pH | |
---|---|---|
Saliva | 1000 | 6,0 – 7.0 |
gyomor | 1500 | 1.0 – 3.0 |
Brunner mirigyek (duodenum) | 200 | 8.0 – 9.0 |
Pankreász | 1000-1500 | 8.0 – 8.3 |
Epe | 1000 | 7.8 |
Kisbél | 1800 | 7.5 – 8.0 |
Nagybél | 200 | 7.5 – 8.0 |
Teljes | 6700-7200 |
Mirigyek típusaiSzerkesztés
A GI traktusban többféle mirigy található:
- Egysejtű nyálkahártya és goblet sejtek.
- Gödörmirigyek. A hámsejtek invaginációi a submucosába. A vékonybélben ezeket Lieberkuhn kriptáinak nevezik.
- Mély csöves mirigyek. Ezek a gyomorban – a gyomormirigyek, és a felső nyombélben – a Brunners-mirigyek.
- Komplex mirigyek, a nyálmirigyek, a hasnyálmirigy és a máj. A nyálmirigyek és a hasnyálmirigyek összetett acinus mirigyek.
Az ingerlés mechanizmusaiSzerkesztés
A stimuláció helyi hatások; autonóm ingerlés; és hormonok miatt történik
Helyi hatásokSzerkesztés
A táplálék mechanikus jelenléte nemcsak helyileg, hanem a szomszédos régiókban is stimulációt okoz. Ez lehet közvetlen hatás, vagy az enterális idegrendszeren keresztül.
Autonóm stimulációSzerkesztés
A paraszimpatikus idegek stimulációja kivétel nélkül a szekréció fokozását szolgálja. A szimpatikus idegek ingerlése növelheti egyes váladékokat, de általában csökkenti a véráramlást, ami általában csökkenti az általános szekréciót.
HormonokSzerkesztés
Sok különböző hormon befolyásolja a szekréciót. Ezeket a váladékok regionális áttekintése során fogjuk megvizsgálni.
EmésztőenzimekSzerkesztés
Az emésztőenzimeket mirigysejtek választják ki, amelyek az enzimet szekréciós vezikulákban tárolják, amíg készen nem állnak a felszabadításra. Ezeket a sejteket robusztus durva endoplasztikus retikulum és számos mitokondrium jellemzi. Az anyagok átjutása a riboszómáktól az endoplazmatikus retikulumon és a Golgi-testeken keresztül a szekréciós vezikulákba körülbelül 20 percet vesz igénybe.
Figyeljük meg az idegrostok jelenlétét a sejt bazális oldalán.
Víz & ElektrolitkiválasztásSzerkesztés
A mirigyváladéknak a szerves anyagokkal együtt vizet és elektrolitokat is ki kell választania. Az alábbi ábra ennek legvalószínűbb mechanizmusát mutatja be.
- Nyugalmi állapotban a membrán nyugalmi potenciálja kb. -30-40 mV
- Neurális ingerlés hatására -ve kloridionok áramlanak be, ami 10-20 mV-tal csökkenti a nyugalmi potenciált
- A nátriumionok követik lefelé az elektromos gradienst. A sejttartalom hiperozmotikussá válik.
- A víz követi. Az intracelluláris nyomás megnő
- A megnövekedett nyomás megnyitja a sejt apikális oldalán lévő nyílásokat, ami kiöblíti a vizet és az elektrolitokat
Mikroelektródos vizsgálatok szerint az egész folyamat körülbelül egy másodpercig tart!
