Sensorveiledning Skriftlig utsatt eksamen MD4020 semester ICD kull 09

NTNU Det medisinske fakultet Sensurfrist: 13.september 2011 Sensorveiledning Skriftlig utsatt eksamen MD4020 semester ICD kull 09 23. august 2011 Kl. 09.00 15.00 (16.00) Oppgavesettet er på 31 sider inklusive forsiden Total poengsum er 100. MCQ utgjør 60 % Det kreves 65 poeng for å bestå eksamen. Maksimalt antall poeng er angitt for hvert enkelt delspørsmål, og dette antyder omtrent hvor omfattende hvert enkelt spørsmål forventes besvart. Riktig svar på flervalgsspørsmål gir 0,5 poeng. NB! Det skal bare skrives på utleverte svarark. Det må ikke være mer enn ett fag på samme ark. Lag gjerne en skisse/tegning der det synes hensiktsmessig for å besvare spørsmålet. Vær i så fall påpasselig med navnsetting og tegnforklaring. Ekstra ark fås hos eksamensinspektørene. Ingen hjelpemidler er tillatt. Husk å sette ditt kandidatnummer på alle ark som leveres inn.. Eksaminatorer Sensor Haakon Skogseth Ingunn Bakke Marius Altern Øvrehus Fagansvarlig på eksamensdagen: Haakon Skogseth mobil: 90958493 Ingunn Bakke mobil: 98485755 Studieseksjonen 73598862 1

Eksamensoppgaver MD4020 semester ICD kull-09 høst 2011 utsatt eksamen Nyrefysiologi Knut Aasarød Oppgave 1 (10 poeng) De fleste av nyrenes funksjoner er relatert til glomerulær filtrasjonshastighet (GFR). Ved sviktende nyrefunksjon fjernes avfallstoffer mindre effektivt, håndtering av elektrolyttbalansen blir dårligere, produksjonen av hormoner avtar, syre/base forstyrrelser oppstår, med mer. GFR er det beste enkeltmål på disse endringene og brukes derfor i stor grad både i klinikk og forskning. a. Definer / forklar fysiologisk hva vi mener med GFR. (2 poeng) b. GFR kan bestemmes ved hjelp av ulike metoder. Forklar hvordan følgende metoder utføres og hvordan de avspeiler GFR. (0,7 poeng per metode, det vil si 3,5 poeng totalt) i) Inulin clearance ii) Kreatinin clearance iii) EDTA clearance iv) s-kreatinin v) estimert GFR ved hjelp av MDRD formel c. Diskuter fordeler og ulemper ved de fem metodene nevnt ovenfor (0,7 poeng per metode, det vil si 3,5 poeng totalt) d. Hvilken metode vil du anbefale hvis man trenger et høyt presisjonsnivå (for eksempel før nyredonasjon), og hvilken metode vil du anbefale brukt i allmennpraksis for vanlig vurdering av nyrefunksjonen til en pasient? (1 poeng) 2

Mikrobiologi Kåre Bergh Oppgave 2 (10 poeng) Fredrik er 28 år og tidligere frisk. Han har i knapt ett døgn vært høyfebril, i dårlig allmenntilstand og har utviklet intense smerter i venstre legg. På mistanke om alvorlig bløtdelsinfeksjon innlegges han i ortopedisk avdeling, hvor det ved et eksplorativt inngrep tas biopsier fra underhud, fascie og muskulatur. Makroskopisk er det nekrotiske forandringer i muskulatur, og dette nødvendiggjør et større kirurgisk inngrep med fjerning av alt synlig nekrotisk vev. Gram-preparat fra biopsiene viser rikelig med bakterier. a. På et generelt grunnlag: Nevn virulensfaktorer som kan være av betydning for at bakterier er patogene. (2 poeng) b. Navngi komponenter som inngår i celleveggen hos bakterier. Bruk gjerne en skisse. Angi spesielt de viktigste forskjeller mellom Gram-positive og Gram-negative bakterier. (4 poeng) c. Laboratoriet rapporterer at bakterien som isoleres fra biopsiene er Streptococcus pyogenes, også kalt gruppe A-streptokokker (GAS). Beskriv hvordan laboratoriet har gått frem for å identifisere bakterien fra kolonier på blodagar. (2 poeng) d. Antibiotikabehandling ble gitt intravenøst i form av penicillin G og clindamycin. Beskriv virkningsmekanismen for penicilliner. (2 poeng) 3

