c) Hvilke funksjoner har de tre ulike typene proteinfilamenter i cytoskjelettet? (3 poeng)

Transkript

1 Essayoppgaver for konteeksamen høst i IAB Oppgave 1, 10 poeng Cellens oppbygning - hovedstrukturer og cytoskjelett Den totale materien i ei animalsk celle (protoplasma) inneholder ca. 1% uorganiske ioner og består for det meste av vann (70%). Resten av protoplasma består av organiske molekyler; dvs. polymere makromolekyler (proteiner, polysakkarider, og nukleinsyrer), samt fettsyrer, lipider og små organiske molekyler (som monosakkarider, aminosyrer og nukleotider). Cytoskjelettet er viktig for animalske cellers struktur, styrke og mobilitet. Protoplasma kan inndeles i cellekjernen og cytoplasma, hvor den siste inkluderer plasmamembranen (cellemembranen) og organeller. a) Beskriv kort hva plasmamembranen, cytoplasma, og cellekjernen består av og hvordan er de bygget opp. (oppbygningen av organeller og makromolekyler skal ikke beskrives) (4 poeng) b) Cytoskjelettet består av proteinfilamenter som strekker seg som et nettverk gjennom cellen. Beskriv de tre typer proteinfilamenter som utgjør cytoskjelettet og angi de ulike oppbygningene av disse. (3 poeng) c) Hvilke funksjoner har de tre ulike typene proteinfilamenter i cytoskjelettet? (3 poeng) Sensorveiledning: a) Plasmamembranen består av et fosfolipid-dobbeltlag. Den inneholder i tillegg variable mengder av proteiner (f. eks. reseptorer, transport-proteiner, og forankrings-proteiner), glykoproteiner, og glykolipider. I tillegg inneholder plasmamembranen spesielle fettstoffer/lipider som kolesterol og sphingolipider. Cytoplasma består av cytosol og membranavgrensede organeller - endoplasmatisk reticulum (ER), golgi apparatet, mitokondrier, lysosomer og peroxisomer. Cytosol inneholder cytoskjelettet og ribosomer og består for øvrig av en tykk grunnsubstans av makromolekyler (eks. proteiner og ribonukelinsyrer), små organiske molekyler (eks. karbohydrater og aminosyrer) og uorganiske ioner/salter. Tettheten av makromolekyler i cytosol er høy (muliggjør dannelse av funksjonelle proteinkomplekser). Cellekjernen er bygget opp av en dobbel kjernemembran (nuclear envelope, indre og ytre membran) som hver består av et lipid-dobbeltlag. Den ytre membranen henger sammen med ER, og rommet mellom indre og ytre membran kalles «det perinukleære rom/cisterne». Kjernemembranen inneholder også tallrike porer (kjerneporekomplekser, regulering av protein- og RNA-transport) og den indre membranen er støttet av den nukleære lamina (intermediært filament). Innholdet i cellekjernen kalles nukleoplasma og består i hovedsak av DNA (deoxy-ribonucleic acid selve arvestoffet, RNA (ribonucleic acid), proteiner, små organiske molekyler (eks. nukleotider) og uorganiske ioner. DNA pakkes sammen med proteiner (histoner) i lange fibre som kalles kromatin - heterokromatin (tettpakket) og eukromatin (løst pakket). Under celledelingen blir kromatin tettpakket som kromosomer. Hovedtyper av RNA som produseres i nukleoplama er rrna (ribosomale RNA, proteinsyntese), trna (transfer RNA, proteinsyntese) og mrna (messenger RNA, proteinkodende). Kjernen inneholder også 1-4 kjernelegemer (nukleol/nukleoler, nucleolus/nucleoli) som er hovedsetet for produksjon av ribosomer (rrna+ ribosomale proteiner).

