Viktige opplysninger: Oppgaven består av 3 deler som teller likt.

Transkript

1 Ordinær eksamen, MEDSEM/ODSEM/ERNSEM4A våren 2008 Fredag 28. mars 2008 kl. 09:00-14:00 - BOKMÅL Oppgavesettet består av 3 sider Viktige opplysninger: Oppgaven består av 3 deler som teller likt. Hjelpemidler: Norsk rettskrivningsordbok Del 1. Liten gutt med store problemer. Mathias er en 7 år gammel gutt med cystisk fibrose, en genetisk sykdom som gjør at slimhinnene i luftveiene og GI tractus blir fortykket. Dette vanskeliggjør blant annet absorpsjon av næringsstoffer. Han får ofte bronkitt på grunn av hyppige infeksjoner med Pseudomonas, han er irritabel og blir fort trett. Ved en av de regelmessige undersøkelsene hos legen viser det seg at vekstkurven hans er for lav. Kliniske undersøkelser viser lave serumverdier for blant annet albumin og transferrin. Cystisk fibrose gir svært nedsatt spyttsekresjon, og også nedsatt sekresjon i tarm. Dette skyldes at den genetiske feilen rammer en luminal klortransportør som er viktig for vanntransporten. 1. Mathias får en kapsel med pankreasenzymer som gir bedre absorpsjon i tarmen. Hvilke enzymer skilles ut fra pankreas, i hvilken form foreligger de og hvordan virker de? 2. Cystisk fibrose reduserer absorpsjon av fettløslige vitaminer. Hva kan årsaken til dette være, hvilke vitaminer er det snakk om, hvilken funksjon har de og hva er deres virkningsmekanisme? 3. Mathias vekstkurve forbedrer seg over en 6-måneders periode. Hvilke aminosyrer mener du er viktigst i denne sammenheng og hvordan blir de tatt opp? 4. Under faste ved nedbrytning av aminosyrer i muskelceller for glukoneogenese og glykogensyntese i leveren må kroppen kvitte seg med nitrogen gjennom urinsekresjon fra nyrene. Skissèr kort de viktigste biokjemiske trinnene i denne prosessen. Del 2. Periferien Per er på ferie i Syden og koser seg på stranden. Da kommer en gutt som selger iskrem fra en liten kjøleboks. Det kunne være godt i varmen, tenker Per, og kjøper en stor sjokoladeis. Litt bløt var den, men den smakte ikke så verst. Ut på natten våkner Per med store magesmerter og løper ut på badet. Der spruter det ut i begge ender, og han tilbringer mye av den natten og neste dag på toalettet. Side1 av 10

2 1. Per har fått en typisk turistinfeksjon som skyldes bakterievekst i en dårlig kjølt iskrem. Disse bakteriene produserer varmestabile enterotoksiner. Hvilken reseptor aktiveres av slike toksiner i tarmen, og hvordan fører det til diaré? 2. All vanntransport i tarmen avhenger av én ATPase. Hvilken er det, og hvordan er den grunnlaget for vanntransporten? 3. Per var heldig. Det kunne vært verre, som ved en kolerainfeksjon. Hvordan fører koleratoksin til en sekretorisk diaré? 4. Beskriv modellen/prinsippet for at stående osmotiske gradienter kan gi vanntransport over tarmepitelet selv mot en osmotisk gradient over tarm-mukosa. Relatèr anatomiske strukturer i tarmen til de ulike rommene i modellen/prinsippet ved absorpsjon av vann. Del 3. (Oppgavene nedenfor besvares med 1-10 linjer). 1. Hvilken funksjon i magesekken er livsnødvendig? Hvilken sykdom oppstår hvis denne funksjonen svikter? 2. Nevn minst to hormoner som produseres i magesekken. Hvilken funksjon har de? 3. Hva er sammenhengen mellom warfarin og fyllokinon? 4. MMC (migrating myoelectric complex eller migrerende myoelektrisk kompleks) er navnet på et bevegelsesmønster som oppstår i tynntarmen etter at nedbrytning og absorpsjon av næringsstoffer etter et måltid er avsluttet. Beskriv kort dette mønsteret og dets antatte funksjon. 5. Forklar kort hvorfor en arbeidende skjelettmuskel kan ta opp store mengder glukose til tross for at insulinnivået synker under hardt fysisk arbeid. 6. Rifampicin er et antibiotikum som virker induserende på enzymer i CYP-familien. Hva betyr det at det virker induserende, hvordan skjer det, og hvordan vil det påvirke effekten av andre legemidler? 7. Hvorfor er reaktive metabolitter av legemidler og andre kroppsfremmede stoffer potensielt skadelige? Side2 av 10

