Transcript Pancreatic secretion

Physiology of
Gastrointestinal
and Pancreatic
secretion
โดย รองศาสตราจารย ์ แพทย ์หญิงดวง
พร ทองงาม
ภาควิชาสรีรวิทยา คณะ
แพทยศาสตร ์
Secretion
Salivary secretion
Esophageal secretion
Gastric secretion
Small bowel secretion
Large bowel secretion
Pancreatic secretion
Bile secretion
Salivary
secretion
Function of saliva
- Lubrication ( by mucus )
- Protection ( by dilution and
buffering of
ingested food )
Composition
of saliva
- High K+ and bicarbonate
concentration
- Low Na+ and Clconcentration
- Hypotonicity
การควบคุมการสร ้างและ
่ ้ าลาย
หลังน
ถูกควบคุมโดย parasympathetic +
sympathetic
โดยผลการกระตุ ้นที่ parasympathetic
ั กว่า
จะเด่นชด
(ผ่านทาง cranial nerve คูท
่ ี่ 7, 9)
ถูกกระตุ ้นได ้จากอาหาร, การกลืน,
รสชาดของอาหาร,
Esophageal secr
- ไม่มก
ี ารสร ้างน้ าย่อย
- มีแต่ mucous เพือ
่ หล่อลืน
่ และ
ป้ องกันอันตราย
Gastric
secretion
กระเพาะอาหารหลัง่ น้ าย่อยได ้
ประมาณ 2.5-3.0 ลิตรต่อวัน เป็ น
สารละลาย Isotonic ประกอบด ้วย
น้ า, electrolyte , enzyme pepsin
, gastric lipase , Intrinsic factor,
mucin
เซลล ์ในกระเพาะอาหาร
- Parietal cell
HCl ,
body , fundus
Intrinsic factor
- Chief cell
body , fundus
pepsinogen
( PG I ,
PG II )
รู ปร่างของ parietal cell มี 2 กลุ่ม
- secreting cell จะมี long abundant
microvilli
- non-secreting cell จะมี abundant
tubulo vesicular membrane
Regulation
control of
GI secretion
phase 1 Cephalic phase :
phase 2 Gastric phase :
phase 3 Intestinal
Cephalic
phase
Cephalovagal
stimulation
จากการเห็น ได ้กลิน
่ รู ้รส เคีย
้ ว
หรือนึกถึงอาหารทีช
่ อบรวมทัง้ ภาวะ
hypoglycemia สามารถกระตุ ้น
Gastric phase
- gastric distension :
mechanoreceptor
- hormonal control :
gastrin
- neuronal control :
Intestinal phase
- intestinal distension
- hormonal control
Gastric secretion
ACh
Histamine
Gastrin
Muscarinic receptor
H2
receptor
CCK-B receptor
IP3 , Ca2+
AMP
Cyclic
IP3 secretion
, Ca2+
H+
Gastric secretion
ACh
Histamine
Atropine
Ci
Muscarinic receptor
Proglu
H2mide
recepto
IP3 , Ca2+
Cyclic AMP
PG
E2
H+ secretion
Omeprazole
่
กลไกของการกระตุน
้ การหลังกรดใน
กระเพาะอาหาร
1. กระตุ ้นผ่านระบบประสาท
Parasympathetic
โดยที่ ACh จะไปกระตุ ้น
muscarinic receptor
บนผิวของ parietal cell สง่ ต่อให ้
second messenger
2. กระตุ ้นผ่านทาง Histamine
หลั่งมาจาก mast cell กระจาย
ทั่วไปในเยือ
่ บุผวิ
