CLINICAL NUTRITION

1. CLINICAL NUTRITION HRANLJIVE MATERIJE - VARENJE I APSORPCIJA

2. CLINICAL NUTRITION Varenje(def.) predstavlja složen proces fizičke i hemijske obrade unete hrane u digestivnom traktu koji ima za cilj da uneti sadržaj (hranu) pripremi i prezentira u obliku koji je odgovarajući za apsorpciju. Apsorpcija(def.) je proces preuzimanja konačnih proizvoda varenja hranljivih materija od strane ćelija sluznice tankog creva.

3. CLINICAL NUTRITION Proces varenja predstavlja: • fizičku (mehaničku) obradu hrane • hemijsku obradu hrane Proces varenja se odvija u gastrointestinalnom traktu.

4. CLINICAL NUTRITION Uloge gastrointestinalnog trakta u ishrani: • prijem (unos) hrane • fizička i hemijska obrada hrane (varenje) • apsorpcija hranljivih materija • eliminisanje nesvarenih ostataka hrane

5. CLINICAL NUTRITION Poprečni presek zida creva

6. CLINICAL NUTRITION Električna aktivnost glatke muskulature GIT-a: • promene veličine mirovnog membranskog potencijala • spori talasi • šiljati potencijali

7. CLINICAL NUTRITION A. Promene veličine mirovnog membranskog potencijala • normalno iznosi oko -56 mV • faktori koji depolaruzuju membranu: - istezanje mišića - stimulacija acetilholinom - stimulacija parasimpatičkim nervima - stimulacija pojedinim hormonima • faktori koji hiperpolaruzuju membranu: - stimulacija adrenalinom i noradrenalinom - stimulacija simpatičkim nervima - stimulacija pojedinim hormonima

8. CLINICAL NUTRITION B. Spori talasi • spore (talasaste) promene mirovnog potencijala • oscilacije aktivnosti Na/K pumpe (?) • intenzitet – 5-15 mV • različita frekvenca u GIT-u: - želudac (telo) – 3/min. - duodenum – 12/min. - ileum (terminalni) – 8-9/min. • kontrolišu pojavu šiljatih potencijala

9. CLINICAL NUTRITION C. Šiljati potencijali • pravi akcioni potencijali • nastaju kada mirovni potencijal pređe -40 mV • povećanje mirovnog potencijala (spori talasi) povećava frekvencu šiljatih potencijala • traju 10-20 ms (10-40x duže od debelih nervnih vlakana) • transfer jona kroz spore Na/Ca kanale • direktna povezanost ekscitacije i kontrakcije (Ca-kalmodulin)

10. CLINICAL NUTRITION Kontrola funkcije gastrointestinalnog trakta (podrazumeva kontrolu motornih i sekretornih funkcija GIT-a): A. kontrola preko nervnog sistema: • enterički nervni sistem • autonomni nervni sistem • gastrointestinalni refleksi B. hormonska kontrola

11. CLINICAL NUTRITION Enterički sistem (100 miliona neurona) se sastoji iz: A. mijenteričkog (Auerbahovog) pleksusa • između longitudinalnog i cirkularnog mišićnog sloja • kontrola motorike GIT-a • proteže se duž čitavog intestinalnog zida B. submukoznog (Mejsnerovog) pleksusa • u submukozi • kontrola sekrecije i lokalnog protoka GIT-a

12. CLINICAL NUTRITION Kontrola GIT-a od strane autonomnog nervnog sistema: Parasimpatička inervacija • kranijalni i sakralni deo parasimpatikusa • preganglijski neuroni (osim za usta i ždrelo) se nalaze u sastavu: - n. vagusa (inervacija jednjaka, želuca, pankreasa, prve polovine debelog creva – tanko crevo je slabo inervirano - sakralni deo parasimpatikusa (S-2,3,4) kroz pelvičke nerve (inervacija distalne polovine debelog creva) • postganglijski neuroni se nalaze u mijenteričkom i submukoznom spletu • stimulacija parasimpatičkih nerava (uglavnom) uzrokuje povećanu aktivnost GIT-a

