Noter Til Fysiologi

Noter til fysiologi MUSKLER..................................................................................................3 NERVER.....................................................................................................8 HJERTE/KREDSLØB...................................................................................17 BLOD.......................................................................................................28 RESPIRATIONSSYSTEMET.........................................................................35 GASTRO-INTESTINAL KANALEN.................................................................42 GI-1: REGULERING GI-2: SPYT-

OG MOTILITET..........................................................................42

OG VENTRIKEL SEKRETION.....................................................................47

GI-3: SEKRETION: PANCREAS,

LEVER OG TARM............................................................49

GI-4: FORDØJELSE

OG ABSORPTION

I......................................................................53

GI-5: FORDØJELSE

OG ABSORPTION

II......................................................................56

GI-6: FORDØJELSENS

FERMENTERINGSPROCESSER..........................................................58

NYREN.....................................................................................................64 N-1: GLOMERULÆR N-2: TUBULÆR N-3: OSMO-

FUNKTION..............................................................................64

FUNKTION..................................................................................67

OG VOLUMENREGULATION.....................................................................70

LEVER.....................................................................................................73 ENDOKRINOLOGI......................................................................................78 E-1: GENERELT.............................................................................................78 E-1: ADENOHYPOFYSEN.....................................................................................78 E-2: PANKREAS ............................................................................................79 E-3: NEUROHYPOFYSEN.....................................................................................82 E-3: GL.

THYROIDEA

E-4: ADRENAL

.......................................................................................83

CORTEX.....................................................................................85

E-4: RENIN-ANGIOTENSIN

SYSTEMET........................................................................87

1

E-5: ADRENAL

MEDULLA

...................................................................................90

E-5: CALCIUM/PHOSPHAT

HOMEOSTASE.....................................................................92

REPRODUKTION.......................................................................................96 LAKTATION............................................................................................101 MINERALER ...........................................................................................105 METABOLISK BIOKEMI............................................................................106 M-1: KULHYDRATMETABOLISME...........................................................................106 M-2: FEDTMETABOLISME..................................................................................109 M-3: AMINOSYREOMSÆTNING.............................................................................112 M-4: NÆRINGSOMSÆTNING...............................................................................114 M-5:

KETOSE OG FEDTLEVER..............................................................................116

M-6: ENERGIBALANCEN

OG STOFSKIFTET.................................................................117

SYRE-BASE REGULERING.........................................................................119 CNS.......................................................................................................122 CNS-I.....................................................................................................122 CNS-II....................................................................................................124 CNS-III...................................................................................................125 SANSEFYSIOLOGI...................................................................................129 S-I.........................................................................................................129 S-II........................................................................................................132

1

Muskler Hvordan muskelen genererer kraft Tværstribet skeletmuskulatur Muskelceller har et hvilemembranpotentiale, -70mV. Depolarisering af muskelcellen sker som følge af overførsel af signal fra en neuromuskulær synapse. Denne overførelse sker vha. acetylcholin som bindes til receptorer på muskelcellen hvorved Na+/K+-antiporter-kanal åbnes. Denne igangsætter voltagegatede Na+-kanaler idet disse åbnes og natrium strømmer ind i muskelcellen og denne depolariseres (ca. +30mV). Aktionspotentialet kan spredes i begge retninger på muskelcellen. Aktionspotentialet føres dybere ind i muskelfibren via t-tubuli, således at aktionspotentialet når det sacroplasmatiske reticulum (SR). Når aktionspotentialet når DHP-receptorer i cellemembranen i ttubuli ændrer disse konformation således at Ca2+frigives fra SR til cytoplasma. Ca2+ frigives med dennes koncentrationsgradient (koncentrationen af Ca2+ er normalt meget lav i cytoplasma). Muskelkontraktioner sker vha. F-aktin og myosin II der har dannet myosinfilamenter. Hovederne på myosin II går mod plus-enden på hver af de F-aktiner de kontakter. Dermed trækkes de to F-aktiner ind over hinanden, langs med hinanden i modsat retning. Musklen forkortes uden af hverken F-aktin eller myosinfilamenterne forkortes, (se fig. 17.44 i cellebiologibogen). Det er sacromerene (stykket mellem to Z-disks) der bliver kortere, dvs. Z-disksne kommer tættere på hinanden. Når en muskel er afslappet sidder der et troponin-tropomyosin-kompleks på F-aktinet således at myosinfilamenternes hoveder ikke kan bindes til F-aktinet. Ved en nerveimpuls åbnes Ca2+-kanaler i SR og calcium lukkes ud i cytosolen. Calcium binder sig til troponinet på tropomyosinet hvorved troponin-tropomyosinkomplekset ændre konformation så myosinhovederne kan binde på F-actinen. Når aktionspotentialet er overstået pumpes Ca2+-ionerne tilbage i SR vha. aktiv transport. Én ”omgang” fra der kommer et aktionspotentiale til Ca2+-ionerne pumpes tilbage kaldes en excitation-contraction coupling cyklus. Hjertmuskulatur Hjertemuskulaturens myofibriller og myofilamenter svarer til dem i skeletmuskulatur, men Ttubuline er større og det sarcoplasmatiske retikulum er som regel kun tilstede på T-tubuliernes ene side hvilket danner diader (ikke triader). I sammensætninger mellem cellerne i hjertemuskulaturen findes indskudsskiver. I disse findes igen gap-junction som tillader at cellerne overfører kemiske signaler til vedsidenafliggende celler. Således kan en reguleret sammentrækning af hjertet, startende i apex, styres. Mellem cellerne findes desuden desmosomer der holder cellerne sammen. Det er sinusknuden der bestemmer hvornår hjertet skal trække sig sammen. Denne sidder modsat apex hvor sammentrækningen skal starte. Sinusknuden sender derfor elektriske signaler til cellerne i hjertets apex via pukinjecellerne således at kontraktionen starter det rigtige sted.

1

Sammentrækning af hjertemuskulatur fungerer efter sammen mekanisme som i skeletmuskulaturen, men det Ca2+ der lukkes ud i cytoplasma kommer både fra SR og T-tubuli da der kun er få SR i hjertemuskelceller. Hjertemuskulatur har lang refraktærperiode som forhindre vedholdende kontraktion da refraktærperioden varer næsten hele kontraktionens længde. Den lange refraktærperiode skyldes at der dannes et plateau i depolariseringen af muskelcellen. Når muskelcellen påvirkes af en nerve åbnes Na+-kanaler og Na+ strømmer ind i cellen. Når cellen er depolariseret lukker natriumkanalerne. Herefter åbner Ca2+-kanaler og hurtige K+-kanaler lukker, dette medfører at der ophobes positiv ladning i cellen og plateauet i depolariseringen holdes, dvs. membranpotentialet holdes positivt for en stund. Til sidst lukker Ca2+-kanalerne mens de langsomme K+-kanaler åbner. Således kan positiv ladning forlade cellen uden at der kommer mere til og derfor repolariseres muskelcellen. Glat muskulatur Myofilamenterne der udgør myofibrillerne i glat muskulatur ligger i forskellige retninger. De tynde myofilamenter består af aktin og tropomyosin, men mangler troponin. De tykke myofilamenter er der kun få af og de består af myosin II. Der er ingen T-tubuli og der er meget lidt SR. Cellerne sidder sammen ved gap-junctions og de steder hvor myofilamenter sidder fast i cellernes plasmamembraner. Myofilamenterne og intermediærfilamenterne hæfter fast i dense bodies som er kompakt materiale i cytoplasma og plasmamembranen. Da cellerne sidder sammen med gapjunctions er det alle fibrene der kontraheres samtidigt (pånær i øjet). Kontraktionens styrke bestemmes af mængden af calcium (jo mere calcium, desto kraftigere kontraktion). Celler i glat muskulatur kan trække sig meget sammen i forhold til andre muskelceller. Kontraktionen styres af phosphorylering af myosin II. Et øget Ca2+-niveau kommende udefra eller fra SR (i SR frigives calcium pga. signalkaskaden med IP3). Ca2+ strømmer ind i cellen gennem voltage-gatede kanaler når cellemembranen depolariseres af et aktionspotentiale. Calcium bindes til calmodulin. Dette kompleks påvirker myosin light-chain kinase som phosphorylerer myosin II hvilket fører til interaktion mellem aktin og myosin II og dermed en muskelkontraktion (relativt langsom kontraktionsproces). Ved udefrakommende signal kan cAMP aktiveres og dette kan så aktivere myosin light-chain kinase osv. Syncytialt respons: Når cellerne videresender nerveimpulser til hinanden via gap-junctions (sker alle andre steder end i øjet). Individuel innervation: hver muskelcelle har sin egen nerve (findes kun i øjet). Når frit Ca2+ fra cytoplasma pumpes tilbage ud af cellen eller ind i SR slipper Ca2+ calmodulin. Myosin phosphatase fjerner phosphat fra myosin hvilket reducerer aktiviteten af myosin ATPase og dermed muskelkontraktionen. Denne proces er, ligesom kontraktionen, langsom.

At kontraktion i en skeletmuskel skal opfattes som et alt-eller-intet respons Hvis en muskelcelle modtager en impuls som ikke er stor nok til at starte et aktionspotentiale ses der ingen respons, dvs. kontraktionen udebliver. Hvis impulsen modsat er tilstrækkelig stor ses en kontraktion. Der findes ingen mellemting.

1

Begrebet ”fatigue”, såvel central som perifer Fatigue er en tilstand hvor musklen hverken er i stand til at generere eller vedholde den forventede kraft. Der findes fatigue på to forskellige niveauer; centralt og perifert. Central fatigue opstår i CNS mens perifer fatigue kan opstå alle steder mellem den neuromuskulære forbindelse og de kontraktile elementer i musklen. Den perifere er mest almindelig. Central fatigue er en følelse af at et individ ønsker at nedsætte sin muskelaktivitet. Fatigue medfører at neuroner i CNS ikke kan stimulere muskelcellerne tilstrækkelig til at opnå kontraktion. Følelsen af fatigue påvirkes af kroppens pH-balance i tilfælde hvor musklerne yder tæt på maximalt. Ved brug af musklerne hydrolyseres ATP og H+ frigives. Når dette sker i stor stil kan blodets pH ikke holdes helt stabilt og acidoser som følge af nedsat pH pga. øget produktion af H+ giver hjernen følelsen af træthed. Perifer fatigue kan skyldes at neuronerne der synapser på muskelcellerne ikke kan nå at syntetisere acetylcholin lige så hurtigt som det skal frigives ifølge de impulser neuronet modtager. Perifer fatigue kan også skyldes stigningen i den ekstracellulære koncentration af K+. Når musklen får mange kontraktioner pga. neuronel påvirkning strømmer der meget K+ ud af cellerne (se tidligere), således flyttes der på den situation som der normalt ses, hvor K+ findes i langt højere koncentration indenfor end udenfor cellen. Membranpotentialet ændres således at depolariseringen bliver mindre markant og dermed frigives mindre mængder Ca2+ til cytoplasma. Perifer fatigue skyldes opbrug af musklernes egne glykogenlagre. Dette gør at interaktionen mellem troponin og Ca2+ nedsættes. Dette skyldes både at der er mindre Ca2+ (som beskrevet ovenfor) og at det Ca2+ som er i cytosolen, bindes til phosphat som stammer fra den øgede ATP-hydrolyse, der finder sted i muskler, der er maximalt aktive. Dermed er Ca2+ altså ikke tilgængelig for troponinet. Perifer fatigue kan også skyldes at myosin har svært ved at slippe ADP og Pi, som den får ved hydrolyse af ATP. Jo større mængder af ADP og Pi der er frit i cytoplasma, desto sværre bliver det for myosin at komme af med det. Dermed kan myosin ikke binde nye ATP og musklen ”går i stå”.

Hvordan koordinering og kontrol af muskler foregår, herunder hvordan refleksbuer er involveret i muskelkoordinering Motorunit: Ét motorneuron og alle de muskelfibre den innerverer. Store muskler har flere hundred fibre pr. neuron Små muskler der er finmotoriske har mindre end 10 fibre pr. neuron. Der findes langsomme og hurtige muskelfibre. Muskler er en blanding af de to typer i et forskelligt forhold afhængig af musklens opgave. De langsomme, røde muskelfibre er udholdende, men reagere relativt langomt. Den røde farve skyldes myoglobin. Disse får glukose fra blodet hvilket er en langsom, men økonomisk energiforsyning. De hurtige, hvide muskelfibre er relativt hurtige, men trættes hurtigere. Disse får glukose fra deres egne lagre hvilket er en hurtig energiforsyning. Kontraktionsstyrke

1

En muskels styrke afhænger af hvor mange motorunits der aktiveres og frekvensen hvormed de kontraheres. Spatial summation: Hvor mange motorunits der aktiveres. Temporal summation: Frekvensen hvormed ét motorunit kontrahere. Kan skabe forskellige situationer i musklen: Trappe-effekt: Et motorunit der ikke får lov til at slappe helt af mellem kontraktioner får en mere kraftfuld kontraktion, SI s. 415 fig. 12-17. Tetanus: findes i 2 former Inkomplet: stimulering af musklen er ikke maximal så motorunits har en smule relaxation mellem hver kontraktion. Komplet: Vedvarende kontraktion af et motorunit som ikke afbrydes af relaxation. Kontraktionstyper Der findes to forskellige måder hvorpå muskler kan kontrahere: Isometrisk: Musklen genererer kraft, men forkortes ikke, dvs. ingen bevægelse. I musklen sker der det at sacromererne forkortes, men musklens elastiske elementer der strækkes samtidig og således bibeholdes musklens længde. Isotonisk: Musklen genererer kraft og flytter en belastning. Denne kontraktionstype starter som en isometrisk kontraktion, men når de elastiske elementer er strakt helt vil yderligere forkortelse af sakromererne medfører at musklen som helhed forkortes. Muskler kan forlænges hvis den belastning de skal modstå er større end forventet eller end den kraft musklen kan generere. Muskeltene Muskler har, udover deres almindelige muskelfibre (ekstrafusale fibre) også nogle muskeltene (intrafusale fibre) som er fibre der har kontraktile ender, og et midterstykke med strækreceptorer. Den efferente innervering af de almindelige muskelfibre kaldes α-efferente. Muskeltenenes kontraktile ender innerveres efferent af γ-efferente. Midterstykket i muskeltenene innerveres afferent således at strækreceptorerne kan sende signaler til CNS. Strækreceptorerne kan aktiveres ved stræk af hele musklen eller ved kontraktion af de kontraktile ender på muskeltenen således at midterstykket strækkes. γ-efferente opretholder muskeltenens sensitivitet i perioder med muskelkontraktion. Muskeltenene sender besked til CNS om musklens længde. Senetene Senetenene sidder mellem musklen og dennes sene. Disse består af sensoriske nerveender der er vævet ind imellem de kollagene fibre. Disse sender konstant impulser til rygmarven, også når musklen er afslappet. Dette holder musklen i en optimal længde. Det er senetenene der sørger for at

1

kontraktion af muskler inhiberes hvis en belastning er så stor at den risikere at beskadige musklen/senen og deres hæfte. Senetene reagere på spænding som følge af kontraktion. Kontrol Vi kan dele bevægelse i to typer; reflexer og planlagt bevægelse. Reflexer kan igen deles i to grupper: Den ene type involverer rygmarven, men ikke hjernen, f.eks. patella-refleksen. Den anden type involverer hjernen i form af lillehjernen og hjernestammen. Planlagte bevægelser udføres i tre trin: 1. Beslutning og planlægning; foregår i motor cortex ned gennem basal nuclei og thalamus. 2. Koordinering og timing; udføres af cerebellum 3. Udførsel af bevægelsen; ned gennem hjernestammen sendes der signal fra motor cortex gennem den corticospinale trakt. Hjernestammen modtager samtidig justerende signaler fra thalamus (gennem ekstrapyramidale baner) og cerebellum. Det samlede signal går så ned gennem medulla spinalis og initierer muskulkontraktion og dermed bevægelse. 4. Via sensitive receptorer er der kontinuerlig feed-back fra musklen om bevægelsen til rygmarven, cerebellum og den sensitive cortex.

Hvordan en muskel kan stimuleres, fysiologisk og eksperimentelt Fysiologisk stimuleres muskler af motoriske (efferente) neuroner vha. acetylcholin. Eksperimentelt kan muskler stimuleres ved at man med strøm inducere aktionspotentialer i de nerver der innerverer musklerne motorisk.

1

Nerver At kunne redegøre for membran-fysiologiske og biokemiske mekanismer der ligger til grund for neuroners evne til at modtage, integrere og viderebringe signaler. Neuroner er nervesystemets mindste funktionelle enhed. I hvile har neuroner et hvilemembranpotentiale på -70mV. Hvilemembranpotentialet opretholdes af Na+/K+-pumpen. I hvile har membranen størst permeabilitet for K+ og det er dermed hovedsageligt denne ion der bestemmer niveauet for hvilemembranpotentialet. Ud fra hvilemembranpotentialet kan membranen på neuronet blive mere positiv eller mere negativ. Bliver membranpotentialet mere positivt er det en depolarisering, bliver det mere negativt er det en hyperpolarisering. Depolarisering: når positiv ladning går ind i cellen. Hyperpolarisering: når positiv ladning går ud eller negativ ladning går ind i cellen. Et neuron modtager signaler fra synapser som andre neuroner laver på neuronet. Når et neuron modtager et signal (vha. transmitterstof) starter de gradede-potentials. Disse løber ned mod neuronets trigger-zone (ved axonets afspring fra soma). De gradede-potentials kan enten dø ud på vejen eller, hvis de når trigger-zonen, er depolariserende og er kraftige nok til at overstige tærskelværdien (-55mV), starte et aktionspotentiale. Ved tærskelværdien åbnes en masse voltagegatede Na+-kanaler og disse sørger for at aktionspotentialet kører idet cellen depolariseres. Herefter åbner voltage-gatede langsomme K+-kanaler (disse kanaler aktiveres af aktionspotentialet, men har forsinket respons). K+ forlader cellen ud i ekstracellulærvæsken og re- og hyperpolarisere således neuronet. K+-kanalerne lukker og noget K+ går ind i neuronet gennem K+-lækkekanaler, herved kommer cellen tilbage til hvilemembranpotentialet. Aktionspotentialer har, modsat gradede-potentials, konstant styrke. Aktionspotentialer kan kun løbe ned ad axonet fordi den foregående del af axonet jo er i refraktærperiode (dog ikke hvis man stimulere neuronet midt på axonet for så er der ingen refraktærperiode). Aktionspotentialer er under ALT-eller-INTET-loven; alle aktionspotentialer er lige kraftige uanset hvor meget over tærskelværdien stimuli var. Til gengæld giver kraftig stimuli højere frekvens af aktionspotentialer. Når aktionspotentialet når neuronets terminal åbnes her voltage-gatede Ca2+-kanaler og Ca2+ strømmer ind i terminalen hvor det trigger exocytose af synapsevesiklernes indhold til synapsekløften. Her kan transmitteren så bindes til receptorer på målcellen. Vesiklerne inkorporeres ikke i terminalens membran, men fusioneres med fusionsporer. Efter exocytosen genbruges vesikelmembranen. Axoner der er omgivet af en myelinskede fører aktionspotentialer hurtigere end umyeliniserede axoner. Dette skyldes at axoner med myelinskede kun skal åbne ionkanaler i de ranvierske indsnøringer hvorimod umyeliniserede axoner skal åbne ionkanaler i hele axonets membran. Refraktærpeiode Refraktærperioden deles i to; en absolut og en relativ.

1

Absolut refraktærperiode: I denne periode kan neuronet ikke stimuleres uanset hvad. Relativ refraktærperiode: Det er muligt at stimulere neuronet til at fyre et aktionspotentiale hvis depolariseringen er kraftig nok, da neuronet er hyperpolariseret. Refraktærperioden skyldes at Na+-kanalerne der ”kører” aktionspotentialet skal bruge lidt tid fra de lukker til de er klar til at åbne igen(1-2msek). Dette skyldes at Na+-kanalerne har 2 gates hver. En der aktiverer og en der inaktiverer kanalen. Den inaktiverende gate skal bruge lidt tid for at blive flyttet fra kanalen så denne igen kan aktiveres.

At kunne redegøre for virknings-mekanismerne bag neuromodulatoriske farmaka, toxiner og patologiske tilstande. Neuromodulatoriske farmaka Lokalbedøvelse: Går ind og blokerer Na+-kanaler. Dette rammer især de aktive neuroner som under f.eks. operation vil være smerteneruroner. Virker også bedst på tynde nerver. Narkose: Lipofile stoffer: Ophobes i cellemembranen og påvirker membranproteinerne således at impulserne ikke kan ledes. Volatile (gasformige) stoffer: Påvirker primært bevidsthedsneuroner. Toxiner Blokerer Na+-kanaler: Tetrodotoxin: Produceres af bakterier i tarmkanalen hos puffer fish og blue ringed octopus. Saxitoxin: Findes i dinoflagellater (alger). Patologiske tilstande Her kan axoner nedbrydes. Det er således kun den del af cellen der har soma der overlever. Nye axoner kan vokse ud. Disse guides til deres destination vha. kemiske signaler på oversiden af de schwannske celler. Sygdomme der ødelægger axoner/synapser er f.eks. Parkinson, skizofreni og depression.

At få godt kendskab til begreberne: Aktionspotentialer, membranpotentialer, iongradienter, receptorer, synapser, neurotransmittere, second-messengers, ionkanaler, ledningshastighed, myelin, kodning, tærskelværdi, permeabilitet, EPSP, IPSP… Aktionspotentiale: Hurtigt og ensformigt elektrisk signal der føres ned af et axon eller langs membranen på en muskelfiber. Membranpotentiale: Det elektriske potentiale (spændingsforskel) som levende celler laver over deres membran på grund af forskellig fordeling af ioner mellem den intra- og ekstracellulære væske.

1

Iongradienter: Da cellemembraner ikke er lige permeable overfor alle ioner og der findes forskellige passive og aktive transporttyper kan der opbygges iongradienter for de forskellige ioner over cellemembraner. K+: Høj intracellulær, lav extracellulær Na+: Lav intracellulær, høj extracellulær Cl-: Lav intracellulær, høj extracellulær IPSP Inhibitory postsynaptisk potential: Et hyperpolariserende graded potential. Cl- ind eller K+ ud. Dette gør at et neuron får sværere ved af fyre et aktionspotentiale. EPSP Excitatorisk postsynaptisk potentiale: Depolariserende graded potential. Na+ ind eller Ca2+ ind. Gør at neuronet får lettere ved at fyrer et aktionspotentiale. Summation Spatial summation: Flere stimuli fra forskellige synapser samtidig. Stimuli integreres i triggerzonen og resultatet bliver EPSP eller IPSP afhængig af hvilke stimuli der var flest af og hvor stærke de forskellige stimuli var. Temporal summation: Hvis flere stimuli, IPSP eller EPSP, indfinder sig med kort tids mellemrum kan disse ”bygge” ovenpå hinanden så IPSP’et eller EPSP’et bliver kraftigere. Stimuli skal have en vis længde eller intensitet hvis de skal udløse et aktionspotentiale. Neurotransmitterreceptorer Et transmitterstof kan give IPSP eller EPSP afhængig af receptortypen den binder på. G-proteinkoblede receptorer: •

Langsomme (fordi de skal igennem en hel 2nd-messengerkaskade).

•

Aktivering kan, alt efter hvilken G-protein receptor der er tale om, medføre: o cAMP stiger. Dette kan medføre at K+-kanaler lukkes, hermed holdes kalium inde i cellen og spændingsforskellen over membranen bliver mindre (dvs. mere positiv). Dette giver et EPSP. o Ca2+ stiger. Dette kan medføre aktivering af K+-kanaler, hermed strømmer K+ ud af cellen og membranpotentialet bliver mere negativt, dvs. det giver et IPSP. o cAMP falder. Fungere som stigning i K+-kanaler.

Ionkanal-receptorer: •

Hurtige

1

•

Receptorerne på Na+-kanaler og Ca2+kanaler binder 3 ligander: acetylcholin, serotonin og glutamat o Ved åbning af Na+-kanaler eller Ca2+-kanaler fås et EPSP.

•

Receptorerne på Cl--kanaler binder 2 ligander: GABA og glycin o Ved åbning af Cl--kanaler fås et IPSP.

Cholinerge receptorer: •

Deles i 2 grupper o Nikotine: Har nikotin som agonist (molekyle der bindes) 

Tillader passage af kalium og natrium  Depolarisere (EPSP) delvist neuronet

o Muskarine: Har muskarin som agonist (molekyle der bindes) 

Koblet til G-protein

Adrenerge receptorer: •

Deles i 2 hovedgrupper som begge har flere undertyper oα oβ

•

Koblet til G-protein med forskellige kaskader

Glutaminerge receptorer: •

Deles i 2 hovedgrupper som videreinddeles o Metabotropisk glutaminerge receptorer: fungere via G-protein o Ionotropiske glutaminerge receptorer: disse er receptorkanaler 

AMPA receptorer: ligandgatede, monovalente cat-ion-kanaler •



Glutamat-binding  åbning

NMDA receptorer: tillader passage af natrium, kalium og calcium •

Glutamat-binding og ændring i membranpotentialet  åbning o Glutamat-binding åbner gaten, men denne blokeres af en magnesium-ion som først fjernes når neuronet depolariseres.

Synapser

1

Synapse: Regioner hvor neuronet møder dens målcelle. Der findes 3 typer synapser: •

Kemiske: o EPSP 

Vesikler: klare og spfæriske



Transmitter: ACh

o EPSP 

Vesikler: ”dense core” sfærisk



Transmitter: NA, DA, A, serotonin



Vesikler: ovale



Transmitter: GABA, glycin

o IPSP

•

Elektriske: o Vesikler: INGEN o Transmitter: INGEN (gap-junctions fører det elektriske signal direkte mellem celler)

•

Blandet: o Vesikler: forskellige typer o Transmitter: forskellige typer (og gap-junctions)

Neurotransmittere Kemisk signal der frigives af et neuron og påvirker neuronets målcelle. Neurotransmittere virker i synapser og fremmer en hurtig respons. Klassiske neurotransmittere: •

Aminer: o Adrenerge: 

Adrenalin virker på •

α1  EPSP, langsom

•

α2 IPSP, langsom

•

β1 EPSP, langsom

1

• 

β2 IPSP, langsom

Nor-adrenalin virker som adrenalin

o Serotonerge 

Serotonin (5-HT) virker på •

5-HT1IPSP, langsom

•

5-HT2 EPSP, langsom

•

5-HT3EPSP, hurtig

•

5-HT4EPSP, langsom

o Dopaminerge 

Dopamin virker på •

D1-receptorer  EP, langsom

•

D2-receptorer  IP, langsom

o Histaminerge 

•

Histamin virker på •

H1EPSP, langsom

•

H2EPSP, langsom

Puriner: o Purinerge: 

Adenosin virker på •

•

P1A IPSP, langsom

Aminosyrer o Glycin: 

Glycin virker på •

GlyR IPSP, hurtig

•

NMDA  EPSP, hurtig

o Glutaminerge (kun EPSP) 

Glutamat virker på

1

•

NMDA  EPSP, hurtig

•

AMPA  EPSP, hurtig

o GABA-nerge (kun IPSP) 

•

GABA virker på •

GABAA IPSP, hurtig

•

GABABIPSP, langsom

Cholinerge o Acetylcholin virker på 

Nikotine EPSP, hurtig



Muscarine1EPSP, langsom



Muscarine2IPSP, langsom

Peptider som neurotransmittere: •

Opioide o Endorfiner (kun IPSP, langsom) virker på 

µ, δ og κ

Lipider som neurotransmittere: (kan ikke opbevares i vesikler) •

Endocannabinoider o Anandamide virker på 

•

CB-R IPSP, langsom

Arachidonsyre metabolitter o Prostaglandin virker på 

PGE-R EPSP eller IPSP afhængigt af receptor-subtypen, langsom

Gasser som neurotransmittere: (kan ikke opbevares i vesikler) •

NO og CO virker på o Intracellulære receptorerEPSP eller IPSP, langsom

Neurotransmittere i CNS og PNS Neurotransmittere i CNS deles i 2 typer:

1

Fast point-to-point: vigtigt i hurtig kommunikation mellem nervecellerne •

Glutamate: Giver EPSP

•

GABA: Giver IPSP

•

Glycin: Giver IPSP

Neuromodulatorer: Virker både i og udenfor synapser. Fungere både auto- og parakrint. Kemikalier der ændrer responsen af et neuron. •

Norepinephrin

•

Dopamin

•

Serotonin

•

Histamin

•

Acetylcholin

Neurotransmittere i PNS: her anvendes kun 3 Neurotransmittere: 1. Acetylcholin: Syntetiseres af cholin og acetyl CoA ved enzymatisk reaktion i axonterminalen. Neuroner der sekrerer og receptorer den binder ACh kaldes Cholinergene. 2. Norepinephrin Neurohormoner: 3. Epinephrin

Ionkanaler Ionkanaler: •

Udfører kun passiv transport (dvs. transporterer kun solutter med deres elektrokemiske gradient)

•

Er selektive på ladning og størrelse af molekyle

•

Er ikke altid åbne (som eks. vandige porrer er det i membranen)

•

Aminosyresidekæderne inde i kanalerne tiltrækker bestemte ioner

•

Har ubegrænset transporthastighed

•

Er gatede o Voltage-gatede: følsomme overfor membranpotentialet. Hvis ladningen over membranen forandres, åbnes eller lukkes nogle kanaler (vigtige i nerveceller)

1

o Ligand-gatede (kan både være extra- og intracellulære ligander): Kanalen åbner ved ligand-binding o Mekanisk-gatede (stress-aktiverede): åbner ved mekanisk påvirkning, f.eks. hvis plasmamembranen deformeres af ydre påvirkning Second-messenger Intramolekylære signalmolekyler der dannes som respons til et ekstracellulært signal. Små molekyler der syntetiseres (cAMP, IP3, cGMP) eller frigives (Ca2+, Cl-, Na+). Kodning Ved kodning menes hvorledes stimulus-styrke ved en sanse-celle eller ved en synapse omsættes til en fyrings-frekvens af aktionspotentialer. Dette indebærer depolarisering (EPSP) eller hyperpolarisering (IPSP) af dendritten og deraf følgende hhv. højere eller lavere frekvens.

1

Hjerte/kredsløb Forståelse af EKG’ets elektrofysiologiske baggrund, herunder impuls udbredelse samt P, Q, R, S og T takkernes opståen Hjertet er periodevis en elektrisk dipol i et elektrisk ledende medie (fysiologisk saltvand). Dette gør at man kan måle hjertets elektriske aktivitet ved at sætte elektroder på huden. Hjertemuskelcellerne er forbundet ved gap-junctions. Disse gør at depolariseringen under kontraktion kan gå fra celle til celle. Dette sker ved åbning af voltage-gatede Na+-kanaler. Depolariseringen starter i sinusknuden ved at pacemakerceller depolariserer spontant. Depolariseringen spredes ned gennem højre forkammer og så til venstre forkammer. Ved udbredelsen bliver cellerne i højre forkammer negative i forhold til cellerne i venstre forkammer (varer indtil venstre forkammer depolariseres). Dette ses på EKG’et som P-takken. Når begge forkamre er depolariseret returnerer EKG’et til basislinien. Fra forkamrene går aktionspotentialet videre til den atrioventrikulære knude (AV-node) og videre ned i første del af AV-bundet (His’ bundt). Cellerne i AV-knuden og i første del af AV-bundet forsinker depolariseringen på vej ned til ventriklerne. Depolariseringen når så ned i AV-bundets hurtigere celler og deles i en højre og en venstre gren. Ved apex danner grenene netværk af pukinjefibre der fører aktionspotentialet hurtigt gennem det indre lag af væggene i begge ventrikler hvorfra depolariseringen føres videre ud gennem væggen af almindelige hjertemuskelceller. Depolariseringen spreder sig fra venstre mod højre i det interventrikulære septum hvilket medfører en lille negativ tak på EKG’et (Q-tak). Når ventrikelvæggen depolariserer spredes aktionspotentialet netto fra højre mod venstre pga. hjertets akse er drejet lidt mod venstre samt at venstre ventrikelvæg er tykkere end højre. Dette giver en stor positiv tak på EKG’et, R-takken. Herefter formodes der at ske en lille depolarisering ved basis af hjertet. Dette ses på EKG’et som en lille negativ tak efter Rtakken, kaldet S-takken. Til slut repolariseres ventriklerne. Dette ses på EKG’et som T-takken. Denne tak kan være enten positiv eller negativ (men er oftest positiv).

Viden om Einthovens trekant, bipolære afledninger (=I.-III. ekstremitets afledninger), unipolære afledninger og brystafledninger Når man måler EKG placeres elektroderne som en trekant omkring hjertet (Einthovens trekant). De bipolære afledninger er ekstremitets afledninger. I. afledning er mellem venstre forben (+) og højre forben (-) II. afledning er mellem venstre bagben (+) og højre forben (-) III. afledning er mellem venstre bagben (+) og venstre forben (-) De unipolære afledninger: aVR: højre forben (+) mod gennemsnittet af venstre forben og venstre bagben (-) aVL: venstre forben (+) mod gennemsnittet af højre forben og venstre bagben (-)

1

aVF: venstre bagben (+) mod gennemsnittet af højre forben og venstre forben (-) + angiver hvilken elektrode du måler imod (måler for ”i forhold” til den anden (-)) Brystafledninger (præcordiale afledninger) bruges mest humant.

Kendskab til EKG intervaller og segmenter Intervaller PR-interval: tidsperioden fra start af atrie-depolarisering til start af ventrikel depolariseringen (fra start af P-tak til starten af Q-takken) QRS-interval: ventrikeldepolarisering (inkluderer Q, R og S-takken) QT-interval: Tidsperioden hvor ventriklerne holder sig depolariseret (de er først repolariseret helt ved slutningen af T-takken, så dette inkludere Q, R, S og T-tak) PP-interval: tiden mellem atriekontaktioner (fra starten af én P-tak til starten af den næste) RR-interval: Tiden mellem ventrikelkontatktioner (fra toppen af én R-tak til toppen af den næste, bruges til at beregne hjertefrekvensen)

Segmenter PR-segment: fra slutningen af P til starten af Q ST-segment: fra slutningen af S til starten af T TP-segment: fra slutningen af T til starten af P

Kendskab til almindelige EKG forandringer hos dyr (respiratorisk sinusarytmi, VPCs, AV blok, atrie- og ventrikelflimmer) Respitatorisk sinusarytmi Varierende hjerterytme som følge af inspiration (HR stiger) og ekspiration (HR falder) VPC (ventrikulære præmature komplekser = ventrikulære ekstra systoler) Skyldes aktionspotentialer der er skabt udenfor sinusknuden. Få af disse er normalt, men mange af disse tyder på sygdom Ses som et abnormalt spændingskompleks på EKG’et, har ikke en forudgående P-tak Man kan se på faconen af det, at depolariseringen ikke kommer fra AV-bundet Atrio-ventrikulære blok (AV-blok) findes i 1., 2. og 3. grad 1. grad: forlænget PR-interval pga. for langsom føring af elektricitet gennem AV-bundet 2. grad: P-tak uden følgende QRS-kompleks. Skyldes at AV-knuden og bundet kun nogle gange fører strømmen 3. grad: P-tak og resten er uden sammenhæng (atrier og ventrikler arbejder helt uafhængigt). Skyldes at AV-bundet ikke fører aktionspotentialer videre fra atrierne.

1

Atrieflimmer Små takker over det hele på grundlinien. Der kan ses irregulær timing mellem QRS-T komplekserne Ventrikelflimmer Kommer ofte som følge af takykardi (hurtig hjerterytme), kan medføre hjertestop Når et aktionspotentiale først har nået ventriklerne kan dette ikke gå tilbage i atrierne gennem AVknuden da denne har en lang refraktærperiode.

Forståelse af det systemiske, det centrale og lunge kredsløbet, samt fordeling af blodvolumen og kardiovaskulære transportmekanismer Det systemiske kredsløb er blodkarrene mellem aorta og v. cava Det centrale kredsløb er lungekredsløbet og hjertet Lungekredsløbet er lungeblodkarrene (fra a. pulmonalis til v. pulmonalis) Fordeling af blodvolumen: 25% i det centrale kredsløb 75% i det systemiske kredsløb (det meste i venerne) Kardiovaskulære transportmekanismer (Bulk)flow: •

Hurtigt!

•

Skyldes hydrostatiske trykforskelle i det kardiovaskulære system, dvs. der er mere tryk i den ene ende af blodkarret end i den anden

Diffusion: •

Langsom, men meget vigtig transportmekanisme i organismen

•

Drives af både det hydrostatiske tryk og primært af osmotiske kræfter

•

Ved diffusion bevæger molekyler sig med deres koncentrationsgradient

•

Kan bevæge sig 100µm på få sek., men er flere timer om at flytte sig få cm, dvs. er lynhurtig over små afstande

Den transmorale trykforskel: den trykforskel der er mellem blodet i karret og væsken uden for karret, dvs. trykket over karvæggen. Dette gør at blodet løber ud hvis der går hul på et kar.

Kendskab til kardiovaskulær dysfunktion Kardiovaskulær dysfunktion: deles op i en primær og en sekundær: •

Primær kardiovaskulær dysfunktion:

1

o Medfødt: 

eks. Ventrikelseptum-defekt (dvs. hul i hjertet mellem de to ventrikler, medfører blanding af arterielt og venøst blod)

o Erhvervet:

•



eks. Blodtab, parasitter (hjerteorm) eller myxømatøs mitralklap sygdom



Sidstnævnte er arvelig. Sygdommen har en genetisk baggrund (dvs. egentlig medfødt), men udvikles først senere i livet

Sekundær kardiovaskulær dysfunktion: forsaget af en anden sygdom o Eks. forstyrrelser i elektrolytbalancen (K+-ioner i blodet)

Hjerteinsufficiens Hjertet kan ikke pumpe den nødvendige mængde blod. I nogle tilfælde fungerer hjertet fint ved hvile, men utilstrækkeligt ved fysik aktivitet (nedsat motionstolerance).

