Ordinær eksamen, MEDSEM/ODSEM/ERNSEM4A høst 2008 Fredag 10. oktober 2008 kl. 09:00-14:00 - BOKMÅL Oppgavesettet består av 4 sider Viktige opplysninger: De tre delene teller likt Hjelpemidler: Norsk rettskrivningsordbok Del 1. En tøff start på livet Kari og Petter Edvardsen hadde gledet seg veldig til å bli foreldre. Lille Even ble født tidlig om morgenen den 20. februar, og veide 3569 gram. Han liknet mest på sin far, med sine blå øyne og sitt lyse hår. Allerede på kvelden den 20. februar fikk Kari og Petter beskjed fra legen om at noe kanskje ikke var helt som det skulle være med Even. Han så ut til å være født med noe legen kalte anorektal misdannelse. A. Gjør rede for tarmens utvikling i fosterlivet fra plommesekken til starten på midttarmens rotasjon. Bruk gjerne en tegning. Pasienter med anorektale misdannelser må opereres for å kunne fungere tilnærmet normalt. I første omgang ble derfor lille Even operert to dager etter fødselen, og fikk utlagt tarm til pose på magen. B. Hva er anorektale misdannelser? C. Gjør rede for defekasjonsrefleksen. Hvilke signaler er det som regulerer denne refleksen? Da Even var blitt 3 måneder ble han operert på nytt. Det ble laget et hull i huden der endetarmen skulle vært, og tarmen ble trukket ned og sydd fast til dette hullet, slik at han fikk en ny endetarmsåpning. Operasjonen var vellykket, men gjennom hele oppveksten hadde Even problemer med treg mage og problemer med å få tømt tarmen. 1
D. Hvilke kost og livsstilsråd vil du gi en pasient med gjentatte plager med forstoppelse? E. Hvilke stimuli aktiverer den intestinale fasen av fordøyelsesprosessen, og hva er det efferente svar? F. Hvilken funksjon har bakteriene i tykktarmen? Del 2. Villedende reklame Nordmenn spiser i økende grad ferdigmat. Næringsmiddelindustrien markedsfører gjerne sine produkter ved å referere til effekter av stoffer og matvareingredienser på fordøyelse og metabolisme. For eksempel kan man lese på pakken til noen produkter: Tilsatt sukker med lav glykemisk indeks. A. Definér glykemisk indeks og forklar hvordan den beregnes. Fruktose benyttes ofte som søtningsmiddel i mange matvarer og det har vært anbefalt at man tilsetter fruktose som søtstoff ved tillaging av forskjellige måltider, fordi fruktose har lavere glykemisk indeks enn glukose. B. Hvorfor gir fruktose lavere insulinstigning enn glukose (inntatt i ekvimolare mengder)? Det som ikke står i reklamen eller på pakkene fra produsenter av ferdigmat tilsatt fruktose er at sukkeret bidrar til fettsyresyntese i leveren. Som legestudent med god kunnskap om karbohydratmetabolisme synes du dette er uansvarlig og du formulerer et brev til ernæringsfysiologen hos en stor matvareprodusent hvor du forklarer presist hvordan dette henger sammen. C. Forklar i brevet til matvareprodusenten hvordan fruktose inntatt i store mengder kan bidra til økt VLDL i blodet. D. Hvordan kan fruktose i små mengder øke omsetningen av glukose (glykolyse) i leveren? E. Angi hvilke transportører fruktose bruker over tarmepitelet og inn i celler og i annet vev. Gjør rede for hva som driver transporten, og hvilke av transportørene som er regulert av insulin. Fruktose inngår i den integrerte metabolismen. AMP-kinasen er en viktig regulator av integrert metabolisme. F. Nevn minst to metabolske effekter som AMP-kinasen har innvirkning på. 2
Del 3. (Oppgavene nedenfor besvares med 1-5 linjer). 1. Forklar hvorfor oppholdstiden i ventrikkelen avhenger av måltidets sammensetning. 2. Nevn noen faktorer som beskytter slimhinner i GI-tractus mot angrep fra fordøyelsessekreter. 3. Hvordan kan rakitt påvises? 4. Hvilke fettløselige vitaminer gir toksiske effekter ved et for høyt inntak? 5. Målinger av H 2 i ekspirasjonsluft er brukt i diagnostikk av laktoseintoleranse. Forklar sammenhengen. 6. Forklar utvikling av ketoacidose ved ubehandlet diabetes type 1. 7. Nevn i rekkefølge fra lumen lagene i veggen i jejunum. 8. Hvilke sekretoriske faktorer fra pancreas er viktige for fordøyelsen av lipider? 9. Hvordan absorberes de fleste legemidler som gis pr os? 10. Hvilke aminosyrer sendes ut fra muskel under faste, og hva brukes de til? 11. Hvorfor bruker narkomane natrium bikarbonat sammen med amfetamin (en svak base)? 12. Nevn noen prinsipielt forskjellige mekanismer som kan føre til diaré. Gi eksempler på tilstander der de ulike mekanismene er sentrale. 3