2 b) Cytoskjelettet består av tre typer proteinfilamenter: intermediærfilamenter, aktinfilamenter og mikrotubuli. Hver filamenttype er dannet fra sin proteinenhet: globulært aktin i aktinfilamenter, tubulin i mikrotubuli, og en familie av relaterte fibrige proteiner så som keratin, vimentin, lamin i intermediærfilamenter. Intermediærfilamenter. Enhet: ulike typer fibrøse proteiner (keratin, vimentin, lamin). Diameter: 10 nm, fleksible tau. Åtte tråder står sammen og er vridd rundt hverandre i et intermediærfilament. Danner et ikke-polarisert nettverk i cytoplasma fra cellekjernen til plasmamembranen. Når keratin og vimentin er uttrykt i samme celle, utgjør de separate nettverk, mens flere typer keratiner kan gå sammen i et nettverk. Inndeles i 3 cytoplasmatiske typer: Keratiner (i epitel), vimentin og vimentinrelaterte filamenter (i bindevev, muskelceller og gliaceller), og neurofilamenter (i nerveceller). En nukleær type; nukleære laminer (i alle animalske celler). Mikrotubuli. Enhet: globulært tubulin, den grunnleggende enheten er en tubulindimer bestående av en alpha- og en beta-tubulinenhet. Diameter 25 nm, stivt hult rør med 13 parallelle protofilamenter i kjeder. Rørene er polare med alpha-tubulin i en ende og betatubulin i den andre, dette gir grunnlag for transportretning langs mikrotubuli. Har utspring fra centrosomet (også kalt mikrotubuli-organiseringssenteret) ved kjernen. Bygges hurtig opp og ned men finnes også permanente for eksempel i cilier. I flageller og cilier er miktotubuli bundet sammen som 9 doble mikrotubuli og stabilisert av proteiner rundt en kjerne av en dobbelmikrotubuli; en struktur som kalles axonem. Aktinfilamenter. Enhet: globulært G-aktin, en enkel polypeptidkjede. G-actin polymeriserer til en totrådet polar helixstruktur; F-actin (filament), og ATP påvirker polymeriseringshastigheten. Diameter 7-9 nm, fleksibel helix. Forekommer i kryssbundne bunter, mest under cellemembranen. Aktinfilamentene er organisert enten som kontraktile bunter (stressfibre og kontraktil ring ved mitose), gel-lignende nettverk av overlappende filamenter (i cellens cortex) eller som parallelle bunter som har samme polaritet (filipodium). De bygges hurtig opp og ned, men finnes også mer stabil i kontraktile bunter og mikrovilli. Mikrovilli består av tett bundne aktinfilamenter. c) Cytoskjelettet gir cellen fasong, styrke og ytre bevegelse. I tillegg gir det intracellulær organisering av organeller og utgjør et viktig transportsystem i cellen. De tre filamentene har følgende hovedfunksjoner: Intermediærfilamenter gir cellen mekanisk styrke; til celler og vev og til cellekjernen. Gir cellen mekanisk styrke til å motstå det mekaniske stresset når cellen strekkes. Finnes også inne i kjernen og gir den styrke. Kun i multicellulære organismer, ikke i alle eukaryote som tubulin og aktin. De er også mer stabile og motstår stress bedre enn de andre mer dynamiske formene. Høy forekomst i celler utsatt for mye mekanisk stress, som muskelceller og hudepitelceller. Ulike celler har ulik andel intermediære filamenter. Keratin; hud hår negler, over 20 ulike typer. Mikrotubuli organiserer hvor organellene skal være og dirigerer intracellulær transport. De gir cellen fasong og bevegelse ved flageller og cilier. De er viktige for intracellulær transport av organeller og vesikler og utgjør det mitotiske spindel for deling av kromosomer mellom dattercellene ved celledeling. Motorproteiner på mikrotubuli sørger blant annet for at ER strekker seg ut i cellen og at Golgi posisjonerer seg riktig i forhold til ER. Bevegelse av cilier og

3 flageller skjer når mikrotubuli-kjernen bøyer seg. Epitelcellene i luftveiene har mer enn en billion cilier per kvadratcentimeter. Aktinfilamentene er ansvarlig for cellefasong og cellebevegelse, spesielt bevegelse som involverer celleoverflaten. De gir cellen fasong og styrker cellemembranen ved cellens cortex. De gir cellebevegelse ved lamellipodier/filopodier og bidrar til migrering og fagocytose. Cellen skyver seg selv frem ved å skyve aktinfilamenter bakover. De finnes i mikrovilli og i aktinringen ved mitose. Aktinfilamentene er også viktig for muskelsammentrekninger. Mikrovilli finnes for eksempel på tynntarmsepitelceller (i enormt antall og bidrar til økt absorpsjonsareal) og bidrar til migrering på leukocytter. ATP-avhengige motorproteiner på aktinfilamentene spiller en rolle for muskelkontaksjon, cellebevegelse og vesikkeltransport.

