Eksamen i fordøyelse og ernæring (MEDSEM/ODSEM/ERNSEM4A) 4. semester, kull V05, fredag , kl Gutten er blitt 5 år

Transkript

1 1 Eksamen i fordøyelse og ernæring (MEDSEM/ODSEM/ERNSEM4A) 4. semester, kull V05, fredag , kl Oppgaven består av 3 deler som teller likt. Totalt n sider. Ingen hjelpemidler er tillatt. Del 1. Gutten er blitt 5 år Moren til Andreas er stolt, hennes gutt har fylt fem år. Hun legger opp til et tradisjonelt bursdagsselskap for familien med brus, godteri i mengder, is og en bursdagskake med fem store lys. Andreas skal ha det festlig. I dag får han lov til å spise så mye godt som han bare ønsker. Men etter en stund føler han seg uvel; han får mageknip, gråter en del, bruker WC noen ganger og legger seg. Et par timer senere er han tilbake til sin vanlige gode form. Bestefaren Robert spiser også godt, særlig isen frister ham. Snart får han magesmerter han også. Han har merket lignende trøbbel det siste året når han spiste risgrøt, som han har vært svært glad i. Verken grøt eller is har plaget ham tidligere. Han spiser både yoghurt og ost uten å oppleve ubehag. De andre gjestene koser seg uten å få noen plager - det er ingen grunn til å tro at det er noe galt med bursdagsmaten. Så til oppgaven. 1. Hva er den sannsynlige felles årsak til magesmertene hos både gutten og bestefaren? Overføring av ikke-absorbert sukker fra tynntarm til tykktarm gir substrat for fermenteringsreaksjoner hos gutten og bestefaren. Bakteriell omsetning av sukkerarter fører til gassutvikling, og samtidig dannes det en økt osmotisk gradient inn i tarmlumen slik at væske holdes i lumen med diaré som følge. 2. a. Utdyp grunnen til guttens besvær. Ta med de bakenforliggende mekanismene. Barn kan spise så mye sukker at de overbelaster fordøyelsesprosessene og kapasiteten av transportmekanismer i tynntarm. En begrensende prosess kan være sukrasereaksjonen med manglende spalting av sukrose og overføring av overskuddet til tykktarm. Den passive GLUT5-medierte transport av fruktose over tynntarmepitelet kan bli begrenset hvis fruktosen i portalblodet overstiger leverens opptaks og omsetningskapasitet for fruktose. Fruktose går da videre til tykktarmen og blir fermentert med diaré som følge.

2 2 b. Hva er årsaken til bestefarens økende ubehag etter inntak av grøt og is? Hvorfor kan han spise yoghurt og ost uten problemer? Produksjon av laktase avtar med alder hos hovedandelen av verdens befolkning. De fleste mennesker mister laktasesyntese innenfor de første fem leveår. Inntak av melk uten tilstedeværelse av laktase fører til transport av melkesukker til tykktarm med følgende fermentering, smerter og diaré. Bestefaren hadde beholdt laktaseproduksjon gjennom mange år, men den har sviktet etter hvert. Inntak av fersk melk/laktose fører derfor til magesmerter hos ham som følge av overføring av melkesukker (laktose) til tykktarm. Han kan gjerne spise melkeprodukter som er gjæret og hvor laktosen er spaltet (yoghurt og ost), men opplever smerter ved inntak av ugjærede produkter som iskrem og grøt laget av fersk melk. 3. a. Tegn et tverrsnitt av tynntarm-slimhinnen (tunica mucosa jejuni) og angi hva de ulike delene av tunica mucosa heter. Tynntarmsslimhinnen omfatter tre lag: Lamina epithelialis, lamina propria og lamina muscularis mucosa. Mange studenter vil nok for sikkerhets skyld her også nevne resten av tynntarmsveggen (submucosa, muscularis interna og externa og serosa), men dette er det ikke spurt om. Tegningen bør få fram at tynntarmsslimhinnen folder seg i krypter og villi. Lamina muscularis mucosa er et sirkulært muskellag. b. Hvilke typer celler finner vi i tynntarmsepitelet, hvor er de lokalisert og hvilke oppgaver har de ulike celletypene? Enterocyter (absorptive celler) (Umodne enterocyter Mucøse celler (begerceller) Enteroendokrine celler Panethske celler Stamceller på villi, opptak av næringsstoffer. i kryptene, sekresjon av vann.) fortrinnsvis på villi, produksjon av slim, smører tarmen. fortrinnsvis i kryptene, produserer hormoner som regulerer tarmens sekresjon og motilitet. i bunnen av kryptene, medfødt immunforsvar. i bunnen av kryptene, udifferensierte celler. (I tillegg kan det hende at noen studenter husker at det finnes: M-celler over Peyerske plakk, transport av antigen fra lumen og inn i Peyersk plakk.) 4. Beskriv det autonome og det enteriske nervesystemets innvirkning på sekresjon av vann i tarmen. Det enteriske nervesystemet stimulerer sekresjon via eksitatoriske motorneuroner (transmittersubstans=acetylcholin og VIP m.fl.) og hemmer sekresjon via inhibitoriske motorneuroner (transmittersubstans=neuropeptid Y m.fl.). Disse aktiveres av afferente sensoriske neuroner via interneuroner.