13. CLINICAL NUTRITION Kontrola GIT-a od strane autonomnog nervnog sistema: Simpatička inervacija • kičmena moždina T-5 do L-2 • preganglijska vlakna ulaze u simpatički lanac, periferne ganglije (celijačni ganglion, mezenteričke ganglije) • postganglijski neuroni se nalaze u perifernim ganglijama. Njihova vlakna se završavaju na neuronima enteričkog pleksusa. • stimulacija simpatičkih nerava (uglavnom) uzrokuje smanjenu aktivnost GIT-a - direktno dejstvo noradrenalina na glatku muskulaturu GIT-a (slabo dejstvo) - inhibicija neurona enteričkog pleksusa (snažno dejstvo)

14. CLINICAL NUTRITION Kontrola GIT-a gastrointestinalnim refleksima: 1. Refleksi koji se u potpunosti odvijaju u enteričkom nervnom sistemu (kontrola: peristaltike, sekrecije, kontrakcija mešanja, lokalne inhibicije...) 2. Refleksi koji idu od creva do prevertebralnih simpatičkih ganglija i vraćaju se u GIT (gastro-količni refleks, entero-gastrični refleks, kolono-ilealni reflaks) 3. Refleksi koji idu od creva do kičmene moždine ili moždanog stabla i vraćaju se u GIT (refleksi za kontrolu motorne i sekretorne aktivnosti želuca, bolni refleksi – inhibicija celog GIT-a, refleks defekacije)

15. CLINICAL NUTRITION Vrste pokreta u GIT-u: • propulzivni pokreti (peristaltika) - pokretanje hrane duž digestivnog trakta - kontrola od strane mijenteričkog pleksusa - zahteva inicijalni stimulus (istezanje zida) - 2-3cm iznad stimulusa – prstenasta kontrakcija - 2-3cm ispod stimulusa – receptivna relaksacija - peristaltički talas je uvek usmeren od usta prema anusu (“zakon creva”) • pokreti mešanja - lokalne prstenaste kontrakcije - zajedno sa peristaltikom omogućavaju mešanje hrane

16. CLINICAL NUTRITION Mehanička obrada hrane: • usta • ždrelo • jednjak • želudac • tanko crevo • debelo crevo

17. CLINICAL NUTRITION Unos hrane (mehanička obrada hrane u ustima): • žvakanje (uloga zuba u mehaničkoj obradi hrane) - sekutići (seckanje i kidanje hrane) razvijaju silu veću od 240 N - kutnjaci (mlevenje hrane) razvijaju silu veću od 860 N • gutanje (potiskivanje sadržaja iz usta u niže delove GIT-a) - voljna faza - faringealna faza - ezofagealna faza

18. CLINICAL NUTRITION Gutanje: - voljna faza gutanja • potiskivanje hrane pritiskom jezika nagore i nazad prema nepcu - faringealna faza gutanja • meko nepce se podiže i zatvara hoane (sprečava se vraćanje hrane u nosne šupljine) • glasne žice se približavaju, larinks se podiže, epiglotis se zatvara (sprečava se ulazak hrane u traheju) • podizanje larinksa proširuje otvor jednjaka • gornji ezofagealni sfinkter se relaksira • ceo mišićni zid farinksa se kontrahuje (započinje peristaltički talas) - ezofagealna faza gutanja • primarna peristaltika jednjaka (nastavak peristaltičkog talasa iz ždrela) • sekundarna peristaltika jednjaka (kontrola od strane mijenteričkog pleksusa i n. vagusa) • receptivna relaksacija donjeg ezofagealnog sfinktera (ahalazija vs. refluks)

19. CLINICAL NUTRITION Nervna kontrola faringealne faze gutanja • faringealni otvor je taktilno osetljivo područje (naročito nepčani lukovi) • taktilni impulsi se prenose senzitivnim vlaknima V i IX nerva do jedara u produženoj moždini (u blizini n. tractus solitarii) • centar za gutanje (retikularna formacija produžene moždine i donjeg dela ponsa) kontroliše sukcesivne faze gutanja • motorni impulsi iz centra za gutanje se prenose vlaknima V, IX, X i XII nerva do farinksa i početnog dela ezofagusa • za vreme gutanja disanje se prekida (interakcija između centra za gutanje i centra za disanje u moždanom stablu)

20. CLINICAL NUTRITION Motorne funkcije želuca: • deponovanje hrane • mešanje i propulzija hrane u želucu • pražnjenje želuca

