Centralnervesystemet og sanser Sanserne, Almene Receptormekanismer

Transkript

1 Michael og Erik noter til fysiologi Centralnervesystemet og sanser Sanserne, Almene Receptormekanismer 7. Beskrive fælles træk for receptorsystemer ved overføring fra stimulus (omgivelsernes energi) til aktionspotentialer i de afferente fibre SE CELLEBIOLOGI NOTER (HAR DU IKKE DISSE...HENT DEM ELLER DROP STUDIET) Omsætning af energi: omgivelser -> nerveimpulser i organismer, foregår i receptorer: Et neuron Syns-, lugte- og hudsanserne En modificeret epithelcelle Høre-, accelerations- og smagssansernes vedkommende Adækvat stimulus (SE CELLEBIOLOGI) Energiform, en receptor er specielt følsom for Inddeling af sanserne Exteroceptorer Receptor knyttet til legemets overflade (overfladesensibilitet) Proprioceptorer Receptorer, der ligger dybere i bindevæv & muskler Interoceptorer Receptorer knyttet til viscera Stimulus-respons (SE CELLEBIOLOGI) Stimulus -> udløser receptorpotentiale (generatorpotentiale) Gradueret efter stimulus styrke -> udløser nerveimpulser frekvens signalerer stimulusstyrke Omkodning fra analog -> frekvensmodulation Princippet ens for alle receptorer Mekanismer, morfolgi varierer Dynamikområde SE CELLEBIOLOGI Adaptation Langsomt / hurtigt adapterende receptorer SE CELLEBIOLOGI Receptive felter Den region, som, hvis stimuleret, udløser et aktionspotential i neuronet fx et vist hudområde Generelt excitatoriske I CNS ofte store (sum af receptive felter fra indkomne sensoriske receptorer) Kan være inhibitoriske (medieres via inhibitoriske interneuroner) Sensorisk coding (indkodning) -> opfattelse af CNS (forskellige typer ) Sensorisk modalitet = klart identificerbar type af følelse/fornemmelse(sensation) fx berøring, tryk, vibration, kulde, varme, smerte etc noncutan fx syn, hørelse, smag, lugt etc Michael og Erik noter til fysiologi 1

2 Michael og Erik noter til fysiologi Stimulussted Fx vha grænse mellem excitatoriske & inhibitoriske receptive felter Tærskel-stimulus Svageste stimulus, en receptor pålideligt kan opfatte receptorpotentialer store nok -> aktivere 1/flere primær afferente fibre evt. Via spatial/temporal summation Intensitet Kan indkodes vha frekvens (eller via antal receptorer aktiveret) For mange sensoriske neuroner gælder Respons = Konstant * (stimulus-tærskel stimulus) n, hvor n kan variere...(<>= 1) fx mange mekanoreceptorer...under 1 (fraktionel) thermoreceptorer = 1 (lineær kurve) Nocireceptorer => 1 (lineær, positivt accelererende) Frekvens Kan indkodes ved intervaller mellem impulser Varighed Kan indkodes for langsomt-adapterende sensoriske neuroner For hurtigt-adapterende Evt via små fyringsrunder ved start/slut af stimulus 8. Beskrive relationen mellem stimulus varighed, stimulus styrke og reaktion SE 7 (Respons = Konstant * (stimulus-tærskel stimulus) n ) 9. Angive hvordan de sensoriske nervefibre inddeles (A, B, C & I-IV) Betegnelserne A,B, C Refererer til faser af det sammensatte aktionspotential (hastighed) Som afledes fra en nerve, stimuleret et stykke fra afledningssted A-fasen = hurtigt ledende (tykkeste fibre) C-fasen = langsomt ledende (tyndeste umyeliniserede axoner) B-fasen = præganglionære sympatiske axoner (IKKE VIGTIG) Inddeling i gruppe I-IV Baseret på axonernes tykkelse (1 = tykkest) GRUPPE I a I b II III IV A - β A - δ C DIAMETER (µm) LEDNINGSHASTIG. (M/S) RECEPTORORGANER Muskel Muskel - muskelten (nuclear bag), primær afferent - seneten Muskel - muskelten (nuclear chain), sekundær afferent Hud - tryk, berøring, vibration Muskel - tryk, smerte Hud - smerte (skarp, lokaliserende), temperatur (kulderecep.), < 1 0,5 5 Muskel - smerte Hud - smerte (diffus, brændende, dunkende), temperatur (varmerecep.) Michael og Erik noter til fysiologi 2

3 Michael og Erik noter til fysiologi 10. Redegøre for de faktorer, der har betydning for aktionspotentialers udbredningshastighed SE CELLEBIOLOGI-NOTER!!!!!!! Michael og Erik noter til fysiologi 3

4 Michael og Erik noter til fysiologi Sanserne, Somatisk sensibilitet 11. Redegøre for hudens receptorer, deres fordeling, receptive felter, udladningsmønstre og adaptationsmønstre Mekanoreceptorer Generelt Adækvat stimulus = deformation Reagerer på tryk, berøring, vibration Afferente fibre = Aβ-fibre (hurtigt ledende) (visse undtagelser) Hurtigt adapterende Meissnerske legemer (Berøring) Frekvens -> svarer til -> hastighed af stimulus (=hurtig adaptation) Svarer bedst på stimuli, gentaget ved 30-40Hz Ligger tæt under huden I ubehåret hud Små receptive felter, stor overlapning Dækhårsreceptorer (hårfollikel) (Berøring) Svarer på bevægelse af håret Nogle følsomme for langsomme bevægel ser / andre hurtige Svarer bedst på stimuli, gentaget ved 30-40Hz Findes i ubehåret hud, Knyttet til hårsækken 1 klasse receptor forsynet med Aδ-fibre Pacini legemer (Vibration) Placeret i subcutant væv (+andet dybtligg. Bindevæv) Største af receptorerne Lamellært opbygget Vibrationsdetektor Exciteres kun svagt af enkelt deformation Meget følsom fra Hz Hurtigt adapterende (svarer kun ves timulus start & slut) Stort receptivt felt Stort overlap til naboaxoners receptive felter Langsomt adapterende Merkelcelle-ender (Tryk) Frekvens -> svarer til -> intensitet af tryk (langsom adaptation) 4 nerveender -> stammende fra subepithelialt plexus Michael og Erik noter til fysiologi 4

5 Michael og Erik noter til fysiologi (epidermale processer -> subcutis) -> ender med små opsvulmninger ml. flerlagede epithelceller --> overfladisk placering Små, overlappende receptive felter Ruffini legemer (Tryk) Tenformede bindevævsstrukturer Gennemtrukne med kollagene fiberbundter Forbinder -> andre hudområder Følsomme for strækning af huden Store, overlappende receptive felter (dyb beliggenhed) Signalerer ligeledes intensitet Små receptive felter Store receptive felter Hurtig adapterende Meissnerske legeme Vater Paccini legemer Langsom adapterende Merkelcelle komplekser Ruffini ender C-mekanoreceptorer Innerveres af umyeliniserede axoner Svarer bedst på langsomme bevægede stimuli (fx strygning m. vat) Thermoreceptorer Generelt Udlader sig med konstant frekvens ved konstant temperatur Langsomt adapterende Reagerer dog dynamisk på temperaturændringer (hurtige) Delvist overlappende følsomhedsområde (kulde-, varmereceptorer) Begge aktive ved 35 C Lavere end 35 C -> kuldereceptorer aktive (til 20 C) Over 35 C-45 C -> varmereceptorer aktive Kuldereceptorer Findes umiddelbart under epidermis Ingen overlapning mellem receptive felter Følsomhed lokaliseret til kuldepunkter (ca. 1mm i diameter) Forskellig tæthed/ forskellige dele af kroppen Forsynet med Aδ-fibre Maximal fyringsfrekvens v. 25 C Fyrer i salver over vis temperaturafsnit -> større følsomhed (-> lavere temp.) SLÅ OP I NOTER Varmereceptorer Virker som kuldereceptorer, mindre tæt Stopper signalering over 45 C -> kan ikke signalere skadelige temperaturer Forsynet med C-fibre Michael og Erik noter til fysiologi 5

6 Michael og Erik noter til fysiologi Nocireceptorer SE 18. Sensitization Proces, hvor afferent fibre bliver mere responsive Fx nocireceptorer -> mere følsomme efter smertepåvirkning Pga. Frigørelse af kemiske produkter Fra dræbte celler 12. Beskrive ledreceptorer og deres udladningsmønstre Typer Langsomt-adapterende Ruffini legemer Svarer på leddets positioner Hurtigt adapterende Pacini legemer Svarer på vibration (kortvarende stimuli) Generelt Innerveret af Type II afferente fibre Anbragt i ledkapsel / ligament (golgi-receptor) Aktiveres i sektor på af leddets bevægelsesområde Informerer CNS om Leddets stilling Bevægelseshastighed Bevægelsesretning Led-nocireceptorer Aktiveres ved hyperextension / hyperflexion Innerveres af Type III / Type IV primær afferente fibre 13. Beskrive kontrollen af afferente transmission, herunder presynaptisk inhibition Sensoriske baner (dermed sensibilitet) Kontrolleres af descenderende kontrolsystemer Oplysninger filtreres nærmest (fx efter vigtighed) Resten ignoreres Berøring og proprioception Reguleres fx via præsynaptisk inhibition af Descenderende baner fra SI & motorisk cortex Corticobulbære baner -> nucl. Gracilis & cuneatus 14. Beskrive anvendelsen af mikroneurografi ved undersøgelse af sensorisk funktion Mikroneurografi En fin mikroelektrode -> nervestamme (arm eller ben) -> finder signal fra 1 enkelt sensorisk axon Michael og Erik noter til fysiologi 6

7 Michael og Erik noter til fysiologi -> kortlægger det receptive felt Hos nogle mennesker Kan man gøre lige det modsatte Stimulere axon -> patient fortæller om fornemmelse (hvor, hvordan) HUSK AT TERPE DERMATOMER!!!!! (SORT SKOLE) 15. Redegøre for den funktionelle organisation af de dorsale sensoriske ledningsbaner, herunder bagstrengs-lemniscus medialis systemet Bagstrengsbanerne (SE ANATOMI I NEUROANATOMI) Tractus spinocerebellaris (SE ANATOMI I NEUROANATOMI) Tilføjelser Nucl. Gracilis et cuneatus Stand til at respondere som 1. neuronerne Fx slow- og fast-adapting Dog flere forskelle (<-> 1. neuronerne) Større receptive felter (pga konvergens) Modtager mange axoner fra 1. neuroner Responderer ofte på flere forskellige stimuli Konvergens af flere typer receptorer Nogle har inhibitoriske felter (pga interneuroner) Overleverede sensoriske kvaliteter Flutter (lavfrekvente stimuli) impulser fra dækhårsreceptorer & Meissner s legemer Vibration (højfrekvente stimuli) Impulser fra Pacini-legemer Tryk/berøring Impulser fra Merckel & Ruffini- legemer Genkendelse af bevaret berøring Proprioception Impulser fra: proximale led: muskeltene Distale led & hud Visceral distension Strækreceptorer (fx i urinblære) også Ruffini leg. + Pacini Også fra tractus spinocerebellaris dorsalis (underekstremitet? SLÅ OP!) Tractus spinocerebellaris dorsalis (fra Clarke s søjle) Axoner omgivet af meget tykke myelinskeder (hører til hurtigst ledende i CNS) 16. Redegøre for den funktionelle organisation af de ventrale baner, herunder den spino-thalamiske bane Spinothalamiske bane (SE ANATOMI I NEUROANATOMI) Spinoreticularis (SE ANATOMI I NEUROANATOMI) Lemniscus trigeminalis (SE ANATOMI I NEUROANATOMI)(også tryk og berøring) Michael og Erik noter til fysiologi 7

8 Michael og Erik noter til fysiologi Tilføjelser Forskelle fra 1. neuroner Som før 3. neuron synapse i VPL ELLER nucleus centralis lateralis små receptive felter, modsatte side af krop Nucleus centralis lateralis Desuden store receptive felter Kan inkl. Meste af krop/ansigt bilateralt Sensorisk del af smerte -> tractus spinothalamicus Emotionel del af smerte -> OGSÅ gennem tractus spinoreticularis & spinomesencephalicus Michael og Erik noter til fysiologi 8

9 Michael og Erik noter til fysiologi Sanserne, Smags- og lugtesans 23. Redegøre for den funktionelle organisation af smagsreceptorer, herunder for smagskvaliteten på forreste og bagerste del af tungen og på siderne Smagssans = knyttet til smagsløgene Består hver af kemoreceptor-celler Levetid: ca. 10 døgn -> erstattes herefter (dif. Af basalceller) (+ støtteceller & basalceller) Adækvat stimulus = opløste stoffer (detekteret af chemoreceptive molekyler på overflade) Smagsløg er lokaliseret til forskellige papillae (på tunge, gane, pharynx & larynx) I alt flere 1000 smagsløg (mennesket) Papillae filiformes Ingen smagsløg; mekanisk funktion Fordelt over hele tungen Papillae fungiformes Tættest på tungespids & siderandene Papillae circumvallatae På tungens bagerste 1/3 Arrangeret i række forna og parallelt med sulcus terminalis Indeholder flere hundrede smagsløg Papillae foliatae Svagt udtalt folder i tungens siderand (foran sulcus terminalis) Smagskvalitet (grundlag af neuropsykologiske undersøgelser) Sødt (på tungespidsen) Salt (forrest på siden af tungen) Surt (midt på siden af tungen) Bittert (bagtil, midt på tungen) Innervation Forreste 2/3 Chorda tympanii (VII) Bagerste 1/3 IX Larynx & øvre oesophagus (få smagsløg) X 24. Redegøre for at den kvalitative skelneevne må bero på central analyse af impulser fra mange primære afferente Mange forskellige former for smag -> beror på kombinationer af 4 primære smagskvaliteter Smagsløg = IKKE specialiserede i 1 enkelt primær sansekvalitet Flere kemoreceptorer aktive under 1 stimulus Dog forskellig styrke i forskellige smagsløg -> menes = grund for diskriminationsevnen (4 smage) Kvalitative skelneevne MÅ være baseret på central analyse af afferente impulser fra mange primære aff. Michael og Erik noter til fysiologi 9

10 Michael og Erik noter til fysiologi -> Nucleus tractus solitarius modtager overvejende ukrydsede fibre 25. Angive at en elektrisk registrering fra det olfaktoriske epitel viser et karakteristisk udladningsmønster for hver lugt Elektrisk registrering fra olfaktoriske epithel -> karakteristisk udladningsmønster for hver lugt Mindst 6 lugte-kvaliteter Floral (fx roser), Ethereal (fx pærer), Musky (muskus), Camphor (fx eukalyptus), Putrid (fx rådne æg), Pungent (fx eddike) Michael og Erik noter til fysiologi 10

11 Michael og Erik noter til fysiologi Sanserne, Synet 26. Beskrive øjets opbygning, optik og billeddannelse Øjets opbygning (SE ANATOMI FOR DETALJER) Omtrentligt kugleformet (diameter = 24mm) Sclera = ydre beskyttende del af øjets væg -> fortsætter fortil i cornea klar & gennemskinnelig Choroidea (årehinden) Inden for sclera Velvaskulariseret -> går fortil over i corpus ciliare & iris Retina Inden for choroidea 10 lag...se senere stave og tappe...se ANATOMI/senere Corpus vitreum Største del af øjet Opretholder øjets form Gel bestående af vand (99%) Hyaluronsyre Kollagen Salte Lens Holdes på plads af zonulatråde Kapsel ved ækvator -> corpus ciliare Muskler m. ciliaris Cirkulære og longitudinelle fibre parasympatisk innerveret Kontraktion -> stramning af zonulatråde m. sphincter pupillae Parasympatiks innerveret m. dilator pupillae Sympatisk innerveret Forkammer / bagkammer Indeholder kammervæsken Tryk på ca. 22mmHg Øjets optik Brydende elementer Lys går igennem: Funktion Holde objekt fokuseret på retina Cornea -> kammervæsken, linsen & corpus vitreum Michael og Erik noter til fysiologi 11

12 Michael og Erik noter til fysiologi Dioptri: 1/m (m=fokale afstand af en linse) Brydning for enkelte elementer Cornea - 43D Lens D (variabel -> akkomodation) Samlet brydning Brydning i alle elementer -> kan sammenlignes med brydning i 1 samlelinse På 59D Knudepunkt 17mm foran nethinden Brydningsplan foran iris Optiske akse Går igennem knudepunktet (nodalpunktet) Rammer ml: Fovea centralis <-> discus opticus Øjet -> flyttes til fixationspunkt, så fovea rammes Akse for fixationspunkt = Synsaksen Iris hjælper med fokusering Regulerer mængden af lys Dybden af synsfeltet Lysspredningen Mindskes også ved abs. Af pigment i choroidea + retina Størrelse styres via refleks Billeddannelse Følger regler for samlelinser Billed -> vendes om (tænk...ret logisk faktisk) Ellers SE FØR Vej fra Retina -> Hjerne SE SENERE / ELLER ANATOMI I for kort anatomisk gennemgang 27. Redegøre for undersøgelse af synsstyrke ved hjælp af Snellen-tavlen og for emmetropi, hypermetropi og myopi Øjets opløsningsevne Vinklen mellem 2 punkter, som netop kan opfattes som adskilte fastlagt til 1 bueminut (1/60 grad) brugt til fastlæggelse af bogstaver i Snellen tavlen Billeder afbildet 4µm fra hinanden på retina kan adskilles Øjets synsstyrke = mål for øjets opløsningsevne i praksis Ikke kun vinkel har dog betydning her Kontrast, lysstyrke, opfattelse af former også betydning + tid til at se Snellens tavle Anvendes til undersøgelse af synsstyrken Afstand til tavle = 6 m Michael og Erik noter til fysiologi 12

13 Michael og Erik noter til fysiologi Bogstavsstørrelse afpasset, så personer med normal synsstyrke -> kan læse det på bestemte afstande Synsstyrke angives som d/d d= faktiske afstand; D = afstand, man skulle have stået på Øverste linie (6/60) Burde kunne læses på 60 meters afstand; man står 6 meter fra Synsstyrke 6/6 = 100% Refraktionstyper (øjet i akkomodationshvile) Emmetropi (normalt syn) Øjets brydningsstyrke = tilpasset øjets længde Brændpunkt ligger på retina Parallelle stråler fra fjernt punkt -> samles på retina Fjern: Billede på retina Nær: Billede bag retina -> På retina ved akkomodation Myopi (nærsynethed) For stor linsebrydning / for lang øjenakse -> brændpunkt ligger foran retina Korrigeres med spredelinse (konkav linse; -Dioptrier) -> flytter brændpunkt -> retina Fjern: Billede foran retina Nær: Billede på retina (uden akkomodation...efter grad nærsyn) Hypermetropi (langsynethed) For lille linsebrydning / for kort øjenakse -> brændpunkt ligger bag retina Korrigeres med samlelinse (konveks linse; +Dioptrier) Eller via akkomodation (i starten) Fjern: Billede på retina (evt ved akkomodation) Nær: Billede bag retina 28. Redegøre for akkomodation og presbyopi Akkomodation Normaltilstand Lens holdes udspændt af zonulatrådene ( flad lens) Ved akkomodation M. ciliaris kontraheres -> zonulatrådene afslappes -> lens indtager mere rund (konveks) form -> større brydning Brændpunkt -> flyttes frem ved akkomodation (i forhold til retina) Blik -> nært punkt Brændpunkt -> ligger bag retina i første omgang -> flyttes på retina ved akkomodation Akkomodationsbredde Michael og Erik noter til fysiologi 13

14 Michael og Erik noter til fysiologi Antal dioptrier, hvormed linsen har øget sin brydende kraft, når genstanden er ført fra fjernpunkt til nærpunkt Akkomodationsbredde = 1/fjernpunkt 1/nærpunkt (i m & D) Presbyopi Med alderen aftagende evne til akkomodation pga stivhed i lens (-> mindre evne til at ændre brydning) -> for lille brydning ved nærsyn (fx læsning) Fjernt syn = upåvirket Korrigeres med samlelinse (læsebrille) Bliver aktuel i 40-50år alderen Nærpunkt 40år - 19cm 50 år - 50 cm 29. Beskrive astigmatisme = bygningsfejl Forskellig brydning sv. Til cornea, lens eller retina Krumning i uakkomoderede øje forskellig i lodret & vandret plan -> skarp billeddannelse = umulig Punktkilde foran øjet -> afbildes ikke i punkt på retina -> 2 linier (adskilt sv.t. astigmatismens størrelse) Korrigeres med cylinderlinse Bryder kun i plan, vinkelret på cylinderslinsens længdeakse 30. Redegøre for linsekorrektion af hypermetropi, myopi, presbyopi og astigmatisme SE 27,28, Beskrive øjenbevægelser: saccader, følgebevægelser og konvergens/divergens Øjenbevægelser generelt Øjne bevæger sig i fællesskab 2 typer: Langsomme øjenbevægelser -> kan holde blik fæstnet på bevægelige objekter eller ting i ro, man selv i bevægelse = følgebevægelser Hurtige øjenbevægelser -> man lader blikket glide over omgivelserne -> øjne bevæger sig i hurtige ryk =saccadiske bevægelser Saccader Hurtig øjenbevægelse (op til 500 /s) -> fixation af genstand på fovea centralis -> ingen synsindtryk, i løbet af bevægelsen Michael og Erik noter til fysiologi 14

15 Michael og Erik noter til fysiologi Voluntære eller reflekser Følgebevægelser Billede -> horisontalt over retina (relativt lav hastighed) -> følgebevægelser (hastigheder op til 30 /s) Optokinetisk refleks (som vestibulær nystagmus) = Følgebevægelser alterneret med korrigerende saccader fx iagttagelse af telefonpæle fra tog Miniature øjenbevægelser Øjne ikke helt stille ved fixation af punkt -> mikrosaccader 1-3 gange/s periode imellem...langsomme bevægelser ( drift ) Kan elimineres ved instruktion Holder billedets konturer hen over retinas receptorer i bevægelser Fotoreceptorer reagerer på ændringer i belysning Konvergens Tillader fokusering på objekter, der er tæt på / nærmer sig Samtidig pupil konstriktion & akkomodation af lens Divergens Øjne føres fra hinanden efter konvergens Tillader fokusering på objekt, der er langt væk / fjerner sig Fx mikroskopi -> kigger op 32. Beskrive retinas opbygning SE ANATOMI!!!! (Har du ikke disse, er dine forbindelser ikke i orden) 33. Redegøre for struktur og funktion af retinas fotoreceptorer Struktur & regional variation af retina SE ANATOMI Visuelle pigmenter -> absorberer lys Generel opbygning Retinal Opsin Ydre segment Aldehyd af retinol (=vitamin A) Fælles for pigmenterne Protein del Forskellig for pigmenterne Pigmentmængde afgør lysfølsomheden Afstødes kontinuerligt -> afstødte dele fagocyteres af Müller-celler Stavceller Rhodopsin = pigmentet Absorberer bedst ved 500nm Michael og Erik noter til fysiologi 15

16 Michael og Erik noter til fysiologi Responderer på - 1 foton -> Lav tærskel for lys -> Virker bedst i svag belysning (skotopisk syn) Tapceller 3 typer pigment Absorberer lys ved 420nm (blå) 531nm (grøn) 558nm (rød) Absorptionsspektra overlapper dog meget Responderer på - flere 100 fotoner -> høj tærskel for lys -> Virker bedst i stærk belysning (fotopisk syn) Tilførsel af energi I form af lys/varme(evt andet) (100kJ/mol) 11-cis retinal (bundet til opsin) farvet -> absorberer lys -> nyt energi-niveau -> all-trans-retinal (ikke bundet til opsin) afbleget molekyle, uvirksomt -> konverteres til retinol -> Pigmenter må gendannes (lys-adaptation) Foregår hurtigere i tappe <-> stave Har speciel mekanisme til det Via reduktion, isomerisation, reduktion -> konjungering af 11-cis-retinol -> opsin Visuel transduktion (stave) I mørke Åbentstående Na + -kanaler -> influx af Na + cgmp holder kanalerne åbne -> vedvarende dark current -> depolariserer stavcellen (hvile: -40mV) -> vedvarende frigivelse af neurotransmitter (nok glutamat) til synapser ved bipolære & horisontalceller [Na + ] intracellulær holdes på konstant niveau af Na +,K + -ATPasen I lys 11-cis-retinal -> all-trans retinal (som før beskrevet) -> aktivering af G-protein (transducin) -> aktiverer cgmp phosphodiesterase -> hydrolyse af cgmp -> 5 -GMP -> nedsat [cgmp] -> lukning af [Na + ]-kanaler -> hyperpolarisering af cellen -> mindre transmitterfrigivelse Michael og Erik noter til fysiologi 16

17 Michael og Erik noter til fysiologi Tappe Herunder sker amplifikation af stimulus 1 rhodopsin -> aktiverer hundreder G trans -> 1000cGMP hydrolyser/s/fosfodiesterase Lignende begivenheder forekommer Hurtigere hyperpolarisering (kortere intracell. Afstande) 34. Beskrive koblingen mellem fotoreceptorer, bipolare celler, horisontalceller, amakrine celler og ganglieceller, og for cellernes reaktion på stimulation med lys Koblinger mellem cellerne Fotoreceptorer danner synapse med dendritter af (lamina plexiformis externa) -> Horisontalceller -> transverst til Bipolære celler <- modtager input fra interplexiforme celler -> Bipolære celler -> dendritter af ganglieceller (lamina plexiformis interna) -> hjernen -> processer fra amakrine celler (som ovenover) -> Ganglieceller -> Andre amakrine celler -> Interplexiforme celler Direkte pathway Fotoreceptor -> bipolær celle -> gangliecelle -> hjerne Mindre direkte pathway Fotoreceptor -> bipolær celler -> amakrin celle -> gangliecelle -> hjerne Forskelle mellem stav- og tap-celle-koblinger Stavceller Mange stavceller -> konvergerer på 1 bipolær celle -> dårlig opløselighed af objekt Tapceller Få tapceller -> konvergerer på 1 bipolær celle I Fovea centralis INGEN konvergens (1:1) -> god opløselighed Cellernes reaktion på stimulation med lys Generelt -> Synapsepotentialer i retina Hyperpolariserende / depolariserende Hhv nedsætter/øger transmitterfrigørelse Receptive felter (se fig 9.15, s. 142 B&L) Fotoreceptorer Lille, cirkulært Michael og Erik noter til fysiologi 17

18 Michael og Erik noter til fysiologi Lys i receptivt felt -> hyperpolariserer fotoreceptorcellen Horisontalceller Større end for fotoreceptorer (flere konvergerer herpå) Lys -> fotoreceptorer -> hyperpolariserer horisontalcellen (mindre excitatorisk transmiter frigivet) = disfacilitering Bipolære celler (2 typer receptivt felt) On-center, Off-surround Centralt excitatorisk felt, omgivet af inhibitorisk felt Off-center, On-surround Centralt inhibitorisk felt, omgivet af excitatorisk felt Lys på begge felter -> måske til ingen respons (neutraliserer hinanden) lys i bevægelse -> stor effekt Mekanisme Afhænger af input fra 1/flere fotoreceptorer horisontalceller Centrale felt Afspejler direkte koblinger til fotoreceptorer Hyperpolarisering (fra fotoreceptor) -> mindre transmitterfrigivelse -> depolarisering = disinhibering Depolarisering (fra fotoreceptor) -> hyperpolarisering = disfascilitering Omgivende felt Lys på omgivende fotoreceptorer -> aktiverer horisontalceller -> modsat omgivende effekt Transmitter Glutamat (nok...)/anden exc. Aminosyre Depolariserer Off-center bipolære celler Horisontalceller - via ionotrope glutamat recept. Hyperpolariserer On-center bipolære celler - via metabotrope glutamat rec. Amakrine celler Input fra kombinationer af on-center & off-center bipolære celler -> receptive felter er blandinger af disse (mange typer amakrine celler) min. 8 neurotransmittere frigives fra disse Ganglieceller Kan modtage hovedsageligt fra Michael og Erik noter til fysiologi 18

19 Michael og Erik noter til fysiologi Amakrine celler -> diffust receptivt felt (inhib./excit.) Bipolære celler -> center-surround organisation Blandning af disse 35. Beskrive retinas X- og Y- ganglieceller og deres receptive felter 3 typer celler: X (P), Y (M) & W STØRRELSE AF : X-CELLER (P) Y-CELLER (M) W-CELLER cellelegeme og axon medium stor lille dendrit-træ begrænset omfattende omfattende RECEPTIVE FELT: størrelse lille mellem stor organisation center-surround center-surround diffust adaptation tonisk fasisk kun lidet påvirkelig linearitet (summation) lineær nonlineær bølgelængde sensitiv usensitiv usensitiv luminans usensitiv sensitiv sensitiv ORPUS GENICULATUM LATERALE: -> parvocellulære lag: -> magnocellulære lag: - 3,4 (OFF center) - 1,2-5,6 (ON center) X- & Y celler Domineres formentlig af bipolære celler (jvf center-surround) X-celler Fine detaljer; forskellig bølgelængde (Farve) W-celler Domineres formentlig af amakrine eller (enkelt center-surround; mange diffust felt) 36. Beskrive de centrale synsbaner og de synsfeltdefekter, der opstår efter læsioner i synsbanerne Centrale synsbaner SE ANATOMI I SYNSBANEN Tilføjelser -> ender i lag 4 i synscortex (Gennaris stribe) Synsdefekter efter læsioner SE fig. 9-19, s. 147 B&L 37. Beskrive organisationen af corpus geniculatum laterale, herunder inddelingen i parvo- og magnocellulære lag Inddeling (6 lag) Magnocellulære lag 2 første lag Parvocellulære lag 4 næste lag Forbindelse til Retina Michael og Erik noter til fysiologi 19