กระตุ ้นที่ H2-receptor มีผลเพิม
่
cAMP กระตุ ้นการ
หลั่งกรด
้ H2 RA เชน
่
ยับยัง้ โดยใชยา
cimetidine ,
3. Gastrin
หลั่งจากการตอบสนองต่ออาหาร
เมือ
่ กระเพาะ
อาหารขยาย (mechanoreceptor),
ลักษณะของอาหาร
(chemoreceptor) กระตุ ้นผ่าน
้
เสนประสาท
vagus
โดยทีต
่ ัวรับรู ้ของ gastrin อยูท
่ ี่ CCK-
H-K-ATPase pump ถูกยับยัง้ โดย
-covalent antagonist ได ้แก่
benzimidazole
่
(proton pump inhibitor, PPI) เชน
omeprazole
-K-competitive antagonist เป็ น
ยากลุม
่ ใหม่ คือ Imidazopyridine
Lumen of stomach
cell Blood
Gastric parietal
Cl-
HCl
HCO3-
tide”)
Na+
H+
ClH+ + HCO3(“alkaline
K+
H2CO3
CA
กลไกการหลั่งกรดในระดับเซลล์
เริม
่ จาก CO2 ใน plasma และ
metabolism
ของ parietal cell ทาปฏิกริ ย
ิ า
กับ H2O ได ้เป็ น
ั เอนไซม์
H2CO3 โดยอาศย
carbonic anhydrase
+
ถูกเปลีย
่ นแปลงได ้เป็ น H +
-
+
H
่ ระเพาะอาหาร
ถูกหลัง่ เข ้าสูก
ั
โดยแลกเปลีย
่ น กับ K+ อาศย
H+-K+ ATPase pump การ
แลกเปลีย
่ นนีเ้ ป็ นแบบ 1:1
ในระหว่างนี้ Cl- จะถูกหลั่ง
ออกมาด ้วย
รวมกันอยูใ่ นรูปกรดเกลือ (HCl)
HCO3 ทีถ
่ ก
ู สร ้างขึน
้ ในเซลล์ จะถูก
ึ เข ้าสู่
ดูดซม
กระแสเลือดโดยแลกเปลีย
่ นกับ Clเรียกว่า
ั
Cl--HCO3- exchange โดยอาศย
พลังงาน
ดังนัน
้ ในระหว่างการย่อยอาหารจะ
-
Inhibition of gastric
+
H secretion
Negative feedback
1. Low PH < 3.0 in stomach
- inhibit gastrin
secretion
2. Chyme in duodenum
+
- inhibit H secretion via
การวิเคราะห ์ Gastric acid
secretion
การใส่ NG tube เพือ
่ ดูด
น้ าย่อยในกระเพาะอาหารมาตรวจ
วิเคราะห์เป็ นวิธท
ี งี่ า่ ยทีส
่ ด
ุ
หาปริมาณ H+ ทาได ้จากการ
titrate in vitro ด ้วย base
(NaOH) หรือการวัดจาก pH
Basal Acid Output (BAO)
คือภาวะการหลั่งกรดโดยไม่ม ี
การกระตุ ้นใดๆ
ค่าเฉลีย
่ ประมาณ 1.4-2.6
mmol/hr
มีคา่ แตกต่างในแต่ละคน และมี
diurnal variation
ชว่ งเวลาทีม
่ ก
ี ารหลั่งกรดตา่ สุดคือ
Peak Acid Output (PAO)
คือการหลั่งกรดทีม
่ ากสุด หลัง
ถูกกระตุ ้นด ้วย
pentagastrin หรือ histamine
สามารถบอกถึง
parietal cell mass ได ้
พบว่า PAO ผู ้ชายสูงกว่าผู ้หญิง,
ในคนสูบบุหรี่
Gastric enzyme
- Pepsinogen : PG I , PG II
ถูกเปลีย
่ นเป็ น pepsin
เพือ
่ ย่อยโปรตีน
- Gastric lipase : เพือ
่ ย่อยไขมัน
- Rennin : เพือ
่ ย่อย โปรตีน
casein ในน้ านม
- Gelatinase : เพือ
่ ย่อย gelatin
- Gastric amylase : เพือ
่ ย่อย
Gastric mucin secret
หลัง่ จาก mucous neck cell เป็ นสาร ne
ทาหน ้าที่
Barrier to H+
Combine with HCO3- ให ้เป็ น gel
Protect surface epithelial injury จ
ความหนา เฉลีย
่ 0.2 - 0.6 mm.
