HC13: Transport van de voedselbrij door het maag-darmkanaal

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • Dit college beschrijft de route van de voedselbrij door vanaf de oesophagus naar het rectum
• 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

Transportfuncties

Transport van de voedselbrij heeft een aantal functies:

• Calorie-inname
• Absorptie d.m.v. mechanische en chemische processen
  • Digestie
  • Absorptie van nutriënten
  • Excretie van afvalstoffen
• Vloeistof- en elektrolytenbalans onderhouden
• Verzorgen van de immunologische functie (GALT)
  • Bescherming
  • Immunologische tolerantie

Steatorrhea:

Steatorrhea is een plakkerige, witte, vettige ontlasting ontstaan door het ontbreken van de enzymen voor de vetvertering → het is een teken van malabsorptie. Het kan optreden bij exocriene-pancreas insufficiëntie.

Immunologie

De immunologische functie wordt gedaan door het lymfeklierweefsel dat in de darmwand zit (GALT), ofwel de plakken van Peyer. GALT heeft als functie:

• Beschermen tegen potentiële microbiologische pathogenen (ziekteverwekkers)
• Tolereren van bepaalde niet-immunologische stoffen

Daarnaast zijn er ook andere niet-immunologische afweermechanismen:

• Maagzuursecretie → extreem lage pH
• Intestinale mucine
• Peristaltiek
• Permeabiliteit van de epitheelcellen

Als de mucosa van de darmwand niet intact is, kunnen er pathologische micro-organismen naar binnen glippen.

Ziekte van Crohn:

Bij de ziekte van Crohn reageert het immuunsysteem niet op pathogenen → er is te weinig tolerantie van het immuunsysteem. Dit leidt tot een hoge, onnodige afweerreactie. De doorbloeding van de darmwand neemt toe en er ontstaat een ernstige ontstekingsziekte.

Regulatieniveaus

De regulatie van het maag-darmkanaal vindt plaats op meerdere niveaus:

• Endocriene mechanismen: stofjes (eiwitten) worden in het bloed afgegeven en oefenen in het maag-darmkanaal hun functie uit
  • Bijv. gastrine → leidt tot zuursecretie
• Neurale mechanismen: via de nervus vagus wordt de zuurproductie gestimuleerd
• Paracriene mechanismen: cellen worden gestimuleerd door naastgelegen cellen
  • Bijv. door histamine van ECL-cellen → leidt tot maagzuursecretie

Zenuwstelsel

Enterisch zenuwstelsel:

Het maag-darmkanaal is een uniek orgaansysteem → het heeft een eigen zenuwstelsel, het enterisch zenuwstelsel:

• Georganiseerd in plexussen die samen de "mini-brain" vormen:
  • De submucoseale plexus (Meijsner)
    • Tussen de circulaire spierlaag en muscularis mucosae
  • De plexus myentericus (Auerbach)
    • Tussen de circulaire en longitudinale spierlaag
      • Hierin liggen de zenuwknopen
• Motorfunctie:
  • Wordt gestimuleerd door Acetylcholine → zet spieren aan tot contractie
  • Wordt geïnhibeerd door VIP (vasoactieve intestinale peptide)

Het enterisch zenuwstelsel is onderdeel van het autonome zenuwstelsel. Het autonome zenuwstelsel heeft een vooral modulerende invloed op de maag-darm motoriek:

• Parasympathische innervatie leidt tot een verhoogde motoriek en secretie
• Sympathische innervatie leidt tot een verlaagde motoriek en secretie

Hormonen:

Hormonen van het maag-darmkanaal zijn onder andere:

• CCK (cholycystokerine): voor galblaas contractie
• Gastrine: voor maagzuur-productie
• Motiline: voor het schoonhouden van het maag-darmkanaal
• Secretine
• Somatostatine
• VIP

Werking:

Een impuls volgt in het maag-darmkanaal een bepaalde route:

1. Mechanoreceptoren nemen waar wat er in het lumen van het maag-darmkanaal gebeurt → geven signalen af
2. Sensorische (afferente) neuronen reageren op chemische signalen en mechanische stimulatie (rek)
3. Interneuronen geven de informatie door aan het (para)sympathische zenuwstelsel
4. Efferente secretomotorische neuronen geven het signaal af aan bijvoorbeeld:
   • Gladde spiercellen
   • Epitheelcellen
   • Bloedvatvezels
   • Entero-endocriene cellen

Motoriek-patronen:

Er zijn verschillende motorische patronen:

• Segmentale contracties: mixen en kneden
• Peristaltische contracties: nodig voor propulsie (het voortbewegen van voedsel)
• Reservoirfuncties: tonische contractie door de sfincter → de voedselbrij wordt in bepaalde gebieden van de darm wat langer gehouden

Er vinden zowel tonische als ritmische contracties plaats.