A tápcsatorna emésztőenzimeiSzerkesztés
A következő táblázat a tápcsatorna emésztőenzimjeinek összefoglalóját mutatja be:
Lelőhely | Enzim neve | Hatás |
---|---|---|
S nyálmirigyek | Amiláz Lingv. Lipáz |
Keményítő Trigliceridek (korlátozott hatású) |
Gyomor | Pepszin (pepszinogén) Gasztrikus lipáz |
Proteinek |
Pankreász | Amiláz
Lipáz &. Kolipáz |
Keményítő |
Bélhám |
Enterokináz |
Activates Trypszin |
Megjegyezzük, hogy mind a gyomorban, mind a hasnyálmirigyben a fehérje emésztő enzimek nem-aktív formában – pepszinogén a gyomorban és tripsinogén és kimotripsinogén a hasnyálmirigyben. Ez az önemésztés megakadályozására szolgál. Ezek aztán a lumenben aktiválódnak, a Tripsinogén és a Chymotripsinogén esetében ezeket a vékonybél enterokináz enzimje aktiválja.
A gyomor-bélrendszer emésztőhormonjaiSzerkesztés
A gyomor-bélrendszer számos hormont választ ki. Az alábbiakban összefoglaljuk a bélrendszer által szekretált legfontosabb hormonokat.
Hormon | Az által szekretált:
A szekretin történeti szempontból különösen érdekes, mivel ez volt az első hormon, amelyet 1902-ben fedeztek fel Nyálkaelválasztó sejtekSzerkesztésA nyálka egy viszkózus váladék, amelyet védelemre és kenésre használnak. Főleg glikoproteinekből áll. A gyomorban a nyálkasejtek, a vékonybélben pedig a Goblet sejtek termelik. A bélhámsejtek akár 25%-a is goblet sejt, a szájban a nyálkahártya mintegy 70%-át a kisebb nyálmirigyek választják ki. A nyálkahártya a következő tulajdonságokkal rendelkezik:
Kékfestés Goblet sejtek
A szekréciót különböző neuropeptidek irányítják az enterális idegrendszerben; paraszimpatikus innerváció; és az immunrendszerből származó citokinek. A Villus keresztmetszete a goblet sejteket mutatja Elektrolitok és folyadékokSzerkesztésA 7 liter nagy része vízből és ionokból áll. Az ionösszetétel régiónként változik.
SzájSzerkesztésA nyálmirigyek a fültőmirigyekből, a nyelv alatti mirigyekből és a nyelv alatti mirigyekből, valamint számos kisebb bukkális mirigyből állnak, amelyek savós és nyálkás váladékot egyaránt kiválasztanak. A fültőmirigyek váladéka főként savós, a bukkális mirigyek nyálkás, a nyelv alatti és a nyelv alatti mirigyek pedig a kettő keveréke. A pattanások fehérjéket és az interstitialis folyadékhoz hasonló állagú folyadékot választanak ki, a csatornák pedig a nátriumot káliumra, a bikarbonátot pedig klórra cserélik, így kálium- és bikarbonátionokban gazdag nyál marad. A mirigyek naponta 800-1500 ml-t választanak ki Nyálmirigyek, From Grays Anatomy
A nátriumionokat aktívan visszaszívják, a káliumionokat pedig aktívan kiválasztják a sejt luminális oldalán, a nátrium visszaszívásának többlete -70mV gradienst okoz. Ez a klórionok passzív reabszorpcióját okozza. A bikarbonátionok mind passzívan cserélődnek , mind aktívan szekretálódnak a klórért cserébe. Ezt szemlélteti az alábbi ábra. A nyál tartalmazza a Ptyalin enzimet, egy amilázt a szénhidrátok lebontására, valamint egy lipázt. A nyál antibakteriális hatásaSzerkesztésA szájban számos baktérium található, és a nyál fontos funkciója a szájhigiénia. A nyál tiocianátot tartalmaz, amely erős antibakteriális hatású. A nyálban lévő lipáz szintén lebontja a baktériumok sejtfalát, és megkönnyíti a tiocianát bejutását a baktériumokba. A lipáz valójában nem túl fontos a táplálék emésztésében, a legtöbb zsíremésztés a hasnyálmirigy enzimekkel történik, de fontos az antibakteriális és szájhigiénés szerepe. A nyálelválasztás szabályozásaSzerkesztésA nyálelválasztást a paraszimpatikus rendszeren keresztül az agytörzsben található nyálmagok irányítják. A nyálelválasztást kiváltó tényezők közé tartoznak:
Klinikai megjegyzés – Sjögren-szindrómaSzerkesztés Sjögren-szindrómához társuló fokális nyirokmirigy infiltráció szövettani képe a kis nyálmirigyben. Ajkbiopszia. H & E-festés
A Sjögren-szindróma egy autoimmun betegség, amelyben az immunsejtek megtámadják a nyál- és könnymirigyeket. Ez tönkreteheti a szájhigiéniát, és burjánzó fogszuvasodáshoz vezethet. Link az Ottawai Egyetem szövettani diájához NyelőcsőSzerkesztésA nyelőcső váladéka teljesen nyálkás jellegű, és segíti a táplálék áthaladását, valamint védi a nyelőcső alsó végét a gyomor refluxától. GyomorSzerkesztésA felnőtt gyomor egy normális nap alatt kb. 1500 köbcentit választ ki, amely sósavból, bikarbonátban gazdag nyálkahártyából és az emésztőhormon előanyagából, a pepszinogénből áll. A pepszinogént a gyomor savassága aktiválja aktív formájává, pepszinné. A G-sejtek a gasztrin nevű hormont is kiválasztják. A gyomor gödrei elágazó mirigyekre nyílnak: pylorus mirigyek a gyomor antralis részében; gyomor- vagy oxyntikus (savképző) mirigyek a gyomor fundusában és testében. Az oxcyntikus mirigy sematikus ábrája itt látható (lásd még anatómia). A parietális vagy oxcyntikus sejtek sósavat választanak ki; a peptikus vagy fő sejtek pepszinogént választanak ki; a nyálkasejtek bikarbonátban gazdag nyálkát választanak ki; a G sejtek (csak az antralis mirigyekben találhatók) pedig a gasztrin hormont választják ki. SósavkiválasztásSzerkesztésAz oxcyntikus vagy parietális sejt nagyszámú intracelluláris csatornaszerűséget tartalmaz, amelyet itt sematikusan ábrázolunk: A szekretált sav pH-ja körülbelül 0,8, és hidrogénion-koncentrációja körülbelül 3 milliószorosa az artériás vérének. Ennek a koncentrációnak az eléréséhez sok energiára van szükség, körülbelül 1500 kalóriára literenként a szekrécióban. A hidrogénion-képződés mechanizmusát itt sematikusan szemléltetjük.
Klinikai megjegyzés: Intrinsic faktor és a pernikus vérszegénységSzerkesztésAz oxcyntikus vagy parietális sejtek intrinsic faktort is kiválasztanak, amely anyag elengedhetetlen a B12-vitamin felszívódásához a vékonybélben. Krónikus gyomorhurutban előfordulhat, hogy ez nem választódik ki, és kialakul a perniciózus anémia nevű kórkép. Bikarbonátban gazdag nyálkaváladékSzerkesztésA lúgos bikarbonátban gazdag nyálkaváladék védi a gyomrot a gyomornedv sósavától. Bikarbonátionok keletkeznek az alábbiakban bemutatott mechanizmus szerint:
A pepszinogén kiválasztása és aktiválásaSzerkesztésA pepszinogént a mirigy peptikus vagy fő sejtjei választják ki. A pepszinogén első kiválasztásakor inaktív, de savval érintkezve a pepszinogén molekula felhasadásával aktív pepszin formává alakul át. A pepszin 1,8 és 3,5 közötti pH-nál működik a legjobban A gyomorsavszekréció serkentése.EditAz oxcintikus sejtek szoros kapcsolatban működnek a hisztamint termelő sejtekkel, az enterokromaffinszerű sejtekkel (ECL), amelyek hisztamint választanak ki. Ezek a sejtek az oxcyntikus mirigyekkel közvetlenül érintkezve hisztamint szabadítanak fel, és elősegítik a HCl kiválasztását. Ennek a komplexnek az aktiválása hormonális (gasztrin) és idegi kontroll alatt áll.
