HC16: Secretie, digestie en absorptie

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college worden de secretie, digestie en absorptie van voeding in het maag-darmkanaal besproken
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er zijn geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Er zijn geen opmerkingen over het tentamen gemaakt
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

Inleiding

Een belangrijke taak van het maag-darmstelsel is het opnemen van water, energiedragers en bouwstoffen. Water wordt gelijk opgenomen, voedsel wordt eerst verteerd:

• Koolhydraten worden omgezet tot monosachariden (glucose, galactose en fructose)
• Eiwitten worden omgezet tot aminozuren of di- en tripeptiden
• Vetten worden omgezet tot vetzuren, monoglycericen en cholesterol
• Mineralen zoals natrium, kalium, calcium, magnesium en ijzer hebben speciale transporteiwitten nodig

Belangrijke stoffen

Om vertering mogelijk te maken worden een aantal stoffen gesecreerd:

• Speeksel
• Maagsap
• Gal
• Pancreassap
• Dunne darmsap

Deze stoffen zijn nodig voor:

• Emulgeren
• Oplossen
• Digestie
• Absorptie

Water

In de dunne darm vinden enorme "vloeistof shifts" plaats:

• 2-3 L komt via voeding in de dunne darm
• Er komt 8,5 L in het lumen van de dunne darm erbij
• In het colon komt 2 L terecht
• Er komt slechts 200-300 gram in de ontlasting terecht

De Mond

Het eerste vocht dat wordt toegevoegd aan de voedselbrij is speeksel. Dit is ongeveer 1,5 L per dag. Digestie begint dus in de mond, hier zitten 3 speekselklieren. Speeksel heeft bepaalde bestanddelen:

• Mucus
• Bicarbonaat
• Enzymen
  • Amylase
  • Lipase
  • Ribonuclease
• Proline-rijke eiwitten
• Antibacteriële producten

De functie van speeksel is:

• Vertering (m.b.v. amylases en lipases)
• Bescherming
• Bevochtiging → maakt spraak, smaak en slikken mogelijk

Als er geen of weinig speeksel wordt gemaakt (bijv. door medicatie) heeft dit gevolgen:

• Droge mond (xerotomie)
• Cariës, stomattitis
• Dysfagie
• Oesofagitis

De Maag

Stoffen:

Bij de 1,5 L speeksel voegt de maag nog 2 L vocht toe. Hier zitten een aantal stoffen in:

• HCl: uit een pariëtale cel
• Pepsinogeen, lipase: uit een hoofdcel
• Mucus: uit een mucuscel
• Intsrinsieke factoren: uit een pariëtale cel

De functie hiervan is:

• Digestie
• Bescherming (mucus en zuur)
• Accomodatie van voedsel
  • Mixen
  • Malen
  • Filtreren
• Vitamine B12 absorptie

Daarnaast vindt er vorming van een aantal hormonen plaats:

• Gastrine
• Somatostine
• Histamine (ECL-cel)

Gastrine en somatostine zijn darmhormonen die de maagsecretie regelen.

Opbouw:

De maag bestaat uit een dikke slijmvlieslaag met een aantal spierlagen er omheen. De indeling van de maag is gebaseerd op het soort cellen die er liggen en de stoffen die ze secreren:

• Corpus
  • Pariëtale cellen: zuur + IF
  • Hoofdcellen: pepsinogeen
  • ECL-cellen: histamine
• Antrum
  • Hoofdcellen: pepsinogeen
  • D-cellen: somatostatine
  • G-cellen: gastrine

Het eten wordt in de maag vanuit de fundus (corpus) naar het antrum geduwd. Het antrum gaat over in de pylorus, dat bij de sluitspier bij de overgang van maag naar duodenum zit.

Maagzuursecretie:

Een van de belangrijkste stoffen die door de maag worden gemaakt is maagzuur. De maagzuursecretie wordt op 2 verschillende manieren aan- of uitgezet: direct en indirect. Pariëtale cellen zijn de cellen die H⁺ maken en uitpompen. Deze cellen worden gestimuleerd tot het maken en uitpompen van H⁺ door:

• Acetylcholine (neurocrien)
  • Indirect effect via de ECL cel → timulerend effect op de productie van histamine
• Gastrine (endocrien)
  • Indirect effect op de stimulatie van histamine
• Histamine (paracrien)

Op de pariëtale cel zitten receptoren voor deze 3 stoffen → als een stof bindt aan zijn receptor stimuleert dat de pariëtale cel direct om meer H⁺ te maken en te secreren. Dit heet een directe pathway. Histamine, acetylcholine en gastrine stimuleren dus de maagsecretie. De indirecte stimulatie vindt via de ECL-cellen plaats.