20 Michael og Erik noter til fysiologi Punkt-til-punkt projektion fra retina -> Corpus geniculatum laterale har retinotopt kort Projektion fra 1 øje -> fordelt til 3 lag (1 M, 2 P) Kontralaterale øje Lag 1, 4, 6 Ipsilaterale øje Lag 2, 3, 5 Projektion fra specifikke X / Y ganglieceller i retina SE SKEMA Inhiberende dele af Corpus geniculatum laterale ¼ af celler i CGL = interneuroner inhiberende virkning (via GABA) Modtagelse af inhiberende projektioner fra Synscortex Formatio reticularis Nucleus reticularis i thalamus (interneuroner) -> filtrerer visuel information -> man kan koncentrere sig om det vigtige i synsfeltet 38. Beskrive receptive felter for cellerne i corpus geniculatum laterale Neuroner modtager kun få & ens retinale ganglieceller -> off- og on-center receptive felter 39. Beskrive de receptive felter for simple og komplekse celler i synscortex Simple celler On- og Off-zoner i receptive felter Er DOG firkantede Har orienteringsselektivitet Fx ret linie, orienteret på bestemt måde i synsfelt Komplekse celler Afspejler konvergent input fra adskillige simple celler Orienteringsselektive Dog ingen on- eller off-zoner Mange meget retningsselektive (bevægelse over receptive felt) Se fx fig s. 149 B&L Hyperkomplekse celler Input fra adskillige komplekse celler Meget kompliceret receptivt felt For alle typer Jo tættere celle er på fovea centralis område -> jo mindre receptivt felt 40. Beskrive den retinotope organisation og søjleopbygningen af synscortex Michael og Erik noter til fysiologi 20

21 Michael og Erik noter til fysiologi Retinotop organisation Af søjler & cortex Fovea bagerst nær occipitallap Højre del af synsfelt -> venstre side af cortex Venstre del af synsfelt -> højre side af cortex Søjleopbygningen af cortex Axoner fra ipsilateralt øje -> små grupper neuroner Ligger i søjler <-> Ligger side om side med søjler fra kontralaterale øje -> Søjler er øjendominante 41. Beskrive det cellulære grundlag for farvesyn: tre slags tappe i retina og farveopponente celler i cortex Trikromasi-teorien enhver farve kan dannes ud fra en passende blanding af 3 andre farve dvs. De 3 forskellige tap-pigmenter (se 33) føres via X-celler -> rigtig farve via neural analyse Farve opfattes på grundlag af Bølgelængde Intensitet (pga pigmenters absorptionsvidde & sensitivitet) Farveopponente celler Findes forskellige steder i synsbanen (retina, CGL, cortex) Visse farver står som modsætninger Rød/grøn; gul/blå; sort/hvid Visse celler Stimuleres af grøn Inhiberes af rød -> bidrager til farvesynet 42. Beskrive farveblindhed Føler trikromasi-teorien Oftest begrænset til 1 af de 3 tappigmenter Normal person = trikromat 2 pigmenter = dikromat 1 pigment = monokromat Hyppighed (skandinavien) Mænd 8% Kvinder 0,4% Forskel skyldes at defekt arves kønsbundet, recessivt Kan afsløres ved pseudoisokrate figurer Deuteroanopi Hyppigste defekt Michael og Erik noter til fysiologi 21

22 Michael og Erik noter til fysiologi For lidt grøntabsorberende pigment Kan afsløres i farveadderingsforsøg (husk øvelse) -> vil have tendens til at bruge for meget grønt Protanopi Mangler rødtabsorberende pigment Trianopi Mangel på blåt pigment Ekstremt sjælden 43. Angive, at X- og Y-celler påvirker hver deres extrastriale områder i cortex og angive funktionen af disse to grupper af områder X- og Y- celler virker på hver deres extrastriale områder i cortex X-celler (P) Funktion: form & farve (behandles adskilt) -> influerer på V4, inferotemporale områder etc engageret i genkendelse & analyse af fine spatiale detaljer fx ansigter Y-celler (M) Funktion: Bevægelses opfattelse, Kontrol af øjenbevægelser -> influerer på noget temporal lap, parietallap Begge 2 Biddrager til dybde opfattelsen 44. Redegøre for mørkeadaptationen Afblegning af pigment Foregår i både stav- og tapceller Dog afbleges stavceller lettest Tapceller Har speciel mekanisme til regeneration af pigment Efter afblegning All-cis-retinal -> transporteres til pigment-cellelag -> gendannes til 11-cis-retinal -> tilbage til fotoreceptorer (ydre segment) -> kombineres med opsin -> pigment (rhodopsin for stave) Mørkeadaptation Gendannelse af pigment involveret i dette Tapceller adapterer hurtigere -> mørke Men tærskel for lys = høj (fungerer ikke i svagt lys) Stavceller -> adapterer langsomt Men tærskel lav (fungerer godt i svagt lys) 10min i mørkt rum -> stave fungerer bedre end tappe A-vitamin (retinol) mangel giver natteblindhed Michael og Erik noter til fysiologi 22

23 Michael og Erik noter til fysiologi 45. Redegøre for pupilrefleksen SE EVT ANATOMI-SYNSBANEN Afferent led Lys -> fotoreceptorer -> bipolære celler -> ganglieceller -> n. Opticus -> chiasma opticum -> tractus opticus -> nucleus prætectalis (mesencephalon) (1. synapse) -> interne synapser mellem 2 prætectale kerner Efferent led Nuclei prætectales -> BEGGE nuclei oculomotorius acc. (Edinger-Westphal-kernen) (2. synapse) -> ipsilaterale ganglion ciliare (3. synapse) -> m. sphincter pupillae -> kontraherer (fører til miosis) Miosis sker bilateralt!!! 46. Angive betydningen af colliculus superior for reaktion på pludselige visuelle, auditive eller taktile stimuli Opbygning 3 yderste lag udelukkende til bearbejdning af synsindtryk retinotopt kort Dybere lag Input fra syn, somatosensoriske, auditoriske system Motorisk kort -> styrer øjen & hovedbevægelser Neuroner Specielt følsomme for hurtige bevægelser i bestemt retning Funktion Refleks -> responderer med øjen / hovedbevægelser i retning af Pludseligt opstået truende ting i synsfeltet Truende lyde / kropskontakt SE EVT ANATOMI 47. Beskrive visuel afstandsbedømmelse Brug af 1 øje (monookulær) Relativ størrelse af ens genstande (lille ting = fjernest) Hvis genstand A overlejrer genstand B (superposition) -> A opfattes som tættere på Højden i synsfeltet blandt ens genstand -> højeste genstand opfattes som længst væk Michael og Erik noter til fysiologi 23

24 Michael og Erik noter til fysiologi Parallele linier -> synes at konvergere Opleves som forsvindende med afstanden (lineær perspektiv) Brug af begge øjne (binokulær) Øjnene adskilte i hovedet -> hvert modtage 2-dimensionelt billede -> sammenføring fører til 3-D billede opfattelse af dybde Michael og Erik noter til fysiologi 24

25 Michael og Erik noter til fysiologi Hørelsen 48 Redegøre for udbredning af lyd og måling af lyd Lyd opstår som kompression og dekompression af bølger Overføres via luft eller elastiske medier (vand etc.) I luft forplantes lyden med ca. 335 m/s Lyd -> ændringer i tryk Kaldes lydtryk (måles i N/m 2 ) Omtales normalt som Sound pressure level (SPL) Enheden for SPL = decibel (db) SPL = 20 log (P/PR ) P = lydtrykket P R = referencetrykket (0,0002 Pa) eller P R = referencetrykket (1 Pa) db er kun et mål for lyd ved angivelse af en lydreference Lyd er en blanding af rene toner Hver rene tone stammer fra en sinosuidal bølge med en bestemt frekvens, amplitude og phase Lydens frekvens måles i Hertz (Hz) Se evt. fig 10.1 i B & L Lyd kan via Fouriers analyse opsplittes i de rene toner Almindelig tale: ca. 65 db (frekvens mellem Hz) Kraftig trafik: ca db Ældre jetfly: ca db Lyd over 100 db kan være skadende for det perifere auditoriske apparat Smertegrænsen for lyd er ca. 120 db 49 Redegøre for ørets følsomhed for lyd ved forskellige frekvenser Øret er følsomt for trykvariationer med en frekvens fra 20 Hz Hz < 20 Hz = infralyd > Hz = ultralyd Den øvre grænse aftager gennem hele livet Helt ned til Hz (Ses hos oldinge) Klinik: Tilstanden kaldes prebyacusis Øret har et stort dynamikområde Intensiteter der giver brugbare indtryk -> Størst omkring 2 khz 5 khz -> øret har forskellig følsomhed ved forskellig frekvens Se evt. fig i B & L Michael og Erik noter til fysiologi 25

26 Michael og Erik noter til fysiologi 50 Redegøre for de fysiske, anatomiske og fysiologiske forhold i forbindelse med overførsel af lyd fra det ydre øre til det indre øre Ydre øre (Auris externa; auricula + meatus acusticus externus) Fungerer som en retningsfølsom resonator (hjælper til retningsbestemmelse) Har en resonant frekvens på 3500 Hz Medfører en forstærkning af lydindtrykket omkring denne frekvens. -> hjælper til med at begrænse de frekvenser der når membrana tympani Mellemøret (Auris media; membrana tympani + ossicula auditus) Lydbølger rammer membrana tympani -> membrana tympani sættes i svingninger med samme frekvens som lyden. Presser membrana tympani ind mod mellemøret. -> Øreknoglerne presses ind (Malleus -> Incus -> Stapes) Stapes fodplade presses ind i det ovale vindue Cavitas tympanica: skal være et lukket rum -> tryksvingninger i luften ville ramme begge sider af membrana tympani. -> dæmpende eller ophævende virkning på svingningerne. Indre øre (Auris interna) Vibrationer fra basis stapedius overføres til perilymfen i scala vestibuli -> trykket går gennem membrana basilaris -> gennem væsken i scala tympani -> en udbulning af membrana tympani sekundaria (i det runde vindue) Den sidste del af den mekaniske transmission foregår fra membrana basilaris til hårcellernes cilier: -> Cortiske organs lejring medfører at deformation af membrana basilaris -> opspænding af vævet -> cilierne bøjes Pga. deres indlejring i membrana tectoria (Se evt. fig i B&L) Michael og Erik noter til fysiologi 26

27 Michael og Erik noter til fysiologi Dette kaldes en impedans-overførsel (modstandsoverførsel) -> pga. normalt ville lyden kastes tilbage når det går fra luft til væske. Derfor skal der bruges impedans-overførsel Membrana tympani og ossicula auditus virker forstærkende på lyd - Forskellen i areal mellem membrana tympani og basis stapedius (basis mindre end membrana -> forøgelse af trykket som i en hydraulisk presse) - Mekaniske effekt af vægtstangsanordningen af ossicula auditus Ialt øger disse 2 effekter hørelsen med db 51 Beskrive hårcellerne og den mekanisk-elektriske transduktion i hårcellerne Hårcellerne SE ANATOMI II Mekanisk-elektriske transduktion i hårcellerne Indre hårceller (3500) modtager 90% af nervefibre Ydre hårceller (15000) modtager 10% af nervefibre -> Primært de indre hårceller der overfører lydindtryk til CNS Hvert axon har en bedste frekvens -> udlader sig også når der stimuleres med nabofrekvenser -> mindre kraftigt udslag Lydbølger sætter membrana tympani i svingninger -> Vibrationer sætter perilymfen i scala vetibuli i svingninger -> en del af energien går gennem membrana basilaris Sætter denne i svingninger -> Bøjning af stereocilierne Dette pga. at membrana basilaris og membrana tectoria flyttes i forhold til hinanden. - stereocilierne bøjes mod det største cilie -> depolarisering af hårcellen - Sterocilierne bøjes væk fra det største cilie -> hyperpolarisering af hårcellen. Ændringer i membranpotential Skyldes ændringer i kationkonduktans (Na + og K + ) Potentialgradienten der fører ionstrømmene er fra: - hårcellens hvilemembranpotential (-70 mv) - det positive potential i endolymfen (+80 mv) -> totalgradient på ca. 150 mv -> driver en strøm gennem cellen fra top til Michael og Erik noter til fysiologi 27

28 Michael og Erik noter til fysiologi basis. -> udløser frigivelse af excitatoriske transmittere (glutamat eller aspartat) 52 Redegøre for hvordan toner af forskellig frekvens behandles i cochlea (stedteori (travelling wave) versus frekvensteori) Stedteori: Lydbølger skaber ikke samme bevægelse af det cortiske organ (membrana basilaris) i hele Cochlea. -> Jo lavere frekvensen er desto nærmere helicotrema ligger den maksimale amplitude af bølgen gennem membrana basilaris -> Finder sted hvor membrana basilaris resonansfrekvens er lig lydbølgens frekvens. Hårcellerne er indstillet til forskellige frekvenser (forskelle i stereocilier og biofysiske egenskaber) Bølgetypen kaldes en Travelling wave Bølgens form afhænger af spændingen i membrana basilaris og spændingen mellem nabopunkter -> højfrekvente lyde giver størst amplitude i basis af Cochlea mens lavfrekvente ligger i apex. Dvs. ethvert sted på membrana basilaris svarer til en frekvens i lydbølger -> lydbølger sender derfor forskellige oplysninger til CNS fordi de påvirker forskellige neuroner. Frekvensteori: Lavfrekvente lydbølger signaleres ved at de afferente fibre fyrer i fase med stimulus. Kaldes for Fase Locking Dette sker ved op til 500 Hz -> Et axon kan kun genere op til 500 aktionspotentialer/sec. pga. refrektær perioden (aktionspotential varer ca. 2msec) Ved frekvenser mellem Hz signaleres til CNS fra en gruppe af afferenter. Disse skiftes til at fyre så der er fase med frekvensen -> nogle axoner er refrektære mens andre fyrer Michael og Erik noter til fysiologi 28

29 Michael og Erik noter til fysiologi Tilsammen signalerer de frekvensen Duplexteori: Dette er en sammenkobling af begge teorier -> begge teorier er påkrævet for at kunne forklare frekvens kodningen af lyd. 53 Beskrive udladningsmønstret i de primære afferenter for toner af forskellig intensitet og frekvens Frekvens: Hver afferent fiber fyrer maksimalt ved en bestemt frekvens -> Karakteristiske frekvens for den fiber Denne kan bestemmes ved en tuning kurve = det receptive felt for fiberen -> ved høje db er frekvensområdet større end ved lave db Intensitet: Varighed: Signaleres ved antallet af aktionspotentialer + antallet af nervefibre der aktiveres. Signaleres ved varigheden af aktiviteten i de afferente nervefibre 54 Beskrive efferent kontrol i det auditive system (mellemøremusklerne og efferent innervation af hårcellerne) Mellemøremusklerne: M. tensor tympani (N. trigeminus) Hæfter på Malleus Virkning: Spænder membrana tympani op M. stapedius (N. facialis) Hæfter på Stapes Virkning: Trækker basis stapedius ud fra fenestra ovale Funktion af de to muskler: Dæmpe vibrationer i øreknoglekæden -> nedsætter sensitiviteten i det akustiske apparat Begge kontraheres reflektorisk ved forventningen om høje lyde. Grænsen ligger omkring 90 db -> beskytter altså ikke ved pludselige lyde (pludselige eksplosioner etc.) Efferent innervation: Soma i nucl. olivaris superior i hjernestammen -> efferenter til indre og ydre hårceller Michael og Erik noter til fysiologi 29

30 Michael og Erik noter til fysiologi Indre hårceller modtager efferenter direkte på basis Ydre hårceller modtager efferenter på deres afferente fibre Ved stimuli fra efferenterne sker følgende: -> Cellernes følsomhed for lydstimuli nedsættes -> men toneselektiviteten skærpes -> Cocktail-party effekten man kan høre den enkelte person i en myriade af stemmer. 55 Beskrive hørebanerne Se anatomi I 56 Redegøre for den funktionelle organisation af auditiv cortex Ligger i gyrus temporalis superior -> columnær organisation (søjlestruktur) Neuronerne har karakteristiske frekvenser (tonotopisk opbygning) Søjlerne kaldes isofrekvente søjler Høje frekvenser aktiverer laterale søjler Lave frekvenser aktiverer mediale søjler 2 slags søjler Summationssøjler reagerer bedst på binaurale input (begge ører) Suppresionssøjler reagerer bedst på mononaurale input (øredominant) Auditivt cortex opdeles også i 2 dele Core-region Area AI Primært auditivt cortex -> man mener lydens frekvens registreres her Belt-region Non-primær auditiv cortex Får input fra synsbaner og sensoriske baner Er involveret i registrering af tale Hvert øre er repræsenteret bilateral, pga den ufuldstændige krydsning i hjernestammen 57 Redegøre for mulighederne for lydlokalisation Lokalisation af lyd afhænger af: Lydforsinkelse lydbølger der når øret i en vinkel på midtlinjen når det ene øre før det andet. Vinkelforskel på 1 kan netop detekteres Michael og Erik noter til fysiologi 30

31 Michael og Erik noter til fysiologi -> giver en lydforsinkelse på ca sek. -> Modellen i B&L er som følger: Neuroner centralt for nucl. cochleares har binaurale receptive felter (jvf. evt. 55) -> Neuroner i nucl. olivaris superior har en medial og en lateral udløber (dendritter) Mediale: excitatorisk fra den contralaterale nucl. cochlearis ventralis. Laterale: Inhibitorisk fra den ipsilaterale nucl.cochlearis ventralis. -> Tidsforskellen afgør hvor kraftig der henholdsvis exciteres/inhiberes -> CNS kan derefter fortolke resultatet. -> Modellen fra Rapport 1: Sanserne HUSK at skriv denne ind her Intensiteten af lyden der når ørerne 58 Angive, at døvhed findes som ledningstype og som cochleær/retrocochleær type Døvhed skyldes generelt nukleære eller perifere læsion/obstruktioner Læsioner proksimalt for nucl. cochleares medfører ikke høretab Contralateralt innerveret. Døvhed opdeles i 2 typer Ledningstype (Konduktiv) Skyldes kompromitering i ledningen af lydbølger fra ydre øre -> indre øre. F.eks.: ødelæggelse af ossicula auditiva Hul på trommehinden Væske i mellemøret (mellemørebetændels etc.) Tilstopning med cerumen Cochleær/retrocochleær (Sensorineural, perceptiv) Skyldes brud på den neurogene transmission af lydbølger fra indre øre -> nucl. cochleares. Michael og Erik noter til fysiologi 31

32 Michael og Erik noter til fysiologi F.eks.: Ødelæggelse af cochlea Ødelæggelse af nervus cochlearis Ødelæggelse af nuclei cochleares Opstår f.eks. ved: Acusticus neuronom Traumer Meningitis 59 Angive den principielle forskel mellem disse typer (herunder hvordan man med enkle tests kan differentiere mellem disse typer) For forskelle jvf. 58 To tests benyttes i klinikken for at skelne mellem de to typer Dette ved brug af stemmegaffel (Normalt en der vibrerer med 356 Hz) Webers test: Stemmegaffel holdes mod vertex. Patienten bedes angive om lyden kommer fra det ene eller det andet øre Normalt (Rask): Her vil lyden ikke deviere til nogen bestemt side. Ved konduktiv døvhed: Her vil lyden deviere til det syge øre -> Lyden ledes gennem knoglerne Grunden til at den går mod det syge øre er muligvis at hørelsen i det normale øre er inhiberet af det omgivende lydniveau. Ved perceptiv: Her vil lyden gå mod det raske øre Rhines test: Anslået stemmegaffel presse mod proc. mastoideus Når lyden ikke høres mere holdes stemmegaflen foran øret Normalt (Rask): Begge lyde høres Ved konduktivt høretab: Kun den første lyd høres Ved perceptiv (kun nedsat, ikke fuldt høretab): Her høres begge lyde 60 Redegøre for måling af høretab (audiogram) Måling af høretærsklen = klinisk audiometri Stor betydning for korrekt diagnose ved en række sygdomme Michael og Erik noter til fysiologi 32

33 Michael og Erik noter til fysiologi Forsøgsopstilling og udførelse Ved hjælp af toneaudiometer mådes den relative høretærskel fir luftledning på begge ører samtidig. Tærsklen bestemmes ved en række frekvenser: 50 Hz, 200 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 4000 Hz, 6000 Hz, 8000 Hz, Hz, Hz En funktionsgenerator generer sinusbølger af variabel frekvens Amplituden reguleres ved en attenuator der er koblet til høretelefonerne For hver frekvens præsenteres tonen først så den kan genkendes. Lydstyrken sænkes til patienten ikke længere hører tonen Så hæves lydstyrken igen til patienten igen hører tonen -> høretærsklen passeres flere gange og man kan beregne et gennemsnit. Resultaterne kan indtegnes i et semilogaritmisk papir og man får herefter fremstillet et audiogram. Michael og Erik noter til fysiologi 33

34 Michael og Erik noter til fysiologi Vestibulær funktion 61 Angive det adækvate stimulus for buegangene og sacculus/utriculus Buegangene: Ampullen indeholder sensorisk epithel kaldet crista ampullaris -> består af hårceller innerveret afferent fra n. cochlearis Hårcellerne: Stereocilier på apex + større kinocilium Horisontale buegange (lateralis) er kinocilierne rette mod utriculus. De andre to begge har kinocilierne retning væk fra utriculus. Cupula: Gelatinøs masse der dækker cilierne -> ved rotationer bevæges cupula Cupula bevæges ikke af tyngdekraften grundet samme vægtfylde som endolymfen. Ved bevægelser så cupula bevæges i kinociliets retning depolariseres (øget frigivelse af transmitter) -> øget fyring i afferenter Ved bevægelser så cupula bevæges væk fra kinociliet hyperpolariseres (mindsket frigivelse af transmitter) -> mindsket fyring i afferenter Dvs. at det adækvate stimulus for buegangene er rotationer (accelerationer) i forskellige planer. Sacculus/Utriculus (Otholitorganerne) Sensoriske epithel kaldes: macula sacculi og macula utriculi Hårcellerne: Stereocilier og et kinocilium Dækkes af gelatinøs masse Statokoniemembranen Den gelatinøse masse der dækker cilierne + otolitter/statokonier (dækker massen) -> større vægtfylde end endolymfen -> hårcellerne påvirkes derved af tyngdekraften Sacculus: Indeholder en buet forhøjning: striola kinocilierne er polariseret væk fra striola Pga. af buningen i striola vil det være forskellige hårceller Michael og Erik noter til fysiologi 34

35 Michael og Erik noter til fysiologi der reagerer på forskellige lineære accelerationer kommende an på hvor i rummet hovedet befinder sig. Utriculus: Har simulær opbygning med sacculus Kinocilierne polariserer dog mod striola Dvs. at det adækvate stimulus for otolitorganerne er lineære accelerationer 62 Beskriv vestibularis-apparatets centrale forbindelser 1. neuron. Scarpas ganglion Perifer forbindelse til hårcellerne Central forbindelse N. vestibularis -> nuclei vestibulares 2. neuron. Nuclei vestibulares 4 kerner Superior, inferior, medial og lateral Otolith afferenterne går til: Laterale Inferiore Buegangs afferenterne går til: Medial Superior Forbindelser Axoner fra superior og medialis -> fasciculus longitudinalis medialis -> nucl. oculomotorius Denne del deltager i den vestibulooculære refleks, styrer øjenbevægelser Axoner fra lateralis og medialis -> tractus vestibulospinalis -> motoriske forhornskerner Denne del deltager i den vestibulocoliske refleks, styrer balance/hovedbevægelser Axoner fra alle kernerne -> cerebellum, formatio reticularis, kontralaterale nucl. vestibulares og thalamus. Registrer ligevægten bevidst Michael og Erik noter til fysiologi 35

36 Michael og Erik noter til fysiologi 63 Redegøre for reflekser udløst fra vestibulærapparatet, herunder deres indflydelse på øjenbevægelser og postural kontrol Horisontal buegang Rotation mod højre Start af acceleration Buegang -> højre Endolymfe står stille (langsom om at accelerere op i fart) -> Endolymfe "roterer" mod venstre (svarer det til) -> Depolarisering af højre horisontale buegang Hyperpolarisering af venstre horisontale buegang Man registrerer en rotation mod højre (af sig selv) = Verden går mod venstre -> Højresidig nystagmus (svær at se) = Korrekt registrering af rotation mod højre Konstant hastighed Buegang -> højre (samme hastighed) Endolymfe -> højre (samme hastighed) Opbremsning af acceleration (=Stop af omdrejning) Buegang står stille Endolymfe -> fortsætter rotation mod højre (langsom nedbremsning) -> Hyperpolarisering af højre horisontale buegang Depolarisering af venstre horisontale buegang Man registrerer en rotation mod venstre (af sig selv) = Verden går mod højre -> Venstresidig nystagmus Svarer til start af acceleration mod venstre = Fejl-registrering af buegangene (=rundtosset) Anterior buegang Rotation mod højre; Hovedet bøjet forover Som før, dog forskelle i buegangs normale funktion Registrerer rotation om sagittal akse (jvf. Cirkus-kniv dame) Start af acceleration Man registrerer en rotation mod højre (af sig selv) (sagittal akse) = Verden roterer mod venstre (sagittal akse) -> Højresidig rotations-nystagmus (svær at se) = Korrekt registrering af rotation mod højre Konstant hastighed Som før Opbremsning af acceleration (=Stop af omdrejning) Lige omvendt Michael og Erik noter til fysiologi 36

37 Michael og Erik noter til fysiologi Posterior buegang Rotation mod højre; Hovedet bøjet til siden (højre) Som før, dog forskelle i buegangs normale funktion Registrerer rotation om frontal akse Start af acceleration Man registrerer en rotation bagover (af sig selv) = Verden roterer forover -> opadrettet nystagmus = Korrekt registrering af rotation mod højre Konstant hastighed Som før Opbremsning af acceleration (=Stop af omdrejning) Lige omvendt Ovenstående beskriver mekanismen bag nystagmus (eller øjekorrektionsrefleksen) medieres af ascenderende axoner fra fasciculus longitudinalis medialis -> kommer fra nucleus vestibularis lateralis -> nuclei der kontrolerer ekstraoculære muskler Eks. Nucl. oculomotorius Kernerne til abducens og trochlearis. Postural kontrol 3 mekanismer spiller ind i den posturale kontrol - Synet - Proprioceptive input fra led og muskler - vestibulær systemet 2 ud af de 3 skal være i funktion for at man kan holde balancen. Eks. Alkoholikere: Mister deres proprioceptive sans -> i mørke eller med lukkede øjne kan de ikke holde balancen. For yderligere forklaring af reflekserne se evt. 62 for forbindelser fra nuclei vestibulares. Michael og Erik noter til fysiologi 37

38 Michael og Erik noter til fysiologi Den motoriske enhed 64 Redegøre for begrebet motorisk enhed Defenitionen på en motorisk er et α-motor neuron og alle de muskelfibre det innerverer. Motoriske enheder varierer stærkt i størrelse. Små motoriske enheder Findes specielt i muskler der har med finmotorik at gøre Hver enhed består af få fibre -> øjets ekstraoculære muskler, fingermusklerne etc. Store motoriske enheder Store skeletmuskler i krop, arme og ben -> kan indeholde flere tusind muskelfibre pr. enhed 65 Beskrive forskellige typer af motorenheder Alle de muskelfibre, der tilhører en motorisk enhed, udgør en muskel enhed -> der findes tre forskellige typer af muskelfibre Derved også tre typer af motorenheder Alle fibrene i en motorenhed er af samme type. Muskelfibres inddeling baseres på: Hastigheden hvormed de opnår maksimal spænding under en enkeltkontraktion (hurtige, langsomme) Måden ATP-resyntesen hovedsageligt sker (Aerob, anaerob) TYPE SPEED STYRKE ATP- RESYNTESE MOTOR ENHED I (røde) Slow Svag Oxidativt Slow Twitch II A (hvide) Fast Middel Oxidativt Fast Twitch a II B (hvide) Fast Særk Glykolytisk Fast Twitch b 66 Redegøre for hvordan muskelkraften styres ved rekruttering og frekvensregulering Rekruttering Det sker efter et størrelses princip Mindste enheder først derefter større og større -> det er muligt at lave graderede bevægelser og samtidig starter man med en relativ lille spænding i musklen. Spændingen bygges op efterhånden som større enheder kommer med. Disse enheder altid aktive når en del af musklen er kontraheret. Denne rekruttering bygger på følgende: Små α-motor neuroner aktiveres ved større excitatoriske postsynaptiske potentialer end store α- motorneuroner. Michael og Erik noter til fysiologi 38

39 Michael og Erik noter til fysiologi Forklaring: En given mængde transmitter udløser forskellig størrelse potential postsynaptisk afhængig af størrelsen på motor neuronet. (Størst i små neuroner) Frekvensregulering Frekvensen af stimuli spiller ind på kraften i de enkelte motorunits + størrelsen af de rekrutterede enheder. Øget frekvens - Større motoriske enheder rekrutteres Pga. summation - Kraften i enhederne opbygges pga. udviklingen af tetanus. Se evt. cellebiologi noter for yderligere forklaring. Har DU dem ikke to bad. 67 Redegøre for faktorer, der påvirker rekrutteringsrækkefølgen jvf. 66 Slå op, Spørg lærer HELP 68 Beskrive elektromyogrammet fra single units og fra en hel muskel I afslappede muskler kan der ikke registreres aktivitet Single units Dette ses ved en ganske svag kontraktion Aktionspotentialerne: Vil have en frekvens på 5-10 Hz MUP (motor unit potential) summen af de ekstracellulære enkeltfiberpotentialer fra alle enhedens fibre. - Varigheden længere en enkeltfiberpotentialerne - De fleste MUP er er di- eller trifasiske Der kan forekomme polyfasiske Hel muskel Ved maksimal kontraktion vil det ikke være muligt at differentiere Michael og Erik noter til fysiologi 39

40 Michael og Erik noter til fysiologi mellem de enkelte motoriske enheders potentialer. Se evt. øvelsesvejledning 2 Fig. 3 C 69 Redegøre for hvorledes EMGet kan bruges til bestemmelse af nerveledningshastighed Princippet er at man stimulerer en nerve på to forskellige steder. -> samtidig måles et EMG fra en muskel nerven innerverer Herefter måles de to mekaniske latenstider -> Man kan nu beregne nerveledningshastigheden Metode: Måling på n. ulnaris -> stimulering 2 steder Lige proksimalt for håndleddet I sulcus n. ulnaris (bagsiden af albuen) Først bestemmes tærskelstimulus -> svageste stimulus der udløser et aktionspotential der kan registreres. (Muskelaktionspotentialet afledes på overfladen af hypothenar) Gradvist øges stimuleringen -> dette fortsætter til man finder den styrke der giver maksimal amplitude på aktionspotentialet. (yderligere stimulering øger ikke amplituden, pga. der ikke er flere motoriske enheder der kan exciteres) Nu kan den mekaniske latenstid måles som afstanden fra stimulus til første afvigelse fra grundlinjen. Til beregning af ledningshastigheden skal man samtidig bruge afstanden fra de to stimulussteder til registreringsstedet. Hastigheden kan nu beregnes som: v = Afstand Latenstid Michael og Erik noter til fysiologi 40