21. CLINICAL NUTRITION Deponovanje hrane u želucu • hrana se slaže u koncentričnim krugovima (od zidova prema sredini) • vagusni refleks smanjuje tonus mišićnog zida u želucu • smanjenje tonusa mišićnog zida u želucu omogućava da se skladišti do 1.5 L sadržaja • smanjenje tonusa mišićnog zida u želucu sprečava značajnije povećanje pritiska u lumenu želuca

22. CLINICAL NUTRITION Mešanje i propulzija hrane u želucu a. talasi mešanja • slabi peristaltički konstriktorni talasi • kreću se duž zida prema antrumu • izaziva ih BER (spori talasi) • frekvenca je 3/min b. propulzivni talasi • slabi peristaltički konstriktorni talasi se pojačavaju u antrumu stvarajući snažne peristaltičke prstenove • sadržaj se pod velikim pritiskom potiskuje od antruma prema pilorusu • pilorus se pod pritiskom malo otvori i nekoliko ml sadržaja se potiskuje u duodenum • retropulzija (povratni talasi mešanja)

23. CLINICAL NUTRITION Pražnjenje želuca je rezultat odnosa: • pilorusne pumpe (snažna antralna peristaltička kontrakcija) i • tonusa pilorusnog sfinktera Pilorusna pumpa • stvara pritisak od 50-70 cm vodenog stuba (6x veći od uobičajenog pritiska kod talasa mešanja u želucu) • pri normalnom tonusu pilorusnog sfinktera svaki jači antralni talas potiskuje nekoliko ml sadržaja u duodenum Pilorusni sfinkter • 50-100% veća debljina mišićnog zida nego u antrumu • stalno je slabo tonično kontrahovan

24. CLINICAL NUTRITION Regulacija pražnjenja želuca A. Faktori koji favorizuju pražnjenje želuca (povećavaju snagu pilorusne pumpe i/ili smanjuju tonus pilorusnog sfinktera) – gastrični faktori: 1. efekat povećanog volumena hrane u želucu – istezanje zida želuca aktivira: • vagusni refleks koji povećava snagu pilorusne pumpe i istovremeno smanjuje tonus pilorusnog sfinktera • lokalne mijenteričke reflekse koji povećavaju snagu pilorusne pumpe i istovremeno smanjuju tonus pilorusnog sfinktera • gastrinski mehanizam – povećano stvaranje gastrina (hormon koji se stvarau antralnoj mukozi) koji povećava snagu pilorusne pumpe 2. efekat specifičnog sadržaja hrane u želucu: • gastrinski mehanizam kao odgovor na prisustvo mesa u želudačnom sadržaju

25. CLINICAL NUTRITION Regulacija pražnjenja želuca B. Faktori koji inhibiraju pražnjenje želuca (smanjuju snagu pilorusne pumpe i/ili povećavaju tonus pilorusnog sfinktera) – enterički faktori: 1. inhibitorni efekat enterogastričnih refleksa – u odgovoru na: • povećano istezanje zida duodenuma • iritaciju sluznice duodenuma • povećanu kiselost duodenalnog sadržaja • povećanu osmolalnost duodenalnog sadržaja • prisustvo određenih produkata varenja belančevina i masti u zidu duodenuma započinju: • lokalni refleksi (koji se propagiraju kroz enterički pleksus– pr. entero-gastrični refleks) • refleksi koji idu do prevertebralnih simpatičkih ganglija i vraćaju se inhibitornim signalima do želuca • refleksi koji u sastavu n. vagusa idu do moždanog stabla i inhibiraju normalni ekscitatorni signal vagusa za muskulaturu želuca

26. CLINICAL NUTRITION Regulacija pražnjenja želuca 2. inhibitorni efekat hormona crevne sluznice – u odgovoru na: • prisustvo određenih produkata varenja masti i belančevina - sluznica jejunuma stvara holecistokinin, hormon koji kompetitivno anulira efekat gastrina i gastrični inhibitorni peptid (takođe, smanjuje snagu pilorusne pumpe i povećava tonus pilorusnog sfinktera) • povećanu kiselost duodenalnog sadržaja -sluznica duodenuma stvara sekretin, hormon koji smanjuje motilitet digestivnog trakta