Membraanpotentiaal van gladde spiercellen:

Gladde spiercellen maken het grootste deel uit van het maag-darmkanaal:

• Reageren op neurale, hormonale of mechanische stimulatie
• Hebben vanuit pacemaker-stroompjes hun eigen intrinsieke activiteit → kunnen depolariseren en repolariseren
  • Depolarisatie: voltage-gated calciumstroom
  • Hyperpolarisatie: voltage-gated kaliumstroom

Deze motorische patronen komen tot stand door een geïntegreerd systeem van slow waves en actiepotentialen:

1. Een membraanpotentiaal varieert op spiercelniveau (slow wave)
2. Als de elektrische drempel wordt gepasseerd ontstaat er een actiepotentiaal
3. Als het actiepotentiaal voldoende kracht heeft, treedt er contractie op

Intrinsiek zijn er dus contracties mogelijk.

Oesophagus

De structuur van de wand van de oesophagus varieert:

• Het eerste 1/3 deel is dwarsgestreept spierweefsel
• Het laatste 2/3 deel is glad spierweefsel

Helemaal onderaan is er ook nog een klein deel dwarsgestreept spierweefsel.

De functie van de oesophagus is het transporteren van voedsel naar de maag. Dit transport is zowel willekeurig als onwillekeurig:

• Willekeurig transport van bolus naar pharynx
• Onwillekeurig transport van pharynx naar maag

Peristaltiek:

Peristaltiek kan in de oesophagus op 2 manieren worden opgewekt:

• Primaire peristaltiek: een voortgeleide drukgolf van craniaal naar caudaal ontstaan door de slikactie
• Secundaire peristaltiek: een voortgeleide drukgolf ontstaan door oesophagusrek

De peristaltiek wordt gereguleerd door het slikcentrum in de medulla oblongata door:

• De plexus myentericus
• Nervus vagus
• Intrinsieke myogene processen

Sfincters:

Er zijn 2 sfincters in de slokdarm:

• Bovenste slokdarmsfincter (UES: upper esophagal sfincter)
  • Een kringspier bestaande uit dwarsgestreept spierweefsel
  • De druk moet erg hoog zijn (sterke contractie) om verslikken te voorkomen
• Onderste slokdarmsfincter (LES: lower esophagal sfincter)
  • Een kringspier bestaande uit glad spierweefsel
    • Herkenbaar door longitudinale erosies
    • Te behandelen met maagzuurremmers
  • Relaxeert als de UES dicht gaat: er arriveert een peristaltische golf (5-8 seconden later)
  • Moet intact zijn → leidt anders tot een zure reflux
  • Hierbij zijn er twee soorten neuronen die een rol spelen:
    • Vagale inhiberende factoren (VIF): zorgen voor relaxatie van de kringspier
    • Vagale exciterende factoren (VEF): zorgen ervoor dat de kringspieren in rusttoestand weer contraheren
      • Rustdruk: 15-35 mm Hg

Achalasie:

Achalasie is een motorische stoornis van de slokdarm en ontstaat als volgt:

1. De functie van de nervus vagus gaat verloren door degenaratie van de zenuwuiteinden
2. De LES kan niet goed relaxeren → blijft dichtzitten, ook na slikken
   • De druk valt nooit weg naar 0
   • Er is geen sprake van voortgeleide contracties, maar van simultane contracties: op alle niveaus is er op hetzelfde moment contractie
3. Voedsel blijft achter in de oesophagus
4. De oesophagus gaat uitzetten → wordt wijd en gedecompenseerd
5. De motorische kernen degenereren (gaan kapot) en de vagale vezels werken niet meer
6. Er ontstaan passageklachten → men kan niet goed meer eten

De diagnose kan m.b.v. manometrie gesteld worden. Er zijn twee mogelijke behandelingen:

• Pneumodilatatie is een vorm van behandeling, hierbij wordt de LES m.b.v. lucht uitgerekt:

1. Met een endoscoop wordt een ballon bij de LES gepositioneerd
2. De ballon wordt opgeblazen
3. Er worden spiervezels in de LES kapotgemaakt
4. De druk in de LES valt weg

• Deze behandeling heeft ook negatieve kanten:
  • Er kan reflux ontstaan
  • Er kan een perforatie optreden
• Heller procedure: spiervezels van de LES worden chirurgisch doorgeknipt

Maag

De maag heeft verschillende onderdelen:

• Fundus: bovenkant
• Corpus: grootste deel in het midden
• Antrum: onderkant
• Pylorus: kringspier-opening naar het duodenum

Functies:

De maag heeft een aantal functies:

• Proximale deel: reservoirfunctie
• Distale deel: opstarten van het verteringsproces (kneden, mixen, etc.)
• Maaglediging

Vullen van de maag:

Bij het vullen van de maag zijn er twee motorische patronen:

1. Receptieve relaxatie
   • De maag gaat plek maken voor het eten dat gaat komen → de fundus gaat door een vasovagaal reflex verwijden
     • Een vasovagaal reflex komt via de nervus vagus
     • Dit is een passief proces
2. Maag-accommodatie
   • Als reactie op de vulling van de maag is er actieve dilatatie van de fundus
   • Dit is een modulatie van de nervus vagus en het enterisch zenuwstelsel

Voor de maaglediging is de samenstelling van de inhoud erg van belang: een vettige maaltijd blijft veel langer in de maag zitten dan bijv. bouillon met water.