3 8. Svelgeprosessen består av tre faser, hvilke? 9. Hvilke fem smakskvaliteter kan vi skille mellom? 10. Hvilke tre kjevereflekser skiller man i mellom? 11. Hvilke strukturer inngår i levertriadene? 12. Hvilke organer får sin blodforsyning fra truncus coeliacus? 13. Nevn minst 5 viktige årsaker til anemi. 14. Hvilke grupper av befolkningen står i fare for å få for lite jern fra kosten? 15. Hvilke nerver forsyner colon sigmoideum? Side3 av 10

4 Ordinær eksamen, MEDSEM/ODSEM/ERNSEM4A våren 2008 Fredag 28. mars 2008 kl. 09:00-14:00 - SENSORVEILEDNING Oppgavesettet består av sider Viktige opplysninger: Oppgaven består av 3 deler som teller likt. Hjelpemidler: Norsk rettskrivningsordbok Del 1. Liten gutt med store problemer. Mathias er en 7 år gammel gutt med cystisk fibrose, en genetisk sykdom som gjør at slimhinnene i luftveiene og GI tractus blir fortykket. Dette vanskeliggjør blant annet absorpsjon av næringsstoffer. Han får ofte bronkitt på grunn av hyppige infeksjoner med Pseudomonas, han er irritabel og blir fort trett. Ved en av de regelmessige undersøkelsene hos legen viser det seg at vekstkurven hans er for lav. Kliniske undersøkelser viser lave serumverdier for blant annet albumin og transferrin. Cystisk fibrose gir svært nedsatt spyttsekresjon, og også nedsatt sekresjon i tarm. Dette skyldes at den genetiske feilen rammer en luminal klortransportør som er viktig for vanntransporten. 1. Mathias får en kapsel med pankreasenzymer som gir bedre absorpsjon i tarmen. Hvilke enzymer skilles ut fra pankreas, i hvilken form foreligger de og hvordan virker de? Proteolytiske pankreasenzymer: trypsinogen, chymotrypsinogen, proelastase, pankreaslipase, pankreas-α-amylase, colipase, karboksypeptidase A og B, ribonuklease (RNase) og deoksyribonuklease (DNase). De tre første skilles ut i en proform som må aktiveres til henholdsvis trypsin, chymotrypsin og elastase. Trypsinogen aktiveres av enteropeptidase; proelastase og chymotrypsinogen aktiveres av trypsin. Trypsin, chymotrypsin, elastase og karboksypeptidase A og B spalter peptidbindinger og bryter dermed ned proteiner til korte peptider og aminosyrer. Trypsin, elastase og chymotrypsin er endopeptidaser, mens karboksypeptidase A og B er eksopeptidaser (spalter C-terminale aminosyrer). Pankreaslipase virker på triglycerider og bryter disse ned til monoglycerider og fettsyrer, colipase virker på fettdråper og gjør triglyceridene mer tilgjengelig for lipase, mens pankreas-α-amylase bryter ned α-1:4- bindinger i stivelse til maltose. Ribonuklease hydolyserer RNA og deoksyribonuklease hydrolyserer DNA. 2. Cystisk fibrose reduserer absorpsjon av fettløslige vitaminer. Hva kan årsaken til dette være, hvilke vitaminer er det snakk om, hvilken funksjon har de og hva er deres virkningsmekanisme? Fettløslige vitaminer tas opp i miceller sammen med fettsyrer frigjort fra triglycerider ved hjelp av pankreaslipase. Ved redusert aktivitet av lipase vil det ikke frigjøres fettsyrer i tilstrekkelig grad for opptak over Unstirred Layer og opptak av fettløslige vitaminer vil også reduseres. Det er snakk om Vitamin A, D, E og K. Vitamin A: virker som kromofor i øyet med betydning for mørke- og fargesyn. Regulerer gener for eksempel i forbindelse med differensiering av celler ved å binde seg til kjernereseptorene RAR og RXR som igjen bindes til DNA og regulerer transkripsjon. Viktig for differensiering av celler i Side4 av 10