27. CLINICAL NUTRITION Motorne funkcije tankog creva: A. pokreti mešanja (segmentacione kontrakcije) • lokalne prstenaste kontrakcije zahvataju 1 cm • frekvenca 8-12/min. • određuje ih frekvenca sporih talasa • generišu se u enteričkom pleksusu B. propulzivni pokreti • u pravcu anusa • brzina - 1cm/s (gube se posle nekoliko cm) • prosečna brzina duž creva – 1cm/min (ukupno 3-5 sati kroz tanko crevo)

28. CLINICAL NUTRITION Kontrola peristaltike tankog creva: a. nervna kontrola • gastro-enterički (gastro-ilealni) refleks – istezanje zida želuca pojačava motoriku tankog creva posle obroka b. hormonska kontrola • gastrin, holecistokinin, insulin i serotoninpojačavaju motoriku tankog creva • sekretin i glukagonsmanjuju motoriku tankog creva

29. CLINICAL NUTRITION Kontrola pražnjenja tankog creva – uloga ileocekalnog sfinktera Na tonus ileocekalnog sfinktera utiču: • faktori koji determinišu peristaltiku tankog creva • faktori poreklom iz debelog creva (istezanje ili iritacija cekuma pojačavaju tonus ileocekalnog sfinktera – smanjuju pražnjenje sadržaja tankog creva u debelo crevo – putem lokalnih refleksa u mijenteričkom pleksusu ili putem spoljnih nerava – prevertebralne simpatičke ganglije)

30. CLINICAL NUTRITION Motorne funkcije debelog creva: A. pokreti mešanja (haustracije) • velike prstenaste kontrakcije cirkularnog sloja mišića (širina 2.5cm) • haustracije nastaju zbog diskontinuiteta longitudinalnog sloja (tenije koli) • pojačavaju se tokom 30s i gube u narednih 60s • pomeraju se naniže (prema anusu) B. propulzivni pokreti (masovni pokret) • nema klasične peristaltike u debelom crevu • sadržaj se pokreće kombinacijom haustracija (prva polovina debelog creva) i masovnih pokreta (počevši od transverzalnog kolona) • masovni pokret nastaje nekoliko puta dnevno (obično 15 min. posle doručka) • masovni pokret čine velike prstenaste kontrakcije cirkularnog sloja mišića (širina oko 20 cm), pojačavaju se tokom 30s i gube u narednih 2-3min, gube se haustracije • fekalne mase se kompletno potiskuju prema rektumu serijom masovnih pokreta (10min.)

31. CLINICAL NUTRITION Defekacija – složenarefleksna funkcija koja uključuje: A. unutrašnji defekacioni refleks • rastezanje zida rektuma preko mijenteričkog pleksusa izaziva slabe peristaltičke talase u nishodnom kolonu, sigmi i rektumu uz relaksaciju unutrašnjeg analnog sfinktera B. parasimpatički defekacioni refleks • rastezanje zida rektuma preko sakralnog dela kičmene moždine i parasimapatikusa u sastavu pelvičkih nerava izaziva snažne peristaltičke talase u nishodnom kolonu, sigmi i rektumu uz jaku relaksaciju unutrašnjeg analnog sfinktera C. voljnu kontrolu defekacije • voljna kontrola spoljašnjeg analnog sfinktera (preko pudendalnih nerava)

32. CLINICAL NUTRITION Hemijska obrada hrane: • usta • ždrelo • jednjak • želudac • tanko crevo • debelo crevo Hemijska obrada hrane se obavlja pod dejstvom sekreta specijalizovanih žlezda.