ลดลงโดย aging , ยา NSAIDs , N - ac
Gastric bicarbonate
การหลัง่ HCO3- เป็ น energy d
metabolic process ปกติจะตรวจ
gastric juice
ถูกหลัง่ จาก surface epithelial
การทาลายผิวจากกรด
ถูกกระตุ ้นโดย vagal stimulatio
Intrinsic factor
เป็ น glycoprotein ทาหน ้าท
vit B12 binding protein
ความผิดปกติ ของ IF พบได ้ใ
pernicious anemia โดยจะตรวจพ
antibody ต่อ parietal cell
+
+
IF ไม่ถก
ู ยับยัง้ โดย H K ATP
แต่ลดลงได ้จาก cimetidine
่
ภาวะทีมี increase ac
Duodenal ulcer
ZE syndrome
Systemic mastocytosis
Antral G cell hyperplasia
Hyperparathyroid
H. pyroli gastritis
่
ภาวะทีมี decrease
acid secretion
Chronic atrophic gastritis
Chronic active superficial
gastritis
ซงึ่ เกิดได ้จาก
autoimmune , HIV ,
Pancreatic
secretion
ตับอ่อนประกอบด ้วยทัง้ สว่ นที่
เป็ น exocrine คือสร ้างน้ าย่อย และ
bicarbonate ประมาณวันละ 1.52.5 ลิตร และสว่ นทีเ่ ป็ น
่
endocrine เพือ
่ สร ้างฮอร์โมน เชน
สว่ นทีเ่ ป็ น exocrine
ประกอบด ้วยต่อมเล็กๆ
เรียกว่า acinar cell สร ้างและหลั่ง
เอนไซม์กบ
ั เมือก
สว่ น centroacinar cell จะหลั่งน้ า
และอิเลคโตรไลท์
เข ้าสู่ intercalated duct ไปท่อ
ขนาดใหญ่ขน
ึ้ จนถึง
Pancreatic secret
-
High volume
Same Na+ and K+ concentration
Much Higher HCO3- concentra
Much Lower Cl concentration t
Isotonicity
Pancreatic lipase , amylase , an
regulation
control of
panceatic
secretion
- cephalic phase กระตุ ้นได ้ 20 %
จาก CNS stimuli
การควบคุมการหลัง่
pancreatic secretion
1. secretin หลั่งจาก S-cell ใน
duodenum
เป็ นการตอบสนองเมือ
่ มีภาวะ
กรดใน lumen
โดยจะหลั่ง HCO3- จานวนมากเข ้าสู่
duodenum
2. CCK หลั่งจาก I - cell ใน
duodenum
เมือ
่ มี peptide, amino acid และ
fatty acid
ในทางเดินอาหาร จะกระตุ ้นให ้หลั่ง
น้ าย่อย amylase,
lipase และ protease เพือ
่ ย่อย
อาหารโดยมี second
3. ACh (ผ่านทาง vagovagal
reflex) เป็ นการ
ตอบสนองเมือ
่ มีอาหารทีย
่ อ
่ ยแล ้ว
ผ่าน duodenum
จะกระตุ ้นให ้หลั่งน้ าย่อยมากขึน
้
คล ้ายผล CCK ,
กระตุ ้นให ้หลั่ง HCO3- มากขึน
้ คล ้าย
Lumen of duct
cell Blood
Pancreatic ductal
Cl-
HCO3-
Na+
HCO3- + H+
H2CO3
CA
H+
Na+
CO2 + H2O
K+
Pancreatic
secretion
้
Enzyme ทีห
่ ลัง่ เพือ
่ ใชในการย่
อย
อาหาร ได ้แก่
* Amylase ย่อยคาร์โบไฮเดรต
* Lipase , cholesterolesterase ,
phospholipase A2
ย่อยไขมัน
Abnormal
regulation of
pancreatic secretion
1. acute pancreatitis
เกิดจากภาวะ control
regulation ของ
ี ไป ถูก
pancreatic secretion เสย
กระตุ ้นให ้ทางาน
2. chronic pancreatitis
เป็ นภาวะทีม
่ ก
ี ารอักเสบของตับ
อ่อนอย่าง
เรือ
้ รังทาลายทัง้ exocrine และ
endocrine pancreatic
tissue ทาให ้เกิดอาการเบาหวาน,
malabsorption,
steatorrhea
3. Cystic fibrosis
เป็ นความผิดปกติแต่กาเนิดที่