5 fosterutvikling, differensiering av immunceller og førstelinje forsvar mot infeksjoner ved differensiering av epitelceller. Vitamin D: Regulerer gener ved å binde seg til kjernereseptoren VDR (vitamin D reseptoren) som igjen binder seg til DNA på hormonresponsive elementer (HRE) og modulerer gentranskripsjon. Vitamin D er viktig for differensiering av celler og senker derfor ofte proliferasjonshastigheten av diverse celletyper (eks. hudceller og celler i prostata; vitamin D brukes ved tilstander som psoriasis og cancer prostata). Vitamin D (1,25-diOH-vitD eller calcitriol) øker opptaket av kalsium og fosfat over enterocyttene i tarmen (øker transkripsjon av kalsium - og fosfatpumper og intracellulære kalsium-transportmolekyler), øker reabsorpsjon av kalsium fra primærurin i nyrene, reduserer gentranskipsjon av paratyroideahormon (PTH) og kollagen, type I. For å bestå bør kandidatene minst ha nevnt VDR s virkemekanisme og effekten av VDR på kalsium og fosfatopptak, renal kalsium reabsorpsjon, hemming av PTH-sekresjonen. I tillegg bør det fremkomme at det er aktivt vitamin D (calcitriol) som utøver effekten på VDR. Vitamin E: Fungerer som fettløslig antioksidant i cellemembraner og lipoproteinpartikler. Vitamin K: Nødvendig for modifisering av koagulasjonsfaktorer ved å være en nødvendig kofaktor for gamma-karboksylase som kobler på en karboksylgruppe på aminosyren glutamat i koagulasjonsfaktorer og andre Gla-proteiner (for eksempel matriks Gla-protein, Gas6 og osteocalcin). Samvirker med vitamin D ved at vitamin D øker uttrykk av osteocalcin som deretter må modifiseres vha vitamin K. 3. Mathias vekstkurve forbedrer seg over en 6-måneders periode. Hvilke aminosyrer mener du er viktigst i denne sammenheng og hvordan blir de tatt opp? Essensielle aminosyrer er lysin, isoleucin, leucin, treonin, valin, tryptofan, fenylalanin, metionin og histidin (minst fem må nevnes). Disse er essensielle fordi cellene selv ikke kan syntetisere dem. Transepitelial transport av aminosyrer, di- og tri-peptider gjennom bærerproteiner på luminal side av epitelcellene i tarmen. Denne transporten drives for en stor del av en Na + -gradient som dannes av NA + /K + -ATPase på serosa-siden. Intracellært vil di- og tri-peptider hydrolyseres til aminosyrer og videre transport ut i blodet skjer gjennom en fasilitert transport ned aminosyrenes konsentrasjonsgradient. 4. Under faste ved nedbrytning av aminosyrer i muskelceller for glukoneogenese og glykogensyntese i leveren må kroppen kvitte seg med nitrogen gjennom urinsekresjon fra nyrene. Skissèr kort de viktigste biokjemiske trinnene i denne prosessen. Aminosyrene transamineres og omdannes til en ketosyrer og avgir aminogruppen til ketoglutarat som dermed omdannes til glutamat. Glutamat avgir aminogruppen til pyruvat og danner dermed alanin. Alanin transporteres til leveren hvor aminogruppen omdannes til ammoniakk/ammonium som går inn i ureasyklus og karbonskjelettet omdannes til glukose for oppbygging av glykogen. Side5 av 10

