Transcript Fyziologie trávení a vstřebávání

9. Fyziologie trávení a vstřebávání
KPK/FYO
Filip Neuls & Michal Botek
Úvod: trávicí systém
• Anatomický základ – stavba trávicí trubice a obecná
struktura její stěny, přídatné (akcesorní) orgány
• Fyziologické funkce:
▫ mechanické a chemické zpracování potravy (trávení)
▫ produkce trávicích šťáv a endokrinně aktivních látek
(sekrece)
▫ motilita (posun a mísení tráveniny)
▫ vstřebávání (absorpce, resorpce) živin, vitamínů, minerálů
a vody (přestup stěnou GIT)
▫ skladování (vyrovnávání nárazového příjmu) potravy
▫ přeměna a skladování živin (zejména játra)
▫ ochrana – vlastní imunitní systém
▫ tvorba vitamínů K, B1, B3, B12 (symbióza s bakteriemi)
▫ vylučování (odstraňování zplodin metabolismu, exkrece)
▫ vyměšování (defekace)
sousto
(bolus)
trávenina
(chymus)
zvracení
(vomitus)
(emesis)
průjem
(diarea)
stolice
exkrement
defekace
Obecná stavba stěny trávicí trubice
• 4 základní vrstvy:
▫ sliznice (tunica mucosa)
▫ podslizniční vazivo (tela
submucosa)
▫ svalovina (podélná a
cirkulární), (tunica
muscularis)
▫ vnější vrstva (tunica
serosa, adventitia)
Dutina ústní
•
•
•
•
•
•
•
příjem potravy a tekutin
tvorba sousta
mechanické rozmělnění
promísení se slinami
žvýkání (masseterový reflex)
polykání
reflexní vyvolání sekrece trávicích šťáv v dalších
oddílech trávicí soustavy
• další funkce nesouvisející s trávením –
artikulace, nespecifická imunita aj.
Sliny
• 1-2 l denně, pH neutrální
• složení: 99,5 % vody, mucin, lysozym, IgA,
HCO3-, K+, Cl-, Na+, Ca2+, fosfáty
• enzymy: α-amyláza (ptyalin), jazyková
lipáza
• funkce:
▫
▫
▫
▫
▫
mechanická (tvorba sousta, zvlhčení)
trávicí (enzymy)
antibakteriální (lysozym, IgA, laktoferrin)
ochranná (Ca ve slinách chrání zuby)
rozpouštědlo (umožňuje chuťové vjemy)
• řízení sekrece:
▫ parasympatikus ⇑⇑ (řídké vodnaté sliny)
▫ sympatikus ⇑ (husté vazké sliny)
Polykání
• transport sousta z úst do žaludku
• zčásti volní děj (hltan, kosterní svalovina), pak
reflexní děj – polykací reflex (peristaltika jícnu,
hladká svalovina)
• sací reflex u novorozenců (příjem potravy
výhradně nepodmíněným reflexem)
Žaludek
• funkce: skladování, mechanické a
chemické zpracování potravy
• vstřebávání – pouze malá část
vody, alkohol, některé léky aj.
• při naplnění objem až 2 l (z
původních 50 ml)
• žaludeční peristaltika – drcení,
rozmělňování a promíchávání
chymu; pacemakerové buňky
• postupné propouštění tráveniny
do duodena; doba setrvání v
žaludku:
▫
▫
▫
▫
voda 10-20 min
smíšená potrava cca 4 h
potrava s převahou cukrů 2-3 h
potrava bohatá na tuky až 7 h
Žaludeční sekrece
• 1-2,5 l žaludeční šťávy denně, pH silně kyselé (dokonce <1,
obvykle 1,8-4, pufrace potravou)
• hlen (mucin): ochranná vrstva (při poškození riziko
vředových onemocnění)
• HCl: zodpovídá za kyselé pH (konverze pepsinogenu na
pepsin, baktericidní účinek, ochrana vitamínu C, B, bobtnání
vaziva, natrávení bílkovin, redukce Fe3+ na Fe2+)
• pepsiny: proteolytické enzymy (štěpí bílkoviny)
• žaludeční lipáza: štěpí tuky
• vnitřní faktor: váže vitamín B12 (důležitý pro krvetvorbu)
• hormony: gastrin, somatostatin, histamin
• řízení: gastrin, acetylcholin (parasympatikus), somatostatin
3 fáze žaludeční sekrece
• Cefalická (nepodmíněné a podmíněné reflexy – n.