Immunologi Vibeke Videm Oppgave 3 (10 poeng) Ivar (14 måneder) har fått en akutt infeksjon med respiratorisk syncytialt virus (RSV). Han er tungpusten, hoster og har feber. Det er første gang han er smittet av akkurat dette viruset. a. Forklar mekanismene for hvordan epitelcellene i Ivars luftveier beskytter seg mot viruset. (2 poeng) b. Hvilke celler fra immunsystemet er de mest sentrale i det tidlige forsvaret mot infeksjonen, og hvordan fungerer de? (2 poeng) c. Forklar hvordan T-celler aktiveres og bidrar til forsvaret ved infeksjonen, herunder også hvor de nødvendige primingcytokinene kommer fra. (4 poeng) d. Hvordan vil hukommelsesceller etter infeksjonen bli aktivert og fungere, hvis Ivar igjen smittes av RSV om et år? (2 poeng) 4

Nevrologi Trond Sand Oppgave 4 (10 poeng) a. Søvn er delt inn i ulike stadier. Hvilke søvnstadier har vi? Forklar hvordan vi kan skille søvnstadiene fra hverandre ved å måle elektrisk hjerneaktivitet (EEG), øyebevegelser (elektro-okulografi (EOG)) og elektromyografi (EMG). (4 poeng) b. Nevn tre grunner til at mennesker og dyr har behov for søvn. (3 poeng) c. Nevn to av de viktigste cellegruppene (kjernene) i sentralnervesystemet som er involvert i søvnreguleringen, og forklar kort hvordan disse virker inn på de fysiologiske forandringene som opptrer under søvn. (3 poeng) 5

Nyrefysiologi Knut Aasarød Oppgave 1 (10 poeng) De fleste av nyrenes funksjoner er relatert til glomerulær filtrasjonshastighet (GFR). Ved sviktende nyrefunksjon fjernes avfallstoffer mindre effektivt, håndtering av elektrolyttbalansen blir dårligere, produksjonen av hormoner avtar, syre/base forstyrrelser oppstår, med mer. GFR er det beste enkeltmål på disse endringene og brukes derfor i stor grad både i klinikk og forskning. a. Definer / forklar fysiologisk hva vi mener med GFR. (2 poeng) b. GFR kan bestemmes ved hjelp av ulike metoder. Forklar hvordan følgende metoder utføres og hvordan de avspeiler GFR. (0,7 poeng per metode, det vil si 3,5 poeng totalt) i) Inulin clearance ii) Kreatinin clearance iii) EDTA clearance iv) s-kreatinin v) estimert GFR ved hjelp av MDRD formel c. Diskuter fordeler og ulemper ved de fem metodene nevnt ovenfor (0,7 poeng per metode, det vil si 3,5 poeng totalt) d. Hvilken metode vil du anbefale hvis man trenger et høyt presisjonsnivå (for eksempel før nyredonasjon), og hvilken metode vil du anbefale brukt i allmennpraksis for vanlig vurdering av nyrefunksjonen til en pasient? (1 poeng) 6