Gør rede for hvad der forstås ved pacemaker-celler og hvordan de spontane aktionspotentialer opstår. Have kendskab til de ion-strømme, der er ansvarlige for potentialerne Pacemakerceller er de hurtigste depolariserende celler i hjertet. De findes typisk i sinusknuden. Specialicerede ionkanaler gør at pacemakercellerne depolariserer til tærkelværdien. Der er tre typer specialiserede kanaler der gør at pacemakercellerne adskiller sig fra almindelige hjertemuskelceller og gør at disse kan depolarisere spontant: •

Specielle Na+-kanaler: Pacemakerceller mangler de almindelige voltage-gatede Na+-kanaler, men har i stedet ”funny” Na+-kanaler. Disse lukker under et aktionspotentiale og åbner så spontant igen når aktionspotentialet er slut. Åbning af kanalerne medfører indstrømning af Na+ fra extracellulærvæsken og dermed aktionspotentiale.

•

Specielle K+-kanaler: Pacemakercellerne har også specialiserede K+-kanaler. Ved slutningen af et aktionspotentiale er disse åbne, men de lukker så og dermed falder permabiliteten K+. Da der er mindre der forlader cellen bliver den relativt mindre negativt ladet indvendigt og det bliver således lettere at lave en ny depolarisering.

•

Specielle Ca2+-kanaler: Pacemakercellerne har også specialiserede Ca2+-kanaler. Lige før pacemakercellerne når tærskelværdien for et aktionspotentiale åbner Ca2+-kanalerne så Ca2+ flyder ind. Dette gør det sidste stykke op til tærskelværdien hurtigere end normalt.

Det første stykke af aktionspotentialet er langsomt hos pacemakercellerne i forhold til de normale hjertemuskelceller. Pacemakercellerne har ingen hurtige Na+-kanaler og det er derfor pacemakercellernes langsomme Ca2+-kanaler der sørger for aktionspotentialet. Af denne grund kaldes deres aktionspotentialer for langsomme aktionspotentialer. De almindelige hjertemuskelcellers aktionspotentialer kaldes hurtige aktionspotentialer.

1

Skitsér et aktionspotentiale i atrier og i ventrikler, og have kendskab til de ionstrømme, der er ansvarlige for aktionspotentialerne. Have kendskab til hvorledes aktionspotentialer i hjertet adskiller sig fra typiske aktionspotentialer i nerver og muskler. Ionstrømme i alm. hjertemuskelceller under aktionspotentiale Den molekylære basis for kontraktion er den samme i hjerte- og skeletmuskulatur, men de to slags muskler er forskellige mht. den elektriske forbindelse mellem naboceller. Hjertemuskelceller er elektrisk forbundet til hinanden vha. inskudsskiver med gap-junctions (modsat skeletmuskulatur). Aktionspotentialer kan dermed springe fra en celle til den næste (ionstrømmen i skeletmuskulatur ses i afsnit 1 om muskler). Aktionspotentialer i hjertemuskelceller Der er fire store forskelle mellem aktionspotentialer i skelet- og hjertemuskulatur: •

Hjertemuskelcellerne er elektrisk forbundet, men det er muskelcellerne i skeletmuskulaturen ikke

•

Hjertet har pacemakerceller som danner spontane aktionspotentialer, hvorimod skeletmuskulaturens muskelceller skal have besked fra et motorneuron for at starte et aktionspotentiale

•

Alle hjertets aktionspotentialer varer længere end skeletmuskulaturens og nervernes. Dette skyldes forlænget forandring af permabiliteten i membranerne hos hjertemuskelceller i forhold til Na+, K+ og Ca2+-ioner. Hjertemuskelcellernes ionkanaler er anderledes end i skeletmuskulaturen (se ovenfor). Det er specielt Ca2+-kanalerne der er vigtige i forbindelse med de forlængede aktionspotentialer. Når en hjertemuskelceller er blevet depolariseret og repolariseringen starter, dvs. positiv ladning begynder at bliver lukket ud af cellen, starter der en mekanisme hvor der er to ting der gør at cellen holder depolariseringen i stedet for at repolarisere som skeletmuskelcellerne gør: 1. Nogle K+-kanaler lukkes så K+ holdes inde i cellen 2. Mange langsomme Ca2+-kanaler åbner så Ca2+ strømmer ind i cellen (da der altid er lav intracellulær koncentration af Ca2+)

•

Hjertemuskelcellerne får også Ca2+ fra extracellulærvæsken (dvs. disse celler har Ca2+kanaler i membranen i modsætning til skeletmuskulaturens celler) hvorimod skeletmuskulaturens celler udelukkende benytter intracellulært Ca2+.

Grunden til at hjertemuskelcellerne er negative i hvilemembranpotentialet er, ligesom i skeletmuskelcellerne, at der er mange åbne K+-kanaler, men at de fleste Na+-kanaler er lukkede. Desuden er Ca2+-kanalerne i hjertemuskelcellerne lukkede i hvile. Det er den lange varighed af aktionspotentialet der gør at hjertet kan nå at genfyldes.

1

Beskrive hvorledes hjertets aktivitet reguleres af det autonome nervesystem Sympatiske og parasympatiske nerver virker på pacemakercellerne for enten at øge eller sænke hjertefrekvensen. De sympatiske neoroner: •

Agerer på alle hjertets muskelceller og giver øget og kraftigere kontraktion

•

Transmitteren er noradrenalin: o Alle hjertets muskelceller har β-adrenerge receptorer som noradrenalin kan bindes til o Når receptorerne er aktiverede, dvs. når noradrenalin er tilstede, er der kortere intervaller mellem hjerteslagene

•

Invirkning på AV-knuden: o Øger hastigheden så forsinkelsen i AV-knuden bliver mindre o Forkorter refraktærperioden o Giver hurtigere depolarisering

•

Virkning på atrielle og ventrikulære muskelceller o Voldsommere, kortere aktionspotentialer o Stærkere og hurtigere kontraktioner som følge af øget antal Ca2+-kanaler der åbner på plateauet i aktionspotentialet (som respons på binding af noradrenaling til βreceptorerne) o Hurtigere åbning af K+-kanaler hvilket medfører kortere aktionspotentialer: Som følge af øget mængde Ca2+ bliver cellerne mere positive og derved bliver niveauet for aktionspotentialets plateau højere. Den øgede positive ladning gør at K+-kanalerne åbner tidligere i aktionspotentialet end ellers. Dette giver i sidste ende en hurtigere repolarisering (aktionspotentialet bliver højere og kortere). Jo kortere aktionspotentialerne er, desto flere hjerteslag kan man have pr. minut idet refratærperioderne jo også forkortes.

De parasympatiske neuroner: •

Agerer på SA-knudens, AV-knudens og atriernes muskelceller

•

Transmitteren er acetylcholin o Binder sig på muscarine-cholinerge receptorer

•

Invirkning på AV-knuden: o Sænker hastigheden, dvs. øger forsinkelsen i AV-knuden o Forlænger refraktærperioden

1

o Nedsætter depolariseringshastigheden •

Virkning på atrielle muskelceller: o Giver stærk antisympatisk indvirkning på alle atrielle celler o Forlænger refraktærperioden o Svagere og langsommere kontraktioner

•

Virker ikke på de ventrikulære celler da kun få af disse modtager parasympatisk innervering. Til gengæld går de parasympatiske neuroner i ventriklernes vægge hen og synapser direkte på de sympatiske neuroners terminaler. Således kan acetylcholin hæmme frigivelsen af noradrenalin og dermed effekten af de sympatiske neuroner på ventrikelcellerne.

Hvis der er lige meget sympatisk og parasympatisk innervering udligner de hinanden.

Forståelse af volumen- og trykændringer, samt hjertelyde under hjertecyklus (se figur s. 227) En hjertecyklus består af en diastole og en systole. Under den ventrikulære diastole bliver ventriklerne fyldt og tømmes under den ventrikulære systole. Atriediastolen (dvs. fyldning af atrierne) sker under den ventrikulære systole og atriesystolen (dvs. tømning af atrierne) sker under den ventrikulære diastole. Cyklus er forklaret udfra figur 21-1 i cu (s.227) Den ventrikulære diastole •

EKG: går fra slutningen af T-takken til R-takken.

•

Starter med isovolumetrisk relaxation. Når muskulaturen afslappes uden at der sker en volumenændring. o Lukning af de semilunare klapper  2. Hjertelyd (”dub”) o Volumen i ventriklerne er end-systolic volume (intet ud, intet ind) o Blodflowet ud i arterierne er 0 o Yderligere fald i arterietrykket o Voldsomt fald i ventrikeltrykket o Lille stigning i atrietrykket o EKG: lige efter T-takken

•

Rapid ventricular filling: her pumper atrierne blod ned i ventriklerne o Stigning i ventrikulærvolumen o Blodflowet ud i arterierne er 0

1

o Trykket i ventriklerne falder til næsten 0 o Trykket i arterierne er højt, men faldende o Trykket i atrierne falder sammen med trykket i ventriklerne o EKG: mellem T- og P-takken •

Reduced ventricular filling: o Yderligere fyldning af ventriklerne o Blodflowet i arterierne er 0 o Trykket i arterierne falder o Trykket i ventriklerne og atrierne er lavt og konstant o EKG: starter mellem P- og T-takken og slutter der hvor P-takken starter

•

Atrielle systole: tømning af atrierne o Stigende volumen i ventriklerne o Intet blodflow ud til arterierne o Stigning i trykket i atrierne o Højt tryk i begge arterier o Ventriklerne er afslappede med trykket i dem stiger en anelse da de fyldes med blod o EKG: fra P-tak til R-tak

Den ventrikulære systole: •

EKG: varer fra R-takken til T-takken slutter

•

Starter med en isovolumetrisk kontraktion, dvs. når musklen kontraheres uden at der sker volumeændring. Denne varer indtil i trykket i ventriklen overgår trykket i arterien (aorta eller a. pulmonalis) o De atrieventrikulære klapper lukkes  1. Hjertelyd o Volumen i ventriklerne stiger til max o Sidste fase inden der løber blod ud i arterierne o Voldsomt stigende tryk i ventriklerne o EKG: varer fra R-tak til slutningen af S-tak

1

•

Rapid ejection: dette følger den isovolumetriske kontraktion. Her har trykket i ventriklen netop oversteget trykket i arterien og blodet begynder at løbe ud. o Kraftigt fald i ventrikelvolumen o Voldsom stigning i arteriernes blodflow (topper her) o Trykket i ventriklerne når max o Voldsom stigning i arteriernes tryk o Næsten intet tryk i atrierne o EKG: fra slutningen S-tak til starten af T-takken

•

Reduced ejection: Her er trykket i ventriklen faldende og det sidste blod løber ud i arterien. o Ventriklerne tømmes så der kun er end-systolic volume tilbage o Voldsomt fald i arteriernes blodflow o Fald i trykket i ventriklerne o Fald i trykket i arterierne o Lille stigning i atrietrykket o EKG: T-takken (fra start til slut af T-takken)

Forståelse af sammenhængen mellem hjertets minutvolumen, hjertefrekvens og slagvolumen Minutvolumen (ml/min) = hjertefrekvens (slag/min) x slagvolumen (ml/slag)

Forståelse af ventrikelfyldningens betydning for slagvolumen (Starlings hjertelov) Preload: graden af myocardialt stræk som dannes som følge af veneblodets indløb i hjertet. Preload er den strækning af muskelfibrene, som den diastoliske fyldning udgør. Øget fyldning strækker muskelfibrene og giver dermed anledning til en bedre tømning, altså et øget arbejde. Dette koster naturligvis ekstra energi. Afterload: den kombinerede kraft af EDV (end-diastolic volume) og den arterielle modstand under ventrikulærkontraktion. Afterload er den øgning i tension, som muskelfibrene skal præstere for at uddrive blodet fra ventriklen. Øget aortatryk giver derfor øget arbejde og dermed en øget belastning af hjertet. Det slider med andre ord på hjertet at have et højt blodtryk. Frank-Starlings hjertelov "The energy of contraction is proportional to the end-diastolic volume" betyder, at ventriklen ekspederer det volumen blod, der bliver tilbudt, hvilket er basis for, at de to ventrikler pumper med samme hastighed. Det er også basis for variation af minutvolumen i det denerverede hjerte. Hjertetransplanterede har ingen innervering af hjertet. Deres hjerter er altså denerverede, alligevel kan de klare forskellige udfordringer pga. Starlings hjertelov.

1

Forståelse af den fysiologiske baggrund for hjertemislyde, samt kendskab til mislyde forekommende ved almindelige hjertesygdomme hos dyr Mitralklapinsufficiens (mitralregurgitation el. ”tilbageløb”): hvis blodet løber tilbage fra venstre ventrikel til venstre atrie under den ventrikulære systole (det samme kan ske i højre side af hjertet tricuspidalklapinsuffiens (tricuspid regurgutation)) Mitral stenose (”forsnævring”): hvis mitralklappen ikke kan åbne helt opstår turbulent flow under ventrikeldiastolen hvilket giver en mislyd Aortastenose: hvis aortaklapperne ikke åbner optimalt under systolen (hvis fænomenet ses i højre side af hjertet hedder det pulmonalstenose) Aortainsufficiens (aortaregurgitation): hvis ikke aortaklapperne lukker helt under den ventrikulære diastole Persisterende ductus arteriosus (PDA): åbning mellem aorta og a. pulmonalis, laver lyd under både systolen og diastolen da trykket i aorta er meget højere end trykket i a. pulmonalis

Kendskab til basale patofysiologiske mekanismer ved hjertesygdom Nogle hjertedefekter øger hjertets arbejdsbyrde hvilket forsager hjerte hypertrofi (forstørret hjerte). Hvis hjertet ikke pumper optimalt er det enten nødt til at pumpe et større volumen blod rundt eller pumpe blod ud ved højere tryk. Begge dele giver hypertrofi, men den er mest udtalt ved sidstnævnte. Tre grunde til at forstørret hjerte er farligt: •

Forstørrelse af ventrikulærmuskelen begrænser åbningen ud til aorta og a. pulmonalis. Dette gør at der skal endnu mere tryk til for at få blodet ud i arterierne og dermed er det en ond cirkel

•

Hjertets egen blodforsyning kan ikke forsyne den alt for store hjertemuskel

•

Den cellulære vækstfaktor som mediere hypertrofi prædisponerer også for apoptose af hjertemuskelcellerne

Se cu. s. 225

Viden om de fysiologiske principper bag blodtryk og kroppens opretholdelse af dette Systolisk blodtryk: højeste tryk under systolen Diastolisk blodtryk: laveste tryk under diastolen Pulstryk (pulsamplituden) = systolisk blodtryk – diastolisk blodtryk Middelblodtryk = diastolisk blodtryk + (1/3 x pulstrykket) Hjertet er pumpen der pumper blod ud i kroppen. På denne måde opretholdes et perfusionstryk i kroppen. Dette er væsentligt højere end i venerne. Lungekredsløbet har et meget lavere perfusionstryk end i det systemiske kredsløb. Selvom den venstre ventrikel pumper meget hårdere end den højre er dette ikke grunden til forskellen i perfusionstryk mellem de to kredsløb. Forskellen

1

i perfusionstryk i de to kredsløb skyldes at der er forskel i den vaskulære modstand. Den vaskulære modstand er langt større i det systemiske kredsløb end den er i lungekredsløbet men de to kredsløb har samme blodgennemstrømning. Perfusionstryk = blodgennemstrømning x vaskulær modstand Vasodilation: afslapning af de cirkulære glatte muskler omkring blodkar, medfører øget lumen af blodkarrene  kan give øget blodgennemstrømning eller lavere blodtryk Vasokonstriktion: kontraktion af de cirkulære glatte muskler omkring blodkar så karrene bliver mindre  kan give mindre blodgennemstrømning eller højere blodtryk Der er følgende sammenhæng mellem modstand, blodtryk og blodflow: Måling af blodtryk Invasivt: hvis man laver hul i et blodkar for at måle trykket Non-invasivt: ikke hul i blodkar, kan ske med et sphygmo-manometer •

Laminær strømning: ingen lyd

•

Manchettryk > systolisk blodtryk: ingen gennemstrømning = ingen lyd

•

Manchettryk = systolisk blodtryk: turbulent gennemstrømning = DET SYSTOLISKE BLODTRYK er fundet

•

Manchettryk = diastolisk blodtryk: laminær blodgennemstrømning = ingen lyd = det diastoliske blodtryk er fundet når lyden forsvinder

Viden om de normale hjertelyde og hvad der forårsager dem. 1. hjertelyd (”lup”): AV-klapperne lukker. Lyder er foresaget af de ”rystelser” der kommer når blodet bremses. 2. hjertelyd (”dup”): semilunarklapperne lukker 1. og 2. hjertelyd er normal. Ved hjertesygdomme kan der forekomme en 3. og 4. hjertelyd 3. hjertelyd: er sjælden hos normale dyr, hurtig fyldning af venstre og højre ventrikel 4. hjertelyd: atriekontraktion

1

Blod Forståelse af trykændringer i kredsløbet, herunder betydningen af blodkarrenes opbygning, ændringer i vaskulær modstand og blodgennemstrømning Opbygning af blodkar Der findes forskellige typer af blodkar: •

Elastiske arterier (aorta og større arterier): lav compliance

•

Muskulære kar (små arterier, især arterioler) = modstandskar: kan dirigere blod i forskellige retninger

•

Udvekslingskar (kapillærer)

•

”Depotkar” (vener): har høj compliance (eftergivenhed)

Trykændringer i det systemiske kredsløb: •

En arteriole deler sig til mange kapillærer – derfor er modstanden i en arteriole større end modstanden i det efterfølgende kapillærnet

•

Det største trykfald sker dog når arterierne deler sig til arterioler

Vaskulær modstand •

Blodgennemstrømning =

•

Vaskulær modstand =

, hvor η er blodets viskositet

o Da r er i fjerde betyder radius meget for modstanden i et kar

Forståelse af mikrocirkulationen, herunder transpormekanismer over kapillærvæggen, Fick’s lov, Starlingskræfter samt årsager til ødem Mikrocirkulationen: blodflowet gennem små arterioler, kapillærer og små venoler Portale karsystemer: to kapillærnet efter hinanden, findes tre steder: •

Lever-tarm

•

Hjerne: hypothalamus-adenohypofysen

•

Nyre: glomerulære-tubulære kapillære

Transportmekanismer over kapillærvæggen: fedtopløselige stoffer (opløst oxygen og CO2, fede syrer, ethanol, nogle hormoner) kan diffundere gennem kapillærvæggen (transcellulær transport),

1

mens stoffer der ikke er fedtopløselige skal gennem porrer i kapillærvæggen (paracellulær transport) (plasmaelektrolyter, glucose og aa bl.a.) De fedtopløselige stoffer kommer hurtigst igennem da kun ca. 1 % af kapillærvæggen består af vandige porer. I hjernen er der en blod-hjerne barriere hvor kun er vand og elektrolytter der kan komme igennem. For glucose findes der faciliteret diffusion. Energien til den faciliterede diffusion fås fra glucosens koncentrationsgradient over blod-hjerne barrieren. Plasmaproteiner kan transporteres fra blodet ud i interstitielvæsken i tre steps: •

Pinocytose – der dannes en intracellulær vesikel i en endothelcelle (indeholdende plasmaproteinet)

•

Vesiklen krydser cellen til interstitiel-siden (med plasmaproteinet)

•

Vesiklen fusionere med cellemembranen på interstitiel-siden af endothelcellen og tømmer plasmaproteinet ud i interstitiel-væsken (exocytose)

Ficks lov: matematisk redegørelse for fysiske faktorer der påvirker hastigheden af diffusion Diffusionshastighed =

, hvor

[S]c = substanskoncentrationen i kapillæren [S]i = substanskoncentrationen i interstitielvæsken A = arealet over hvilket diffusionen kan foregå ΔX = distancen D = diffusionskoefficienten (forskellige for forskellige substanser, temperaturafhængig) Starlings kræfter: osmotisk tryk + hydrostatisk tryk. I starten af en kapillær presses vandet ud af det hydrostatiske tryk. Længere henne i kapillæret suges vandet ind igen pga. det osmotiske tryk. Det drivende filtrationstryk = Kf x (Pc – Pi) – (πc – πi), hvor Kf = filtrationskoefficienten (afhænger af kapillærvæggens permeabilitet for vand) P = hydrostatisk tryk hhv. i og udenfor kapillæret π = kolloid-osmotisk tryk i og udenfor kapillæret Vha. denne formel kan man regne på om man har en filtration eller en reabsorption. Hvis det drivende filtrationstryk er: •

+ = filtration

•

- = reabsorption

1

Årsager til ødem: et ødem er en væskeansamling der er et hyppigt klinisk problem. Det skyldes øget filtration eller nedsat lymfe-drænage. Der er tre mekanismer der begrænser forekomsten af et ødem: 1. Øget interstitielt væsketryk (Pi op) 2. Øget lymfedrænage som følge af stigende Pi 3. Nedsat interstitielt proteinkoncentration (πi ned), da proteinerne fjernes med lymfen

Forståelse af kredsløbsregulation, herunder metabolisk kontrol, lokale mediatorer, det autonome nervesystem, den arterielle baroreceptorrefleks, atrie volumen reflekser samt psykogene kardiovaskulære reflekser (”defense-alarm-reaction” og vasovagal synkope) Lokale mekanismer (intrinsiske): •

Lokale mediatorer: stoffer der frigives lokalt f.eks. af celler i vævene omkring kapillærene. Stofferne har en invirkning på blodflowet ved enten at igangsætte en vasokonstriktion eller en vasodilation hvorved modstanden i karret ændres (f.eks. histamin der frigives fra mastceller)

•

Metabolisk kontrol: lokal mekanisme der matcher blodflowet i et væv til vævets metaboliske hastighed o Metaboliske kontrolmekanismer: Ved nedsat mængde ilt, eller øget mængde CO2, mælkesyre eller K+ i interstitielvæsken afslappes den glatte muskulatur omkring arteriolerne hvilket medfører arteriole vasodilation. Hvis dette foregår i et væv med prækapillære sphinktere afslappes disse også og flere kapillærer kan således åbnes for blodgennemstrømning o Aktiv hyperæmi: øget blodgennemstrømning som følge af øget vævsmetabolisme o Reaktiv hyperæmi: forbigående øget blodgennemstrømning efter en periode med begrænset blodgennemstrømning (hvis man f.eks. holder stramt om sin arm og så slipper)

•

Mekanisk påvirkning

Neurohormonelle mekanismer (extrinsiske): •

Det autonome nervesystem o Det sympatiske nervesystem (alle blodkar + hjertet)  hjertefrekvensen stiger + vasokonstriktion (i musklerne sker en vasodilation da der her findes specialiserede sympatiske neuroner) o Det parasympatiske nervesystem (hjertet)  hjertefrekvensen falder

•

Arteriel baroreceptorrefelks: o Stræk-sensitive mechanoreceptorer der reagerer på trykændringer

1

o Sender afferente impulser til CNS o CNS ændrer så cardiac output og den vaskulære modstand i de ikke kritiske organer for at holde blodtrykket oppe o Nerveenderne ligger i a. carotis og i arcus aorta o Overvåger blodtrykket – jo lavere blodtryk desto lavere gennemsnits arterielt blodtryk – desto færre impulser sendes der til CNS pr. hjerteslag o Hvis den afferente aktivitet falder øger hjernen den sympatiske efferente aktivitet  øget strokevolume og hjertefrekvens hvilket i sidste ende øger cardiac output så blodtrykkes holdes normalt o Samtidig sænkes den parasympatiske aktivitet til SA-knuden o Virker begge veje (kan hæve eller sænke blodtrykket) o Baroreceptoren har en hurtig og kraftfuld reaktion på pludselige ændringer i blodtrykket men har kun lille invirkning på langsigtede ændringer i blodtrykket •

Atrievolumen refelks: o Regulerer blodvolumen og hjælper til at stabilisere blodvolumen o Sensoriske nerveender der sidder i væggene på atrierne o Volumenreceptorer der reagerer på stræk o Jo mere de strækkes desto flere aktionspotentialer sender de o Få signaler til CNS betyder at der er for lavt blodvolumen. Dette medfører øget sympatisk efferent aktivitet til hjerte og systemiske arterioler og nedsat parasympatisk efferent aktivitet til hjertet o Kan afhjælpe blodtab på tre måder:

•



Går til hypothalamus og øger følelsen af tørst  vand ind der så øger blodvolumen (gælder også baroreceptorene)



Reagerer gennem hypothalamus og hypofysen for at øge udslippet af ADH der så nedsætter urinproduktionen i nyrerne



Øger udslip af renin fra nyrerne (renin øger produktion af angiotensin II hvilket øger produktionen af aldosteron der så sænker udslippet af Na+ i nyrerne)

Psykogene kardiovaskulære reflekser o ”Defense-alarm-reaction”:

1



Respons på en truende situation. Øget sympatisk aktivitet, nedsat parasympatisk aktivitet



Øget hjerterytme, øget strokevolume, vasokonstriktion i de ikke-kritiske organer, vasodilation i coronar-karrene samt i arbejdende skeletmuskulatur, øget blodtryk

o Vasovagal synkope (vaso = blodkar, vagal = noget med n.vagus, synkobe = kortvarigt bevidsthedstab): 

igangsættes ved påvirkning af følelser, når dyr spiller døde, nedsætning af sympatisk aktivitet og øget parasympatisk aktivitet (modsat normalt), øget vasodilation i de ikke-kritiske organer så det på den måde nedsætter hele den totale perifære modstand. Hjerteslagene og cardiac output falder også. Medfører fald i det arterielle blodtryk.



Baroreceptorrefleksen bliver overgået så der er ingen mekanismer der modvirker vasodilationen, den lave hjerterytme og det lave cardiac output. Derfor besvimer personen.

Kendskab til de enkelte (cellulære og ikke-cellulære) bestanddele i blodet Celler Erythrocyter (røde blodlegemer) Leukocytter (hvide blodlegemer) Trombocyter (blodplader) Plasma •

92% vand

•

7% protein o Albumin, globulin (antistoffer), fibrinogen

•

1% opløselige organiske molekyler + sporstoffer + vitaminer + opløst O2 og CO2

Serum er plasma uden fibrinogen

Viden om funktionen af blodets bestanddele Alle typer blodceller stammer fra en fælles stamcelle. Dannelse, modning og frigivelse af blodcellerne sker i knoglemarven hos det voksne individ. Erythrocyter (røde blodlegemer): transportere ilt vha. det iltbindende molekyle hæmoglobin Leukocytter (hvide blodlegemer): immunforsvar Trombocyter (blodplader): cytoplasmaafsnøringer fra megakaryocyter, koagulation Plasmaproteiner

1

Albumin: opretholder osmotisk tryk Globulin (antistoffer) Fibrinogen (koagulationsfaktor) Alle plasmaproteiner undtagen globuliner dannes i leveren

Viden om syntesen af hæmoglobin samt recirkulering via leveren til galden Hæmoglobin indeholder 4 hæmgrupper med jern. Uden om disse findes 4 globulære proteinkæder (globiner). Hæmoglobinsyntesen er afhængig af jern og foregår i forstadierne til de røde blodlegemer. Røde blodlegemer der skal udskiftes, fanges i milten hvor en del af hæmoglobinet recirkuleres, dvs. de fleste hæm-dele genbruges mens proteindelen nedbrydes. Det hæmoglobin der ikke recirkuleres, nedbrydes til bilirubin og udskilles ved galden. Hvis man ikke udskiller det får man gulsot (ses ved leversygdom).

Forståelse for hvordan ændringer i de røde blodlegemer kan forårsage anæmi (blodmangel) Anæmi er en reduktion i massen af blodets røde celler og dermed den iltbærende kapacitet. Anæmi kan skyldes •

Blodtab (regenerativ)

•

Destruktion (regenerativ)

•

Defekt syntese (nonregenerativ) af o Hæmoglobin o Erythrocyter

Kendskab til monitorering af anæmi Man kan dianosticere anæmi vha. en blodprøve hvor man bestemmer antallet af røde blodceller pr. mængde blod. Når man har påvist en for lav hæmoglobin-koncentration i blodet vil man efterfølgende foretage supplerende målinger af bl.a. de røde blodlegemers størrelse, mængden af depot-jern, B-12, folinsyre m.m. Herved kan typen af anæmi klarlægges.

Kendskab til definitionen af hæmostase – haima = blod; stasis = ’konstant’ Hæmostase er fællesbetegnelsen for de processer i kroppen som permanent kan stoppe en indre eller ydre blødning som følge af en skade på en blodåre. Hæmostasen består af tre elementer: 1. Sammentrækning (konstriktion) af læderet blodkar vha. histamin og serotonin 2. Blodpladeprop (af trombocyter) 3. Fibrinprop dannet vha. koagulationsfaktorer i plasma

1

Kendskab til trombocytter; viden om trombocytters funktion (aktivering, adherering, aggregering) – herunder hvordan de er integreret i hæmostasen Trombocyter er blodplader. De spiller en vigtig rolle i blodets koagulation Trombocyterne sætter sig fast på kollagenet (der er frit der hvor der er gået hul) =(adherering) vha. integriner der er membranreceptorproteiner der hænger fast i cytoskelettet og vha. von Willebrand faktor (klistermolekyle). Når blodpladerne bindes til kollagen, aktiveres de så de frigiver indholdet af deres granula bl.a. serotonin, ADP og PAF (platelet activating factor). PAF starter en positiv feed-back loop ved at aktiverer flere blodplader. Desuden omdanner PAF blodpladernes membranphospholipider til thromboxan A2. Serotonin og thromboxan A2 laver karkonstriktion. Alle fire stoffer der er nævnt hjælper med at lave aggregering (sammenlægning af flere objekter til ét). På den måde dannes der en ”platelet-plug” der lukker hullet. Plug’en kan ikke sprede sig til det væv der ikke er beskadiet da ubeskadiget endothel omdanner blodpladernes membranlipider til prostacyklin og desuden frigiver NO som begge er stoffer der inhiberer adherering og aggregering af blodplader.

Kendskab til de vigtigste koagulationsfaktorer, især de sidste led inden dannelsen af fibrin (trombin-fibrinogen-fibrin) Fibrindanelsen er proteindelen af koagulationen. Der er to veje der fører til koagulation: en intrinsisk og en extrinisk. Efter aktivering af nogle forskellige koagulationsfaktorer ender begge veje med aktivering af koagulationsfaktor X (det borende X). Denne faktor omdanner prothrombin til thrombin. Thrombin er det stof der omdanner fibrinogen til fibrin. Herudover aktiverer thrombin koagulationsfaktor XIII. Fibrin blander sig i platelet-pluggen. Herefter kommer den aktive koagulationsfaktor XIII og omdanner nu fibrinet til et cross-linked fibrinnetværk som stabiliserer platelet-pluggen.

Forståelse for hvordan koagulationsfaktorer, trombocytter og endotel spiller sammen ved dannelsen af et blodkoagel og i reguleringen af denne – herunder fibrinolysen Se dannelse af koagel og endothelets kontrol af koagelets størrelse ovenfor. Fibrinolysen sørger for at koagulationsprocessen ikke løber løbsk og nedbryder koaglet når der ikke længere er brug for det. Fibrinolysen (nedbrydning af fibrin): produktet af koagulationskaskaden trombin aktiverer også fibrinolysen idet den påvirker endothelceller til at udskille tissue plasminogen aktivator (tPA) der kløver plasminogen til plasmin. Plasminogen (dannes i leveren) og tPA er bundet til krydsbundet fibrin (inkorporeres i netværket fra starten). Når plasminogenet er kløvet til aktivt plasmin kløver dette fibrin polymerer til fibrinfragmenter.

Antikoagulanter Kumarin er en anti K-vitamin der kan være dødelig i store mængder da det hæmmer koagulationen.

1

Respirationssystemet Angiv lungernes hovedfunktioner Lungerne har følgende funktioner: •

Den primære funktion er udveksling af O2 og CO2 mellem miljøet og vævene

•

Syre-base regulering o Ved alle stofskifteprocesser i kroppen dannes der CO2 som affaldsprodukt. Det meste af denne CO2 skal hurtigt ud af kroppen og transporteres derfor med blodet til lungerne hvor det udåndes. I blodet findes et buffersystem der hele tiden opretholder en konstant pH på ca. 7,4. 

Hvis blodets pH er for høj sker følgende reaktion for at sænke pH: CO2 + H2O --> H2CO3 --> HCO3- + H+

1. del af reaktionen katalyseres af carbonanhydrase som findes i erythrocyter og mange andre steder.

•

 Hvis blodets pH er for lav sker den modsatte reaktion o CO2 kan transporteres på mange forskellige måder i blodet, men alle de kemiske reaktioner der binder det er reversible, således at det igen omdannes til frit CO2 når det når lungerne så det kan udåndes o HCO3÷/CO2 buffersystemet er ekstremt vigtigt, fordi det hurtigt kan justere i tilfælde af alkalose (baseforgiftning) og acidose (syreforgiftning) o CO2 er den vigtigste buffer i blodet Hormonproduktion

Gør i hovedtræk rede for lungevolumina og ventilations/perfusionsforhold. Gør specielt rede for dead-space Lungevolumen opdeles i følgende: •

Tidalvolumen: 0,5 l (den mængde luft man indånder/udånder pr. åndedrag)

•

Inspiratorisk reservevolumen: 2,8 l (den mængde luft man max kan have i lungerne ud over tidalvolumen)

•

Expiratorisk reservevolumen: 1,5 l (den mængde luft man max kan udånde ud over tidalvolumen)

•

Residualvolumen: 1,2 l (den mængde luft der altid vil være tilbage i lungerne efter maximal expiration)

•

Vitalkapacitet: 4,8 l (den maksimale mængde luft, der kan udåndes efter en maksimal indånding. Defineres også som forskellen i lungevolumen mellem fuld inspiration (TLC) og

1

fuld eksspiration (RV). Man kan sige at vitalkapaciteten er et udtryk for størrelsen af ens lunger) •

Totalkapacitet: 6 l (vitalkapacitet + residualvolumen) forskel i lungevolumen mellem fuld inspiration og total tømning af lungerne)

Ventilation: flow af gas (5l/min) Perfusion: flow af blod (5l/min) Ventilations-perfusionsratioen : forholdet mellem ventilationen og perfusionen. I de fleste dyr er forholdet ca. 1. Ventilationen er for det meste ligeligt fordelt i lungen mens perfusionen er påvirket af tyngdekraften og dermed er den største mængde blod påvirket af dyrets stilling. Når luft går i dele af lungen der er ringe perfusioneret får man dead-space: dele af det respiratoriske system der ikke udveksler gasser med blodet. Dead-space: der findes tre forskellige typer af dead-space: •

Alveolært dead-space: ringe perfusionerede alveoler, dvs. der er gas men intet blod så gasudveksling ikke kan finde sted

•

Anatomisk dead-space: de konduktive luftveje (primært mundhule og trachea)

•

Atrogent dead-space: påført af behandler, f.eks. slanger til respirator

VA = VT – dead-space VA er den mængde luft der når de velperfusionerede alveoler VT er tidalvolumen

Gør rede for respirationens mekaniske forhold – specielt respirationsmusklernes funktion, intrathorakalt tryk, compliance, surfactant og pneumothorax Inspiration er en aktiv proces mens expiration er en passiv proces, undtagen hos hest. Hvis man får en graf der viser det pleurale tryk og dette på et tidspunkt er over 0 er kurven fra en pruhhest. Respirationsmusklernes funktion: •

Diaphragma: den vigtigste respirationsmuskel, danner undertryk i thorax

•

Mm. intercostales externus: aktive under inspiration, flytter ribbene cranialt og lateralt

•

Kontraktion af abduktormuskler omkring de ydre nares, pharynx og larynx sørger for at disse strukturer ikke kollapser ved inspiration

•

Mm. intercostales internus: aktive under KRAFTIG expiration, mindsker thorax så luften presses ud

•

Abdominalmuskler: mindsker thorax så luften presses ud

1

•

Derudover bruges skulderbæltets muskulatur også ved meget kraftig in- og expiration

Intrathorakalt tryk (intrapleuralt tryk): Når thorax udvides vha. muskelkraft skabes der undertryk i cavum pleura. Dette får lungerne til at udvides så luften trækkes ind. Compliance: lungernes blødhed. Jo højere compliance desto lettere udvides lungen. C=

, hvor V er lungevolumen og P er undertrykket i pleurahulen.

Surfactant: blanding af lipider og proteiner, monolag af molekyler med en hydrofob og en hydrofil ende. Disse molekyler ligger på et væskelag og mindsker overfladespændingen på indersiden af alveolerne når de to forskellige ”faser” mødes (væsken på alveolevæggen og luft). Dette gør at der ikke skal bruges så stor muskelkraft for at trække vejret. Surfactanten produceres af type II-celler som sidder i alveolevæggen. Pneumothorax: hul i pleura --> lungekolaps

Gør rede for funktionerne af de konduktive luftveje, f.eks. ”konduktion”, fugtning, opvarmning, rensning. Have kendskab til de to vigtigste celletyper i de konduktive luftveje – ciliebærende celler og epithelceller De konduktive luftveje består af næse- og mundhule, pharynx, larynx, trachea, bronchier og bronchioler. De konduktive luftveje har til funktion at opvarme indåndingsluften, mætte den med vanddamp samt at rense den for store partikler. Ciliebærende celler: har cilier bestående af mikrotubuli og børster fortyndet mucus med partikler op mod cavum oris. Epithelceller: epithelcellerne seccernerer salt og vand. Når Na/K-pumpen (basolateral membran) kører skabes en koncentrationsgradient for Na+. Dette betyder at Na hives med sin koncentrationsgradient ind i cellen over den basolaterale membran. K+ går ind i symport med natrium (mod sin koncgradient) og Cl- hives med (pga. dens ladning) fra ECF gennem den basolaterale membran. Når ionkoncentrationen stiger inde i cellen hives vand med ind, pga. øget osmolaritet. Kalium forlader igen cellen med sin koncentrationsgradient via kanaler i den basolaterale membran. Clorid forlader cellen gennem en CFTR-kanal i den apikale membran. Da vandet altid følger ionerne trækkes det nu med ud over den apikale membran til epithelets luftside og dermed har cellen nu secerneret salt og vand der fortynder mucus så cilierne kan ”børste” det, samt de partikler der sidder i det, op mod munden.