3 3 Parasympatiske nerver stimulerer sekresjon gjennom aktivering av eksitatoriske motorneuroner (acetylcholin/nikotinreseptor). Sympatiske nerver hemmer sekresjon gjennom aktivering av presynaptiske α 2 -adrenerge reseptorer som hemmer frigivning av acetylcholin fra eksitatoriske motorneuroner. Del 2. Johan Jensen (55 år) er nylig utskrevet fra sykehus etter et hjerteinfarkt. Jensen har utviklet tiltagende overvekt fra han var 30 år, og veier nå 91 kg (mye bukfett). Han er 175 cm høy. Han har noe forhøyet blodtrykk, men ikke så mye at behandling har vært nødvendig. Kostholdet hans er energirikt og fettrikt, han røyker og han mosjonerer lite. 1. Hvilke kostråd og livsstilsråd trenger Jensen? (Gi en begrunnelse for svarene dine.) Både vektreduksjon og fysisk aktivitet vil redusere risiko for utvikling av diabetes type 2. Redusert energiinntak er derfor et sentralt element i kostendringen. Dette innebærer en fettfattig kost med bruk av vegetabilsk fett (rikt på en- og flerumettede fettsyrer) på bekostning av animalsk fett (rikt på mettede fettsyrer). Økt andel frukt og grønnsaker, brød og potet vil gi en mer kabohydratrik, fiberrik kost. Økt andel fisk, spesielt fet, på bekostning av kjøtt, spesielt rødt kjøtt, vil både redusere fettandel og føre til økt andel meget lange omega-3 fettsyrer. I tillegg til kostendring er motivasjon for mer fysisk aktivitet viktig hos denne pasienten. Røyking er en dominerende risikofaktor for utvikling av sykdom. Spesielt i samspill med det metabolske syndrom vil røyking øke risiko for utvikling av hjerte- og karsykdom. Han må derfor sterkt tilrådes å slutte. 2. Fett i kosten fordøyes og absorberes i tarmen før det kan utnyttes av organismen. Redegjør for hvor i tarmen dette finner sted og for hvordan fettet spaltes, absorberes i tarmcellene og transporteres videre til blodbanen. Med fett menes triacylglyserol. Sammen med triacylglyserol finnes også i kosten små mengder kolesterol (i det vesentlige som kolesterylester) og fosfolipider. Fettabsorpsjonen finner sted i tynntarmen, det meste i øvre del av jejunum. De enzymer som deltar i nedbrytingen av fett kalles lipaser. De bevirker en progressiv spalting av triacylglyserol til frie fettsyrer, 2,3-diacylglyserol og 2-mono-acylglyserol som eventuelt kan spaltes videre til glyserol og fri fettsyre av en esterase. I mavesekken virker en lipase som skilles ut fra tungeroten samt en annen som skilles ut fra parietalcellene i mavesekken. (Disse enzymene er spesielt viktige i spedbarnernæringen fordi de har evnen til å penetrere fettdråpene i melk). Det skjer bare en liten grad av emulgering i mavesekken, men så fort fettdråpene kommer over i tolvfingertarmen, utsettes de for gallesalter. Disse fungerer som detergenter og bidrar til at fettdråpene minsker i størrelse. Derved blir overflaten hvor lipasene virker større og hastigheten av spaltingen øker. Fra pankreassaften tilføres den viktigste lipasen, nemlig pankreaslipasen. Den krever nærvær av et annet pankreasprotein, kolipase, for å binde seg til fettdråpene. Under innvirkning av pankreaslipase spaltes triacylglyseridene i det vesentlige til