vagus, vůně, chuť, žvýkání, polykání, hypoglykemie)
• Gastrická (reflexy i humorální faktory, vzestup HCl)
• Intestinální (postupné utlumení žaludeční sekrece)
Tenké střevo
• probíhá zde podstatná část trávení živin až na
jejich vstřebatelné složky
• hlavní podíl na vstřebávání živin i vody
• ústí sem vývod žlučovodu a pankreatu (Vaterova
papila)
• obranné mechanismy brání průniku bakterií a
antigenů
• průchod potravy trvá jen několik hodin
Pankreatická šťáva
• produkována exokrinním oddílem pankreatu
• 1-2 l/den, obsahuje ionty HCO3-, Na+ (neutralizace
kyselého pH z žaludku, ochrana sliznice duodena před
působením pepsinu, aktivace pankreatických enzymů),
vodu a trávicí enzymy
• sympatikus působí tlumivě, parasympatikus zvyšuje
sekreci, dále i sekretin a cholecystokinin
• opět 3 fáze sekrece: cefalická, gastrická, intestinální
• enzymy často vylučovány v neaktivní formě, štěpí:
▫ bílkoviny, peptidy (trypsin, chymotrypsin, peptidázy,
elastáza...)
▫ škrob (α-amyláza)
▫ tuky (lipáza, fosfolipáza, cholinesteráza...)
▫ NK (ribonukleáza, deoxyribonukleáza)
Žluč
• 0,7-1,2 l denně
• nezbytná pro trávení a absorpci tuků, vyrovnávání
kyselého pH, vylučování látek
• obsahuje soli žlučových kyselin, cholesterol,
fosfolipidy (lecitin), bilirubin, steroidní hormony,
vitamíny...
• tvorba v hepatocytech, skladování a zahušťování ve
žlučníku, vylučována do duodena
• enterohepatální oběh: některé látky ze žluči zpětně
vstřebány ve střevě a znovu vylučovány játry
Funkce žluči
• žlučové soli redukují povrchové napětí tukových
kapének, emulgují tuky – příprava na trávení a
vstřebávání tuků v tenkém střevě
• tvorba micel – částice udržující tuky v roztoku a
transportující je k místu resorpce
Střevní šťáva
• 1,5-2,6 l/den, pochází z enterocytů,
Lieberkühnových krypt, Brunnerových žlázek
• produkce alkalické tekutiny (HCO3-) s velkým
množstvím hlenu – ochrana tenkého střeva před
žaludeční kyselinou, minimum trávicích enzymů
• hlen tvoří tzv. pohárkové buňky
• tlusté střevo – podobná sekrece (enterocyty), ale
zcela bez trávicích enzymů
Tlusté střevo
• základní funkce:
▫ resorpce vody a elektrolytů
▫ skladování střevního obsahu
▫ tvorba a vylučování formované stolice
▫ produkce vitamínu K
• poslední část GIT, sliznice netvoří klky
• při resorpci je vstřebáno až 90 % vody z chymu
přicházejícího z tenkého střeva (na základě transportu Na+;
díky tomu lze např. podávat medikamenty per rectum)
• defekační reflex (při naplnění rekta)
Stolice, bakterie, plyny
• stolice: nestrávené složky potravy (celulóza), odloupaný
epitel, mrtvé bakterie...
• bakteriální rozklad - bakterie kvasné a hnilobné:
▫ bakterie kvasné tvoří z nestrávených zbytků kyselinu
mléčnou, alkohol, MK o krátkém řetězci, metan, CO2 (např.
Escherichia coli)
▫ bakterie hnilobné tvoří z nestrávených AK indol, skatol,
sirovodík, merkaptany... (vstřebávají se do krve a
odbourávají v játrech; foetor ex ore), původ zápachu
• střevní plyny cca 7-10 l/den, většina vstřebána (600 ml
vyloučeno); původ – spolykaný vzduch, činnost bakterií,
částečná difúze z krve
• odchod plynů = flatulence
Funkce jater
• metabolismus: udržování glykemie, glukoneogeneze, tvorba
lipoproteinů, syntéza cholesterolu a žlučových kyselin, fosfolipidů,
konverze glukózy a AK na MK, tvorba plazmatických bílkovin,
deaminace AK – tvorba močoviny
• skladování: glykogen, vitamíny, zásoba Fe, Cu, Co
• sekrece: žluč
• vylučování: bilirubin (z rozkladu hemoglobinu)
• detoxikace, obrana proti mikroorganismům: enzymatické systémy,
Kupfferovy buňky, odbourávání léků, hormonů
• termoregulace: produkce tepla
• srážlivost krve: tvorba koagulačních faktorů (kaskáda bílkovin)
• erytropoetin: 10% podíl na tvorbě
• krvetvorba: ve fetálním období
Trávení a vstřebávání v kostce
• Trávení = proces chemického štěpení (hydrolýza) potravy