Have kendskab til de konduktive luftvejes modstand og regulering af de konduktive luftvejes diameter I de konduktive luftveje er der friktionsmodstand. I de ydre nares kan modstanden mindskes ved udvidelse af nares og vasokonstriktion i disse. Sidstnævnte gør det meget velforsynede mucosa tyndere hvorved der bliver mere plads til luft. Friktionsmodstanden bestemmes af luftvejenes længde og tykkelse. Længden ændres sjældent mens radius ofte ændres. Der er to faktorer der spiller ind på dette: inflation og kontraktion af brochiernes glatte muskulatur. Ved inflation udspiles alveolerne og deres septa trækker derfor i de konduktive luftveje så diameteren øges. Således bliver der bedre plads til luften. Det modsatte er tilfældet ved kontraktion – her mindskes diameteren og luften tømmes ud.

1

Inflation: når lungen fyldes med luft. Omkring trachea, bronchier og bronchioler findes glat muskulatur. Den glatte muskulatur kontraheres som respons på parasympatisk innervering (ach), hvilket kaldes brochokonstriktion. Refleks bronchokonstriktion sker hvis støv el.l. aktiverer de irritable receptorer i de konduktive luftveje. Dette igangsætter den parasympatiske innervering og man får igen en bronchokonstriktion. Bronchodilation er udvidelse af trachea, bronchier og bronchioler. Dette finder sted ved aktivering af β2-adrenerge receptorer og kan enten ske som følge af cirkulerende catecholeaminer fra binyremarven eller pga. noradrenalin fra det sympatiske nervesystem. Non-adrenergt non-cholinergt inhibitorisk nervesystem: Bronchodilatorsystem i nogle arter, har efferente fibre fra n. vagus og nervetransmissionen involverer NO.

Gør rede for gasudveksling i alveolerne – herunder de vigtigste gaskoncentrationer i alveoler og blod Gasudveksling mellem alveoli og blod sker ved diffusion. Ilten går fra alveoli til blodet pga. en trykgradient. Bindingen mellem O2 og hæmoglobin gør at koncentrationen af ilt i blodet forbliver lav og således opretholdes trykgradienten der sørger for at ilten går fra alveoli til blodet og ikke omvendt. CO2 diffunderer lettere, dvs. det kræver en mindre trykgradient, over luft-blod barrieren end O2 fordi den er 20 gange mere opløselig end ilt. Hastigheden for bevægelsen af gas mellem alveoli og blod kan beskrives ved følgende formel:

1

Hvor D er gassen fysiske egenskaber, A er arealet til rådighed for diffusion, X er tykkelsen af luftblodbarrieren,

er trykgradienten for ilttrykket mellem alveoli og kapillære.

På figuren nedenfor ses de vigtigste gaskoncentrationer/gastryk i blodet.

I

alveolerne er trykket af den atmosfæriske luft 1 atm = 760 mmHg og da luften indeholder ca. 20 % O2 bliver ilttrykket i atmosfærisk luft 152 mmHG. I de konduktive luftveje varmes luften op til 37 grader og mættes med vanddamp. Trykket fra vanddampen ved denne temperatur er 40 mmHg. Dette tryk medfører at trykket fra de andre gasser falder. Ilttrykket i alveoli ender således på ca. 100 mmHg.

Gør rede for transport af ilt og kuldioxid i blodet, specielt iltbinding til hæmoglobin. Have kendskab til begrebet cyanose Det meste ilt bæres af hæmoglobin men lidt transporteres opløst i plasma. Mængden af opløst ilt i plasma afhænger af ilttrykket i alveoli. Hæmoglobin kan binde fire iltmolekyler, et på hver hæmgruppe. Når en hæmgruppe i et hæmoglobinmolekyle binder ilt hæves affiniteten for iltbinding i de andre hæmgrupper. Binding af ilt til hæmoglobin bestemmes af ilttrykket. Ved et ilttryk over 70 mmHg bliver hæmoglobin mættet med ilt. Oxygenkapacitet: maximal mængde ilt der kan bæres i blodet. Oxygenindhold: den faktiske mængde ilt der bæres i blodet på et bestemt tidspunkt (dog max oxygenkapaciteten). Hæmoglobins affinitet for iltbinding afhænger af følgende faktorer:

1

•

Blodets temperatur: øget metabolisme giver øget temperatur og dermed mindre affinitet for ilt, dvs. at ilten slippes lettere

•

PCO2: CO2 bindes til hæmoglobin og pH falder som følge af stigende H+-koncentration. Begge disse faktorere får hæmoglobin til at ændre struktur hvorved dens affinitet for iltbinding mindskes.

•

Visse organiske phosphater: hvis koncentrationen af DPG (el. ATP) stiger falder hæmoglobins affinitet for iltbinding. Hvis koncentrationen af DPG (el. ATP) falder sker det modsatte.

CO2 bæres i blodet både opløst i plasma (ca. 5%) og i kemiske bindinger i erythrocyter. Det kan bindes på to forskellige måder: • •

CO2 + H2O --> H2CO3 --> HCO3- + H+ Carbaminoforbindelser: CO2 sættes på en NH-gruppe i et protein, oftest hæmoglobin

Disse reaktioner er som bekendt reversible så CO2 kan gendannes i lungerne og åndes ud. Cyanose: hvis iltmætningen er under 50 % i en overvægt af hæmoglobinet bliver hæmoglobinet mere blåt end rødt hvilket medfører at vævene bliver cyanotiske, f.eks. blå læber.

Gør rede for reguleringen af respiration – herunder specielt kemoreceptorernes funktion Reguleringen af respiration indebærer regulering af ventilation og perfusion. Mange signalstoffer regulerer blodtilførslen til lungerne. Den vigtigste mekanisme er dog at lungekredsløbet er i serie med det systemiske kredsløb, dvs. hvis musklerne arbjeder sendes mere blod også til lungerne. Ventilationen reguleres hovedsaligt vha. diameteren i de konduktive luftveje (via disses glatte muskulatur). Dette sker vha. det autonome nervesystem hvor den sympatiske innervation dilaterer mens den parasympatiske innervation kontraherer. Respirationen styres af respirationsmuskulaturen som igen styres af respirationscenteret i medulla oblongata. Centerets aktivitet bestemmes idet det sender et forskelligt antal signaler til muskulaturen. Dette styres via chemoreceptorer der er følsomme overfor ilt og CO2. Lav ilt eller høj CO2 medfører højere respirationsfrekvens, dvs. flere signaler pr. tidsenhed. Det er chemoreceptorerne for CO2 der styrer respirationen ved normal vejrtrækning. O2 receptorerne er først vigtige i nødstilfælde. Receptorerne for CO2 sidder ventralt i medulla oblongata inde i cerebrospinalvæsken og er MEGET følsomme (registrere i virkeligheden H+). Receptorerne for O2 sidder perifært i arcus aorta og i a. carotis communis der hvor denne deler sig. Disse receptorer er slet ikke ligeså følsomme som dem for CO2 idet de først reagerer når PO2 er under 50. De perifære O2-receptorer sidder i små, lyserøde nodulære strukturer med høj blodgennemstrømning pr. gram. Disse noduli indeholder to typer af celler. Glomusceller (type I) synapser med afferente nerver der fører infomationer tilbage til hjernen. Disse depolariserer når ilttrykket falder. Depolariseringen involverer kaliumkanaler der lukkes og en stigning i intracellulær calcium hvilket medfører frigivelse af neurotransmittere, primært dopamin og ach hvilket aktiverer

1

de afferente nerveterminaler. Sustentaculære (type II) celler er støtteceller for axoner og blodkar. Hvis ilttrykket falder, CO2-trykket falder eller pH falder stiger antallet af impulser til hjernen.

Få kendskab til hvordan man eksperimentelt, ved brug af spirometri og gasanalyse, kan måle lungefunktionen og metabolismen Spirometri er en simpel lungefunktionsundersøgelse hvor man måler VT, IRV, ERV og FVC (forced vital capacity = vitalkapacitet). Man måler den faktiske mængde af luft udåndet i løbet af ét sekund efter en dyb inspiration (FEV1) og spirometeret giver også den såkaldte FVC. Er hastigheden nedsat, skyldes det ofte, at bronkierne lader mindre luft strømme igennem, som det ses ved astma og bronkitis. Normalværdien for FEV1 skal være 75 % af FVC. Ved en gasanalyse beregner man O2-optagelsen samt CO2-udskillelsen. Forholdet mellem disse to tal kaldes ventilatorisk udvekslingskvotient (R). Forholdet mellem O2-forbruget og CO2produktionen kaldes respirationskvotient (RQ). LÆS ØVELSESVEJLEDNINGEN! DEN ER GOD:)

Få kendskab til de patofysiologiske forhold ved følgende lidelser •

Bronkitis og astma o Se ovenstående

•

Emfysem o Lungesygdom karakteriseret ved tab af elastisitet (dvs. evnen til at trække sig sammen) samt tab af alveolært overfladeareal

•

Luftvejsobstruktion o Fællesbetegnelse for vejrtrækningslidelser. Er lidelsen kronisk defineres den ved at ens FEV1 udgør mindre end 70 % af FVC.

•

Hypo- og hyperventilation o Ved hypoventilation er ventilationen ikke tilstrækkeligt. Dette medfører at man ikke udånder nok CO2. Som følge af dette falder blodets pH pga. følgende reaktion:

1

CO2 + H2O --> H2CO3 --> HCO3- + H+. Vedvarende hypoventilation kan resultere i acidose.

•

o Ved hyperventilation er ventilationsfrekvensen høj. Dette medfører at der udåndes for meget CO2 hvilket resulterer i at blodets pH stiger pga. modsatte reaktion af ovenstående. Der laves altså ingen syre. Vedvarende hyperventilation kan derfor resulterer i alkalose. Anæstesi o Når man er bedøvet undertrykkes den ventilatoriske respons på øget CO2 i blodet. Dette medfører hypoventilation. Der skal derfor en øget mængde CO2 i blodet til for at opretholde en tilstrækkelig vejrtrækning.

•

Højdesyge o Højdesyge (AMS = acute mountain sickness) er betegnelsen for organismens fysiologiske og symptomatiske reaktioner (respons) på især det lavere ilttryk, som opstår med stigende højder (den 'tyndere' luft). Når ilttrykket falder, vil organismen foretage en række modregulationer (åndedræt og puls øges, ligeså hjertets minutvolumen, og de røde blodlegemers størrelse, iltbindingsevne og antal øges). Men iltmanglen medfører også nogle uheldige forhold (øget tryk i lungekredsløbet, forskydninger i blodets pH-værdier og herved forstyrrelser i væske/elektrolyt (salt-) balancen, samt væskeudtrædninger). Højdesyge kan opstå, når man fra en given højde begiver sig relativt hurtigt op i en ny større højde og forbliver i denne nye højde mere end godt et døgn, uden en forudgående tilstrækkelig tilvending.

Gastro-intestinal kanalen GI-1: Regulering og motilitet Kendskab til gastrointestinal (GI) kanalens opbygning og funktion, herunder betydningen af det enteriske nervesysten og de entero-endokrineceller Det gastrointestinale system består af: •

Gastrointestinalkanalen: o Mundhule o Oesophagus o Ventrikel o Tyndtarm 

Doudenum



Jejunum

1



Ileum

o Tyktarmen

•



Ceacum



Colon



Rectum

Kirtelorganer (frigiver sekret med funktion til GI): o Spytkirtler o Pancreas o Hepar

Den mikroskopiske opbygning: •

Tunica mucosa o Lam. epithelialis o Lam. propria o Lam. muscularis mucosae

•

Tela submucosa o Plexus submucosus (Meissner’s plexus)

•

Tunica muscularis externa o Stratum circulare o Plexus myentericus (Auerbach’s plexus) o Stratum longitudinale

•

Tunica serosa

GI-kanalens funktion er at fordøje foder (dvs. nedbrydning af makromolekyler) og at absorbere molekyler til blodcirkulationen. De to plexuser udgør ENS (det enteriske nervesystem, alle neuroner i tarmvæggen, tarmens ”lillehjerne”). ENS indeholder receptorer, sensitive neuroner (sensitive neuroner der f.eks. registrerer stræk og kemiske ændringer), interneuroner (forbinder stimuli fra sensitive neuroner til effektor neurone) og motorneuroner (effektorneuroner der sender axoner til glatmuskulatur, kirtelceller og blodkar). Mechanoreceptorer findes i muskellagene og registrerer udvidelse. Chemoreceptorer findes i mucosa og registerer de kemiske forhold i lumen. Motorneuronerne går til vasculær muskulatur og tarmmuskulatur og kirtler i tarmvæggen. Motorneuronerne synapser ikke direkte på målcellen, men axonerne ender mere løst rundt omkring og indeholder vesikler med

1

neurokriner som frigives ved aktionspotentiale. Disse stoffer virker så på muskler og kirtelceller i nærområdet. ENS’s neuroner kan være enten stimulerende (oftest vha. acetylcholin eller substans P) eller inhiberende (oftest peptider magen til dem fra tarmens endokrine/parakrine celler) afh. af hvilket neurokrin de frigiver. Der er nogle neurokriner der kan inhiberer eks. muskulaturen mens den stimulerer sekretionen fra de mucøse kirtler (eks. VIP). De entero-endokrine celler ligger enkeltvis og kan være enten åbne (optager tarmindhold) eller lukkede. De er karakteristiske morfologisk ved at være brede basalt og smalle apikalt. De producerer regulatoriske peptider (én type celler producerer ét bestemt peptid). De frigiver deres sekretoriske granula basalt til tela submucosa (væk fra lumen for at undgå at det fordøjes). De kan deles op i endokrine og parakrine celler. De endokrine celler frigiver deres produkt til blodet mens de parakrine celler udskiller deres produkt lokalt hvor det fordeler sig vha. diffusion til de omkringliggende celler. De har lager med deres produkt i granula. Sekreterne er regulerende, ikke fordøjende. Et eksempel på hver type kunne være: Enterochromaffine celler: •

Underafdeling af de parakrine celler

•

Findes i hele GI-systemet (dog med varierende tæthed)

•

Sekrerer serotonin (vigtig for neuroner der stimulerer tarmmuskulaturen og til at generere signaler fra tarmens mucosa)

G- celler: •

Endokrin

•

Producerer gastrin (stimulere HCL-sekretion i ventriklen)

De entero-endokrine celler indgår i mange feed-back loops. Forståelse af GI kanalens motilitet og sekretion, samt regulering af motilitet og sekretion. GI-kanalens motilitet og sekretion er fint koordineret af neurale og endokrine mekanismer som også kan påvirke hinanden. I GI-muskulaturen findes slow waves som er en basal elektrisk rytme af delvist depolariserende bølger. Disse startes af pacemakerceller (ICC=interstitial cells of Cajal) som ligger i et netværk omkring det circulære og longitudinelle muskellag i GI-kanalen. De sidder sammen og fast til muskelaturen vha. tight-junctions som tillader ionflow fra celle til celle. Pacemakercellerne bestemmer i hvilken retning slow waves løber og hvor de starter. Amplituden (og evt. frekvensen) af slow waves modificeres af ENS og de entero-endokrine/paracrine system. Neurohumorale regulerende molekyler fra ENS eller endokrine/parakrine celler kan ændre de glatte muskelcellers hvilemembranpotentiale således at det enten bliver mere negativt eller mere positivt. Hvis det bliver tilstrækkelig positivt (kommer tæt nok på 0) bliver det muligt for en slow wave at starte et aktionspotentiale hvilket giver en kontraktion. Ventrikel

1

Motilitet: •

Pacemakerzone nær corpus styrer kontraktionerne

•

Ca. 3 kontraktioner pr. min. mod pylorus. Disse er svagest i fundus og corpus, kraftigst i antrum

•

Bevægelserne i mavens proximale og distale del styres forkelligt. Hele maven er under neurohumoral kontrol. Neuroner fra n. vagus synapsor på somaer i ENS’ Auerbach plexus og har således stor kontrol over mavens bevægelser. Vagal stimulation af mavens dele giver: o Proximal del: Undertrykkelse af muskulær kontraktion hvilket giver adaptiv relaxation (ventriklens proximale del giver efter når der kommer mad ned i oesophagus). Mediatoren er VIP (vasoactive intestinal peptide). o Distal del: Intens peristaltisk aktivitet. Mediatoren er acetylcholin.

•

ENS’ kemo- og mechanoreceptorer reagerer på ændringer i PH og distention af maven når der kommer mad.

•

Tømning af maven styres også af motiliteten. Dette foregår i en hastighed der matcher tarmens fordøjelses- og absorptionshastighed. o Enterogastrisk reflex: regulere tømningen af maven vha. dens bevægelser og afhængig af tarmens indhold. Fast føde giver mere bevægelse i mavens distale del hvilket giver hurtigere tømning. Flydende føde giver større spænding i mavens proximale væg hvilket også fører til hurtigere tømning. Afferente receptorer i duodenum kan aktiveres af lav pH, høj osmolaritet samt tilstedeværelsen af fedt, peptider og AA. Disse receptorer kan gå af to veje:

•



Enterisk vej: Receptorer i duodenum sender signal til nervefiberforbindelser i ENS der så direkte har effekt på mavens tømning.



Extrinsiske vej: Receptorer i duodenum sender via afferent fibre i n. vagus signal til CNS som så sender signal via efferente fibre i n. vagus ned til maven og regulere dennes tømning.

Interdigestive motility complex: Tømmer maven mellem måltider for ufordøjeligt materiale: o Sphincteren mellem mave og tarm afslappes og der laves stærke peristaltiske bevægelser i mavens distale del således at materialt tvinges ned i tarmen. o Dette sker i herbivore fast en gang i timen da disse jo ikke holder pauser med at spise.

Sekretion: •

Distalt i ventriklen findes G-celler som producere peptidet gastrin. Dette peptid frigives når der sker en stigning i koncentrationen af peptider og aminosyrer i maven og pH stiger. Gastrin øger så produktionen af HCL i ventriklen så pH igen falder.

Tyndtarmen:

1

Motilitet: sørger for langsom passage af føden så der er rig mulighed for fordøjelse og absorption. Der findes følgende kontraktionstyper: •

Segmentation (i fordøjelsesfasen): lokal kontraktion af cirkulær muskulatur. Maden malkes frem og tilbage i de små tarme og blandes således med fordøjelsessafter og bliver flyttet rundt på absorberende områder.

•

Peristaltiske bevægelser (i fordøjelsesfasen): o Propulsin: peristaltiske bevægelser der fører væk fra maven. Korte bevægelser der flytter maden et lille stykke hvorefter den igen udsættes for segmentation.

•

MMC (migrating motility complex) (i mellemfordøjelsesfasen): Peristaltiske bevægelser for fuld kraft. Går fra ventriklen til den terminale del af ileum. Bevægelsen har hastighed som slow waves. Fjerner ufordøjede ting, bakterier o.l. Har cyclisk aktivitet, dvs. 5-10min. kraftig bevægelse fulgt af 75-90 min. hvile.

Sekretion: Duodenum: her dannes sekretin som følge af lav pH i duodenum. Sekretin øger bicarbonatproduktionen fra pankreas. Duodenum, jejunum, ileum: Protein og fedt i tyndtarmen gør at der produceres CCK (cholecystokinin). CCK øger enzymfrigivelsen fra pankreas. Duodenum og øverst i jejunum: Kulhydrat og fedt gør at der i duodenum og øverst i jejunum dannes GIP (Gastrisk inhibitor peptid). GIP inhibere ventrikelmotilitet og sekretion. Tyktarm Motilitet: Parasympatisk innervering giver øget motilitet (proximalt n.vagus, distalt nn. pelvini). Sympatisk innervering nedsætter motiliteten. Der findes følgende typer: •

Peristaltik: o Propulsion: (se tyndtarm) sker længere nede i tyktarmen og skubber maden ud. o Retropulsion: peristaltiske bevægelser der fører mod maven. Sker øverst i tyktarmen og holder maden her.

•

Haustra kontraktioner: ælter føden

•

Mass-movement: 1-3 gange dagligt. Intens propulsion der omfatter hele tyktarmen.

Sekretion: I tyktarmen sekreres slim fra epithelets bægerceller. Dette får tingene til at glide let og lækkert Intestinale reflekser Tarmloven: Kontraktion sker proximalt for bolus så klumpen føres videre mod rektum. Den intestio-intestinale refleks: Kraftig distention af et segment medfører afslapning af resten af GImuskulaturen.

1

GI-2: Spyt- og ventrikel sekretion Kendskab til spyttets funktion og sammensætning Spyttet opløser og blødgør foder, men er også antibakterielt i form af antistoffer og lysozymer. Det har desuden fordøjelsesenzymer (amylase og lipase) og har en termoregulerende effekt. Spyt kan være: •

serøst: vandigt og oftest enzymholdigt

•

mukøst: slimet og mucinholdigt

•

Seromukøst: blandet

Kendskab til spytkirtlernes opbygning og sekretionsmekanismer Spytkirtlerne er opbygget af: •

acinus (endestykke): Dette kan være mukøst eller serøst eller blandet. Aciniceller har sekretgranula apicalt (indeholdende f.eks. lysozymer). oHer dannes det primære sekret som er isotont med plasma. Aciniceller sekrere vand, elektrolytter, enzymer og mukos.

•

Halsstykke

•

Sekretrør

•

Udførelsesgang: Her modificeres det primære sekret. Spyttet bliver hypotont i forhold til plasma og får pH som blodet idet: oNatrium og chlorid reabsorberes oKalium og bicarbonat tilsættes oI ruminanter er spyttet isotont med plasma og basisk (pH=8,2). Det kan således neutralisere det syrer der dannes i rumen ved gæring.

Viden om spyt regulationsmekanismer Spytkirtlerne reguleres autonomt. Parasympatisk innervering stimulere sekretion og laver vasodilation. Dette sker via n. glossopharyngeus og n. facialis som fungere gennem cholinerge receptorer på cellerne i acini. Sympatisk innervering kan, afhængig af art, stimulere eller inhibere spytsekretionen og forårsager vasokonstriktion. Dette sker gennem gll. cervicalis cranialis som fungere genem β-adrenerge receptorer på cellerne i acini. Receptorerne kan også aktiveres af cirkulerende catecholaminer. Der er ingen endokrin regulering.

1

Viden om ventrikelsekretions mekanismer En-mavede dyr har kun glandulært epitel i ventriklen undtagen heste og rotter som også har et nonglandulært område. Det glandulære område deles i 3: •

Cardiac mukosa (-eq)

•

Parietal mukosa

•

Pyloric mukosa

Generelt indeholder mavens mukosa mange forskellige celletyper, men mest mukøse overfladeceller vis sekret beskytter mavens epithel mod mavesyre og malende aktivitet. I kirtlerne i cardia mukosa findes: •

Udelukkende mukøst sekret

•

Slimet er basisk

•

Beskytter oesophagus mukosa mod syre fra maven

I kirtlerne i parietal (=fundus) mukosa findes: •

Parietalceller: sidder i halsen/proximalt i kirtlen og producere HCL o I cellen dannes H+ som følger: H2O + CO2  H2CO3  HCO3- + H+ Bicarbonatet bliver ikke I cellen men går i blodet idet det udskiftes med en Cl-. o HCL sekreres som H+ og Cl-. H+ pumpes ud i lumen vha. protonpumpen H+/K+ATPasen som bytter 1H+ for 1K+ mens 1ATP omsættes til 1ADP. K+ driver herefter transporten af Cl- ud i lumen.

•

Mukøse halsceller: Sidder i halsen. Sekrere tyndt mukos. Forgængere for mavens mukøse celler. Eneste celler i mavens beklædning der kan dele sig.

•

Hovedceller: Sidder i kirtlernes basis. Disse producere pepsinogen (kan spaltes, vha. HCL, til det aktive fordøjelsesenzym pepsin som nedbryder proteiner)

I kirtlerne i pylorus mukosa findes: •

Mukosproducerende celler

•

Pepsinogenproducerende celler

•

Endokrine celler o G-celler: producere gastrin. Gastrin stimulere HCL-frigivelsen. Se tidligere afsnit. o D-celler: producere somatostatin; hæmmer absorption og fordøjelse, motilitet og sekretion i GI-kanalen.

1

Parietalcellerne stimuleres til HCL-sekretion af flere stoffer; Gastrin (fugere endokrint), histamin (fungere parakrint) og acethylcholin (fungere neurokrint). Histamin frigives fra enterochromaffinlignende celler i mavens epithel som stimuleres af acetylcholin og gastrin. Gastrin frigives, som nævnt, af G-celler. Acetylcholin kommer fra parasympatiske neuroner og stimulere, udover parietalcellerne, G-cellerne til at sekrere yderligere gastrin.

Kendskab til ventrikel mukosa barrieren Beskytter epithelet i ventriklen mod fordøjelse. Overfladeepithelcellerne secernere mucin og vandigt sekret med bicarbonat. Det tykke mukøse slimlag holder på bicarbonaten så pH ved epithelets overflade er ca. 7 mod pH=2 i lumen.

Kendskab til ventrikelsekretionsfaser Der er 3 faser Cephale fase: •

CNS stimuli, f.eks. lugt, syn eller anden forventning om mad får vagale fibre til at frigive acetylcholin som stimulere parietalceller direkte til HCL sekretion og stimulere frigivelse af gastrin og histamin som igen stimulere HCL-sekretionen.

Gastrisk fase: •

Gastriske stimuli, f.eks. distension af eller peptider eller aminosyrer i maven, stimulere lokale og vasovagale reflekser. Strækreceptorer giver afferent signal til ENS (lokalt) som direkte stimulerer G-celler og parietalceller ved at frigive acetylcholin og således øges HCLsekretionen.

•

Mad i maven får pH til at stige. Dermed er G-cellerne ikke længere inhiberede og kan sekrere gastrin. Gastrin går i blodet osv. og HCL-sekretionen øges.

•

Acetylcholin og gastrin stimulerer mastceller og enterochromaffin-lignende celler hvorved disse sekrere histamin som stimulerer perietalcellerne til øget HCL-sekretion.

Intestinal fase: Stimuli af duodenum påvirker ventrikel sekretionen •

Når der er Peptid/AA i duodenum stimuleres intestinale G-celler så disse frigiver gastrin og HCl-sekretionen i ventriklen stimuleres

•

Når der ikke er mere mad i maven falder pH i ventriklen og dette undertrykker gastrin produktionen fra G-celler hvorved HCl-sekretionen nedsættes.

•

Når mavesyre flyder ud i duodenum så pH falder her sænkes HCl-sekretionen i maven. Mekanismen bag dette er ikke klarlagt.

GI-3: Sekretion: Pancreas, lever og tarm Viden om pancreassekretets funktion og sammensætning Funtion: •

pH-regulerende: neutralisere HCl fra ventriklen

1

o Pankreas enzymer arbejder bedst omkring neutral pH o I nogle arter udnyttes de højere pH til fermentering •

Tilsætter tarmen fordøjelsesenzymer

Sammensætning: Sekretet ligner plasma i elektrolytsammensætningen. Acinuscellerne der danner sekretet danner forskellige fordøjelsesenzymer, bl.a. protease, amylase og lipase og desuden sekrere de elektrolytter og bicarbonat. Ligesom i spytkirtler ændres sammensætningen af sekretet på vej ud gennem udførelsesgangen. De centroacinære celler (sidder mellem acinusceller og ductusceller) skifter noget bicarbonat i sekretet ud med chlorid. Det tilsættes bicarbonat (fra ductuscellerne). Lidt mere af bicarbonatet udskiftes på vejen forbi ductuscellerne med chlorid. Ved produktionen af bicarbonat (H2O + CO2  H2CO3  HCO3- + H+) i pancreas sendes det H+ der dannes i samme reaktion ud i blodet. Dette balancere det bicarbonat der sendes ud i blodet når der secreres mavesyre i ventriklen.

Forståelse af pancreas sekretionsmekanismer Sekretet dannes i acinusceller og opbevares som zymogene granula. Forskellige enzymtyper sekreres forskelligt: •

Proteaser (proteinnedbrydning): Secerneres i zymogen (inaktiv) form, da de ellers vil fordøje selve pankreas o Vigtigste proteaser: trypsin (secerneres som trypsinogen), chymotrypsin (secerneres som chymotrypsinogen) og carboxypeptidase (secerneres som procarboxypeptidase) 

Trypsinogen aktiveres i tarmen af enterokinase som sidder på tarmepithelet. Trypsin kan så aktivere mere trypsinogen samt chymotrypsinogen og procarboxypeptidase.

•

α-amylase (kulhydratnedbrydning): Secerneres i aktiv form

•

Lipaser (fedtnedbrydning): secerneres i aktiv form o Vigtigste lipaser: triacylglycerolhydrolase, cholestorolesterhydrolase, phospholipase A2

Forståelse af regulationsmekanismer for pancreassekretion Pankreas er neuro- og endokrint reguleret. Neurokrin regulering Parasympatisk: Øger sekretionen Sympatisk: Inhibere sekretionen ENS har lokal refleksbuer som den gastropankreatiske refleks: Stræk af ventrikelvæggen giver afferent signal til ENS som giver efferent signal til pankreas om at øge sekretionen.

1

Endokrin regulering Sekretin: Frigives til blodet ved lav pH i duodenum/jejunum fra de enteroendokrine celler i tarmepithelet. Sekretin er primær hormonel stimulus for pankreas’ centroacinære- og ductusceller til at frigive bicarbonat. Cholecystokinin (CCK): Frigives når der er peptider, fedtsyrer m.v. i duodenum/jejunum fra de enteroendokrineceller til blodet. Disse er primær hormonel stimulus for de acinære celler i pankreas til at øge frigivelsen af enzymer. Gastrin: Frigives ved vagale stimuli eller hvis der er as eller peptider i ventriklen. Frigives fra Gceller til blodet og stimulere de acinære celler i pankreas til øget enzymsekretion. Alle Pankreas’ celler kan binde acetylcholin (fra nerver), CCK og sekretin og cellerne er således max stimulerede hvis alle tre stoffer er bundet.

Forståelse af pancreas sekretionsfaser •

Den cephale fase: syn, lugt mm. igangsætter det parasympatiske nervesystem. Dette øger så frigivelsen af acetylcholin og gastrin.

•

Den gastriske fase: o vagovagal refleks øger sekretionen fra pancreas (en neurale reflekser som følge af ventrikeldilatation) o distention af ventriklen samt aa/peptider i ventriklen øger frigivelsen af gastrin.

•

Den intestinale fase (den vigtigste): o distention af tarmen fører til neurale stimuli via ENS. ENS frigiver så acetylcholin til pancreas sekrerende celler hvorved sekretionen øges. o Pga. kemisk stimuli (peptider eller fedt) fra maden stimuleres CCK produktionen fra endocrine celler i doudenum. Lav pH stimulerer sekretionen af sekretin.

Viden om galdens funktion og sammensætning Galdens funktion er at fordøje fedt (galdesyrer), regulere pH (ved at indeholde bicarbonat) samt at bringe fedtopløselige stoffer (eks. bilirubin, toxiner, farmaka) ud af kroppen. Galden dannes kontinuert af leverceller (hepatocytter). Disse laver i første omgang en isoton væske der ligner plasma i elektrolytkoncentration. Væsken indeholder galdesyrer, cholesterol, fosfolipider og galdepigment. Galdesyren har hepatocytterne dannet ud fra cholesterol. Galdesyren har en hydrofil og en hydrofob side og fungerer derfor som detergent. Galden sendes først ud i canaliculi (små gange mellem hepatocytterne). Her trækker galdesyrer og natriumsalte vand ud fra cellerne vha. osmose. Herfra flyder galden ind i galdegange hvor epithelcellerne i galdegangene ændrer sammensætningen af galden ved at tilsætte vand og elektrolytter (især bicarbonat). Galdens volumen øges ca. 50 %. Galde har en gul/grøn farve pga. bilirubin som stammer fra nedbrydning af erythrocyter og er en del af hæmoglobin. Bilirubin omsættes i tarmen til andre komponenter vha. bakterier.

1

Galdeblæren lagrer og koncentrerer galden i perioder mellem fodring. Når der ikke er mad i tarmen lukkes sphinkeren mellem galdegangen og duodenum så galden i stedet går ned i galdeblæren. Galdeblærens epithel kan absorbere Na+, Cl- og HCO3- fra galden. Vand følger passivt med. Mængden af galde reduceres hermed (heste har ingen galdeblære).

Forståelse af regulationsmekanismer for galdesekretion Galdesekretionen sættes i gang ved tilstedeværelsen af mad i duodenum og stimuleres af returneringen af galdesyrer til leveren. •

Mad, især fedt i duodenum, giver produktion af CCK i endocrine celler i mave-tarm systemet. Dette giver relaxation af sphinkteren mellem galdegangen og duodenum samt kontraktion af galdeblæren. Dette medfører at lagret af galde kommer ud i tarmen. Desuden stimulerer CCK sekretionen af galde fra hepatocytterne.

De tre faser (her er kun nævnt hvad der er aktivt i de enkelte faser, for yderligere forklaring se under pancreas): Den cephale fase: •

Parasympaticus o Giver kontraktion af galdeblæren (sympatisk inhiberer tømning)

•

Gastrin o Samme effekt som CCK men ikke så potent

Den gastriske fase: •

Gastrin

Den intestinale fase: •

CCK o afslapper sphinkter oddi o kontrahere galdeblæren o stimulerer sekretionen fra hepatocytter

•

Sekretin o Stimulerer galdegangsepithelet til sekretion af bicarbonat

Forståelse af den enterohepatiske cirkulation af galdesyrer Enterohepatisk kredsløb er galdesyren tur fra lever  tarmen  blodet  leveren  tarmen. Galdesyren hjælper med fordøjelsen og absorptionen af fedt i jejunum, men den bliver først selv absorberet igen i ileum. Galdesyren går så i blodet og bliver ført via v. portae til leveren. Leveren absorberer næsten al galdesyren hvilket medfører at det er meget lav koncentration af galdesyre i blodet. Når galdesyren igen ankommer til leveren fra tarmen stimulerer den syntensen af galde.

1

Koncentrationen af galdeblæren giver altså et positivt feed-back loop. Loopen fortsætter så længe sphinkteren er åben og galdeblæren er kontraheret. Når der ikke længere er fedt i duodenum så ophører stimuli til produktionen af CCK og dermed stopper det enterohepatiske kredsløb da galdeblæren afslappes og sphinkter oddi kontraheres.

Viden om tarmsekretion, herunder sekretets sammensætning, funktion samt regulering af sekretion Sammensætning: elektrolytter, vand og mucus. Mucus dannes i bægerceller og beskytter slimhinden. Der er variation mellem de forskellige tarmafsnit. I tyndtarmen er det vandigt som svarer til plasma i elektrolytsammensætningen dog med mucus. I tyktarmen er der mindre sekretmængde end i tyndtarmen. I tyktarmen er det rigt på K+ og HCO3-. Mere mucus end i tyndtarmen, og kokos  MALIBU Funktion: beskytter slimhinden og hjælper med ”flowet” af chymus. Regulering: Sekretionen stimuleres af •

Mekanisk irritation af mucosa

•

Parasympatisk innervation

Sekretionen inhiberes af •

Sympatisk innervation

GI-4: Fordøjelse og absorption I Forståelse af begreberne fordøjelse og absorption, herunder mekanisk og kemisk digestion Fordøjelse = digestion = nedbrydning af makromolekyler til mindre molekyler. Mekanisk digestion •

tygning, kontraktioner i mave og tarm

Kemisk digestion •

hydrolyse = nedbrydning af store molekyler ved påsætning af vand

•

HCl

•

enzymer fra GI-sekret (virker i lumen, luminalfasen) o kommer fra de store GI-kirtler (spytkirtler, kirtler i maven og specielt pancreas)

•

Enzymer der sidder på tarmslimhinden (membranfasen) o Nedbryder de kortkædede polymere, fra luminalfasen, til monomere

1

Absorption = processen hvormed simple molekyler transporteres over tarmepithelet  blod eller lymfe. Disse to processer er vigtige for næringsstofoptagelsen.

Forståelse af GI kanalens anatomiske opbygnings betydning for fordøjelses- og absorptionsprocesser f.eks. overfladeareal Forøgelse af overfladearealet: inde i tarmen findes plica cirkulares (cirkulære folder på tarmepithelet). I mindre forstørrelse er der på plica cirkulare, villus (i tyndtarmen) med liberkühnske krypter imellem. På villus findes så mikrovilli. Alle overfladeforøgelserne gør at der bliver forøget overflade til absorption af næringsstoffer. Absorptionen kan enten ske para- eller transcellulært. Paracellulær transport er mulig da der mellem epithelcellerne i tarmen er tightjunctions som er ret permeable.

Forståelse af fordøjelse og absorption af kulhydrater Der findes tre typer kulhydrater: fibre, sukre og stivelse. Fibre kan ikke nedbrydes hydrolytisk af fordøjelsesenzymer hos pattedyr. Luminal digestion: Her fordøjes stivelse (der findes amylose og amylopectin). Amylasen ødelægger α-1,4-bindingerne i kulhydrater. Den klipper kun på midten og laver derfor aldrig monomere. Denne digestion resulterer i kortkædede polysaccarider (dextriner). Amylasen stopper når der er dannet disaccarider og trisaccarider. Amylopectinen er forgrenet. Bindinger til grenene er α-1,6-bindinger. Disse nedbrydes først i den membranøse del af fordøjelsen. Digestion af amylopection resulterer i limit-dextriner (da α-1,6bindingerne ikke brydes) og isomaltose (to monomere sat sammen af α-1,6-bindinger). Amylaser: laver polysaccarider til oligo- og disaccarider Membranøs digestion: Her fordøjes sukker. Her brydes α-1,6-bindingerne. Der findes et specielt membranøst digestionsenzym for hver type polysaccarid. Alle polysaccarider laves til monosaccarider inden de absorberes. Oligosaccaridaser: laver oligosaccarider til monosaccarider Absorption af kulhydrater: •

Absorptionen af monosaccarider sker i duodenum og jejunum. Da monomererne er forholdsvis store molekyler skal de bruge transportproteiner for at komme igennem epithelcellerne i tarmen

•

Ved den apikale membran: o Glucose og galactose transporteres vha. transportproteinet SGLT-1 (co-transporter med natrium). Bruger den Na+-gradient som Na/K-pumpem skaber (dvs. sekundær aktiv transport ifht. Na+/K+-pumpen i den basolaterale membran) o Fructose transporteres af GLUT5 som er et specielt transport protein for dette. GLUT5 transporterer fructose ind i cellen pga. koncentrationsgradienten.