4 Oppgave 2, 10 poeng Tor Gran er 78 år gammel og legges inn på medisinsk avdeling på grunn av episoder med smerter foran i brystet med utstråling til venstre skulder og i tillegg økende grad av tung pust ved anstrengelse. Han kjenner igjen brystsmertene fra den gangen han hadde et hjerteinfarkt for noen år siden, riktig nok er ikke smertene så kraftige nå, og av kort varighet. Faktisk går smertene over så snart han tar det med ro. a) Hvilken tilstand mener du ligger til grunn for Tors brystsmerter? (2 poeng) Han har de seneste månedene merket tung pust ved anstrengelse, etter hvert med stadig mindre anstrengelse. I dagene før innleggelsen klarte han ikke å gå i trapp opp en hel etasje før han måtte stoppe opp for å få igjen pusten. b) Hvilken tilstand eller hvilke tilstander mener du ligger til grunn for Tors plage med tung pust? ( 2 poeng) c) Det er vanlig å gradere funksjonskapasiteten til hjertepasienter ved hjelp av NYHA-klasser. (New York Heart Association klassifisering). Hvilken NYHA funksjonsklasse mener du beskriver Tors tilstand i dagene før innleggelsen i sykehuset? ( 1 poeng) Legen som undersøkte Tor i mottaksavdelingen bemerket at Tor hadde en kraftig systolisk bilyd, best hørbar over andre høyre intercostalrom like ved sternum. For å avklare funnet velger legen å undersøke Tors hjerte med ultralyd. d) Gjør rede for de fysiske prinsipper som benyttes ved avbildning av hjertet med ultralyd. (2 poeng) Legen kunne ved ultralydundersøkelsen fastslå at det var redusert kontraksjonsbevegelse i myokard i venstre ventrikkels laterale vegg. Funnet var forenlig med et gammelt hjerteinfarkt i området.

5 e) Hver av bokstavene i figuren gjengitt nedenfor er relatert til forskjellige lokalisasjoner i hjertet. Hvilken av bokstavene er relatert til venstre ventrikkels laterale vegg? (1 poeng) Legen kunne ved ultralydundersøkelsen også fastslå at den systoliske bilyden var forårsaket av en aortastenose der den høyeste blodstrømshastigheten gjennom klaffen ble målt til 4 m/s. f) Gjør rede for de fysiske prinsipper som blir benyttet ved måling av blodstrømshastigheter i hjertet med hjelp av Doppler ultralyd. (2 poeng)

6 Sensorveiledning oopgave 2 Tor Gran er 78 år gammel og legges inn på medisinsk avdeling på grunn av episoder med smerter foran i brystet med utstråling til venstre skulder og i tillegg økende grad av tung pust ved anstrengelse. Han kjenner igjen brystsmertene fra den gangen han hadde et hjerteinfarkt for noen år siden, riktig nok er ikke smertene så kraftige nå, og av kort varighet. Faktisk går smertene over så snart han tar det med ro. A) Hvilken tilstand mener du ligger til grunn for Tors brystsmerter? (2 poeng) - Angina pectoris, myocardiskemi - (Evt ustabil angina pectoris) Han har de seneste månedene merket tung pust ved anstrengelse, etter hvert med stadig mindre anstrengelse. I dagene før innleggelsen klarte han ikke å gå i trapp opp en hel etasje før han måtte stoppe opp for å få igjen pusten. B) Hvilken tilstand eller hvilke tilstander mener du ligger til grunn for Tors plage med tung pust? ( 2 poeng) - Myocardiskemi (anginaekvivalent symptom med iskemisk betinget redusert pumpefunksjon i hjertet) - Hjertesvikt på grunn av tapt myocardfunksjon ( postinfarksvikt ) C) Det er vanlig å gradere funksjonskapasiteten til hjertepasienter ved hjelp av NYHA-klasser. (New York Heart Association klassifisering). Hvilken NYHA funksjonsklasse mener du beskriver Tors tilstand i dagene før innleggelsen i sykehuset? ( 1 poeng) - NYHA-klasse III - Legen som undersøkte Tor i mottaksavdelingen bemerket at Tor hadde en kraftig systolisk bilyd, best hørbar over andre høyre intercostalrom like ved sternum.