A gyomorsavszekréció gátlása.EditA gyomor kiürülését lassító tényezők, amelyeket a motilitásnál tárgyaltunk, szintén csökkentik a gasztrin termelést és ezáltal a savszekréciót. A pepszinogén szekréció szabályozásaSzerkesztésA pepszinogén szekréció két jelre reagálva történik:
VékonybélSzerkesztésA felső vékonybél a kolecisztokináz és a szekretin hormonokat, nyálkahártyát, bélrendszeri emésztőnedveket és esetleg enzimeket választ ki. Az emésztőenzimeket a vékonybél naponta kb. 1800 köbcenti mennyiségben választja ki. A vékonybél váladékának pH-ja átlagosan 7,5 és 8,0 között van. HormonszekrécióSzerkesztésA kolecisztokinin (CCK)a zsírok és peptidek hatására választódik ki a felső vékonybélben, különösen a duodenumban. A CCK hatásai közé tartoznak:
A szekretin a sav jelenlétére válaszul szabadul fel a duodenumban.A Secretin hatásai közé tartoznak:
Brunner-mirigyekSzerkesztésA Duodenum első néhány centiméterén, a gyomor pylorusa és a Vater-ampulla között számos összetett nyálkahártya-mirigy található, amelyeket Brunner-mirigyeknek neveznek. Ezek lúgban gazdag nyálkát választanak ki – pH 8,0 & 8,9 között – különböző ingerekre reagálva:
A lúgban gazdag nyálka kiválasztásának mechanizmusa hasonló a gyomor esetében már tárgyaltakhoz. Klinikai megjegyzés – Peptikus fekélyekSzerkesztésA gyomor- és nyombélfekélyek elsősorban a lúgos nyálkahártya védőgátjának lebomlása miatt alakulnak ki. A következő tényezőket azonosították okozóként:
Érdekes, hogy a Brunner-sejtek szekrécióját gátolja a szimpatikus stimuláció, így ez összefüggést jelenthet a “hiper” személyiség és a nyombélfekélyre való hajlamuk között. Kevesebb nyálkahártya válhat ki, ami a duodenumot sérülékenyebbé teszi a gyomorsavval és a gyomor pepszinjével szemben. Lieberkuhn kriptáiSzerkesztésEzek a vékonybél teljes felületén a villik mellett helyezkednek el. Bőséges oldatot választanak ki, amely majdnem azonos az interstitialis folyadékkal. A szekréció mechanizmusa nem jól ismert, de itt egy hipotézist mutatunk be, amely csak kis mértékben tér el a korábban ismertetett hipotézistől: Nátrium- és klórionokat pumpálnak a sejtbe; a víz ozmózis útján követi; a klórionokat aktívan pumpálják a lumenbe; a víz és a nátrium magából a sejtből következik, vagy esetleg “szivárgó” szoros kötéseken keresztül jut át. Nyálkahártya sejtekSzerkesztésA nyálkahártyákat pókhálósejtek borítják. A nyálkahártyasejtek mintegy negyede-fele nyálkatermelő. EnzimkiválasztásSzerkesztésA sejttörmelékektől mentes vékonybél váladék szinte egyáltalán nem tartalmaz enzimeket! Az enzimek tehát vagy a sejten belül rejtőznek, vagy esetleg a kefeszegélyhez kapcsolódnak. Mindenesetre nem ömlenek le a lumenbe, és lokálisan maradnak. A vékonybél váladékok szabályozásaSzerkesztésA váladékok szinte teljes egészében helyi enterális idegrendszeri reflexekből keletkeznek helyi ingerekre adott válaszként. HasnyálmirigySzerkesztés A hasnyálmirigy anatómiai viszonyai
Langerhans-sziget, melyet acini vesz körül
. a Langerhans-sziget és az exokrin mirigy kapcsolatát mutatja