13. Hvilket stoff i vanlige matvarer øker kolesterol mest? 14. Hvordan aktiveres de primære afferente neuronene i tarmen og hvilken transmittersubstans er særlig viktig her? 15. Hvilken betydning har det at Cajalceller står i elektrisk kontakt med andre celler? 4
Ordinær eksamen, MEDSEM/ODSEM/ERNSEM4A høst 2008 Fredag 10. oktober 2008 kl. 09:00-14:00 - SENSORVEILEDNING Oppgavesettet består av 7 sider Viktige opplysninger: De tre delene teller likt Hjelpemidler: Norsk rettskrivningsordbok Del 1. En tøff start på livet Kari og Petter Edvardsen hadde gledet seg veldig til å bli foreldre. Lille Even ble født tidlig om morgenen den 20. februar, og veide 3569 gram. Han liknet mest på sin far, med sine blå øyne og sitt lyse hår. Allerede på kvelden den 20. februar fikk Kari og Petter beskjed fra legen om at noe kanskje ikke var helt som det skulle være med Even. Han så ut til å være født med noe legen kalte anorektal misdannelse. A. Gjør rede for tarmens utvikling i fosterlivet fra plommesekken til starten på midttarmens rotasjon. Bruk gjerne en tegning. Tarmen utvikles fra plommesekken i forbindelse med fosterets folding. I 3. fosteruke vokser ektodermen mer enn endodermen, både i lengderetningen cranio-caudalt og sideveis, dorsolateral. Dette tvinger fram en folding av fosteret slik at de caudale og craniale delene av fosterplaten foldes inn under fosteret. Slik bringes deler av plommesekken inn i fosteret og danner et rør som ender blindt både ved munnen cranialt og ved endetarmen/cloaca caudalt. Restene av plommesekken blir etter hvert en del av navlestrengen. Midttarmens forbindelse med plommesekken gjenfinnes som et ligament i navlestrengen. Midtarmen fortsetter å vokse og på grunn av plassmangel i bukhulen skyves den på et visst tidspunkt ut i navlestrengen. Pasienter med anorektale misdannelser må opereres for å kunne fungere tilnærmet normalt. I første omgang ble derfor lille Even operert to dager etter fødselen, og fikk utlagt tarm til pose på magen. 5
B. Hva er anorektale misdannelser? Anorektale misdannelser betegner en gruppe misdannelser med mangelfull åpning av endetarmen. Det finnes ulike varianter, fra fullstendig mangel på åpning (atresi), til ulike typer av misdannelser der endetarmen har åpning til urinveiene (hos gutter) eller skjeden/vestibulum (hos jenter). (NB dette er ikke veldig grundig dekket på forelesning, så studentene kan ikke forventes å legge ut i stor detalj, men det er nevnt at misdannelser knyttet til endetarmen kan inkludere ulike former for forbindelse mellom tarm og urinveier/skjeden, og dette bør de også klare å rekapitulere ved å ta utgangspunkt i den normale utviklingen av urinveier/endetarm som er dekket i forelesning og gjennom handouts. Dessuten gir faktisk selve oppgaveteksten her mye av svaret). C. Gjør rede for defekasjonsrefleksen. Hvilke signaler er det som regulerer denne refleksen? Rectum er vanligvis tom. Etter et måltid øker frekvensen og styrken av massebevegelser i colon (gastrocolisk refleks). En massebevegelse kan flytte innholdet i store deler av colon distalt slik at rectum blir fylt. Dette fører til reflektorisk relaksasjon av den interne anale sphincter (glatt muskulatur, autonom kontroll) og volontær kontraksjon av den eksterne anale sphincter (tverrstripet muskulatur).volontær relaksasjon av den eksterne sphincteren tillater tømning av feces gjennom de åpne sphincterne. Refekssenteret ligger i den sakrale delen av ryggmargen og reguleres av høyere avsnitt. Det parasymaptiske nervesystem