•

Ved den basolaterale membran

1

o Her er GLUT2, som er et transportprotein der transporterer både glucose, galactose og fructose ud af cellen.

Forståelse af fordøjelse og absorption af proteiner Fordøjelse: •

Luminale fase: o Starter i maven: her passer miljøet til pepsins aktivitet 

Det aktive enzym pepsin (fra pepsinogen fra hovedceller) spalter proteiner



Det aktive chymosin (=renin) findes i ventriklen hos unge dyr

o I ventriklen laves der molekyler der er små nok til at kunne komme igennem pylorus o I tarmen: 



•

Der findes to typer af peptidaser: •

Endopeptidaser (klipper proteiner midt i)

•

Exopeptidaser (klipper monomere (aa) af enderne af peptiderner/proteiner)

Fasen afsluttes i tyndtarmen vha. de nævnte pancreatiske enzymer •

Trypsin

•

Chymotrypsin

•

Carboxypeptidase

Membranøse fase o Når der i den luminale fase er dannet peptider bliver disse omsat til aminosyre i den membranøse fase o Aa, di- og tripeptider kan optages af enterocyterne o Omsætningen af peptider til aa sker enten på overfladen af enterocyterne eller inde i disse vha. peptidaser (enzymer der hydrolyserer peptid til aa)

Absorption: Proteiner kan optages som: •

Intakte proteiner: optages ved transcytose, dvs. at de endocyteres, vesiklen føres gennem cellen og proteinet slippes fri ved exocytose til extracellulærvæsken (og herefter videre til blodet).

•

Di- og tripeptider: optages ved co-tranport med H+ (symportere)

1

•

Enkelte aa: optages vha. Na+/aa-symportere i tarmen. Nogle få aa-transportere er H+afhængige.

GI-5: Fordøjelse og absorption II Forståelse af fordøjelse og absorption af lipider Fordøjelse Fordøjelsen af fedt er delt i tre steps: 1. Emulgering: Her opslemmes klumper af fedt til mindre dråber vha. galdesyre der som detergent ligger sig med sin hydrofobe ende ind mod fedtdråben og den hydrofile ende udaf mod lumen af tarmen. På dråbens overflade ligger sig også phospholipider. Kropsvarmen og den mekaniske digestion hjælper denne proces. 2. Hydrolyse: Fedtdråberne med galdesyre på overfladen mødes af enzymet co-lipase som ”rydder” dråbens overflade for galdesyre så lipasen kan komme i kontakt med fedtet. Lipasen splitter triglycerider fra dråben i 1 monoglycerid og 2 frie fedtsyrer. 3. Monoglyceriderne og de frie fedtsyrer danner miceller som også er omgivet af galdesyre og phospholipid, men er mindre end de fedtdråber der blev dannet under emulgeringen. Dette giver bedre kontakt til tarmepithelet. Absorption Ved enterocytternes overflade slipper galdesyre og phospholipider micellernes indhold og indholdet, dvs. monoglycerider og de frie fedtsyrer, passere ind i cellen. Inde i cellen sker der en reesterficering, dvs. monoglycerider og frie fedtsyrer danner igen triglycerider. Triglyceriderne pakkes i chylomikroner. Deres skal består af cholesterol og phospholipider. Chylomikronerne går i lymfen (IKKE i blodet) og transporteres så med lymfen ind i blodet i v. cava cranialis.

Viden om absorption og sekretion af vand og vigtige elektrolytter Generelt hjælper GI-kanalen med at tilbageholde elektrolytter og vand. De 4 vigtigste ioner er Na+, Cl-, K+ og HCO3-. Generelt følger vandet med ionerne når de flytter sig. Dette skyldes osmose. Absorption af elektrolytter Natrium Natrium absorberes på flere måder fra tarmlumen: •

Natrium co-transport med næringstoffer som symport, f.eks. glucose eller aa. o Holdes i gang idet Na/K-pumpen i den basolaterale membran holder Na+koncentrationen i cellen lav o Primært i duodenum og første del af jejunum

•

Koblet Natrium-chlorid absorption: Inde i enterocytterne sker følgende reaktion som danner H+ og bicarbonat:

1

H2O + CO2  H2CO3  HCO3- + H+ I enterocyttens apikale membran sker en udveksling af H+ (ud i tarmlumen) for Na+ (ind i enterocytten) Denne antiport drives af koncentrationsgradienten for natrium. Når H+ er byttet ud med Na+ opbygges en bicarbonationskoncentrationsgradient inde i cellen. Denne gradient driver så en antiporter som sender 1 bicarbonation ud i tarmlumen til gengæld for at 1 Cl- fra tarmlumen optages i enterocytten. Både den optagede natrium og chlorid sendes i blodet. Findes i ileum og colon hvor Na-koncentrationen er relativt lav. •

Diffusion: Na+ diffundere passivt med sin koncentrationsgradient gennem kanaler i den apikale membran

Chlorid Chlorid absorberes på flere måder: •

Koblet Natrium-chlorid absorption (se natrium ovenfor)

•

Paracellulær chloridtransport: Finder sted grundet en elektrisk gradient som opbygges af Na/K-pumpen i den basolaterale membran. Pumpen sender mere positiv ladning ud i rummet basalt for cellen end den tager ind i cellen og gør derfor området basalt for cellen lidt mere positiv end miljøet ude i tarmlumen. Dette tiltrækker de negativt ladede Cl- som passere ned i det interstitielle rum mellem enterocytterne.

•

Cl-/HCO3-- udveksling: Chlorid byttes for bicarbonat (uden koblet natriumtransport hvilket fandt sted i den førstnævnte mekanisme for chlorid)

Kalium Kalium findes som regel i store mængder i føden. Kalium kan absorberes på flere måder: •

Simpel diffusion: Ned igennem tarmen stiger koncentrationen af kalium fordi andre stoffer løbende optages. Dette skaber en koncentrationsgradient for kalium som driver den simple diffuion paracellulært.

•

H+/K+-ATPasen: Findes distalt på colon. Vigtig for at få absorberet det sidste K+ i individer med en kaliumfattig diæt.

Calcium Absorberes i alle tarmsegmeter. Kan absorberes på flere måder: •

Calcium-kanaler i den apikale membran: drives af koncentrationsgradient.

•

Intracellulært calciumbindende protein (calbindin)

•

Passage af den basolaterale membran: o Calcium-ATPase o Na+/Ca++-udveksling

1

o exocytose Bicarbonat Udskilles i store mængder i GI-sekreter (f.eks. fra pankreas), men størstedelen optages igen i GIkanalen. Bicarbonat kan absorberes på flere måder: •

Neutralisere HCl: HCO3- + H+  H2CO3  H2O + CO2 Reaktionen danner vand og kuldioxid hvorved der fjernes bicarbonate fra lumen (ingen egentlig absorption). (i duodenum)

•

Na+/H+-udveksling: I enterocytten sker følgende reaction: (I ileum og colon) H2O + CO2  H2CO3  HCO3- + H+ Det dannede H+ sendes ud I tarmlumen tilgengæld for at Na+ fra tarmlumen kommer ind i enterocytten. Na+ går videre ud i blodet. Det dannede bicarbonat går også i blodet og der er således absorberet NaHCO3.

Sekretion af vand og elektrolytter: Vand kan flytte sig ud i tarmlumen uden at elektrolytterne flytter sig. Dette sker efter et måltid hvor tarmen pludselig bliver fuld af mad. Aktiv sekretion af elektrolytter finder sted i de liebekühnske krypter. Enterocytterne i bunden af krypterne har i deres basolaterale membran koblet Na/Cl-transport (symport som drives Nakoncentrationsgradieten). Når Na kommer ind i cellen flyttes det hurtigt tilbage i det interstitielle rum af Na/K-pumpen. Cl fanges i cellen og opbygger en høj intracellulær koncentration. I enterocytternes apikale membran findes Cl-kanaler der åbnes ved korrekt stimuli (adenylyl-cyclase, intracellulært cAMP og VIP). Åbnes kanaler strømmer Cl ud i tarmlumen.

Kendskab til patofysiologiske mekanismer ved diarre Diarré er hyppig og tynd afføring som medfører højt tab af vand og elektrolytter. Diárre forkommer når der er en mismatch mellem sekretion og absorption. Der findes forskellige typer diarré: •

Malabsorptiv diarré: Sker ved tab af tarmepithel (f.eks. som følge af virus) da tilstrækkelig absorption ikke er mulig.

•

Sekretorisk diarré: Fremkommer når hastigheden af sekretion overstiger hastigheden af absorptionen. Skyldes i de fleste tilfælde upassende sekretion fra de lieberkühnske krypter i tyndtarmen. Dette sker når den normale sekretoriske mekanisme i krypterne stimuleres forkert, f.eks. pga. bakterie

GI-6: Fordøjelsens fermenteringsprocesser Forstå formavernes funktion Nedbrydning af cellulose

1

Der findes 3 typer kulhydrater: sukker, stivelse og fiber. Cellulose hører ind under fiber. Det er denne substans planternes cellevægge er bygget op af. Cellulose er et polyglucose der er bundet sammen af β-1,4-glycosidbindinger i uforgrenede polymere. Enmavede dyr kan ikke producere de enzymer der skal til for at spalte disse bindinger. Cellulose hydrolyseres af et kompleks af mikrobielle enzymer kaldet cellulase. Monosaccarider og oligosaccarider frigives og omsættes yderligere af mikroberne. Pga. de anaerobe forhold i rumen får man noget metabolisk aktivitet der fører til produktionen af flygtige fede syrer. Monosaccariderne optages af mikroberne. Glucose starter glycolysen i mikroberne (der giver to pyruvat, 2 ATP og 2 NADH). Pyrovatet omsættes til VFA’er (flygtige fede syrer). Denne omdannelse kan ske på tre måder: •

2 pyrovat  2 acetyl-CoA 2 acetat ELLER 1 butyrat o Ved acetat fås desuden 4 ATP og 4 NADH eller 4 FADH2 o Ved butyrat fås desuden 3 ATP og 2 NADH eller FADH2

•

2 pyrovat  2 propionat o Her fås desuden 4 ATP og 1 O2

•

(2 pyrovat  2 laktat  2 propionat + acetat) o Her fås desuden 3 ATP

Bemærk at der er to veje der kan danne propionat! Propionsyre kan nydanne glucose til koens stofskifte. Det kan acetat og butyrat IKKE. Det ATP der dannes i glycolysen bruges af mikroberne selv til vækst. Nedbrydning af foderprotein Protein nedbrydes i vommen og i tarmen. •

I vommen er det mikrobiel protease der nedbryder proteiner til aa. Urease nedbryder urinstof til ammoniak der kan bruges til proteinsyntese. I vommen sker en mikrobiel nysyntese af protein ud fra de dele beskrevet ovenfor. Kvælstof recirkuleres.

•

I tarmen nedbrydes det foderprotein der ikke blev nedbrudt i vommen. Mikrobielt protein i bakteriernes/svampens cellevæg nedbrydes også i tarmen til næring til værten.

Da mikroorganismerne nedbryder proteinerne og bruger disse til at danne mikrobielt protein får værten ikke selv glæde af disse. Dette kompenseres der for i abomasum (løben) ved at værten her fordøjer mikroorganismerne. Når mikroorganismerne omsættes i koen får man aa, glucose og triacylglycerol (fedt). Protein i føden udsættes også for mikrobiel nedbrydning. Peptider dannet i maven optages af mikroberne og kan så enten indgå i syntesen af mikrobielt protein eller i dannelsen af energi gennem dannelsen af VFA’er. Peptiderne til VFA’er deamineres og passere så ind i et af de mange trin der fører til produktionen af VFA’er. Der findes tre BCAA’er (branched chain amino acids)

1

som ikke deamineres. De indgår i stedet i en reaktion med vand og danner således en branched chain VFA samt ammoniak og CO2. De tre BCAA’er er valin, leucin og isoleucin der danner hhv. isobutyrat, isovalerate og 2methylbutyrat som er BC-VFA’er. Recirkulering af ikke-proteinbundet kvæstof (NPN) Når dyret indtager føde får det urea ned i vommen enten fra fodertilskud eller fra spyt. Urea spaltes så til ammonium vha. enzymer. Denne ammonium kan enten indgå i mikrobiel proteinsyntese eller det kan som følge af en koncentrationsgradient diffundere ud i blodet og således transporteres til leveren hvor det kan indgå i ureasyntesen. Urea bliver igen sendt i blodet fra leveren og vil så pga. en koncentrationsgradient diffundere fra blodet ind i vommen. Ureaseaktiviteten i vommen opretholder ureagradienten da den nedbryder urea og får koncentrationen af dette til at falde. Når ureaen i vommen igen er nedbrudt til ammonium kan dette diffundere i blodet eller bruges til mikrobiel proteinsyntese osv. Fra leveren kan urea enten blive til en del af spyttet eller udskilles i nyrerne.

Kende vomfordøjelsens produkter Frie fede syrer og ammoniak Se ovenfor Methan og kuldioxid Produktionen af VFA’er foregår som bekendt i et anaerobt miljø. Under dannelsen af pyrovat er der brug for NAD+ til at fjerne elektroner så der kan dannes ATP. Når der ikke er ilt tilstede som NADH kan afgive elektronerne videre til har man behov for at komme af med disse elektroner på en anden måde så NAD+ kan genbruges til at danne mere pyrovat og dermed ATP. CO2 kan under anaerobe forhold aftage disse elektroner. Herved dannes der methan og NAD+ er så klar til genbrug. Methanen er et affaldsprodukt der ræbes op. CO2’en kommer fra omdannelsen af pyrovat til acetylCoA. (se reaktioner s. 369 i CU) Jo mere acetat og butyrat der dannes, desto mere methan dannes der. Hvis der kun dannes propionat, er mængden af methan ikke ligeså stor. Det ilt der dannes ved dannelsen af VFA’en propionat kan oxidere NADH til NAD+ ved dannelsen af vand.

Forstå absorptionen og omsætningen af fermenteringsprocessernes produkter VFA (glucogene og ketogene) VFA’erne dækker 60-80% af dyrets energibehov. De absorberes over formavernes epithel. Dette sker ved at VFA’er, elektrolytter og vand optages først til stratum corneum og føres så via intracellulære broer til stratum spinosum og stratum basale. I stratum basale er der huller mellem cellerne ned mod basalmembranen. Herud i går stofferne før de går i blodet. I de to nederste lag sker en omsætning af nogle VFA’er mens resten sendes i blodet. Denne transport opretholder en koncentrationsgradient. Cellemembraner er permeable for VFA’er der er frie dvs. ikke dem på ionform. I vommen er VFA’erne (pga. pH) på ionform, men når de kommer ned til epithelets overflade sker der et fald i pH der gør at de skifter fra ionform til syreform og kan således optages. Hver gang 1 VFA absorberes dannes der et molekyle bicarbonat i lumen. Dette giver en

1

buffereffekt. Hvis ikke VFA’erne fjernes fra formaverne bliver pH sur (da de er syrer) og der bliver mangel på dannelse af bicarbonat. Ved for surt miljø ophører fermeteringen. Omsætning: I vomepithelet sker der en omsætning af nogle VFA’er dvs. en oxidering af acetat (ketogen) og propionat (glucogen) der så kan omsættes til energi eks. ved Krebs cyklus. Butyrat (ketogen) omdannes i vomepithelet til β-hydroxybutyrat i det der bliver sat en OH-gruppe på denne. Herefter frigives den til blodet. De VFA’er der går i blodet (størstedelen) omsættes i leveren til fedtsyrer og til energi til levercellerne. Ammoniak Når ammoniak kommer ned i vommen bliver det til ammonium. Dette kan diffundere frit over vomepithelet, drevet af en koncentrationsgradient som nævnt tildligere. Omsætningen ses beskrevet tidligere.

Vomindholdets lagdeling Vomindholdet deles i tre lag: Nederst er der en flydende zone som indeholder gammelt foder (det der ikke er fra samme dag). Henover dette er der en solid zone der består af nyt foder (fra samme dag). Overgangen mellem flydende zone og den solide zone kaldes slurry-zone og består af partikler der er en mellemting af partiklerne i de to andre zoner. Solid-zonen består af strå og større partikler der flyder på den flydende zone pga. bobler fra mikrobernes enzymers aktivitet. Øverst, over den solide zone, findes gaszonen der består af gasser fra fermeteringen. Ventralt i reticulum og i den craniale sæk af rumen findes zone of potential escape. Dorsalt i reticulum samt i den craniale sæk af rumen findes ejection-zone.

Vomindholdets omrøring Vomkontraktioner Sørger for at blande lagdelingen så mikroberne kommer i kontakt med alle foderpartiklerne. Der findes to bevægelsesmønstre i reticulo-rumen: •

Primære (mixende) kontraktioner (hjælper også med at adskille store og små partikler): o 1-3 gange i minuttet o Starter med en dobbeltkontraktion (af netmaven) hvor lumen først halveres for herefter at blive næsten væk. Herefter kommer der en kontraktion af den carinodorsale vomsæk. Herefter kontraktion af den dorsale vomsæk. Ved slutningen af dette sker en kontraktion af den ventrale vomsæk.

•

Sekundære (opstødende) kontraktioner: o Følger lige efter de primære. Der er ca. 1 sekundær kontration for hver anden primære. Først er der en kontraktion af den dorsale vomsæk efeterfulgt af en kontraktion af den ventrale vomsæk. Dette flytter gas (CO2 og CH4) fra fermeteringen op i oesophagus så rumen ikke sprænges.

1

Drøvtygning (rumination): hvis der sker en kontraktion af reticulum umiddelbart før den primære kontraktion. Dette medfører at cardia (overgangen til oesofagus) oversvømmes med netmave/vomindhold samtidig med at der sker en inspiration der giver undertryk i thorax således at fødes nærmest hives op i oesofagus hvorfra den føres videre af antiperistaltiske bevægelser. Det er føde fra reticulum, altså relativt store partikler der tygges igen. Det er en anden type kontraktioner der får partiklerne fra reticulum til omasum. Innervering og vomreceptorer I reticulo-rumens væg findes der strækreceptorer der måler fyldningsgrad og gasproduktion. Disse har kontakt til afferente nervebaner der løber via n. vagus til hjernen hvor kontrolcentre i hjernen behandler signaler. Herfra går så efferente nervebaner via n. vagus tilbage til ENS i vommuskulaturen. Disse signalerer til ENS der styrer vommuskulaturens glatte muskulatur. N. vagus er altså koordinerende. •

Ved moderat udvidelse øges bevægeligheden og drøvtygning øges hvilket medfører hurtigere passage af føden gennem rumen.

•

Ved voldsom udspænding ophører bevægeligheden

I reticulo-rumen findes desuden kemoreceptorer der overvæger pH (VFA-konc) og osmotisk tryk. Normal pH er 5,5 til 6,8. Osmolariteten er normal 280mOsm •

Øget VFA-konc./fald i pH  undertrykkelse af rumens bevægelser, da mindre bevægelse giver langsommere gæring og dermed langsommere VFA-produktion, således at VFAabsorbtionen kan nå at indhente VFA-produktionen.

•

Øget osmolaritet giver også reduceret bevægelse (osmolariteten stiger under gæring)

Desuden findes trykreceptorer der overvåger strukturen af føden •

Tyndere eller finere maveindhold giver mindre muskelkraft til at blande føden

•

Grovere mad (der gør at receporerne møder mere modstand) medfører øget muskelstyrke

Foderets indvirkning på vommotiliteten Foderniveauet: •

Hvis indtaget af mad øges stiger motiliteten

Struktur: •

Jo grovere desto større motilitet

Behandlingen •

Jo mere snittet desto mindre motilitet

Indhold af stivelse •

I tilskudsfoder er der mere stivelse. Dette får pH til at falde da der dannes mange VFA’er hvilket får motiliteten til at falde hvilket ikke er så godt  patologiske tilstande

1

Kende principperne i hestens tyktarmsfordøjelse Der dannes VFA’er ligesom i vommen hos koen. Disse går i blodet men det mikrobielle protein der dannes under fermenteringen skides ud og udnyttes således ikke. Hesten har en kort passage tid for foder gennem mave og tyndtarm, dvs. at en del ufordøjet protein og kulhydrat går i tyktarmen. Passagetiden gennem tyktarmen er lang (24-26 timer). Substrater for bagttarmsgæring: strukturelle/nonstrukturelle kulhydrater og proteiner. Hesten har ringe kirtelfordøjelse af sukker og stivelse og disse når derfor oftest ceceum. Bagtarmens mikrober får nitrogen idet urinsyre fra blodet sendes ind i ceceum og colon (ligesom i rumen) og fra det protein der undslipper omsætning i tyndtarmen. Bevægelserne i colon og cecum kan tilbageholde materiale til gæring og sepere partikler efter størrelse. Hesten flytter føden i colon mellem haustrae ved at trække dem sammen (segmental peristaltik) en af gangen og således blade foderet mellem haustrae. Desuden har hestens tyktarm peristaltiske bevægelser i begge retninger. Cecum mixer føden vha. lavamplitudekontraktioner der transporterer føden fra haustra til haustra og tilbage igen. Hver 3-4 minut sker der en kontraktion der ligner en mass-movement (se tidligere). Dette gør at indholdet kommer op til basen (basis ceci). Kontriktion af basen gør at føden presses ind i colon. Der sker ikke noget tilbageflow fra colon til cecum. Bevægelser i den ventrale colon: der er både haustrae og retropulserende (holder maden tilbage så der kan ske gæring og forhindre udvaskning af mikroberne) peristaltiske bevægelser. Disse bevægelser startes af en pacemaker i flexura pelvina. Bevægelserne i den dorsale colon ligner dem i den ventrale. Det er overgangen mellem den dorsale colon og colon decendens samt de retroperistaltiske bevægelser der holder føden i den dorsale colon længe nok til at den kan gæres yderligere. I den lille colon findes segmentationsbevægelser og propulsion (segmentering danner hestepærer). Omfang af vandtransport i ileum Ileum (og til dels cecum og colon) sekrerer store mængder væske rig på bicarbonat og phosphatbuffere. Fungerer ligesom spyttet hos Ru dvs. det er med til at neutraliserer da de dannede VFA’er jo er sure. Når vand kommer ind i lumen er det fordi det sekreres fra mucose. Når det forlader lumen er det fordi det følger de dannede VFA’er. Den fysiologiske betydning af de anatomiske forhold i flexura pelvina Det er mellem den ventrale og dorsale del af colon. Den kan tilbageholde ufordøjede partikler i ventrale colon. Ostium caecocolica styrer mængden af foder der kommer ned i tyktarmen.

Kendskab til almindelige formaveforstyrrelser hos kvæg herunder fremmedlegemers placering (f.eks. søm) ved oral indtagelse samt konsekvensen af forhindret eruktation. Hvis kvæget æder et søm kommer dette ned i vommen og videre til reticulum hvor det kan perforere diafragma og gå ind i hjetet. Hvis eruktationen forhindres kan kvæget ikke komme af med gassen og kan derved udvikle trommesyge.

1

Nyren N-1: Glomerulær funktion Kendskab til nyrernes ekskretoriske og regulatoriske funktion Ekskretoriske funktion: Udskille vand, elektrolytter og affaldsstoffer samt tilbageholde vigtige stoffer eks. plasmaproteiner, blodceller o.l. Regulatorisk funktion: er med til at regulerer volumen og elektrolytsammensætningen af legemesvæsken indenfor snævre grænser. Affaldsstoffer der udskilles i nyren: •

Urinstof/carbamid/urea (kan ikke dannes hos fugle og krybdyr) o Nedbrydningsprodukt fra protein o Findes i pattedyrsurin

•

Urinsyre (uric acid) o Nedbrydningsprodukt fra nukleinsyre o Findes i fugle og krybdyrs urin og lidt hos pattedyr

•

Kreatinin o Nitrogenholdig forbindelse der konstant dannes i muskelvæv o Kreatin og ATP danner i hvilede muskler kreatinphosphat og ADP. Når kreatinphosphaten nedbrydes, dannes kreatinin. Kreatinphosphat er et energidepot i musklerne der opbygges under hvile. Under arbejde bliver det til kreatin og ATP.

Forståelse af ultrafiltration, herunder filtrationsbarrierens rolle for filtrationen samt indflydelsen af hydrostatiske og kolloidosmotiske kræfter. Ultrafiltration er væskepassage fra blodet til det Bowmannske rum hvorefter filtratet fortsætter ud i lumen af den proximale tubulus. Filtrationsbarrieren bestemmer sammensætningen af ultrafiltratet. Filtrationsbarrieren består af følgende lag: •

Endothelceller (fenestrerede): der sidder negativt ladede proteiner på pore-overfladen hvilket hjælper med til at frastøde negativt ladede plasmaproteiner. Porerne er små nok til at forhindre at plasmacellerne kommer ud.

•

Basalmembranen (porøs): fungerer som en grov si som forhindrer de fleste plasmaproteiner fra at komme igennem

•

Processer fra podocyterne (filtrationsspalter): podocyterne er hæftet til basallamina vha. integriner.

1

Ultrafiltratet skal ud af kapillærene ved at gå gennem endothelet i kapillæren og gennem kapillærets basalmembran. Kapillæret er helt indhyllet i podocyternes processer som ultrafiltratet skal imellem for at komme ind i det Bowmannske rum. Filtrationen sker pga. hydrostatisk tryk i kapillærene. Trykket i karrene er større end trykket i den bowmannske kapsel. Selvom trykket falder langs kapillæren forbliver trykket større i kapillæren hele vejen. Det kolloidosmotiske tryk er større i de glomerulære kapillærer end i den bowmannske kapsel pga. tilstedeværelsen af plasmaproteiner i plasma. Denne gradient taler for at væsken egentlig burde flyde tilbage i kapillærene, hvis ikke det var for det hydrostatiske tryk.

Viden om ultrafiltratets sammensætning Ultrafiltratet er det samme som præurin. Det indeholder salte (eks. Na+ og Cl-) og organiske molekyler som glucose og aa i samme koncntration som i plasme. Det indeholder hverken blodceller eller store proteiner (eks. plasmaproteiner).

Forståelse af glomerulær filtrationshastighed (GFR) GFR er det volumen af væske der filtereres ind til den bowmannske kapsel pr. tidsenhed. GFR influceres af to faktorer: •

Nettofiltrationstrykket = hydrostatisk tryk(blodtryk) - Den kolloidosmotiske trykgradient Væsketrykket af væsken i den bowman’ske kapsel o Dette er det tryk der alt i alt trykker væsken fra kapillæret og ud i den bowmn’ske kapsel.

•

Filtrationskoefficienten: Er meget større end fra almindelige kapillære. Har to komponenter: o Overflade arealet af de glomerulære kapillære der er tilgængelige for filtration o Permeabiliteten af filtrationsbarrieren

GFR = Kf ((PGC-PBS)- (

GC

-πBS))

•

Kf=filtrationskoefficienten

•

=reflektionskoefficienten, mellem 0 og 1. Er den 0 er der fri passage, f.eks. vand har 0, er den 1 er der impermeabelt, f.eks. albumin har 1.

•

P = Hydrostatisk tryk o GC = glomerulær kapillær o BS = Bowman’ske rum

•

π = Kolloidosmotisk tryk

1

Forståelse af hvordan GFR kan estimeres ud fra et stofs renale clearence Renal clearance for et stof fortæller om nyrernes evne til at udskille dette stof. Renal clearance angives som det volumen plasma der kan renses for stoffet pr. tidsenhed. Når man regner på GFR ud fra renal clearance antager man at den filtrerede mængde stof er lig med den udskilte mængde stof i urinen. Skulle dette være tilfældet skulle følgende gælde for stoffet: •

Stoffet er frit filtrerbart

•

Stoffet er ikke proteinbundet i plasma

•

Stoffet hverken secerneres eller reabsorberes i tubuli

Man kan altså se hvor meget af et stof der er kommet ud i urinen på en time og denne mængde vil så svare til hvor meget af stoffet nyrerne udskiller på en time.

Kendskab til renal blodgennemstrømning (RBF), samt dets påvirkning af GFR Det gennemsnitlige blodtryk i arterierne har ikke den store indflydelse på GFR selvom det er det hydrostatiske tryk i kapillærerne i glomerulus der hovedsageligt bestemmer GFR. Dette skyldes at der i glomerulus’ afferente og efferente arteriole kan skrues op og ned for modstanden således at blodet der går igennem glomerulus har et nogenlunde konstant tryk. Dette betyder at man holder den renale blodgennemstrømning (RBF) konstant. RBF = GFR er, som nævnt, primært kontrolleret af regulationen af det renale blodflow (RBF). Hvis modstanden i de renale arterioler (på den ene eller på begge sider af glomerulus) stiger så falder RBF. Hvilken effekt stigningen i modstanden i de renale arterioler har på GFR afhænger dog af om modstanden øges i den afferente eller efferente arteriole. •

Øget modstand i den afferente arteriole: (RBF falder) GFR falder da det hydrostatiske tryk falder på den glomerulære side af konstriktionen

•

Øget modstand i den efferente arteriole: (RBF falder) GFR stiger da det hydrostatiske tryk stiger idet blodet opdæmmes (tilbageholdes) af konstriktionen

Effekten af et fald i den renale vaskulære modstand er naturligvis omvendt.

Forståelse af de lokale autoregulatoriske mekanismer som er med til at opretholde en relativt konstant GFR ved arterielt blodtryk inden for 90-180 mmHg (myogen mekanisme og tubuloglomerulær feedback) Som nævnt ovenfor reguleres RBF vha. den renale vaskulære modstand. Dette sker vha. en autoregulation som sørger for at RBF holdes konstant så længe det arterielle blodtryk er på et nogenlunde normalt niveau. Autoregulationen arbejder hovedsageligt i den afferente arteriole og består af to mekanismer: •

Myogen mekanisme: Når RBF stiger i arteriolerne strækkes deres vægge og dette åbner stræksensitive ionkanaler i membranerne på cellerne i den glatte muskulatur der sidder omkring arteriolerne. Dette fører til depolarisering og dermed kontraktion af muskelcellerne

1

(vasokonstriktion). Vasokonstriktionen øger modstanden i karret og dermed nedsættes RBF. Dette medfører et lavere tryk og dermed nedsat GFR i glomerulus. •

Tubuloglomerulær feedback: Macula densa (modifierede celler i tubuliepithelet) registrere hvor meget NaCl der passere forbi. Hvis denne mængde stiger (resultat af øget GFR) så sender macula densa cellerne en paracrin besked til den afferente arteriole og denne laver vasokonstriktion således at modstanden i karret øges, det hydrostatiske tryk i glomerulus falder og GFR sænkes.

N-2: Tubulær funktion Forståelse af reabsorptions mekanismer i de forskellige segmenter af nyretubulus (paraellulær og transcellulær transport), herunder transport af vand, natrium, H+, HCO3- ,urinstof, proteiner/peptider og aminosyrer over tubilus epitelet. I nyretublus foregår reabsorption på to måder: •

Paracellulært: Vand og elektolytter går mellem cellerne forbi de tight-junctions der binder cellerne sammen og når således ud i det interstitielle væskerum og derfra og ud i blodet.

•

Transcellulært: Denne type transport går ud på at stoffer transporteres gennem epithelcellerne i tubulus og ud i det interstitielle vækserum for så at gå i blodet. På vej over cellernes apikale og basale membran kan transporten foregå på forskellige måder: o Aktiv transport 

Primær aktiv transport: transport der kræver energi som ATP, f.eks. Na+/K+pumpen



Sekundær aktiv transport: Drives ved energi som fås fra koncentrationsgradienter der er bygget op af den primære aktive transport

o Passiv transport: ingen brug af energi 

Diffusion: Molekyler der flytter sig fra et område med høj koncentration til et område med lav koncentration



Faciliteret difussion: Bevægelse af molekyler over en cellemembran (som svar på en koncentrationsgradient) hjulpet af et membranprotein.



Konvektion: Hydrostatisk strømning af væske der tager f.eks. elektrolytter med.

Fra den interstitielle væskerum går stoffer ind i blodet fordi det hydrostatiske tryk i de paratubulære kapillære er meget lavt. Samtidig favoriserer det kolloid osmotiske tryk også stoffernes reabsorption til blodet. I den proximale tubulus reabsorberes: •

Her er væsken i lumen isoton pga. at vandet følger med stofferne ud

•

Små proteiner og peptider:

1

o Transcytose: Peptidet optages fra tubuluslumen via endocytose, føres i en vesikel gennem epithelcelle i en vesikle hvorefter den det slippes fri ved exocytose til det interstitielle væskerum hvorfra det kan gå videre i blodet. o Der kan i lumen ske en nedbrydning af peptid/protein til aminosyrer vha. peptidase på overfladen af epithelcellerne. Herefter kan aminosyrerne transporteres ind i cellerne i symport med natrium (drives af natriumgradienten der er bygget op af Na/K-pumpen i den basolaterale membran). Aminosyrerne transporteres ud fra cellen til den interstitielle væske vha. en uniport (passiv transport) •

60 -70 % af vand: o Vand flyttes ved osmose, dvs. vandet følger stofferne

•

60 -70 % Na+: natrium reabsorberes på flere forskellige måder. Mange gange er natrium det stof der driver transporten af et andet stof ind i cellerne. De veje hvor natrium ikke er det vigtigste stof er nævnt under deres andre respektive stoffer. o Membranproteiner: Na+ flytter sig med sin koncentrationsgradient over membranen (passiv transport) o Na+/H+-antiporter (sekundær aktiv transport): Na+ reabsorberes fra tubuluslumen idet H+ sekreres til tubuluslumen. o Na+/K+-pumpen (primær aktiv transport): sidder i den basolaterale membran og pumper Na+ ud i interstitialvæsken inde fra cellen. Tilgengæld pumpes K+ fra interstitialvæsken og ind i cellen.

•

al glucose: o SGLT (sekundær aktiv transport): Et molekyle i den apikale membran der fungerer som symporter af Na+ og glukose. Begge stoffer transporteres ind i cellen fra tubuluslumen, Na+ med og glukose mod sin koncentrationsgradient. Glukose kommer ud af cellen til det interstitielle væskerum via en uniport (passiv transport)

•

Urea: o Har ingen transportmolekyler i den proximale tubuli, men transporteres over epithelet ved diffusion når der er en koncentrationsgradient. Når solutter reabsorberes fra den proximale tubulus stiger det osmotiske tryk udenfor tubulus og vandet i tubuluslumen følger efter solutterne. Dette medfører at de tilbageværende stoffer i lumen opkoncentreres. Således dannes en koncentrationsgradient af urea og dette kan så diffundere ud af lumen til blodet.

•

Bicarbonat (HCO3-): o H+ der er transporteret ud i tubuluslumen vha. Na/H+-antiport kan reagerer med bicarbonat og således danne H2O og CO2. Dette kan nu diffundere fra tubuluslumen ind i cellen. Her omsættes det til bicarbonat og H+ igen. Bicarbonat transporteres ud til det interstitielle væskerum og H+ transporteres ud i tubuluslumen (Na/Hantiporter, se under natrium).

1

o Som anion kan bicarbonat transporteres over den basolaterale membran pga. elektrokemisk gradient det opbygger når anionerne fra lumen optages. I tubulus atenuatus reabsorberes: •

Vand: o Tubulus atenuatus løber ned i nyrens medulla. Her er der meget hypertont udenfor tubulus hvilket medfører at vandet diffunderer ud af tubulus hvorved væsken i tubulus bliver hyperton.

I den distale tubulus reabsorberes: •

Pars recta: o Her er membranen impermeabel for vand o Her sker en absorption af Na+, Cl- og K+ o Her bliver væsken hypoton i forhold til plasma da der hives elektrolytter væk fra opløsningen i lumen

•

Pars convoluta: o Her er membranen impermeabel for vand o Her sker en absoption af Na+ og Clo Væsken i lumen er hypoton

I samlerørene sker følgende: •

Væsken i lumen er hypoton

•

Her er membranen impermeabel for vand medmindre der er aquaporiner i den o Aquaporinerne sættes i membranen som respons på hormonet ADH (vasopressin) o Det interstitielle væskerum er hypertont så hvis der er aquaporiner til stede vil vandet løbe ud af samlerøret

•

Na+: o Membranproteiner: Na+ flytter sig med sin koncentrationsgradient over membranen (passiv transport) o Na+/K+-pumpen (primær aktiv transport): sidder i den basolaterale membran og pumper Na+ ud i interstitialvæsken inde fra cellen. Tilgengæld pumpes K+ fra interstitialvæsken og ind i cellen.

•

Urea: optages evt. en smule i samlerørene

1

Forståelse af hvordan tubulusvæsken ændre sig fra at være isoton med plasma til at være hyperton eller hypoton i samlerørene Se ovenstående punkt under de forskellige tubulusdeles afsnit.

Forståelse af mætning af tubulus transportmekanismer f.eks. mætning af glukose transporten i proximale tubulus ved diabetes melitus. Mætning af tubulus transportmekanismer: Den maksimale transporthastighed der fremkommer når alle tilgængelige transportere er optaget (fyldt med substrat hele tiden). Ved diabetes mellitus stiger koncentrationen af glucose i blodet. Dette medfører at glukose filtreres hurtigere end det kan reabsorberes og derved mættes carrierene og glukose ekskreres med urinen.