Cl channel
จาก cystic fibrosis
transmembrance conductance
regulator gene (GFTR) มี
mutation ทาให ้ไม่
สามารถหลั่งน้ าย่อยจากตับอ่อนได ้
Intestinal
secretion
้ กสร ้างจาก
น้ าย่อยจากลาไสเล็
Brunner’s gland
และ Crypts of Lieberkuhn
สร ้างได ้ประมาณ
วันละ 100-500 ml ลักษณะเป็ น
Isotonic
Regulation control
of
intestinal secretion
- Neuronal control :
mechanoreceptor , vagal stimuli
- Hormonal control : secretin ,
gastrin , CCK ,
glucagon , VIP , GIP
Abnormal regulation
control of
intestinal secretion
การกระตุ ้นให ้มีการหลั่งน้ าย่อยใน
้ ก
ลาไสเล็
ออกมาจานวนมากเกิดภาวะ diarrhea
เกิดจากหลาย
่
Colonic
secretion
้
- ลาไสใหญ่
มห
ี น ้าทีห
่ ลักคือ
ึ น้ า
การดูดซม
และเกลือแร่ ดังนัน
้ สารที่
หลัง่ สว่ นใหญ่
Regulation control of
colonic secretion
- neuronal control :
mechanoreceptor,
parasympathetic
- hormonal control : Aldosterone ,
angiotensin,
vasopressin , prostaglandin , VIP
Bile secretion and
gallbladder
สว่ นประกอบของน้ าดี ได ้แก่ น้ า,
อิเลคโตรไลท์
bile salt, phospholipid,
cholesterol และ bile pigment
(bilirubin) เพือ
่ ชว่ ยย่อยไขมัน
(emulsifying และ
น้ าดีสร ้างมาจากตับ
(hepatocyte) ไหลผ่านตับ,
ท่อน้ าดี แล ้วเก็บสะสมทีถ
่ งุ น้ าดี (gall
bladder)
ถุงน้ าดีจะทาให ้น้ าดีเข ้มข ้นขึน
้ 10
ึ น้ า
เท่า โดยดูดซม
และ electrolyte กลับคืน
เมือ
่ กินอาหาร (ในชว่ ง digestive
Control of bile secretion
1. bile salt
พบว่าเกลือน้ าดีเป็ นตัวกระตุ ้นการห
จากตับทีส
่ าคัญทีส
่ ด
ุ โดยสามารถกระต
เพิม
่ ขึน
้ และยังมีผลเพิม
่ ปริมาณ bicarb
ในน้ าดีด ้วย
2. hormonal control
secretin สามารถเพิม
่ การ
หลั่งน้ าดีและ
ปริมาณ bicarbonate ในน้ าดี
เพิม
่ ขึน
้
สว่ น CCK จะหลั่งเมือ
่ เป็ น
ผลตอบสนอง
จากอาหาร small peptide, fatty
3. neural control
้
เมือ
่ กระตุ ้นเสนประสาท
parasympathetic
ผ่านทาง vagus nerve จะเพิม
่ อัตรา
การหลั่งน้ าดี
และมีผลให ้ถุงน้ าดีบบ
ี ตัว
ในขณะทีถ
่ ้ากระตุ ้นประสาท
sympathetic
เมือ
่ น้ าดีมาถึง terminal ileum
จะเกิดกลไก
secondary active transport จับ
bile acid ด ้วย Na+
ึ กลับคืน เรียกว่า enteroดูดซม
hepatic circulation
ในคนทีต
่ ัด terminal ileum จะ
ึ
ไม่สามารถดูดซม
bile กลับคืนทาให ้ bile acid pool
Summary of GI se
GI secretion Characteristic
Stimulated
by High HCO
Inhibited
by
Saliva
3
Parasympathetic
sleep
High K+
dehydration
Hypotonic
atropine
Amylase, lipase
Gastric
HCl
stomach pH
Parasympathetic
Sympathetic
Gastrin
chyme in duodenum
Summary of GI se
GI secretion Characteristic
Pancreatic
High HCO3Isotonic
Stimulated
Secretin
Parasympathetic
Pancreatic lipase,
amylase , protease
Parasympathetic
Bile
Bile salt
Ileal resection
Bilirubin
Parasympathetic
CCK
CCK