er hovedansvarlig for defekasjonsrefleksen. Det sympatiske nervesystem spiller liten rolle. Bukpressen gjør det mulig å øke det intraabdominale trykket volontært samtidig med defekasjonsrefleksen og bidra med større kraft til tømningen av rectum. Relaksasjon av bekkenbunnen retter ut rectum og forebygger rectumprolaps. Hvis defekasjonsrefleksen undertykkes volontært, kan det gå noen timer før neste massebeveglese opptrer. Da Even var blitt 3 måneder ble han operert på nytt. Det ble laget et hull i huden der endetarmen skulle vært, og tarmen ble trukket ned og sydd fast til dette hullet, slik at han fikk en ny endetarmsåpning. Operasjonen var vellykket, men gjennom hele oppveksten hadde Even problemer med treg mage og problemer med å få tømt tarmen. D. Hvilke kost og livsstilsråd vil du gi en pasient med gjentatte plager med forstoppelse? Fiberrik kost: det vil si grove kornprodukter, grønnsaker, frukt. Regelmessige måltider, rikelig væsketilførsel og regelmessig mosjon. Dessuten er det viktig å gå på do etter frokost fordi da er den kolorektale tømning mest aktiv. E. Hvilke stimuli aktiverer den intestinale fasen av fordøyelsesprosessen, og hva er det efferente svar? Stimuli: Mat i tarm: strekk, H +, frie fettsyrer, aminosyrer, glycerider, monoglycerider. 6
Efferente svar: Aktivering av n. vagus som gir økt aktivitet i det enteriske nervesystemet og dermed økt motilitet i tynntarm og stimulerer sekresjon av mukus og bikarbonat fra tarmepitelet. Utskillelse av hormoner som GIP (hemmer tømming av magesekk), neurotensin (hemmer virkningen av gastrin på syresekresjonen), sekretin (hemmer virkningen av gastrin på syresekresjonen, samt aktiverer duktsekresjon i pancreas og potensierer virkningen av CCK på enzymsekresjonen fra pancreas acini). F. Hvilken funksjon har bakteriene i tykktarmen? Gir volum til avføringen. Bidrar til fordøyelse og opptak av næringsstoffer. Virker beskyttende mot infeksjon med patogene bakterier. Stimulerer immunsystemet. Skiller ut korte fettsyrer som bidrar til energiomsetning i tarmepitelcellene. Del 2. Villedende reklame Nordmenn spiser i økende grad ferdigmat. Næringsmiddelindustrien markedsfører gjerne sine produkter ved å referere til effekter av stoffer og matvareingredienser på fordøyelse og metabolisme. For eksempel kan man lese på pakken til noen produkter: Tilsatt sukker med lav glykemisk indeks. A. Definér glykemisk indeks og forklar hvordan den beregnes. Arealet under blodglukosekurven etter inntak av karbohydratrik føde sammenlignet med inntak av enten loff eller glukose. I praksis spises 50 g karbohydrater og deretter måles blodglukosen flere ganger. Målepunktene danner en kurve og arealet under denne kurven sammenlignes med arealet under en tilsvarende kurve man får ved å spise 50 g glukose eller hvitt brød. Man bruker også konsentrasjonen av glukose i blodet 2 timer etter måltidets start. Fruktose benyttes ofte som søtningsmiddel i mange matvarer og det har vært anbefalt at man tilsetter fruktose som søtstoff ved tillaging av forskjellige måltider, fordi fruktose har lavere glykemisk indeks enn glukose. B. Hvorfor gir fruktose lavere insulinstigning enn glukose (inntatt i ekvimolare mengder)? Fruktose må først tas opp i lever, omsettes til glyseraldehyd-3-p for deretter å bli til glukose via glukoneogenesen. Glukose som kommer fra fruktose frisettes ved behov fra leveren langsommere og når pankreas med en annen kinetikk enn en ekvimolar mengde inntatt glukose. Fordi noe av fruktosen kan omsettes via glykolysen og danne grunnlaget for fettsyresyntese, vil glukosen som dannes fra fruktose gi en lavere og forsinket insulinrespons sammenlignet med ekvimolar mengde absorbert glukose. Det som ikke står i reklamen eller på pakkene fra produsenter av ferdigmat tilsatt fruktose er at sukkeret bidrar til fettsyresyntese i leveren. Som legestudent med god kunnskap om karbohydratmetabolisme synes du dette er uansvarlig og du formulerer et brev til ernæringsfysiologen hos en stor matvareprodusent hvor du forklarer presist hvordan dette henger sammen. 7