41 Michael og Erik noter til fysiologi Spinale mekanismer 70 Redegøre for symptomerne efter en spinal tværsnitslæsion Ved spinal tværsnitslæsion ses distalt for læsionen: Bortfald af smerte, temperatur, tryk og berøringssanser Ophævelse af voluntære bevægelser/kontrol -> kontrol er som regel inhibitorisk Symptomerne afhænger af niveauet skaden sker på Paraplegi (paralyse af benene) Tetraplegi (paralyse af arme og ben) Akut fase Her forekommer spinalt shock: Slap paralyse (atoni) Led giver ingen modstand ved passive bevægelser. Normalt ville muskler kontraheres for at imødegå ændringen (stræk-refleksen) Arefleksi Ingen spinale reflekser Achilles-refleks Patellar-refleks Etc. Tab af autonome funktioner Ingen autonome reflekser Blæretømning Defækation Erektion Tab af alle følesanser Spinalt shock varer generelt mellem 3 og 4 uger Efter spinalt shock Spastisk paralyse Hypertoni Hyperrefleksi Spinale reflekser fleksionsreflekserne Kan medføre at smertepåvirkning af et ben også udløser defækation /miktion strækreflekserne (denne der giver hypertoni) Autonome reflekser Stadig manglende sensibilitet distalt for læsion Michael og Erik noter til fysiologi 41

42 Michael og Erik noter til fysiologi Abnorme/patologiske reflekser eks. babinski refleksen Klonus skiftende kontraktion på begge sider af et led ved hurtig passiv fleksion. 71 Beskrive symptomerne spasticitet og rigiditet Spaticitet Karakteriseres ved: Hyperrefleksi (pga. hyperaktive fasiske strækreflekser) Hypertoni (pga. hyperaktive toniske strækreflekser) Abnorme reflekser (klonus og babinskis tåfænomen) Årsag: Medullært tværsnitssyndrom eller apoplexia cerebri (blodprop i hjernen) Manglende descenderende kontrol Lædering af både inddirekte og direkte aktiveringsbaner. Rigiditet Hypertoni i ekstemiteternes ekstensorer -> udstrakte lemmer, pga. relativ overaktivitet i strækreflekserne i forhold til fleksionsreflekserne. Årsag: Decerebrering (overskæring af banerne fra cortec til hjernestammen) Eks. hjerneskade efter genoplivning Incarceration (eks. ved hjerneødem) - Nedpresning af hjernen gennem forarmen magnum gennem forarmen magnum (primært cerebellum) 72 Angive hvilke tilstande, symptomerne optræder ved Jvf. 71 I øvrigt personer med parkinson vil udvise rigiditet 73 Beskrive komponenterne i en refleksbue Definitionen på en refleks: Simpelt, stereotypt motorrespons på en specifik type stimuli Består af: Receptor sansecelle (muskelten, golgi seneorgan etc.) -> sensorisk neuron (afferent nervecelle) -> reflekscenter Michael og Erik noter til fysiologi 42

43 Michael og Erik noter til fysiologi Reflekserne forstærkes/inhiberes af stimuli fra andre receptorer Eller fra højere dele af CNS -> Motorisk neuron (efferent nervecelle) -> effektor (muskelfiber, kirtler, glat muskulatur etc.) Se evt. fig i B&L 74 Angive hvor i refleksbuen der forekommer graderede eller alt-eller-intet reaktioner Det er receptorerne der laver de graderede reaktioner Eks. muskeltenene Sensitiviteten i receptorerne kan reguleres Dette ved efferenter Eks. Muskeltenene γ-efferenter regulerer sensitiveteten ved at kontrahere/relaksere muskeltenen Det er interneuroner eller α-motorneuronerne der laver alt-eller-intet respons De exciteres eller inhiberes eller ej 75 Beskrive begreberne exteroceptive og proprioceptive reflekser Exteroceptive reflekser: Disse reflekser udløses af udefrakommende påvirkninger Eks. lysrefleksen (pupillen) Akkomodationsrefleksen (mm. ciliare i øjet) Etc. Proprioceptive reflekser: Udløses fra stillings og bevægelsessanserne Eks. Knyttet til muskler, sener og led Indre øre (vestibular apparatet) 76 Beskrive begrebet reciprok innervation Det er når en innervation (refleksbue eller descenderende baner) er organiseret således at: Et sæt af α-motorneuroner aktiveres Et andet sæt inhiberes (antagonister til det første sæt) Eks. fasiske strækrefleks hvor ekstensorerne aktiveres og de antagonistiske fleksorer inhiberes (se evt. fig i B&L) 77 Redegøre for fleksor-refleksen, herunder den reciprokke inhibition af ipsilaterale ekstensormotorneuroner og den krydsede ekstensor-refleks Fleksor refleksen udløses ved stimulation af noci-ceptorer Kan udløses af kraftigt slag, stærk varme, elektrisk stød (eksempelvis hånd på varm kogeplade, træde på glasskår etc.) Refleksen er en spinal segmentel refleks -> fleksions refleks afferenter (FRA) Michael og Erik noter til fysiologi 43

44 Michael og Erik noter til fysiologi Synapser på ipsilaterale interneuroner -> synapser på α-motorneuroner Denne bue udløser fleksion af de innerverede muskler Afhængig af stimulus styrke ses en fleksion i samtlige store led i den pågældende ekstremitet. Den relative kontraktionsstyrke ved de forskellige led afhænger af lokalisationen af det skadelige stimuli. -> topografisk organisation af refleksen bevægelsen bliver funktionel optimal Kaldes for Local Sign Synapser på inhibitoriske interneuroner -> synapser på antagonistmuskulaturens α-motorneuroner (reciprok innervation) Synapser på ekscitatoriske interneuroner -> synapser på kontralaterale ekstensor-α-motorneuroner -> en ekstension af det andet lem Synapser på inhibitoriske interneuroner -> synapser på kontralaterale fleksor-α-motorneuroner -> lettere ekstension af det andet lem Denne påvirkning til kontralateral ekstension kaldes: Krydsede ekstensor refleks Fleksor refleksen påvirkes via interneuronerne også af hjernen -> man kan undertrykke refleksen (nyttigt hvis man har en tiger efter sig og træder på et glasskår) 78 Beskrive og skitsere muskeltenen i skeletmuskulatur, herunder dens afferente og efferente innervation Se cellebiologi noter 79 Redegøre for effekten af muskellængde og γ-efferenter på muskelafferenternes udladning Muskellængden: Statisk respons Dette udløses i Ia og II-afferenter Det gælder her at frekvensen i afferenterne er proportionel med muskeltenens/strækkets længde ved et linært stræk. Dynamisk respons Udløses i Ia afferenterne Afhænger af hastigheden af strækket -> overshoot (større frekvens) i starten af et stræk -> ophør af aktivitet når strækket slippes Michael og Erik noter til fysiologi 44

45 Michael og Erik noter til fysiologi Årsagen til dynamisk respons Nuclear bagfibre mangler kontraktilt apparat ved kernerne. Midterregionen strækkes først/er svagest. -> overshoot Genfinder sin normale længde, pga. elasticitet. -> stop i aktivitet γ-efferenter Afgør muskeltenens sensitivitet for muskelstræk -> stimulation af γ-efferenter medfører kontraktion i intrafusale fibre Kun i enderne af fibrene -> strækning af midten af de intrafusale fibre Dette strækker også afferenterne -> frekvensen i afferenterne stiger mere under stræk end uden. -> Forstærkning/øget sensitivitet for stræk. Aktivitet i dynamiske γ-motorneuroner (nuklear bag fibre) -> forstærket dynamisk respons i gruppe Ia afferenter Aktivitet i statiske γ-motorneuroner (nuklear chain fibre) -> forstærker det statiske respons i både Ia og II afferenter 80. Beskrive og skitsere muskelten-afferenternes centrale forbindelser Fasiske stræk-refleks Gruppe Ia-afferent -> forgrener sig inden indtræden i rygmarv -> direkte på α-motorneuroner (monosynaptisk) til samme muskel (/synergist) fx rectus femoris Hvis excitation kraftig nok -> kontraktion -> gruppe Ia inhibitoriske interneuroner -> α-motorneuroner fra antagonist muskler fx baglårets muskler Arrangement = reciprok inhibition Ses ved sene-reflekser (Du ved godt hvilke...biceps, lig. patellae etc) Skitse: se fig 12-11, s. 193 B&L Toniske strækrefleks Forekommer ved passiv bøjning af et led Samme refleks-bue-mønster som før Her DOG både gruppe Ia & II afferenter Gruppe II afferenter -> monosynaptiske excitatoriske forb. Med α-motorneuroner Michael og Erik noter til fysiologi 45

46 Michael og Erik noter til fysiologi Funktion Bidrager til muskeltonus Postural funktion Fx ved opretstående stilling Let flexion -> genoprettende extension Fx soldat γ-motorneuroner Indstiller sensitiviteten af stræk-reflekserne Kontrolleret af descenderende kontrol Fx forkert ved spasticitet Øget aktivitet i γ-motorneuroner Hyperaktive fasiske stræk-reflekser Hypertoni Hyperaktive toniske stræk-receptorer 81. Redegøre for begrebet α-γ-co-aktivering Descenderende motoriske baner -> aktiverer både α-motorneuroner og γ-motorneuroner = co-aktivering -> både extra- og intrafusale fibre kontraheres -> frekvens i afferenter (ved voluntær muskelkontraktion) -> tendens til ophør af aktivitet af afferenter modvirkes -> muskelten kan vedvarende registrere længdeændringer (ved stræk) 82. Redegøre for muskeltenens formodede funktionelle rolle Alt i alt Registrere længden & ændringshastigheden af stræk i en muskel -> påvirker frekvens i Ia & II afferenterne Følsomhed Ia Længde af stræk & ændringshastighed (statisk & dynamisk) Findes på begge typer fibre II Længde af stræk (statisk) Findes på kernesæk-fibre 83. Beskrive Golgi seneorganet og redegøre kort for dets mulige funktion Beskrivelse Lokaliseret i muskelsenen I direkte forbindelse til extrafusalefibre (i serie) 100µm i diameter; 1mm længde Dannes fra terminaler af gruppe Ib afferenter -> rullet om bundter af kollagene fibre i senen Funktion Michael og Erik noter til fysiologi 46

47 Michael og Erik noter til fysiologi Aktiveres især ved muskel-kontraktion (dog også lidt ved stræk) Stimulus = kraft udviklet i senen Aktivitet proportional med denne -> rygmarven & hjerne -> informerede om musklernes kontraktionskraft Afferenter -> inhiberer via et interneuron -> motorneuroner til samme muskel + reciprok excitation af antagonisters motorneuroner Invers myotatiske refleks Beror på aktivation af Golgi seneorgan Se fig s 194 B&L Afferente fibre -> rygmarv -> ender på forskellige interneuroner Nogle inhiberer m. rectus femoris Nogle exciterer antagonister (baglår) Golgi seneorgan Monitorerer kraft i sene -> svækkelse af kraft (kontraktion) -> mindre aktivitet i afferent -> mindre inhibition af m. rectus femoris -> mindre excitation af antagonister = Hjælpende funktion til stræk-refleksen 84. Skitsere forbindelserne for rekurrent (Renshaw) inhibition af motorneuroner Motorneuroners axoner -> afgiver tynde kollateraler (allerede i grå substans) -> terminerer på inhibitoriske interneuroner i forhorn = Renshaw celler Renshaw celler -> projicerer igen til motorneuroner (samme / synergistiske muskler) -> postsynaptisk inhibition (Renshaw inhibition) = negativ tilbagekobling se fig 12-17, s. 198 B&L for tegning 85. Beskrive automatiske bevægelser som fx kradsebevægelser og lokomotionsbevægelser Lokomotion (gang-refleks) Anses for at være = flexorrefleks (med krydset extensorreflex) Neuroner & synapser på spinalt plan Rygmarv indeholder mønster-generator er for lokomotion En for hvert lem Indbyrdes forbundet (sikrer koordination af bevægelser) Lignende generatorer findes for kradsning, tygge, respiration Aktiveres normalt af kommandoer fra hjernen (kontrol herfra via desc. baner) Midbrain-locomotor center Voluntær aktivitet -> initierer lokomotion Michael og Erik noter til fysiologi 47

48 Michael og Erik noter til fysiologi -> corticobulbare fibre -> midthjernens lokomotions center -> pontomedullære formatio reticularis -> via tractus reticulospinalis Samtidig aktivering af postural støtte (ved bevægelsen) Influeres også af afferent aktivitet Til justering af bevægelser (fx ved løb i terræn) Michael og Erik noter til fysiologi 48

49 Michael og Erik noter til fysiologi Descenderende banesystemer 86. Beskrive den corticospinale banes virkninger på spinalt niveau FOR ANATOMI (EVT) SE ANATOMI I Corticospinale banes virkninger på spinalt niveau Direkte forbindelser -> α-motorneuroner Især dem til distal muskulatur (fx hånd, fingrene) Kontrol af rygmarvens interneuroner (konvergens med sensoriske afferenter) Laterale Descenderende kontrol af refleksbuerne (distal musk.) Mediale Modulation af reflekser til axial musk. & prox. musk -> balance & holdning Kontrol af interneuroner (Renshaw) -> som giver præsynaptisk inhibition af primære aff. Modulation af receptorsensitivitet Via co-aktivering af γ-motorneuronerne 87. Beskrive symptomer ved en selektiv skade af den corticospinale bane Symptomer Parese af specielt fingre / hånd (svaghed af disse muskler) Hypotoni (nedsat muskeltonus) Positiv Babinski Stryger underside af fod -> dorsiflexion af storetå -> spredning af tæer IKKE spasticitet 88. Redegøre for forskellen på symptomer ved en selektiv pyramidebaneskade og en capsula interna læsion Symptomer ved capsula interna læsion (fx ved apoplexi) (Øvre motor neuron-læsion) Både indirekte (i mediale) og direkte aktiveringsbaner -> læderede Løber i capsula interna -> kontralateral parese (specielt fingre/hånd) (svaghed) -> Spasticitet (hypertoni og hyperrefleksi) Forstyrrelse af funktion i direkte & indirekte aktiveringsbaner (fx reticulospinale) -> ændrer aktivitet i toniske & fasiske strækreflekser -> Patologiske reflekser (fx Babinski) DOG initialt Udtalt kontralateral lammelse / svækkede senereflekser (ingen spasticitet) Michael og Erik noter til fysiologi 49

50 Michael og Erik noter til fysiologi 89. Angive hvilke områder, der styrer aktiviteten i nucleus ruber Aktivitet styres af celler fra Gyrus præcentralis Cerebellum (spinocerebellum) SE EVT ANATOMI Funktion Vigtig del af indirekte styring af rygmarv fra primær motorisk cortex -> motorneuroner & interneuroner Læsion -> ikke udtalte symptomer Hvis udføres efter restitutionsfase af pyramidebanelæsion -> meget udtalte symptomer ingen lammede muskler Evne til at bryge fingre, hånd, arm = seperat ophævet Kun stereotype extensions-felxionsbevægelser kan udføres 90. Redegøre for den tectospinale banes betydning for orienteringsrefleksen Colliculus superior Øverste lag - visuelt stimuli Dybere lag - auditivt & sensitivt stimuli Neuroner fra dybe lag af colliculus superior Modtager axoner fra motorcortex -> krydser i hjernestammen -> synapser på mediale interneuroner i cervikale medulla spinalis Funktion Kontralaterale hovedbevægelser ved (pludselige) visuelle, auditive og sensoriske Stimuli = vender hoved mod nye stimuli 91. Beskrive forekomsten af en serotonerge (nucleus raphe) og noradrenerge (locus coeruleus) cellekerner i hjernestammen samt disses innervation af rygmarven Hele rygmarvens grå substans Intenst innerveret fra locus coeruleus & raphekarnerne Locus coeruleus Kerner i øvre del af pons Noradrenalin-holdige neuroner Synapser -> interneuroner & motorneuroner (via sidestrengene) Virkning Inhibitorisk Nuclei raphe I medulla oblongata Flere raphe-projektioner -> rygmarven Mange af disse neuroner -> indeholder serotonin Michael og Erik noter til fysiologi 50

51 Michael og Erik noter til fysiologi Synapser Baghorns interneuroner - inhiberende Inhib. Måske nociceptiv transmission Motorneuroner (forhorn) - exciterende Øger motorisk aktivitet 92. Angive en mulig funktion af monoaminerg transmission for motorik Ændrer muligvis følsomhed af rygmarvs-buerne (herunder reflexbuer) =Ændrer respons på øvrige synaptiske forbindelser Michael og Erik noter til fysiologi 51

52 Michael og Erik noter til fysiologi Postural kontrol 93. Beskrive hvilke sensoriske systemer, der bruges i den posturale kontrol Sensoriske systemer Vestibulære apparat Registrerer orientering (og acceleration) i forhold til tyngdekraften Visuelle system Registrerer position af krop i forhold til omgivelser Somatosensoriske system (proprioception) Informerer om indbyrdes positioner mellem kropssegmenter Især fra Nakken Registrerer hovedets position (<-> krop) Ankelen Udsættes for kraftigt drejningsmoment Descenderende systemer -> kontrol Vestibulospinale banesystemer Styres af vestibular-apparat & cerebellum (først og fremmest) Reticulospinale banesystemer Styres fra neocortex, basalganglierne, cerebelu, Består af en række undergruppe Termination -> ventromediale dele af forhornet stærk kontrol af motorneuroner i axial muskulatur Afgørende for normal postural tonus 94. Beskrive labyrint- og nakkereflekser Labyrint-refleksen Afferent led Rotation af hovedet -> aktiverer sensoriske receptorer i vestibular-app. -> sensorisk input til nuclei vestibulares Efferent led Nuclei vestibulares -> tractus vestibulospinales medialis et lateralis lateralis -> aktiverer extensor muskler modsat side af drejning postural funktion medialis -> kontraktion af halsmuskulatur modsat virkning af rotation (vestibulocolliske reflex) -> tractus reticulospinalis Lineær acceleration Bevirker også (øjenbevægelser) & holdningsændringer Jvf. Tab af kat Fx (ved katte) Michael og Erik noter til fysiologi 52

53 Michael og Erik noter til fysiologi Rotation forover -> extension af arme -> flexion af ben Rotation bagover -> modsat virkning Nakke-reflekser (toniske nakke-reflekser) Aktiveres af muskeltene i nakkemuskulatur Størst muskeltenkonc. I hele kroppen Bøjning af nakken -> reflekser Fx ved katte (se evt fig 13-9, s. 209 B&L) Extension af nakken (i forhold til kroppen) -> extension af forpoterne -> flexion af bagpoterne Flexion af nakken -> modsat virkning Oprettelses-reflekser -> søger at genoprette krops- og hovedstilling efter ændringer via vestibular-app., nakke strækreceptorer, mekanoreceptorer i kropsvæg Michael og Erik noter til fysiologi 53

54 Michael og Erik noter til fysiologi Cortex, cerebellum og basalganglier 95. Beskrive organisationen af primær motorisk cortex Primær motorisk cortex 1. neuron for direkte & indirekte motoriske baner (voluntære bevægelser) Somatotopt opbygget Motorisk homunculus Legemet er uproportionalt repræsenteret Flest neuroner -> finmotoriske områder Fx hånd, mund, tunge Ben medialt, hånd lateralt, ansigt helt lateralt Se fig 13-5A s. 204 B&L Lokalisation: Gyrus præcentralis SE ANATOMI I!!! I dybden Består af cortikale efferent zoner (for for søjler) Gruppe af motoriske neuroner -> specifik for muskel/muskelgruppe -> udgør tilsammen homunculus Stimulation af søjle -> kontralateral bevægelse (baner krydser) Neuroner i samme søjle har retningsselektivitet Fyrer mest ved bevægelse i bestemt retning Primær neuron i cortex Synapse -> α-motorneuron / interneuron i rygmarv Styrer kraft & ændring i kraft 96. Redegør for hvordan neocortex (primær motorcortex, supplementary motor cortex, premotor cortex, sensorisk cortex), basalganglierne og cerebellum bidrager til planlægning og styring af voluntære bevægelser Generelt Voluntær bevægelse skal planlægges og organiseres -> inden primær motorisk cortex udfører denne via descenderende baner Se fig s. 215 B&L Tanke opstår -> associativ cortex (posterior parietal cortex) Handlingen planlægges Samling af sensorisk information Bl.a. fra cerebellum Kropsposition Tidligere erfaringer -> supplementær & præmotorisk cortex Motoriske plan udvikles Hvilke muskler / hvilken kraft Michael og Erik noter til fysiologi 54

55 Michael og Erik noter til fysiologi Hvilken kontraktionssekvens -> primær motorisk cortex -> descenderende baner Kritisk for succesfuld bevægelse -> feedback via asc. baner -> somatosensorisk cortex -> feedback via synsbanen Under planlægning & udførelse Cerebellum & basalganglier spiller væsentlige roller Neocortex Supplementary motor cortex Stimulation Kan fremkalde -> tale / komplekse posturale bevægelser Evt bilaterale Evt modsatte effekt (stop af bevægelse / tale) Aktivt under planlægning & udførelse af komplekse bevægelser IKKE under simple Via direkte desc. baner & via primær motorisk cortex Involveret i koordination af holdning & voluntære bevægelser Premotor cortex Stimulation Inden bevægelse (medmindre meget høj intensitet stim.) Stort input fra associationscortex Betydning for mediale descenderende system (axial musk.) Aktivitet under planlægning af bevægelse Associationscortex (posterior parietal cortex) Modtager sensorisk, visuel, vestibulær, auditiv information Fra primære områder knyttet til sanser Dominant side (venstre side hos højrehåndede) Sprog Læsion -> sprogforstyrrelser Non-dominant side (højre) rumretningsopfattelse Læsion -> neglect af venstre side af krop / agnosi (synsfelt) Læsion af præmotorisk, supplementær motorisk, associationscortex -> apraxi manglende evne til at udføre komplekse handlinger Kan ikke planlægge & forberede bevægelsen Frontale blikcenter Stimulation Kontralateral øjendeviation (saccade) Jvf horisontalt blikcenter Bilateral stim -> vertikale saccader Sensorisk cortex Primær motorisk cortex (se fig s. 219) Modtager sensorisk information fra Thalamus Michael og Erik noter til fysiologi 55

56 Michael og Erik noter til fysiologi Sensoriske områder af cortex Sikrer at bevægelser udføres korrekt Kutane- & proprioceptive receptorer & muskeltene -> signal om kontaktflade, position af led & muskler via bagstrengssystemet -> regulering & fyring fra primær-cortex neuroner Også feedback via associationscortex (samsidig) Understøtter finmotorik Cerebellum Regulerer bevægelser & holdning (med til) Indflydelse på Retning, grad, kraft (koordination) Regulerer vestibulo-cochleære refleks Virkemåde Udøver motorisk kontrol fra øjeblik til øjeblik Via sensorisk input (især proprioceptive) -> info bruges til at opdatere beregninger om kropsposition, muskellængde og spænding -> Info sammenlignes med ønsket bevægelse via input fra motorisk cortex (cerebralt) -> Fejl korrigeres -> andre dele af motoriske system Motorisk indlæring Nøglerolle i visse former for motorisk indlæring Deltager i forbedring af motoriske færdigheder SE 100. Basalganglier Modtager Motorisk input fra cortex cerebri IKKE sensorisk input Sender efferenter -> motorisk cortex (via thalamus) Regulerer aktivitetsniveau af motorisk cortex i desc. Baner -> rygmarv Både direkte & indirekte -> betydning for bevægelser, holdning & tonus Bidrager til Affektive funktioner via forbindelser -> limbiske system Kognitive funktioner 97. Beskrive de vigtigste symptomer ved beskadigelse af cerebellum FOR MAK. STRUKTUR SE MAK. ANATOMI!!! Symptomer ved beskadigelse af cerebellum Læsioner giver ipsilaterale læsioner Læsion af vestibulocerebellum Michael og Erik noter til fysiologi 56

57 Michael og Erik noter til fysiologi Balance- og gangproblemer Nystagmus (jvf forb. Til vestibularapp.) Læsion af spinocerebellum (vermisdel) Forstyrrelse af motoriske funktioner sv.t. axial muskulatur Læsion af hemisfærer (eller intermediære region af spinocerebellum) Motoriske forstyrrelser af prox. & dist. Del af extremitet-muskulatur Ataxi Dyskoordination = manglende evne til at lave koordinerede bevægelser fejlbedømmer retning (fx forbipegning) (=dysmetri) Bevægelse opdeles i mange små steps Dysdiadochokinese Manglende hurtige alternerede bevægelser Fx supination/pronation Intentionstremor Rysten -> tiltager i styrke, når mål for bevægelsen nærmer sig Ubalance -> samsidig faldtendens forsøger at kompensere ved bredsporet gang (fuldemandsagtigt) Dystoni Ofte i form af hypotoni -> fasisk strækreflex = øget respons; statisk = mindsket respons --> fx benet svinger frem og tilbage (patellarrefleks) Ataktisk dysartri (scanning speech) Ikke længere glidende udtalelse af stavelser (fx ce-re-be-lum) Nogle ord udtales for kraftigt; andre for langsomt 98. Skitsere de vigtigste afferente og efferente forbindelser til cerebellums 3 hovedafsnit (vestibulære, spinale og cerebrale afsnit) Afferente forbindelser Vestibulocerebellum Direkte fra primær vestibular aff.-fibre Sekundære fra nn. Vestibulares (især inferior) -> via pedunculus cerebellaris caudalis -> kollateraler til nn. fastigii -> lobus flocculonodularis + dele af posterior lobus mostråde Spinocerebellum Indeholder flere somatotopiske kort (se fig s. 222 B&L) 1 i anterior lap; 1 i posterior Visuel & auditiv inf. -> områder repr. Hovedet Tractus spinocerebellaris dorsalis Nedre extremiteter & - truncus <- fra Clarke s column kerne i thorakal & øvre lumbal rygmarv Michael og Erik noter til fysiologi 57

58 Michael og Erik noter til fysiologi Input fra stræk- og kutane receptorer Via funiculus dorsalis -> ipsilaterale pedunculus cerebellaris caudalis -> kollateraler til n. Emboliformis et globosus -> kortikale repr. Af nedre extr. & truncus Tractus cuneocerebellaris Øvre extremiteter & - truncus <- fra nucleus cuneatus lateralis Lige lat. for n. Cuneatus(caudal med. Obl.) Proprioceptive information -> pedunculus cerebellaris caudalis -> kollateraler til n. Emboliformis et globosus -> kortikale repr. Af øvre extr. & - truncus 2 første baner ( ) Information om extremiteters stilling & muskelaktivitet Tractus spinocerebellaris ventralis et rostralis Hhv nedre extremiteter & - truncus & Øvre extremiteter & - truncus -> Ender bilateralt i cerebellum -> nogle danner synapser på vejen i bagstrengskerner & nucleus reticularis lat. (med. Oblong.) Alle danner mostråde Corticocerebellum Store områder af cortex cerebri Inkl. Dele af frontal, parietal, temporal lapper Rygmarven & hjernestamme-pathways -> Alle = indirekte input til corticocerebellum via nuclei pontis (danner synapse her) Tractus pontocerebellaris -> krydser midtlinien -> pedunculus cerebellaris medius -> kollateraler til n. dentatus -> Hemisfærers cortex Alle danner mostråde Nucleus olivaris caudalis Afferente forbindelser Vestibular apparatet Rygmarven Cortex cerebri Efferente forbindelser -> tractus olivocerebellaris -> krydser midtlinien -> pedunculus cerebellaris caudalis (modsat) -> alle dele af cerebellum kollat. til nuclei Michael og Erik noter til fysiologi 58

59 Michael og Erik noter til fysiologi = klatrefibre cortex cerebelli Efferente forbindelser Efferenter fra Purkinjefibre SE NÆSTE SPØRGSMÅL! Vestibulocerebellum (+del af spinocerebellum (vermis)) Purkinjecelle-efferenter i vestibulocerebellum -> Nn. fastigii -> nucleus vestibularis lateralis -> pontine formatio reticularis Funktion af output Indflydelse på axial - & prox. Extremitets musk. Via tractus vestibulospinalis lat Et reticulospinalis (mediale system) Spinocerebellum (intermediær del) Purkinjecelle-efferenter i spinocerebellum -> Nn. emboliformis et globosus -> kontralateral nucleus ruber forlader cerebellum via ped. Cerebel. Cran. Via dec. Ped. Cered. Cran. Influerer på fyring af neuroner i tractus rubrospinalis Tractus rubrospinalis -> krydser i mesencephalon kontrollerer bevægelser af prox. Musk. Af extremiteter (laterale system) Ipsilaterale cerebellum s hemisfære (dobbeltkrydsning) Corticocerebellum Purkinjecelle-efferenter i corticocerebellum -> Nucleus dentatus -> kontralateral thalamus (nucleus ventralis lat. (VL)) via pedunculus cerebellaris cranialis via decussatio. ped. Cereb. Cran. VL -> præmotorisk & primær motorisk cortex Indflydelse på planlægning & init. af voluntære bevæg. Ipsilateral indflydelse (dobbeltkrydsning) Via desc. Systemer Kontrollerer bevægelse af dist. Extremitets musk. Via tractus corticospinalis lat. 99. Skitsere opbygning af cerebellarcortex, og herunder angive konvergensforhold fra klatrefibre og parallelfibre til Purkinjeceller Opbygning af cerebellarcortex SE NEUROHISTOLOGI Michael og Erik noter til fysiologi 59