Het enterisch zenuwstelsel en de nervus vagus speelt hierbij dus een belangrijke rol. Wanneer de nervus vagus wordt doorgesneden, bijv. bij vagotomie, zal iemand zich veel sneller vol voelen omdat de fundus niet kan uitzetten.

Kneden van de voedselbrij:

De motoriek van de maag is belangrijk en moet intact zijn → anders kan het verteringsproces niet op gang komen. Zo kan alleen voedsel in brokjes van kleiner dan 2 mm de pylerus passeren.

Het antrum (distale deel van de maag) zorgt voor het kneden van de voedselbrij. Dit systeem wordt aangestuurd door neurale en hormonale signalen die worden geactiveerd door feedbackmechanismen: delen die groter dan 2 mm zijn worden weer terug naar de maag geworpen voor een volgende peristaltiek. Hier is sprake van antrum contractie. Deze contractie wordt geregeld door de samenstelling van voedsel, via chemoreceptoren.

Dunne darm

De dunne darm heeft twee functies:

• Digestie
• Absorptie

De motorische en elektrische processen zij bij nuchtere en gevoede staat verschillend:

• Nuchter: MMC's
• Gevoed: kneden en propulsie

MMC:

In een nuchtere staat is er sprake van migrerende motor complexen (MMC) → contracties die zich over de gehele lengte van de darm voortbewegen. Deze MMC's lopen van de maag tot aan het ileum. De contracties ruimen grotere deeltjes die zijn achtergebleven op, zodat de maag niet vol komt te zitten. Soms worden de grotere delen doorgelaten, hierna is door het MMC de propulsie. Op het moment van voeding stoppen de MMC's onmiddellijk met werken.

Er zijn 4 fases:

1. Fase 1: er is een heel rustig elektrisch en motorisch patroon
2. Fase 2: er is een toenemende actiepotentiaal frequentie
3. Fase 3: er is een piek in elektrische en mechanische activiteit
4. Fase 4: er is verminderde activiteit

Door het systeem van de MMC's zorgt het maag-darmkanaal er dus voor dat er geen rottende stofjes in de maag en dunne darm achterblijven. Eén keer per 2 à 3 uur passeert een MMC in rustige toestand.

Colon

Het colon (dikke darm) heeft diverse functies:

• Regelen van de vloeistof- en elektrolytenbalans
• Absorptie van vloeistof- en elektrolyten
• Katabolisme (fermentatie) van koolhydraten en pname van korte ketens vetzuren
• door bacteriën
• Reservoirfunctie
• Eliminatie van bepaalde stoffen
• Motoractiviteiten
  • Segmentatie: het maximaal in contact brengen van de darminhoud met de darmwand → voortdurend trekt de darm zich samen en relaxeert
    • De zakachtige vormen van de dikke darm naar buiten heten "haustra"
  • Massa peristaltiek: het voortleiden van de dikke darminhoud → één keer in de zoveel tijd verplaatst de darminhoud een flink stuk

Rectum

Het rectum is het reservoir van de darmen. Het heeft twee sfincters:

• Interne anale sfincter: glad spierweefsel
• Externe anale sfincter: dwarsgestreept spierweefsel

Als een ballon in het rectum wordt opgeblazen (rectale distensie), neemt de druk in het rectum toe. Hierdoor zal de interne anale sfincter openen/relaxeren. Als ontlasting niet gewenst is, zal vervolgens de externe anale sfincter contraheren. Deze processen zijn beide onwillekeurig.

De ziekte van Hirschsprung:

De sfincters van het rectum kunnen invloed hebben op de grootte van het colon: bij een afwijking van het motorieke patroon van de sfincters (bijv. als ze niet kunnen relaxeren) zal er een heel groot colon ontstaan. Dit is het geval bij de ziekte van Hirschsprung:

• Er is ernstige obstipatie
• De migratie van de neurale crest cellen (voorlopers van de ganglioncellen) is vroegtijdig gestopt → er zijn geen ganglioncellen in de darmwand → de interne anale sfincter kan niet relaxeren na rek van het rectum