6 Del 2. Periferien Per er på ferie i Syden og koser seg på stranden. Da kommer en gutt som selger iskrem fra en liten kjøleboks. Det kunne være godt i varmen, tenker Per, og kjøper en stor sjokoladeis. Litt bløt var den, men den smakte ikke så verst. Ut på natten våkner Per med store magesmerter og løper ut på badet. Der spruter det ut i begge ender, og han tilbringer mye av den natten og neste dag på toalettet. 1. Per har fått en typisk turistinfeksjon som skyldes bakterievekst i en dårlig kjølt iskrem. Disse bakteriene produserer varmestabile enterotoksiner. Hvilken reseptor aktiveres av slike toksiner i tarmen, og hvordan fører det til diaré? Bakterier (E.Coli) Varmestabile enterotoxiner Væskesekresjon Cl Na + K + H2O Guanylyl cyclase CFTR Protein cgmp cgmp-avhengig protein kinase ENTEROCYT Enterotoksiner binder seg til guanylyl syklase i cellemembranen som øker intracellulær cgmp. cgmp åpner den luminale Cl - kanalen CFTR som er ansvarlig for å danne den osmotiske gradienten inn i lumen som driver vanntransporten. (Denne mekanisme avviker fra den det spørres etter i oppgave 3 ved at cgmp-avhengig kinase fosforylerer CFTR direkte.) 2. All vanntransport i tarmen avhenger av én ATPase. Hvilken er det, og hvordan er den grunnlaget for vanntransporten? Na + K + ATPase som sitter basolateralt i enterocyttene og pumper 3Na + ut av cellen i bytte med 2 K + inn i cellen. Den skaper således en gradient for Na + inn i cellen. All annen transport er sekundært til denne, men hvilke andre ioner, aminosyrer eller monosakkarider osv. som inngår i transporten som så skaper en osmotisk gradient, avhenger av de ulike transportørene som finnes og/eller er aktivert i de ulike cellene i tarmen. 3. Per var heldig. Det kunne vært verre, som ved en kolerainfeksjon. Hvordan fører koleratoksin til en sekretorisk diaré? Side6 av 10

7 Ved fysiologisk stimulering av sekresjon gir koleratoksinet en vedvarende stimulering av dannelsen av camp ved at det hindrer aktiveringen av stimulerende G protein (G S ) i å slå seg av. Dette skjer normalt ved at GTP hydrolyseres til GDP og bindes ikke lenger til G s. Da opphører stimuleringen av sekresjonen. Koleratoksin hemmer denne prosessen, og stimuleringen vedvarer. VIP PGE2 Adrenalin (β-reseptor) Na + og K + H20 Cl - Na + og K + H Basalt Tight junction Cl - Kanal (CFTR) Rs Ri + GTP y Gs Gi GDP + Adenylyl - cyclase Reaksjon stoppes når GTP-Gs spaltes Hemmes av cholera toxin, fører til fortsatt sekresjon ATP camp FYSIOLOGISK RESPONS =åpning av luminal Cl kanal Kraftig + langvarig sekresjon ATP 2Cl - K + Na+ K + Na + Na + K + 2Cl - Kotransportør K + kanal 4. Beskriv modellen/prinsippet for at stående osmotiske gradienter kan gi vanntransport over tarmepitelet selv mot en osmotisk gradient over tarm-mukosa. Relatèr anatomiske strukturer i tarmen til de ulike rommene i modellen/prinsippet ved absorpsjon av vann. Side7 av 10

8 Colon KRYPTER Tynntarm Den øverste figuren viser en matematisk modell som beskriver prinsippet for væsketransport i kroppen. 3 rom A, B og C er inndelt av en semipermeabel membran (mellom A og B) og en porøs membran (mellom B og C). Osmotisk aktive partikler (elektrolytter) pumpes over den semipermeable membranen inn i B. Dette gir en osmotisk gradient som fører til at vann suges inn i B. Dette skaper et hydrostatisk trykk i B, som sender væsken over den porøse membranen over i C. Elektrolytter følger med over den porøse membranen med bulk flow. Energien til transporten ligger i den osmotiske gradienten som skapes ved aktiv transport av osmotisk aktive partikler (ioner) over den semipermeable membranen. For absorpsjon (nederste figur) tilsvarer rom B det intercellulære rom som er lukket mot lumen av tight junctions, membranen mellom A og B tilsvarer cellemembranen, og åpningen på det intercellulære rommet basalt tilsvarer den porøse membranen. Del 3. (Oppgavene nedenfor besvares med 1-10 linjer). 1. Hvilken funksjon i magesekken er livsnødvendig? Hvilken sykdom oppstår hvis denne funksjonen svikter? Produksjon av intrinsic faktor for absorpsjon av vitaminb 12. Perniciøs anemi. Side8 av 10