60 Michael og Erik noter til fysiologi Skitse se 14-10, s. 223 B&L Konvergensforhold -> Purkinjeceller: Klatrefibre Hver klatrefiber -> forbindelse med nogle få Purkinjeceller (ca. 10) (slå evt op!!!) Hver Purkinjeceller -> kun forb. Til 1 klatrefiber Parallelfibre Op til parallelfibre -> 1 Purkinjecelle 1 parallelfiber -> ca. 50 Purkinjeceller 100. Redegøre kort for cerebellums rolle for motorisk indlæring Klatrefibre Deltager i motorisk indlæring (måske) Ved at ændre effektivitet af mosfibres excitation af Purkinjeceller Under træning af nye færdigheder Ses øget frekvens af komplekse spikes i Purkinjeceller (klatrefibre) -> menes at ændre effektivitet af parallelfibersynapser -> Purkinjeceller Efter indlæring af færdighed Frekvens -> langsomt ned igen Langtidsinhibering af Purkinjeceller = basis for motorisk indlæring 101. Angive de vigtigste symptomer ved basalganglielidelser FOR MAK. STRUKTUR SE MAK. ANATOMI!!! Symptomer Tandhjulsrigiditet Øget muskeltonus Bradykinesi Besvær med igangsætning af bevægelser Dyskinesier Hviletremor Pilletrille-typen Athetose Langsomme, vridende bevægelser af hænder / fødder Chorea Hurtig flicking (slå præcis bet. Op) af extremitetr og ansigt Ballisme Voldsomme vridebevægelser af extremiteter Dystone bevægelser Langsomme forvridende bevægelser af truncus Huntington s chorea Arvelig lidelse -> tab af GABA-holdigre og cholinerge neuroner i striatum Michael og Erik noter til fysiologi 60

61 Michael og Erik noter til fysiologi -> nedsat hæmning af glubus pallidus -> øget hæmning af thalamus -> excitation af motorisk cortex nedsættes Også degeneration af cortex cerebri -> demens -> choreiforme bevægelser 102. Skitsere de vigtigste afferente og efferente forbindelser til og fra basalganglierne SE EVT ANATOMI I OM BASALGANGLIER & FORBINDELSER Afferent Excitatoriske aff. Projektioner fra hele cortex cerebri Udbredt grad fra motorisk cortex fx tractus corticostriata fra primær motorisk cortex Pars compacta af substantia nigra Neurotransmitter = dopamin Excitation på direkte vej Inhibition af indirekte vej Efferent -> thalamus via Direkte vej Cortex -> Striatum - -> pars reticulata (af substantia nigra) som pars interna ( ) & -> colliculus sup. (influerer øjenbevægelser) - -> pars interna af globus pallidus Transmitter = GABA & Substans P - -> VA & VL (thalamus) Transmitter = GABA Via ansa lenticularis & fasciculus lent. + -> prefrontal, præmotorisk, supplementær motorisk cortex Funktion 2*inhibition = disinhibition = excitation -> øget motorisk aktivitetsniveau fremmer ønsket bevægelse Indirekte vej Cortex -> Striatum - -> pars externa af globus pallidus Transmitter = GABA & enkephalin Michael og Erik noter til fysiologi 61

62 Michael og Erik noter til fysiologi - -> nucleus subthalamicus Transmitter = glutamat + -> pars int., globus pallidus - -> VA &VL Funktion 2*inhibition -> excitation af inhib. celler(pars interna) -> inhibition af motorisk -> mindsket motorisk aktivitetsniveau hæmmer uønsket bevægelse 103. Redegøre for hvilke forandringer i basalganglierne, der forårsager Parkinsons syge Årsag Tab af neuroner i substantia nigra (pars compacta) -> kraftigt tab af dopamin i striatum Først ved tab af 80% ses symptomer Desuden tab af neuroner fra Locus caeruleus, nuclei raphe & andre monoaminerge nuclei Tab af dopamin -> overaktivitet af inhibitoriske synapser: striatum -> globus pallidus -> disinhibition af neuroner i VA & VL -> aktiverer neuroner i motorisk cortex = øget aktivitetsniveau α- & γ-motorneuroner ændret mot. Planlægning -> årsag til symptomer Symptomer Tremor Rigiditet Hypokinesi (igangssætningsbesvær) Maskeansigt Halvåben mund; stirrende blik; stivnet mimik Demens i senere stadier (massiv intellektuel reduktion) 104. Redegøre for hypokinesien ud fra disse forandringer Manglende inhibering fra substantia nigra -> basalganglier -> mindsker mulighed for viljemæssigt at initiere bevægelser (planlægning se ) 105. Beskrive mulige behandlinger af Parkinsons syge Behandling med L-Dopa mulig før alle neuroner er tabt L-Dopa gives (kan krydse blod-hjerne-barrieren) -> mindske motoriske symptomer Behandling med anticholinerge stoffer -> gunstig effekt på pt s tremor Der experimenteres med transplantation af føtale dopamnin-producerende neuroner Michael og Erik noter til fysiologi 62

63 Michael og Erik noter til fysiologi Højere funktioner 106. Beskrive hovedfunktioner knyttet til lobus frontalis, lobus parietalis, lobus occipitalis, lobus temporalis og hippocampus, herunder symptomer og læsioner FOR ANATOMI SE ANATOMI I (EVT) Lobus frontalis Hovedfunktioner Indeholder primær -, præ- & supplementær motorisk cortex Planlægning & udførelse af voluntære bevægelser Indeholder frontale blikcenter (area 8) Styrer blikretning / øjenmotorik (saccader/følgebev.) Via horisontale (pontine blikcenter) Krydset bane Indeholder Broca s talecenter (gyrus frontalis inf) I dominant hemisfære for tale (næsten altid venstre) Stor rolle for personlighed / følelsesmæssig adfærd (frontal lap, rostral) Bilaterale læsioner (sygdom; hvide snit ; tidligere på sindssyge Pt s) Manglende opmærksomhed Dårlig problemløsningsevne Upassende social adfærd (...Benjamin?) Mindsket agressiv adfærd Tab af emotionel-affektiv del af smerte (kan stadig mærkes) Pt får flad personlighed Tendens til platheder Kaldes frontalt prægede Lobus parietalis Hovedfunktioner Bearbejdning og perception af somatosensorisk information Forbindelser -> motorisk cortex -> påvirker voluntær mot. aktivitet Modtager visuel information (fra occipitallap) -> sendes til frontallap (visuel påvirk. Af bevægelser) Fra dominant parietallap Sens. Info -> Wernicke s sprogcenter (i temporallap) Non-dominant parietallap Involveret i rumlig analyse (spatial) Læsion Sensorisk afasi Ballint s syndrom Manglende evne til at rette blik mod genstande Manglende evne til at flytte bli,, når genstand er fixeret Kan ikke føre hænder -> genstand (vha. Synet) Allocentrisk, spatial disorientering Pt kan ikke finde rundt i omgivelser, hvis pt ikke har egen krop som fast reference Michael og Erik noter til fysiologi 63

64 Michael og Erik noter til fysiologi Kan ikke angive placering af velkendte byer på kort Konstruktionsapraxi (hyppigst ved højresidig læsion) Manglende evne til at sætte dele -> sammen til mønster Unilateral neglect Pt ignorerer kontralaterale del af kroppen & synsfelt Lobus occipitalis Hovedfunktioner Visuel bearbejdning og perception Occipitale øjenfelter har indflydelse på Øjenbevægelser Pupil-konstriktion Akkommodation (sker ved tilpasning til at se objekter tæt på) Læsion SE SYNET Nr. 36 Lobus temporalis Hovedfunktioner Bearbejdning og perception af information knyttet til hørelse Bearbejning af vestibulær information Flere synsområder Fx genkendelse af ansigter (gyrus temp. Inf.) Meyer s loop -> går igennem temporallap Del af Wernicke s talecenter Bagerste del af temporallap Medial del tilhører limbiske system Emotioner & autonome nervesystem Hippocampus Hovedfunktion Inv. i indlæring og hukommelse Læsion Bilaterallæsion eller fjernelse -> Klüver-Bucys syndrom Læsioner i visuel funktion (area 21) -> nedsat evne til at diskriminere mellem visuelle stimuli Sprogforstyrrelser (læsion af Wernicke s område) (41 & 42; venstre) Hukommelsesproblemer (hippocampus) Emotionelle forstyrrelser (anteromedial læsion) Træk minder om paranoia, egocentrisk, meget snakkende klæbende Epileptiske forstyrrelser Michael og Erik noter til fysiologi 64

65 Michael og Erik noter til fysiologi 107. Beskrive elektroencephalogrammet hos normale og ved epilepsi, coma og hjernedød Generelt = Måling af rytmisk elektrisk aktivitet i cortex måles via elektroder på hovedet (med bestemt placering) EEG består af bølger med forskellige frekvenser Dominerende frekvens afhænger af forsk. Faktorer Graden af vågenhed Alder Placering af elektroderne Tilstedeværelse af stoffer og/eller sygdom Stor frekvens -> lav amplitude Lav frekvens -> stor amplitude Opbygning Alternerende excit./inhib. Synaptiske potentialer For gruppe af cortikale neuroner Normale Lukkede øjne Alpha-rytme dominerer (måles over parietal- & occipitallap) 8-13Hz Åbne øjne Beta-rytme dominerer (EEG -> mindre synkroniseret) 13-30Hz -> lavere amplitude (end alpha) Delta-rytmer (0,5-4Hz) ; Theta-rytmer (4-7Hz) Ses under søvn Epilepsi Høj grad synkroni -> skarpe potentialer; stor amplitude Opdeling Partielle anfald (fokale) Simple Stammer fra motorisk cortex -> afgrænsede kontralat. muskelkontraktioner kan spredes->andre musk.grup. Komplekse Stammer fra limbiske system -> illusioner -> automatismer fx smasken; tøj af og på Under og mellem anfald ses Spikes Perioder af potentialændringer Relativt høj amplitude Varighed < 70msec Michael og Erik noter til fysiologi 65

66 Michael og Erik noter til fysiologi Generaliserede anfald Involverer store dele af hjernen + bevidsthedstab Petit mal Kort bevidsthedstab Spike- wave-aktivitet Sharp-waves Varighed msec Grand mal Langvarigt bevidsthedstab Tonisk fase (stiv) Derefter -> Klonisk fase Rykvise kramper Blære & tarm tømmes evt Abnorme synkrone spike-lignende konfig. Coma EEG domineret af Delta-rytmer Hjernedød Defineres ved et fastholdt fladt EEG 108. Redegøre for evoked potentials Evoked potentials Ændring i EEG fremkaldt af stimulus = Cortical evoked potential Måles bedst fra elektrode over modtagende område i cortex Fx visuelle stimuli -> VEP s over occipitallap Fx sensoriske -> SSEP s over parietale & frontale lapper = synaptiske potentialer i stort antal neuroner (evt. Subcortikal aktivitet) Størrelse Små; sammenlignet med EEG-bølger Størrelse kan forstærkes ved Signal averaging Stimulus gentages mange gange; EEG optages hver gang -> lægges oven i hinanden -> Evoked potential forstærkes -> resten af EEG tilfældigt -> pot. s Udligner hinanden Benyttelse Måle, om sensoriske baner virker på cortikalt plan Led i sensorisk undersøgelse af komatøse pt s & små børn Ved fx Dissemineret Sclerose -> påvise nedsat ledningshast. I synsbane Auditoriske EP s -> afspejler i begyndelse aktivitet i hjernestamme -> bruges til at vurdere hjernestammefunktion fx ved påvisning af hjernedød Michael og Erik noter til fysiologi 66

67 Michael og Erik noter til fysiologi 109. Beskrive søvnstadierne Generelt Søvn-vågen cyklus = ca. 25 timer Kan afbrydes/ændres via lyspåvirkning (fx jetlag) Forskellige stadier afspejles i EEG 4 stadier ses, når personen falder i søvn over tidsrum på 30-45min Jo længere -> søvnstadium -> desto sværere er man at vække Ved vækning -> Stadier gennemgås i omvendt rækkefølge Søvnstadierne (se fig. 16-6, s. 256 B&L) Stadium 1 Alfa-bølger (8-13Hz); iblandet theta-bølger (3-7Hz) Stadium 2 -> langsommere EEG slow-wave aktivitet -> afbrydes af sleep-spindles pludselige frekvensstigninger -> 12-14Hz -> K-komplekser store, langsomme potentialer Stadium 3 Delta-bølger (0,5-2Hz) Enkelte Sleep-spindles Stadium 4 Delta-bølger REM-søvn (Rapid Eye Movement) Slow-wave søvn -> afløses hver 90. minut af REM-søvn EEG -> desynkroniseret Lav amplitude; høj frekvens (ligner vågen person s) -> betegnelse paradoksal søvn Ingen muskel-tonus Dog fasiske kontrakt. Af muskler (herunder meget i øjenmuskler) Autonome ændringer Temperatur-regulering mistes Miosis Evt. Erektion Puls, blodtryk, respiration ændrer sig Fleste drømme i REM-søvn REM/non-REM ratio Aldersafhængig Nyfødte 1/1; voksne 1/5 Søvn-mekanismen Aktiv proces (formentligt) Michael og Erik noter til fysiologi 67

68 Michael og Erik noter til fysiologi 110. Redegøre for den corticale sprogfunktion herunder sensorisk og motorisk afasi Corticale sprogfunktion Venstre hemisfære er dominant for sprog (97% af befolkning...selv venstrehåndede) 2 områder samarbejder om sprogfunktionen Wernicke s sprogcenter Øvre del af temporallap (lige op til auditiv cortex) Center for sprog-forståelsen Ved læsning, lytning, tale -> tolker info. Ord -> meningsfyldte sætninger Broca s talecenter Posterior del af gyrus frontalis inferior Tilgrænsende centre styrer ansigts-, tunge-, respirationsmusk. Koordinerer aktivitet i disse muskelgrupper -> evne til at udtale ord forståeligt Sensorisk afasi Ved beskadigelse af Wernicke s sprogcenter Pt mister evne til at forstå tale- og skriftssprog Kan fortsat tale velartikuleret Dog uden sammenhæng og mening (= sludder) (fx Michael?) -> større intellektuelt- og socialt handikap end Motorisk afasi Ved beskadigelse af Broca s talecenter Bevaret evne til at forstå tale- og skriftssprog Umuligt at koordinere muskler -> nødvendige for tale -> uforståeligt talesprog (hakkende tale) 111 Redegøre for hemisfære dominans og overførsel mellem hemisfærer, herunder følgerne efter overskæring af corpus callosum og chiasma opticum Hemisfærerne er ikke helt symmetriske De fleste mennesker har en dominerende hjernehalvdel - 90 % af befolkningen har venstre hemisfære dominans Ved finkontrol af muskler Højrehåndede mennesker Ved sprogbrug jvf. evt. 110 Højre hemisfære er dominant på andre punkter - Ved behandling af lyd ikke sproginformation (musik. etc.) - Opgaver der kræver rumlig genkendelse og involverer former Michael og Erik noter til fysiologi 68

69 Michael og Erik noter til fysiologi Når det er nødvendigt at koordinere aktioner mellem de to hemisfærer gælder følgende: Der skal overføres informationer mellem disse Sker gennem: - Corpus callosum (primært) - Sekundære commisurer Chiasma opticum Commisura anterior Etc. Følgerne ved overskæring vil være: Chiasma opticum: Eks. man har blindet det ene øje (venstre) Fremstiller et visuelt problem (forskel mellem to figurer) - Indlæring i højre hemisfære - Hvis man tester venstre hemisfære (blindet højre øje) ses: - venstre hemisfære kender problemet. -> konklusionen er at der sker en overførsel i andre commisurer Corpus callosum + chiasma opticum: Samme forsøg som før: - ved testning af venstre hemisfære ses: - venstre hemisfære kender ikke problemet. -> konklusionen er at der ikke kan ske en overførslen er blokeret. 112 Beskrive habituering og sensibilisering for non-associativ indlæring Non-associativ indlæring afhænger ikke af et bestemt forhold mellem det lærte og et andet stimulus. Habituering Indlæringsmekanisme hvor man: - lærer at ignorere bestemt sansepåvirkning Sker ved tilstrækkelig antal gentagelser -> individet lærer at stimulus ikke er vigtigt Eks. vækkeur hvor man ikke hører alarmen. Når en kvinde taler til en. Sensibilisering Modsatte af habituering Michael og Erik noter til fysiologi 69

70 Michael og Erik noter til fysiologi Indlæringsmekanisme hvor man: - lærer at give et øget respons på en sansepåvirkning Eks. børn der bliver slået lærer at lystre for at undgå dette. -> i sidste ende vil dette måske føre til at man undgår stimuli i stedet for. 113 Redegøre for klassisk og instrumental betingning Associativ indlæring er når indlæringsprocessen involverer et samspil mellem stimuli klassisk betingning Temporal association mellem et neutralt betinget stimuli og et ubetinget stimuli der udløser et respons. Eks. Pavlovs hunde - Ubetinget stimulus (mad i munden, synet af mad etc.) -> ubetinget respons (spytsekretion etc.) - Man indfører så et neutralt stimulus i forbindelse med det ubetingede stimulus. (klokke der ringer etc.) -> Ved udførsel af det neutrale stimulus uden det ubetingede ses nu det ubetingede respons (spytsekretionen) Man kalder nu det ubetingede respons for et betinget respons. -> hvis man nu fjerner det ubetingede stimulus helt vil man se en extinction. Det betingede respons forsvinder gradvis Instrumental betingning Her er responset til et stimulus forstærket, det medfører at sandsynligheden for responset ændres. - positiv reinforcing Når en handling efterfølges af en belønning -> øget sandsynlighed for at responset udføres. - negativ reinforcing Når en handling efterfølges af en straf -> mindsket sandsynlighed for at responset forekommer. 114 Redegøre for cellulære modeller, der belyser habituering, sensibilisering og langtidspotentiering For habituering og sensibilisering er modellerne lavet på havsnegle (Aplysia) Habituering (short-term/korttidspotentiering) Mængden af transmitter bliver gradvist mindre Michael og Erik noter til fysiologi 70

71 Michael og Erik noter til fysiologi Forandringen skyldes: - Ændring af Ca 2+ strømmen der udløser neurotransmitter release. -> muligvis ved at gentagne aktionspotentialer medfører nedsat mængde af ledige Ca 2+ kanaler. Sensibilisering (short-term/korttidspotentiering) Mængden af transmitter bliver større -> pga. længere (bredere) aktionspotentialer Forandringen skyldes: - Interneuron frigiver serotonin på den præsynaptiske terminal. -> Stimulation af adenylyl cyklase (forøger mængden af intracellulær camp) -> phosphoryleringskaskade der phosphorylerer K + kanaler -> formindsket K + strøm -> længere aktionspotentialer da kalium ikke repolariserer så hurtigt. Langtidspotentiering In vitro: holder i timer In vivo: Holder dage/uger LTP (long-term potentiation) Mekanismen for den øgede synaptiske virkning er måske: - Både præ- og postsynaptiske begivenheder Præsynaptisk terminal: - Frigivelse af excitatoriske aminosyrer der virker på NMDA (N-methyl-Daspartate) receptorer postsynaptisk. -> øget postsynaptisk influx af Ca 2+ Postsynaptisk terminal: - Second messenger pathways G-proteiner Ca 2+ /calmodulin afhængig protein kinase II Protein kinase G Protein kinase C -> proteinphosphorylering + forandrer responset fra neurotransmitter receptorer. - Der frigives muligvis NO (som retrograd Michael og Erik noter til fysiologi 71

72 Michael og Erik noter til fysiologi messenger) -> virker på præsynaptiske terminaler ved at øge frigivelsen af transmitter. 115 Beskrive synaptiske plasticitet i forbindelse med hjernens udvikling og ved hjerneskader Under udviklingen Her ses at det er muligt at ændre på udviklingen af neurale forbindelser ved påvirkninger af CNS Eks. muligt at ændre de visuelle pathways under udviklingen - ved klap/nedsat mulighed for udnyttelse af synet ses: amblyopia: nedsat visuel kapacitet Ses f.eks. hos børn med strabismus (skeløjede) Ved hjerneskader Efter hjerneskader sker der sprouting af axoner -> medfører ikke nødvendigvis at der kommer normal funktion. -> mange neurale pathways ser ikke ud til at sproute Det vil altså være muligt at danne en hvis form for forbindelser fra skadede dele af hjernen til raske. Michael og Erik noter til fysiologi 72

73 Michael og Erik noter til fysiologi Michael og Erik noter til fysiologi 73

74 Michael og Erik noter til fysiologi Det autonome nervesystem og dets centrale kontrol 116 Beskrive de vigtigste anatomiske karakteristika for det autonome nervesystem og de tilsvarende fysiologiske forhold (herunder: angive transmittere) Det perifere nervesystem kan deles i 2 dele (evt. 3): Somatiske nervesystem voluntære aktioner - Kontraktion af skeletmuskulatur - Etc. Autonome nervesystem Involuntære aktioner - Kontraktioner i glat- og hjertemuskulatur - sekretion fra kirtler - innervation af fedtvæv - Etc. (Enteriske nervesystem) Kan medregnes til det autonome nervesystem Somatiske nervesystem Et motorneuron forbinder CNS til virkningsstedet Autonome nervesystem To neuroner fra CNS til virkningsstedet Præ- og postganglionære neuron -> synapse i ganglion udenfor CNS Det autonome nervesystem opdeles yderligere i: Sympatiske nervesystem Parasympatiske nervesystem Præganglionære fibre: - Tynde og typisk myeliniserede (Type B fibre) Findes også tynde og umyeliniserede (Type C-fibre) - Transmittersubstans: Acethylcholin Sympatiske: - Udspringer fra små, multipolære neuroner Ligger i lateralhornet af medulla spinalis T1-L3 -> Forlader den ventrale rod (hvor de ventrale og dorsale rødder mødes) -> Ramus communicans albus til ganglion i grænsestrengen (truncus sympaticus) Truncus sympaticus Præganglionære tråde gør et af følgende: - Ender i gangliet - Descenderer eller Ascenderer - Løber ubrudt til perifert udflytterganglion (eks. Michael og Erik noter til fysiologi 74

75 Michael og Erik noter til fysiologi plexus coeliacus) Generelt er det korte præganglionære fibre Stor divergens (synapser på mange postganglionære fibre) -> diffuse udbredte reaktioner (massereaktioner) Innervation er primært ipsilateral Dog bilateral i: Tarmkanalen Bækkenets organer Parasympatiske: - Neuronerne ligger i hjernestammen og sacrale dele af medulla spinalis Hjernestammen 5 kerner: Edinger-westphal kernen (n. oculomotorius) N. salivatorius superior et inferior Superior: n. facialis Inferior: n. glossopharyngeus N. ambiguus (n. vagus) N. dorsalis n. vagi (n. vagus) Generelt lange præganglionære fibre Begrænset divergens (præganglionære fibre synapser kun på få postganglionære fibre) -> distinkte og lokaliserede reaktioner (enkeltreaktioner) Postganglionære fibre: - alle fibrene er umyeliniserede (tynde) Sympatiske: - Transmittersubstans: noradrenalin Undtagelser: - Binyremarven; cholinerg (præganglionære) - Svedkirtler; Cholinerg (postganglionære) - Udspringer fra små, multipolære ganglieceller -> Omkobling: Grænsestrengen: Typisk ud gennem ramus communicantes griseus. -> korresponderende spinalnerve til virkningssted. Perifere ganglier: Ubrudt gennem truncus sympaticus -> nn. splancnici -> system af prævertebrale ganglier i bughule/bækken: Ganglion coeliacus Mesentericus superior Mesentericus inferior -> Postganglionære tråde til viscera Michael og Erik noter til fysiologi 75

76 Michael og Erik noter til fysiologi - Truncus sympaticus modtager kun præganglionære tråde fra T1-L3 -> pga. ascenderende/descenderende tråde har alle spinalnerver sympatiske fibre (hele kroppen innerveres) - Hjerte og lunge: Innerveres direkte fra truncus sympaticus -> postganglionære tråde i nn. cardiaci og plexus pulmonalis. - Binyremarven: Betragtes som fremskudt sympatisk ganglion -> modtager præganglionære tråde via nn. splanchnici -> Krommafine celler er modificerede Propagerer ikke nerveimpulser Afgiver transmittere til blodbanen. Noradrenalin Adrenalin Parasympatiske: - Transmittersubstans: Acetylcholin - Neuronerne primært placeret i: Kranielle ganglier Ganglier tæt på organerne i thorax + abdomen Ofte indlejret i selve væggen af organerne Oculomotorius tråde: m. ciliaris og m. sphincter pupillae For anatomi SE ANATOMI I Facialistråde: gl. lacrimalis gl. submandibularis gl. sublingualis Næsens + ganens kirtler For anatomi SE ANATOMI I Glossopharyngeustråde: gl. parotidea For anatomi SE ANATOMI I Vagustråde: Hjertet Luftveje, lunger Oesophageus, ventrikel, tarm Lever + galdeveje Pancreas Nyrer Grene på halsen Michael og Erik noter til fysiologi 76

77 Michael og Erik noter til fysiologi Rami cardiaci: hjertet n. laryngeus recurrens: hjerte, trachea og oesophageus. Grene i thorax Til: Hjerte, bronkier og lunger Til: oesophageus (plexus oesophageus) -> forlader thorax som truncus vagalis anterior et posterior Ligger på for- og bagfladen af ventriklen Grene i abdomen Til ventrikel og duodenum Til lever, galdeveje og pancreas Til nyrer Til tarmkanal (innerverer til flexura splenica) Sacrale tråde: Abdomen Til colon + rectum (fra flexura splenica og resten af tarmkanalen) Pelvis Til blæren og genitalier 117 Beskrive almene træk i organernes sympatiske og parasympatiske innervation, herunder Jvf Beskrive det viscerale afferente system og det enteriske nervesystem Visceral afferente system De autonome afferente fibre minder om de somatiske - Har 1. neuron i sensoriske spinalganglier/kranienerve ganglier - De følger de visceral efferente fibre (motoriske) De fleste afferenter giver information fra sensoriske receptorer - Indgår i refleksbuer -> Når aldrig at blive bevidste - To typer af reflekser: Visceroviscerale organerne er effektorer Viscerosomatiske Tværstribet muskulatur er effektor. Disse afferenter løber i parasympatiske nerver - Generelt involveret i refleksbuer (giver ingen følelse) Eks: Afferenter fra sinus caroticus (baroreceptor) Løber i n. glossopharyngeus Michael og Erik noter til fysiologi 77

78 Michael og Erik noter til fysiologi -> axoner synapser på nucl. solitarius inferior -> interneuroner i formatio reticularis. -> præganglionære neuroner -> regulation af puls og blodtryk. Nogle visceral afferente fibre giver dog bevidste sensationer - Nociceptorer Løber i sympatiske nerver - Smerte fra viscera udløses af: Distention (udspilning) Kontraktion mod modstand Iskæmi -> Fibre når medulla via dorsale rod - Synapser på interneuroner -> refleksbaner - Synapser på neuroner der indgår i tractus spinothalamicus (smerte) Transmittere i dette system Excitatoriske transmitter: Glutamat Indeholder også: Neuropeptider Substans P Angiotensin II Oxytocin Enteriske nervesystem Jvf Beskrive innervation af intrinsikke øjenmuskler og blære Jvf. 116, 121, 122, Beskrive transmitter-mekanismer i det autonome ganglion Primære type af neuroner i autonome ganglier postganglionære neuroner Transmitteren er her primært acetylcholin (excitatorisk transmitter) - Stimulation af præganglionære neuroner giver følgende respons: Først hurtigt EPSP Efterfølges af langsomt EPSP To typer af receptorer: Nikotinerge - Åbning af ionkanaler -> hurtigt EPSP Muscarinerge - Hæmmer gk (kaliumkonduktansen) -> langsomt EPSP Mange autonome ganglier indeholder også interneuroner. Michael og Erik noter til fysiologi 78

79 Michael og Erik noter til fysiologi Disse kan indeholde store koncentrationer af catecholaminer Disse interneuroner kaldes SIF (small, intensely flourescent) cells Andre transmittere i autonome ganglier (præganglionære fibre): Enkephalin, substance P, LHRH, Neurotensin eller somatostatin 121 Redegøre for postsynaptiske virkningsmekanismer for sympatiske og parasympatiske effektorneuroner (transmittere, receptortyper og secondmesengers) Sympatiske postganglionære neuroner - Frigiver typisk norepinephrine Virker forskelligt afhængigt af på typen af effektorcelle (excitatorisk/inhibitorisk) - I mave-tarmkanalen frigives ydermere Somatostatin, neuropeptid Y + ATP - I svedkirtler frigives kun: Acetylcholin Effektorcellerne har enten α-adrenerge- eller β-adrenerge receptorer Opdeles i: α 1 og α 2 β 1 og β 2 α-adrenerge receptorer α 1 -receptorer findes postsynaptisk - virker via IP3-second messengersystemet (Ca 2+ pathwayen) α 2 -receptorer kan findes både post- og præsynaptisk. - Præsynaptisk = autoceptorer Virker primært inhibitorisk på transmitter frigivelse - Virker via inhibitorisk G- protein (nedsætter syntesen af camp) Mængden af receptorer kan op/nedreguleres Binding af agonist-> nedregulering Nedsat stimulation -> opregulering β-adrenerge receptorer Virker via stimulerende G-protein Øger syntesen af camp - β receptorer kan hæmmes af α 2 - Michael og Erik noter til fysiologi 79

80 Michael og Erik noter til fysiologi receptorernes virkning. Mængden af receptorer kan op/nedreguleres Binding af agonist-> nedregulering Nedsat stimulation -> opregulering Parasympatiske postganglionære neuroner - Transmitteren har acetylcholin som transmitter - Effektorcellerne er udstyret med muscarin-receptorer Der findes en lang række af subtyper Eks. M 1 og M 2 M 1 -receptorer Aktivering stimulerer sekretionen af HCL i ventriklen. M 2 -receptorer Aktivering sænker hjertefrekvensen Aktiverer kirtler (eks. gl. lacrimalis) Virkningsmekanismer Virker via: IP 3 -secondmessenger systemet Nedsætter camp produktion (G i ) G-proteiner der modulerer ionkanaler (primært K + og Ca 2+ ) Øger produktionen af NO (afslapper glatte muskelceller) Muskarinreceptorer reguleres i antal stimulation = færre receptorer mindsket stimulation = flere receptorer. For effekten af stimulation på de enkelte væv se tabel 15.1 i B & L 122 Beskrive autonom styring af pupillens størrelse (mydriasis, miosis, pupillens lysrefleks og akkomodations-respons) Pupillens størrelse afhænger af to muskler (m. spinchter pupilla og m. dilator pupilla) M. spinchter pupilla Parasympatisk innerveret -> Postganglionære neuroner frigiver acetylcholin -> kontraherer pupillen (Miosis; ca. 1 mm) M. dilator pupilla Michael og Erik noter til fysiologi 80