33. CLINICAL NUTRITION Vrste žlezda u digestivnom traktu: • Jednoćelijske žlezde(primer jednoćelijskih mukoznih žlezda duž čitavog digestivnog trakta) • Uvrati epitela zida digestivnog trakta koji sadrže grupe žlezdanih ćelija(primer Liberkinovih kripti u tankom crevu) • Tubularne žlezde(primer tubularnih žlezda želuca) • Složene žlezde povezane sa digestivnim traktom (primer: pljuvačne žlezde, jetra, pankreas)

34. CLINICAL NUTRITION Mehanizam sekrecije u žlezdanim ćelijama: • sekrecija organskih supstanci (kontrolisana sinteza i oslobađanje u lumen digestivnog trakta) • sekrecija vode i elektrolita (mehanizam??) - nervna stimulacija bazalnog dela ćelijske membrane dovodi do aktivnog transporta Cl u ćeliju - porast elektronegativnosti povlači pozitivne jone (Na) u ćeliju i povećava se osmolalnost - povećana osmolalnost povećava ulazak vode u ćeliju – bubrenje ćelije - delovi ćelijske membrane na sekretornom polu ćelije prskaju i sadržaj se oslobađa u lumen

35. CLINICAL NUTRITION Kontrola sekrecije žlezda GIT-a: A. lokalne draži i funkcija enteričkog sistema • taktilna stimulacija (pr. lučenje pljuvačke) • hemijska stimulacija (pr. kiseli sadržaj u duodenumu) • rastezanje zida creva (pr. sekrecija u želucu) B. kontrola od strane autonomnog nervnog sistema • simpatikus (slabo stimulativno direktno dejstvo i jače indirektno inhibitorno dejstvo usled vazokonstrikcije krvnih sudova) • parasimpatikus (pljuvačne, ezofagealne, gastrične žlezde, pankreas, Brunerove žlezde, žlezde distalnog dela digestivnog trakta) – jako stimulativno direktno dejstvo C. hormonska regulacija

36. CLINICAL NUTRITION

37. CLINICAL NUTRITION Pljuvačne žlezde: • parotidne (serozni sekret) • submandibularne (serozni i mukozni sekret) • sublingvalne (serozni i mukozni sekret) • bukalne (mukozni sekret) Serozni sekret sadrži ptijalin (alfa-amilaza), enzim za varenje skroba. Mukozni sekret sadrži samo sluz.

38. CLINICAL NUTRITION Nervna regulacija lučenja pljuvačke: • parasimpatička stimulacija (gornje i donje salivatorno jedro između ponsa i produžene moždine) povećava sekreciju pljuvačke (i do 20 puta) - lokalni stimulusi (usta) – kiselost, oblik unetog sadržaja - viši centri - lokalni stimulusi (niži delovi GIT) • simpatička stimulacija (umerena stimulacija sekrecije pljuvačke) - direktan efekat - efekat preko lokalne vaskulature

39. CLINICAL NUTRITION Lučenje želudačnih žlezda: a. oksintične (gastrične) žlezde sadrže: • peptičke (glavne) ćelije - luče pepsinogen • parijetalne (oksintične) ćelije – luče HCl i unutrašnji faktor • mukozne ćelije vrata – luče sluz i malo pepsinogena b. pilorusne žlezde – luče gastrin (hormon), malo pepsinogena i sluz c. proste žlezde - luče sluz

40. CLINICAL NUTRITION Mehanizam lučenja HCl: 1. Aktivni transporti: • jona Cl iz parijetalnih ćelija u lumen kanalića • jona Na iz lumena kanalića u ćelije. K (i manje Na) difunduje u kanaliće zbog koncentracijskog i električnog gradijenta (-40 do -70 mV u kanaliću) 2. H joni (nastali disocijacijom vode) se aktivno sekretuju u kanalić u zamenu za K (H/K ATPaza). Joni Na se aktivno reapsorbuju iz lumena (zamena K i Na za H u lumenu) 3. Voda osmotski izlazi iz kanalića u lumen 4. CO2 reaguje sa vodom i daje H2CO3 koja disosuje na bikarbonat (izmenjuje se za Cl iz krvi) i H jone koji se ponovo sekretuju u lumen.