7 For å avklare funnet velger legen å undersøke Tors hjerte med ultralyd. D) Gjør rede for de fysiske prinsipper som benyttes ved avbildning av hjertet med ultralyd. (2 poeng) - Lydbølger (ultralyd) sendes fra transduceren mot hjertet. - Når lydbølgene treffer grenseflater i vev reflekteres en del av lydenergien (lydbølgene) og noe av disse reflekterte ultralydbølgene treffer transduceren som så registrerer den mottatte energien. - Tiden det tar fra lydbølgen sendes ut og til den registreres gir mulighet for å bestemme dyben fra transduceren til den reflekterende grenseflaten (lydbølgehastighet i vev = 1540 m/s) - Mengden energi (amplituden i det reflekterte ultralydsignalet) angir ekkotettheten i den avbildede struktur. Legen kunne ved ultralydundersøkelsen fastslå at det var redusert kontraksjonsbevegelse i myokard i venstre ventrikkels laterale vegg. Funnet var forenlig med et gammelt hjerteinfarkt i området. E) Hver av bokstavene i figuren gjengitt nedenfor er relatert til forskjellige lokalisasjoner i hjertet. Hvilken av bokstavene er relatert til venstre ventrikkels laterale vegg? (1 poeng) b Legen kunne ved ultralydundersøkelsen også fastslå at den systoliske bilyden var forårsaket av en aortastenose der den høyeste blodstrømshastigheten gjennom klaffen ble målt til 4 m/s.

8 F) Gjør rede for de fysiske prinsipper som blir benyttet ved måling av blodstrømshastigheter i hjertet med hjelp av Doppler ultralyd. (2 poeng) Se også svar for spørsmål D. - Frekvensen på de utsendte ultralydbølgene antas å være kjent. - Frekvensen i de mottatte ultralydbølgne kan måles- - Forskjellen i ultralydbølgenes frekvensinnhold (mellom utsendte og mottatte lydbølger) er proporsjonal med hastigheten til det objektet (blodet) som reflekterte ultralydbølgene. - For korrekt måling forutsettes at ultralydbølgen og blodstrømmens retning er sammenfallende. Foreligger det en vinkel mellom ultrlydbølgnes retning og blodstrømsretningen oppstår det en såkalt vinkelfeil i hastighetsestimatet, denne vinkelfeilen kan beskrives som en funksjon av cosinus til den foreliggende vinkel mellom ultralydbølge og blodstrømmen.

9 Oppgave 3, 10 poeng Langvarige og uspesifikke smertetilstander fra muskel-skjelett apparatet er en vanlig problemstilling som man møter som allmennpraktiserende lege. Undersøkelser har vist at en av tre voksne personer i Norge har langvarige smerter som har vart mer enn et halvt år. Fibromyalgi, kroniske muskelsmerter og uspesifiserte ryggsmerter er noen diagnoser som inngår i denne tilstanden. a) (3 poeng) Kan du nevne noe om årsaker, symptomer og eventuelle funn ved langvarige og uspesifikke smertetilstander fra muskel-skjelett apparatet? b) (2 poeng) Kan du nevne noen faktorer som kan bidra til å utløse og opprettholde plagene? c) (2,5 poeng) Dersom smertene varer lenge. Hva er det viktig å spørre pasienten om utenom det kroppslige og smertemessige? d) (2,5 poeng) Det er ikke så enkelt å behandle langvarige uspesifikke smertetilstander fra muskel-skjelett apparatet med medikamenter. Hvilke andre områder enn smertene er det viktig å fokusere på når det gjelder behandling av disse tilstandene?

