Kontinuasjonseksamen i fordøyelse og ernæring (MEDSEM/ODSEM/ERNSEM4A) 4. semester, kull H04, onsdag 26.04.06, kl. 09.00-14.00 Oppgaven består av 3 deler som teller likt. Totalt n sider. Ingen hjelpemidler er tillatt. Del 1. Under sin overvintring i polarisen i 1896-97 hadde Fridtjof Nansen og Hjalmar Johansen kvittet seg med sine hunder og det meste av provianten i sine anstrengelser for å nå Svalbard med kajakk før polarvinteren slo til. Provianten bestod av frosne, velnærte (fete) isbjørner og hvalross. Dietten gjennom den lange vinteren manglet totalt karbohydrater, med unntak av litt glykogen fra kjøttet. Til tross for påkjenningene, var Nansen og Johansen i meget god form da de kom fram til engelskmannen Jackson følgende vår. Begge hadde lagt på seg. Ingen fikk vitaminmangelsykdommer, og de erfarte ingen av de skadevirkningene som kan observeres hos sultende mennesker (skader i glukoseavhengig vev). Ekspedisjonen til Lewis og Clark i 1804-1806 bestod av 40-50 menn som skulle kartlegge den vestlige delen av det nordamerikanske kontinentet. Gruppen måtte etter hvert livberge seg på vilt, for det meste utmagrede hjortedyr. Til tross for god jakt med mye kjøtt, gikk mennene ned i vekt og de fikk tiltagende gastrointestinale plager. Ekspedisjonens deltagere sultet til tross for rikelig tilgang på magert kjøtt. Lewis og Clark konkluderte at fett er en nødvendig del av en kjøttbasert diett, noe som er blitt bekreftet i studier i vårt århundre. 1. Hvordan kan blodglukosenivået holdes innenfor normale rammer uten inntak av karbohydrater? Omtal substrat(er) og de metabolske veiene som brukes, og skissér relevante hormonelle reguleringsmekanismer. Karbohydrater i dietten er kilde for blodglukose hos personer som inntar en balansert kost. Denne glukosen som kommer direkte fra maten blir meget rask oksydert eller lagret som glykogen. Etter et måltid øker konsentrasjonen av glukose i blod. Etter ca. 90 minutter er blodglukosekonsentrasjonen normalisert. Deretter er det leverens produksjon av glukose som støtter blodglukosenivået mellom måltidene. To prosesser er direkte involvert i dette: glykogenolyse og glukoneogenese. Glykogenolyse bruker glykogen som substrat; glykogenet blir spaltet og senere defosforylert og fraktet ut av leveren som glukose. Glukoneogenese er den metabolske prosess som bygger opp glukose fra mindre/enklere stoffer. Pyruvat, laktat, glyserol og aminosyrer er substrater for glukoneogenese. 1
Det er ikke nødvendig å innta karbohydrater for å kunne opprettholde et normalt blodglukosenivå. Inntak av protein som gir aminosyrer under fordøyelsen kan gi adekvat substrat for glukoneogenese og stabilisering av blodglukose hvis det finnes fett i dietten. Fettet tjener som et energisubstrat for de fleste av kroppens organer, bortsett fra hjernen og blodceller. Disse vil kunne fungere ved bruk av glukose dannet fra aminosyrer, mens muskelvev, leveren, m.v. vil bruke fettsyrer som energikilde. Det siste er nødvendig da leveren har en begrenset kapasitet for omsetning av aminosyrer til glukose. Denne prosessen krever samkjøring av glukoneogenese og ureogenese. Til sammen kreves det 10 ATP for hvert glukosemolekyl som dannes fra to aminosyrer. Dette ATP må komme fra oksydativ fosforylering i mitokondriene, en O 2 -krevende reaksjonsvei. Leverens oksygentilførsel er begrenset, og dette setter et tak på hepatisk energiproduksjon. En kan regne seg fram til et tall, ca. 400 g glukose/døgn, som representer leverens glukoneogenetiske kapasitet når aminosyrer utgjør substratet. Dette tilsvarer ca. 1500 kcal/døgn, som er for lite for et aktiv menneske. Mennene til Lewis og Clark sultet nesten i hjel av såkalt Rabbit Starvation eller sult under en mager proteindiett. 