Svar oppgave 1 a. Glomerulær filtrasjonshastighet (GFR) Defineres som det volum som filtreres ut over filtrasjonsbarriæren og ut i Bowmans rom pr tidsenhet, som regel ml/minutt. (volumet blir av og til kalt primærurin) b. i) Inulin clearance: Inulin infunderes (intravenøst) med en bestemt hastighet for å gi en konstant serumkonsentrasjon under samleperioden. Inulin filtreres fritt ut til Bowmans rom. Urin samles så i en definert periode. På basis av urin volum og inulin konsentrasjon i urin og serum, bestemmes inulin clearance. ii) Kreatinin clearance Kreatinin dannes i en relativ konstant hastighet fra muskulatur og skilles fritt ut i Bowmans rom. På basis av urin volum og kreatinin-konsentrasjon i urin og serum, bestemmes kreatinin clearance. iii) EDTA-clearance En definert mengde av en radioaktiv isotop, som bare skilles ut renalt, infunderes intravenøst ved starten av undersøkelsen. På bestemte tidsintervall, som oftest to ganger, måler man konsentrasjonen av isotopen, og ut fra pasientens vekt kan man bestemme hvor fort isotopen fjernes fra blodet. Dette vil da gi et estimat for GFR. iv) s-kreatinin. Måles som konsentrasjon av kreatinin i serum(µmol/l) v) Estimat av GFR ved hjelp av MDRD-formelen. GFR estimeres ved hjelp av en matematisk formel ut fra s-kreatinin, pasientens kjønn, alder og rasetilhørighet. c. Inulin clearance. Inulin clearance vil være lik GFR siden Inulin verken skilles ut eller reabsorberes over nyretubuli. (Gullstandarden) Krever imidlertid innleggelse, infusjon av Inulin for å få konstant serumkonsentrasjion, urin kateter må legges inn for å få nøyaktig urinvlum. Inulin er dessuten kostbart, vanskelig å analysere. Brukes nå kun i forskning. Kreatinin clearance: Infusjon trenges ikke siden kreatinin finnes i blodet. Kreatinin skilles ut over nyretubuli, slik at den målte clearnce vil være større enn GFR. Det kreves dessuten nøyaktig urinsamling. EDTA-clearance. Gir et godt estimat av GFR. Krever intravenøs infusjon, og blodprøver på visse intervall etter infusjonen. S-Kreatinin. Lett tilgjengelig blodprøve. Lav følsomhet for å avspeile endringer i GFR. Avhengig av muskelmasse og alder. Estimert GFR ut fra MDRD-formelen. 7

Alle nødvendige data lett tilgjengelig (alder, kjønn, s.kreatinin, rase). Lite egnet ved raske endringer i GFR. Noe underestimering av GFR ved nær-normale verdier. d. For nyredonasjon: EDTA-clearance. I allmennpraksis: Estimert GFR ut fra MDRD-formelen. 8

Mikrobiologi Kåre Bergh Oppgave 2 (10 poeng) Fredrik er 28 år og tidligere frisk. Han har i knapt ett døgn vært høyfebril, i dårlig allmenntilstand og har utviklet intense smerter i venstre legg. På mistanke om alvorlig bløtdelsinfeksjon innlegges han i ortopedisk avdeling, hvor det ved et eksplorativt inngrep tas biopsier fra underhud, fascie og muskulatur. Makroskopisk er det nekrotiske forandringer i muskulatur, og dette nødvendiggjør et større kirurgisk inngrep med fjerning av alt synlig nekrotisk vev. Gram-preparat fra biopsiene viser rikelig med bakterier. e. På et generelt grunnlag: Nevn virulensfaktorer som kan være av betydning for at bakterier er patogene. (2 poeng) f. Navngi komponenter som inngår i celleveggen hos bakterier. Bruk gjerne en skisse. Angi spesielt de viktigste forskjeller mellom Gram-positive og Gram-negative bakterier. (4 poeng) g. Laboratoriet rapporterer at bakterien som isoleres fra biopsiene er Streptococcus pyogenes, også kalt gruppe A-streptokokker (GAS). Beskriv hvordan laboratoriet har gått frem for å identifisere bakterien fra kolonier på blodagar. (2 poeng) h. Antibiotikabehandling ble gitt intravenøst i form av penicillin G og clindamycin. Beskriv virkningsmekanismen for penicilliner. (2 poeng) 9