10 Sensorveiledning oppgave 3, 10 poeng Langvarige og uspesifikke smertetilstander fra muskel-skjelett apparatet er en vanlig problemstilling som man møter som allmennpraktiserende lege. Undersøkelser har vist at en av tre voksne personer i Norge har langvarige smerter som har vart mer enn et halvt år. Fibromyalgi, kroniske muskelsmerter og uspesifiserte ryggsmerter er noen diagnoser som inngår i denne tilstanden. a) (3 poeng) Kan du nevne symptomer og eventuelle funn ved langvarige og uspesifikke smertetilstander fra muskel-skjelett apparatet? Årsaken til langvarige muskel-skjelettplager er som oftest ukjent, men manglende trening, statisk belastning, eller feilbelastning kan nevnes. Symptomene og smertene varierer og er som oftest diffus i utbredelse og forverres ved stress. Det er ingen spesifikke funn ved somatisk undersøkelse. Uspesifikke smertetilstander har mange navn og symptomene kan være generelle og likne og overlappe hverandre. Symptomene er ofte subjektive og generelle uten objektive funn. b) (2 poeng) Kan du nevne noen faktorer som kan bidra til å utløse og opprettholde plagene? Både biologiske, psykologiske og sosiale forhold kan bidra til dette. c) (2,5 poeng) Dersom smertene varer lenge. Hva er det viktig å spørre pasienten om utenom det kroppslige og smertemessige? Familiemessige og sosiale forhold (miljøfaktorer) Arbeidsforhold og trivsel Sykefravær Trening og fysisk aktivitet (evt røyking) Søvn, sinnsstemning og psykiske forhold (angst og depresjon) (ICF og dens hovedakser er: Kroppsfunksjoner, aktiviteter og deltakelse og miljøfaktorer. Hovedvekten legges ikke på sykdom og diagnose, men på den enkeltes funksjonsevne i samspill med omgivelsene som bestemmer deltakelse i arbeidsliv, sosiale aktiviteter.) d) (2,5 poeng) Det er ikke så enkelt å behandle langvarige uspesifikke smertetilstander fra muskel-skjelett apparatet med medikamenter. Hvilke andre områder enn smertene er det viktig å fokusere på når det gjelder behandling av disse tilstandene?

11 Å forsøke å øke funksjon og deltakelse og fokusere på mestring og livskvalitet. Det vil kunne være med på å redusere smerten fordi man bryter den «onde smertesirkelen» og fordi smerte er en sammensatt opplevelse. Imidlertid er der slett ikke alltid (og kanskje sjelden) at selve smertene blir bedre av behandling som fokuserer på funksjon, iallfall på kort sikt. Smertetilstanden gjør det ekstra utfordrende å være fysisk aktiv. Man bør være oppmerksom på faren for inaktivitet og dekondisjonering, avvergereaksjoner og bevegelses fobi, anspent muskulatur. Fysisk aktivitet kan øke funksjon og noen ganger gi bedring av smerter og symptomer. Ved uspesifikke langvarige smerte tilstander er det viktig med en helhetsforståelse av pasienten. Trygging (den onde sirkel) er et punkt man kan intervenere på, underliggende faktorer som depresjon, søvnvansker, angst, arb forhold, samliv etc. Eksempler på behandling kan være rygg rehabiliterings grupper eller andre tverrfaglig rehabiliteringstiltak, fysioterapi, kiropraktor behandling etc. Kognitiv atferdsmodell kan benyttes på uspesifikke, langvarige smertetilstander