C. Forklar i brevet til matvareprodusenten hvordan fruktose inntatt i store mengder kan bidra til økt VLDL i blodet. Store mengder inntatt fruktose (rundt 20% av det totale daglige energiinntaket) vil, sammen med inntatt glukoseholdig mat, øke omsetningen av sukker-molekyler i glykolysen, noe som etter hvert fører til en stigning av sitrat-nivået i Krebs syklus. En stor del av sitrat vil derfor transporteres over i cytosol og "tilbakedanne" acetyl-coa (via sitrat lyase). Denne økte mengden acetyl-coa vil utgjøre starten på fettsyresyntesen (danner malonyl-coa), og de produserte triglyseridene vil pakkes som VLDL-partikler og frigjøres til blodbanen. Det problematiske med stort fruktose-inntak er at fruktosen omgår det første hastighetsbegrensende trinnet i omsetning av glukose i lever (enzymet fosfofruktokinase) og dermed uten hindring kan omsettes effektivt til forløperen for fettsyresyntesen, malonyl-coa. Siden det også inntas glukose, vil den forventede insulinstigningen stimulere de enzymene som favoriserer fettsyre-syntese, og dermed er leverens stoffomsetning "giret" mot produksjon av triglyserider. D. Hvordan kan fruktose i små mengder øke omsetningen av glukose (glykolyse) i leveren? Fruktose i små mengder (som fra spising av frukt) vil øke frisettingen av glukokinase fra cellekjernen i hepatocytter. Dette gir økt fosforylering av glukose, og dermed økt glykolyse. Konsekvensen av dette blir raskere drenering av blodbanen for glukose. E. Angi hvilke transportører fruktose bruker over tarmepitelet og inn i celler og i annet vev. Gjør rede for hva som driver transporten, og hvilke av transportørene som er regulert av insulin. Fruktose benytter: GLUT5 over i tarm-epitelceller og GLUT2 over i blodbanen og GLUT2 inn i andre celletyper. Energien som anvendes for transporten utgjøres av en konsentrasjonsgradient. GLUT5 og GLUT2 er IKKE regulert av insulin. Fruktose inngår i den integrerte metabolismen. AMP-kinasen er en viktig regulator av integrert metabolisme. F. Nevn minst to metabolske effekter som AMP-kinasen har innvirkning på. AMP-kinasen er en integrator av metabolisme. Hemming av fettsyresyntese, kolesterolsyntese og glukoneogenese i lever; reduksjon av fettsyre-syntese og lipolyse i fettvev; økt fettsyreoksidasjon, glukoseopptak og glykolyse i hjertemuskel og skjelettmuskel; reduksjon av insulin-sekresjon fra pankreas; stimulering av fødeinntak via hypothalamus. Del 3. (Oppgavene nedenfor besvares med 1-5 linjer). 1. Forklar hvorfor oppholdstiden i ventrikkelen avhenger av måltidets sammensetning. 8
Det er kun tyntflytende væske som passerer pylorus i fordøyelsesfasen. Ventrikkelen vil derfor tømme seg langsommere hvis måltidet inneholder mange faste bestanddeler som først må brytes ned mekanisk og kjemisk. I tillegg blir ventrikkelmotilitet og tømning regulert av sammensetningen av duodenalinnholdet. Slimhinnen i duodenum kan registrere ph, osmotisk trykk, fett, aminosyrer og peptider. Reflektorisk hemning av ventrikkelmotiliteten forhindrer at syre, hyperosmolar væske, fettstoffer og proteinnedbrytningsprodukter tømmes fortere enn duodenum er i stand til å bearbeide dem. Både nervøse og hormonale mekanismer inngår. Syre i duodenum frigjør sekretin. Fettstoffer frigjør cholecystokinin og gastrisk inhibitorisk peptid. Proteinnedbrytningsprodukter frigjør gastrin. Alle disse hemmer ventrikkelmotilitet og kontraherer pylorus. 