2. Hvilken rolle spiller fettet i en kjøttbasert diett? En diett som er sammensatt av fett og protein kan danne en adekvat energikilde for et aktivt menneske. Aminosyrene fra proteinet blir omdannet til glukose og brukes av glukoseavhengig vev (hjerne, netthinne, blodceller). Annet vev vil kunne bruke enten fettsyrer derivert fra triacylglycerol i fettet eller ketonlegemer laget av leveren fra disse fettsyrer. En får tilnærmet ubegrenset energi til kroppens forskjellige vev med slike blandinger (ofte kalt for pemmikan ). 3. Omtal forholdet mellom mengden av inntatte proteiner og utskillelse av nitrogenholdige forbindelser i urin. Voksne mennesker som spiser en balansert diett trenger ca. 1 g protein/kg kroppsvekt/døgn for å dekke aminosyrebehovet. Kroppen har ikke et definert lager for frie aminosyrer (sirkulerende aminosyrer utgjør ca. 100 g). Omsetning av inntatte aminosyrer går enten til proteinsyntese, glukoneogenese eller til en av flere metabolske veier som bruker kun små mengder av aminosyrer som substrat. Stoffskiftet som bruker kun karbonskjelettet av aminosyrer må normalt kobles opp til ureogenese slik at en unngår ammoniakkforgiftning. Den daglige utskillelsen av urea er avhengig av den mengde aminosyrer en inntar. Dietter som kun dekker aminosyrebehovet til fornyelse av proteiner og nevrotransmittere vil ikke føre til stor utskillelse av urea. Dietter som inneholder såpass mye aminosyrer at disse kan brukes til glukoneogenese vil forårsake en større utskillelse av urea. Ved meget stor tilførsel av proteiner (aminosyremengder som langt overstiger behovet og kapasiteten for proteinsyntese og glukoseproduksjon) vil en merke maksimal produksjon og ekskresjon av urea, dessuten økt NH 4 + -innhold i urin. 2
4. Nansen og Johansen viste ingen tegn til skjørbuk eller andre vitaminmangelsykdommer. Hva kan forklaringen på dette tenkes å være? En kan ikke med sikkerhet forklare hvorfor Nansen og Johansen ikke ble rammet av skjørbuk eller andre vitaminmangelsykdom. Den store mengde kjøtt som de fortærte kan ha dekket C-vitaminbehovet da fersk eller frosset kjøtt inneholder dette vitaminet. Det er mulig at de benyttet seg av tarminnholdet. Bakterier produserer en rekke vitaminer. 5. Gjør rede for magesekkens makroskopiske og mikroskopiske anatomi, inklusive blodog nerveforsyning og lymfedrenasje (tegninger/skisser med betegnelser på strukturene kan erstatte mye tekst). Makro. (stikkord). Ligger i epigastriet og høyre hypokondrium. J-form, curvatura minor og major. Cardia, fundus, corpus, pars pylorica, pylorus. Intraperitonealt organ: omentum minus og major (rester av henholdsvis det ventrale og det dorsale embryonale krøset), danner forskjellige ligamenter (ligg. Gastrohepaticum, gastroduodenale, gastrophrenicum, gastrolienale, gastrocolicum). Plicae gastricae. Foveolae gastricae. Blodforsyning: a. gastrica sinistra direkte fra truncus coeliacus, a. gastrica dextra en gren fra a. hepatica communis. A. gastroomentalis sinistra fra a. lienalis, og a. gastroomentalis dextra fra a. gastroduodenalis (en gren av a. hepatica communis). Venene går til v. porta. Anastomoser mellom porta- og cavakretsløpet i nedre del av øsofagus (fare for øsofagusvaricer og blødninger). Lymfen drenerer til lymfeknuter i omentene og derfra til ductus thoracicus. Nervene kommer fra n. vagus (parasympatiske fibre) og ganglion coeliacum (sympatiske fibre). Mikro. (stikkord). Mucosa bestående av enlaget sylinderepitel, lamina propria og muscularis mucosae, submucosa og lamina muscularis bestående av tre lag (indre sirkulært og ytre longitudinelt og mellomliggende skrått). Ved pylorus er det indre laget fortykket til en kraftig snøremuskel, m. sphincter pylori.. Epitelet som danner tubulære kjertler med mucusproduserende celler, hovedceller (pepsinogen), parietalceller (saltsyre og intrinsic factor), og endokrine celler (gastrin- og somatotstatin-produserende særlig i pylorus-delen). 6. For å redusere syresekresjonen kunne man operere bort den nedre tredelen av magesekken. Hvorfor reduseres syresekresjonen noe, men ikke fullstendig ved en slik operasjon? Ved en slik operasjon fjerner man de gastrin-produserende celler (G-celler), men beholder parietalcellene som produserer syre. Gastrin er en viktig regulator av syresekresjonen, særlig i antrum, og hemmes av lav ph. Gastrin vil stimulere (antakelig indirekte via histamin) parietalcellene til syresekresjon. Sekresjon kan også stimuleres via vagus (M3 reseptorer både på parietalcellene og på de histaminproduserende cellene). Vagus er særlig virksom i den cephale fasen, og vil fortsatt være virksom etter operasjonen. 3
Del 2. 70-årige Per Torsen er plaget av blødninger fra tannkjøttet når han pusser tennene, og han har nok slurvet med tannrengjøringen på grunn av dette. I tillegg klager han over munntørrhet. Når du undersøker ham, finner du at enkelte av tennene er løse. Torsen forteller at han bor alene etter at konen døde for ett år siden. Siden konens bortgang har han ikke hatt regelmessige måltider, og frukt og grønnsaker er det sjeldent han får i seg. Han spiser lite fordi han ikke har matlyst. Saken blir ikke bedre av at det er vondt å tygge maten. 1. Hva heter de største spyttkjertlene, hvor ligger de og hva slags sekret utsondrer de? Gl. parotis (foran øregangen), gl. sublingualis (under tungen), gl. submandibularis (innenfor bakre, nedre kant av underkjeven). Parotis: serøs, submandibularis: blandet, hovedsakelig seromukøs, sublingualis: blandet, hovedsakelig mukoserøs. 2. Hva inneholder saliva? Vann, ioner (Na +, Cl -, K +, HCO 3 -, Ca 2+, fosfationer), mucin, amylase, lysozym, IgA, transferrin. 3. Hvilke problemer kan nedsatt spyttsekresjon (munntørrhet) føre til? Galopperende caries, hyppige infeksjoner i munnslimhinnen, problemer med å svelge mat, vanskelig å snakke. 4. Hva tror du kan ha forårsaket det blødende tannkjøttet og de løse tennene? Dårlig munnhygiene i lang tid, med tannsten og plakkdannelse, vil kunne forårsake periodontitt. I denne kroniske betennelsestilstanden vil kollagenfibre i periodontalligamenter bli nedbrutt (løse tenner, som C-vitaminmangel antageligvis vil forsterke). C-vitaminmangel pga. dårlig kosthold (forstyrrelser i dannelse av kollagenfibre, bl.a.). 4