12 Oppgave 4, 10 poeng Leveren er et livsviktig organ som har mange fysiologiske funksjoner. Sykehusavdelinger har i dag et klart større antall pasienter med kronisk, langtkommet leversykdom sammenlignet med for år siden. Årsaken er sammensatt, men økt bruk av alkohol og flere pasienter med virushepatitter er en del av bakgrunnen. Du står overfor en pasient som har kjent levercirrhose (skrumplever) som følge av langvarig misbruk av alkohol. Han har nå fått en åpenbart livstruende blødning fra øvre del av magetarmsystemet, og gastroscopi viser blødende blodårer nederst i spiserøret. A. Hvordan vil du forklare denne akutte tilstanden når du vet at levercirrhose delvis blokkerer blodstrømmen gjennom leveren? (1 poeng) B. Beskriv hvordan blod når leveren, passerer gjennom leverlobulus og kommer til det systemiske kretsløpet. (2 poeng) C Hvordan kan stormolekylære substanser passere over endotelet i de små leverkarene fra blodet til hepatocyttene og motsatt? (1 poeng) D. Beskriv hva galleblæren gjør med gallen i fastende tilstand og i forbindelse med matinntak. (2 poeng) E. Hva kan skje når det er overskudd av kolesterol i gallen i forhold til tilgjengelig mengde gallesalter? (1 poeng) F. Beskriv hva gallesaltene gjør og hvor gallesaltene til slutt blir av etter at fordøyelsesprosessen er over. (3 poeng)

13 Sensorveiledning oppgave 4 Leveren er et livsviktig organ som har mange fysiologiske funksjoner. Sykehusavdelinger har i dag et klart større antall pasienter med kronisk, langtkommet leversykdom sammenlignet med for år siden. Årsaken er sammensatt, men økt bruk av alkohol en del av bakgrunnen. Du står overfor en pasient som har kjent levercirrhose (skrumplever) som følge av langvarig misbruk av alkohol. Han har nå fått en åpenbart livstruende blødning fra øvre del av magetarmsystemet, og gastroscopi viser blødende blodårer nederst i spiserøret. a) (1p) Hvordan vil du forklare denne akutte tilstanden når du vet at levercirrhose delvis blokkerer blodstrømmen gjennom leveren? Portalblod shuntes over til det systemiske kretsløpet blant annet via submucosale veneplexa i distale øsofagus. b) (2p) Beskriv hvordan blod når leveren, passerer gjennom leverlobulus og kommer til det systemiske kretsløpet. Arterielt (a hepatica) og portalt blod blandes til arteriovenøst blod som passerer gjennom sinusoidene, blodet samles i sentralvenene i sentrum av leverlobuli og videre til vv hepaticae som tømmes i vena cava like under ve atrium (se figur nedenfor for oversikt over leverlobulus). c) (1p) Hvordan kan stormolekylære substanser passere over endotelet i de små leverkarene fra blodet til hepatocyttene og motsatt? Endotelet i sinusoidene er «fenestrert» og lekker stormolekylære substanser i begge retninger. d) (2p) Beskriv hva galleblæren gjør med gallen i fastende tilstand og i forbindelse med matinntak. I fastende tilstand lagres størstedelen av gallen i galleblæren som konsentrerer den opp ved aktiv transport av salter og vann over epitelet, konsentrerer ca 10-20x ift primær galle. Ved fødeinntak kontraheres galleblæren (vagalt og hormonelt stimulert,cck) og gallen tømmes ut i tarm. e) (1p) Hva kan skje når det er overskudd av kolesterol i gallen i forhold til tilgjengelig mengde gallesalter? Personen kan få kolesterolgallestein f) (3p) Beskriv hva gallesaltene gjør i tarmen, og hvor gallesaltene til slutt blir av etter at fordøyelsesprosessen er over. Hovedoppgaven er å danne lipiddråper med stor overflate og lite volum, og binde lipase for spalting av triglycerider i lipiddråpen. Når spalting er skjedd danner spaltingsproduktene og gallesyrene miceller som holder spaltingsproduktene i løsning i det vandige miljøet i tarmen, inntil absorpsjon finner sted. Etter som absorpsjon av fett skjer frigjøres gallesaltene og absorberes, spesielt i et spesifikt opptaksystem i distale ileum, deretter resirkuleres gallesaltene (ca 90%) gjennom v.portae tilbake til hepatocyttene og skilles ut i gallen på nytt.

14 Leverlobulus