Svar oppgave 2 a. Kapsel (primært: hindre fagocytose, ) Toksiner (ekso- og endotoksin) Produksjon av enzymer (fremmer invasjon/spredning) Pili (evt fimbrier) (adheranse til vertceller) Evne til å overleve i fagocytter b. Gram-positive (fra innerst mot ytterst): Cytoplasmamembranen Peptidoglykanlaget (tykkere i Gram-positive) med teikoinsyre og lipoteikoinsyre Evt kapsel (polysakkarid eller protein) Gram-negative (fra innerst mot ytterst): Cytoplasmamembranen Peptidoglykanlag (tynt i Gram-negative) Periplasmatisk rom Ytre membran med poredannende proteiner (poriner) og lipopolysakkarid (LPS / endotoksin) Evt kapsel (polysakkarid eller protein) Både Gram-positive og Gram-negative kan ha eksterne strukturer som flageller, pili og fimbrier c. Gram-farging og mikroskopi: Gram-positive kokker (evt observeres kjeder) Katalase-reaksjon: Negativ Bakterien er ikke følsom for optochin-lapp på agarmediet Det observeres beta-hemolyse Bakterien er følsom for bacitracin (dvs det observeres hemning rundt bacitracin-lapp på agarmediet alternativt kan anføres at Gruppe A-antigenet påvises immunologisk d. Beta-laktamantibiotika binder seg til penicillinbindende proteiner (PBP) som er enzymer nødvendige i peptidoglycansyntesen: viktigst er transpeptidaser (som er ansvarlige for kryssbindingene mellom peptidkjedene i peptidoglykanet,). Hemning av transglycosylaser (som en ansvarlig for forlengelsen av disakkaridene N-acetyl- glukosamin og N-acetylmuraminsyre) regnes av de fleste også som en viktig effekt. (Evt kan også nevnes hemning av carboxypeptidaser for bryte binding mellom to terminale D-ala D-Ala i pentapeptidet ). Oppbyggingen av celleveggen svekkes derved, og nedbryting aksentueres ved at autolysiner får overtak. 10

Immunologi Vibeke Videm Oppgave 3 (10 poeng) Ivar (14 måneder) har fått en akutt infeksjon med respiratorisk syncytialt virus (RSV). Han er tungpusten, hoster og har feber. Det er første gang han er smittet av akkurat dette viruset. e. Forklar mekanismene for hvordan epitelcellene i Ivars luftveier beskytter seg mot viruset. (2 poeng) f. Hvilke celler fra immunsystemet er de mest sentrale i det tidlige forsvaret mot infeksjonen, og hvordan fungerer de? (2 poeng) g. Forklar hvordan T-celler aktiveres og bidrar til forsvaret ved infeksjonen, herunder også hvor de nødvendige primingcytokinene kommer fra. (4 poeng) h. Hvordan vil hukommelsesceller etter infeksjonen bli aktivert og fungere, hvis Ivar igjen smittes av RSV om et år? (2 poeng) 11