81 Michael og Erik noter til fysiologi Sympatisk innerveret -> Postganglionære neuroner frigiver noradrenalin (αreceptorer) -> dilaterer pupillen (mydriases; ca. 8 mm) Begge muskler har tonus -> hvis den ene muskel lammes får den anden overtaget Pupillens lysrefleks Pupillens diameter formindskes ved denne refleks - Medieres via W-type retinale ganglieceller Lys sensitive celler -> Projicerer via n. opticus -> tractus opticus -> prætectale kerner Prætectale kerner Ligger på grænsen mellem mesencephalon og diencephalon Fibrene i lysrefleksen synapser bilateralt her -> Synapserne sker i nucleus olivaris prætectalis Indeholder også lyssensitive neuroner -> axoner bilateralt til parasympatiske præganglionære neuroner i Edinger-westphal kernerne -> Parasympatiske fibre via n. oculomotorius -> kontraktion af m. sphincter pupillae på begge øjne. Akkomodations-respons Stimulus er formodentligt sløret syn og forskel i billedskarphed mellem øjnene. -> Medieres af Y (M)-cellerne i retina Når til visuelt cortex via CGL (corpus geniculatum laterale) Visuelt cortex (area 17) Her sker en processering af inputtene -> forbindelser til temporallappens visuelle områder -> forbindelser bilateralt til mesencephalon -> Præganglionære parasympatiske fibre i Edinger- Wesphal kernen. (skaber miosis) -> Nucleus nervi oculomotorii Kontraktion af mm. ciliares -> akommodation Michael og Erik noter til fysiologi 81

82 Michael og Erik noter til fysiologi 123 Redegøre for den autonome styring af blæretømning Blæren styres af to systemer Et på spinalt niveau Et på hjernestamme niveau (det pontine miktionscenter) Spinale reflekser Sympatiske del Innerveres af præganglionære sympatiske neuroner i øvre lumbale del af medulla. -> Postganglionære sympatiske axoner frigiver norepinephrin - Inhiberer m. detrusor (via β-receptorer) - Aktiverer glat muskulatur i trigonum delen + den interne urethrale spinchter. (Via α- receptorer) -> hæmmer miktionen, dominerer under blærefyldning. Parasympatiske del Innerveres af præganglionære parasympatiske neuroner i S2-S4 i medulla. -> Postganglionære neuroner i blærevæggen + pelvine plekser frigiver acetylcholin eller ATP - Aktiverer m. detrusor - Inhiberer (relakserer) trigonum + interne urethrale spinchter. -> udløser blæretømning (miktion) Miktionsrefleksens afferente input sker via mekanoreceptorer i blærevæggen. Exciteres af stræk og kontraktion -> exciterer parasympatiske neuroner i sacraldenelen af medulla. -> inhiberer sympatiske neuroner i lumbaldelen af medulla. -> blæretømning Det pontine miktionscenter Modtager input fra mekanoreceptorerne i blærevæggen -> excitation af neuroner i pontine miktionscenter - inhiberer sympatiske neuroner i medulla - exciterer parasympatiske neuroner i medulla Kontraktion af m. detrusor øger excitationen af det pontine miktionscenter (mekanoreceptorerne medierer også kontraktion) Michael og Erik noter til fysiologi 82

83 Michael og Erik noter til fysiologi 124 Redegøre i generelle træk for den overordnede kontrol af det autonome nervesystem fra medulla oblongata og hypothalamus Autonome centre er et lokalt netværk af neuroner der responderer på input fra en bestemt kilde og påvirker autonome neuroner ved lange efferente patways. Eks. Miktionscentret i pons Vasomotor og vasodilator centre i medulla oblongata Respiratoriske centre i medulla oblongata Hypothalamus Størstedelen af de autonome centre ligger her Inddeles rostrocaudalt i tre zoner: Suprachiasmatiske region Tuberale region Mammilare region Vigtige kerner i hypothalamus er Nucleus supraopticus Nucleus paraventricularis Nucleus tuberalis Nucleus mammilaria Nucleus suprachiasmaticus Styrer circadiane rytmer Anteriort for hypothalamus ligger Regio preopticus og septum (Hjælper ligeledes i reguleringen af autonom kontrol.) 125 Redegøre for den autonome kontrol af kropstemperatur og føde- og væskeindtagelse Temperaturregulering Kropstemperaturen reguleres via: Varmetab Varmeproduktion -> ved faldende temperatur reduceres varmetab og varmeproduktion øges -> ved stigende temperatur lige modsat Termoreceptive neuroner i hypothalamus medierer dette -> Afferenter fra termoreceptorer i huden Hypothalamus Medierer effekter udfra en normal-temperatur (et set-point) Har centrale termoreceptorer i anteriore del af hypothalamus -> fejlsignaler der repræsenterer forandringer fra normaltemperaturen medfører: - Responser der skal bevirke at temperaturen trækkes mod normalen. Michael og Erik noter til fysiologi 83

84 Michael og Erik noter til fysiologi - responser medieres via autonome, somatiske og endokrine systemer. Afkøling - Medfører kulderystelser (øger varmeproduktionen) - Gl. thyroidea aktiveres - Sympatiske nervesystem aktiveres (konstriktion af blodkar, rejsning af hårene) Ophedning - Medfører, via hypothalamus, nedsat varmeproduktion - Nedsat aktivitet i gl. thyroidea - Varmetab øges via sved + vasodilatation i huden Regulation af fødeindtagelse Reguleres ligeledes efter et set-point (normalværdi) - påvirkes af mange faktorer - kortsigtet på fødeoptagelsen - langsigtet på at opretholde kropsvægt Fødeindtagelse Reguleres via glucoreceptorer i hypothalamus - Måler blodsukker niveauer -> Primære stimulus er ved lave niveauer Stimulering af fødeoptagelse: - Opioid peptider - Pankreatisk polypeptid Inhibition af fødeoptagelse - Cholecystokinin (CCK) Insulin og adrenale glukocorticoider spiller også ind på fødeoptagelsen. Hypothalamus - observationer tyder på et sult center i laterale hypothalamus. - observationer tyder på et mæthedscenter i nucl. ventromedialis. Regulation af vandoptagelse Væskeoptagelse påvirkes af blod osmolalitet og volumen - Hjernen indeholder osmoreceptorer Detekterer øget osmotisk tryk i ekstracellulær væsken. - ligger øjensynligt i organum vasculosum i lamina terminalis. - Circumventrikulært organ Dehydrering - øget osmotisk tryk - nedsat blodvolumen Michael og Erik noter til fysiologi 84

85 Michael og Erik noter til fysiologi - nedsat gennemblødning af nyren Responser - Tørstfølelse (øget osmotisk tryk, angiotensin II påvirkning) - Aktivering af renin-angiotensin systemet (nedsat gennemblødning af nyren) - Vasokonstriktion (angiotensin II) - retention af salt og vand (ADH + Aldosteron) Overhydrering - hæmmer ADH frigivelse fra hypofysen - inhibitoriske signaler fra hypothalamus (stigende blodtryk, faldende osmolalitet) 126 Beskrive den centrale styring af emotioner herunder forstyrrelser, der fører til Sham rage og Klüver-Bucy s syndrom Det limbiske system (temporallappen) - kontrollerer emotionel opførsel - modtager afferenter fra neocortex (sensorisk + motorisk cortex) - efferenter til corpora mammilaria (hypothalamus) -> baner videre til thalamus -> videre projektioner tilbage til neocortex Se evt. fig i B & L Klüver-Bucy s syndrom Opstår ved læsioner af temporallappen Symptomer: - Visuel agnosi (manglende evne til at tolke synsindtryk) - Emotionelle ændringer (nedsat følelsesliv etc.) - Hyperaktiv seksualdrift (Eks. vejborg) - Dramatisk ændrede spisevaner - Manglende evne til diskriminition mellem spiselige og uspiselige ting Alle genstande undersøges ved at putte dem i munden (eks. AK) Sham rage Fjernelse af forbindelse mellem hypothalamus og højere centre -> Individ udviser adfærd der normalt forbindes med mere agressive individer. Michael og Erik noter til fysiologi 85

86 9. Endokrinologi 9.1 Almen endokrinologi Definere hormon-begrebet Definition kemisk substans, der secerneres til vævsvæskerne af en celle eller gruppe af celler, og som har en fysiologisk kontrollerende effekt på andre celler i kroppen Definere endokrin versus parakrin, autokrin og neuroendokrin regulering Endokrin regulering Hormonsignal fra endokrin celle -> målcelle langt væk (via blodbanen) Parakrin regulering Lokale hormoner -> når frem til målceller (naboceller) via diffusion Gennem interstitialvæske / gap-junctions Fx serotonin, histamin & eicosanoider Autokrin regulering Endokrin celle (eller naboceller af samme type) = målcelle for eget hormon Para- og autokrin regulering almindelig i tarmkanal Neuroendokrin regulering Hormonsignal fra neuron -> gennem axonet -> frigivelse til blod -> målcelle langt væk fx hypofysebaglapshormoner, Releasing / Inhib. hormoner Angive i hovedtræk hormonernes kemi, herunder peptidhormoner, steroidhormoner, modificerede aminosyrer, proteiner, andre DANNELSESSTED/ FRIGØRELSESSTED HYPOTALAMUS HYPOFYSE ADENOHYPOFYSE: PEPTIDER (PROTEINER) Releasing/inhibiting hormoner: GnRH, TRH, CRH, GHRH, GHIH (somatostatin) LH, FSH, TSH, GH, PRL, ACTH, β-lph, β-end, MSH STEROIDER NEUROHYPOFYSE: Vasopressin (ADH), Oxytocin GLD. THYREOIDEA Calcitonin T 3, T 4 GLD. PARATHYREOIDEA PTH (parathyreoideahormon) BINYRE MARV: BARK: Aldosteron, Kortisol GONADER Relaxin, Inhibin Østrogen, Progesteron, Testosteron PLACENTA hcg (humant chorion gonadotropin) Østrogen, Progesteron MAVE-TARM Gastrin, Cholecystokinin, Sekretin, Glucagon, VIP, GIP, Subst. P PANKREAS Insulin, Glukagon, Somatostatin NYRE Renin (angiotensin) 1,25 (OH) 2 -D 3 LEVER Somatomediner HJERTE ANP (atrial natriuretisk peptid) Peptidhormoner = proteiner (opbygget af aminosyrer...husker du ikke dette -> skyd dig selv) MODIFICEREDE AMINOSYRER PIF (dopamin) Adrenalin (80%), Noradrenalin (20%) Michael og Erik Noter til fysiologi 1

87 Steroidhormoner Cyclopentanoperhydrophenantren = grundskelet 4 ringe sat sammen Modificerede aminosyrer Redegøre for generelle træk af hormonernes sekretionsmekanisme: regulering af genexpression, posttranslationelle modifikationer, targeting, exocytose, regulering af sekretion, herunder negativ- og positiv feed-back Peptidsyntese (se evt cellebiologi) Genregulering Fx via hormoner (SE 558) mrna -> syntetiseres ud fra DNA -> ribosomer -> translation til præprohormon -> N-terminal del spaltes fra i ER -> prohormon -> evt. Spaltes i flere dele -> Golgi-apparatet -> opnår endelig struktur -> modificeres ofte sulfat, fosfat, kulhydrat, amidering c-terminalt -> oplagres i sekr. granula Frigivelse Ved relavante stimuli Nervøse, andre hormoner, lokale fysiske /kemiske fakt. -> øgning af intracellulære [Ca 2+ ] Sekretoriske granula -> bevæges via mikrofilamenter -> membran -> exocytose Steroid-syntese Syntetiseres ud fra cholesterol -> række forskellige enzymatiske reaktioner + evt. Senere modifikationer (uden for organ/celle) laves ikke i sekretgranula evt. I membran-vesikler (fx T 3 /T 4 i lysosom) -> frigivelse af disse -> evt. Diffusion over membran -> blod Regulering af sekretionen Endokrin feed-back generelt Hormon A -> kontrollerer sekretion af Hormon B -> Hormon B -> Modererer sekretion af Hormon A Negativ feed-back Primær forøgelse af Hormon A (følge af ydre påvirkning) -> sekundær forøgelse af Hormon B -> hæmning af Hormon A s sekretion Funktion Effekt af ydre påvirkning dæmpes System sikres mod for store udsving Fx TSH -> T 3 /T 4 & LH/FSH -> kønshormoner Positiv feed-back Primær forøgelse af Hormon A (følge af ydre påvirkning) -> sekundær forøgelse af Hormon B Michael og Erik Noter til fysiologi 2

88 -> yderligere forøgelse af Hormon A Funktion Regenerativ, selvforstærkende proces Fx Østrogen -> LH (ovulationstidspunktet) Feed-back typer (efter afstand) Lang feedback perifere hormoner -> påvirker overordnede hormer fra hypothalamus/hypofyse Kort feedback tilbagekobling fra hypofyse -> hypothalamus Ultrakort feedback Tilbagekobling af hormon -> egen sekretion Pulsatorisk sekretion Findes for mange hormoner Rytme kan være genetisk-indkodet eller tilegnet Evt døgnrytmer / daglige rytmer / timerytmer etc Redegøre for generelle træk af hormonernes virkningsmekanismer: receptortyper, receptorkinetik (Scatchard-analyse), G-proteiner, second messengers, protein kinaser, DNAbinding-proteins, response element, intracellulære receptorsystemer Hormoner -> udøver effekt på Membraner Enzymer Gener Herigennem dybtgående indflydelse på fundamentale cellulære processer Intermediære stofskifte Iontransportere Mineralstofskifte Membrantransporter i almindelighed Receptortyper Store proteiner sidder i cellemembran peptidhormoner, katekolaminer Intracellulært steroider, thyroideahormoner Binding af hormon reversibel proces (afhængig af konc/halveringstid etc) -> starter kaskade af processer -> forstærker/modulerer respons Stort antal receptorer/celle Sikrer at udbud af receptorer IKKE hæmmer hormon-virkningen Regulering af receptorer Opretholdt høj mængde hormon -> ned-regulation af receptor (typisk) Op-regulation nogle hormoner ser ud til -> rekruttere egne receptorer Ændring af affinitet (K assoc ) via fosforylering, ph, osmolaritet, ion koncentration, substrat-konc Receptor-kinetik Scatchard-plot (se evt s. 787 i B&L) Michael og Erik Noter til fysiologi 3

89 laves ved at plotte ratio af bundet hormon <-> frit hormon [H] som funktion af bundet hormon [HR] [ HR] = K assoc [ HR] + K assocr0 [ H ], hvor K assoc = associationskonstanten; R 0 = initielle receptor-konc. -> hældningen = -K assoc ; Skæring med x-aksen = R 0 Mange Scatchard plots -> exponentielle kurver (sigmoid dosis-respons) -> fuld effekt af lille mængde hormon Praktisk udførelse konstant receptor mængde inkuberes m. forsk. konc. af hormon -> indtil mætning (receptor-konc.=0) G-proteiner, 2nd messengers, protein kinaser (inkl. tyrosin kinaser), DNA-binding-proteins, Response element, intracellulære receptormekanismer (steroid etc) SE CELLEBIOLOGI!!!!!! Slå evt response element op Definere hormonfølsomhed (tærskelværdi, potens, maximal effekt) Tærskelværdi Minimale hormonkoncentration, der kan fremkalde en effekt Maximal effekt Effekt opnået ved hormon-mætning (substrat) Potens Hormonkoncentration, der giver ½*maximal effekt = index for sensitivitet (Hormonfølsomhed) Faktorer, der sænker maximal effekt Færre funktionelle målceller Færre receptorer / celle Forøgelse af non-kompetitiv inhibitor Faktorer, der sænker sensitivitet Fald i antal eller affinitet af hormonreceptor Forøgelse i hormonets nedbrydelseshastighed Forøgelse af antagonist-hormoner Redegøre for hovedtræk af hormonets transport i blodbanen, plasmaproteinbinding, omsætning, herunder MCR-elimination Transport: 2 metoder til transport (kommer an på typen af hormon) Vandopløselige hormoner (Katekolaminer, peptidhormoner) Transporteres som frie molekyler i blodbanen Fedtopløselige hormoner (steroider, thyroideahormoner) Bundet til plasma-protein/globulin -> disse betragtninger er generelle. Visse peptidhormoner transporteres via transport-proteiner Eks. visse vækstfaktorer (somatomediner) Bindingen af hormoner til protein har følgende formål: 1: Beskytter mod nedbrydning i blodbanen Michael og Erik Noter til fysiologi 4

90 Sinker udskillelsen gennem nyrerne -> forlænger halveringstiden for hormonet 2: Muliggør transport af tungt vandopløselige hormoner 3: Muliggør eksistensen af let mobiliserbart, cirkulerende hormondepot -> Pga. følgende ligevægt: H + P HP, H = hormon, P = Bindingsprotein, HP = hormon - proteinkompleks -> Denne forskyddes mod venstre når frit hormon bruges -> Opretholdelse af rimelig konstante konc. af frit hormon Biologisk aktive fraktion Omsætning: Elimination sker normalt på 1 af 3 måder: - Metabolisk elimination (nedbrydning af hormonet) - Ekskretorisk elimination (Udskillelse, hyppigst gennem nyren) - Optagelse i celler Inaktivering (metabolsk elimination): Foregår oftest i lever eller nyre -> enzymatisk nedbrydning Evt. kan der findes cirkulerende enzymer -> proteolytiske enzymer nedbryder peptidhormoner Ekskretorisk elimination Lever: Øger ofte opløseligheden af hormoner -> fremmer udskillelsen gennem nyrerne (sker ved kobling af hormon til glukuronsyre eller sulfat) Koblede hormoner udskilles evt. gennem tarmen -> via galden fra leveren -> størstedel reabsorberes i tarmen -> kun ringe udskillelse gennem fæces Elimination Forløber normalt som 1. ordens reaktion Eliminationshastigheden er direkte proportional med plasmakoncentrationen Derfor gælder: dc = k e C t dt k e (elimineringshastighedskonstanten) svarer til den brøkdel hormon der elimineres fra den samlede mængde pr. tidsenhed. Kinetikken svarer til dem der findes for radioaktive isotoper -> sammenhæng mellem t ½ og k e er: ln2 t ½ = k e Halveringstid varierer for forskellige hormoner: Få minutter -> dage MCR-Elimination: Jvf. 562 Michael og Erik Noter til fysiologi 5

91 9.1.8 Redegøre for målemetoder i endokrinologien: biologiske metoder, kemiske metoder, immunologiske metoder, herunder radioimmunanalyse; vurdering af disse metoders egnethed Hormoner måles ved 3 principielt forskellige metoder - Fysisk-kemisk måling - Biologisk styrkebestemmelse (Bio-assay) - Immunologiske metoder (f.eks. radioimmunassay, RIA) Fysisk-kemisk måling Sjældent muligt at måle på hormonsekretioner (pga. små mængder; ofte mol/l) HPLC-teknik: High pressure liquid chromatography Følsom fysisk-kemisk metode Adskiller stoffer i en opløsning fra hinanden. -> Sammenholdt med standardopløsning indeholdende stof man undersøger for. -> Muligt at se hvor stoffet ligger, konc. kan beregnes ud fra arealet under kurverne. Biologisk styrkebestemmelse (Bio-assay) Bygger på at hormoner har en biologisk egenskab Eks. Muskelkontraherende effekt (måles i isometrisk opstilling) Blodtryksstimulerende effekt (måles med intravaskulært kateter) Ofte udført med 4-punktsanalyse standard (2 målinger med forskellig dosis) effekten måles ukendt prøve (2 målinger med forskellig dosis) effekten måles Radioimmunoassay (RIA) Metoden bygger på kompetitiv protein-bindingsteknik -> Registrerer bindingen af radioaktivt mærket tracer til specifikt antistof Ved tilstedeværelse af ikke radioaktivt mærket hormon (f.eks. standard eller blodprøve) -> ikke mærkede hormon fortrænger mærkede hormon -> Mindskelse af radioaktiviteten Mængden afhænger af konc. i prøven -> Sammenligning med kendte standarder af ikke mærket hormon -> At konc. i blodprøver kan bestemmes evt. ved standardkurver Fejlkilder ved RIA Se evt. rapport 10 i fysiologi Redegøre for generelle metoder til vurdering af et endokrint system: måling af sekretionshastighed, omsætningshastighed (metabolic clearance rate), halveringstid, hastighedskonstant for elimination, måling af plasma koncentration, måling af udskillelseshastighed, funktionstests (stimulations- og suppressions-tests) Sekretionshastighed: Kateter i arterien til endokrin kirtel -> måler konc. af tilført hormon + gennemblødning. Michael og Erik Noter til fysiologi 6

92 Kateter i venen fra kirtlen -> måler konc. af hormon fra kirtlen + gennemblødning. Sekretionen bliver: Sekretionsrate = ( [Hormon] Vene [Hormon] Arterie ) VBlodflow Metoden bruges kun ved dyreforsøg (klinisk upraktisk) Venekateter kan bruges til lokalisation af sted med ujævn hormonproduktion i kirtel. Omsætningshastighed: Irreversibel fjernelse af hormon er et resultat af: Celleoptagelse Metabolisk nedbrydning Ekskretion i urin og galde -> summen af alle processer udtrykkes som MCR (metabolic clearance rate): mg minut fjernet ml cleared MCR = = af plasma Minut mg ml Plasma koncentration: Hvis plasmaclearance for et hormon er konstant -> En blodprøve kan give et sikkert bud på produktionsraten: Produktionsrate = [Hormon x] Plasma MCR x -> Plasmakoncentration er ligefrem proportional med produktionsraten MCR er proportionalitets konstant Nødvendigt med flere blodprøver -> Fleste kirtler secernerer hormoner i bølger Måling af udskillelseshastighed: C Hormon = Udskilt mængde pr min Plasmakoncentration = V u U P Hormon Hormon C Hormon = renal plasma clearance (ml/min) U Hormon = Koncentration af hormon i urinen (mmol/ml) V U = minutdiuresen P Hormon = Gennemsnitlige konc. af hormon i plasma (mmol/ml) PR = [Hormon] MCR, PR = produktionsrate Plasma [Hormon] PR = C Hormon Plasma MCR C Hormon = [Hormon] V U U [Hormon] Plasma Hormon Plasma MCR C Hormon Michael og Erik Noter til fysiologi 7

93 PR = V U U Hormon MCR C Hormon Hvis (MCR/C Hormon ) er konstant kan man gå ud fra følgende: -> Ekskretionen i urinen er udtryk for produktionsraten Da urinekskretionen stiger proportionalt med produktionsraten Funktionstests (stimulations- og suppresionstests) Stimulation: Bruges ved mistanke om hypofunktion af endokrin kirtel Eksempel: Kortvarig ACTH test Man undersøger virkningen af intravenøst injiceret ACTH -> dette ved at se på plasmakonc. af kortisol 30 min senere. Normal stigning i kortisol niveauet udelukker lidelse i binyrebarken. Ved mindre/ingen stigning kan der konkluderes at der findes en primær binyrebarkinssuficiens. Dette kan bruges ved alle kirtler hvis man bruger de substrater/hormoner der virker stimulerende. Suppresions: Bruges ved mistanke om hyperfunktion af endokrin kirtel Eksempel: Indgift af et potent glukocorticoid -> Feedback-hæmning af ACTH frigivelsen fra hypofysen Normalt vil der ses et fald i kortisol niveauet Mangler hæmningen tyder det på en autonom (Ikke ACTH-kontrolleret) sekretion af kortisol Dette kan bruges ved alle kirtler hvis man bruger de substrater/hormoner der virker hæmmende. Michael og Erik Noter til fysiologi 8

94 9.2 Den endokrine pankreas Generel om pankreas Redegøre for de Langerhanske øers organisation, mikrovaskulatur, celletyper, hormonproduktion (insulin, glukagon, somatostatin, pankreatisk polypeptid) Se ANATOMI II (Pankreas Mik) Organisation β-cellerne ligger som centeret i øerne Udenom ligger som en kappe: α-celler og/eller δ-celler δ-celler og PP-celler Mikrovaskulatur Små arterioler træder ind i kernen af øerne -> deler sig i netværk af kapillærer Fenestrerede type -> Konvergerer i venoler bærer blodet til kappen af celler omkring kernen Innervation Parasympatiske Sympatiske Peptiderge (neurokrin sekretion) Beskrive kliniske tilstande med forstyrrelser i øernes endokrine funktion Sukkersyge: Diabetes melitus Årsag: Organismen præget af total/funktionel mangel på insulin Relativ hypersekretion af glukagon Non Insulin-Dependent Diabetes Melitus (NIDDM) Funktionel insulinmangel -> vævenes følsomhed for insulin nedsat Insulinsekretion kan være normal (oftest nedsat) Årsag: Defekt i insulin-receptoren (meget sjælden) Måske en ikke kendt post-receptor effekt -> denne type ses ofte i forbindelse med fedme og stigende alder (gammelmandssukkersyge (Type II diabetes)) Insulin-Dependent Diabetes Melitus (IDDM) Absolut insulinmangel -> ingen produktion af insulin Årsag: Sygdom i β-cellerne -> ofte pga. destruktion af cellerne (ofte egne antistoffer dvs. autoimmun sygdom) Michael og Erik Noter til fysiologi 9

95 9.2.2 Insulin Redegøre for biosyntese i hovedtræk; insulinsekretionen, sekretionens regulering, inkretinhormoner; C-peptid-sekretionen, herunder anvendelse til bestemmelse af insulinsekretionshastigheden. Struktur Peptidhormon (MW: 6000) Består af en A(21 aminosyrer)- og B(30 aminosyrer)-kæde De to kæder forbundet med disulfidbroer Biosyntese Først dannes Preproinsulin Indeholder fire elementer N-terminale signal-peptid B-kæden af insulin C-kæden af insulin A-kæden af insulin I ribosomet fjernes det N-terminale signal-peptid under syntesen -> dannelsen af Proinsulin Dette foldes under syntesen så disulfidbroerne kan dannes -> C-peptidet spiller en vigtig rolle i foldningen -> Overførsel til Golgi + sekretgranula Her sker en processering af proinsulin -> konverterende enzymer skærer C-peptid fra -> Dannelsen af Insulin + C-peptid Sekret-granula Insulin ligger i den elektrontætte kerne (associeret med zink) C-peptid i periferien (mindre elektrontæt) Sekretion En række begivenheder udløser frigivelsen af insulin 1. Udsættelse for stimulus (her glukose) 2. For glukose tyder det på at enzymet glykokinase er den fundamentale sensor Et insulin frigivende signal frigives efter dannelsen af glukose-6-phosphat 3. Samtidig med glukoses oxidation -> forøgelse af intracellulær ATP Samtidig forøgelse af: ATP/ADP ratio NADH NADPH H + 4. En ATP følsom K + kanal lukker -> en depolarisering af cellen -> åbning af voltage-gated Ca 2+ kanaler Konc. af intracellulær Calcium stiger 5. Den øgede Calcium koncentration -> exocytose af insulin Andre modulatorer af sekretion kan forekomme F.eks. via adenylyl cyklase-camp-protein kinase pathwayen Eller via phopholipase-phosphoinositid (Ca 2+ ) pathwayen Michael og Erik Noter til fysiologi 10

96 Regulering af insulin sekretion Stimulerende virkning på insulin-sekretionen Glukose er den stærkeste stimulant Ved [glukose] plasma = 50 mg/dl ingen insulinsekretion Ved [glukose] plasma = 150 mg/dl halv maksimal insulinsekretion Ved [glukose] plasma = 300 mg/dl maksimal insulinsekretion Ved udsættelse for glukose ses et bifasisk respons Top efter 1 minut Efter 10 minutters stimulering anden sekretionsfase -> stiger langsomt og når et plateau der kan fastholdes. Forklaring: Granula med forskellig glukosesensitivitet Glukose stimulation af insulin syntese der opretholder 2. fase. Oralt administreret giver glukose større virkning: -> Via gastrointestinale hormoner GLP-1 (glukagon like peptide 1) GIP (Gastric inhibitory polypeptide) -> disse er de vigtigste (mange andre virker også) Disse kaldes inkretinhormonerne Udøver inkretineffekten -> insulin-sekretion allerede inden glukosen reelt stimulerer. -> via parakrin regulering fra øerne Somatostatin Amino-syrer stimulerer ligeledes sekretion har en synergistisk effekt med glukose Nerveender Parasympatiske (vagus) nerveender giver øget sekretion -> menes at være del af cephal fase i insulinsekretionen Hæmmende effekter på insulinsekretionen Sympatoadrenale system hæmmer insulinsekretionen -> epinephrine fra binyremarven binder til α-adrenerge receptorer på β- cellerne. -> norepinephrine frigivet fra øernes egen sympatiske innervation (samme receptorer) Inkretinhormoner Se herover Michael og Erik Noter til fysiologi 11

97 C-peptidsekretionen C-peptid secerneres i ækvivalente mængder med insulin -> C-peptid har længere half-life end insulin -> C-peptid har en plasma konc. ca. 5 gange højere end insulin Pga. C-peptids lavere metabolske clearance er den et bedre mål for sekretionsraten fra β-cellerne (da mængderne med insulin er ækvivalente) Redegøre for insulins virkning: insulin-receptoren, struktur, funktion og signalering i hovedtræk; insulinvirkningen på kulhydratmetabolismen, lipidomsætningen og proteinomsætningen Insulin receptoren Tetramer (2 α subunits og 2 β subunits, forbundne ved disulfidbroer) MW: α-subunit ekstracellulært bindingsdomæne Hertil Insulin bindes β-subunit Transmembran domæne Forankrer receptoren i membranen Er samtidig en Tyrosin kinase Ved binding af insulin: β-subunit phosphoryleres -> yderligere phosphoryleringer intracellulært Phosphorylerer 2 specifikke Insulin Receptor Substrate (IRS) IRS-1 IRS-2 -> disse 2 fungerer som stationer der medierer insulins videre virkning: Phosphorylerer andre kinaser -> der igen medierer intracellulære responser -> Aktiverer/deaktiverer enzymer i glukosestofskiftet. -> Flytter glukosetransporter (GLUT 4) til cellemembranen. -> Mitogene proteiner der øger transskriptionsfaktorer. -> Øger transporten af aminosyrer, Phosphate, Kalium og Magnesium ind i cellen. Struktur Insulins struktur Jvf. 565 Funktion/virkninger Virker primært på lever, muskler og fedtvæv Kulhydratmetabolisme Lever: Insulin har primært en Anabolsk effekt i leveren på kulhydratstofskiftet -> Øger mængden af Hepatisk glukokinase Øger dermed omdannelsen af Glukose > glukose-6-phosphat. -> øger gradienten for glukose over membranen Aktiverer glykogen-synthase komplekset Michael og Erik Noter til fysiologi 12