Somatostatine en prostaglandines remmen juist de maagsecretie. Dit gebeurt zowel direct als indirect:

• Direct: werkt gelijk in op de pariëtale cel
• Indirect: door gastrinesecretie te remmen

Tijdens de maaltijd:

Het maagzuur is in de nacht veel minder zuur dan tijdens de maaltijd → 's nachts is de pH 3-7 en tijdens een maaltijd wordt de zuursecretie een stuk hoger. Bij klachten zoals refluxziekten kan een maagzuurremmer dus het beste een half uur voor de maaltijd ingenomen worden → hierdoor wordt de zuursecretie minder hoog.

Er zijn verschillende fasen in de zuursecretie bij maaltijden:

1. Cephale fase: het zien of ruiken van eten
   • Nervus vagus (dorsale motorkern)
   • 30% zuurproductie
2. Gastrische fase: distensie van de maagwand
   • Nervus vagus
   • 50-60% zuurproductie
   • Er komt daadwerkelijk eten in de maag → de maagwand rekt op: distensie
3. Intestinale fase: eiwitrestanten stimuleren de G-cellen in het duodenum
   • G-cellen in het duodenum maken darmhormonen
   • 5-10% zuurproductie

Pepsinogeen-secretie:

Pepsinogenen zijn groepen peptidases, enzymen die een rol spelen bij de eiwitafbraak. Ze worden gemaakt in de hoofdcellen van de maag en worden gestimuleerd door een aantal stoffen. De regeling van de pepsinogeenafgifte is gelijk aan die van de maagzuursecretie. Echter is de pepsinogeen-secretie is afhankelijk van de pH:

• pH <3: pepsinogenen worden geactiveerd en dragen bij aan de eiwit-digestie
• pH >3,5 maar <7,2: pepsinogenen zijn inactief maar nog wel reversibel
• pH >7,2: pepsinogenen worden irreversibel geïnactiveerd

Het verhogen van de maagzuursecretie draagt dus bij aan de activatie van pepsinogeen tot pepsine.

Gastric mucosal barriër:

De gastric mucosal barriër zorgt ervoor dat de epitheelcellen van de maag niet worden aangetast en zodat er in de cellen van de maag een pH van 7,2 kan heersen, terwijl pH in het lumen van de maag 1 is. De gastric mucosal barriër heeft van binnen naar buiten verschillende lagen:

• Apicaal membraan
  • Impermeabel voor zuur
  • Heet tight-junctions
• Muceuze gel-laag over de epitheelcelen
  • Houdt zowel H⁺als pepsine tegen
• HCO3^--rijke laag
  • Handhaafd een hogere pH

Als het maagepitheel wel beschadigd raakt gebeuren er een aantal dingen:

1. Er wordt op die plek veel H⁺ afgegeven
2. Een mestcel wordt getriggerd om histamine af te geven
3. Er ontstaat een inflammatoire respons
4. Er wordt mucus en HCO3^- geproduceerd
5. Een herstelmechanisme komt op gang → het lichaam repareert zichzelf

De pancreas

Opbouw:

De pancreas ligt in de bovenbuik, achter de maag. Hij is 12-20 cm lang en weegt 70-100 gram. De pancreas is onder te verdelen in 4 onderdelen:

• Kop
• Nek
• Lichaam
• Staart

Klieren:

De pancreas heeft endocriene en exocriene klieren:

• Endocrien
  • Insuline
  • Glucagon
• Exocrien: zymogenen (geïnactiveerde enzymen)
  • Eén acinus bestaat uit 15-100 acinaire cellen, die 20 verschillende zymogenen maken
  • Regulatie secretie:
    • Cefale fase: 25%
      • Nervus vagus
    • Gastrische fase: 10-20%
      • Distensie van de maag
    • Intestinale fase: 50-80%
      • In deze fase wordt in het duodenum secretine en CCK gemaakt → leidt tot afgifte van de zymogenen, HCO3^-en vocht
        • CCK voor de alvleesklierenzymen (zymogenen), productie in de I-cel van de dunne darm, geprikkeld door vetzuren/aminozuren
        • Secretine voor HCO3^-en vocht, productie door de S-cel in de dunne darm, geprikkeld door zuur
  • Vooral productie van lipase, amylase en proteasen → vormen samen 1,5L
  • Als de exocriene functie niet goed werkt is dit te zien in malabsorptie van vetten en vettige ontlasting
  • Als er vet in de distale darm wordt gesignaleerd, wordt de pancreassecretie geremd → het is duidelijk dat de meeste vetten al gepasseerd zijn

Autodigestie:

In het geval van autodigestie verteren endogenen wat niet de bedoeling is. Om autodigestie tegen te gaan zijn alvleesklierenzymen geïnactiveerd:

1. Alvleesklierenzymen worden uitgescheiden als zymogenen
   • Zymogenen hebben geen enzymatische activiteit
2. Pas in het lumen van de dunne darm worden zymogenen geactiveerd door enterokinase
   • Enterokinase zet bijv. trypsinogeen om in trypsine
3. Eiwitten worden gesorteerd in secretoire granules
4. De granules worden meegegeven aan het voedsel

Vertering

Digestie (vertering) is een enzymatische omzetting van een complexe diëtaire stof naar een vorm die geabsorbeerd kan worden. Dit gebeurt een beetje in de mond en maag, maar voor het grootste deel in de dunne darm. In de dikke darm worden korte ketens vetzuren en galzuren opgenomen. Na opname gaan de stoffen via de lymfevaten naar de vena porta:

• 95-100% van water, glucose, aminozuren en vetzuren wordt na inname geabsorbeerd
• Absorptie van mineralen zoals calcium is afhankelijk van de hoeveelheid vitamine D
• De vitamines A, D, E en K zijn vetoplosbaar
• Er zijn specifieke transporteiwitten voor de opname van sporenelementen

Glucose hoeft niet verder verteerd te worden om opgenomen te worden. De meeste stoffen moeten vaak eerst kleiner worden gemaakt voordat ze kunnen worden opgenomen:

• Eiwitten worden het liefst afgebroken tot afzonderlijke aminozuren, maar een tripeptide voldoet ook → deze wordt opgenomen en vervolgens in de enterocyt verder afgebroken
• Vet wordt uit elkaar gehaald tot glycerol en 3 glyceriden, na opname van de enterocyt wordt het weer in elkaar gezet

Vetvertering:

90% van het opgenomen vet is in de vorm van triglyceriden. Vetvertering bestaat uit een aantal processen:

1. Emulsificatie: kauwen en churning van de maag → vet komt in bolletjes te zitten
   • Galzouten (dus ook fosfolipiden en cholesterol)
2. Digestie door maag-lipases
   • De vertering begint dus echt in de maag → 1FFA (een vrij vetzuur) wordt afgesplitst: een vrij vetzuur
   • In het duodenum geeft de I-cel CCK af → de alvleesklier gaat lipases produceren
3. Alvleesklierlipase in het duodenum
   • Er ontstaan vrije vetzuren + monoglyceriden
   • Micellen met fosfolipiden, galzouten, etc. worden gevormd
4. Micellen bewegen richting het slijmvlies van het duodenum, waar ze uit elkaar vallen en worden geresorbeerd
5. In de enterocyten worden van de vetzuren en glycerol een triglyceride gemaakt
6. De triglyceriden worden verpakt in het chylomicron en worden afgegeven aan de lymfebaan

Koolhydraatvertering:

Koolhydraten (polysachariden) worden in de koolhydraatvertering afgebroken tot monosachariden:

1. Speeksel/pancreas: amylase zet polysachariden om in oligosachariden
2. Borstelzoom: zet oligosachariden om in monosachariden (glucose, galactose, fructose)
3. Monosachariden worden via Na/glucose transporters opgenomen uit het lumen
   • M.u.v. fructose
4. Aan de basale zijnde worden monosachariden uitgescheiden via gefaciliteerde suikertransporteiwitten

Lactoseintolerantie:

Bij lactoseintolerantie wordt lactose niet goed door afgebroken tot monosachariden → kan niet worden opgenomen. Er is sprake van een lactasedefciëntie. Op een gegeven moment wordt het in de dikke darm omgezet tot H2 (waterstof). Dit kan gemeten worden in de uitgeademde lucht → wordt gebruikt om iemand te testen op lactoseintolerantie.