41. CLINICAL NUTRITION Regulacija želudačne sekrecije A. Stimulacija sekrecije u želucu • Stimulacija sekrecije HCl: Stimulusi: rastezanje zida želuca, taktilna stimulacija mukoze želuca, hemijska stimulacija a. nervna regulacija • dorzalno motorno jedro vagusa→vagus → enterički sistem želuca→gastričke žlezde • kratki refleksi – kompletno se odvijaju unutar enteričkog sistema b. humoralna regulacija • gastrin • acetilholin • histamin • Stimulacija sekrecije pepsinogena: a. stimulacija peptičkih ćelija acetilholinom (iz vagusa ili drugih enteričkih nerava) b. stimulacija peptičkih ćelija kiselinom iz želuca

42. CLINICAL NUTRITION Regulacija želudačne sekrecije B. Inhibicija sekrecije u želucu Stimulusi: • povećano istezanje zida duodenuma • iritacija sluznice duodenuma • povećana kiselost duodenalnog sadržaja • prisustvo određenih produkata varenja belančevina i masti a. nervna regulacija • entero-gastrički refleks b. humoralna regulacija • sekretin • holecistokinin • somatostatin • GIP • vazoaktivni intestinalni peptid

43. CLINICAL NUTRITION Faze gastričke sekrecije: • cefalička • gastrička • intestinalna

44. CLINICAL NUTRITION Lučenje pankreasnog sekreta: a. sekrecija pankreasnih enzima (u acinusima): • proteolitički enzimi (tripsin, himotripsin, karboksipolipeptidaza, elastaze, nukleaze), luče se u neaktivnom obliku (enterokinaza i inhibitori tripsina) – razlažu proteine do peptida • enzim za varenje ugljenih hidrata (pankreasna amilaza) - razlaže skrob i glikogen do disaharida • enzimi za varenje masti (pankreasna lipaza, fosfolipaza, holesterolesteraza) – razlažu lipide do masnih kiselina b. sekrecija bistrog pankreasnog soka

45. CLINICAL NUTRITION Sekrecija bistrog pankreasnog soka (mehanizam): • CO2 reaguje sa vodom i daje H2CO3 koja disosuje na bikarbonat koji se aktivno sekretuje u lumen i H jone • H joni se zamenjuju sa Na iz krvi. Na se transportuje u lumen • Voda osmotski prati NaHCO3 iz ćelije u lumen

46. CLINICAL NUTRITION Regulacija sekrecije pankreasa: a. nervna regulacija • parasimpatikus (vagus) – stimulacija sekrecije pankreasnih enzima b. hormonska regulacija • acetilholin– stimulacija sekrecije pankreasnih enzima • gastrin (G-17 i G-34) – stimulacija sekrecije pankreasnih enzima • holecistokinin (I-ćelije gornjeg dela tankog creva, 33 ak) – stimulacija sekrecije pankreasnih enzima • sekretin (S-ćelije gornjeg dela tankog creva, 27 ak) – stimulacija sekrecije bistrog pankreasnog (bikarbonatnog) soka

47. CLINICAL NUTRITION Faze pankreasne sekrecije: • cefalička • gastrička • intestinalna

48. CLINICAL NUTRITION Sekrecija žuči Uloge žuči: • pomaže emulgovanje masti (žučne soli) • pomaže transport i apsorpciju krajnjih produkata varenja masti (žučne soli) • omogućava eliminisanje bilirubina (produkt degradacije hemoglobina) i viška holesterola (koji sintetiše jetra) Žuč ne sadrži ni jedan enzim za varenje hranljivih materija! Sinteza žučnih soli (oko 0.5g dnevno): • holesterol (egzogeni – iz hrane ili endogeni – iz metabolizma masti) • holna i henodeoksiholna kiselina • konjugacija sa glicinom (više) i taurinom (manje) → gliko i tauro-konjugovana žučna kiselina • sa Na (ili drugim katjonima) → žučne soli

49. CLINICAL NUTRITION Stvaranje žuči: a. primarna žuč • stvara se u hepatocitima • dnevno se stvara 600-1200ml b. sekundarna žuč • primarna žuč se razređuje vodenim rastvorom NaHCO3 (i do 100%) koji sekretuju epitelne ćelije žučnih kanala (pod dejstvom sekretina) c. žuč iz žučne kese • dnevno se eliminiše oko 450ml • žuč se koncentriše oko 5 puta aktivnim transportom NaCl i vode

50. CLINICAL NUTRITION Kontrola sekrecije žuči: • kontrakcija glatke muskulature zida žučne kesice (holecistokinin, vagus) • kontrakcija glatke muskulature zida žučnih kanala (holecistokinin) • relaksacija Odijevog sfinktera (holecistokinin) • receptivna relaksacija Odijevog sfinktera usled propagacije peristaltičkog talasa niz duodenum