98 Øger omdannelsen af glukose -> glykogen Stimulerer glykolyse Glukose -> pyrovat/laktat Hæmmer leverens glykogenolyse hæmmer glykogen phosphorylase aktivitet -> nedsættelse af glukoseafgivelsen fra leveren Hæmmer glukoneogenese Nedsætter mængden af optagne aminosyrer etc. -> Hæmmer samtidig en del af enzymerne i glukoneogenese. Muskler: Fedtvæv: Insulin har både katabolsk og anabolsk effekt Stimulerer transporten af glukose ind i musklen Afhængig af insulin konc. oxideres 20 50% af glukosen -> primært pga. aktivering af pyrovat dehydrogenase. Resten af den optagne glukose -> glukogen -> stimulerer glykogen synthase Insulin har en anabolsk effekt Stimulerer transporten af glukose ind i cellerne -> Omdannes her til triglycerider (eller bruges til esterificering af fedtsyrer) Fedtmetabolisme Primære funktion er at opbygge depoterne og hæmme oxidationen og frigivelsen af frie triglycerider. Fedtvæv: Hæmmer lipase aktiviteten -> hæmmer lipolysen og frigivelsen af oplagrede triglycerider Øger optagelsen af fedtsyrer -> stimulerer enzymet lipoprotein lipase katalyserer hydrolysen af VLDL og chylomicron triglycerider til frie fedt syrer (FFA) Muskelvæv: Hæmmer lipase aktiviteten -> hæmmer lipoprotein lipase Hæmmer optagelsen og oxidationen af FFA Lever: Insulin virker antiketogent og lipogent FFA shuntes væk fra β-oxidation og ketogenese -> antiketogene virkning Øger omdannelsen af FFA og glukose til triglycerider -> lipogene effekt Proteinmetabolisme Nedsætter generelt mængden af frie aminosyrer i blodet Specielt de essentielle forgrenede aminosyrer (leucine, valin og isoleucine) Stimulerer samtidig proteinsyntesen Hæmmer oxidation og frigivelse af aminosyrer fra vævet (specielt muskler) Michael og Erik Noter til fysiologi 13

99 9.2.3 Glukagon Redegøre for biosyntese i hovedtræk, herunder den differentielle processering af proglukagon; sekretion, regulering af sekretion; virkning på kulhydrat-, lipid- og proteinomsætning Struktur: Enkeltstrenget peptidhormon (29 aminosyrer) MW: 3500 Biosyntese: Syntetiseres som pre-proglukagon i α-cellerne i de langerhanske øer Pre-proglukagon -> proglukagon ved fraspaltning af signalpeptid Proglukagon -> glukagon ved opspaltning af prohormonet Proglukagon behandles op ovenstående måde i pankreas -> i tarmen omdannes prohormonet til glycentin (indeholder glukagons sekvens) + GLP-1 + GLP-2 Syntesen hæmmes af Insulin og glukose Sker ved: camp respons element Insulin-respons element -> begge typer findes på genet for glukagon Sekretion Glukagon secerneres ved exocytose Inhiberes ved nedsatte mængder Ca 2+ i α-cellerne Transporten sker ubundet i plasma (halveringstid på 6 min.) Regulering af sekretion Modsat insulin Hæmmes ved hyperglykæmi Stimuleres ved hypoglykæmi -> ved begge mekanismer spiller insulin kraftigt ind. Insulin fravær øger virkningen ved hypoglykæmi og mindsker virkningen ved hyperglykæmi (og vice versa) Stimuleres ved aminosyrer gennem fødeindtagelse Stimuleres formodentligt også ved oralt indtaget føde -> frigivelse af nogle af mave-tarmkanalens hormoner Virkning Lige modsat af insulin -> virker på primært de samme kontrolpunkter som insulin Kulhydrat Kraftig hyperglykæmisk virkning i leveren -> øger glykogenolyse og glykoneogenese Kan fordoble plasmakonc. af glukagon på få minutter Lipid Michael og Erik Noter til fysiologi 14

100 Øger i mindre grad adipocytternes lipase aktivitet -> frigivelse af FFA -> forøgelse af ketogenesen Protein Øger omdannelsen og frigivelsen af aminosyrer -> glykoneogenese etc Redegøre for betydningen af forholdet mellem insulin og glukagon Den sædvanlige ratio i plasma mellem insulin og glukagon er: ca. 2,0 Denne ændres under visse situationer: Ved noget der påkræver mobilisering og øget brug af endogene substrater Fald i ratio til: 0,5 eller mindre -> ses hos fastende og ved kraftig motionering Skyldes både lavere insulinsekretion og øget glukagonsekretion -> Øger: Glykogenolyse Mobiliseringen af amino-syrer Glykoneogenese Lipolysen -> det skal nævnes at motionering IKKE medfører nedsat optagelse af glukose i musklerne (pga. specifik mekanisme der er insulin uafhængig) Ved hvor der påkræves oplagring af substrater ses: Forøgelse af ratio til: 10 eller mere -> ses f.eks. efter måltid efter rent kulhydrat eller et mixed måltid Skyldes primært en øget insulinsekretion -> Øger: Glukoseoptagelsen Oxidationen af glukose Glykogenesen (i lever og muskler) Hæmmer: Proteolyse Lipolyse Specielt interesserede kan slå denne op Redegøre for konsekvensen af tilførsel og elimination af glukose (optagelse i mave-tarmkanal, produktion i organismen (glykogenolyse, glukoneogenese), obligatorisk glukoseomsætning (CNS; erythrocytter); deponering i væv; forbrænding; renale tab) Optagelse i mave-tarmkanal Se fordøjelse og absorption af kulhydrat under Mave-tarm Produktion i organismen Se evt. omgivende spørgsmål evt. biokemi Obligatorisk glukoseomsætning Det skal nævnes at nogle væv/celletyper i organismen kun kan benytte glukose som energikilde: CNS Erythrocytter CNS CNS er ikke begrænset til glukose, men det er det primære substrat Kan ved hypoglykæmi benytte ketonstoffer Dannet fra FFA (se evt. biokemi) Michael og Erik Noter til fysiologi 15

101 Erythrocytter Glukose er den eneste energikilde der kan benyttes i disse celler Hypoglykæmi -> død af erythrocytter -> anæmi Deponering i væv Se evt. omgivende spørgsmål Omdannelsen af glukose til glykogen Forbrænding Se evt. omgivende spørgsmål evt. biokemi Renale tab Dette ses kun ved [glukose] plasma under 10 mmol/l Se evt. under nyrerne (520) Redegøre for metoder til vurdering af glukoseomsætning (glukosebelastninger, orale/intravenøse; kvantitativ måling af glukoseomsætning v. katherisation og isotopmetoder) Spørg lærer Redegøre for organismens reaktion på tilførsel af glukose og for dens reaktion på faldende glukose Hypoglykæmi Fald i [glukose] plasma f.eks. til 3mM -> frigivelse af en række hormoner: Primært glukagon sekretionen Derefter epinephrin/norepinephrin sekretionen fra binyrerne Til slut kortisol og væksthormon Symptomer Bleghed Rysten på hænderne Sved Hurtig puls (katekolaminfrigørelsen) Træthed Bevidsthedssvækkelse Kramper Neurologiske udfald Behandling Saft, koncentreret sukkeropløsning Årsag Insulin overdosering Insulinom Akohol (hæmmet glukoneogenese ved alkoholindtagelse) -> dette ses specielt hos fastende og børn Hyperglykæmi Slå evt. op Michael og Erik Noter til fysiologi 16

102 9.3 Hormonal regulering af calcium- og fosfat-stofskiftet Generelt Redegøre for organismens calcium- og fosfat-depoter og deres omsætning LEGEMSINDHOLD TOTAL PR. KG LEGEMSVÆGT KNOGLEVÆV INTRACELLULÆRT EXTRACELLULÆRT Ca kg 463 mmol 99 % 1 % 0,10 % Calcium Depoter (99% findes i knoglerne (2 former)) Hurtigt udskiftelig form Udgør meget lille del af knogle-calcium Kan hurtigt ske forskydninger herimellem om Ca 2+ i ECV betydning for regulation af [Ca 2+ ] plasma Bevægelse på ca. 500mmol/døgn (frem og tilbage) Langsomt udskiftelig form Udgør stabil calciumfraktion udveksles vanskeligt med Ca 2+ i ECV Betydning for knoglernes konstante remodellering knogleresorption <-> formation 100% om året for børn / 20% for voksne Udveksling med ECV ca. 7,5mmol/døgn Omsætning 3 organsysteme vigtige for calcium Tarmkanalen og nyrerne Nettoabsorption fra tarm afbalancerer <-> udskillelse via urin (ca. 2,5mmol/døgn) 99& udfiltreret -> reabsorberes Knoglerne Bevægelser ud og ind = samme størrelse Daglig indtagelse ca. 1 g nettoabsorption på 10% absorption + diffusion ud / aktiv sekretion Fosfat Depoter 85% i knoglerne (ca. 600g) 6% i muskler(blødt væv) (ca. 100g) Konc. i plasma: ca. 1mmol/L Omsætning Ikke nær så reguleret som calcium-stofskiftet Dog tæt knyttet hertil Nyrer står for hovedsageligt for regulering (reabsorption) Angive koncentrationer af calcium i forskellige væv og væskefaser SE 478. Michael og Erik Noter til fysiologi 17

103 Redegøre for betydningen af en reguleret, extracellulær calciumkoncentration, herunder proteinbinding af Ca 2+ i plasma, betydningen af ændringer; hypokalcæmisk tetani; betydningen af ph for plasma-ca 2+ Plasma Calcium Diffusibel form (53%) Frit, ioniseret Ca 2+ (47%) Kompleksbundet Ca 2+ (6%) bl.a. til citrat & bikarbonat Non-diffusibel form (47%) - r Albumin (37%) Globulin (10%) Frit ioniseret Ca 2+ = vigtigste pool Betydning for lang række fysiologiske processer Muskelkontraktion; neuromuskulær transmission Blodets koagulation Nervefunktion Knogledannelse Hormonfrigørelse / neurotransmitterfrigørelse & senere virkningsmekanismer af disse Normal hjertefunktion Hypokalcæmisk tetani Ved nedsat [Ca 2+ ] plasma -> irritabilitet af nervefibre øges Lettere tilfælde tærskel for elektriske og mekaniske stimuli sænkes Sværere tilfælde Spontane impulser opstår -> tetaniske muskelkontraktioner kan opstå selvom nedsat [Ca 2+ ] plasma -> hæmmer neuromuskulær transmission (lavere mængde frigjort acetylcholin/impuls) ph & [Ca 2+ ] plasma Stigning af ph (fx ved hyperventilation) -> øget ionisering af plasmaets proteiner (øget dissociering) = buffer baser (frigøres ved nedsat [H + ]) -> kan binde mere Ca 2+ -> non-diffusible fraktion -> frit, ioniseret Ca 2+ -> muskelkramper Behandling: genånding af respirationsluft (højere CO 2 konc) Redegøre for knoglevævets dynamik: osteoblaster, osteocytter og osteoclaster; knoglernes remodellering; betydning af alkalisk fosfatase og osteocalcin som markører for knoglenydannelse Knoglestruktur SE CELLEBIOLOGI (KORT!!!!!) Krystaller tilnærmelsesvis = hydroxyapatit = (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) Michael og Erik Noter til fysiologi 18

104 Ca 2+ & OH -, kan erstattes med Mg 2+ & F - Osteoblaster, Osteoclaster, osteocytter SE CELLEBIOLOGI (DETALJER) Knoglernes remodellering SE 572 & SE CELLEBIOLOGI (detaljer) Mineralisation Kræver tilstedeværelsen af tilstrækkelige plasma konc. af Calcium & fosfat Afhængig af vitamin D Enzymer med rolle for knogleformationen Alkalisk fosfatase Osteonectin Binder til kollagen Kompleks -> binder til krystaller Osteocalcin Binder sig til hydroxyapatit Noget secerneret når over i blodbanen Prod. Stimuleres af 1,25(OH) 2 D 3. Markører for knogledannelse Alkalisk fosfatase & osteocalcin Forekommer kun fra knoglevæv Markører for knogleresorption Hydroxylysin, hydroxyprolin, pyridinoliner (rest af tvær-bindinger i kollagen) Specifikke for kollagen Vitamin D Redegøre for struktur, forstadier, biosyntese, regulering af produktion, virkningsmekanisme, herunder dannelse af calbindin-d, virkninger på calcium-absorption, -reabsorption og mobilisering Struktur & biosyntese (se evt B&L s. 856) Typer D 3 Dannes ud fra UV-lys i huden Tilføres med føden (fisk, lever, mælk) D 2 Dannes ud fra UV-lys i planter Tilføres KUN med føden D 3??? Vitamin D har meget lidt biologisk aktivitet i sig selv -> skal modificeres UV lever nyre 7 dehydrocholesterol cholecalciferol ( D3) 25 hydroxycholecalciferol 1,25 dihydroxycholecalciferol ( 1,25( OH ) 2 D3 ) UV lever nyre Ergosterol Ergocalciferol ( D ) 25 hydroxycholecalciferol 1,25 dihydroxycholecalciferol ( 1,25( OH ) D ) 2 Vitamin D 25-hydroxyleres i leveren -> 1-hydroxyleres i nyren Alternativt 24-hydroxyleres (-> 24,25...) måde at inaktivere vitamin D (nok) Vitamin D 2 & D 3 har samme biologiske effekter hos mennesket (= Vitamin D) Bundet til α-globulin i blodet (alle former) Michael og Erik Noter til fysiologi

105 Regulering af produktion Stimulation af 1-hydroxylering (hastighedsbestemmende trin) PTH (stimuleres selv af lavt Ca 2+, men virker her uafhængigt) Nedsat [fosfat] & [calcium] (hver for sig) Mangel på 1,25-(OH) 2 -D Prolaktin & østrogen Regulering af 25-hydroxylering Syntesen reguleres via produkt inhibition fra 1,25-(OH) 2 -D Virkningsmekanisme Virker gennem den generelle mekanisme for steroid-hormoner Bindende prot. Både i kerne & cytoplasma Binding -> inducerer receptor phosporylering -> komplex binder til vitamin D regulatorisk DNA-seg. SE 614 En stor virkning -> dannelse af Calbindin er (calbindin-d) en række calcium bindende prot. Anden virkningsmekanisme (hurtig) Via øgning af cgmp & [Ca 2+ ] intracellulær Virkninger Stimulerer absorption af Ca 2+ -ioner fra tarmen mod koncentrationsgradient Flere Ca 2+ -aktiveret ATPase & calbindin = hoved virkning Stimulerer knogleresorption Via osteoblaster (eneste med receptor for vitamin D) -> parakrint signal -> osteoclaster + rolle i mineralisering af osteoid (uden -> mindre kollagen prod.) (-> svag knogle) Undertrykker direkte gen -> syntese af PTH Via receptor & calbindin Stimulerer renale calcium-reabsorption (svag virkning) Stimulerer calcium-transport -> skelet- og hjerte-muskulatur Desuden Phosphat & Magnesium absorption fra tarmen Phospat mobilisering fra knogler Sammenlagt Øget plasma konc af calcium (og fosfat) Parathyreiodeahormon (PTH) Redegøre for syntese, sekretion og relation til Ca 2+ Struktur & Syntese Peptidhormon (9000MW; 84AA) Dannes i Gll. parathyreiodeae Syntetiseres fra større forgænger-molekyler Prepro-PTH (115AA) pro-pth (90AA) -> PTH (84AA) Michael og Erik Noter til fysiologi 20

106 N-terminal (1-27) = biologisk aktiv Sekretion Exocytose af granula med PTH Kløvning kan foregå for at forhindre frigivelse af intakt hormon Cyklisk sekretion Størst om natten (og med stigende alder) Regulering (relation til Ca 2+ ) Sekretion af PTH = inverst relateret til [Ca 2+ ] plasma Via negativt feed-back Nedsat [Ca 2+ ] plasma og/eller [fosfat] plasma -> øget PTH sekretion & syntese Forhøjet [Ca 2+ ] plasma -> nedsat PTH sekretion & øget nedbrydning Parathyroideae-celler Har membran-bundet ioniseret [Ca 2+ ] plasma -sensor Binding af Ca2+ -> aktivering af phospholipase C -> inaktiverer adenylyl cyclase -> fald i camp -> stopper exocytose af PTH Virkningsmekanisme Via G-bundet prot -> camp Redegøre for virkninger på knogle, nyre og mave-tarmkanal Samlet virkning Øge [Ca 2+ ] plasma Sænke [fosfat] plasma Virkninger på knogle Øger knogleresorptionen Bl.a. via øget osteoclast-aktivitet Har selv receptor (men osteoblast skal være tilstede) -> større bølget overflade (og større celle) (og via knoglevæskes Ca 2+ -> ECV) Virkninger på nyre Øger reabsorption af Ca 2+ fra nyren Ascenderende del af Henle s slynge + distale tubulus Inhiberer reabsorption af fosfat i proximale tubulus -> øget fosfat-udskillelse i urin (phosphauretisk) -> undgår dannelsen af Calcium-fosfat komplekser I vigtige væv (farligt) Inhiberer reabsorption af Na + & bikarbonat i proximale tubulus Forhindrer metabolsk alkalose (måske) Stimulerer syntesen af 1,25-(OH) 2 -D (vigtig!) Via protein kinase A -> fosforylering af enzym til proces Virkninger på mave-tarmkanal Indirekte virkning via stimulation af 1,25-(OH) 2 -D-syntese i nyrer -> øget Ca 2+ -absorption fra tarmen Michael og Erik Noter til fysiologi 21

107 9.3.4 Calcitonin Redegøre for cellulær oprindelse, struktur, biosyntese herunder relation til calcitonin-genrelateret peptid (CGRP); syntese og sekretion; relation til koncentrationen af calcium i plasma; virkninger Cellulær oprindelse, Struktur, Biosyntese C-celler i Gl. thyreiodea (parafollikulære celler...fra ultimobrankiale legeme) Peptidhormon (3400MW; 32AA) Disulfid-ring N-terminalt (7 medlemmer ) Amideret C-terminalt (prolinamid) Biologisk aktive del i midten Syntese fra primært RNA-transkript -> preprocalcitonin -> procalcitonin -> calcitonin Sker i nogle celler (fleste i gl. thyroidea) Alternativ syntese fra samme primære RNA transkript -> preprohormon -> prohormon -> Calcitonin Gene-Related Peptide (CGRP) Findes i plasma (nok fra perivaskulære nerver) Potent vasodilator / positiv inotrop på hjertet Sekretion Som andre peptidhormoner Regulation Hovedstimulus Stigning i [Ca 2+ ] plasma Mindre stimuli Indtagelse af mad -> uden at forøge [Ca 2+ ] plasma Dette respons = medieret via gastrointestinale hormoner Gastrin mest potent Virkninger Hurtigt fald i [Ca 2+ ] plasma Pga inhibition af knogleresorption (hæmmer osteoclaster) Stimulerer osteoblaster Fysiologisk antagonist til PTH Sænker dog OGSÅ [fosfat] plasma -> får fosfat -> knogle Betydning af calcitonin hos mennesker = uklar Redegøre for samspillet mellem på den ene side plasma-calcium og fosfat og på den anden side vitamin D, PTH og calcitonin PTH & Vitamin D -> øger [Ca 2+ ] plasma Calcitonin -> nedsætter [Ca 2+ ] plasma SE B&L s. 868 fig Beskrive knoglesygdommene: osteoporose, osteomalaci, engelsk syge (rachitis) og deres relation til den hormonale regulering af calcium- og fosfat-stofskiftet Osteoporose (knogleskørhed) Knoglevævets sammensætning er normal Michael og Erik Noter til fysiologi 22

108 Mængden er reduceret -> deraf følgende risiko for brud Skelettets styrke er alvorligt svækket -> selv små ydre påvirkninger -> brud evt. Kroppens egen vægt Rammer først og fremmest kvinder Pga postmenopausale knogletab Engelsk syge (rachitis) Ved mangel på vitamin D -> kroppen kan ikke producere 1,25-(OH) 2 -D -> reduceret Ca 2+ -absorption fra tarmen -> lav [Ca 2+ ] plasma Hos børn -> reducerer aflejringer af Calciumsalte i grundsubstans (knogler) -> knoglevævets mekaniske styrke reduceres -> knogler, som bærer legemsvægt -> deformeres (ikke forkalkede) -> hjulbenethed -> knoglerne brækker lettere Meget sjælden i skandinavien (dog hyppigere blandt indvandrere) Osteomalaci Mangel på vitamin D hos voksne -> skelettet tappes for calcium, idet PTH (pga lav [Ca 2+ ] plasma ) Speciel form for folk med nyresvigt Nyrerne = ødelagte -> ingen produktion af 1,25-(OH) 2 -D selvom krop har nok vitamin D Ostitis deformans (Pagets knoglesygdom) Ses øget osteoklastaktivitet -> Udbredt knogleresorption -> kompensatorisk dannelse af dårligt org. knoglevæv Ostitis fibrosa cystica generalisata (von Recklinghausens sygdom) Ses forhøjet [Ca 2+ ] plasma -> skøre knogler pga afkalkning -> erstatning med bindevæv Hyper-parathyreiodisme Kan forekomme pga Hyperplasi / tumor i en/flere gll. parathyreiodeae = primær hyperparathyreiodisme Langvarig hypocalcæmi -> hyperplasi af gll. parathyreiodeae = sekundær hyperparathyreiodisme Michael og Erik Noter til fysiologi 23

109 Symptomer Stigende [Ca 2+ ] plasma (nedsat [fosfat] plasma ) Konfusion Nyresten (pga øget renal udskillelse af Ca 2+ ) -> nyrerne ødelægges Knoglesmerter (pga øget nedbrydning) Muskelsvaghed Hypo-parathyreiodisme Kan forekomme pga Atrofi / uheldig gl. thyreiodeakirurgi (hvor mindst 3 gll. fjernes) Autoimmun betændelse Symptomer Nedsat [Ca 2+ ] plasma -> hypokalcæmisk tetani (SE 574) Nedsat 1,25-(OH) 2 -D (forøget [fosfat] plasma ) Behandling Akut Tilførsel af Calcium -> undgå muskelkramper i diaphragma = respirationsstop Længere sigt Tilførsel af vitamin D -> normalisering af [Ca 2+ ] plasma Michael og Erik Noter til fysiologi 24

110 9.4 Hypothalamus og hypofysen Hypothalamus Redegøre for relationen til hjernen Hypothalamus er en del af mellemhjernen (diencephalon) Centre i hypothalamus: Vigtige for opretholdelse af homeostasen - Appetit - temperatur - Vand/saltbalance - Stofskifteregulering Påvirker samtidig aktivitet i sympatiske nervesystem Afferente fibre fra: Thalamus Det retikulære aktiverende system Amygdala Olfaktorius Hippocampus Redegøre for relationen til hypofysen:neurale forbindelser; eminentia mediana; portal cirkulation Hypofysen (glandula pituitaria; 12x8 mm, 0,5g) - Ligger i sella turcica, os sphenoidale Inddeling: Forreste del (adenohypofysen) Mellemste del (mellemlappen, rudimentær for mennesket) Bageste del (neurohypofysen, strukturelt del af hypothalamus) Hypofysestilken (indeholder banen tractus hypothalamo-hypophysialis) Hypofysestilken: Fra hypothalamus (tuber cinerum) -> hypofysen Blodforsyningen speciel her: a. hypophysialis superior -> første kapillærnet omkring eminentia mediana Eminentia mediana er et lille område lige ved hypofysetilhæftningen. -> nær kontakt mellem kapillærer og hypothalamiske neuroner. Frigiver hypofysiotrope hormoner -> lang portal vene gennem hypofysestilken (vv. portales hypophysiales) -> andet kapillærnet i adenohypofysen står i nær kontakt med endokrine celler i forlappen. -> efferente vener til durale sinus a. hypophysialis inferior -> forsyner via et kapillærnet neurohypofysen -> sender en kort portal vene til det andet kapillærnet i adenohypofysen Derved skabes portal cirkulation -> efferente vener til durale sinus For celleopdeling: SE anatomi Michael og Erik Noter til fysiologi 25

111 Neurale forbindelser Adenohypofysen: Neurohypofysen: Neuroendokrint fra hypothalamus Neuroner i hypothalamus -> sender axoner ned gennem eminentia mediana + hypofysestilken. -> Terminale opsvulmninger i neurohypofysen Afgiver hormoner til blodbanen -> fungerer altså neuroendokrint Redegøre i hovedtræk for struktur og funktion af de hypothalamiske hypofysiotrope hormoner: Cortico-releasing hormone (CRH), Thyreotropin-releasing hormone (TRH), Væksthormon-releasing hormon (GRH), Væksthormon-hæmmende hormon (GIH, somatostatin), Luteiniserende hormon releasing hormon (LHRH= Gonadotropin releasing hormone, GnRH), prolaktin-inhiberende hormon (PIH) CRH (Corticotropin-releasing hormone): Struktur: 41 aminosyrer Syntetiseres i nucleus paraventricularis Secerneres rytmisk (ca. 3 timer pr. puls) Funktion: Stimulerer frigivelse af: ACTH β- og γ-lipotropin β-endorphiner α-msh (melanocyt stimulerende hormon) -> muligvis via camp pathwayen Stimulation: Stress Aktivering af immunsystemet Hypoglycæmi Shock Kulde Frygt Smerte Hæmning: Kortisol TRH (Thyrotropin-releasing hormone): Struktur: Tripeptid (MW=362) Modificeret både C- og N-terminalt Syntetiseres primært i nucles paraventricularis TRH genet koder for 6 kopier af prepro TRH -> Spaltes til TRH ved proteolyse Funktion: Stimulerer frigivelse af: TSH (Thyroidea stimulerende hormon) -> muligvis via Ca 2+ pathwayen Prolaktin Stimulation: Hæmning: Østrogen (hyperthyreodisme øger ikke TRH frigivelsen) Down regulering (TRH selv) T 3 (selv ved manifest hyperthyreodisme kun 50% hæmning) GRH (væksthormon-releasing hormon): Michael og Erik Noter til fysiologi 26

112 Struktur: Findes i 3 molekylære former (37,40 og 44 aminosyrer) To største former lige potente og biologiske Syntetiseres i nucleus arcuatus Funktion: Stimulerer frigivelse af: GH (Growth hormone) Somatostatin, (Væksthormon-inhibiting hormon; GIH): Struktur: Tetradekapeptid (14 aminosyrer) Syntetiseres i nucleus periventricularis anterior -> også i pancreas Funktion: Multipontent hormoninhibitor Hæmmer i hypofysen: GH (Growth hormone) TSH (Thyroidea stimulerende hormon) Hæmmer i hypothalamus: GRH (Væksthormon-releasing hormon) Hæmmer i pancreas: Insulin Glucagon Hæmmer i ventriklen: Gastrin -> virker muligvis via et inhibitorisk G-protein (både camp og Ca 2+ pathwayen) GnRH (gonadotropin-releasing hormone; LHRH): Struktur: Dekapeptid (10 aminosyrer) Modificeret både N- og C- terminalt N-termt: pyroglutamyl C-termt: Lysinamid-rest Funktion: Stimulation af: LH (Luteiniserende hormon) -> størst effekt på denne FSH (Follikel stimulerende hormon) PIH (Prolaktin-inhibiting hormone): Struktur: Dopamine Syntetiseres primært i nucleus arcuatus Funktion: Hæmmer sekretion af: Prolaktin Har en tonisk virkning på hypofysen Hypofysens hormoner; Forlappen Redegøre i hovedtræk for struktur, sekretion og virkninger af thyroidea-stimulerende hormon (thyreotropin, TSH), adrenocortikotropt hormon (corticotropin, ACTH), luteiniserende hormon (LH), follikel-stimulerende hormon (FSH), prolaktin og væksthormon TSH (Thyroidea-Stimulerende Hormon, thyreotropin) Struktur Michael og Erik Noter til fysiologi 27

113 Glykoprotein (28.000MW) 4 subunits 2 α-kæder (96AA hver) identiske med samme i LH, FSH, hcg 2 β-kæder (110AA hver) ansvarlige for biologiske aktivitet Produceres i pars distalis, adenohypofyse T ½ = 1 time Sekretion Kommer i pulsbølger ca. 6 & dag Højst aktivitet ved midnat Ikke relateret til søvn/vågen-tilstand Funktion Virker på thyroidea epithelcellernes overflade Via G s -protein -> camp, IP 3 & Ca 2+ (formodentlig) Minut effekt Iodoptagelse fra blodbanen (via camp) Endocytose af kolloid Proteolyse af thyreoglobulin; frigørelse af T 4 /T 3 til blodbanen Glucose oxidation -> NADPH -> oxidation af I - -> I 2 via H 2 O 2 & thyr. peroxidase + gendannelse af H 2 O 2 bruger NADPH timer til dage effekt DNA, RNA, protein -> cellestørrelse, celleantal -> follikeldannelse Kronisk høje TSH levels -> vækst af gl. thyroidea (struma) bedste indikator for thyroideafunktion (screening) Stimulation TRH (Thyrotropin Releasing Hormone) fald i thyroideahormoner -> stigning i [TSH] (negativt feed-back) Hæmning Forøgelse af fri [T 3 ] -> hæmmer frigørelse af TSH T 4 har ingen effekt ACTH (AdrenoCorticoTropt Hormon, Corticotropin) Struktur Enkeltstrenget peptid (4500MW, 39 AA) Dannes ud fra POMC (Pro-opiomelanocortin) (265AA) kæde med ACTH + β-lipotropin ingen kendt funktion -> omdannes til β-end & andet lipotropin Flere MSH-sekvenser (α i ACTH,β & γ) Første 24 aminosyrer indeholder biologiske aktivitet Michael og Erik Noter til fysiologi 28