4 4 monoglyserider og frie fettsyrer. Fra pankreas utskilles også fosfolipase A2. Den spalter av en fettsyre på karbon nummer 2 i et fosfolipid. Derved får man en fri fettsyre og lysofosfolipid, som er en meget effektiv detergent. Sammen med gallesalter, lysofosfolipid, monoglyserider, diglyserider og frie fettsyrer, spaltes nå fettdråpene opp i ørsmå miceller. Disse inneholder også kolesterol og fettløselige vitaminer. Micellene er stabilt fordelt i vannfasen p.g.a. ladete grupper som vender ut i vannfasen. De enkle lipidene (f.eks. fettsyrer og kolesterol) i micellene står i likevekt med et lite antall lipidmolekyler i vannfasen som så p.g.a. en konsentrasjonsgradient kan diffundere gjennom unstirred water layer til mikrovillis plasmamembran. Gjennom denne tas spaltingsproduktene inn i tarmcellen via ulike transportproteiner. I tarmcellen blir de frie fettsyrene og monoglyserid reforestret til triacylglyserol. I det endoplasmatiske reticulum vil disse sammen med kolesterol, fosfolipid og apolipoproteiner pakkes sammen til store lipoproteiner som kalles kylomikroner. Disse vil skilles ut gjennom den basolaterale siden av tarmcellen og bli fanget opp av tarmtottens lymfekapillærer. Kylomikronene vil transporteres med lymfen og via ductus thoracicus tømmes i blodbanen gjennom v. cava sin. I enkelte typer fett, f.eks. melkefett, finner man fettsyrer med 10 eller færre karbonatomer. Disse vil ikke transporteres via kylomikroner, men vil passere tarmcellen og gå direkte over i v. portae p.g.a sin store grad av vannløselighet.. 3. Blodets konsentrasjon av kolesterol er viktig ved utvikling av aterosklerose. Beskriv kortfattet i hvilke lipoproteinfraksjoner kolesterol forekommer i plasma. Redegjør for faktorer i mat og drikke som påvirker konsentrasjonen av kolesterol i de forskjellige lipoproteinfraksjoner. Kolesterol forekommer i kylomikroner, very low density lipoproteiner (VLDL), low density lipoproteiner (LDL) og high density lipoproteiner (HDL). LDL er det mest kolesterolrike lipoproteinet og inneholder ca. 70 % av fastende blods totale kolesterol. Høy konsentrasjon av LDL er forbundet med høy risiko for å utvikle aterosklerose og hjerteinfarkt. Høy konsentrasjon av HDL, derimot, er forbundet med redusert risiko for koronar hjertesykdom. Dette fordi HDL har som funksjon å frakte kolesterol fra periferi til lever. De mettede fettsyrene laurin, myristin og palmitinsyre virker sterkt økende på totalkolesterol og LDL kolesterol. Myristinsyre gir sterkest økning. Transfettsyrer (fra delvis herdet plante- eller fiskefett eller i fett fra drøvtyggere, f.eks. melkefett) virker også økende på LDL kolesterol. Transfettsyrer virker dessuten reduserende på HDL kolesterol. Flerumettede fettsyrer, spesielt linolsyre, virker reduserende på total- og LDL kolesterol. Oljesyre og stearinsyre er nøytrale i sin virkning på serumkolesterol. De meget lange omega 3 fettsyrene (EPA og DHA) virker reduserende på VLDL kolesterol hos individer med en spesiell type hyperlipidemi. Kokekaffe øker LDL kolesterol. Alkohol øker HDL kolesterol. Visse typer løselige fibre reduserer totalkolesterol ved at de binder gallesyrer i tarmen og derved øker utskillelsen av kolesterol.