Del 3. (Oppgavene nedenfor besvares kort). Kryss av for riktig(e) svar: 1. I porta hepatis går: A) Ductus hepaticus dx. & sin. ut fra leveren B) Grenene fra A. hepatica propria inn i leveren C) Vv. hepaticae ut fra leveren D) Grenene fra V. portae inn i leveren E) Lymfeårer ut fra leveren. 2. Disses rom er den smale mikroskopiske spalten mellom: A) Levercellene B) Endotelcellene og Kupffercellene C) Endotelcellene til de sinusoide kapillærene og levercellene D) Endotelcellene til de sinusoide kapillærene og gallekapillærene E) Levercellene og gallekapillærene. 3. Ductus choledochus: A) Ligger i Omentum majus B) Munner i Pars descendens duodeni C) Går lateralt langs Pars descendens duodeni D) Dannes ved sammensmeltingen av høyre og venstre Ductus hepaticus E) Går dorsomedialt for V. portae. 4. Hvordan virker vitamin K sammen med vitamin D på avsetning av bensubstans til skjelettet? Osteokalsin er et protein som er sentralt i avsetting av bensubstans. Transkripsjon av genet og dermed uttrykket av osteokalsin er delvis regulert av vitamin D3 via vitamin D reseptor. Gamma-karboksylering av aminosyren glutamat i osteokalsin er nødvendig for dets evne til å binde kalsium og denne karboksyleringen er avhengig av vitamin K. Dessuten er vitamin K ligand for SXR som er en transkripsjonsfaktor for en rekke målgener som er viktige i proliferasjon og differensiering av osteoblaster. 5. Gjør rede for hvordan vitamin E og C samvirker som antioksidanter. Vitamin C er et vannløslig vitamin mens vitamin E er fettløslig. Reaktive oksygenforbindelser kan forårsake dannelse av lipidradikaler i cellemembraner ved at lipidene får et uparet elektron. Disse vil kunne uskadeliggjøres av vitamin E som selv danner et radikal. Vitamin E-radikalet reagerer så med vitamin C, som avgir et proton til vitamin E-radikalet. Dermed blir vitamin E redusert, og 5
det uparede elektronet er overført fra lipidmembranen til en vannløslig forbindelse (oksidert vitamin C) som kan skilles ut av organismen. 6. Hvilke pasientgrupper er spesielt utsatt for mangel på fettløslige vitaminer? Pasienter med anoreksi, ekstremt dårlig kosthold, storkonsumenter av alkohol og mennesker med absorpsjonsforstyrrelser i tarmen som for eksempel ved Morbus Chron, ulcerøs colitt, pankreasinsuffisiens, cystisk fibrose, a-betalipoproteinemi, m.fl. 7. Hva gjør intrinsisk faktor, og hva er følgen ved mangel på denne? Fremmer opptak av vitamin B 12. Mangel gir anemi. 8. Nevn to symptomer på anemi. Blek, slapp, økt trettbarhet, forverring av andre sykdommer. 9. En rekke kroppsprosesser er avhengig av jern. Nevn to slike. Dannelse av hemo (Hb)- og myo (Mb)- globin, cytokromer (f.eks. P-450 i fase I- reaksjoner), enzymsystemer i elektrontransportkjeden og ved syntese av DNA, katalase, peroksidase. 10. Hvilke hormoner stimulerer syresekresjonen i magesekken? Gastrin og histamin. 11. Hvor og hvordan aktiveres trypsinogen? Vha. av enterokinase (=enteropeptidase) i børstesømmen i øvre tynntarm. 12. Hva slags nevroner inngår i en lokal refleks i det enteriske nervesystemet? Et sensorisk nevron, et internevron og et motorisk nevron. Det siste kan være eksitatorisk eller inhibitorisk. 13. Hvordan absorberes legemidler fra gastrointestinaltraktus? Nesten utelukkende ved passiv diffusjon. 14. Hva er hovedprinsippet for eliminasjon av legemidler? Å gjøre dem mer vannløselige, slik at de lettere utskilles. 6
15. Et legemiddel med første ordens eliminasjonskinetikk har en konstant halveringstid. Forklar hva halveringstiden er. Halveringstiden er den tiden det tar før plasmakonsentrasjonen er halvert. 7