114 Sekretion Døgnsvingninger i sekretion top et par timer før personen vågner følger ændringer i søvnmønsteret ( jet-lag ) Pulsatorisk ca. hver 20. minut (svingninger fortsætter ved bevidstløshed, blindhed, konstant mørke) T ½ = 15min Findes ubundet i plasma Funktion Stimulerer steroidproducerende områder i binyrebark (især glukokortikoider) Indeholder MSH-sekvenser (Melanocyt Stimulerende Hormon) -> øget pigmentering Hæmmer CRH-frigivelse (Short loop negativt feedback) Testes klinisk ved indgift af kortisol-hæmmer normalt individ -> stigning i [ACTH] Stimulation CRH, ADH (vasopressin), AII, stress (fysisk, kemisk, emotionel) Hæmning Kortisol (blokerer CRH s virkning) negativ feed-back LH (luteiniserende hormon) Struktur Glykoprotein (28000MW) 2 subunits α-kæde (92AA) identisk med α for FSH, TSH,hCG β-kæde () unik Bindes til membranreceptor -> G-protein -> camp Sekretion Secerneres pulsatorisk: 1 time T½ = 1 time Cirkulerer frit i plasma -> udskilles renalt (udnyttes ved graviditetstests) Funktion Regulerer udvikling, vækst, pubertet & reproduktion Kvinden stimulerer theca-celler i ovariet ovulation (med FSH) dannelse af corpus luteum (med FSH) østrogen- og progesteron-sekretion Manden Øger dannelsen af testosteron i Leydigske celler (testes) Stimulation Michael og Erik Noter til fysiologi 29

115 GnRH (s. LHRH = Luteiniserende Hormone-Releasing-Hormone) fælles med FSH (kan dog reg. uafhængigt på ukendt vis) kønshormoner unfluerer på denne regulation positive & negativ feed-back GnRH -> LH <-> FSH (mindre) Hæmning Østrogen Androgen Progesteron Akut progesteron -> stimulerer LH Kronisk progesteron -> hæmmer LH (p-piller) FSH (Follikel-Stimulerende Hormon) Struktur Glykoprotein (33000MW) 2 Subunits som LH (forskellig β-kæde) Bindes til membranreceptor -> G-protein -> camp Sekretion Varierer med menstruationscyklus derudover pulsatorisk frigørelse: ca. 1 gang /time T½ = 3 timer Cirkulerer frit i plasma -> udskilles renalt (graviditetstest) Funktion Regulerer udvikling, vækst, reproduktion Kvinden Inducerer (med LH) Ovulation Dannelse af corpus luteum betydning for tidlig follikelmodning Manden Stimulerer dannelsen af spermatozoer (sædprod. epithel) Stimulation Kan reguleres uafhængigt af LH-sekretion (trods fælles GnRH) GnRH Activin Hæmning Østrogen, follistatin (binder nok activin), Androgener, prolactin -> hæmmer GnRH s virkning(frigivelse) på FSH Inhibin hæmmer FSH-sekretion prod. i Sertoli-cellerne i testes + granulosaceller i ovarier Prolaktin Struktur enkeltkædet protein (23000MW) (198AA) Michael og Erik Noter til fysiologi 30

116 3 disulfid broer struktur meget lig GH (receptor formodentlig ligesådan) Sekretion secerneres hovedsageligt om natten hos ikke-lakterende Graviditet sekretion i 1. trimester -> stiger gradvist herfra -> fødsel sekretion falder efter fødsel ved amning -> sekretion Funktion Deltager i brystudvikling i pubertet & under graviditet Ansvarlig for mælkedannelsen Hæmmer GnRH Stimulation Ved amning, bryststimulation, mekanisk stimulation af cervix uteri TRH virker som releasing factor Hæmning Fysisk og emotionelt stress Væksthormon SE 586 (neden under) Redegøre i hovedtræk for væksthormonets struktur og biosyntese; sekretion, hypothalamisk regulering (GRH og somatostatin), forekomst i cirkulationen; virkninger samt virkningsmekanisme Struktur / Biosyntese enkeltkædet polypeptid (22000MW)(191AA) -> danner 4 helix, forbundet af tynde loops strukturel homologi med prolaktin (og overlappende virkninger) Sekretion Secerneres pulsativt: ca. 2 timers intervaller (oven i basal sekretion) GHRH s binding til membran-receptor -> camp & Ca 2+ -> GH sekretion Bundet til protein i plasma struktur som extracellulære del af receptor Regulation Stimulation GRH fra hypothalamus Mangel på energikilder (hypoglycæmi, faste, muskelarbejde) Fysisk & psykisk stress; operation Aminosyrer (fx Arginin) TSH, basal kortisol, prostaglandiner, α-adrenerg stimulation, glukagon Hæmning Somatostatin (GIH) fra hypothalamus frie fedstsyrer (fedme), hyperglycæmi adrenerge og dopaminerge antagonister; β-stimulation GH, somatomediner, graviditet, høje kortisolniveauer (mange glukokortikoider til børn -> vækstretardering) Michael og Erik Noter til fysiologi 31

117 Virkningsmekanisme GH binder til membranreceptor SE næste spørgsmål effekt på længdevækst & proteinsyntese (og mange andre) -> virker via Insulin-Like growth factors 1 & 2 (Somatomediner) SE næste spørgsmål Virkninger Anabolisk fremmer aminosyreoptagelse DNA-transkription & mrna-translation i celler --> øget proteinsyntese Øger knoglevækst via effekt på epifyseskiverne (chondrogenesen og ossifikationen) Hypertrofi & hyperplasi af indre organer Diabetogen (anti-insulin) nedsætter glukoseoptagelsen & vævets insulinfølsomhed øger glykogenolysen -> øget [glucose] plasma Ketogen effekt nedsætter proteinkatabolismen øger lipolyse (især ved lave insulinkonc.: sukker kan ikke komme ud af celler) -> ketonstoffer i leveren Nødvendig for normal β-celle funktion i pancreas (-> insulindannelse) Fremmer Renin-Angiotensin-Systemet -> øger deremed extracellulærvæsken Øger Calcium-absorption Mindsker natrium-, kalium- og fosfatudskillelsen i nyrerne Redegøre for væksthormonreceptoren, betydningen af somatomedinerne, IGF-1 og regulering af vækst: ernæringens betydning, vækstperioder, hormonale effekter (thyreoidea-hormon, væksthormon, kønshormoner, insulin) Væksthormon-receptoren Undertyper findes i mange forskellige væv bl.a lever, fedtvæv Tilhører familie af receptorer glykoprotein, disulfid-bundne subunits -> spænder sig over membranen Længden af cytoplasmatisk hale varierer (væv -> væv) 1 GH molekyle -> bindes til 2 receptorer 2 forsk. sekvenser på GH -> 2 samme sites på 2 receptorer -> dimerisation -> tyrosin kinase -> virkning udført af nydannede tyrosin-kinase Forklarer, at højt niveau af GH -> inhiberer GH idet de blokerer receptorer Insulin-Like Growth Factors (Somatomedinerne) Enkelt-kæde peptid (ca. 7000MW)(IGF1 70AA) Stort sekvens-homologi med pro-insulin Dannes i leveren efter GH stimulation medierer fleste af GH s effekter Michael og Erik Noter til fysiologi 32

118 Bundet til carrier-proteiner i plasma (mindst 6) -> langt plasma halveringstid Hæmmes af faste, insulin, østrogener Betydning af væksthormon Især betydning for knoglevækst i tidlige leveår Samspil med thyroideahormoner Omkring pubertet Vækst mindre afhængig af væksthormon Stimuleres hovedsageligt af kønshormoner -> stimulerer først -> senere lukning af epifyseskiver = vækststandsning Protein-rigt måltid -> øger [GH] plasma Beskrive dværgvækst, hypofysær kæmpevækst, akromegali Dværgvækst skyldes underproduktion af GH nedsat aktivitet af cirk. somatomedin / manglende vævsfølsomhed evt receptordefektor GH / IGF -> nedsat længdevækst Hypofysære dværge Lidelsen skyldes GH defekter Indtil pubertet -> Legemsproportioner svarer til kronologiske alder Voksne -> præget af ungdommelige træk (modnes ikke kønsmæssigt) Veludviklet intellekt (modsætning til hypothyreoide dværge) Hypofysær kæmpevækst Overproduktion af GH i barnealder (inden epifyseskiver er lukkede) -> Kæmpe vækst (Didn t see that one coming, eh...?) Meget høje, lange arme Akromegali Overproduktion af GH efter lukning af epifyseskiver Skyldes hyppigst adenom i GH-producerende celler Evt GH-producerende pancreastumor -> Kraftig ofte deform knoglevækst, især perifere dele af skelet Underkæbe, næse, hænder, fødder -> Meget grove træk -> Forstørrelse af fleste indre organer -> Diabetes Mellitus Beskrive effekterne af misbrug af væksthormon Anabolske virkning -> anvendt af idrætsfolk for at øge muskelmassen -> dopingsmiddel (forbudt) Anvendelse -> fx Diabetes Mellitus (type II) Michael og Erik Noter til fysiologi 33

119 langvarigt brug evt som akromegali (eget forslag) Redegøre i hovedtræk for gonadotropiner (FSH, LH) og prolactins struktur, receptorer og virkninger (follikeludvikling, luteinisering, virkning på Sertoli- og Leydigceller, spermatogenese; virkning på ovariecyklus og mælkesekretion) SE 586 (intet mere om receptorer i B&L) Beskrive sekretion af prolaktin ved stress, graviditet, diegivning Stresspåvirkning, graviditet, diegivning, muskelarbejde, div. neurofarmaka (dopaminantagonister) -> øger sekretion af prolaktin Dopaminagonister (fx bromokriptin) -> hæmmer prolaktin sekretion virker ligesom organismens eget PRL-IH Beskrive følger af hyperprolactinæmi og relationen til impotens og amenorré Hypofysesvulster Udgør ca. 20% af alle interkranielle svulster Næsten altid godartede Vanskeligt tilgængelige (svære at fjerne kirurgisk) Ved vækst -> kan trykke på chiasma opticum -> synsforstyrrelse (bitemporal hemianopsi) Prolactinomer (hypersekretion, hyperprolactinæmi) Prolaktinproducerende hypofysesvulster (godartet) Kvinder -> unormal mælkeproduktion (galactorrhoe) -> ophør af menstruationsblødningerne (amenorrhoe) Mænd Impotens, nedsat testosteron Begge køn Undertrykkelse af gonadefunktionen Nedsat seksuallyst (libido) Hypofysens hormoner; mellemlappen Redegøre for melanotropiners relation til celletyper MSH (melanocytstimulerende hormon, melanotropin) Forkommer i tre typer: α-msh β-msh (ikke påvist hos mennesker i hypofysen) γ-msh (ikke påvist hos mennesker i hypofysen) α-msh dannes i pars intermedia (adenohypofysen) I føtallivet primært -> Voksenalder kun påvist forstadier i hypofysen -> ingen eller ringe mængder α-msh cirkulerende i blodet Redegøre for syntesen af propiomelanocorticotropin og dets differentielle processering i forlap og mellemlap Corticotrope celler syntetiserer glykoproteinet Pro-opiomelanocortin (POMC) Michael og Erik Noter til fysiologi 34

120 Pars distalis (adenohypofysen): POMC kløves posttranslatorisk i de corticotrope celler til: ACTH (indeholder sekvenser af α-msh) β-lipoprotein (E-LPH; ingen kendt funktion) Pars intermedia (mellemlappen): POMC kløves her posttranslatorisk til: MSH Redegøre for betydningen af melanotropiner for pigmentering MSH tilførsel stimulerer melanindannelse i melanocytter -> allerede indenfor 24 timer ses øget pigmentering De fysiologisk forekommende (små mængder) MSH har umiddelbart ingen betydning Melanocytter producerer selv MSH -> muligvis autokrin eller parakrin stimulering ACTH har en melanocytstimulerende virkning -> sekvens fælles med MSH Hypofysens hormoner; Baglappen Redegøre for Vasopressin og Oxytocins relation til celletyper Begge hormoner er Nonapeptider (9 aminosyrer) -> seksleddet ring + hale af 3 aminosyrer Hormonerne adskilles kun ved positionerne 3 og 8 Vasopressin (ADH, antidiuretisk hormon) Syntetiseres af neuroner i nucleus supraopticus -> dannes som længere polypeptid-forstadium indeholder også en sekvens for ADH-neurofysin Oxytocin Syntetiseres af neuroner i nucleus paraventricularis -> Dannes som længere polypeptid-forstadium Indeholder også en sekvens for Oxytocin-neurofysin Frigivelse sker ved følgende forløb Axoner løber gennem: -> tractus hypothalamo-hypophysialis -> baglappen (neurohypofysen) Frigiver hormonet via exocytose til blodbanen (a. hypophysialis inferior) Transporten langs axonerne sker ved anterograd axoplasmatisk transport fra perikaryon -> nerveterminalerne i neurohypofysen Redegøre for biosyntese, neuronal transport og sekretion Jvf Redegøre for virkninger af Vasopressin; Vasopressin-receptor på glat muskulatur og nyretubuli; styring af sekretion; osmotisk stimulation, betydningen af plasmavolumen og blodtryk Michael og Erik Noter til fysiologi 35

121 Virkning af Vasopressin (ADH) Betydning for organismens væskebalance Øger tilbageresorptionen af vand i nyren -> antidiurese Jvf. evt. 546 Karkontraherende effekt -> øger blodtrykket Vasopressor effekten -> Anføres at dette fænomen kun ses ved ekstreme ADH konc. Nyere undersøgelser tyder dog på en vis effekt ved fysiologiske konc. (hvert fald på hudkar) Redegøre for hypersekretion og diabetes insipidus Diabetes insipidus Sjælden sygdom Symptomer: Mangelfuld koncentreringsevne i nyrerne -> kraftig vanddiurese Urinvolumen kan overstige 20 l pr døgn 2 typer af diabetes insipidus hver med sin årsag: Neurogen diabetes insipidus Skyldes manglende/formindsket udskillelse af ADH -> Stammer fra gl. pituitaria Nefrogen diabetes insipidus Skyldes manglende/formindsket respons på ADH i samlerørene -> Receptorerne virker ikke Manglende indsættelse af aquaporiner i membranen. Defekte aquaporiner Behandling: Neurogen diabetes insipidus kan behandles med exogent administreret ADH - Nefrogen kan umiddelbart ikke behandles Hypersekretion Hypersekretion af ADH medfører: Ekstremt lav døgndiurese (ned til 0,5 l) Maksimal urinosmolaritet (mellem mosmol/l) -> samme gældende for osmolariteten i nyrepapillen Redegøre for oxytocins virkning på mælke-ejection og uterin-muskulatur Oxytocin: Fremkalder kontraktioner i den gravide uterus -> specielt omkring fødselstidspunktet (man mener ikke det initierer fødslen) -> virker gennem oxytocin-receptorer på de glatte muskelceller i uterus Receptorerne opreguleres ved østrogenpåvirkning Fremkalder refleks i mammae (mælkenedløbsrefleks) -> sensorisk stimulus af papilla mammae -> frigivelse af hormonet Michael og Erik Noter til fysiologi 36

122 -> kontraktion i de myo-epitheliale celler omkring kirtelalveoler og udførselsgange. Michael og Erik Noter til fysiologi 37

123 9.5 Gld. Thyreoidea og jod-stofskiftet Redegøre for syntesen af thyroxin og trijodthyronin, reverse T3; betydningen af thyroglobulin SE Redegøre for jod-stofskiftet, jodkoncentreringsmekanismen, peroxidasereaktionen, endocytose af kolloid, dejodering (deiodinasen) Daglige jod-optagelse Varierer betydeligt i verden Afhængig af jordbund & drikkevand + kostsammensætning (kulturelt betinget) Danmark (relativt jodfattigt område) Ca. 80µg / dag Optagelse = udskillelse under steady-state 20 % optages af Gld. Thyreiodea (under normale forhold...større kapacitet) Optagelse af jod Thyreiodeacellerne optager aktivt jodid fra blodbanen Mod en kemisk & elektrisk gradient (-50mV, indsiden negativ) Iod- fælde Transporteres via Na +, I - symport Na + -gradient fra Na +,K + -ATPasen Stimuleres af TSH (via camp -> evt. Flere symport s) Hæmmes Kompetitivt af visse anioner (SCN -, ClO -, NO 3 - ) Oubain (på Na +,K + -ATPasen ) Overføres passivt til apikale membran > ud i lumen (kolloid) Straks katalyserer thyreiodea-peroxidase en oxidation af iodid Peroxidase lokaliseret til apikale membran Fremmes af TSH, Hæmmes af sulfonamider 2I - + H 2 O 2 --> I 2 H 2 O 2 regeneres via forbrug af NADPH (via NADPH oxidase) Efter oxidation af iodid -> bindes straks i 3-stilling af tyrosin-rest på thyroglobulin-melekyler Thyroglobulin Stort glykoprotein ( MW) Indh. Kovalent bundet sulfat & fosfat Rigt på tyrosin Produceres i rer -> bliver kraftigt glykosyleret -> Golgi -> subapikale granula -> secerneres til lumen (kolloid) udgør 50% af thyrocytters proteinsyntese Iodering af tyrosin (strukturformler s. 912 B&L) Hele reaktionsrække katalyseret af thyroidea-peroxidase -> MIT (monoiodotyrosin) -> DIT (diiodotyrosin) Videre reaktion Michael og Erik Noter til fysiologi 38

124 DIT reagerer med andet DIT/ MIT (oxidativ kondensering) -> hhv T 4 / T 3 Sammenkobling foregår mellem tætsiddende MIT/DIT ->Hormon oplagres peptidbundet til thyroglobulin i kolloid DIT + DIT --> L-3,5,3,5 -tetraiodothyronin (L-thyroxin, T 4 ) (90%) MIT + DIT --> L-3,5,3 -triiodothyronin (T 3 )(10%) MIT + DIT --> L-3,3,5 -triiodothyronin (reverse T 3 )(<1%; metabolisk inaktiv) Sekretion af T 4 / T 3 Follikelcellen optager noget kolloid ved pinocytose (indh. T 3, T 4 ) -> danner reabsorptionslakuner i folliklen Vesikel m. kolloid -> smelter sammen med lysosom -> fagolysosom T3 & T4 s peptidbinding til thyroglobulin spaltes -> secerneres til blodbanen DIT/MIT som frigøres ved proteolyse -> deionideres -> I - genbruges (af deiodinaser) Resten af thyroglobulin nedbrydes T 4 -> største del af sekretion Omdannes delvist til T 3 (aktivt hormon) i målvæv Lever, til vis grad nyre prohormon for T 3 + evt virkning selv T 3 = 5 gange så aktivt som T 4 ved iodmangel -> produceres relativt mere T Redegøre for regulering af thyreoideahormonsekretion, TSH, struktur, aktivitet, effekter på thyreiodea, feed-back regulering Generelt TSH vigtigste stimulator af thyrocytter Uden effekt på C-celler Thyreiodea-hormorner -> negativ feedback på TSH Normal sekretion reguleres ad denne vej (formentligt) -> negativ feedback på TRH (fra hypothalamus) virkning har næppe stor rolle (normalt) TSH SE Redegøre for transporten i plasma, herunder proteinbundet jod versus frit thyreiodeahormon (måling), betydningen af albumin, prealbumin og TBG (thyroxin-bindende globulin), ændringer i binding Cirkulation i blodbanen for T 4 & T 3 Frie hormoner T 4 (0,03%) T 3 (0,3%) Bundet til carrier-proteiner Albumin (15-20%) Michael og Erik Noter til fysiologi 39

125 Præalbumin TBG (Thyroxin-bindende Globulin) (ca. 70%) Lipoproteiner (3%) TBG Glykoprotein, α-globulin (63.000MW) Syntetiseres i leveren 1 TBG -> kan binde 1 T 4 /T 3 Stor bindingsaffinitet Lav kapacitet (lav konc.) Albumin & præalbumin Lavere affinitet Højere kapacitet Stimulation af produktion af bindende-proteiner Østrogen -> fald i fri hormon-koncentration (pga mere bundet) -> negativt feed-back -> øget prod. af hormoner (samtidig mere bundet) Betydning af TBG (albumin, præalbumin) Stort cirkulerende reservoir af T 4 Bufferegenskaber -> modvirker akutte ændringer i Thyroidea aktivitet 1 uge efter fjernelse af Gl. Thyroidea -> [T 4 ] = 50% af før T4 + TBG T4 o TBG midlertidigt fald i [T 4 ] -> venstreforskydning af ligevægt midlertidig stigning i [T 4 ] -> højreforsk. af ligevægt permanent fald i [T 4 ] -> fald i [T 4 ] Fald /stigning i [TBG] -> hhv øget / faldet [T 4 ] Binding af thyreiodeahormoner til store proteiner -> formindsker tab via urin Redegøre for metabolisme af thyreiodeahormon, halveringstid, deiodinaser Sekretion/aktivitet se 602slut Halveringstid Bindingsprocent for T 3 = lidt mindre end for T 4 -> halveringstid for T 3 = kortere end for T 4 T ½ (T 4 ) = 6-7 dage Lavere grad af proteinbinding -> T 3 er hurtigere virkende end T 4 Deiodinaser SE 602slut Nedbrydning af T 4 & T 3 -> først fraspaltning af jod-atomer (dejodering) -> senere deamineres molekylet -> decarboxylering af molekylet I leveren mindre del af T 4 & T 3 kobles -> sulfat / glukuronsyre Michael og Erik Noter til fysiologi 40

126 -> udskilles med galden -> tarmen -> her sker hydrolyse -> størstedel reabsorberes -> blodbane -> lever =enterohepatisk kredsløb Kun ringe del udskilles med fæces Resten via urin (Spørg evt lærer om dette!!!!) Redegøre for effekten af thyreiodeahormoner, virkningsmekanisme, den kalorigene virkning, virkninger på nervesystemet, virkninger på hjerte- og kredsløb, skeletmuskulatur, katecholaminer, kulhydrat-, protein- og kolesterol-metabolisme og på vækst og udvikling Virkningsmekanisme -> går ind i cellen via carrier-medieret, energiafhængig proces (B&L) -> bindes til et kerne-receptor-protein -> danner kompleks -> binder sig til regulatorisk element på DNA -> påvirker transkriptionen -> virker desuden på receptorer i cellemembran (carrier?) ribosomer (virker på translation) mitochondrier Generelle virkninger Øger stofskiftet (kulhydrat-, lipid- og proteinmetabolismen øges) Øger iltoptagelsen/forbrug (dog ikke i hjerne, gonader, milt) = kalorigene virkning måske via stim. af mitochondrier (vides ikke) RQ ændres ikke -> stigning i basal stofskifte -> Øget varmeproduktion -> dilatation af blodkar (varmeregulation) -> øget Cardiac output Nervesystemet Fosterstadiet Hjernens udvikling er uafhængig af TH TH-produktion begynder i ca. 12 uge Maternelt TSH -> passerer dårligt over placenta Hyposekretion -> medfører intellektuel retardering (kretinere) (barnealder) Hypofysen T3 -> feedback hæmning af TSH + til dels TRH Hjerte og kredsløbet -> Øger cardiac output (nok ilt til væv) -> frekvens & volumen øges Systolisk blodtryk -> lidt op; Diastolisk -> falder --> atriale arytmi-tendensen evt kredløsbkollaps (high-output failure) Michael og Erik Noter til fysiologi 41

127 fx ved myxødem hjertesvigt ses ofte Tarm Nyre Øger tarmmotilitet Ved myxødem reflux ses (afslappet sphincter) TH -> øger RBF & GFR Kønsorganer TH nødvendige for menstruationscyklus, spermieproduktion, graviditet Knogler TH nødvendige for ossifikation Hårdannelse Sammenspil med Katecholaminer Thyreiodeahormoner afhængige af katecholaminer Forstærker hinanden Hormonale samspil ikke nøjere klarlagt Skeletmuskulatur øget stofskifte & proteinnedbrydning -> muskelnedbrydning (forhøjet sekretion) Redegøre i hovedtræk for gld. thyreiodeas klinik: undersøgelsesmetoder baseret på fysiologiske principper, hyper- og hypothyreiodisme, myxødem, kretinisme, struma, jodmangel, antithyreoid behandling; (mis)brug af thyreiodeahormon i behandling af overvægt Hypothyreiodisme Nedsat skjoldbruskkirtelfunktion (øget mængde TSH) Symptomer Vægtøgning Lavere kropstemperatur -> intolerance mod kulde Mindsket svedtendens Tør hud evt bradycardia (nedsat sympatisk aktivitet) Bevægelse, tale, tanker -> langsomme Træthed Ptose forstoppelse Hårtab Menstruel dysfunktion Myxødem Michael og Erik Noter til fysiologi 42

128 akkumulation af polymucosaccharider rundt omkring -> stor tunge -> hæshed -> tryk på nerver -> dysfunktion Kretinisme (hypothyreiodisme for børn) 1/5000 nyfødte har dette testes ved at måle TSH på nyfødte Symptomer Dværgvækst Nedsat intelligens (hvis TSH behandling ikke startes) Stor mave Bevarer babys kropsrelationer Struma Abnorm forstørrelse af Gl. Thyroidea Endemisk struma Områder med lavt iodindhold i omgivelser (tidligere fx Schweiz) -> tilsætning af jod til salt Sporadisk struma Delvist ukendt mutationer i thyroglobulin & synteseenzymer ses (Virus & stress muligvis) Autoimmun struma Antistoffer dannes mod TSH-receptor -> aktivering af denne -> ukontrolleret vækst af gl. thyroidea Hamburger thyroiditis <- billige burgere, hvor man havde suppleret med store mængder okseskjoldbruskkirtler Cancer Hyperthyreiodisme (thyreotoxikose) Symptomer Vægttab (accelereret stofskifte); Muskeltab Tachykardi; arrytmier Sveden Rastløshed Emotionel labilitet Struma Tryksymptomer fra trachea Exopthalmus forøgelse af grundsubstans i retrobulbære bindevæv muskel -> forøgelse? (SLÅ OP) Antithyreoid behandling Hæmmere af thyroideaperoxidasen Methimazol, Carbimazol Iod Hæmmer initialt thyroideafunktionen indgivet i større mængder Michael og Erik Noter til fysiologi 43

129 131 I bruges ofte hos ældre mennesker -> destruerer thyroideavæv kontrolleret Operation Undersøgelsesmetoder Funktion kan bedømmes ud fra evne til at optage radioaktivt jod (eller technetium) = scintigrafi Hyperaktiv kirtel -> optagelse af store mængder jod hurtigt Hypoaktiv kirtel -> optager langt mindre mængder Stimulationsprøver kan bruges til at undersøge funktionstilstanden Injektion af TSH / TRH (Mis)brug af thyreiodeahormon i behandling af overvægt pga øgning af stofskiftet (symptomer evt som thyrotoxikose) Michael og Erik Noter til fysiologi 44

130 9.6.1 Barken 9.6 Binyrerne Redegøre for struktur i relation til produktion af de forskellige steroidhormoner Binyrerne (glandulae suprarenales) Se anatomi II for makroskopisk Cortex 90 % af kirtlen er af mesenchymal oprindelse Producerer coricosteroiderne Medulla 10 % af kirtlen er af neuroectodermal oprindelse Producerer katecholaminer Cortex Inddeles i tre zoner: Zona glomerulosa Ligger umiddelbart under kapslen Består af runde celler i små klynger Producerer: Mineralocorticoider (vigtigste aldosteron) Virker primært på udskillelse af Na + og K + i nyrerne Zona fasciculata Næste lag Består af lange paralelle søjler af polygonale celler Primært 2 celler tykke søjler Producerer: Glukocorticoider (vigtigste kortisol) Virker primært på kulhydrat- og proteinstofskifte Zona reticularis Sidste lag Består af søjler af celler 1 celle tykke søjler Indeholder lipofuscinpigment Producerer: Små mængder androgener Dehyroepiandrosteron Androsteron Minimale mængder østrogen Umiddelbart ingen betydning for organismen som helhed Redegøre for de vigtigste produkter; Mineralcorticoidet Aldosteron, glucocorticoiderne Cortisol/Corticosteron; androgenerne Dehyropiandrosteron/Androsteron Aldosteron Jvf. 547 Kortisol Jvf. 614, 615 Michael og Erik Noter til fysiologi 45

131 Androgener Generelt Svage androgener Fysiologisk effekt udgøres stort set ved deres konversion til den stærke androgen testosteron. Kvinder Opretholder normal pubes + axilbehåring Østradiol Direkte eller via indirekte suprarenalt ophav -> vigtig kilde af østrogen efter menopausen Mænd Testosteron produktionen i testes langt større -> ingen fysiologisk betydning Redegøre for betydningen af binyrernes kønshormonsekretion (virilisering, adrogenitalt syndrom, pseudopubertas præcox) Jvf Redegøre for struktur og biosyntese i hovedtræk, herunder de involverede nøgleenzymer; regulering af biosyntese og sekretion, ACTH s og Angiotensin II s rolle Cholesterol 20,22 - Desmolase Pregnenolone 17 Hydrosylase 17α ( OH ) Pregnonolone 17,20 Desmolase Dehydroepiandrosteron 3β - ol - Dehydrogenase 3β - ol - Dehydrogenase 3β - ol - Dehydrogenase 4,5 Isomerase 4,5 Isomerase 4,5 Isomerase Progesteron 17 Hydrosylase 17α ( OH ) Progesteron 17,20 Desmolase 4 Androstendion 21- Hydrosylase 21- hydroxylase 11 Deoxycorticosterone 11 Deoxycortisol TESTOSTERON 11 Hydrosylase 11- hydroxylase Corticosteron CORTISOL ØSTRADIOL Corticosterone18 - Methyloxidase ALDOSTERON Struktur: Grundskelettet i steroidhormoner er forbindelsen: Danner ligeledes grundskelet i: Cholesterol Galdesalte Vitamin D Hastighedsbegrænsende trin i syntesen af steroider: Omdannelse af cholesterol -> pregnenolon -> enzymet er 20,22-desmolase i mitochondrier Cyclopentanoperhydrophenantren (se fig. 112 i warberg) Michael og Erik Noter til fysiologi 46