za přítomnosti bílkovinných enzymů, zejména v tenkém
střevě
• Vstřebávání = přechod rozštěpených živin (AK, MK,
monosacharidy apod.) sliznicí tenkého střeva do tekutin
vnitřního prostředí (krev, lymfa)
• Funkční jednotka: enterocyty (trávení, resorpce, sekrece)
• Resorpční jednotka: klky (zvětšují plochu pro resorpci,
na povrchu jsou mikroklky tvořící kartáčový lem, uvnitř
lymfatické a krevní cévy)
• Přestup látek: difuzí, facilitovanou difuzí, aktivním
transportem, pinocytózou
Trávení a vstřebávání:
sacharidy
• přijímány ve formě polysacharidů (rostlinný škrob,
živočišný glykogen), disacharidů (sacharóza, laktóza) a
monosacharidů (glukóza, fruktóza)
• nestravitelné rostlinné polysacharidy (např. celulóza,
pektin) nemají nutriční význam, ale jsou důležitou
složkou vlákniny – zásadní význam v regulaci střevních
funkcí
• enzymy: ptyalin, pankreatická α-amyláza, sacharáza,
maltáza, laktáza, izomaltáza
• vstřebávány pouze jednoduché cukry: glukóza, galaktóza
(usnadněný transport GLUT2), fruktóza (pasivní
přenašeč GLUT5)
Trávení a vstřebávání:
tuky
• v potravě ve formě triacylglycerolů (90 %),
fosfolipidů a esterů cholesterolu
• enzymy: jazyková, žaludeční a pankreatická lipáza
• emulgace: mechanická (motilita žaludku), chemická
(soli žlučových kyselin, lecitin)
• vstřebávání: vytvořené micely přilnou mezi
mikroklky a jejich obsah přejde do enterocytů, kde
vznikají molekuly lipidů obalené fosfolipidy a
lipoproteinem = chylomikrony
• chylomikrony vstupují do lymfy a až s ní do krve
Trávení a vstřebávání:
bílkoviny
• začíná v žaludku (pepsin), poté v tenkém střevě
(trypsin, chymotrypsin, elastáza)
• proteiny jsou rozštěpeny od polypeptidů přes
oligopeptidy až po aminokyseliny (AK) jako
závěrečné produkty trávení bílkovin
• AK jsou většinou vstřebávány specializovanými
transportními systémy do krve
Dusíková bilance organismu
• dusíková bilance = rozdíl mezi hmotností dusíku přijatého do
organismu potravou ve formě proteinů nebo aminokyselin a
hmotností dusíku, který byl z těla vyloučen (stolicí, močí a potem);
odraz metabolismu proteinů
▫ vyrovnaná – normální u zdravého dospělého
▫ pozitivní – u dětí (růst), těhotných žen, při reparaci tkání, při vyšší
sekreci nebo vnějším podání androgenů (testosteron)
▫ negativní – při hladovění, po operacích, těžkých úrazech a infekcích,
při popáleninách
• bilance závisí na obsahu esenciálních AK; pokud chybí byť jen
jediná, dusíková bilance přechází do negativity i při nadbytečné
saturaci ostatními AK
• minimální příjem bílkovin 0,5 g/kg/den, optimum 1 g/kg/den
• nutný příjem alespoň 50 % živočišných bílkovin vzhledem k
nedostatku esenciálních AK v rostlinné stravě (nižší biologická
hodnota rostlinných bílkovin
Vstřebávání vody, minerálů, vitamínů
• Voda se pohybuje přes stěnu GIT oběma směry
(absorpce vs. sekrece) pouze pasivně na základě
osmotického gradientu (zejm. koncentrační spád
Na+)
• Na+, K+: řídí aldosteron (sodík in, draslík out)
• Ca: řídí vitamín D (kalcitriol) a parathormon
• Fe: vazba na transferin (střevo, plazma) a feritin
(enterocyty)
• vitamíny rozpustné v tucích (A, D, E, K): vstřebávají
se pomocí micel
• vitamíny rozpustné ve vodě (B, C, H): difúze, aktivní
transport, endocytóza (B12+vnitřní faktor)
Motilita GIT
• zajišťuje regulovaný pohyb potravy v GIT
• drcení potravy, mísení s trávicími šťávami
• dokonalé načasování přesunu tráveniny z jednoho
oddílu do druhého, obvykle aborálně
• začátek a konec trávicí trubice je pod volní
kontrolou (PP svalovina)
• pohyby: propulzní (peristaltické), místní
(segmentační, kývavé), mixační, triturační
(rozmělňovací), relaxačně-adaptivní apod.
Řízení GIT
• Nervové
▫ sympatikus (⇓) a parasympatikus (⇑)
▫ nepodmíněné reflexy (chuťové, čichové podněty)
▫ podmíněné reflexy (spojené s předchozí zkušeností – denní
doba, zrakový vjem...)