N-3: Osmo- og volumenregulation Forståelse af nyrernes koncentreringsmekanismer, herunder evnen til at opretholde en osmotisk gradient i medulla. Der er 3 koncentreringsmekanismer i nyrerne: 1. Fortynding: sker i den distale tubulus: Elektrolytter fjernes fra tubulus væsken uden at vandet følger med. Dette gør at opløsningen i lumen bliver mindre koncentreret (fortyndes). 2. Varierende vandpermealitet: Hvis der er ADH tilstede sættes aquaporiner i epithelet i samlerørene. Herved kan vand forlade lumen og opløningen bliver hyperton (væsken er hypoton når den først kommer ud i samlerørene) 3. Osmotisk gradient i medulla: oUrinstof recykle: Urea fra de samlerør der ligger i nyrens medulla reabsorberes vha. carriermedieret transport og er med til at holde medullas høje osmotiske tryk. Urea optages igen løbende til tubulusvæsken i den tynde gren af den Henle’ske slynge. oVasa recta (kar der løber parallelt med den Henle’ske slynge): Er meget permeable for vand og elektrolytter. Tilfører O2 til nephronet og fjerner reabsorberet vand og elektrolytter. Når blodet løber ned i medulla trækkes der vand ud af blodet pga. det høje osmotiske tryk i medulla så blodet bliver meget hypertont. Endothelcellerne producere så forskellige osmotisk aktive partikler ind til blodet således at det ”tabte” vand igen suges ind i karret før blodet forlader medulla. Idet blodet tager sit vand med igen holdes medulla hyperton.

Forståelse af hvordan vigtige hormoner påvirker vand og salt reabsorption i nyre tubulus. Hormoner der nedsætter diuresen (tisning): ADH (vasopressin), aldosteron og Angiotnsin II Hormoner der øger diuresen: ANP (antineuretisk peptid) ADH (vasopressin): •

Frigives fra neurohypofysen ved følgende stimuli

1

o Øget osmolaritet i extracellulærvæsken: Registreres af osmoreceptorer i hypothalamus o Nedsat blodtryk: Registreres af baroreceptorer i sinus caroticus og arcus aortae o Nedsat blodvolumen: Registreres af volumenreceptorer i atriet o Angiotensin II •

Stimulere samlerørerne til at sætte aquaporiner i tubulusepithelet således at vand kan reabsorberes fra samlerørene.

Aldosteron: Fra binyrebarken (steroidhormon). •

Frigivelse stimuleres ved o Lavt blodtryk o Stigende osmolaritet i ekstracellulærvæsken o Øget niveau af extracellulært kalium o Angiotensin II

•

Hurtig effekt: Øger natriumabsorptionen i den distale tubulus og samlerørene idet den øger aktiviteten af Na/K-pumpen. Dette sker ved at aldosteron holder epithelcellernes Na+- og K+-kanaler åbne så længe at den intracellulære koncentration af natrium stiger o Det er klart at processen øger sekretionen af K+ o Nettoresultat er hurtig forøgning af natrium reabsorptionen og kalium sekretionen

•

Effekt over længere tid: Nysyntetiserede kanaler og pumper sættes i epithelcellernes membran så kapaciteten øges.

Angiotensin II: Frigives ved lavt blodtryk. Frigives som angiotensinogen der aktiveres til angiotensin I af renin (fra juxtaglomerulære celler i nyren). Angiotensin I aktiveres til angiotensin II af ACE (enzym fra blodkarrenes endothel) (renin-angiotensin systemet). Gør at •

Blodtrykket stiger (pga. vasokonstriktion)

•

Øger den sympatiske innervering af hjerte og kar  CO (signalmolekyle til glat muskulatur og nerver) og vasokonstriktion stiger  blodtrykket stiger

•

Øger reabsorptionen af Na+ og vand i den proximale tubulus

•

Øger følelsen af tørst

•

Stimulere ADH sekretionen fra neurohypofysen

•

Stimulere aldosteron sekretion fra binyrebarken

Atrial natriuretisk peptid (ANP): Dannes i hjertets arterier og frigives ved stræk (som registreres af volumen receptorer). Gør at:

1

•

GFR stiger

•

Na+ og vandudskillelsen i samlerørene øges

•

Inhibere frigivelsen af renin, aldosteron og ADH

•

Fører alt i alt til øget vand og salt udskillelse

1

Lever Forstå leverens funktion på basis af anatomiske strukturer (primært blodforsyning) Leverens primære funktioner er at rense blodet for ”giftstoffer”, syntetisere leverproteiner, lagre og producere glucose, producere hormoner. Da dette er hovedfunktionerne er det vigtigt at leveren har en god blodforsyning så den kan få tilført blod fra tarmen indeholdende næringsstoffer udefra samt sende sine hormoner mm. videre gennem blodbanen til resten af kroppen. Leveren modtager venøst blod fra tarmen via v. porta og arterielt blod fra aorta via a. hepatica. Alt blodet drænes samlet til v. cava caudalis via v. hepatica. Bortset fra lungen er leveren det eneste organ i kroppen, der indeholder ligeså meget arterielt som venøst blod.

Kunne beskrive leverens rolle som udskillelsesorgan: Galdesystement Dannelse af galde Galdesystemet laver galdesyre, phospholider, cholesterol, pigment, vand og salte. Det vigtigste er galdesyren som udgør 85% af galden. Hepatocytterne laver galdesyre fra cholesterol. Galdesyre er amfifatiske molekyler (hydrofil og hydrofob side) og kan derfor opløse lipider i vand ved micelledannelse. Galden sendes først ud i canaliculi (små gange mellem hepatocytterne). Her trækker galdesyrer og natriumsalte vand ud fra cellerne vha. osmose. Herfra flyder galden ind i galdegange hvor epithelcellerne i galdegangene ændrer sammensætningen af galden ved at tilsætte vand og elektrolytter (især bicarbonat). Galdens volumen øges ca. 50 %. Galde har en gul/grøn farve. Farven stammer fra bilirubin som er et nedbrydningsprodukt af erythrocyter. Når erythrocytter nedbrydes bliver deres hæmoglobin til biliverdin. Dette stof futter i blodet hvor det omdannes til bilirubin. Herfra optages det af leveren og sendes i galden. Fra galden kan bilirubin gå i tarmen hvor det omdannes til urubilin. Det kan således give farve til fæces eller optages til blodet, udskilles af nyren og derved give farve til urinen. Galdeudskillelse Når mikkel (Jeanettes hund) indtager føde stiger hans udskillelse af CCK (som respons på fedt i duodenum). Dette medfører, sammen med parasympatisk stimuli, kontraktion af galdeblæren og relaxation af sphinkter oddi. Derved løber galden fra galdeblæren til duodenum. CCK og og parasympatisk stimuli øger også galdesyntesen fra hepatocytterne. I duodenum og jejunum letter galdesyren fedtfordøjelsen og -absorptionen. 95% af galden reabsorberes i ileum hvorefter det går i blodet og føres via v. portae til leveren (enterohepatisk cirkulation, se afsnit under mave-tarm). I perioder hvor Mikkel ikke spiser lagres galden i galdeblæren, da sphinkter oddi lukkes. I galdeblæren koncentreres galden. Galdeblærens epithel kan absorbere Na+, Cl- og HCO3- fra galden. Vand følger passivt med. Mængden af galde reduceres hermed (heste har ingen galdeblære).

1

Kunne beskrive leverens rolle som metabolisk organ: Kulhydrater Når kulhydrater i tarmen er nedbrudt til glukose går glukosen i blodet hvorved blodsukkeret stiger hvilket får pankreas til at frigive insulin. Insulinet sørger for at blodsukkeret sænkes idet glukosen trækkes fra blodet og ind leveren o.a. I leveren lagres glukosen som glykogen. Leverens glykogen lagre rækker 6-12timer. Hvis blodsukkeret falder stimuleres frigivelsen af glukagon fra pankreas. Dette stof mobiliserer glykogen fra leveren o.a. ved glykogenolyse. Hvis leverens glykogenlagre er fulde kan der dannes fedtsyrer fra glukose via glykolyse som danner pyruvat fra glukose. Pyruvaten går så i krebs cyklus hvor der dannes citrat som forlader krebs’ cyklus for at gå ud af mitochondrien hvor citratet spaltes i acetyl-CoA og oxaloacetat. AcetylCoA’et kan så indgå i fedtsyresyntesen. Denne proces er irreversibel, dvs. glukose kan omdannes til fedt, men fedt kan ikke omdannes til glukose. SKOD REAKTION! Ruminanter kan kun syntetisere fedt i fedtvæv (fra glukose), men alle andre kan også i leveren.

Aminosyrer Ca. 75% af aa fra tarmen optages af leveren (fra v. portae). Resten af aa går til perifer proteinsyntese. Af de aa der optages i leveren går ca. 20% til proteinsyntese i leveren (bl.a. albumin og koagulationsproteiner) mens resten bruges til ureasyntese og lidt går igen ud i det systemiske kredsløb. Ved underskud af glukose kan leveren ud fra deaminerede aminosyrer syntetisere glukose. Denne proces kaldes glukoneogenese. Processen stimuleres af både insulin og glukagon fra pancreas. Insulinens frigivelse stimuleres af høj koncentration af aa mens glukagon stimuleres af lav koncentration af glukose. Forgrenede aa (BCAA=branch chain amino acids) optages ikke i leveren, men fortsætter ud perifært og optages i musklerne. Dette sker i den postabsorptive fase. Musklernes primære energikilde er de forgrenede aa. Disse omdannes til α-keto-syre der kan gå i krebs cyklus og dermed lave energi. For at danne α-keto-syre skal de forgrenede aa deamineres, dvs. aminogruppen skal fjernes. Dette kan kun ske hvis der er en aftager. Aftageren er pyruvat som ved binding med gruppen omdannes til aminosyren alanin. Alaninet frigives til blodet og optages i leveren. Alaninets aminogruppe indgår i leveren i ureasyntesen mens resten af molekylet (pyruvat) kan indgå i glukoneogenesen. Samspillet mellem lever og muskler er smart fordi leveren ikke kan bruge forgrenede aa (særlig godt) samtidig med at disse er god energiforsyning for musklerne. Desuden skal musklerne af med aminogrupperne fra deaminereingen af de forgrenede aminosyrer for ikke at blive forgiftet. Musklernes mobilisering af aa til leveren stimuleres ved lavt insulin niveau som følge af lav glukose. Binyrebarkhormonet cortisol har også effekt på musklerne idet stoffet stimulerer proteinnedbrydning og aa mobilisering. Gennem mobilisering af muskelprotein og dermed stimulering af glukoneogenese i leveren udøver cortisol en af dets største funktioner som er at hæve blodsukkeret. Plasmaproteiner fra leveren De vigtigste plasmaproteiner der syntetiseres i leveren er:

1

•

α- og β-globuliner

•

transportproteiner: o albumin: opretholder kolloidosmotisk tryk i blodet og transportere bl.a. bilirubin, lægemidler, hormoner og fedtsyrer i blodet

•

Koagulationsfaktorer: o Fibrinogen

•

Serumenzymer: ALAT, ASAT og BASP (deres niveau stiger ved leverproblemer)

Lipider Lipider metaboliseres både i leveren og i vævene. Når fedt fra tarmen optages som chylomikroner transporteres disse rundt i blodet. På indersiden af endothelet i blodkarene ( i muskler og fedtvæv) findes lipoprotein lipase som omdanner triglyceriderne i chylomikronerne til frie fede syrer og glycerol. Disse molekyler kan så bruges til energi af cellerne eller de kan tilbagedannes til triglycerider som lagres i fedtvæv. Resten af chylomikronerne der forbliver i blodet optages i leveren hvor de metaboloiseres (nedbrydes). Cholesterol fra chylomikronresterne går ind i leverens lipid-pool. Hvis der er overskud af cholesterol omdannes det til galdesalte som ekskreres i galden. Resten af cholesterolet tilføjes til nysyntetiseret cholesterol og fedtsyrer og pakkes i lipoproteinkomplekser som frigives til blodet. Hvis komplekserne indeholder lidt protein kaldes de VLDL (very low density lipoprotein), indeholder de meget protein kaldes de HDL (high density lipoproteins). VLDL kan optages af væv ved receptormedieret endocytose da de ikke kan diffundere gennem plasmamembranen. I fedtvæv findes fedtet som triglycerid der bruges som energikilde næstefter glukose. Fedt kan dog, som nævnt, ikke omdannes til glukose, men derimod til ketonstoffer som også kan omsættes af mange væv til energi. Især hjertemuskulaturen benytter ketonstoffer hvorimod hjernen ikke kan. Fedt omdannes til ketonstof i hepatocytterne når der er lavt niveau af glukose og højt niveau af glukagon. Enmavede dyr kan kun danne ketonstoffer i leveren mens drøvtyggere både kan danner stofferne i leveren og i vommen (i sidstnævnte dannes kun β-hydroxybutyrat).

Hormoner Leveren er målorgan for en del hormoner. Deriblandt insulin og glukagon fra pankreas og cortisol fra binyrebarken. Leverens glucosetransportører er ikke følsomme overfor insulin, men insulin stimulerer opbygningen af glykogen udfra glucose i leveren. Insulin har dog den virkning på leveren at når der fjernes glucose fra leveren (til dannelse af glykogen) kan denne optage mere ny glucose. Insulin øger den cellulære udnyttelse og lagring af glucose. Desuden øger insulin udnyttelsen af aa idet den aktiverer enzymer der fungerer i proteinsyntesen og inhiberer enzymer der nedbryder proteiner. Insulin promoverer fedtsyntesen mens den inhiberer β-oxidation. Ligeledes promoverer den omsætningen af overskudsglucose og aa til triglycerider. Insulin er et anabolisk hormon. Leveren er glukagons primære målorgan. Glukagon stimulerer glykogenolysen samt gluconeogenese således at der kommer glucose ud i blodet.

1

Leveren syntetiserer og aktivere selv prohormoner (steroidhormoner). IGF-1 (insulin-like growth factor) er et peptidhormon der syntetiseres i leveren. Leveren omdanner thyroidea hormonet T4 til T3 som er den mest aktive udgave af hormonet. Leveren nedbryder og udskiller hormoner fra blodet.

Vitaminer Leveren nedbryder, aktivere og lagre forskellige vitaminer. Vitamin A: Lagres i leveren Vitamin B og C: Lagres i leveren i små mængder Vitamin D: (derivat af cholesterol) Omdannes i leveren til pro-vitamin D Vitamin E: Et antioxidant der lagres i lever og fedtvæv Vitamin K: Syntetiseres i leveren, fungere som koagulationsfaktor

Toxiner og lægemidler Lægemidler kan enten udskilles via galden eller bindes til plasmaproteiner (fra leveren) hvorved de transporteres til nyren og udskilles. Leveren har et enzymsystem der gør at den kan hydroxylere og konjugere (ændre) lægemidler og toxiner så de bliver mindre metabolisk aktive.

Lever funktions øvelse Kendskab til propionat belastningstesten, herunder forståelse for drøvtyggeres omsætning af propionat til glukose via glukoneogenesen. Propionat belastningstesten Propionatinsprøjtninger gives hurtigt. Stoffet spredes i extracellulærvæsken og blodet. Når blodet passere leveren optages propionatet. Propionatet omsættes i leveren hovedsageligt til glukose som frigives til extracellulærvæsken. Blodsukkerets niveau bruges som indikator for leverens omsætning af propionat til glukose. Det forventes at blodsukkeret stiger kort efter propionatet er givet. Max niveauet for blodsukkeret forventets at findes 10-15min efter injektion (i geder). Herefter falder blodsukkeret da omsætningen af glukose overstiger leverens frigivelse. Blodsukkerets normalværdi er 3-3,5mM (i geder). Omsætningen af glukose fra blodet er, som altid, intracellulær omsætning til energi eller lagring. Glukose kommer ind i cellerne vha. transportererne GLUT1-7. I nogle væv findes få GLUT, dvs. disse væv er insulinuafhængige. Omsætning af propionat Propionat omsættes i leveren. Denne omsætning er stort set lige frem proportional med blodets propionatkoncentration. Normalt vil alt det propionat der passere leveren optages her, dvs. at koncentrationen af propionat i blodet efter passage af leveren er stort set nul. I leveren omsættes propionat til succinyl-CoA (som succinat). Dette indgår i citronsyrecyklus og danner et udgangsprodukt (oxaloacetat) for den videre omdannelse til glukose vha.

1

glukoneogeneseprocesserne eller til fuldstændig oxidation til CO2 og H2O (fuldstændig forbrænding).

Forståelse for energiomsætningen hos drøvtyggere ved fødeindtag, faste, laktation og drægtighed. Fødeindtag Ved fødeindtag omsættes kulhydrat i vommen til VFA’er. Disse dannes i tre typer; propionat, acetat og butyrat. Propionat kan i leveren omsættes til glukose mens de to andre ikke kan danne glukose, men ketonstoffer. Drøvtyggere har et meget lavt optag af glukose da kulhydrater undergår fermentation i formaverne før det når tarmen. Faste I faste bruger dyret sine glycogenlagre i leveren. Desuden igangsættes gluconeogenesen (ved at bruge aa fra musklerne samt glycerol og laktat) og dannelsen af ketonstoffer ud fra fedt. Laktation Næsten al syntetiseret glukose går til yverets laktoseproduktion. Yveret anvender udelukkende glukose som energikilde og er ikke insulinafhængig. Det betyder at andre væv må benytte andre energireserver som f.eks. omsætningen af fedt til ketonstoffer. Det fedt der kommer i mælken produceres udelukkende fra acetat eller ketonstoffer, aldrig fra glukose. På den måde spares der på glukosen. Lakterende dyr, der har et meget højt energibehov, kan udover propionat anvende glycerol, lactat og aa i gluconeogenesen. Drægtighed Energien til fosteret og placenta kan kun være glukose. Dette er derfor en stor energi ”udgift” for moderdyret. Moderdyret må derfor leve på den glucose som fosteret og placenta ikke bruger, og derudover tilpasse kroppen til ketonstofforbrænding. Laktation og drægtigthed igangsætter nogenlunde de samme processer hos moderdyret som faste.

Kendskab til forskelle i energiomsætningen, specielt leverens funktion, mellem drøvtyggere og enmavede dyr. Drøvtyggere har fermentering i formaverne, dvs. at kulhydrater nedbrydes under dannelsen af VFA’er i stedet for glukose som hos enmavede. Ligeledes er de proteiner ruminanter får ud i tarmen, til at metabolisere, mikrobielle proteiner, og ikke proteiner fra føden. Enmavede dyr kan kun danne ketonstoffer i leveren mens drøvtyggere både kan danner stofferne i leveren og i vommen (i sidstnævnte dannes kun β-hydroxybutyrat). Ruminanter kan kun syntetisere fedt i fedtvæv (fra glukose), men alle andre kan også i leveren.

1

Endokrinologi E-1: Generelt Kendskab til forskellene mellem peptid, steroid og amin hormoner. Se SI s. 218, tabel 7.1. Aminhormonerne deles i catecholaminer og thyroidhormoner. Catecohlaminerne opfører sig som peptidhormoner og thyroidhormonerne som steroidhormonerne. Der er dog en undtagelse i sidstnævnte. Thyroidhormoner laves på forhånd og lagres som inaktive hormoner i sekretoriske vesikler.

Dannelse af et peptidhormon Først dannes præprohormonet udfra mRNA på ribosomer. De syntetisereres direkte ind i ER vha. en signalsekvens. Enzymer i ER klipper signalsekvensen af og danner herved prohormonet. Prohormonet går fra ER til golgi hvor det pakkes i sekretoriske vesikler sammen med enzymer. Enzymerne klipper prodelen af så hormonet bliver til et aktivt peptidhormon. Vesiklerne indeholder altså både det aktive hormon samt dets prodel. Vesiklerne frigiver deres indhold via exocytose til det extracellulære rum. Herfra kan hormonerne så gå i blodet og transporteres ud til målorganet.

Dannelse af et steroidhormon Alle steroidhormoner dannes udfra cholesterol som oftest kommer fra leveren. Steroidhormoner lagres ikke, men produceres i stedet med det samme som respons på stimuli. Efter dannelse slipper de ud af cellen de er dannet i ved simpel diffusion(da det er lipofilt). Transporteres i blodet bundet til proteiner.

Igennem kendskabet til typen af hormon skal den studerende kunne ræsonnere sig frem til det enkelte hormons dannelse, transport, halveringstid og virkningsmekanimse i målorgan Se SI s. 218, tabel 7.1.

E-1: Adenohypofysen Kendskab til adenohypofysens hormoner, hvorledes de reguleres af hypothalamus og deres regulerende rolle og funktion i forhold til andre hormoner og organer Adenohypofysen frigiver følgende peptidhormoner: •

FSH (follikel stimulerende hormon): o Frigives som respons på GnRH fra hypothalamus o Påvirker æg-/sæddannelsen i ovariet/testis (dominere follikulogenesen)

•

LH (luteiserende hormon): o Frigives som respons på GnRH fra hypothalamus

1

o Påvirker æg-/sæddannelsen i ovariet/testis (dominere ovulationen) •

TSH (thyroidea stimulerende hormon): o Frigives som respons på TRH (thyrotropin releasing hormone) fra hypothalamus o Dopamin (catacholamin der er neurotransmitter i CNS) inhiberer TSH o Stimulerer dannelse og frigivelsen af thyroidhormoner

•

GH (growth hormone – kaldes også somatotropin): o Frigives som respons på GnRH o Somatostatin (dannes både i hypothalamus og i pancreas) inhiberer GH o Kontrollerer vævsvækst (knoglevækst)

•

PRL (prolactin): o Frigives som respons på PRH (prolactin releasing hormon) o Dopamin hæmmer prolaktin o Går direkte til mælkekirtlerne og laver mælk

•

ACTH (adreno cortex stimulerende hormon) o Frigives som respons på CRH (corticotropin releasing hormon) o Stimulerer frigivelsen af cortisol

•

B-lipotropin ???????????

E-2: Pankreas Kendskab til pankreas’ hormoner, deres type og dermed også dannelse, halveringstid, transport og binding til receptorer i målcelle Alle hormoner fra pancreas er peptidhormoner. Insulin •

Dannelse o dannes i β-cellerne i de langerhan’ske celleøer o dannes som præproinsulin (i rER)  proinsulin (i golgi)  insulin (pakket i granulae sammen med prodelen som først spaltes fra i granulae) o Har bifasisk respons til blodet på stimuli dvs. at der ved akut stimuli frigives insulin fra et på forhånd dannet lager, men kronisk stimuli stimulerer syntese af insulin

•

Halveringstid

1

o 5-10 min o Metaboliseres i lever og nyrer •

Transport o Da det er et peptidhormon kan det opløses i plasma

•

Binding til receptor i målcelle o Bindes som peptid til receptor på målcellens membran

•

Effekt o Sænkning af blodsukker

Glukagon •

Dannelse o I de langerhanske øers α-celler. Dannes ligesom insulin o Produceres også lidt i ventrikel og tyndtarm

•

Halveringstid o Ca. 6 min.

•

Transport o Da det er et peptidhormon kan det opløses i plasma

•

Binding til receptor på målcelle o Bindes som peptid til receptor på målcellens membran

•

Effekt o Mobiliserer glukagon så blodsukkeret øges o Virker ikke i perifære væv

Somatostatin •

Dannelse o I de langerhanske celleøers D-celler

•

Halveringstid o Ca. 5 min. o Sker hovedsagligt i lever og nyre

1

•

Transport o Da det er et peptidhormon kan det opløses i plasma

•

Binding til receptor på målcelle o Bindes som peptid til receptor på målcellens membran

•

Effekt o Fordøjelseshormon o Hæmmer GH, TSH, insulin, glukagon, PP og GI-hormoner

Pancreas polypeptid (PP) •

Dannelse o I de langerhanske celleøers F-celler

•

Halveringstid o Ca. 6 min.

•

Transport o Da det er et peptidhormon kan det opløses i plasma

•

Binding til receptor på målcelle o Bindes som peptid til receptor på målcellens membran

•

Effekt o Regulerer fordøjelsen

En dybdegående forståelse for reguleringen, funktionen og samspillet mellem insulin og glukagon Regulering: Blodsukkeret er den vigtigste regulator. Ved højt blodsukker frigives insulin der sørger for at fjerne glucose fra blodet. I pancreas α-celler optages glucose som respons på insulin hvilket hæmmer frigivelsen af glucagon. Når der ikke kommer mere glucose ind i cellerne er dette tegn på et faldende blodsukker. Dette gør at glukagon ”aktiveres” og mobiliserer glucose fra glykogenlagrene i leveren. Dette øger blodsukkeret. Intestinalhormoner (undtagen sekretin) stimulerer sekretionen af glukagon og insulin. Somatostatin inhiberer glukagon og insulin. Både sympatisk og parasympatisk stimuli medfører sekretion af glukagon.

1

Sektretin stimulerer kun insulin. Glukagon har direkte stimulerende effekt på insulinsekretionen fra β-cellerne. Catecholaminer (bl.a. dopamin) har tendens til at nedsætte insulin sekretionen gennem interaktion med α-adrenerge receptorer på β-cellerne. Glukagons funktion: Glukagon øger cAMP-produktionen i leveren. Dette hæmmer glykogensyntesen, mens det fremmer glykogenolysen (nedbrydning af glykogen), gluconeogenesen (nydannelse af glucose ud fra AA) og lipolysen (nedbrydningen af fedt). Alt dette får samlet blodsukkeret til at stige. Insulins funktion: Hvis niveauet af glucose, aa eller fedtsyrer stiger i blodet stimuleres frigivelsen af insulin. Parasympatisk innervation medfører stigning i insulin mens sympatisk innervation hæmmer insulin.

Overordnet kendskab til sukkersyge og udførelsen af en oral glukose tolerance test Diabetes mellitus: skyldes absolut eller relativ mangel på insulin. Sygdommen fører til øget blodsukker som følge af nedsat glucoseoptag i væv samt øget glykogenolyse og glykoneogenese. De to sidstnævne reaktioner forekommer da receptorne på pancreas α-celler ikke modtager nogen stimuli fra insulin. Dette fortæller cellerne at der ikke er noget glucose i blodet og derfor frigiver αcellerne glukagon der så mobiliserer glucose fra glykogen. Diabetes insipidus: en fejl i vandmetabolismen. Den karakteriseres ved øget diurese og urin med lav specifik osmolaritet. Derudover føler patienten øget tørst og drikker dermed mere. Sygdommen skyldes en defekt i sekretionen af ADH (central DI). Denne type diabetes opdeles i en primær og en sekundær. Den primære er enten medfødt eller idiopatisk (fint ord for ukendt årsag). Den sekundære skyldes hovedtraume eller neoplasia (tumor). Hvis sygdommen i stedet skyldes at nyrernes tubuli ikke responderer på ADH har man nefrogen DI. Oral glucose tolerance test: Man måler det fastende individs glucose i blodet. En fastsat dosis glucose gives oralt. Glucosen gives oralt for at sikre at insulinproduktionen også stimuleres af f.eks. af strækreceptorer i tarmen samt af inkretiner (hormoner fra tarmkanalen der stimulerer insulinproduktionen). Hvis man laver testen på kat bruges der ikke glucose men derimod aa. Testen kaldes så en arginintolerance test.

E-3: Neurohypofysen Anatomy and embryologic origin of the two parts of the hypophysis Adenohypofysen er en ægte endokrin kirtel af epithelial oprindelse. Den er dannet af en inkærvning fra mundhulen. Adenohypofysen har ikke direkte forbindelse til hjernen. Neurohypofysen er en forlængelse af nervevæv fra hjernen og bibeholder kontakten hertil.

ADH (vasopressin) and oxytocin-similarities, production, secretion Begge hormoner er peptidhormoner. De produceres i hypothalamus (supraoptiske og paraventrikulære nuclei, cellekroppene der producerer hormonerne er store og kaldes derfor magnocellulære nuclei) som præprohormoner hvorefter de pakkes i granula og transporteres vha. axonal transport til neurohypofysen hvor de lagres i granula indtil de skal frigives. Prædelen af

1

hormonet kløves af inden de pakkes i granula og i granulane på vej ned gennem axones kløves prodelen af. Frigivelsen af hormonerne fra neurohypofysen sker ved en depolarisering af nervecellerne. Dette starter i hypothalamus som respons på neural stimuli. ADH: •

Præprohormonet hedder præpropressophysin

•

Prohormonet hedder propressophysin

Oxytocin: •

Præprohormonet hedder præpro-oxyphysin

•

Prohormonet hedder prooxyphysin

Biological action of ADH: regulation (activation) and action in kidney Regulering: •

Lav blodvolumen  strækreceptorer i atrierne inhiberer neuroner der normalt inhiberer osmoreceptorer  osmoreceptorerne aktiveres  ADH frigives

•

Høj osmolaritet i serum  øget antal aktionspotentialer til de ADH-producerende celler i hypothalamus fra osmoreceptorer i hypothalamus eller receptorer i oesophagus/maven ADH frigives

Funktion: •

I nyrerne: ADH regulerer tilbageholdelsen af vand. Jo mere ADH, desto mere vand reabsorberes der fra samlerørne, dvs. mængden af urin mindskes

•

I høj koncentration: Påvirker også blodtrykket idet det stimulerer karrenes glatte muskulatur til kontraktion

Biological action of oxytocin Kontraktion af myoepitheliale celler omkring alveoli i gll. mammarii  mælkenedlægning. Medfører også kontraktion af myometriet i uterus i forbindelse med fødsel.

E-3: Gl. thyroidea Amine hormones: structure, function. Dannes ud fra tyrosin (aa). Aminhormoner deles i to undergrupper: catecholaminer (kræver 1 tyrosin hvorpå sidegrupperne modificeres) og thyroidhormoner (kræver 2 tyrosin samt iod-atomer). Catecholaminerne lagres og fungerer ligesom peptidhormoner mens thyroidhormonerne fungerer som steroidhormoner (se tabel 7.1 i Cu).

Synthesis of T3, T4 in the thyroid gland T3 (triiodthyronin) og T4 (thyroxin/tetraiodothyronin) er de to aktive thyroidhormoner. T3 er opbygget af 2 tyrosiner, hvoraf det ene har 1 iod mens det andet har to iod. T4 er også opbygget af 2 tyrosiner med hver to iod på.

1

I gl. thyroidea findes acini. Epithelcellerne i disse acini laver enzymer og glycoprotein (thyroglobulin) der sekreres ind i lumen i acini. Blandingen i lumen kaldes colloid. Cellerne absorberer I- fra kosten der optages via en Na+/I—symporter. I- transporteres ind i colloidet via en anion-transporter. I colloidet fjerner enzymet thyroidperoxidase en elektron fra I-. I binder sig nu til tyrosinen der sidder på thyroglobulinen hvorved der dannes MIT (monoiodotyrosin) eller DIT (diiodotyrosin). Hvis 1 MIT og 1 DIT går sammen dannes der T3, mens der dannes T4 hvis to DIT’er går sammen. T3 og T4 hænger fortsat fast på thyroglobulinen. Hele komplekset (thyroglobulin + T3/T4) flyttes tilbage ind i acinis epithelceller via endocytose hvor intracellulære enzymer spalter T3/T4 fra thyroglobulinen. Når komplekset er adskilt kan hormonerne frit diffundere ud i blodet.

T3,T4-transportation, metabolism, duration, pathway and feedback mechanism Begge hormoner fungerer som steroidhormoner. Transport: •

De transporteres i blodet vha. et transportprotein, eks. thyroid-binding globolin (human), albumin (vigtist i ca) eller thyroxin-binding præ albumin (kun T4)

Metabolisme: •

Metabolismen af T3 og T4 går hovedsagligt ud på at fjerne iodet. Sker i skeletmuskulatur, lever og nyrer

•

Dannelse af thyroidhormon-forbindelser er en anden form for inaktivering hovedsalig i lever og nyre o Nogle af disse findes også i fæces. Inden udskillelse reabsorberes ioden fra tarmen og indgår i det enterohepatiske kredsløb.

•

Metabolitterne udskilles via urinen

•

Ikke-metaboliseret T3 og T4 udskilles via fæces gennem galdesekretion

Halveringstid: •

T3: 6 timer

•

T4: 12-16 timer: Halveringstiden er så lang da mere T4 er bundet til protein hvilket beskytter hormonet mod nedbrydning

Virkning: •

Disse hormoner regulerer metabolismen, og virker endvidere også ind på væksten og aktiviteten i mange andre dele af kroppens systemer

•

Har en calorigen effekt – øger oxygenforbruget og laver varme

•

Kulhydratmetabolisme: øger optaget af glucose i tarmen og hjælper bevægelsen af glucose ind i fedt og muskler o Øger også insulinafhængigt glucoseoptag i cellerne

1

o Små mængder: stimulerer dannelsen af glycogen (glycogenese) samt dannelse af protein o Store mængder: stimulerer glycogenolysen samt proteinnedbrydning til aa •

Fedtmetabolismen: øger lipolysen samt optaget af cholesterol (dvs. reducerer cholesterolkoncentrationen i plasma) og VLDL

•

Har også effekt på nervesystemet (øger effekten af sympatisk innervering) idet den stimulerer β-adrenerge receptorer. Giver derfor øget hjerterytme og kraftigere kontraktioner af hjertet  øget blodtryk  øget cardiac output

•

De er essentielle for normal udvikling og vækst (bl.a. CNS)

Feedback mekanisme •

Når T3 eller T4 når adenohypofysen hæmmes frigivelsen af TSH og således er der mindre stimuli til yderligere dannelse af T3 og T4

•

T3 og T4 hæmmer yderligere frigivelsen af TRH fra hypothalamus hvorved frigivelsen af TSH igen hæmmes.

Types of abnormal thyroid function •

Hyperthyroidisme (for aktiv skjoldbruskkirtel, dvs. for meget thyroidhormon) o Ses kun hos fe o Kliniske tegn: hypermetabolisme, øget fødeindtag, øget væskeindtag, vægttab, øget diurese, hyperaktivitet og øget hjertefrekvense, udvidelse af pupiller og adfærdsændring

•

Hypothyroidisme (for inaktiv skjoldbruskkirtel, dvs. for lidt thyroidhormon): o Primær (mest almindelige): 

Betændt gl. thyroidea (lymfocytic thyroiditis)



Dygenese (unormalt udviklet gl. thyroidea)

o Sekundær: ”fejl” i hypofysen, f.eks. medfødt, tumor eller som følge af behandling o Tertiær: ”fejl” i hypothalamus o Kliniske tegn: døsighed, overvægt, hudproblemer (pelstab), muskel- og nervesvind

E-4: Adrenal cortex Adrenal cortex er en ægte kirtel af mesodermal oprindelse. Den laver steroidhormoner; corticosteroider og kønshormoner. Corticosteroider kan inddeles i glucocoticoider (cortisol) og mineral-corticoider (aldosteron).

Structure of adrenal cortex and difference in hormonal synthesis in different parts Binyrebarken er del op i forskellige zoner:

1

•

Zona glomerulosa (yderst) – producerer aldosteron

•

Zona fasciculata (i midten) – producerer glucocorticoider og kønshormoner

•

Zona reticularis (inderst) – glucocorticoider og kønshormoner

Hormonal pathway of pituitary-adrenal gland, actions and feedback ACTH frigives fra adenohypofysen (som respons på CRH) og stimulerer •

optagelsen af LDL (der så herefter omdannes til cholesterol) i cellen

•

hydrolysen af lagret cholesterolestre for at danne fri cholesterol

•

transport af cholesterol ind i mitochondrierne hvor sidekæderne kløves

•

Fremmer syntesen af cortisol i mitochondrierne (binding af cholesterol til enzym)

Cortisol diffunderer ud af binyrebarken hvor den bæres af proteiner (eks. corticosteroid binding protein, albumin) i plasma. Cortisol kan lave feed-back regulering af to veje: •

Long-loop negative feed-back: indhiberer frigivelsen af CRH (corticotropin-releasing hormone) fra hypothalamus

•

Short-loop negative feed-back: negativ feed-back på frigivelsen af ACTH

Transport and metabolism of adrenocortical hormones Transport: •

Transporteres hovedsagligt bundet til proteiner (CBG el. albumin) o Cortisol 

75 % binder til CBG



15 % binder til albumin



10 % transporteres frit i blodet

o Aldosteron 

50 % binder til albumin



10 % binder til CBG



40 % transporteres frit

Metabolisme: •

Sker i leveren ved reduktion af dobbeltbindinger eller ved conjugation af steroiderne til glucuronsyrer (et carboxylsyre derivat af glucose) eller sulfater. Begge dele resulterer i mindre biologisk aktivitet og sidstnævnte i vandopløselighed således af de kan udskilles i urinen.

1

Action of glukocorticoids Cortisol: •

Kronisk stress hormon

•

Sænker glucoseoptaget (anti-insulin effekt) og metabolismen i vævene  øget blodsukker

•

Kan reagerer med cytosole receptorer. Komplekset af hormon og receptor flyttes til kernen hvor det resulterer i transskription af visse gener og syntese af specifikke proteiner der påvirker den biologiske funktion af binyrehormoner

•

Stimulerer hepatisk gluconeogenese (aa omdannes til glucose)

•

Øget hepatisk glycogen

•

I fedtvæv øger den hastigheden af lipolysen og redistribuerer fedt ned i lever og abdomen

•

Stimulerer proteinnedbrydning. Aa bruges til gluconeogenesen og derfor bliver der negativ N-balance da N eskreres

•

Inhiberer vasopressins (ADH) aktivitet i den distale tubuli (øget diurese)

•

Øger GFR

•

Nedsætter inflammation (bruges til behandling af betændelsestilstande)

Mechanisms of hyperadrenocorticism (Cushing’s Syndrom) •

Ses oftest hos ca.

•

Kan enten være som følge af en tumor i hypofysen eller en tumor i binyren. Oftest er det hyperplasia hvor der er for mange celler (men ikke en egentlig tumor)

•

Diagnosen stilles hvis der er øget leverparametre, øget cholesterol og øget WBC i serum. o Hvis de første kliniske tegn på sygdommen er der laver man en specifik screening for sygdommen.

E-4: Renin-angiotensin systemet Renin-angiotensin-aldosteron (RAAS)-system Mineralcorticoiderne styres af det juxtaglomerulære apparat. Det juxtaglomerulære system registerer Na og flowet. Hvis enten Na-koncentrationen eller flowet er for lavt, signalerer macula densa (specialiserede celler i den distale tubuli i nyren) til de juxtaglomerulære celler der så sekrerer renin. Renin-angiotensin-aldosteron-systemet (i forkortet form RAAS eller RAS) er et blodtryks- og væskeregulerende system i kroppen. Overalt i blodet findes det inaktive enzymforstadie, peptidet angiotensinogen (der dannes leveren).