Svar oppgave 3 a. De setter seg i en antiviral tilstand: De produserer IFN-alfa (et viktig type I-interferon), IL-12 og IL-15, samt øker ekspresjonen av reseptorer for type I-interferoner. IFN-alfa inhiberer virusreplikasjon og celleproliferasjon, som bidrar til å begrense spredningen av virus. INF-alfa øker også ekspresjonen av HLA klasse I og peptidlastingen i HLA-klasse I. Derved kan cellen lettere vise frem virusrelaterte antigener og varsle at den er infisert. Alle disse cytokinene aktiverer NK-celler, slik at infiserte celler lettere kan drepes og virusspredning forhindres. b. NK-celler spiller en sentral rolle i det tidlige virusforsvaret. De integrerer signaler fra flere reseptorer på målcellen, som i hovedsak forteller om målcellen har nedregulert HLA klasse I som følge av virusinfeksjonen, eller om målcellen uttrykker stressmolekyler som MIC-A og MIC-B. Hvis summen av signalene tilsier at målcellen er infisert, blir den drept, slik at virusspredning hindres. Granzymer som induserer apoptose i målcellen er en viktig drapsmekanisme. c. Myeloiddendrittiske celler internaliserer virusrelatert materiale, for eksempel debris fra nekrotiske celler. Faresignaler, for eksempel via Toll-like reseptorer og komplementreseptorer, bidrar til at de aktiveres. De vandrer til lokale lymfeknuter hvor de presenterer antigen på HLA klasse I (via krysspriming/krysspresentasjon) og klasse II. Først aktiveres CD4+ T-celler via antigen på HLA klasse II (signal 1) og kostimulering via B7 til CD28 (signal 2). Priming-cytokiner (IL-12 og interferon-gamma) skilles ut fra dendrittiske celler og NK-celler, og bidrar til å vri responsen i retning av Th1, og det dannes CD4+ Th1-hjelperceller. Deretter kan dendrittiske celler presentere antigen på HLA klasse I for CD8+ T-celler (signal 1) og kostimulere via B7 til CD28 (signal 2). Med hjelp fra Th1-cellene utvikles de CD8+ cellene til cytotoksiske T-celler. Priming-cytokiner her er mindre godt kartlagt, men omfatter trolig IL-7, IL-12, IL-15 og IL-2, som kommer fra dendrittiske celler og Th1-celler. De cytotoksiske cellene vandrer ut til infeksjonsstedet og dreper virusinfiserte celler. Disse identifiseres ved at de fremviser virusrelatert peptid i HLA klasse 1. Et fullstendig svar må ha med både CD4+ Th1-celler og CD8+ cytotoksiske celler, selv om det er cytotoksisteten som er den nødvendige effektormekanismen. (Det vil dannes noen Th2-celler som hjelper B-celler til produksjon av antistoff, men dette er av mindre betydning.) d. Ved sekundærresponsen vil de viktigste hukommelsescellene være CD8+. Noen er nesten ferdige cytotoksiske celler. Når dendrittiske celler fanger opp virusrelatert materiale og fremviser det på HLA klasse I til hukommelsescellene, modnes disse raskt ferdig, vandrer ut til infisert vev og dreper infiserte epitelceller. Andre hukommelsesceller er noe mindre differensiert. Når de oppdager antigen på dendrittiske celler, modnes de videre og gjennomgår også celledeling slik at det dannes et stort antall nye cytotoksiske effektorceller. Gjennom raskt innsettende drap av infiserte celler kan i beste fall infeksjonen slås ned så fort at den blir subklinisk (dvs. ikke gir symptomer), eller Ivar får bare en svak infeksjon som går over etter kort tid. (Noen hukommelsesceller er CD4+ Th1- celler, som aktiveres på samme måte som beskrevet. Th1-celler kan hjelpe NK-celler (via cytokiner) slik at også disse blir mer effektive tidlige i infeksjonen. Det vil i liten grad være aktivering av naive T-celler, fordi hukommelsesaktivering prioriteres fremfor å bruke 12

ressurser til ny aktivering. Svar som fremhever at CD4+ Th1 hukommelsesceller er viktige for rask aktivering av naive CD8+ celler eller CD8+ hukommelsesceller, tar feil.) 13

Nevrologi Trond Sand Oppgave 4 (10 poeng) d. Søvn er delt inn i ulike stadier. Hvilke søvnstadier har vi? Forklar hvordan vi kan skille søvnstadiene fra hverandre ved å måle elektrisk hjerneaktivitet (EEG), øyebevegelser (elektro-okulografi (EOG)) og elektromyografi (EMG). (4 poeng) e. Nevn tre grunner til at mennesker og dyr har behov for søvn. (3 poeng) f. Nevn to av de viktigste cellegruppene (kjernene) i sentralnervesystemet som er involvert i søvnreguleringen, og forklar kort hvordan disse virker inn på de fysiologiske forandringene som opptrer under søvn. (3 poeng) 14

Svar oppgave 4 a. Non-REM søvn stadium I (døs), II, III og IV (alternativt N1-N3, der N3 tilsvarer III eller IV (=slow wave sleep-sws) I - theta (4-7 hz), alfa forsvinner, verteksbølger kan forekomme, langsomme øyebevegelser II - søvnspindler, verteksbølger og K-komplekser III - 20-50% deltaaktivitet (evt ">75uV" som tilleggsopplysning) IV - >50% delta (0-3 Hz) REM rapid eye movement, alfa/theta 5-13 Hz og veldig lavamplitudig EMG (evt sagtakk-bølger) b. Vedlikehold/ oppbygging (anabol effekt) på kroppsfunksjoner. Energisparing Konsolidere hukommelsen, huske bedre (innlæring i varig minne) Dvale/vintersøvn c. Thalamus (spesielt nu retikularis) Raphekjerne og locus ceruleus basal forhjerne bakre hypothalamus (hypokretinholdig cellegruppe) nu retikularis pontis/pontin retilulærsubstans 15