Eiwitvertering:

De eiwitvertering verloopt als volgt:

1. Een eiwit wordt omgezet in oligopeptides of aminozuren
2. De oligopeptides/aminozuren worden opgenomen, hierbij wordt gebruik gemaakt van:
   • Pepsine (maag)
     • Splitst de eiwitten in oligopeptiden
   • Pancreasproteasen
     • Splitst de eiwitten in oligopeptiden en aminozuren
   • Borstelzoompeptidasen
     • Splitst de eiwitten in oligopeptiden en aminozuren
     • Kan ook koolhydraten splitsen
3. Oligopeptides worden in de enterocyten verder afgebroken tot aminozuren

Zuigelingen kunnen wel intacte eiwitten absorberen.

Vitamine B12:

Vitamine B12 is gebonden aan haptocorrin. Het ondergaat tijdens de vertering een aantal processen:

1. In de maag wordt de verbinding met haptocorrin verbroken
2. In het duodenum wordt vitamine B12 gebonden aan IF (intrinsic factor) → wordt resorbeerbaar
3. In het terminale ileum wordt B12-IF geresorbeerd d.m.v. endocytose
4. Als B12 in het plasma komt is het niet meer gebonden aan IF maar wordt het gebonden aan transcobalmine

Casuïstiek

Zollinger Ellison Syndroom:

Bij het Zollinger Ellison Syndroom is er een hormoonproducerende tumor, meestal in de pancreas. Het hormoon gastrine wordt te veel geproduceerd. Gevolgen hiervan zijn:

• Hyperaciditeit (oververzuring)
• Ulcera in de maag en/of duodenum

Door toename van de HCl secretie ontstaat beschadiging van de mucosabarriëre en de mucosa zelf. Het maagzuur komt in contact met de mucosa waardoor een ontstekingsreactie ontstaat → vorming van zweren.

Chronische pancreatitis:

Bij chronische pancreatitis is er een verminderde hormoonproductie en daardoor een verminderde resorptie. Hierdoor kan bijv. steathorrhea ontstaan: een vettige ontlasting. Het enzym lipase wordt dan te weinig geproduceerd. Vaak gaat dit gepaard met afvallen. Door behandeling met pancreasenzymen kan dit opgelost worden.

Ileocoecaal resectie:

In het terminale ileum wordt het grootste deel van vitamine B12 opgenomen. Daarnaast worden er veel galzouten geresorbeerd. Mogelijke symptomen na een ileocoecaal resectie zijn dan ook:

• Diarree: door verminderde absorptie van galzouten in het ileum
  • Door de verminderde absorptie van galzouten in de dikke darm blijft de concentratie hoog, waardoor er in het colon minder water geresorbeerd wordt
• Anemie: door vitamine B12 tekort

Dit kan behandeld worden met cholecystyramine:

• Een galzouten binden → maakt galzouten niet resorbeerbaar
• Maakt galzouten osmotisch inactief

Hierdoor worden galzouten met de ontlasting afgevoerd. Door een verhoogde galzoutproductie daalt het cholesterol.

Atrofische gastritis:

Bij atrofische gastritis is er sprake van refluxklachten. Dit gaat vaak gepaard met bloedarmoede en een laag vitamine B12 gehalte → er is sprake van een pernicieuze anemie. Bij een pernicieuze anemie worden auto-antilichamen gemaakt tegen pariëtale cellen van de maag.

Het vitamine B12 tekort ontstaat door tekort aan IF (intrinsic factor), wat leidt tot een verminderde opname van vitamine B12.

Proton pomp inhibitors:

Een PPI (proton pomp inhibitor) is een maagzuurremmer. Het gebruik van PPI's kan leiden tot anemie:

1. PPI's verhogen de pH van de maag
2. Het eiwit haptocorrin (dat aan B12 vastzit) wordt minder afgesplitst
3. Vitamine B12 kan minder goed worden opgenomen
4. Er ontstaat een B12 tekort → anemie