1

Når der opstår enten blodtryksfald, fald i blodplasma- eller ekstracellulærvæsken, lavt indhold af natrium i blodet eller højt indhold af kalium i blodet, frigiver nogle celler i det juxtaglomerulære apparat i nyrerne enzymet renin. Renin binder sig derefter til peptidet angiotensinogen, som dermed bliver til et andet inaktivt enzym, nemlig decapeptidet angiotensin I. Angiotensin I føres med rundt i kredsløbet til kapillærer, hvor det proteolytiske enzym ACE (angiotensin-converting enzyme) i karvæggen omdanner det inaktive angiotensin I til det aktive hormon angiotensin II, som er et octapeptid. Angiotensin II fortsætter rundt i hele kroppen via blodbanen og indvirker på arteriolernes glatte muskelceller. Således får hormonet angiotensin II blodkarrene til at trække sig sammen, og denne karsammentrækning medfører en stigning i blodtrykket. Angiotensin II påvirker det cardiovasculære kontrolcenter i medulla oblongata, hvilket giver en øget sympatisk indvirkning på hjertet og blodkarrene, dvs. at cardiac output øges samt at der sker en vasokonstriktion. Begge dele øger blodtrykket. Derudover når angiotensin II via blodbanen frem til binyrebarken, hvor det stimulerer til frigivelse af hormonet aldosteron. Med blodbanen bliver aldosteron ført til nyrernes distale tubulus, hvor det igangsætter syntesen/indsættelsen af Na+ og K+ kanaler i den apikale membran. I den basolaterale membran sidder der Na+/K+-pumper som sørger for at holde intracellulære Na lav og intracellulær K+ høj. Når de syntetiserede Na+ og K+ kanaler indsættes, vil Na+ løbe ind i cellen fra tubulus, mens K+ vil løbe ud i tubulus. I colon findes der absorptive celler der også er følsomme overfor aldosteron og dermed også øger Na+-optaget når aldosteron er til stede. Aldosteron øger altså optaget af Na+ i colon og reabsorptionen af samme i nyrens distale tubulus. Angiotensin II påvirker hypothalamus til at frigive vasopressin (ADH) gennem neurohypofysen. Dette hormon virker i nyrenes samlerør. Når ADH bindes til en membranreceptor, sender der et second messenger signal om at vandporer, der opbevares i vesikler i cellen, skal indsættes i den apikale membran. Da samlerørene ligger i medulla renalis, hvor der er højt osmotisk tryk, hives vandet ud af tubulus. Dette øger dermed også kroppens blodtryk. I hypothalamus påvirker angiotensin II også tørstcenteret så organismen indtager mere væske og dermed også øger blodtrykket.

Describe the juxtaglomerular apparatus Definition: region hvor den distale tubuli af nephronet passerer mellem den afferente og efferente arteriole ved glomerulus. Macula densa er en modificeret del af tubuliepithelet i den distale tubuli som ligger lige op af den afferente arteriole. Det stykke af arteriolen der ligger op til macula densa består af juxtaglomerulære celler som er specialiserede glatte muskelceller i væggen af den afferente arteriole.

Action of angiotensin II Se ovenstående.

Regulation and action of renin Ting der øger reninfrigivelsen: •

Sympatisk stimuli

1

•

Lav Na+ eller Cl-

•

Lav gennemstrømning i nyrerne

Lavt blodtryk giver øget sympatisk stimuli og lav gennemstrømning i nyrerne og stimulerer derved reninfrigivelsen. Desuden stimuleres de juxtaglomerulære celler direkte til yderligere reninfrigivelse. Når renin aktiveres som følge af lavt blodtryk el.l. aktiveres angiotensinogen. Herved fås angiotensin II der øger blodtrykket. Dette har negativ effekt på produktionen af renin.

Natriuretic peptides and RAAS in heart failure Natriuretiske peptider er modstykket til RAAS. Atrial natriuretic peptide (ANP) frigives fra myocardiacellerne i atrierne ved øget blodvolumen som giver stræk i atrierne. ANP gør følgende: •

I hypothalamus: inhiberer frigivelsen af ADH  øget ekression af NaCl og vand

•

I nyren: o øget GFR  øget ekression af NaCl og vand o sænket renin  øget ekression af NaCl og vand o øget ekression af NaCl og vand

•

I binyrebarken: inhiberer aldosteron  øget ekression af NaCl og vand

Congestive (konge-stiv?) heart failure: når venstre ventrikel ikke kan pumpe tilstrækkeligt meget blod ud så der ophobes blod i lungerne. Hvis hjertet slår for lidt falder blodtrykket. Dette fører til aktivering af angiotensin II der så laver vasoconstriction. Dette medfører at det er hårdere for hjertet at slå. Herved falder cardiac output som så igen sænker blodtrykket osv. (ond ond cirkel).

Mineralocorticoids: regulation and action Aldosterone er det vigtigste af disse. Det øges primært af følgende stimuli: •

Øget kalium i blodet

•

Mindsket osmolaritet (uafhængig af RAAS)

•

Øget angiotensin II

I nyren tilbageholder mineralcorticoider Na+ og foresager sekretion af kalium og hydrogen. I cellerne sørger aldosteron for at der syntetiseres et protein der øger permabiliteten af den luminale celleoverflade for Na+-influx fra ultrafiltratet. Derudover øger den Na+/K+-pumpens aktivitet i den kontraluminale celleoverflade således at Na+ kan komme fra cellen og ud i det interstitielle rum.

Hypoadrenocortisism (Addisons disease), mechanisms Mangel på corticosteroider giver •

lav Na+ og høj K+, giver depression og hjerteforstyrrelser

1

•

Høj BUN-level, dvs. meget nitrogen i blodet (bruges til at teste nyrefunktion)

•

Cirkulatorisk chok som følge af hypoperfussion

Sygdommen kan resultere i udtalt fysisk og psykisk svækkelse, fordøjelsesbesvær, lavt blodtryk og forstyrrelse i saltstofskiftet. Denne sygdom skyldes bortfald af binyrernes indre sekretion, hyppigst på grund af tuberkulose. Kan behandles med syntetisk binyrebarkhormon.

E-5: Adrenal medulla Adrenal medulla kommer fra neuroectodermet og er derfor nervevæv, svarende til sympatiske neuroner. Den producerer catecholaminer som er neurotransmittere, men samtidig hormoner. Cellerne i medulla svarer til cellerne i det postganglionære celler i det sympatiske nervesystem. Selvom cellerne i medulla er nervecellerne frigiver de deres stoffer til blodet.

Major neurotransmitters (Ach, adrenalin, noradrenalin) Cellerne der syntetiserer catecholaminer kaldes chromaffin celler. Ach: kommer fra sympatiske præganglionære fibre og de indgår i en stimuli-sekretionsforbindelse således at adrenalin/noradrenalin syntetiseres og frigives i/fra chromaffincellerne som respons herpå. Det er forskellige celler der syntetiserer adrenalin og noradrenalin. Syntesen af adrenalin/noradrenalin starter med aa tyrosin. Denne omdannes til dopa vha. tyrosin hydroxylase. Alle produkter af tyrosinmetabolismen hæmmer aktiviteten af dette enzym. Dopa laves herefter til dopamin i cytosolen. Dopamin laves om til noradrenalin i granula i chromaffin cellerne da der her findes enzymet dopamin-β-hydroxylase. Hvis det er noradrenalin cellen skal lave sker der ikke mere og stoffet bliver i granulaene. Hvis cellen skal udskille adrenalin flyttes noradrenalinen tilbage i cytosolen hvor det omdannes til adrenalin vha. phynylethanolamin-Nmethyltransferase (PMNT). Adrenalin flyttes så ind i adrenalingranula hvor det lagres til det skal bruges. Halveringstiden er ca. 2 min for noradrenalin og mindre for adrenalin. Hormonerne omsættes i lever og nyrer.

Action of cathecolamines and the concept of adrenergic receptors (Cu tabel 34.5) Catecholaminers primære funktion er på metabolismen, specielt øger de koncentrationen af glucose. Stofferne fungerer begge via fire forskellige adrenerge receptorer: •

α1: kontrollerer frigivelsen af catecholaminer fra sympatiske nerveender o påvirker post-synaptiske nerveender o mest sensitiv overfor noradrenalin

•

α2: kontrollerer frigivelsen af catecholaminer fra sympatiske nerveender o påvirker præ-synaptiske terminaler

1

o mest sensitiv overfor noradrenalin Begge α-receptorer kan inhibere insulin og fremme glucagon således at blodsukkeret hæves. Både adrenalin og noradrenalin kan lave vasokonstriction på begge α-receptorer. Både adrenalin og noradrenalin giver kontraktioner i uterus. Desuden giver høje koncentrationer af både adrenalin og noradrenalin ejakulation. Adrenalin giver udvidelse af pupillen. •

β1: o Påvirker hovedsaligt hjertet 

Øger både styrke og hjertefrekvensen

o Er lige sensitiv overfor adrenalin og noradrenalin •

β2: o påvirker mest glat muskulatur og intermediær metabolisme o effekten af adrenalin er den samme som for glucagon 

øger blodglucosen



har hovedsalig effekt i leveren, dvs. den fremmer hepatisk glykogenolyse og gluconeogenese



virker modsat af glucagon i skeletmuskulatur idet den stimulerer glycogenolyse

o Adrenalin 

laver vasodilation i hjerte og skeletmuskulatur



giver relaxation af glat muskulatur i luftveje



giver afslapning i gastro-intestinal kanalen



giver afslapning af uterus



er mest sensitiv overfor adrenalin

Der er meget mere adrenalin i omløb end der er noradrenalin. Adrenalin giver erektion vha. vasodilation. Adrenalin giver relaxation af linsen i øjet. Mht. blodcirkulationen er det endelige resultat at den perifære modstand falder med ledsagende fald i det diastoliske tryk. Blodtrykket ændres dog minimalt og cardiac output stiger pga. den øgede hjertefrekvens. Catecholaminer påvirker glat muskulatur. Noradrenalin har kun lille effekt på bronchierne da den ikke virker så meget på β2. Både adrenalin og noradrenalin tilbageholder urinen ved at kontraherer bl.a. blærehalsen. Adrenalin har en ophidsende effekt på CNS. Adrenalin virker principielt på

1

•

glat muskulatur i blodkar i muskler og hud, luftveje og tarmen

•

På hjertets frekvens og sammentrækning

•

På stofskiftet med frigørelse af glukose fra glykogen og fedtsyrer fra fedtvæv

•

På andre hormoner som insulin og renin og på hypofysen

•

På centralnervesystemet med stimulation af åndedrættet og årvågenhed samt nedsættelse af appetitten

•

Modulerende på neurotransmittere

E-5: Calcium/phosphat homeostase Physiological functions of calcium and phosphate Calcium: •

Signalmolekyle

•

Koncentreret extracellulært, dvs. hvis der åbnes kanaler strømmer det ind i cellen og giver signal til eks. Exocytose, kontraktion eller enzymaktivitet

•

Intercellulær cement (binder ting inde i cellen sammen)

•

Co-factor i koagulation (blodet kan ikke koagulere uden calcium)

•

Det calcium der er i plasma har en effekt på hvor meget der skal til for at en neuron depolariserer (hvis der er for lidt calcium i plasma er der øget ssh. for aktionspotentialer)

•

Strukturelle bestandel i tænder og knogler (kroppens lager af calcium)

Phosphat: •

Hydrogen-ion buffer i blodet (buffere er en kombination af salte og svage syrer der forhindrer store ændringer i pH)

•

Vigtige i cellemembraner i form af phospholipider

•

Har nøglefunktion i et antal vigtige biologiske molekyler (organophasphater, f.eks. ATP)

•

Strukturelle bestandel i tænder og knogler

Overall calcium metabolism Det calcium man får ind i kroppen, kommer ind gennem GI-kanalen. Det optages ved aktiv transport vha. carrier-proteiner i den apikale membrane hvorefter det pumpes over den basale membrane og ud af tarmcellerne. Hvis der er en høj koncentrationsgradient kan calcium passivt diffunderer over memebranerne. Der ekskreres også calcium til tarmen. Calcium reabsorberes i nyrerne både i den proximale og distale tubulus (styres hormonelt og det er derfor her man kan regulere hvor meget calcium der ekskreres i nyrerne) samt i det ascenderende ben af den Helne’ske slynge. Calcium findes i store mængder i knogler og kan mobiliseres ved calciummangel. Balancen mellem det frie og det lagrede calcium styres af osteoblast/osteoclast-aktiviteten. Disses aktivitet,

1

optag af calcium fra GI-kanalen samt nyrernes reabsorbtion påvirkes af parathyroid hormoner, calcitonin samt vitamin D (se disses funktioner herunder).

Parathyroid hormone: structure, synthesis, actions Chief-celler og oxyfile celler Struktur: •

Præpro-PTH består af 115 aa, pro-PTH af 90 aa og PTH af 84aa

Syntese: •

Peptidhormon

•

Præpro-PTH laves i rER og kløves til pro-PTH, prodelen fjernes i golgi og man har så det færdige PTH der kan sekreres ved exocytose

•

I gll. parathyroidea er der to slags celler: chief-cellerne der står for hormonproduktionen og de oxyfile celler der er inaktive/degenererende

Effekt: •

øger calcium- og nedsætter phosphatkoncentrationen i extracellulærvæsken

•

Fremmer flytningen af calcium over osteoblast/osterocyt membranen. Der flyttes ikke noget phosphat så phosphatkoncentrationen i blodet ændres ikke

•

Spiller en rolle i mobilisering af ca fra knogler idet den øger osteoclastaktiviteten

•

Frigiver både ca og p fra knogler

1

•

Øger reabsorptionen af calcium i nyrens distale tubuli

•

Nedsætter reabsorptionen af phosphor i nyrerne (ved effekt på den proximale tubuli)

•

Øger syntesen af vitamin D og dermed optagelsen af calcium i tarmen

Sekretionen af PTH stimuleres af lav calciumkoncentration i blodet. Adrenalin stimulerer sekretionen af PTH gennem β-adrenerge receptorer.

Calcitonin: structure, synthesis, actions Struktur: •

Peptidhormon (32 aa)

Syntese: •

Præpro-calcitonin, pro-calcitonin og til sidst calcitonin

•

Syntetisereres i parafollikulære celler i gl. thyroidea

•

Sekreres ved exocytose

Virkning: •

Har hovedsalig effekt på knogler

•

Nedsætter flytningen af calcium fra det labile knoglevæv til ECF

•

Hæmmer osteoclastaktiviteten (dvs. mindre calcium frigøres)

•

Øger flytningen af phosphat fra ECF til knoglevævet

•

Øger calcium- og phosphatekskretion fra nyrer

Øget calciumkoncentration i blodet stimulerer calcitoninsekretionen. Forskellige GI-hormoner stimulerer også calcitoninsekretionen og forhinder derfor postprandial hypercalcæmi.

Vitamin D: structure, synthesis, actions Struktur: •

Steroid-lignende molekyle

•

Vitamin D er i virkeligheden et hormon (da det dannes et sted og transporteres med blodet til dets målorganer)

•

Transporteres i blodet bundet protein (som regel et sepcifikt α-globulin, transcalciferin)

Syntese: •

Dannes i huden ved ultraviolet besråling

•

Epithelcellerne i huden danner 7-dehydrocholesterol udfra acetat (ved UV-lys ændres dette til inaktivt vitamin-D)

1

•

Det inaktive vitamin-D transformereres i leveren og aktiveres i nyren (af enzymet c-1 hydroxylase) før vitamin-D bliver biologisk aktivt (1,25-vitamin D)

•

Syntesen kontrolleres af PTH og lav phosphat

Virkning: •

Vigtig for calciumabsorptionen i GI-kanalen. Vitamin D stimulerer syntesen af protein i GIcellerne der hjælper det hastighedsbegrænsende trin i calciumabsorbtionen

•

Hvis der er meget aktivt D-vitamin eller phosphat i plasma hæmmes aktiviteten af det enzym i nyrerne der aktiverer vitamin-D og et andet enzym (der ikke aktiverer det inaktive vitamin D) stimulereres

•

Fremmer nedbrydning af knogler (til frit calcium) samt transport af frit calcium ud i ECF

•

Fræmmer PTH’s effekt på knoglemetabolismen af calcium

•

Øget absorbtion af calcium og phosphat i tarmen da den igangsætter syntesen af Ca2+binding protein i tarmcellerne.

•

Øger reabsorbtionen af calcium og phosphat i nyrerne

Mindre calciumkoncentration resulterer i øget PTH-sekretion og dermed øget syntese af vitamin-D ved at fremme enzymet i nyrerne (det der omdanner det inaktive vitamin til dets aktive form). Fald i phosphatkoncentrationen gør at inhiberingen af enzymet i nyrerne mindsket og dermed dannes der mere aktivt vitamin D.

1

Reproduktion Kendskab til hjernens og kønsorganernes kønshormoner, deres type og funktion og samspillet mellem disse Trophisk hormon: Et hormon der kontrollere frigivelsen af et andet hormon. Hjernens kønshormoner Hypothalamus: •

GnRH (Gonadotrophin releasing hormone) o Peptidhormon o Stimulere frigivelsen af gonadotropiner (hormoner fra adenohypofysen der påvirker gonaderne)

Adenohypofysen: •

FSH (Follikelstimulerende hormon) o Peptidhormon o Stimulere æg/sæd-produktionen og kønshormon (østrogen og progesteron eller androgener) produktionen fra kønsorganerne o Dominere follikulogenesen

•

LH (Luteiserende hormon) o Peptidhormon o Stimulere æg/sæd-produktionen og køsnhormon (østrogen og progesteron eller androgener) produktionen fra kønsorganerne o Dominere ovulationen

•

Prolaktin o Peptidhormon o Stimulere mælkeproduktionen i mælkekirtlerne

Kønsorganernes kønshormoner: •

Ovariet o Østrogen

1



Steroidhormon



Stimulere ægproduktionen og udvikling af sekundære kønskaraktere

o Progesteron 

Steroidhormon



Stimulere ægproduktionen og udvikling af sekundære kønskaraktere

o Inhibin

•



Peptidhormon



Inhibere sekretionen af FSH

Testis o Testosteron 

Steroidhormon



Stimulere produktionen af sæd og sekundære kønskaraktere

o Inhibin 

Peptidhormon



Inhibere sekretionen af FSH

Samspil GnRH, FSH og LH frigives pulsatilt. Hvis disse frigives konstant er funktionen af dem modsat normalt. Kvinder tidligt og midt i follikelfasen: GnRH frigives fra adenohypofysen i pulsatile sekretionsmønstre. Dette stimulerer frigivelsen af FSH og LH (og hos gravide prolaktin). FSH og LH frigives ligeledes pulsatilt og virker synergisk på follikeldannelsen. De stimulerer desuden frigivelsen af østrogen som laver negativ feed-back på hypothalamus og hypofysen, men positiv feed-back til folliklen. Androgener dannes i folliklens thecaceller hvorfra de går ind i granulosacellerne og omdannes til østrogen som har samme effekt som nævnt ovenfor. Kvinder sent i follikelfasen og under ovulation: GnRH frigives fra adenohypofysen i pulsatile sekretionsmønstre. Dette stimulerer frigivelsen af FSH og LH (og hos gravide prolaktin). FSH og LH frigives ligeledes pulsatilt og virker synergisk på folliklen. Folliklen producere meget østrogen, inhibin og en lille smule progesteron. Østrogenet laver positiv feed-back på hypothalamus så der frigives mere GnRH og dermed mere FSH og LH. Inhibinen laver negativ feedback på adenohypofysen mht. frigivelsen af FSH. Progesteron laver positiv feed-back på GnRH fra hypothalamus og LH fra adenohypofysen. Androgener fra folliklens

1

thecaceller bliver i granulosacellerne omdannet til østrogen og progesteron som har samme effekt som nævnt ovenfor. Det er mængden af østrogen der styrer om der laves positiv eller negativ feed-back på hypothalamus mht. frigivelsen af FSH og LH. I normale niveauer laves der negativ feed-back mens der ved højt østrogenniveau opnås positiv feed-back. Mænd: GnRH frigives pulsatilt fra hypothalamus og stimulerer dermed pulsatil frigivelse af FSH og LH fra adenohypofysen. Amplituden af GnRH har betydning for frigivelse af FSH. Ved lav amplitude frigives FSH der påvirker Sertoli cellerne til at modne sædceller samt at producere inhibin. Frekvensen af GnRH har betydning for frigivelsen af LH. Ved høj frekvens frigives LH der påvirker de Leydiske celler til at omdanne cholesterol til testosteron. Testosteronet går derefter i blodet hvor det transporteres bundet til ABP (androgen binding protein) der er produceret af Sertoli cellerne. LH har i mænd ikke direkte effekt på gametdannelsen. I testis syntetiserer Sertoli cellerne ABP, inhibin, activin og østrogen der har betydning for spermatogenesen, sædcellemodningen. Inhibin sørger for øget steroidhormonproduktion i de Leydiske celler. Testosteronen transporteres til Sertoli cellerne eller de peritubulære myoide celler. Inhibin og testosteron laver negativ feed-back på frigivelsen af FSH fra adenohypofysen mens testosteron, dihydrotestosteron og østrogen laver negativ feed-back på LH-frigivelsen enten på hypothalamus- eller på hypofyseniveau. Grunden til at østrogen kan lave både positiv og negativ feed-back i hypothalamus er at der findes to slags receptorer i hypothalamus. Disse to typer har hhv. høj og lav affinitet for østrogen og starter forskellige signalveje ved binding af stoffet.

Forståelse for forløbet i ovariets cyklus (follikulogenese, ovulation, luteale fase) og spermatogenesen, samt hvorledes det reguleres af kønshormonerne. En ovariecyklus er defineret som intervallet mellem ovulationer i ikke-drægtige dyr. Den har tre faser: follikel fase, ovulation og luteale fase. Den follikulære fase deles i •

Proøstrus: her stimuleres folliklerne

•

Østrus: her finder ovulationen sted

Den luteale fase deles i: •

Metøstrus: her begynder udviklingen af CL

•

Diøstrus: færdigudviklet CL, lang, uterusslimhinden fortykkes pga. progesteron

I follikel fasen virker FSH og LH synergistisk på follikulogenesen, men FSH dominerer. Gennem follikel fasen er østrogen rimelig lav. Da østrogen hæmmer amplituden stiger frekvensen for frigivelsen af GnRH. Herved frigives der mere FSH end LH.

1

Lige før ovulationen stiger østrogenniveauet hvorved der opnås positiv feed-back således af frigivelsen af GnRH stiger. Herved kommer der en FSH-spids og en LH-bølge der hæmmer dannelsen af flere follikler og fremmer ovulationen. Grunden til at LH her dominerer, er at østrogens effekt på FSH-frigivelsen er mindre end den på LH-frigivelsen pga. tilstedeværelsen af inhibin. I ovulationen virker FSH og LH også synergistisk, men her er det LH der dominerer. Progesteron (fra granulosacellerne) virker på hypothalamus idet den hæmmer frekvensen af GnRH. Herved øges amplituden og dermed LH-niveauet. Efter ovulationen omdannes granulosaceller og tecaceller til corpus luteum. Inhibinniveauet stiger og hæmmer derved FSH-frigivelsen. Dette hæmmer så udviklingen af nye follikler. Stigningen i progesteron (sfa. tilstedeværelsen af corpus luteum) samt opretholdelse af et relativt højt østrogenniveau opretholder endometriet. Hvis ægcellen ikke befrugtes begynder corpus luteum at gå til grunde (luteolysen) pga. øget prostaglandin. Prostaglandin fra uterus går i venerne hvorfra det diffunderer over i a. ovarica hvorved det føres til ovariet. Efter luteolysen falder progesteron og østrogen niveauerne. Herved hæmmes hypothalamus/adenohypofysen ikke mere, dvs. at der frigives mere FSH og LH og en ny follikelfase starter. Hos muhhbasser dannes der konstant nye follikler i lutealfasen. Disse modnes dog først efter luteolysen når progesteronniveauet er faldet. Flere follikler kan altså nå at henfalde mellem ovulationerne.

Kendskab til artsforskelle vedr ovulation (spontane og inducerede ovulatorer). Intern (hormonel) regulering giver spontane ovulationer. •

Primater: ingen follikelvækst før luteolysen (cyklus varer 28 dage)

•

Store husdyr: her findes follikelvækst i den luteale fase (cyklus varer 17-21 dage)

Kopulation nødvendig for ovulation: inducerede ovulationer. Her er det ikke østrogenniveauet men kopulationen der giver ovulationen. •

Kat, kanin, mink, fritte, kameloider

•

Gnavere: den luteale fase forlænges efter kopulationen så sædcellerne har større chance for at nå frem.

Redegøre for de vigtigste ændringer i ovarier, uterus og vagina under cyklus Ovariet: i den follikulære fase vokser folliklerne så de er klar til ovulation. Ved ovulationen omdannes disse til CL. I uterus: østrogen får uterus slimhinde til at fortykkes ved celledeling og progesteron og østrogen opretholder denne. Hvis der ikke implanteres en blastocyst degenererer slimhinden pga. manglende progesteron (da CL er degenereret). I vagina: epithelet i vagina forandres i løbet af cyklus. •

Proøstrus: ingen forhorning på epithelet. Slimhinden er relativt tynd

1

•

Østrus: døde celler der danner hornlag til beskyttelse af vagina.

•

Diøstrus: her har de fleste celler kerner og cellerne er mindre end i proøstrus

•

Anøstrus: lidt større celler end i diøstrus

Redegøre for brunst Man siger at brunstcyklus starter når dyret er i brunst (østrus). I denne periode opfører dyret sig anderledes end normalt. Brunsten starter lidt før ovulationen.

Kort redegøre for befrugtning, herunder implantation i uterus Befrugtningen sker proximalt i æglederen ca. 1 dag efter ovulationen. Det er i tiden ned til uterus at zygoten bliver til en blastocyst. Når blastocysten implanteres er dette et signal om at CL skal opretholdes, dvs. at produktionen af progesteron opretholdes. Herved opretholdes uterusslimhinden. Senere i drægtigheden overtager enten foster eller placenta produktionen af progesteron. Når hanner modtager sexuel stimuli inhiberes det sympatiske nervesystem. Det parasympatiske nervesystem sørger for at arteriolerne i penis dilaterer. Stimuli af testis går gennem mechanoreceptorer til afferente baner til hjernen og kan derved forstærke erektionen.

Kort redegøre for hormonelle ændringer under drægtighed I østrus er der hos alle dyrerne en østrogen-top som er den der igangsætter ovulationen. Hen gennem graviditeten er niveauerne af østrogen og progesteron forskelligt alt efter hvilken art der er tale om (se figur). Uanset hvilken art der er tale om, er det dog et vist niveau af begge hormoner. Ved fødsel falder både østrogen og progesteron. Der er stort set ikke FSH og LH til stede under graviditeten da disse inhiberes af østrogen, progesteron og inhibin. Hestens ægleder kan tilbageholde ubefrugtede æg. I løbet af drægtigheden kan hesten have ovulationer der hjælper med opretholdelsen af CL. Su skal have mindst 4 implanterede embryo for at drægtigheden opretholdes.

1

Laktation Kendskab til mamma’s opbygning Yveret er opbygget af mælkekirtler. Disse består af de mælkeproducerende enheder; alveoler. Fra alveolerne går et udførelsessystem. Dette starter med mælkegangen som fører til cisternen hvorfra mælken ledes ud af patten gennem pattekanalen. En alveole består af to typer celler; alveole celler der producere mælken og myoepithelceller der presser mælken ud af alveolerne til mælkegangene. Arteriolerne i yveret danner kapillærnet omkring de enkelte alveoler. Hos en ko og en ged findes der en kirtel hørende til hver pat, mens der hos søer er der 2-3 kirtler pr. pat.

Kunne gøre rede for hormoners betydning for vækst af mamma Mælkekirtler udvikles efter fødslen selvom patterne er anlagt før. Indtil puberteten er væksten meget begrænset. Omkring puberteten stimuleres væksten i mælkekirtlen hos kvæg af følgende hormoner: østrogen, væksthormon (GH) og binyrebarkhormon. Disse stimulerer udviklingen af udførelsessystemet. Under begyndende drægtihed stimuleres væksten af alveolerne for enderne af udførelsesgangene. Dette sker ved at der udover ovennævnte hormoner ses forekomst af progesteron og prolactin. Hos dyr med kuld bestående af flere afkom stimuleres denne vækst evt. også af et placentalt laktogen fra den føtale del af placenta, således at væksten af alveolerne tilpasses antallet af fostre og deres størrelse. I slutningen af drægtigheden er mælkekirtlkerne transformeret fra at bestå primært af bindevæv til at bestå af alveolære celler der er aktive i mælkesyntese og sekretion. Alveolerne samles i lobuli der så igen samles i lober. Ved fødslen er det prolaktin (hos svin relaxin) og binyrebarkhormoner der sørger for at alveolerne stimuleres til sekretion af mælk. Prolaktinsekretionen stiger i forhold til tidligere fordi progesterongniveauet falder ved fødslen. Desuden kan de receptorer der sidder på alveolecellerne binde både progesteron og prolactin. Når fødslen starter binder receptorerne kun prolactin og sekretionen af mælk øges. Myoepithelcellerne er sensitive overfor oxytocin. Dette hormon frigives fra neurohypofysen når fødslen starter for at give kontraktion at uterus, men stimuleres også når patterne stimuleres mekanisk (når ungen patter). Oxytocin gør altså at mælken presses ud af alveolerne og ud i patterne.

Kunne gøre rede for produktion af mælk – herunder colostrum Laktogenese: Igangsættelse af mælkeproduktionen. Galactopoese: Vedligeholdelse af mælkeproduktionen. Alveolecellerne syntetiserer fedt, proteiner og kulhydrater og sekrere disse til alveolelumen. Fedtet akkumuleres i cellens basis hvorefter dråber flyttes til apex. Her skyder de sig ud i den alveolære lumen. Cellemembranen snører sig sammen under fedtdråben således at fedtdråben afsnøres til alveolelumen omgivet af cellemembran. Proteinerne syntetiseres i ER, casein går gennem golgi hvor det phosphoryleres, pakkes som miceller og pakkes i golgivesikler. Laktose (kulhydrat)

1

syntetiseres i golgivesikler og frigives i forbindelse med proteinerne. Protein og kulhydrat frigives til alveolelumen ved exocytose. Hvis trykket i mælkekirtlernes alveoler stiger til over 40mmHg stopper mælkesyntesen, derfor er det vigtigt at mælk ledes fra yveret. Den mælk der dannes før fødslen kaldes colostrum. Denne laktogenese foregår selvom der ikke fjernes mælk fra yveret. Laktationen kan dog ikke finde sted før fødslen fordi østrogen og progesteron (som findes i det drægtige dyr) inhiberer mælkesekretionen. Colostrum forsyner den nyfødte med næring (høj protein, fedt og vit. A) samt immunoglobuliner. Selvom det er prolaktin der starten syntesen af mælk er det udelukkende GH (væksthormon) der vedligeholder den. Der findes ikke receptorer for GH i yveret, derfor virker GH via IGF-1. GH (og insulin) stimulere frigivelsen af IGF-1 i leveren (kender ikke mekanismen). Leveren producere desuden IGF-BP3. Dette protein binder IGF-1 således at stoffet forhindres i at bindes til receptorer i vævene på vej til yveret, dyret kan således godt tabe sig selvom niveauet af IGF-1 stiger. I yveret, og kun her, findes receptorer for IGF-BP3. Når dette protein bindes slipper det IGF-1 som så selv kan bindes til dets receptorer. Dette medfører øget blodflow i yveret og øget cellulær aktivitet. IGF1 er desuden antiapoptotisk.

Redegøre for ”mælke-nedlægnings refleks” og især de involverede hormoner Når ungen patter hos moderen sendes der via neuroner besked fra yveret gennem medulla spinalis til hypothalamus besked om dette. Herved frigives oxytocin fra neurohypofysen. Dette stof går i blodet og stimulere i yveret myoepithelcellerne til kontraktion hvorved mælken lægges ned i patterne.

Have kendskab til sammensætningen af mælk Generelt indeholder mælk fedt, protein og kulhydrat. Desuden findes der aske og kalcium. Der er store artsforskelle mht. sammensætningen af mælken. I ko og ged er størstedelen af fedtet triglycerid hvilket ikke er tilfældet hos andre arter. Det er også disse to arter der har den største andel af proteinet udgjort af kasein. Kasein udgør i mindre grad proteinet i andre arter. Laktose udgør i de to nævnte arter alt kulhydratet i mælken, mens dette også varierer hos andre arter. I colostrum (råmælken) findes desuden vigtige antistoffer der giver dyret en passiv immunisering. I hund og kat får fosteret en smule immunoglobuliner fra moderen via placenta (som er endotheliochorial), men størstedelen af immunoglobulinerne får dyret postnatalt gennem colostrum. Alle andre arter får ikke immunoglobuliner via placenta da denne er epitheliochorial. Disse arter får derfor alle deres immunoglobuliner postnatalt via colostrum. Grunden til at disse stoffer kan optages er at tarmen i de første 24-36timer efter føslen kan absorbere makromolekyler. Grunden til at ungerne skal have immunoglobuliner fra moderen er at de ikke må lave antistoffer mens de ligger i livmoderen da disse så kan gå imod moderen.

1

Vitaminer (skrevet ud fra forelæsningsnoterne, se Prebens noter for detaljer om hvert enkelt vitamin) Vitaminer er stoffer som kroppen behøver i lille mængde og som den ikke selv kan syntetisere. Nogle dyr kan danne visse vitaminer selv, hvilket vil sige at de givne vitaminer ikke er vitaminer for dyret selv. Der er to grupper af vitaminer: de vandopløselige og de fedtopløselige.

Kunne gøre rede for generelle egenskaber for vand- og fedtopløselige vitaminer Vandopløselige: •

Primært B-gruppen

•

Optages godt i tarmen

•

Ophobes ikke

•

Udskilles godt i nyrerne

•

Ikke-toxiske

Fedtopløselige: •

Bl.a. A og D

•

Absorberes dårligt da de skal hjælpes over tarmvæggen af lipider

•

Kan ophobes, især i leveren

•

Kan virke toxiske hvis de ophobes i fedtvæv

Overblik over virkningsmekanismer (kun dem fra dias’ne er medtaget) De vandopløselige: fungerer som co-enzymer eller co-faktorer i mange metaboliske processer. Omfatter vitamin B-gruppen samt vitamin C. Vitamin B-gruppen syntetiseres af mave-tarm kanalens mikroorganismer, især i ruminanter. Dyr kan også selv syntetisere vitamin C og får derfor ikke skørbug. Kan deles i energigivende og hæmatopoetiske (bloddannende). Folinsyre er et B-vitamin der er vigtig i væv hvor der sker mange mitoser, f.eks. de hæmatopoetiske. Vitamin B12 forekommer i modsætning til de andre B-vitaminer kun i foder af animalsk oprindelse. Vitaminet er essentielt for dannelsen af methionin og isomeriseringen af methylmalonyl CoA der dannes enten udfra glukogone aminosyrer eller propionatsyre i vommen. Vitamin B mangel kan føre til macrocytær anæmi, dvs. for store blodceller. Vitamin C kan syntetiseres udfra glucose. Den væsentligste funktion af vitaminet er som reducerende stof i en række forskellige reduktioner. Vitamin C er vigtig for opretholdelse af

1

normalt fungerende bindevæv (collagensyntese) samt sårheling. Vitamin C fremmer optagelsen af jern fra tarmen og omdanner ferri til ferro jern. Mangel på vitamin C giver skørbug hos mennesker. De fedtopløselige: Vitamin A (retinol) kan i tarmen optages som β-caroten (vegetabilsk) eller som palmitinsyreester (animalsk). Hvis den optages som β-caroten omdannes denne i tarmcellerne til retinal og videre til retinol. Hvis den optages som palmitinsyreestre spaltes disse i tarmlumen til retinol og fedtsyre hvoraf retinol optages. Retinol sættes sammen med en fed acyl CoA i tarmcellen hvorved der dannes palmitinsyreester igen. Denne transporteres i chylomicroner via lymfen til blodet. I leveren kan det opbevares som palmitinsyreestre. Det laves om til retinolsyre og herefter til retinol inden det mobiliseres fra leveren. Denne form transporteres i blodet bundet til RBP (retinol binding protein). Når retinol når en målcelle eks. i væv laves den om til retinolsyre igen som kan binde til kernereceptorer og derved aktiverer gener. Vitamin A virker altså i væv som transskriptionsfaktorer. Vitamin A spiller en vigtig rolle i retina i øjet. Når det går ind i retina omdannes retinol til retinolsyre der så igen omdannes til ”all trans retinal”. Dette omdannes ved photoisomerization til 11-cis retinal. Sammen med opsin dannes rhodopsin. Stoffet spaltes ved lyspåvirkning og opsin kan så genbruges ligesom det ”all trans retinal” der dannes igen kan blive til 11-cis retinal osv. Vitamin D (se snorkel’s noter): Dyrene slikker vitamin D i sig fra pelsen. Det kommer fra talg- og svedkirtler vis sekret har været bestrålet med UV-lys. Vitamin D er ligeledes en transskriptionsfaktor. Vitamin D-mangel medfører knogleskørhed. Vitamin E er en integreret del af cellemembranen idet det er et lipidstof. Inde i phagolysosomet dannes der iltradikaler der er farlige for cellen selv, men vigtige for ”drabsreaktionen” af bl.a. bakterier. Hvis der mangler vitamin E svækkes phagolysosomets membran og så kan ”drabsreaktionen” slippe ud og angribe cellen selv. Herved svækkes immunforsvaret. Vitamin E virker bedst hvis mineralet selen også er til stede. Vitaminet er et antioxidant der forhindrer eller svækker ødelæggende oxidation. Vitamin K virker i koagulationsprocessen. Den er med til at sætte de vigtige carboxygrupper på proteinerne der fungerer som koagulationsfaktorer. Carboxygrupperne gør at proteinerne kan binde blodpladerne sammen og herved danne koagler.