▫ volní činnost mozkové kůry (žvýkání, úvod polykání, defekace)
▫ enterický systém (vlastní nervový systém GIT), ovlivňuje
motilitu, sekreci, senzoriku, je napojený na vegetativní nervový
systém
 plexus myentericus Auerbachi, plexus submucosus Meissneri
• Humorální
▫
▫
▫
▫
parathormon, kalcitonin, vitamín D (GIT je cílová tkáň)
glukagon, progesteron – tlumí motilitu střev
vazopresin (ADH), katecholaminy – vazokonstrikce v GIT
hormony DNES
Difuzní neuro-endokrinní systém (DNES)
• synonyma - hormony GIT, enterohormony,
gastrointestinální peptidy
• vytvářeny různými buňkami v GIT i v nervové soustavě
• endokrinní, parakrinní, autokrinní, neurokrinní
působení
• zajišťují koordinaci mezi funkcemi jednotlivých oddílů
GIT, působí stimulačně i inhibičně na sekreci, motilitu aj.
• sekretin – objeven jako historicky 1. známý hormon
(1902)
Hormon
Gastrin
Hlavní účinek (↑ stimulace, ↓ inhibice)
↑ sekrece žaludeční (↑ HCl, ↑ pepsinogen), pankreatické i střevní šťávy
Cholecystokinin
↑ výdej žluče do duodena, ↑ sekrece žlučových kyselin v játrech, ↑
pankreatické enzymy, ↓ motilita a sekrece žaludku
↑ alkalické pankreatické šťávy (neutralizace kyselého chymu ze žaludku
pomocí HCO3-), ↓ motilita a sekrece žaludku, ↓ motilita střev
Sekretin
Vazoaktivní intestinální peptid (VIP) vazodilatace, inhibice resorpce ve střevě
Somatostatin
Motilin
Ghrelin
Žaludeční inhibiční peptid
Vilikinin
Histamin*
Enkefaliny a endorfiny
působí tlumivě na činnost GIT, ↓ gastrin, ↓ cholecystokinin, ↓
žaludeční, pankreatické i střevní šťávy, ↓ motilita, zpomalení
vstřebávání
sekrece v interdigestivní fázi (žaludek i střevo jsou prázdné), čištění
GIT pomocí silné peristaltiky
sekrece v interdigestivní fázi, aktivuje pocit hladu = stimulace příjmu
potravy, ↑ STH
↑ sekrece inzulínu, ↓ sekrece a motilita žaludku
Substance P
aktivuje pohyby klků tenkého střeva
↑ žaludeční sekrece HCl
↑ motilita tenkého střeva, ↓ motilita tlustého střeva, pocit uspokojení
po jídle (vyvolán v limbickém systému)
kontrakce hladké svaloviny, tvorba slin, postprandiální vazodilatace
Neurotenzin
Enteroglukagon
↓ žaludeční sekrece a motilita, ↑ motilita střev
↓ žaludeční sekrece a motilita
Pankreatický polypeptid
↓ tvorba pankreatické šťávy
Neuropeptid YY
↓ žaludeční sekrece a motilita
Gastrin-releasing peptid, bombezin
↑ gastrin
Děkuji za pozornost!
Shrnutí, klíčová slova
• přehled funkcí trávicího systému
• stavba stěny trávicí trubice
• funkce jednotlivých oddílů
trávicího traktu
• sliny
• trávicí enzymy
▫ amyláza (ptyalin), jazyková,
pankreatická a střevní lipáza,
pepsin, trypsin, chymotrypsin
• reflexy spojené s funkcí trávicího
traktu
• žaludeční šťáva
• hlen (mucin)
• vnitřní faktor
• HCl
•
•
•
•
•
•
•
pankreatická šťáva
žluč, emulgace tuků
střevní šťáva
enterocyty, klky
bakteriální rozklad
funkce jater
hormony DNES
▫ gastrin, cholecystokinin,
sekretin, somatostatin, ghrelin
• trávení a vstřebávání sacharidů,
tuků, proteinů, vody, minerálů,
vitamínů
• dusíková bilance
• motilita
• nervové a humorální řízení GIT
Témata k samostudiu
• výživa, složení potravy
• nutriční vs. energetická hodnota potravin
Doporučená literatura
• Ganong, W. F. (2005). Přehled lékařské fyziologie. Praha:
Galén.
• Kittnar, O. et al. (2011). Lékařská fyziologie. Praha: Grada.
• Koolman, J., & Röhm, K.-H. (2012). Barevný atlas biochemie.
Praha: Grada.
• Langmeier, M. et al. (2009). Základy lékařské fyziologie.
Praha: Grada.
• Máček, M., Radvanský, J. et al. (2011). Fyziologie a klinické
aspekty pohybové aktivity. Praha: Galén.
• Silbernagl, S., & Despopoulos, A. (2004). Atlas fyziologie
člověka. Praha: Grada.
• Trojan, S. et al. (2003). Lékařská fyziologie. Praha: Grada.