9 2. Nevn minst to hormoner som produseres i magesekken. Hvilken funksjon har de? Ghrelin stimulerer appetitt Histamin stimulerer syreproduksjon Gastrin stimulerer syreproduksjon Somatostatin hemmer syreproduksjon 3. Hva er sammenhengen mellom warfarin og fyllokinon? Fyllokinon er en form av vitamin K som finnes i planter og warfarin hemmer enzymet som gjendanner fyllokinon etter at det har bidratt til karboksylering av aminosyren glutamat ved syntese av forskjellige proteiner. 4. MMC (migrating myoelectric complex eller migrerende myoelektrisk kompleks) er navnet på et bevegelsesmønster som oppstår i tynntarmen etter at nedbrytning og absorpsjon av næringsstoffer etter et måltid er avsluttet. Beskriv kort dette mønsteret og dets antatte funksjon. Relativt kraftige kontraksjoner (segmentering (bare i tarmen) og etterfølgende peristaltikk) i noen minutter ca. én gang pr. time. Aktiviteten starter i ventrikkel/duodenum og flytter seg langsomt i distal retning. Nye kontraksjoner starter i ventrikkel/duodenum når foregående kontraksjonskompleks når distale ileum. MMC antas å ha en rengjøringseffekt ved at fremmedlegemer, matrester, døde epitelceller og bakterier tømmes effektivt over i tykktarmen. 5. Forklar kort hvorfor en arbeidende skjelettmuskel kan ta opp store mengder glukose til tross for at insulinnivået synker under hardt fysisk arbeid. Glukoseopptak i skjelettmuskel utføres av glucose transport protein 4 (GLUT4). GLUT4 aktiveres gjennom overføring fra det inaktive lageret til cellemembranen som svar enten på insulin eller intracellulært karbohydratforbruk. 6. Rifampicin er et antibiotikum som virker induserende på enzymer i CYP-familien. Hva betyr det at det virker induserende, hvordan skjer det, og hvordan vil det påvirke effekten av andre legemidler? Det betyr at metabolismehastigheten øker, ved at syntesen av enzymer stimuleres. Effekten av andre legemidler vil dermed kunne reduseres (vanligvis), eller økes dersom legemidlet virker via aktive metabolitter. I sjeldne tilfeller, der det dannes reaktive metabolitter (for eksempel paracetamol), vil toksisiteten kunne øke. 7. Hvorfor er reaktive metabolitter av legemidler og andre kroppsfremmede stoffer potensielt skadelige? Reaktive metabolitter er kjemisk ustabile og reagerer med proteiner eller DNA i cellene, eller fører til oksidativt stress, noe som kan føre til celleskade eller nekrose. Side9 av 10

10 8. Svelgeprosessen består av tre faser, hvilke? Den orale fase, pharynx fasen og øsofagus fasen 9. Hvilke fem smakskvaliteter kan vi skille mellom? Søtt, salt, surt bittert og umami (kjøttsmak, respons til for eksempel glutamat i proteiner). 10. Hvilke tre kjevereflekser skiller man i mellom? Lukkerefleksen, hemming av lukking og åpne refleksen. 11. Hvilke strukturer inngår i levertriadene? En gallegang, en gren fra a. hepatica og en gren fra v. porta 12. Hvilke organer får sin blodforsyning fra truncus coeliacus? Nedre del av øsofagus, ventrikkelen, duodenum, leveren, milten, pankreas. 13. Nevn minst 5 viktige årsaker til anemi. Blødninger, malabsorpsjon, jernmangel, vitamin B 12 -mangel (f.eks. mangel på intrinsisk faktor), folatmangel, økt hemolyse, nedsatt aktivitet i beinmarg, feil i hemoglobinsyntesen. 14. Hvilke grupper av befolkningen står i fare for å få for lite jern fra kosten? a) Grupper med lavt energiinntak: spedbarn/småbarn, eldre, slankere; b) grupper med høyt jernbehov (eventuelt i kombinasjon med a): kvinner i fertil alder (særlig gravide), ungdom i vekst, blodgivere. 15. Hvilke nerver forsyner colon sigmoideum? Sympatiske fibere fra plexus aorticus/hypogastricus og parasympatiske fibere (fra S2-4). Side10 av 10