1

Mineraler (skrevet ud fra forelæsningsnoterne, se Prebens noter for detaljer om hvert enkelt vitamin)

Overblik over vigtigste fysiologiske rolle af makro- og mikromineraler Calcium er bindeled mellem blodpladernes plasmamembran og koagulationsfaktorene (proteiner). Hvis der er for lidt calcium i plasma stiger udskillelsen af parathormon (PTH). Det medfører en stigning i aktivt D-vitamin. Herefter sker der tre ting: øget calcium mobilisering fra knogler, øget calciumoptag fra tarmen samt mindre calciumudskillelse i nyrerne. Dette fører så til øget calcium i plasma. Ved lav phosphat i blodet øges mængden af aktivt vitamin D. Dette medfører øget osteoclast aktivitet der mobiliserer både Ca og P fra knoglerne til blodet. Derfor kan lavt P medfører osteomalaci (”bløde knogler”). Jern (R.E.S. = det reticulo-endotheliale system = jernomsætning i organismen) udskilles ikke og derfor er optaget af jern det regulerende trin for jernindholdet i kroppen. Fra tarmlumen absorberes ferrojern (Fe2+) eller hæm. Det sidste spaltes i mucosacellerne til ferro-ioner og protoporfyrin. I tarmepithelcellerne kan jernet deponeres som ferritin (Fe3+) der dannes ved at ferroionerne bindes til apoferritin. Dette kan mobiliseres efter behov. Hvis organismen ikke mangler jern afstødes dette som ferritin sammen med den tarmepithelcelle det sidder i. Har man derimod brug for jern produceres der kun lidt apoferritin og Fe2+ optages i blodet. Jernet i blodet bindes til apotransferrin hvorved der dannes transferrin som kan bindes til specifikke transferrinreceptorer på cellerne hvorved jernet frigives og kan anvendes til syntese af proteiner. Jernet kan optages og fungere tre forskellige steder: •

I celler kan det være med til at lave enzymer og myoglobin.

•

I milt og lever kan Fe2+ og apoferritin danne Fe3+ som lagres og kan mobiliseres efter behov.

•

I knoglemarven indgår det i syntesen af hæm til hæmoglobin. Ved nedbrydning af dette fås Fe2+ som kan omdannes til transferrin eller lagres i milt eller lever hvorfra det igen kan mobiliseres. I milten kan erythrocyter lagres og igen mobiliseres ved behov eller de kan nedbrydes ligesom i leveren.

Selen: Se vitamin E

1

Metabolisk biokemi M-1: Kulhydratmetabolisme Glycogen Overblik over glykogen-syntese (glykogenese) Glucose lagres som glykogen i muskler og lever. I musklerne er glykogenet cellernes egen energireserve mens det i leveren mobiliseres og transporteres ud til blodet. Før et glucosemolekyle kan sættes på et glykogenmolekyle skal det omdannes til UDP-glucose. Et phosphat fra ATP sættes på glucose hvorved der dannes aktivt glucose (glucose 6-phosphat). Denne proces varetages af enzymet hexokinase. Dette omdannes til glucose 1-phosphat (vha. phosphoglucomutase) som sættes sammen med UTP der er et bæremolekyle. Herved dannes pyrophosphat og UDP-glucose. Pyrophosphaten bliver til phosphat der så igen kan bruges. Glucosen fra UDP-glucosen kan nu overføres til glykogen under dannelsen af en α-glykosidbinding. Hele processen bruger to ATPmolekyler: et til dannelse af glucose 6-phosphat og et til omdannelse af UDP tilbage til UTP (så det kan genanvendes). Det første glucosemolekyle i glykogenet bindes på et protein kaldet glykogenin der har en tyrosin med en hydroxygruppe på hvor den første glycosidbinding kan laves til. Først dannes glykogen som et uforgrenet molekyle vha. α(1,4)-bindinger. Løbende går et forgreningsenzym ind på bestemte steder på glucosemolekylerne der allerede har bindinger i deres 1 og 4 positioner og påsætter kæder af glucosemolekyler vha. α(1,6)-bindinger. Disse forgreninger sidder for hver 8.-12. monomerenhed. Således bliver glykogenmolekylerne mere forgrenede og dermed hurtigere at mobilisere da der er mange ”løse” ender.

Rolle i blodsukker homeostase Se afsnittet om ”En dybdegående forståelse for reguleringen, funktionen og samspillet mellem insulin og glukagon”.

Kende strukturen Se ovenstående

Principper for glykogen-nedbrydning (glykogenolyse) Enzymet α-glykosidase udnytter den energi der frigives når bindingerne i glykogen brydes til at phosphorylere glucose til glucose 1-phosphat. Enzymet der under glykogenesen omdanner glucose 6-P til glucose 1-P står i glykogenolysen også for den modsatte reaktion. Glucose 6-P omdannes så herefter til glucose vha. G6Pase (der kun findes i lever, tarmvæg og nyrer) (se figur).

α-glycosidase

Hexokinase 1 G6Pase

Regulering Forskellige enzymer i syntese-trin og nedbrydningstrin giver mulighed for separat regulering Som det ses af ovenstående figur er det forskellige enzymer der indgår i hhv. syntese og nedbrydning af glykogen. Dette betyder at den ene proces kan hæmmes/fremmes uden at den anden proces påvirkes. Begge veje er hurtige reaktioner da de begge har fald i den frie energi.

Gluconeogenese Forstå princippet i gluconeogenese Gluconeogenese er nydannelse af glucose primært udfra glycogene aminosyrer (el. laktat el. propionsyre) der især foregår i leveren. Hvis stoffet kan blive til oxaloacetat kan det også omdannes det sidste stykke til glucose. Hvis der ikke tilføres nok glucose til at opretholde et konstant blodsukker kan leveren danne glucose fra aminosyrer (eller lactat) til pyrovat over oxaloacetat eller intermediater fra citronsyrecyklus. Gluconeogenesen ligner i mange af dens trin en baglens glykolyse. Der er dog 3 irreversible trin i glykolysen som i gluconeogenesen omgås via andre enzymer. Disse tre trin fra glykolysen er: •

Det 10.trin: Dannelse af pyrovat ved defosforylering af to fosfoenolpyrovat under dannelse af ATP udfra ADP o I gluconeogenesen omgås dette ved at pyrovat omdannes til oxaloacetat. Oxaloacetat kan ikke slippe ud af mitochondriet om omdannes derfor til malat. Dette carboxyleres i cytosolen igen til oxaloacetat hvorefter det bliver til to fosfoenolpyrovat. Dette er det eneste trin der foregår i mitochondriet

•

Det 3.trin: omdannelsen af fructose 6-P til fructose 1,6-bisphosphat (phosphofructokinase) o I gluconeogenesen omgås dette trin vha. enzymet fructose 1,6-bisphosphatase. Denne proces fører ikke til gendannelsen af den forbrugte ATP (fra glykolysens 3. reaktion), men fraspalter udelukkende phosphat.

•

Det 1. trin: omdannelsen af glucose til glucose 6-P (hexokinase) o I gluconeogenesen omgås dette trin vha. enzymet glucose 6-phosphatase.

Gluconeogenesens unikke reaktioner i punktform 1. Pyruvat – oxaloacetat (mitochondrie) via pyruvat carboxylase 2. Oxaloacetat – phosphoenolpyruvat (cytoplasma) via PEP carboxykinase 3. Fructose 1,6-bisfosfat – fructose 6-fosfat (cytoplasma) via fructose 1,6-bisphosphatase 4. Glucose 6-fosfat – glucose (cytoplasma) via glucose 6-phosphatase. En del aa kan omdannes til pyruvat eller til stoffer der indgår i Krebs’ cyklus og som derfor kan omdannes til oxaloacetat der dermed kan indgå i gluconeogenese. Det er især car der anvender dette. Når aminosyrer omdannes til α-ketosyre smider de en ammoniakgruppe der går til urea.

1

Desuden omdannes carboxylsyregruppen til en carboxylatgruppe. Hvis der sættes en methylgruppe på carboxylatgruppen (COO-) har man pyrovat. Dette sker dog ikke altid idet α-ketosyre kan omdannes til nye aminosyrer. Hvis laktat skal omdannes til glucose sker det ved at laktat fra musklerne der er dannet i forbindelse med fysisk aktivitet går via blodet til leveren hvorved det indgår i Cori cyklus (når musklerne danner så meget laktat at de ikke selv kan omdanne dette til glucose, og istedet sender det via blodet til leveren der så omdanner det til glucose og sender det tilbage til musklerne). Laktaten omdannes direkte til pyrovat som bliver til oxaloacetat der så kan blive til glucose via gluconeogenesen. Propionat dannes i vommen og i store dyrs colon. Propionat optages gennem vom- eller tarmvæggen og transporteres med blodet til leveren. Her omdannes det succinyl-CoA der kan indgå i Krebs cyklus idet den kan danne oxaloacetat. Gluconeogenesen reguleres hormonelt og allosterisk. Hormonelt er det glukagon der aktiverer fructose 2,6-bisphosphat, hvilket hæmmer fructose 1,6-bisphosphatase. Betyder dette ikke at gluconeogenesen hæmmes?? Burde det ikke være omvendt idet glucagon normalt siges at fremme gluconeogenesen og dermed hæve blodsukkeret. Allosterisk: acetyl CoA aktiverer pyruvat carboxylase, dvs. den fremskynder omdannelsen af pyruvat til oxaloacetat og dermed til glucose. Normalt dannes acetyl CoA via glycolysen. Det kan dog også dannes ud fra fedtsyrer via β-oxidation. Hvis der er meget acetyl CoA kan dette stimulerer dannelsen af glucose ud fra pyruvat ved at aktiverer pyruvat carboxylasen og der spares således på glucosen.

Pentosefosfat cyclus Overblik over reaktionsvejen Normalt nedbrydes glucose ved glycolyse efterfulgt af citronsyrecyklusen, men i bl.a. leverceller og erythrocyter findes der et alternativt system hvor der fjernes et carbonatom fra glucose således at der dannes pentose. De to første processer er dehydrogeneringer hvor NADP+ er co-enzym: Glucose 6-P omdannes via to processer til ribulose-5-P. I processen dannes der i hver af de to reaktioner et molekyler NADPH udfra NADP+. NADPH er et energibærermolekyle som NADH, men det bærer energien til reduktive anabole processer istedet for til elektrontransportkæden.

Kende hovedtræk af produkters biologiske betydning •

Pentoser

Ribulose-5-P kan videre omdannes til ribose 5-P. Ribose har stor betydning i opbygningen af de nukleotider som RNA er opbygget af. Ribose indgår også i mange co-enzymer bl.a. ATP, NAD+ og FAD. I DNA er sukkerdelen deoxyribose der dannes ved en reduktion af ribose. Ribulosen 5-P kan derudover også omlejres til mellemprodukter i glycolysen (fructose-6-P og glyceraldehyd-3-P). •

NADPH

1

o Reduktive anabole reaktioner, f.eks. fedtsyntese NADPH bruges i stofskiftet til at tilfører H til organiske stoffer hvorved de reduceres. Denne proces har speciel betydning i anabole processer bl.a. fedtsyresyntesen. o Forebyggelse af oxidativ beskadigelse af membraner NADPH kan reaktiverer oxiderede glutationer via reduktion. Denne aktive ion kan afgifte frie radikaler og således forebygge membranskader. Pentoser der dannes i pentosephosphatcyklusen kan igen omdannes til hexoser der så igen kan nedbrydes til pentoser. Der er derfor tale om en cyklus. Tre pentosephosphatmolekyler (dvs. 3 molekyler med 5 C-atomer og en P på hver) kan omdannes til to molekyler hexosephosphat (fructose 6-P) og et molekyle triosephosphat (glyceraldehyd 3-P).

Kende betydning af reaktionsvejen i •

Leverceller: i leverceller er der stort behov for NADPH til f.eks. fedtsyresyntese eller modificering af stoffer, f.eks. dannelsen af steroider udfra cholesterol. Derfor er der meget glucose der nedbrydes via pentos-phosphat cyklusen i leverceller.

•

Erythrocyter: I denne type celler findes ingen mitochondrier, dvs. der ikke er nogen alternativ vej til dannelsen af NADPH end via pentosephosphatvejen, og stoffet er vigtigt for at få reduceret forskellige stoffer som ellers kan sætte cellen under oxidativt stress.

I erythrocyterne: Glucose-6-phosphat dehydrogenase (G6PD) er det enzym der katalyserer omdannelsen af glucose 6-P. Under denne reaktion dannes NADPH. Hvis man mangler enzymet kan man ikke danne NADPH hvilket kan føre til nedbrydning af erythrocyterne, også kaldet hæmolyse.

M-2: Fedtmetabolisme Kende opbygning af triacylglycerol og af fedtsyre samt deres fysiologiske betydning Triacylglycerol (el. triglycerider) er tre fedtsyrer bundet til et glycerolmolekyle. Fedtsyrer er lange carbonkæder der har bundne hydrogenatomer og en syregruppe i enden. Der er ingen eller flere dobbeltbindinger alt efter mæthedsgraden.

NEFA Ikke-esterficerede fede syrer (non-esterified fatty acid). Når triglycerider nedbrydes i fedtvævet dannes der frie fede syrer (FFA). Når disse går i blodet bindes de til transportproteinet albumin og betegnes så NEFA.

Essentielle fedtsyrer De fedtsyrer vi ikke selv kan danne skal tilføres med kosten og er derfor essentielle. Der er to essentielle fedtsyrer, nemlig alfa-linolensyre og linolsyre. Ud fra disse to fedtsyrer kan kroppen danne alle de fedtsyrer, der har længere kæder af kulstof-atomer og flere dobbeltbindinger. Den fysiologiske funktion af fedt er oplagring af energi der kan mobiliseres via β-oxidation til acetyl CoA og derefter indgå i Krebs’ cyklus og dermed videre i dannelsen af ATP.

1

Kende principperne i fedtsyntesen (lipogenesen) Overskydende glucose eller fedt laves i cytosolen til pyruvat der så går ind i matrix i mitochondrierne. Herinde omdannes pyrovat til acetyl CoA. Acetyl CoA kan ikke komme ud af mitochondriematrix og går derfor sammen med oxaloacetat og danner citrat (dvs. første trin i citronsyrecyklus). Citratet transporteres ud i cytoplasma hvor det igen spaltes til oxaloacetat og acetyl CoA. I cytosolen carboxyleres acetyl CoA til malonyl-CoA som følge af tilstedeværelsen af CO2 og ATP. Dette er en irreversibel, hastighedsbegrænsende proces i fedtsyresyntesen. Når der skal dannes en fedtsyre i cytosolen har man et ”start” molekyle der har to binding sites. På det ene påsættes et acetyl CoA-molekyle. For at molekylet kan påsættes smider det –S-CoAgruppen da det er bindingsites for denne gruppe der bruges til at binde molekylet fast på den voksende kæde. Acetyl CoA molekylet flyttes herefter til det andet binding site. På det første binding site bindes nu et malonyl CoA molekyle. Samtidig smides igen –S-CoA-gruppen. Den carboxylgruppe der blev påsat acetyl CoA under omdannelsen til malonyl CoA spaltes nu fra som CO2 samtidig med at det først påsatte acetylmolekyle bindes over på malonylmolekylet der sidder på det første binding site. NADPH og H+ reducerer det nylig påsatte molekyle ved påsætning af 2 H’er og der dannes således NADP+ som kan genbruges til at danne nyt NADPH enten via pentosephosphatvejen eller ved dannelse af pyruvat udfra citratet fra mitochondrierne. Herefter fraspaltes der vand. Dette gør at kæden udelukkende kommer til at bestå af carbon og hydrogen undtagen i den ende hvor fedtsyrens syregruppe sidder. Der kommer igen NADPH og H+ til og ”mætter” kæden. Herefter flyttes det hele over på det andet binding site. Herefter kommer der en ny malonyl-CoA og det hele kan starte forfra. Idet der sættes to carbon på af gangen vil fedtsyrer der syntetiseres i organismen oftest indeholde et lige antal carbonatomer, typisk 16, 18 eller 24. Til sidst falder fedtsyren af startmolekylet og er så en fri fedtsyrer. Der produceres 1 CO2 for hver malonyl-CoA der påsættes.

Aktivering af glycerol Hvordan aktiveres det? Evt. dannelse af triglycerider ved påsætning af fedtsyrer på glycerol-3-P

Kende principperne i fedtmobilisering Hormon-sensitive lipase I postapsorbtive periode er insulinkoncentrationen lav. Insulin undertrykker normalt hormonsensitiv lipase (HSL) ved at dephosphorylere enzymet. Adrenalin eller noradrenalin fra de sympatiske neuroner stimulerer HSL i fedtvævet. Når adrenalin/noradrenalin bindes til en receptor startes en intracellulær kaskade der ender med en phosphorylering og dermed aktivering af HSL. HSL kan så spalte en fedtsyre fra et triglyceridmolekyle. De fraspaltede fedtsyrer slippes ud i blodet hvor de bindes til albumin. Dette kompleks kaldes NEFA og disse kan direkte bruges til energi i mange væv. Mange af dem samles dog op i leveren hvor de bruges til dannelse af ketonstoffer eller VLDL.

Glycerol Efter lipolysen kan glycerol indgå i glykolysen. Den går ind i reaktionen ca. halvvejs idet det omdannes til glyceraldehyd 3-P som er et af mellemprodukterne i glykolysen. Glycerol kan også i leveren indgå i dannelsen af ketonstoffer.

1

β-oxidation Fedtsyrer kan omdannes til acetyl-CoA uden at gennemgå en proces som glykolysen. Udgangspunktet for dannelsen er fedtsyrer som får O- udskidtet med S-CoA og derved bliver en fed acyl CoA. I fedtsyreoxidationscyklus afskæres der pr. omgang to carbon af fedtsyrekædens syreende. Den afskårne del bliver et acetyl-CoA molekyle. Processen katalyseres af en serie af fire enzymer i mitochondierne. Produkterne af hver omgang i cyklus er et molekyle acetyl-CoA, et molekyle NADH og et molekyle FADH2.

Carnitin shuttle Carnitin shuttlen er en transportmekanisme i den inderste mitochondriemembran der transporterer acylgrupper fra de cytosole fede acyl-CoA-molekyler ind i mitochondriets matrix. Den indre membran er impermeabel for CoA-gruppen som spaltes fra før at acylcarnitin transporteres over. I matrix spaltes acylcarnitin igen og acylgruppen får en mitochondriel CoAgruppe på hvorefter der kan foregå en β-oxidation.

VFA (glucogene og ketogene) Propionat er en glucogen VFA da den kan lave glucose vha. gluconeogenesen i leveren. Butyrat og acetat er ketogene VFA’er der kan indgå i dannelsen af acetyl-CoA og dermed ketonstoffer i leveren.

Kende dannelse og den fysiologiske betydning af ketonstoffer Acetyl-CoA, acetoacetat, 3(β)-hydroxybutyrat, (acetone) Acetat og butyrat kan som nævnt indgå i dannelsen af acetyl-CoA i leveren. Leveren er det eneste organ der kan omdanne acetyl-CoA til acetoacetat som er en β-ketosyre (ketonstof). Ved mangel på oxaloacetat (som følge af mangel på glucose) hober acetyl-CoA sig op i leveren da der jo pga. glucosemangel ikke foregår citronsyrecyklus. Det er så det overskydnde acetyl-CoA der omdannes til acetoacetat. To acetylgrupper fra 2 acetyl-CoA går sammen og danner acetoacetat vha. enzymsystemer der kun findes i leveren. Denne proces foregår i mitochondriernes matrix. Hvis der er tilstrækkeligt

1

meget NADH og H+ tilstede bliver der dannet β-hydroxybutyrat (ketonstof). Acetoacetat er en lidt ustabil kemisk forbindelse. Derfor vil den (hvis der ikke er tilstrækkeligt NADH og H+) langsomt fraspalte CO2 og derved vil der dannes acetone (ketonstof). Ketonstoffer diffunderer frit over membraner og går ud i blodet. Ketonstoffer er bare en transportform for acetyl-CoA. Ved mangel på glucose kører kroppen på ketonstoffer. Hjertemuskelceller har en præference for ketonstoffer også selvom der er tilstrækkelig glucose. Ved fedtnedbrydning dannes der normalt store mænger af acetoacetat hvilket hjertet så foretrækker at bruge. Hjernen skal dog imidlertid have 30 % af sin energiforsyning fra glucose.

Vekselvirkningen mellem fedtvæv, lever og muskulatur Ved glucosemangel begynder kroppen at tærre på sine fedtdepoter. Triglyceriderne spaltes (vha. HSL) og de enkelte fedtsyrer (FFA) går i blodet og bindes til albumin (tadaaaa…NEFA). I levercellerne bliver FFA’erne til acyl-CoA. Ved en β-oxidation omdannes acyl-CoA til acetylCoA som så, når der er overskud af det, laver ketonstoffer. De dannede ketonstoffer (acetoacetat og β-hydroxybutyrat) kan frit diffundere i blodet hvor det kan transporteres til muskulaturen. På vejen omdannes noget af acetoacetaten til acetone ved fraspaltning af CO2. Disse to stoffer udåndes. Acetoacetat og β-hydroxybutyrat kan begge omdannes til acetyl-CoA i muskulaturen hvor det så kan indgå i Krebs’ cyklus.

M-3: Aminosyreomsætning Et overordnet kendskab til omsætningen af aminosyrers aminogrupper og af carbonskelettet Ved proteinkatabolismen fås der frie aa der omsættes i to fase: •

1. Fase: her fjernes en aminogruppe (-NH3). Denne er et giftstof og udskilles i nyren: 90 % som urea og 10 % som ammonium (NH4+). Fjernelsen af aminogruppen kan ske på to måder: o Transaminering: Processen foretages af enzymer i gruppen transaminaser i leveren. Ved denne proces overføres aminogruppen fra en aminosyre til en α-ketosyre. En meget normal α-ketosyre er α-ketoglutarat, et mellemstadie i citronsyrecyklen. Transaminering (påsættelse af NH3) af α-ketoglutarat giver glutamat. Det resulterende α-ketosyre-produkt (det der er tilbage af det molekyle som NH3 fjernes fra) er også ofte brugbart, idet det kan fungere som brændstof eller som substrat for yderligere metabolske processer. Kendte eksempler er: Alanin + α-ketoglutarat ⇌ pyruvat + glutamat Aspartat + α-ketoglutarate ⇌ oxaloacetat + glutamat Både pyruvat og oxaloacetat er vigtige komponenter i cellers metabolisme, da de bidrager som substrater eller mellemstadier i fundamentale processer som glykolyse, glukoneogenese og også citronsyrecyklen. Hvis aa indeholder en SH-gruppe skal denne også udskilles. Dette sker via SO42--udskillelse i nyrene. o Oxidativ deaminering: Dette er en proces der kun sker med glutamat. I de fleste væv kan glutamat modtage en NH3-gruppe fra andre aa. Der dannes således glutamin og

1

en α-ketosyre. Glutamin har to aminogrupper og er således uladet og kan derfor gå i blodet og blive optaget i leveren. Her fraspaltes NH3 som indgår i ureasyntesen og der er således igen dannet glutamat. Glutamat kan også afgive sin egen aminogruppe (der også indgår i urea-syntesen) og således danne α-ketogluterat. α-ketogluterat kan aftage aminogrupper fra andre aminosyrer der skal af med deres aminogruppe og således igen danne glutamat. α-ketogluterat er et mellemprodukt i Krebs’ cyklus. Ofte når glutamat afgiver sin egen aminogruppe er det til en α-ketosyre således at der dannes en non-essentiel aa som kroppen ikke har fået tilstrækkelig af gennem kosten. •

2. Fase: carbonskelettet metaboliseres til energi. Mellemprodukterne kan evt. anvendes til syntese af andre nye aa.

Forstå dannelse af carbamoylfosfat og urea, herunder de energimæssige forhold Kende glutamat og aspartats roller I mitochondriets matrix: Fra den oxidative deaminering af glutamat fås NH3 som sammen med CO2 kan danne carbamoylfosfat. Carbamoylfosfat danner sammen med ornithin et stof kaldet citrullin. Citrullin går så ud i cytosolen. I cytosolen: Oxaloacetat danner sammen med en NH2-gruppe (fra en transaminering) aspartat. Aspartat går sammen med citrullin hvorved der dannes argininosuccinat. Dette stof spaltes til fumarat og arginin. Fumarat omdannes til malat som ved oxidation gendanner oxaloacetat. Arginin spaltes til urea og ornithin. Ornithinet går så igen ind i mitochondriets matrix og kan bruges igen, mens urea transporteres til nyren. Formlen for urea er NH2CONH2. C’et kommer fra CO2, det ene N kommer fra det fri NH3 fra deamineringen af glutamat og det andet N fra aminogruppen fra aspartat. Kende betydningen af transaminering og oxidativ deaminering for urea-cyclus Se ovenfor.

Forstå transportsystemerne for NH3 til leveren Kende glutamins og alanins rolle Glutamat omdannes til glutamin når der ude i vævene påsættes en NH3-gruppe. Glutamin er uladet og kan således transportes med blodet til leveren. Her kan der så foregå den oxidative deaminering hvorved NH3 slippes fri. Alanin transporterer NH3-grupper fra musklerne til leveren. I musklerne afgiver aa deres aminogruppe til α-ketogluterat hvorved der dannes glutamat. Glutamat giver så aminogruppen videre til pyruvat hvorved der dannes alanin, mens α-ketogluterat gendannes. Alanin går så til leveren hvor den afgiver sin aminogruppe til α-ketogluterat hvorved der dannes glutamat og pyruvat. Pyruvat omsættes til glucose som går i blodet til musklerne hvor det igen omsættes til pyruvat (glucose-alanin cyklus).

Forstå betegnelserne og deres metaboliske betydning Glucogene og ketogene aminosyrer De glucogene aa kan indgå i gluconeogenesen.

1

De ketogene aa kan indgå i dannelsen af acetyl-CoA og dermed i dannelsen af ketonstoffer.

Essentielle og non-essentielle aminosyrer De essentielle aa er dem som kroppen ikke selv kan danne og som organismen dermed skal have tilført via kosten. De non-essentielle aa er dem som organismen selv kan danne ved forskellige processer.

M-4: Næringsomsætning Forstå kulhydrater, fedtsyrers og aminosyrers omsætning i den absorptive fase, den postabsorptive fase samt under sult i lever, fedtvæv og muskulatur Se tabel.

1

Specielle forhold for drøvtyggere Drøvtyggerne har kontinuerlig næringsstofforsyning, dvs. de æder hele tiden. Desuden omsætter de al deres kulhydrater til VFA’er. En af disse nemlig propionat danner glucose via succinyl-CoA ved gluconeogenesen. Dette stof kommer fra rumen gennem blodet til leveren. Drøvtyggere sparer på glucosen ved at syntetiserer fedtsyrer ud fra acetat (i fedtvæv) og ikke udfra glucose. Acetat er den energikilde der er mest af i ruminanter.

Regulering Nedenstående 4 hormoner er med til at regulere metabolismen. Deres funktioner er nævnt tidligere i noterne samt i skemaet ovenfor.

1

•

Insulin

•

Glucagon

•

Adrenalin og cortisol

M-5: ketose og fedtlever Kunne forklare begrebet ketose (=ketoacidose) Ketoacidose er en tilstand af acidose der følger et for højt indhold af ketonstoffer i blodet. Ketose er karakteriseret ved høj plasmakoncentration af ketonstoffer, nedsat mælkeydelse, høj fedtprocent i mælken, nedsat foderoptag samt vægttab.

Kende den biokemiske årsagssammenhæng med høj mælkeydelse Uanset om en ko er middel- eller højtydende, bliver dens energibalance negativ omkring fødslen og i starten af laktationen. Det betyder at koen tvinges til at mobilisere så meget glucose og fedt som muligt. Der er dog et maks for hvor meget disse to kan dække af koen energibehov. Derfor starter der en ketonstofsyntese. Da blodet har et maks for hvor meget fedt der kan transporteres her, er ketonstofdannelsen den eneste parameter den højtydende ko kan opregulere i forhold til den middelydende ko, da denne naturligvis har større behov for energi. Af denne grund er det den højtydende ko der har størst risiko for at udvikle ketose mellem 4-6 laktationsuge. Et vist niveau af ketonstoffer i blodet er dog helt normalt for alle køer under laktation. Når koen er i negativ energibalance, hiver den både oxaloacetat og malat ud af mitochondrierne i leveren for at anvende disse til gluconeogenese. Dermed fjernes disse to stoffer fra Krebs’ cyklus. Der ophobes dermed acetyl-CoA der så indgår i ketonstofdannelsen. Hvis dyret ikke æder nok, dannes der ikke nok oxaloacetat til Krebs’ cyklus. Dette kan tvinge dyret til at producere endnu flere ketonstoffer da acetyl-CoA ophobes i leveren. Krebs’ cyklus kan også gå i stå hvis elektrontransportkæden kører for langsomt, idet NADH så ikke tilbagedannes til NAD+. Dermed har man ingen aftager til elektronerne fra Krebs’ cyklus, hvilket igen medfører ophobning af acetyl-CoA og dannelse af endnu flere ketonstoffer.

Forstå dannelse af fedtlever ved ketose Under laktationen er koen fra start i negativ energibalance. For at skaffe næring til kroppen mobilisere den fedt fra kroppens depoter. Triglyceriderne mobiliseres som FFA’er der bindes til albumin i blodet og transporteres som NEFA til leveren. I leveren omdannes FFA’erne til acylCoA’er der transporteres ind i mitochondrierne vha. hjælpemolekylet carnitin, der regulerer denne transport. I mitochondriet sker der en β-oxidation hvorved acyl-CoA omdannes til acetyl-CoA. Da dyret skal danne glucose til den store lactoseproduktion, er al oxaloacetaten brugt til gluconeogenesen og er derfor ikke til rådighed for Krebs’ cyklus. Herved ophobes acetyl-CoA og bruges til ketonstofdannelse i mitochondriet. Nogle FFA’er pakkes i leveren til VLDL og sendes videre i blodet. Hvis ikke VLDL’erne bruges i fedtvævet eller i musklerne vender de tilbage til leveren. Da dyret konstant mangler energi bliver den ved med at mobilisere fedt i form af FFA’er som derved kan ophobes i leveren. Dette fører til fedtlever.

1

M-6: Energibalancen og stofskiftet Forstå begrebet stofskifte En stofskifteproces er en proces, hvormed et stof omdannes til et andet i organismen. Det samlede antal stofskifteprocesser i organismen betegnes som stofskiftet.

Kende hvilestofskiftets variable Hvilestofskiftet er energistofskiftet hos det hvilende, fastende dyr (=dyrets varmeproduktion). Hvilestofskiftet afhænger af: •

Muskelmassen: jo større denne er, desto højere stofskifte

•

Mængden af thyroidea-hormon og adrenalin: jo mere hormon, desto højere stofskifte

Desuden påvirkes stofskiftet af fødeindtag (mest af proteinrigt foder da dette sætter gang i tarmmotiliteten og dermed i syntesen af ATP i tarmmuskelcellerne hvilket fører til øget stofskifte) samt af fysisk aktivitet.

Vide hvordan hvilestofskiftet måles Hvilestofskiftet kan måles ved kalorimetri - både direkte og inddirekte. 1 kcal er den mængde varme man skal bruge for at hæve temperaturen af 1 L vand 1 grad celcius. Direkte kalorimetri: •

Bombekalorimetri: Man brænder en mængde mad (energiindtaget) i et bombekalorimeter. Herefter måler man hvor meget varme denne forbrænding gav. Dette kan så omregnes til kcal. Den metaboliske energi af den mængde mad der blev brændt er lidt mindre end det man måler, fordi mad ikke kan blive fordøjet og absorberet 100 %.

•

Respirationskammer: Her måles en persons afgivelse af varme. Forskellen mellem den varme der produceres og kalorieindtaget er den energi der bruges til kemisk og mekanisk arbjede. Denne energi kan så måles i kcal.

Inddirekte kalorimetri: man kan måle et individs metaboliske hastighed ved at måle iltforbrug og/eller CO2-produktion. •

Iltforbrug: pr. liter ilt der forbruges frigiver man 4,5-5 kcal energi (humant) fra den mad der metaboliseres.

•

Kuldioxid-produktion: den del CO2 der produceres i forhold til hvor meget O2 der forbruges, varierer med sammensætningen af diæten (RQ)

Kende indvirkningen af Energikrævende arbejde Energideponering Kroppens energidepoter er fordelt således:  Fedt 75 %

1

 Protein 24 % (i muskler, men ikke som strukturelt væv. Dette protein kan således godt mobiliseres uden af man mister muskelmasse)  Kulhydrat 1 % Til deponering af energi har organismen et vist energiforbrug. Det er forskelligt hvor meget det ”koster” at deponere forskellige stoffer afhængig af om stoffet først skal tranformeres til et andet stof eller om det kan lagres direkte som det er.  Fedt som fedt: ca. 3 % (af fedtets energi koster det at deponere det spiste fedt som kropsfedt)  Glucose som glykogen: ca. 7 % (af glucosens energi koster det at deponerer det spiste glucose som glykogen)  Kulhydrat som fedt: ca. 23 % (uha det er dyrt)  Aa til proteinsyntese: ca. 20 %  Aa i glucose syntese (gluconeogenese): ca. 20 %

Forstå begrebet Respiratorisk Kvotient (RQ) RQ = Respiratorisk kvotient = CO2-dannelseshastighed / O2-forbrugshastighed. Den kan ikke måles direkte, da vi så skulle ned og måle på alle mitochondrier og celler, men i steady state er RQ = R. R = respiratorisk udvekslingsratio = udåndet CO2 / optaget O2. Det gælder ved steady state, at der ikke sker overforbrug eller ophobning, dvs. at CO2 udåndes med samme hastighed, hvormed det dannes; tilsvarende at vi optager O2 i samme takt med dets forbrug. RQ afhænger af hvilke fødevarer kosten består af. Fødeemne

RQ

Kulhydrat

1,00

Fedt

0,70

Protein

0,81

Alkohol

0,82

Blandet kost

0,84

Ved forbrænding af 1 glucosemolekyle forbruger man eks. 3 mol O2 og der dannes 3 mol CO2. Derfor er RQ for kulhydrater 1.

1

Syre-base regulering Have kendskab til organismens pH og de vigtigste bidragere til ”syre- og baseproduktion” Organismens pH skal være omkring 7,4. pH skal være heromkring for at proteinerne virker ordentligt. Hvis pH er forkert kan sidekæderne ændre ladning og dermed fungerer proteinet ikke som det skal. Normalt er der et overskud af syre pga. slutprodukter fra fødevaremetabolismen; fede syre og aminosyre, samt pga. CO2, laktat og ketosyrer. Metabolismen af eks. frugt giver dog base. pH er lidt lavere i venerne end i arterierne da pCO2 er lidt højere i det venøse blod.

Kende de vigtigste reguleringsmekanismer for pH i forbindelse med buffer-systemer, respirationen og nyrerne De tre vigtigste systemer der sørger for at holde organismen neutral er buffer-systemer, respirationen og nyrerne. •

Buffer-systemer: findes både intra- og extracellulært. o Intracellulært: her ses følgende vigtige buffersystemer 

Fosfat



Protein

o Extracellulært: her findes fire vigtige buffersystemer

•



Bicarbonatsystemet: det vigtigste. For hver gang CO2 og vand reagerer og danner bicarbonat og H+ bliver H+ buffet af hæmoglobin. Bicarbonat går ud i plasma til gengæld for en chlorid-ion. Således kommer bicarbonaten ud og kan fungere som extracellulær buffer. Reaktionen mellem CO2 og vand katalyseres af enzymet carbonanhydrase der findes i erythrocyter (og mange andre steder).



Fosfat: ikke så vigtig da der ikke er så meget af den i plasma



Hæmoglobin: en vigtig buffer da der er så meget af den i blodet (ca. 45 %). Hæmoglobin kan optage og afgive protoner



Andre plasmaproteiner

Respirationen: pH styrer respirationen mere end mængden af CO2 gør. Ved at øge eller sænke respirationen kan man ændre på blodets pH o Øget respiration giver højere pH i blodet o Nedsat respiration giver sænket pH i blodet

1

Centrale chemoreceptorer i medulla oblongata er følsomme overfor protoner. CO2 kan frit diffundere over blod-hjerne barrieren og omdannes i cerebrospinalvæsken via reaktionen med vand til H+ og bicarbonat. H+ aktiverer så CO2-receptorer. De perifære chemoreceptorer er følsomme overfor O2 og pH. Grunden til at CO2-trykket i blodet ikke stiger lige så meget som O2-trykket falder når blodet passerer vævene er at den frie mængde CO2 afskaffes på mange forskellige måder så snart den dannes. Grunden til at man kan måle CO2 i blodet i mmHg er fordi at den mængde flydende CO2 der er i blodet svarer til den mængde der ville være hvis der var et tryk på samme antal mmHg henover blodet. •

Nyrerne: nyrerne regulerer udskillelsen af bicarbonat. Al det bicarbonat der er i blodet der passerer glomerulus udfiltreres. Afhængig af kroppens syre-base balance reabsorberes der mere eller mindre bicarbonat i den proximale tubulus. Ved en acidose (for meget syre) vil organismen gerne holde på bicarbonat (da det er en base) og modsat vil organismen ved alkalose gerne af med bicarbonat. På denne måde regulerer nyren også organismens pH.

Kunne redegøre for bicarbonat-buffer systemet, herunder opskrive HendersonHasselbalch-ligningen for bicarbonat Bicarbonat (HCO3-) er base der kan reagere med H+-ioner under dannelsen af kulsyre og dermed afværge store ændringer i pH hvis mængden af H+ pludselig stiger. Hvis mængden af CO2 stiger reagerer dette med vand hvorved der dannes kulsyre som kan dissocieres til bicarbonat og H+. Henderson-Hasselbalch-ligningen er den samme som bufferligningen. Ligningen er pH=pKa +

. pKa for dissociationen af kulsyre er 6,1. Jo mere bicarbonat der er, desto større

pH. Jo mere PCO2 der er, desto lavere bliver pH.

Kunne redegøre for hvordan respirationen reguleres af og kan regulere organismens pH Se ovenfor.

Kunne redegøre for nyrens bidrag til organismens syre-base-homeostase Se ovenfor.