5 5 Del 3. Oppgavene nedenfor besvares kort (1-5 linjer). 1. Nevn tre enzymatiske prosesser hvor vitamin C fungerer som kofaktor. Karnitin-syntese, posttranslasjonell modifikasjon av kollagen, omdannelse av kolesterol til gallesyre. 2. Gjør rede for hvordan vitamin K virker. Vitamin K aktiveres ved at det først blir redusert til vitamin K kinol og deretter fungerer som kofaktor for enzymet gamma-glutamyl karboksylase, som modifiserer koagulasjonsfaktorene II, VII, IX og X etter translasjonen. (I denne prosessen dannes vitamin K epoksid som gjendannes til vitamin K kinol ved hjelp av det warfarin-følsomme enzymet vitamin K epoksid reduktase.) 3. Hva er de viktigste funksjonene til folat? Tilfører en-karbonenheter til metabolismen; metyltetrahydrofolat donerer en metylgruppe til homocystein for å lage metionin. Metionin er den viktigste kilden til metylgrupper i kroppen, f.eks. til metylering av DNA. Folater tilfører også enkarbonenheter til produksjonen av pyrimidin (tymidylate), og er derfor nødvendig for syntese av nukleinsyrer. 4. Hvordan påvirker kronisk alkoholisme plasmanivået av B-vitaminer (ta med hvilke B- vitaminer det dreier seg om)? Tarmens opptak av folater, tiamin, niacin og pantotensyre blir hemmet. Viktigst er antagelig hemming av tiaminopptak siden tiamins halveringstid i kroppen er meget kort. Tiaminmangel kan føre til Wernike-Korsakoffs syndrom med nevrologisk og psykisk påvirkning. Kan behandles med høye tiamindoser. 5. Hvordan registreres det intracellulære blodglukosenivået i ß-celler? Aktiviteten til glukokinase (GK) følger blodets glukosenivå fordi K m til dette enzymet (5,5 mmol/l) ligger litt over hvilende blodglukosekonsentrasjon. Blodklukose under ca. 5 mmol/l gir liten GK-aktivitet, mens blodglukose over ca. 5 mmol/l fører til økt GKaktivitet. ATP-nivået er tett koplet til glukoseomsetning i ß-cellene, og forholdet ATP/ADP vil derfor variere med GK-aktivitet. Dette styrer det intracellulære K + -nivået, membranpotensialet og Ca 2+ -influks. Det siste regulerer insulinsekresjonen. 6. Hva betyr det at et legemiddel har et lite distribusjonsvolum? At det hovedsakelig befinner seg i blod og ekstracellulærvæsken. Det er hydrofilt. 7. Hvorfor kan overdoser med paracetamol gi leverskade?

6 6 En liten andel av dosen omdannes via CYP (cytokrom P450) til en reaktiv metabolitt. Ved overdoser overskrides kapasiteten til å konjugere den reaktive metabolitten med glutation, og metabolitten vil i stedet reagere med cellulære makromolekyler. Dette resulterer i celleskade. 8. Hvilke er de to viktigste hormoner som regulerer kalsiumhomeostasen og hvilke fysiologiske effekter har hvert av dem på kalsiumomsetningen? PTH og vitamin D. PTH øker frigjøring av kalsium fra skjelett, stimulerer til økt omdannelse av 25-hydroksyvitamin D til 1,25-dihydroksyvitamin D. Vitamin D forsterker PTHs effekt på kalsiumfrigjøring fra ben, øker opptaket av kalsium fra tarm og reduserer utskillelsen av kalsium i nyretubuli. 9. Hvilke funksjoner har jern i kroppen? Jern inngår i O 2 -transport, O 2 -lager i muskler og i katalytiske enzymer (f.eks. elektrontransport, peroksidnedbrytning). 10. Til hvilke proteiner er jern bundet i kroppen? Hemoglobin (globin), myoglobin, transferrin, laktoferrin, ferritin (apoferritin), hemosiderin, cytokromer samt enkelte andre redoks-aktive enzymer (eks. jernsvovelproteiner). 11. Nevn minst 6 av leverens forskjellige funksjoner? Opptak av karbohydrater fra portåresystemet og omdanning av glykogen, lagring av glykogen, produksjon av lipoproteiner, nedbrytning av kroppsegne stoffer (bl.a. steroidhormoner) og kroppsfremmede stoffer (bl.a. alkohol, legemidler) i blodet, galledannelse, deltar i bilirubinstoffskiftet, syntese og sekresjon av plasmaproteiner, nedbrytning av protein til vannløselig urinstoff, lagring av vitaminer, lagring av blod. 12. Fra hvor frisettes amylase, og hvilken funksjon har dette enzymet? Spyttkjertler og pancreas. Stivelse spaltes til oligosakkarider. 13. Hvilke problemer er relatert til for liten spyttsekresjon? Galloperende caries, hyppige infeksjoner i munnslimhinnen, problemer med å svelge mat, vanskeligere å snakke. 14. Hva er årsaken til cøliaki? Glutenallergi - allergisk reaksjon på gliadin i kornprodukter. 15. Kronisk betennelse i tykktarm karakteriserer to vanlige tarmsykdommer med ukjent etiologi. Hvilke to sykdommer er dette?

7 Ulcerøs colitt og Crohns sykdom. 7