2. Nevn noen faktorer som beskytter slimhinner i GI-tractus mot angrep fra fordøyelsessekreter. Ventrikkelslimhinnen dekkes av et tyktflytende alkalisk væskelag som dannes ved sekresjon av mucus (rikt på glykoproteiner) og et vandig sekret (rikt på bikarbonationer). Sekresjonen av disse reguleres i takt med sekresjonen av saltsyre og pepsinogen. Inaktivt pepsinogen omdannes til aktivt pepsin i lumen og virker i det sure ventrikkelmiljøet men nøytraliseres av det alkaliske miljøet i duodenum. Alkalisk pankreassekret nøytraliserer saltsyre fra ventrikkelen. Tarmslimhinnen beskyttes av et lag mucus med høy viskositet. Pankreas frigjør inaktive proteaser som aktiveres proteolytisk i duodenum. Fordøyelsessekreter dannes i takt med behovet og blandes straks med matinnholdet i lumen. Dette bidrar til å beskytte slimhinnene. 3. Hvordan kan rakitt påvises? Forandringene i skjelettet kan påvises ved røntgen. Man ser dårlig vekst, oppdrevne epifyser (epifyseskivene er breddeforøket), mykt ben som kan føre til f.eks. hjulbenthet. Slapp muskulatur er ikke uvanlig. Laboratoriefunn er lave konsentrasjoner av 25(OH)D3, forhøyet PTH, forhøyet alkalisk fosfatase, lave konsentrasjoner av kalsium (sjelden) og fosfat. Dette siste er årsaken til at man kan se kramper. 4. Hvilke fettløselige vitaminer gir toksiske effekter ved et for høyt inntak? Vitamin A og D 5. Målinger av H 2 i ekspirasjonsluft er brukt i diagnostikk av laktoseintoleranse. Forklar sammenhengen. Mono og disakkarider som ikke tas opp i tynntarm fraktes videre til tykktarm. Her blir de omsatt av tarmbakterier til 2 og 3-carbon metabolitter, CO 2 og H 2. 9
6. Forklar utvikling av ketoacidose ved ubehandlet diabetes type 1. Mangel på insulin mobiliserer fettsyrer fra fettvev ved at insulin hemmer fettcellenes hormonfølsomme lipase. Manglende kontroll av dette enzymet fører til økt lipolyse, økt sirkulerende fettsyrer og økt hepatisk ketogenese med følgende ketoacidose. 7. Nevn i rekkefølge fra lumen lagene i veggen i jejunum. Enlaget sylinderepitel, lamina propria, muscularis mucosae, submucosa, lamina muscularis interna, lamina muscularis externa, tunica serosa (peritoneum). 8. Hvilke sekretoriske faktorer fra pancreas er viktige for fordøyelsen av lipider? Lipase, fosfolipase A1 og A2, ikke-spesifikke esteraser, colipase, minst tre må nevnes. 9. Hvordan absorberes de fleste legemidler som gis pr os? Ved passiv diffusjon. 10. Hvilke aminosyrer sendes ut fra muskel under faste, og hva brukes de til? Muskelen sender ut hovedsakelig alanin og glutamin. Alanin blir brukt som substrat for glukoneogenese og urogenese i lever. Glutamin omsettes til alanin i nyrene og tarm og sendes videre til leveren. I faste med varighet over ca. en uke omsettes mye glutamin til glukose i nyrene. Aminogruppen blir da skilt ut i urin som ammoniakk hvor den fungerer som "counter-ion" og nøytraliserer syre. 11. Hvorfor bruker narkomane natrium bikarbonat sammen med amfetamin (en svak base)? Natrium bikarbonat vil kunne øke ph i urinen. Da foreligger mer amfetamin i uionisert form som kan reabsorberes ved passiv diffusjon. Dette forsterker og forlenger effekten av amfetamin. 12. Nevn noen prinsipielt forskjellige mekanismer som kan føre til diaré. Gi eksempler på tilstander der de ulike mekanismene er sentrale. Økt sekresjon (toksiner fra kolera- og coli-bakterier), redusert absorbsjon (betennelse/atrofi), økt motilitet (angst, nervøsitet), osmotisk effekt av innholdet i tarmlumen (laktoseintoleranse). 13. Hvilket stoff i vanlige matvarer øker kolesterol mest? Kafestol som er et diterpen i kaffefett 10
14. Hvordan aktiveres de primære afferente neuronene i tarmen og hvilken transmittersubstans er særlig viktig her? Aktiveres av substanser som frigis basalt fra enterokromaffine celler som ligger mellom enterocyttene. Disse reagerer på glukosekonsentrasjonen, osmolaritet og ph i tarmlumen, samt bevegelse og strekk. Serotonin er en særlig viktig substans som utfører en slik funksjon. 15. Hvilken betydning har det at Cajalceller står i elektrisk kontakt med andre celler? Cajalcellene er via gap junctions i kontakt med andre Cajalceller og de glatte muskelcellene i tarmen. Svingningene i membranpotensialet vil derfor være i fase i et nettverk av celler som således vil kontrahere eller relaksere i takt. Dette gir rettede bevegelser. 11