Specielt kunne redegøre for bicarbonats skæbne i proximale tubulus H+ fra blodet og fra dissociation af kulsyre i tubuluscellerne transporteres ud i tubuluslumen vha. Na/H+-antiport. Her kan det reagerer med bicarbonat og således danne H2O og CO2. Dette kan nu diffundere fra tubuluslumen ind i cellen. Her omsættes det til bicarbonat og H+ igen. Bicarbonat transporteres ud til det interstitielle væskerum og H+ transporteres ud i tubuluslumen (Na/Hantiporter). Som anion kan bicarbonat transporteres over den basolaterale membran pga. elektrokemisk gradient der opbygges når anionerne fra lumen optages. Hvis der er for meget bicarbonat udskilles dette via. urinen.

1

Have kendskab til samlerørenes bidrag til syre-base-homeostasen Intercalatede celler i samlerørene sekrerer eller reabsorberer H+ og HCO3- alt efter hvad kroppen har behov for. I tilfælde af acidose sørger celler for at få reabsorberet alt det K+ der er filtreret. Dette sker via en H+/K+-ATPase i den apikale membran. Når først K+ er i cellen løber den ud af den basolaterale membran gennem kaliumkanaler drevet af dens koncentrationsgradient. Eftersom der er acidose ønsker kroppen at komme af med H+. Dette sker ved at H+ i det interstitielle rum reagerer med bicarbonat og danner CO2 og vand som kan diffundere ind i tubuluscellerne. Her findes carbonanhydrase som katalyserer reaktionen af vand og CO2 tilbage til H+ og bicarbonat. H+ transporteres så ud i tubuluslumen vha. H+/K+-ATPase samt af en H+-ATPase. Bicarbonaten der dannes i tubuluscellen transporteres over den basolaterale membran af en bicarbonat/Cl--antiporter. I tilfælde af alkalose. Vand og CO2 i tubuluscellerne danner vha. carbonanhydrase bicarbonat og H+. Bicarbonaten som kroppen gerne vil af med (da den er basisk) transporteres ud i tubuluslumen via en bicarbonat/Cl--antiporter. Det dannede H+ transporteres af H+-ATPase og H+/K+-ATPase over den basolaterale membran. Samtidig transporteres K+ vha. H+/K+-ATPasen fra det interstitielle rum ind i tubuluscellerne hvorfra det løber gennem kaliumkanaler ud i tubuluslumen. Herefter ekskreres bicarbonat og kalium via urinen.

Kende til respiratoriske og metaboliske syre-base forstyrrelser, dvs. acidose og alkalose Se ovenfor.

Kende til kompensations-mekanismer Se de forskellige buffersystemer ovenfor.

1

CNS CNS-I I hovedtræk have kendskab til den anatomiske opbygning for CNS CNS udgøres af medulla spinalis samt encephalon. Encephalon er opdelt i 5 dele: myelencephalon, metencephalon, mesencephalon, diencephalon og telencephalon. Myelencephalon er den forlængede rygmarv, metencephalon består bl.a. af pons og cerebellum, mesencephalon indeholder bl.a. corpora quadrigemini, diencephalon indeholder bl.a. thalamus mens telencephalon udgør cortex som er hjernens bevidste del. Cortex indeles i fire lober: frontal, parietal, occipital og temporal.

Have kendskab til opdeling af CNS i en afferent (sensorisk) del og en efferent del. Den efferente del kan groft inddeles i det autonome nervesystem og motoriske baner Den sensoriske del består af neuroner der fører information fra perifære sensoriske receptorer samt receptorer i organerne til CNS. Den efferente del består af de somatiske (motoriske) neuroner der fører ud til skeletmuskulaturen samt af det autonome nervesystem. Det autonome nervesystem kan opdeles i det sympatiske og det parasympatiske nervesystem hvilket innerverer organer, glat muskulatur, hjertemuskulatur, eksokrine kirtler, nogle endokrine kirtler og noget fedtvæv.

Kunne gøre rede for reflektbuer – herunder specielt muskel-reflekser og musklernes receptorer, dvs. muskel-tene og sene-tene Kroppens reflekser kan opdeles på følgende måder: •

Somatiske og autonome reflekser: bestemmes af om effektorneuronet er somatisk eller autonomt

•

Spinalreflekser og cranialreflekser: afhænger af hvor refleksen integreres, dvs. om den når op i encephalon eller ej

•

Medfødte reflekser og tillærte (betingede) reflekser: knæ-refleksen er medfødt, men savlende hunde er tillært 

•

Monosynaptisk og polysynaptisk refleks: i den monosynaptiske refleks er der kun én synapse, dvs. kun et afferent sensitivt neuron og et efferent motorneuron

En refleksbue består af 5 ting. Nedenfor ses et eksempel fra en muskelrefleksbue: •

Receptor: proprioceptorer sidder i skeletmuskler, ledkapsler og ligamenter

•

Afferent neuron: fører fra receptoren til CNS

•

Synapse i CNS: i CNS integreres signalet og det kan evt. gå op i cortex og blive opfattet, men kan ligesåvel behandles ubevidst. Dette sker vha. interneuroner.

1

•

Efferent neuron: er i en muskelrefleks et somatisk motorneuron, også kaldet α-motor neuron som innerverer kontraktile fibre i skeletmuskulaturen

•

Målorgan: de ekstrafusale muskelfibre

Der findes tre slags proprioceptorer i kroppen: •

Muskel-tene: Muskler har, udover deres almindelige muskelfibre (ekstrafusale fibre) også nogle muskeltene (intrafusale fibre) som er fibre der har kontraktile ender og et midterstykke med strækreceptorer. Muskeltenenes kontraktile ender innerveres efferent af γefferente neuroner. Midterstykket i muskeltenene innerveres afferent således at strækreceptorerne kan sende signaler til CNS. Strækreceptorerne kan aktiveres ved stræk af hele musklen eller ved kontraktion af de kontraktile ender på muskeltenen således at midterstykket strækkes. γ-efferente opretholder muskeltenens sensitivitet i perioder med muskelkontraktion. Muskeltenene sender besked til CNS om musklens længde.

•

Sene-tene: Senetenene sidder mellem musklen og dennes sene. Disse består af sensoriske nerveender der er vævet ind imellem de kollagene fibre. Disse sender konstant impulser til rygmarven, også når musklen er afslappet. Dette holder musklen i en optimal længde. Det er senetenene der sørger for at kontraktion af muskler inhiberes hvis en belastning er så stor at den risikere at beskadige musklen/senen og deres hæfte. Senetene reagere på spænding som følge af kontraktion.

•

Ledreceptorer

Have kendskab til de vigtigste motoriske baner dvs. pyramidale og ekstrapyramidale baner De pyramidale baner fører neuroner der giver besked om frivillig bevægelse. De innerverer primært de distale flexorer. De starter i motorcortex og går via corticospinalbanen (cortexdiencephalonmesencephalonpons (metencephalon)  medulla oblongata (90% overkrydsning af neuroner i decusatio pyramidis)  medulla spinalis  α- eller γ-motorneuroner. Neuroner til ansigtsmuskulaturen går via corticobulbære baner, dvs. synapserne sker i hjernestammen og disse neuroner når derfor aldrig rygmarven. De ekstrapyramidale fører neuroner der er udenfor viljens kontrol. Neuronerne i disse baner styrer anti-tyngdekraftkoordineringen. Neuronerne innerverer primært de proximale ekstensorer f.eks. i ryggen.

Kunne redegøre for ”vejen” for et motorisk signal fra motor-cortex til skelet-musker Se ovenfor.

Have kendskab til funktionen for basale ganglier og cerebellum Funktionen af de basale ganglier er koordinering af de motoriske signaler. Funktionen af cerebellum er generel koordinering og finmotorik. Den modtager signaler fra hele hjernen og fra medulla spinalis, dvs. både afferent information fra kroppen og fra hjernen.

1

CNS-II Kendskab til opbygningen af det autonome nervesystem, og hvorledes man adskiller det parasympatiske fra det sympatiske system Det autonome nervesystem opdeles i det parasympatiske og det sympatiske nervesystem. Fra rygmarven til målorganet er der to perifere neuroner: et præganglionært og et postganglionært. Målorganerne er glat muskulatur, hjertemuskulatur og nogle kirtler. •

Parasympaticus: o Lange præganglionære neuroner og korte postganglionære neuroner o Cranio-sacralt udspring o Har acetylcholin som transmitter og en nicotin (cholinerg) receptor i ganglierne hvor der omkobles fra præ- til postganglionært neuron o Ved målorganet bruges acetylcholin som transmitter på en muscarin (cholinerg) receptor o ”Rest and digest”, kort virkningstid

•

Sympaticus: o Kort præganglionære neuroner og lange postganglionære neuroner o Thoraco-lumbalt udspring. Desuden findes der i medulla adrenalis sympatiske neuroner der frigiver deres transmittere til blodet og derfor egentligt fungerer som et endokrint organ. o Har acetylcholin som transmitter og en nicotin (cholinerg) receptor i ganglierne hvor der omkobles fra præ- til postganglionært neuron o Ved målorganet bruges noradrenalin som transmitter på en adrenerg (α, β) receptor (til svedkirtler samt til dilation af blodkar i muskulaturen bruges acetylcholin som transmitter på en muscarin receptor) o Fra de sympatiske neuroner i medulla adrenalis sendes adrenalin og noradrenalin i blodet og virker på adrenerge (α, β) receptorer o ”Fight or flight”, lang virkningstid

Viden om de forskellige neurotransmittere og receptorer i det autonome nervesystem og deres virkningsmekanisme Neurotransmittere og receptorer i det sympatiske og parasympatiske nervesystem ses ovenfor. Kroppens organer innerveres af både parasympaticus og sympaticus med reciprok effekt og styres ofte gennem autonome reflekser, f.eks. som pupilstørrelsen. Blandt de vigtigste funktioner kan nævnes bevægelse i viscera, sekretion samt kontrol af metabolismen.

1

Viden om funktionen af parasympatikus og sympatikus Se ovenstående.

Kendskab til opbygningen, fordelingen og funktionen af nociceptorer Nociception er et objektivt mål for smerte defineret ved den neurale mekanisme der responderer på vævsskade. Nociceptorer er frie nerveender der responderer på kemisk, mekanisk og termisk stimuli. Ved vævskade bliver der frigivet en transmitter der er f.eks. substans P eller cGRP. De har en afferent funktion og medierer smerte- og kløesignaler til CNS. Ved smerte, temperatur eller hård mekanisk stimuli krydser de afferente neuroner side i medulla spinalis. Det afferente neuron der fører ind i medulla spinalis synapser i det dorsale horn, det sekundære neuron i sensitive baner synapser i thalamus og det sidste neuron ender i den sensoriske cortex. I huden findes det største antal af frie nerveender. I muskler, sener, led og knogler er antallet lavere og i de indre organer er antallet af frie nerveender lavest. Der findes forskellige typer af neuroner der fører signal fra nociceptorer: •

Aα,β: myeliniserede, fører proprioception og let berøring

•

Aδ: let myeliniserede, fører nociception (både mekanisk, termisk og kemisk)

•

C: umyeliniserede, fører uskadelig temperatur, kløe og nociception (både mekanisk, termisk og kemisk)

Ved hurtig smertepåvirkning er det Aδ-nociceptoren der fungerer, hvorimod det ved længerevarende og mere dump smerte er C-nociceptoren. Gate control teorien: Man mener at der sidder et inhibitorisk neuron og inhiberer videreføring af signaler i det neuron som C-nociceptoren synapser på. Når der kommer en smertestimuli i Cfiberen, inhibierer C-fiberen det inhibitoriske neuron og et signal videreføres, gennem det neuron som C-fiberen synapser på, til CNS. Ved at stimulere Aα,β-receptoren går et signal op og stimulerer det inhibitoriske neuron således at dette hæmmer videreførsel af signaler fra det neuron som Cfiberen synapser på.

CNS-III Hjernens hinder og cerebrospinalvæske Angive at CNS er omgivet af 3 hinder, dura mater, arachnoidea og pia mater, samt giv de vigtigste karakteristika for hver – herunder specielt forløb af vener, venøse sini og arterier Hjernehinderne giver både fysisk og kemisk beskyttelse til CNS. Dura mater: Den yderste, ”hårde” hjernehinde. Venerne ligger i denne hinde og løber ud i venøse sini. I falx cerebri findes der en stor sinus. Til denne afledes cerebrospinalvæsken gennem arachnoidale villi. De venøse sini giver en vis kemisk beskyttelse da stoffer, der kan være farlige for CNS, kan komme herud og blive fortyndet. Arachnoidea: en tynd hinde der ligger helt op af dura mater og sender tråde ned til pia mater. Herved dannes cavum subarachnoidea der indeholder cerebrospinalvæsken.

1

Pia mater: tynd hinder der ligger helt tæt på CNS’ neuroner. Heri løber arterierne.

Specielt gøre rede for ”subarchnoidalrummet” og dets betydning for blødning, infektion og cerebrospinalvæske Ved et hovedtraume er det vigtigt at være opmærksom på om der er blødning fra venerne da der går længe før man ser symptomer på dette. Blodet fylder subarachnoidalrummet og kan derved trykke på hjernen. Kemisk set er en blødning her også uheldig da der så kun er pia mater mellem hjernevævet og blodet. Hvis der opstår en inflammation i subarachnoidalrummet kan denne hurtigt spredes til hele CNS. Det er vigtigt at der er forbindelse mellem ventrikleren og cavum subarachnoidea da der ellers stoppes for flowet af cerebrospinalvæsken. Det er cavum subarachnoidea der sørger for at cerebrospinalvæsken løber rundt om hele CNS.

Gøre rede for cerebrospinalvæskens funktion for hjernen, f.eks. beskyttelse, ernæring og ”bufring” af extracellulær-fasen I hjernen findes der meget lidt strukturelt væv. Derfor er det vigtigt at den ligger i cerebrospinalvæsken for ikke at bliver trykket mod omgivende hårde strukturer. Derudover giver cerebrospinalvæsken hjernen en form for vægtløshed (50 g kontra 1,5 kg). Cerebrospinalvæsken består af vand, ioner, vitaminer, hormoner og næring som epithelet i blod-hjerne barrieren transporterer ind i hjerneventriklerne. Cerebrospinalvæsken giver CNS en kemisk beskyttelse idet den har en bufferfunktion for ekstracellulærfasen, dvs. at de metaboliske affaldsstoffer der produceres i CNS kan transporteres bort med cerebrospinalvæsken.

Gøre rede for dannelse (plexus choroideus) og absorption (venøse villi) af cerebrospinalvæsken Cerebrospinalvæsken findes i hjerneventriklerne og i cavum subarachnoidea. Den dannes ud fra plexus choroideus i ventriklerne. Det er et særligt epithel på plexus choroideus der omgiver kapillærene og er selektivt i forhold til hvad der transporteres ind som cerebrospinalvæske. De arachnoidale villi er udposninger på arachnoidea der stikker ud i de sagitale venøse sini og her optages cerebrospinalvæsken til blodet. Cerebrospinalvæsken udskiftes ca. 3 gange dagligt.

Have kendskab til tryk-forholdene i cerebrospinalvæsken, hydrocephalus og lumbalpunktur Det er vigtigt der er det rigtige tryk af cerebrospinalvæsken. Væsken dannes kontinuert uanset hvad. Reabsorptionen af cerebrospinalvæsken til blodet sker kun når det er nødvendigt. Resten af tiden er villiene klappet sammen og søger for at blodet ikke løber den anden vej. Hvis flowet begrænses kan der hurtigt dannes overtryk i dele af CNS. Hvis der stoppes for flowet fra ventriklerne og ud i cavum subarachnoidale øges trykket i ventriklerne, en tilstand kaldes hydrocephalus. Denne lidelse kan udbedres ved at indoperere en ventil ved ”forhindringen” således at denne holdes åben. En lumbalpunktur er en prøvetagning af cerebrospinalvæsken der bliver taget mellem den sidste lumbalhvirvel og den første sacralhvirvel. Hvis der er overtryk i cavum subarachnoidea og man tager en lumbalpunktur, dør patienten idet at hjernen ”suges” ned mod medulla spinalis.

1

Blod-hjerne barriere og glia-celler Angiv at to hovedgrupper af celler findes i CNS, neuroner og gliaceller I CNS findes der neuroner og gliaceller. Neuronerne udgør den funktionelle del af CNS. Gliacellerne ligger omkring og mellem neuronerne og skaber det miljø som neuronerne skal leve i.

Angiv at gliaceller bl.a. har til funktion at regulere indholdet af ekstracellulær-fasen i CNS og at gliaceller danner såkaldte fodprocesser med kapillærerne i CNS Gliacellerne regulerer stofferne i ekstracellulærfasen, f.eks. K+, bicarbonat, glucose ol. Gliacellerne (astrocytterne) danner fodprocesser på kapillærene og er dermed en del af blod-hjerne barrieren.

Angiv at kapillærerne i CNS i særlig grad er tætte, dvs. ikke fenestrerede så som kapillærer andre steder i organismen Almindelige kapillærer er fenestrerede så stoffer let kan passere endothelet. Kapillærene i CNS er ikke fenestrerede ligesom basalmembranen er kontinuerlig. Således kan stoffer ikke umiddelbart passerer endothelet og ind i CNS.

Gør rede for at blod-hjerne-barrieren derfor består af 3 lag, endothelceller, basalmembran og gliaceller Blod-hjerne barrieren består af tre lag: endothelet fra kapillærene, basalmembranen udenpå samt fodprocesser fra astrocytterne. Dette udgør en selektiv barriere.

Gør rede for transport over blod-hjerne-barrieren, f.eks. mht. hormoner, næringsstoffer, giftstoffer, CO2, og farmaka. Blod-hjerne barrieren forhindrer fri overførsel af mange substanser mellem blodet og cerebrospinalvæsken. Jo mere hydrofobt et stof er, desto lettere passerer det blod-hjerne barrieren. En generel regel er at små, uladede, lipofile molekylder der ikke er bundet til plasmaproteiner, f.eks. ilt, CO2, nicotin og ethanol, kan let passere. De molekyler der ikke passer på denne beskrivelse (eks. glucose og nogle aa) kan passerer barrieren vha. specifikke transportmekanismer. Steroidhormoner fungerer således godt i hjernen, af aminerne kan thyroidhormonerne godt passerer blod-hjerne barrieren, mens catecholaminerne dårligt kan. Peptidhormonerne kan ikke passere. Med hensyn til giftstoffer sørger blod-hjerne barrieren for at beskytte CNS mod disse. Der findes dog dele af encephalon der mangler en funktionel barriere idet deres endothel er fenestreret. Neurohypofysen og brækcenteret er eksempler på sådanne steder. Funktionen af den manglende blod-hjerne barriere i brækcenteret er at der kan registreres indhold af giftstoffer i blodet hvorved brækrefleksen igangsættes for at tømme ventriklen for toxiner. Farmaka der er lipofile kan også passere blod-hjerne barrieren. Man arbejder hele tiden på at finde nye farmaka der er mindre fedtopløselige således at de ikke har så kraftig virkning på CNS med mindre dette er meningen.

1

EEG Have et overordnet kendskab til EEG som metode til registrering af hjernens aktivitet Et EEG måler i princippet mellem neuroner med aktionspotentiale og neuroner i hvile. Man placerer elektroder på hovedet og måler elektriske strømme. Afhængig af hvilke stimuli patienten udsættes for ses der aktivitet i forskellige dele af neurocortex.

1

Sansefysiologi S-I Types of stimuli in the somatovisceral sensory system Mekanisk, termisk og kemisk stimuli.

Receptor types and the concept of adaption, receptive fields Receptorer er inddelt i fire hovedgrupper baseret på den type stimuli som de er mest sensitive overfor. Der findes følgende receptortyper: •

Chemoreceptorer: responderer på kemiske ligander der bindes til en receptor

•

Mechanoreceptorer: responderer på forskellige former for mekanisk energi incl. tryk, vibration, tyngdekraft, acceleration og lyd o Nociceptorer (smerte): frie nerveender

•

Termiske receptorer: responderer på temperatur

•

Fotoreceptorer: responderer på lys

Adaption af receptorer er en proces i hvilken sensitive receptorer sænker deres respons på en stimuli over tid. F.eks. hvis man stikker sin finger ned i en balje med varmt vand og holder den der et stykke tid, vil vandet til sidst ikke føles så varmt som det gjorde i starten. Der findes hurtigt og langsomt adaptive receptorer. •

De langsomme: de fyrer hurtigt fra start når de aktiveres hvorefter deres fyringsfrekvens falder. Fyringsfrekvensen holdes konstant (lav) indtil stimulus ophører. o F.eks. barorreceptor og proprioceptorer

•

De hurtige: de fyrer hurtigt når de aktiveres, men holder så op såfremt at stimulus’ styrke holdes konstant. o F.eks. lugtesansen

Receptive fields: nogle receptorer samles i ét sekundært neuron. Dette gør at CNS ikke kan skelne stimuli på den ene eller den anden receptor fra hinanden. Afhængig af hvor på kroppen man er, er der flere eller færre receptorer om hvert sekundært neuron. Jo færre receptorer der er om hvert sekundært neuron, desto mere præcist føler man. Inhibitoriske receptive fields: hvis en stimulus fanges af mere end én receptor, kan det sekundære neuron der modtager impulsen fra det primære senitive neuron, der er tættest på stimulus, inhibere de sekundære neuroner, der modtager besked om stimulus fra primære sensitive neuroner længere væk fra stimulus. Herved øges opfattelsen af stimulus.

1

Sensory modalities and labeled line pathways, stimulus intensity and frequncy/ duration Når der kommer en stimulus til CNS må CNS skelne mellem fire egenskaber af stimulus: •

Modality (stimulus ”natur”)

•

Lokation

•

Intensitet

•

Varighed

Sensory modalities: •

Cutane: tryk, strømning, vibrationer, kulde, varme, smerte

•

Non-cutane: syn, hørelse, position, smag, lugt

(Labeled line pathways: der er specifikke receptorer for hver ting. Én receptore kan altså ikke registrere mere end én type stimuli) Stimulus’ intensitet kan være enten for lav til at nå grænseværdien, dvs. at der ikke startes noget aktionspotentiale. Hvis stimulus er stærk nok til at starte et aktionspotentiale vil stimulus’ styrke afspejles i antallet af affyrede aktionspotentialer (frekvensen). Aktionspotentialerne fortsætter ligeså længe som stimulus varer.

Sensory pathways, first order neurons, main sensory pathways Der er i den sensitive pathway tre neuroner: •

First order neurons: fører fra receptoren til hjernestammen/nucleus

•

Second order neurons: fra nucleus til thalamus

•

Third order neurons: fra thalamus til cortex cerebri

Se evt. tabel 10.3 i Si. I cortex cerebri findes der nogle gange higher order neurons der flytter signalet rundt i cortex. Sensitive neuroner der fører signaler fra kroppen til CNS, løber i forskellige bundter i medulla spinalis op til encephalon. Signaler af mekanisk natur føres hovedsagligt i "dorsal column medial lemniscus pathway”, dvs. det løber i columna dorsalis op gennem medulla spinalis og videre gennem hjernestammen via lemniscus medialis. “Spinothalamic tract” er en pathway fra medulla spinalis og til thalamus. Signaler der løber i denne pathway er hovedsagelig temperatur og smerte. Denne pathway ligger dybere inde i medulla spinalis og hjernestammen. Propriceptive pathways løber på overfladen af medulla spinalis.

1

I thalamus synapser de fleste sensitive/sensoriske neuroner (alle, undtagen n. olfactorius og visse neuroner der har med ligevægt at gøre). Afhængig af om individet er vågen eller sover skal der en mindre eller større stimulus til for at signalet går videre fra thalamus til cortex og bliver opfattet.

Sensory cerebral cortex and its organization Den sensitive del af cortex ligger i lobus parietalis. Columnar organisation Somatotopic map (homonculus) er et kort over kroppen baseret på mængden af cortex cerebri der bruges til at bearbejde signaler fra sensitive receptorer.

What is sound and how it is transmitted through the auditory system Lyd er bølger. Lydbølger er longitudinelle vibrationer af molekyler i det eksterne miljø der karakteriseres af skiftende faser af kondensation samt trykændringer. Disse skiftende ændringer i tryk laver følelsen af lyd når de rammer membrana tympanica. Herefter omsættes de til neurale signaler der til sidst når cortex cerebri. Lydvibrationerne føres fra membrana tympanica gennem ossiklerne (høreknoglerne) til fenestra ovalis. Her går lyden ind i det indre øre og føres i perilymfen i scala vestibuli. Herfra overføres lyden til endolymfen som interagerer med organum spirale (organ of corti) idet den membran som organum spirale sidder på, sættes i svingninger. Organum spirale består af hårcellereceptorer. Disse er badet i endolymfen. Afhængig af hvilken vej endolymfen løber, bøjes hårene mod en overliggende membran. Afhængig af hvilken vej hårene bøjes, falder eller stiger antallet af aktionspotentialer. Der er forskellige områder på organum spirale der responderer på forskellige frekvenser. Aktionspotentialerne føres via n. vestibulocochlearis (VIII hjernenerve). Denne går til nucleus cochlearis i hjernestammen og herfra sendes signalet så videre til cortex cerebri. Lyden går til samme side af hjernen, som den side, det øre, der fangede lyden, sidder på (modsat af når man f.eks. opfatter berøring.) Hvor kraftig en lyd opfattes, bestemmes af amplituden (hvor højt udsving der er på grafen) og det måles i dB. Tonen af den lyd man hører, hænger sammen med frekvensen af lyden (hvor mange udslag der er på grafen pr. tidsenhed).

What different parts of the ear do we have and how is it constructed Øret er opdelt i tre dele: •

Auris externa (det ydre øre): dette består af o Pinna: den del af øret der ses udenpå hovedet o Meatus acusticus externa: den ydre øregang o Membrana tympanica: trommehinden

•

Auris medius (mellemøret): o Membrana tympanica o Høreknoglerne (malleus, incus og stapes)

1

o Fenestra ovalis •

Auris interna (det indre øre): o Labyrinthus osseus (den benede labyrint) som indeholder o Labyrinthus membranosus (den hindede labyrint) der er delt i 

Cochlea: er i hele sin længde del i tre scalae •

Scala tympani: perilymfe

•

Scala vestibuli: perilymfe

•

Scala media: endolymfe o Mellem scala media og scala vestibuli findes Reissner's membrane og mellem scala media og scala tympani findes membrana basilaris. På membrana basilaris findes organum spirale. Ovenpå de hår der stikker ud fra orgamum spirale ligger der en geleagtig membran, membrana tectoria. Når membrana basilaris sættes i svingninger, kører hårene mod den fastliggende membrana tectoria.



Canalis semicircularis: har med ligevægt at gøre

Species differences in the sensory system Der er forskel på hvor stor en procentdel af indput de forskellige arter får ind gennem de forskellige sanser. Skemaet nedenfor viser forskellen mellem menneske og hund: Sans Syn Hørels e Lugt Følelse Smag

Menneske 70 20

Hund 25 20

5 3-5 1-2

50 3-5 1-2

Derudover er der også forskel på hvilke frekvenser de forskellige arter kan opfange. Et menneske kan opfange frekvenser på 50-50.000 Hz, en hest 20-80.000 Hz og en hund 5-100.000 Hz. Faconen på pinna og dennes mobilitet har også indflydelse på de forskellige arters hørelse.

S-II Understand the concept of accomodation Accomodation går ud på at ændre på linsens form. Hvis m. ciliaris er afslappet bliver der via fibrae zonularis trukket i kanterne på lens og denne bliver mere flad. Dette giver mulighed for langt syn. Hvis m. ciliaris kontraheres, afslappes fibrae zonularis og linsen bliver mere spherisk hvilket giver mulighed for nærsyn.

Photoreceptors: arrangement, function Der findes to slags photpreceptorer:

1

•

Stavceller: natsyn, sensitive for alle bølgelængder, mange stavceller pr. bipolær celle

•

Tapceller: farvesyn, én eller få tapceller pr. bipolær celle, det er forskelligt om den enkelte tapcelle er bedst til at opfange rød, blå eller grøn.

Stavcellerne findes meget perifært på retina mens tapcellerne findes mere centralt på retina (fovea). Det er derfor den centrale region af retina der har den største visuelle nøjagtighed. Stav- og tapcellerne sidder med deres receptorer pegende ind i den pigmenterede del af retina. Stav- og tapcellerne giver signal videre til bipolære celler som igen giver signalet videre til ganglionceller. Ganglioncellerne ligger længere ind mod midten af øjet end stav- og tapcellerne. Axonerne fra ganglioncellerne går ud og danner n. opticus. Der findes desuden horisontalceller der medierer laterale interaktioner mellem fotoreceptorer og bipolære celler. Amakrine celler medierer laterale interaktioner mellem bipolære celler og ganglionceller. Fordi stav- og tapcellerne er neuroner er de primære receptorer. Begge celletyper har tre dele: en synaptisk terminal, et indre segment og et ydre segment. Den synaptiske terminal er det stykke der synapser med den bipolære celle, det ydre segment er den del der ligger ind mod retinas pigmenterede del og det indre segment er stykket mellem de to andre stykker, hvor de findes kerne, mitochondrier osv. Det ydre segment er den del der er specialiseret i fotoreception. Det ydre segment indeholder stakkede membranøse disks, vis membraner indeholder fotopigment. Det er lyssensitive molekylære komplekser der initierer en biokemisk kæde af reaktioner som omdanner lys til neuralt elektiske signaler. Fotopigmentet i diskene er lavet af proteiner kaldet opsiner og retinal (et aldehyd af vitamin A). Det lyssensitive retinalmolekyle er bundet til opsin som er medlem af g-protein-koblet membran receptor familien. Fotopigmentet i stavceller kaldes rhodopsin. I tapcellerne er opsindelen anderledes end den i rhodopsin, men ellers er det det samme. Forskellige arter kan have flere forskellige slags opsin i deres fotopigment i forskellige grupper tapceller. Det gør at de forskellige arter har forskelligt farvesyn. Stavcellerne er normalt (i mørke) depolariserede. Dette skyldes at cellen har en masse åbne Na+kanaler i sin membran. Når lys absorberes af en stav- eller en tapceller transformeres retinal således af opsin aktiveres. Dette giver en ændring af koncentrationer af intracellulære second messengere, hvilket fører til lukning af Na+-kanalerne og dermed en ændring af membranpotentialet på fotoreceptorcellen; cellen hyperpolariseres. Dette medfører at mængden af frigivet neurotransmitter til den bipolære celle falder. Fotoreceptorer i tappe virker på samme måde, på nær at fotopigmentet er et andet.

The function of the fundus and the pupil Fundus er den inderste overflade af øjet, modsat linsen. På fundes findes fovea som er et sted hvor nervecellerne er skubbet til side således at lyset bliver ”forvredet” mindst muligt inden det når stavog tapcellerne. Fovea det det sted hvor man ser allerbedst. Retinas pigmentlag (yderst) absorberer lys hos dagaktive dyr, hvilket minimerer sandsynligheden for at lyset generer synet. Hos nataktive dyr findes tapetum lucidum bag ved retina. Dette reflekterer lyset således at dette udnyttes bedst muligt. I fundus findes desuden discus n. optici som er stedet hvor n. opticus træder ind i øjet. Pupillen er det sted hvor lyset træder ind i øjet. Pupillens størrelse kan justeres afhængig af hvor meget lys der er i omgivelserne. Pupillen kan gøres mindre ved konstriktion af m. spinkter papillae der er parasympatisk innerveret. Pupillen kan dilateres vha. m. dilator papillae der er sympatisk innerveret.

1

Visual pathways and stereoscopic vision Den pathway der sørger for at man kan opfatte syn hedder retino-geniculo-striate pathway N. opticus fører fra øjet op til chiasma opticum. Her sker en overkrydsning af en del af neuronerne fra hver side. Hvor mange der krydser over afhænger af om individet har mono- eller binuclert syn. Fra chiasma opticum fører tractus opticus op til corpus geniculatum lateralis. Herfra går det til den visuelle cortex i lobus occipitalis. Den del af neuronerne der går til den højre corpus geniculatum lateralis går også til den højre side af den visuelle cortex. Steroskopisk syn er evnen til at se i 3D. Stereoskopisk syn findes hos arter hvor synsfeltet for de to øjne er sammenfaldende. Mange byttedyr f.eks. hest har ikke stereoskopisk syn.

Understand arrangement of the vestibular system, how receptors work, how it is arranged in three dimensions and what it perceives Det vestibulære system er et bilateralt system der er lokaliseret i det indre øre og informerer CNS om position og bevægelse (dvs. orientering, hældning og acceleration). Det vestibulære system hjælper også med at holde øjet fikseret på et punkt. I det indre øre findes labyrinthus osseus (den benede labyrint). Heri ligger labyrinthus membranosus (den hindede labyrint). Den vestibulære del af labyrinthus membranosus består af to dele. Den ene del er tre canalis semicircularis og den anden del er to sækkelignende strukturer, sacculus og utriculus. De tre canalis semicircularis står med rette vinkler i forhold til hinanden, én i hvert plan. Alle de nævnte strukturer indeholder endolymfe og er omgivet af perilymfe. I den ene ende af hver canalis semicircularis findes en udvidelse, ampulla. Det er i denne at kanalernes receptorceller sidder. I hver af de vestibulære strukturer af labyrinthus membranosus findes et stykke specialiseret epithelbeklædning som udgør receptorerne. Receptorerne er hårceller (disse danner crista ampullaris). Disse sender cilia op i endolymfen. Ved basen af hårcellerne synapser disse med sensoriske neuroner der så bærer aktionspotentialerne til hjernestammen. Axonerne der bærer disse signaler udgør den vestibulære del af n. vestibulocochlearis. De hårlignende cilier fra hårcellerne i hver af de vestibulære strukturer stikker ind i en geleagtig masse (cupola). Når der ikke er nogen bevægelser af cilierne, sender hårcellerne aktionspotentialer af sted (ca. 100 stk. pr. sek.). Der findes flere cilier der står ordnet efter længde på hver hårcelle. Når cilierne bøjes i retning mod den længste cilie, depolariseres cellen og mængden af transmittere, der frigives, øges. Herved øges frekvensen af aktionspotentialer i de afferente neuroner. Når cilierne bøjes mod den korteste cilie, hyperpolariseres cellen og frigivelsen af transmitter falder. Dermed falder frekvensen af aktionspotentialer i de afferente neuroner. I utriculus og sacculus kaldes de sensoriske receptorer for macula. Disse udgøres af hårceller med cilier der peger ind i et gelelag (som beskrevet ovenfor). Gelelaget indeholder dog her otolitter (calciumcarbonat krystaller). Disse er tungere og tættere end endolymfen og andre omgivende materialer. Utriclens celler er arrangeret horisontalt mens cellerne i sacculus er arrangeret vertikalt. Det der opfattes af receptorerne i canalis semicircularis er roterende acceleration/deceleration. Når hovedet accelererer, kan endolymfen ikke helt følge med og denne skubber derfor til cupola hvorved cilierne fra hårcellerne bøjes. Ved rotation vil komme flere aktionspotentialer i den ene side af hovedet end i den anden. Ved bevægelse med konstant hastighed indhenter endolymfen de omgivende strukturer og hårcellernes cilier bøjes ikke længere, dvs. at den acceleration der ikke er der ikke opfattes.

1

I utriculus og sacculus er det den stationære position af hovedet der opfattes, samt lineær acceleration og deceleration. Den stationære position af hovedet opfattes vha. macula idet tyngdekraften trækker i otolitterne i en bestemt retning og dermed bøjer cilierne afhængigt af hovedets position. Dette træk i otolitterne vedholdes så længe at hovedet bliver i den givne position. Derfor bliver man aldrig vant til at hovedet hænger skævt. Afhængig af i hvilken retning accelerationen/decelerationen forekommer, påvirkes forskellige områder af macula forskelligt. Nogle områder vil øge antallet af aktionspotentialer, nogen vil mindske antallet mens der i andre slet ikke vil være en ændring. Disse forskelle kan CNS tyde således at man ved hvilken lineær retning man accelererer/decelererer i. Så snart en konstant fart er nået, indhenter otolitterne hovedet og stimuli ophører (præcis som med endolymfen og cilierne). Når Katjas hoved vippes ca. 45 grader til højre er det hendes canalis semicircularis der fortæller hende at det bevæges. Når det ligger stille i en 45 graders vinkel (tæt på hendes højre skulder) er det hendes macula i utriculus og sacculus der informerer CNS om at hovedet sidder skævt. Receptorerne i vestibulærorganet sender aktionspotentialer via den vestibulære del af n. vestibulocochlearis til hjernestammen. Denne information bruges af hjernen til at styre individets position og balance via spinale motorneuroner, til at styre musklerne omkring øjet og af cerebellum til at finkoordinere bevægelser.

The concept of chemoreceptors and their arrangement in smell and taste Smagssansen: Smagsreceptorerne sidder primært på tungen. Der findes dog også nogle i ganen, i pharynx og i larynx. Et smagsløg består af ca. 50 chemoreceptorer. Hver smag har sine receptorer og afferente veje til CNS. Der findes følgende smagspapiller: •

Papillae fungiformes: findes anteriort på tungen. Her opfattes sødt, salt, (surt, kun lateralt). Afferente signaler fra disse smagsreceptorer løber i n. facialis til CNS.

•

Papillae foliate: findes på de posteriore laterale kanter af tungen. Her opfattes surt. Afferente signaler fra disse smagsreceptorer løber i n. glossopharyngeus til CNS.

•

Papillae circumvallate: findes posteriort på tungen. Her opfattes bittert. Afferente signaler fra disse smagsreceptorer løber i n. glossopharyngeus til CNS.

Signalet går til hjernestammen og føres så til den postcentrale gyrus som sidder i lobus parietalis i cortex. Signalet krydser ikke side. Lugtesansen: denne sans er vigtigere hos vores husdyr end hos os, især hos hund. Lugtreceptorerne er chemoreceptorer placeret i det olfaktoriske mucosa. Chemoreceptorerne er primære afferente neuroner der stikker deres apikale processer ud i mucosa i næsen. Receptoren binder odoranter. Receptorerne er grupperet som følge af hvilken klasse af odoranter de binder. De forskellige grupper sidder i forskellige regioner af mucosa. De olfactoriske neuroner samles i n. olfactorius som synapser i bulbus olfactorius. De afferente fibre omkobles ikke med synapser direkte i telencephalon.

1