A hasnyálmirigy egy nagy endokrin és exokrin mirigy, amely retroperitoneálisan helyezkedik el a gyomor alatt. A mirigy endokrin része inzulint és glükagont választ ki a Langerhans-szigetekből (lásd a szövettani miniatűr képet). A hasnyálmirigynek ezt a funkcióját máshol fogjuk megvizsgálni. A hasnyálmirigy mikroszkópos felépítése a nyálmirigyekhez hasonló, az acini enzimeket választanak ki, a ductulusok és a járatok pedig nagy mennyiségű, bikarbonátban gazdag nedvet választanak ki. Ezek a hasnyálmirigyvezetékben haladnak lefelé a duodenum második részébe, ahol a Sphincter of Oddi által védett Ampulla of Vater-en keresztül távoznak. A acini által szekretált enzimek közé tartoznak a proteolitikus enzimek, amilázok és lipázok. A proteolitikus enzimek mind inaktív formában szekretálódnak, hogy megakadályozzák az önemésztést(lásd alább). Hasnyálmirigy emésztőenzimekSzerkesztésA következő táblázat a hasnyálmirigy által szekretált emésztőenzimeket foglalja össze:
Enzimek gátlása és aktiválásaSzerkesztésA proteolitikus enzimeket kiválasztó sejtek egy másik anyagot is kiválasztanak, amelyet tripszin inhibitornak neveznek. Ez megakadályozza, hogy a sejtekben vagy a csatornákban esetleg képződő tripszin aktívvá váljon, vagy aktiválja a többi enzimet. Ha azonban a hasnyálmirigy károsodik, vagy a hasnyálmirigy-járatok elzáródnak, akkor a tripszin-inhibitor hatása túlterhelődhet, és kialakulhat a nagyon súlyos állapotú akut hasnyálmirigy-gyulladás. Ez akkor is előfordulhat, ha a Vater-ampullán keresztül a béltartalom felböfögése történik. Wiki cikk az akut hasnyálmirigy-gyulladásról Bikarbonátionok kiválasztásaSzerkesztésA hasnyálmirigy csatornái és ductulusai a Secretin nevű hormon hatására nagy mennyiségű, bikarbonátionokban gazdag oldatot választanak ki. A mechanizmusok hasonlóak a gyomor nyálkahártya sejtjeinek mechanizmusaihoz, azzal a különbséggel, hogy nagy mennyiségű folyadék is termelődik.
Az emésztés fázisaiSzerkesztésA hasnyálmirigy-szekrécióhoz hasonlóan a hasnyálmirigy-szekréció is három fázisra osztható:
A kephalikus fázis akkor következik be, amikor az ételre gondolunk vagy arra számítunk. Ezt a vagus ideg közvetíti. Az enzimek mintegy 20%-ának kiválasztását okozza, de mivel ezt a kiválasztást nem kíséri folyadékelválasztás, az enzimek nem ömlenek ki, és hajlamosak a csatornákban maradni. A gyomorfázis akkor következik be, amikor az étel a gyomorba kerül, és ismét neurális ingerek közvetítik. Ez további 5-10%-ot tesz ki, és ismét a serosus áramlás hiányában ezek a váladékok hajlamosak a csatornákban maradni. A bélfázis akkor következik be, amikor a táplálék a vékonybélbe kerül, és mind a serosus hasnyálmirigy-szekréció bőségessé válik a szekretin nevű hormon hatására. A hasnyálmirigy-szekréció szabályozásaSzerkesztésHárom alapvető inger szabályozza a hasnyálmirigy-szekréciót
A következő ábra összefoglalja a hasnyálmirigy szekrécióját irányító tényezőket. Acetilkolin és a kolecisztokinin emésztőenzimek kiválasztását okozza, de ezek általában a mirigyben maradnak, mivel nem folyik ki belőlük váladék. A szekretin nátrium-bikarbonátban gazdag folyadékok bőséges kiválasztását okozza, amelyek az enzimeket a vékonybélbe mossák, és a gyomorból származó sósavat is semlegesítik. 2HCl + Na2CO3 --> 2NaCl + H2CO3 --> H2O + CO2 A szénsav (gyenge sav) azonnal szén-dioxidra és vízre disszociál A szén-dioxid felszívódik a véráramba. A hasnyálmirigy enzimek 7-8 pH között működnek a legjobban. A nátrium-bikarbonát pH-ja körülbelül 8. Epeúti rendszerSzerkesztés Az epevezeték alapvető anatómiája
Naponta körülbelül 1500 ml epe választódik ki. Az epét a máj hepatocitái választják ki folyamatosan, és ha az emésztéshez nem szükséges azonnal, az epehólyagban tárolják. Itt akár 15-szörösére is koncentrálódik. Kezdetben az epefolyadék elektrolitkoncentrációja nagyjából megegyezik az interstitialis folyadékéval, de a koncentráció során nagy mennyiségű elektrolit (de nem Ca ionok) visszaszívódik. A zsírok jelenlétében a nyombélben koleszisztokinin szekretálódik, amely az epehólyag erős összehúzódását és az Oddi záróizom relaxációját okozza, és az epét a vékonybélbe hajtja. A vagális stimulációnak hasonló, de másodlagos hatása lehet. Az epe epesókat, a zsírok emésztéséhez és felszívódásához szükséges emulgeálószert tartalmaz; valamint bilirubint, koleszterint és zsírsavakat
Az epe előállítása és a májlebeny szerkezeteSzerkesztésAz alábbi ábrán a májlebeny sematikus ábrája látható. A vért a májkapuvéna és a májartéria ágai szállítják a lebenyekbe. Ezután a szinuszokon keresztül a májsejteket fürdetve a lebeny központi vénájába, a májvéna egyik ágába áramlik, amely a Vena cava inferiorba folyik. A hepatociták a hepatociták között futó epekanulákba választják ki az epét, és ezek az epevezeték ágaiba ürülnek. A hepatociták folyamatosan választják ki az epét. A szekréció folyékony részét, egy nátriumban és bikarbonátban gazdag, vizes anyagot az epevezeték csatornái adják hozzá, és ezt a szekréciót a Secretin serkenti.szövettani dia az Ottawai Egyetemről Az epesók újrahasznosításaSzerkesztésAz epesók újrahasznosítása a GI-rendszerben történik. Az epesók mintegy 95%-a visszaszívódik a terminális iliumból, és a portálrendszeren keresztül visszajut a májba. Ezenkívül néhány só a vastagbélben baktériumok hatására keletkezik, és ezek is visszakerülnek a májba. Naponta kb. 0,2 g epe sót állít elő a máj, és a teljes sóállomány kb. 3,5 g, ezért az újrahasznosítás nagyon fontos. 6-8 alkalommal történik naponta vagy étkezésenként kb. kétszer. Ha a terminális csípőcsontot reszekálják, vagy olyan betegség érinti, mint a Crohn-betegség, a zsíremésztés súlyosan károsodik, és a zsírban oldódó vitaminok rossz felszívódása előfordulhat. Az epekiválasztás szabályozásaSzerkesztésA következő ábra az epekiválasztás szabályozását foglalja össze: VastagbélSzerkesztésA vastagbél fő feladata a folyadékfelvétel és a székletképzés. A vastagbélbe körülbelül 1-2 liter folyadék kerül, és ez nagyrészt felszívódik, naponta csak körülbelül 200 köbcenti ürül.A vastagbél naponta körülbelül 200 köbcenti folyadékot választ ki, főként nyálka formájában. HasmenésSzerkesztésA vastagbél nagy mennyiségű vizet és elektrolitot képes termelni irritáció hatására, például fertőzések esetén. Ez dehidratációhoz vezethet, de jótékony hatása is van az irritáló anyagok kiöblítésének. |
---|