132 Stimulation af reaktionen: ACTH i binyrebark LH i gonaderne Reaktion fra mineralocorticoider -> glucocorticoider: 17-hydroxylase sætter en OH gruppe på 17. position Reaktion fra glucocorticoider -> androgener 20,22-desmolase Første reaktion i alle tre pathways: Isomerase ( 4,5 -Isomerase) flytter en dobbeltbinding og (3β-ol-dehydrogenase) oxiderer 3-OH Anden reaktion: Kun for corticosteroiderne (ikke androgenerne) 21-hydroxylase påsætter OH-gruppe på 21 position Tredje reaktion: Kun for corticosteroiderne (ikke androgenerne) 11-hydroxylasse påsætter OH-gruppe på 11 position Fjerde reaktion: Kun for mineralocorticoiderne Corticosteron-18-methyloxidase påsætter en CH=O gruppe på 18. position Glucokortikoider: Cholesterol transporteres ind i cellen via endocytose Cholesterol -> pregnenolon Sker i mitochondrierne -> Til glat endoplasmatisk reticulum Næste tre reaktioner for disse -> tilbage til mitochondrier Sidste reaktion 11-deoxycortisol -> cortisol Mineralkortikoider: Reaktionerne: Cholesterol -> pregnenolon Cortikosteron -> Aldosteron -> stimuleres begge af Angiotensin II Generelt ACTH stimulerer generelt optagelsen og den intracellulære transport af Cholesterol -> Alle trin i syntesen stimuleres af ACTH Redegøre i hovedtræk for enzymdefekternes kliniske betydning Medfødte enzymdefekter i steroidsyntesen (inborn errors of metabolism) -> syndrom (symptomkompleks) Kaldes kongenital adrenal hyperplasi (medfødt forstørrelse af binyrebarken) Årsag: Øget sekretion af ACTH fra hypofysen -> ophobning af steroid-forstadier -> omdannelse til androgener Symptomer: (hvert fald for kvinder) Virilisering: forandringer mod sekundære mandlige kønstræk Jo tidligere enzymdefekten optræder -> mere alvorlig sygdom Enzymdefekt i reaktionen Cholesterol -> Michael og Erik Noter til fysiologi 47

133 pregnanolon -> DØD Adrenogenitale syndrom: Kvinder med dobbelt X kromosombesætning og normale ovarier -> MEN hypertrofi af de føtale binyrer -> hypersekretion af androgent hormon -> maskulinisering Hypertrofi af clitoris Sammensmeltning af labia majora til en scrotum Pseudohermafroditisme: Sekundære kønstræk ikke i overenstemmelse med kromosomfordeling Redegøre i hovedtræk for transport, omsætning og udskillelse af binyrebarkhormonerne, herunder for transcortin, betydningen af koncentration af frit hormon; omsætning og ekskretion; konjugering, 17-ketosteroider Transport: I blodet vil de fleste steroidhormoner delvist være bundet til carrier-proteiner Transcortin: Specifikt bindingsprotein (kaldes også Corticosteroid-binding globulin, CBG) Ca. 75% af Cortisol bundet til dette -> ca. 15 % bundet til albumin ringere affinitet men større kapacitet -> resten cirkulerer frit (ca. 10 %) Proteinbindinger bevirker en relativ lang halveringstid (T ½ = min) for kortisol Transcortin dannelsen: Stimuleres af: Østrogen (graviditet, p-piller) = [transcortin] Plasma Hæmmes af: Lever- og nyresygdomme = [transcortin] Plasma Tilstandene som regel uden betydning for mængden af frit kortisol -> konstant niveau opretholdes ved forskydning af ligevægt mellem frit og bundet hormon. jvf. evt. 604 Aldosteron binder til specifikt aldosteronbindende globulin, transcortin og albumin -> bindingen er svagere end for cortisol -> kortere halveringstid (T ½ = 20 minutter Metabolisme: Kortisol: Metaboliseres i leveren, omdannelse til enten: -> (C 21 -) tetrahydrokortisol (reduktionsprodukt med 4 (OH)) -> (C 21 -) Kortison (oxidation af 11-OH gruppen til en ketogruppe) -> (C 17 -) 17-Ketosteroid (sidekædefraspaltning (C20-21 fraspaltes)) -> Produkterne konjugeres i leveren C 21 - med glukoronsyre C 17 - med sulfat Michael og Erik Noter til fysiologi 48

134 -> konjugering medfører at steroiderne bliver mere hydrofile Produkterne udskilles gennem: Dels urin Dels galde -> denne indgår i det enterohepatiske kredsløb formentligt et lille omfang af kortisolderivaterne Aldosteron Reduceres som Kortisol til en tetrahydroforbindelse i leveren -> kobles til glukoronsyre -> udskilles i urinen gennem nyren Redegøre for virkningen af binyrebarkhormonerne: Virkningsmekanisme, virkning på kulhydrat-protein- og fedtstofskifte, antidiabetisk virkning, permissiv virkning; herunder på kar, centralnervesystemet, væskebalance, blod; relation til stress Virkningsmekanisme: Steroidhormonerne binder til en intracellulær receptor Receptoren: Består af tre funktionelle domæner C-terminale domæne: Binder ligand (hormonet) Mellemste domæne: DNA bindende region Zink-finger motif N-terminale domæne: Stærkt variabelt og aktiverende funktion Virkning: Ved binding af Hormon aktiveres receptoren -> translokation til nukleus Binder her til DNA sekvens (HRE, hormone regulatory unit) To typer af HRE sekvenser (palindrome sekvenser): Positivt regulatoriske (fremmer transkription) Negativt regulatoriske (hæmmer transkription) Generelt gælder at virkningen af steroidhormoner er forsinket -> pga. at hele synteseapparatet skal igang. Glucocorticoid-receptor Type II: Findes i næsten alle væv Mængden varierer fra væv til væv Virkningen fra væv til væv forskellig Receptoren er placeret i cytoplasma Virker efter samme princip som ovenstående (Mineralcorticoid receptoren findes langt færre steder, primært i nyren) For glukocorticoider og mineralcorticoider: -> Fysiologiske virkning: ses ved små, normalt forekommende hormonkoncentrationer i plasma -> farmakologiske virkninger: Ses ved høje plasmakoncentrationer efter f.eks. Michael og Erik Noter til fysiologi 49

135 indgift af større (farmakologiske) doser. For begge typer corticosteroider gælder at de har en forsinket virkning (Aldosteron 1-2 timer, Kortisol timer efter frigivelsen) Aldosteron Aldosterons virkning er primært i nyrerne: jvf. 547 Har også begrænset virkning som glukocorticoider Kortisol Kortisol har en kompleks (fysiologisk) betydning for det intermediære stofskifte -> samtidig også for resistensen mod Stress Har også begrænset virkning som mineralcorticoider Kulhydratstofskiftet -> øger glukose-6-phosphatase i leveren -> Nedsætter den perifere udnyttelse af glukose Sker ved en insulin-antagonistisk effekt -> Øger aflejringen af glykogen (glykogenese) -> Øger omdannelsen af protein til glukose (glykoneogenese) Samlet øger kortisol altså blodsukkerkoncentrationen -> pga. den insulin-antagonistiske effekt skal der secerneres mere insulin for at holde blodsukkerkoncentrationen normal. Sammenlagt giver disse en diabetogen effekt (sukkersygefremkaldene) Proteinstofskiftet Generelt katabolsk effekt (nedbrydende) -> hæmmer proteinsyntesen og øger nedbrydningen af proteiner -> Fremmer deamineringsprocessen i lerveren: aminosyrer Samlet øger kortisol mængden af frie aminosyrer i kroppen -> øget mængde af aminosyrer til brug ved glyconeogenese Fedtstofskiftet Kortisol har ikke i sig selv en lipolytisk aktivitet -> tilstedeværelsen nødvendig for at de lipolytisk aktive stoffer virker eks. epinephrine, væksthormon etc. På længere sigt: Øger differentionen af præ-adipocytter -> adipocytter Stimulerer lipogenesen -> disse funktioner varierer i forskellige dele af kroppen -> Betydning for fordelingen af fedt på kroppen øges specielt på abdomen, truncus og ansigtet -> IKKE på ekstremiterne Desuden: Nyre: Hvis mineralkortikoid virkning Michael og Erik Noter til fysiologi 50

136 - Øger filtrationsraten (GFR) - Øger spaltningen af glutamin ved store syrekoncentrationer jvf. evt Virker lidt som aldosteron (jvf. evt. 547) CNS: Dæmper excitabilitet Dæmper sanserne Salte smag Lugte Hørelse Syn -> men øger integrationen af sanserne til bedre at organisere respons. Ved store mængder -> psykoser Hjerte og kredsløb: Hjælper til den normale virkning af catecholaminer og angiotensin II -> vasokonstriktion i arteriolerne Nedsætter produktionen af vasodilatorer (prostaglandiner) Opretholder blodvolumen (nedsætter permeabiliteten i endothelet) Bindevæv: Hæmmer kollagensyntesen -> udtynding af hud og karvægge Knogler: Totale knoglemængde nedsættes - hæmmer osteoblaster - stimulerer osteoklaster Muskler: Nedbryder den totale muskelmasse Permissiv virkning Glukocorticoidernes betydning for at andre hormoner kan få optimal effekt (katecholaminer, angiotensin II, lipolytiske substanser, etc.) Se evt. under de enkelte væv Fedtstofskiftet Hjerte og kredsløb Respons på stress integreret med marvens hormoner Ved stress (belastninger af organismen fysisk/psykisk) stimuleres: - frigivelsen af CRH -> stimulerer frigivelse af ACTH fra hypofysen -> stimulerer frigivelsen af corticoider fra binyrebarken. (kortisol, aldosteron) -> hæmmer de parasympatiske aktiviteter (fødeindtagelse, sexual aktivitet, vækst og reproduktive funktioner) - frigivelsen af norepinephrine + aktivering af sympatikus -> frigivelse af catecholaminer fra binyremarven Samlet vil disse stimuli gøre kroppen i stand til at yde mere (fight & flight) Michael og Erik Noter til fysiologi 51

137 Redegøre i hovedtræk for de farmakologiske virkninger af glukocorticoider: Cushings syndrom, anti-inflammatoriske og anti-allergiske virkninger; atrofi og osteoporose Farmakologiske virkninger af glukocorticoider udnyttes ofte ved behandling af patienter -> ledsages ofte af bivirkninger Enten ved langvarig behandling eller høj dosering Virkninger Antiinflammatorisk effekt: Hæmmer den inflammatoriske effekt (HVIS du ikke forstår det allerede ved overskriften læs ikke videre) Virker på to niveauer: Inflammatoriske respons Hæmmer det hastighedsbegrænsende trin i dannelsen af en række stoffer. -> hæmmer dannelsen af arachidonisk syre Forstadie til: prostaglandiner leukotriner Thromboxaner Hæmmer produktionen af stoffer der øger permeabilitet og nogle der virker vasodilaterende -> hæmmer dannelsen af NO og Platelet-activating factor. Nedsætter proliferationen af fibroblaster + deres syntese -> forhindrer indespæringen af en infektion dermed forhindres det lokale respons. Immunrespons Hæmmer produktionen af IL-1, IL-1 og IL-6 i makrofager og T-celler. -> suppression af immunapparatet Hæmmer feberen udviklet ved infektioner -> sker ved inhibitionen af IL-1 IL-1 er en endogen pyrogen Hæmmer den phagocytotiske aktivitet af neutrophiler -> hæmmer den hævelse af vævet der følger med Antiallergisk effekt: Hæmmer differentieringen og proliferationen af mast-celler -> nedsættelse af frigivet histamin Hæmmer IKKE frigivelsen af histamin af eksisterende celler Nedsætter dannelsen af lymfocytter Hæmatologiske virkninger: Stimulerer dannelse af Granulocyt-, thrombocyt- og erythrocytdannelse Michael og Erik Noter til fysiologi 52

138 Cushings syndrom Navnet på det kliniske billede der fremkommer ved: udsættelse for høje koncentrationer af frit kortisol eller andre glukocorticoider. Årsager: Hyppigst pga.: ACTH overproduktion (adenom i denohypofysen) Mindre hyppigt: Ektopisk produktion af ACTH (Lungecancer) Sjældent: Overproduktion af CRH Evt.: - ACTH uafhængig binyrefunktion (adenom, cancer) - Fremkaldt pga. farmakologisk glukocoticoid Symptomer: Fedtaflejring på: Ansigt ( fuldmåne -ansigt/ tomatansigt ) Nakke (Bull s neck) Abdomen, truncus Slanke ekstremiteter Forhøjet blodtryk Nedsat glukosetolerans / klinisk diabetes Psykiske symptomer: Irritabilitet Depression Psykose Hos kvinder: Udvikling af barba Beskrive Addisons syge og angive patogenese Morbeus Addisons: Årsag: Ødelæggelse af binyrebarken -> primær atrofi (autoimmun påvirkning) -> tuberkulose eller cancer -> Binyrebarkinsufficiens Symptomer: Vægttab (findes hos alle) Kronisk træthed Muskelsvaghed Hypotension Kvalme, opksatning evt. diaré Hypoglykæmi Hyperkaliæmi + hyponatriemi Nedsat GFR Karakteristiske brunlige hud- og slimhindepigmenteringer -> denne pga. øget sekretion af ACTH (melanotrop effekt) Ubelastede kan patienterne klare sig udemærket Ved udsættelse for stress kan det medføre: Addison-krise: -> excessivt tab af salt og vand Nedsat væske- og blodvolumen Michael og Erik Noter til fysiologi 53

139 -> systemisk chok -> skyldes primært mangelfuld aldosteron-sekretion Behandling: Substitution af glukocorticoider + små mængder mineralcorticoider -> ubehandlet medfører det døden i løbet af få dage/max et par uger Redegøre for sekretion af aldosteron, betydning af ACTH, angiotensin/renin systemet, v virkning af elektrolytter Sekretion af aldosteron Sekretionen af aldosteron reguleres primært af: signaler medieret fra nyren -> reduktion i volumen af cirkulerende væske For syntesen jvf. 611 Betydning af ACTH Jvf. 611 Sekretionen af aldosteron er hovedsageligt reguleret af ACTH niveauer -> aldosteron følger svingningerne i ACTH niveauet dagen igennem Jvf. 585 ACTH virker på cytoskelletet Bringer vakuoler med cholesterol hen til mitochondrierne ACTH virker på transporten af cholesterol over mitochondriemembranen Via chaperone proteiner Alle faktorer der virker på ACTH sekretionen virker også på Aldosteron sekretionen -> gennem ACTH jvf. 585 Angiotensin/renin systemet: jvf. 526,527,528,529 Virkning af elektrolytter jvf. 526,527, Redegøre for virkningerne af mineralocorticoiderne, herunder reabsorption af Na +, ekskretion af K +, virkningsmekanisme (nysyntese af Na + -pumper, virkning på intracellulært Na + Jvf. 547 Michael og Erik Noter til fysiologi 54

140 9.6.2 Marven Redegøre for struktur, hormoner, hovedtræk af deres biosyntese inklusive de vigtigste enzymer Struktur SE ANATOMI Katecholaminer (hormonerne) Dannes ved hydroxylering & decarboxylering af phenylalanin & tyrosin Tyrosin hydroxylase = hastighedsbegrænsende trin Tyrosin transporteres ind i katecholaminerge neuroners terminaler ved særlig koncentreringsmekanisme -> omdannes her til DOPA -> videre decarboxylering -> Dopamin -> Dopamin optages i synaptiske vesikler -> omdannes her til noradrenalin ->kan omdannes ->adrenalin ved methylering Størstedel (i binyremarven) hydroxylase tyro sin hydroxylase A min osyre.. decarboxylase Phenylalanin Tyrosin DOPA Dopa min.. β hydroxylase Phenylethanola min N methyltransferase Dopa min Noradrenalin Adrenalin (B&L s. 955) Redegøre for regulering af sekretion, relation til sympatikus; desuden forekomst i cirkulationen, halveringstid, omsætning, udskillelse Regulering af sekretion Udelukkende via innervationen med præganglionære sympatiske tråde -> danner cholinerge synapser med kromaffine celler Frigivelse af acetylcholin -> depolariserer membranen -> influx af calcium -> exocytose af sekretoriske granulae indeholder katecholamin, ATP, chromogranin (bindingsprotein) Forekomst i cirkulationen (adrenalin) Basalt niveau pg/ml Ved moderat fald i plasmaglucose pg/ml Størstedel adrenalin; meste cirkulerende nordrenalin undsluppet fra sympatiske nerveterminaler + fra hjernen Halveringstid (adrenalin & noradrenalin) 1-3 min. Nedbrydelse af katecholaminer Nedbrydes enzymatisk -> inaktive produkter ved methylering & oxidering Cirkulerende katecholaminer Især i lever & nyre Overskydende adrenalin i binyremarv (overskyder lagerkapacitet) Nedbrydes i kromaffine celler Michael og Erik Noter til fysiologi 55

141 Enzymer Katecholamin-O-methyltransferase (methylering) benytter S-adenosylmethionin som methyldonor Monoaminooxidase (oxidative nedbrydning) findes bl.a. i sympatiske nerveterminalers mitochondrier Hæmmere af oxidering Kan bruges ved lav [katecholamin] i hjernen Visse psykiatriske lidelser MAO-hæmmere Udskillelse (SLÅ OP!!!!...SPØRG...B&L uklar) Samlet i urin - 50µg 20% adrenalin / 80% noradrenalin kun 2-3% uændret struktur Som sulfat / glucuronid konjugater 100µg Redegøre for virkninger af cirkulerende katecholaminer på stofskiftet (lipolyse, ketogenese, glykogenolyse, glukoneogenese), andre endokrine kirtler (insulin, glukagon), kredsløbet, energiomsætningen Fleste virkninger Adrenalin mere potent <-> noradrenalin Virkninger på stofskiftet Lipolyse (β 3,β 2 ) -> [frie fedtsyrer] plasma Ketogenese -> [frie fedtsyrer] plasma Glykogenolyse (β? )(α 1 ) -> [glukose] plasma Glukoneogenese (β 2 )(α 1 ) -> [glukose] plasma Virkninger på andre endokrine kirtler Glucagon-sekretion (β 2 ) Insulin-sekretion Samlet funktion Forhindre hypoglycæmi / genetablere [glukose] plasma Genetablere glucose forsyning til hjernen fx især i krisesituation (stress) Sekretion ved motion Forbrug af muskel-glykogen Effektiv genbrug af lactat fra muskel (fra forbrug af glykogen) Skaffer fedtsyrer som alternativ energikilde Energiomsætning Thermogen effekt Virkninger på kredsløbet Forstærker virkninger på stofskifter Frekvens Michael og Erik Noter til fysiologi 56

142 Kontraktil kraft Cardiac output Vasokonstriktion renale, splanchniske, cutane arteriegrene Blodtryk Systolisk Diastolisk = samme / evt lidt Ved motion & fight & flight Shunter blod -> muskler + vedligeholder coronar og cerebralt blood-flow Adrenalin (binyremarven) Noradrenalin (sympaticus) β 1 -recptorer på myocardiet second-messenger: camp Voltage gated Ca 2+ -kanaler Ca 2+ -influx Fosforylering af regulatorisk protein: Phospholamban Ca 2+ -ATPase aktivitet (Sarcoplasmatisk Reticulum) Ca 2+ indhold af SR Ca 2+ fjernelse (cytosol) Ca 2+ frigørelse via ion-gated Ca 2+ -kanaler Ca 2+ /troponin bindingstid kraftigere kontraktion varighed af kontraktion Positiv inotrop effekt Positiv chronotrop effekt Redegøre i hovedtræk for receptorerne: alfa-1, alfa-2, beta-1 og beta-2 (og beta-3) Virkninger kan inddeles i 2 hovedgrupper på basis af følsomhed over for receptorblokerende og receptorstimulerende farmaka -> skyldes eksistens af 2 hovedtyper; α- & β-receptorer Receptorerne α-receptorer: Noradrenalin =(evt. >) Adrenalin (Samme potens for receptoren) β-receptorer: Adrenalin > Noradrenalin (Adrenalin større potens for β-receptoren) Både α- & β-receptorer findes i de fleste organer Effekt afhænger af, hvilken receptortype dominerer i pågældende organ (under fysiologiske forhold) Struktur β 1,β 2 & α 2 Ligner strukturelt hinanden 1-unit transmembrant glykoprotein α 1 Michael og Erik Noter til fysiologi 57

143 adskiller sig højere molekylvægt Virkningsmekanisme β 1,β 2,β 3 G s -> camp-vejen (via protein kinase A) α 2 G i -> camp (inhibition) sidder evt presynaptisk (autoreceptorer) inhiberer transmitter-frigørelse α 1 Gq -> Ca 2+ -vejen (IP3, DAG, Prot. kinase C) Forekomst β 1 - hovedsageligt hjertemuskulatur (stimulerer) - glat muskulatur (hæmning) β Redegøre for tilstande med øget sekretion af katecholaminer: stående stilling, muskelarbejde, stress, tumorer (fæokromocytom), kredsløbsshock (samspil med sympaticus) Generelt Virker via sympaticus øget sympaticus -> øget sekretion Øget sekretion af katecholaminer ved Trauma Smerte Hypovolæmi Høj temperatur Hypoglycæmi Muskelarbejde Emotionel opfattelse af fare Kredsløbsshock Kredsløbssystemets respons på katecholaminer -> initielt gavnligt for patienten -> senere evt. nyre-, lever-, tarm-svigt/nekrose Sammenspil med CRH-ACTH-Kortisol-systemet Dannes som respons på stress (forskellige former) Stimulerer sekretionen af katecholaminer i binyremarven + noradrenalin -> stimulerer CRH-frigivelse Fæokromocytom = Katecholamin-producerende svulst i binyremarven Symptomer Pludselige anfald af hovedpine, sveden, bleghed, Stærkt forhøjet blodtryk (evt permanent) Ubehandlet -> døden Helbredelse ved kirurgisk fjernelse af svulsten Michael og Erik Noter til fysiologi 58

144 Embyologi og kønsudvikling Se anatomi II Testikelfunktion Michael og Erik Noter til fysiologi 9.7 Reproduktionsendokrinologi Redegøre for spermatogenese, hormonel regulering af spermatogenese; semens sammensætning, betydning af prostaglandin-indholdet; erektions- og ejakulationsmekanismen Testes er de mandlige, primære kønsorganer. To overordnede funktioner: - produktion af kønsceller (spermatogenesen) - produktion af hormoner (androgener; testosteron) Spermatogenesen Se anatomi II Hormonel regulering af spermatogenesen GnRH Frigives i pulser fra hypothalamus -> spiller en essentiel rolle i frigivelsen af de gonadotrope hormoner (FSH og LH) Fast niveau af disse fastholdes på trods af pulsationen i GnRH FSH Stimulerer aktiveringen af spermatogonier -> mest immature gameter har FSH receptorer Stimulerer Sertoli cellernes funktion -> beskytter de ufærdige gameter -> en del af blod-testis barrieren Laver tight junctions bag de forskellige stadier af spermatozoer. -> aldrig fri adgang fra lumen til basalmembranen. -> fagocyterer overskydende cytoplasma fra spermiogenesen -> produktion af: østrogener Androgen bindende protein (ABP) jvf. 625 Inhibin, jvf. 625 Müllersk inhiberisk substans (MIS) i føtallivet -> regression af müllerske gange -> udvikling i mandlig retning LH Stimulerer leydig cellerne til at producere testosteron Testosteron Essentiel for udviklingen af spermatozoer Prolaktin Stimulerer leydig cellerne til at opregulere LH receptorens udtrykkelse Michael og Erik Noter til fysiologi 59

145 -> Virker i synergi med LH til stimulering af produktion af androgener. Vækst-hormon: Vigtig for den normale igangsættelse af reproduktionsfunktionen Generelt: FSH og LH ser ud til at opretholde alle trinene undtagen et første kritisk ved at virke på Sertoli og leydig cellerne. Første kritiske skridt påvirkes øjensynligt af testosteron Semens sammensætning mio. spermatozoer (100 mio./ml.) Sekret fra vesicula seminalis: Fruktose; udnyttes som energikilde af spermatozoer Prostaglandiner Aminosyrer, K + -ioner Flaviner Sekret fra prostata: Enzym: sur fosfatase Citronsyre og prostataspecifikt antigen (PSA) -> gør ejakulatet flydende Zink; stabiliserer kromatin i spermatozohovederne IgA (immunoglobulin) Sekret fra gll. bulbuurethrales: Klar, viskøs væske; smørende effekt Ved en spermatozotal < 20 millioner = mandlig sterilitet Erektionsmekanismen Se Anatomi II Ejakulationsmekanismen Rytmiske kontraktioner i pars compressor urethra, M. bulbospongiosus -> udpresning af ejakulatet Ejakulat (3-4 ml) består af 3 portioner: Første portion: Overvejende prostatasekret; tyndtflydende og mælkeagtigt. Anden portion: Hovedparten af normale spermatozoer Tredje portion: Sekretet fra vesicula seminales Betydningen af prostaglandiner Stimulerer muligvis kontraktioner i den glatte muskulatur i: Vagina Uterus -> fremmer transporten af sæd Redegøre for betydningen i testikelfunktionen af ABP (androgen-binding protein), inhibin, steorid feed-back Androgen-binding protein (ABP): Produceres af sertoli celler Michael og Erik Noter til fysiologi 60

146 Binder testosteron, dihydrotestosterone og østradiol -> regulation af mængden af frit hormon til gameterne. Regulerer måske den inhibitoriske effekt af østradiol på leydig cellernes testosteron produktion. Inhibin: Produceres af sertoli celler Glukoprotein Cirkulerer i plasma Hæmmer produktionen af FSH Specielt GnRH stimuleret produktion Steroid feedback: Steroid hormonerne viser negativ feedback til hypofysen lave niveauer af steroid -> øget syntese/sekretion af LH/FSH lave niveauer af steroid -> øget syntese/sekretion af GnRH Ved høje niveauer gælder det modsatte Beskrive kryptorkisme, hypogonadisme, testikulær feminisation, virkning af tidlig kastration, anabole steroider og misbrug Kryptorkisme el. retentio testis Manglende nedsænkning af testes (descensus testis) Ca. 10% af nyfødte drengebørn har denne defekt -> normalt vil descensus ske spontant i løbet af nogle år Behandling: Hvis den spontane nedsænkning ikke sker kan man: Lave et kirurgisk indgreb Behandle hormonelt (LH el. GnRH) Bør gøres før puberteten Hvis testes dobbeltsiddigt er retinerede i abdomen -> sterilitet pga. nekrose i spermiogene epithel Denne pga. den højere temp. i abdomen end i scrotum Ca. 1-2 grader lavere i scrotum -> Det interstitielle væv (leydigske celler) er ubeskadigede Dvs. ingen endokrine forstyrrelser Hypogonadisme Nedsat testisfunktion Kan manifesteres som: Nedsat/manglende spermatogenese Nedsat hormonproduktion -> hvis dette sker i voksenalderen sker gradvis regression af sekundære kønstræk. Svækkelse af muskler Nedsat skægvækst Nedsat seksual lyst (ophører ikke) Michael og Erik Noter til fysiologi 61

147 Tidlig kastration Hvis en dreng mister testiklerne inden puberteten: -> nedsat/mangelfuld hormonproduktion -> Eunuk Utilstrækkelig testosteronproduktion Manglende/forsinket lukning af epifyseskiverne -> fortsat knoglevækst; personerne højere og slankere end normalt (mere spinkel knoglebygning) Manglende udvikling af sekundære mandlige kønstræk Svagere muskler Manglende udvikling af genitalier Lys stemme Ingen skægvækst Fysiologisk kastration Hypofysen danner ikke normale mængder GnRH (Fröhlich syndrom) -> samme symptomer som før -> ofte associeret med abnorm lyst til mad Pga. manglende short-feedback til hypothalamus Testikulær feminisation Testosteron + derivater binder til specifik steroid receptor Mangel på genet til receptoren -> manglende virkning af testosteron Mandlige sekundære kønskarakter mangler fuldstændig Anabole steroider Muskelopbyggende virkning af f.eks. testosteron -> udnyttelse af denne virkning af idrætsudøvere (begge køn) De syntetiske er forsøgt ved kemisk modifikation at: Øge den anaboliske effekt Mindske den androgene effekt Da stofferne benyttes i ufysiologiske doser (høje) -> sundhedsfare for (mis)brugeren Bivirkninger for kvinder: Udvikling af dyb stemme Skægvækst Ophør af menstruation (amenoré) Ufrugtbarhed (sterilitet) Bivirkninger for mænd: Psykiske forandringer; irritation og aggresion Reduceret spermatozoproduktion og infertilitet De høje niveauer i plasma medfører negativ feedback på hypothalamus (GnRH) og Hypofysen (LH/FSH). Langvarig brug medfører risiko for leverskader og cancer Michael og Erik Noter til fysiologi 62

148 Redegøre for testosterons biosyntese i hovedtræk, sekretion, transport og omsætning; virkninger: sekundære kønskarakter, anaboliske effekter, gametogenesen, virkningsmekanisme; østrogen produktion, betydningen af aromatase Biosyntese og sekretion Androgener dannes ved normal steroidsyntese jvf. evt. 611 Testisvævet mangler 21- og 11-hydroxylaser Syntesen og sekretionen stimuleres af LH + ACTH -> virker via camp Fremmer dannelsen af cholesterol af cholesterolestre Fremmer omdannelsen af cholesterol -> pregnenolon Aktivering af proteinkinaser i leydigske celler Transport og omsætning Ca. 1-2 % af cirkulerende testosteron er frit 65 % bundet til SSBG (sex steroid-binding globulin) leverderiveret glukoprotein resten (ca. 33%) bundet til albumin eller andre proteiner Mindre del af det cirkulerende testosteron omdannes til østrogen Sker ved aromatisering (enzym: aromatase) Størstedelen omdannes i leveren til: 17-ketosteroider (Androsteron eller eticholanalon) -> bindes til sulfat eller glukaronsyre Kan derefter udskilles gennem urinen En del af de konjugerede testosteron-metabolitter indgår i det enterohepatiske kredsløb Virkningsmekanisme Androgener virker som de fleste andre steroidhormoner jvf. evt. 614 Androgen-hormon receptor komplekset danner dimerer i cytoplasmaet -> aktivering + migration til nukleus I mange væv omdannes testosteron til den virksomme dihydrotestosteron (DHT) I nogle væv til østradiol/østron for at kunne udøve effekt Østrogen produktion Østradiol og østron produceres i store mængder hos mænd Aromatosering af testosteron (enzym: aromatase) Kun lille fraktion stammer dagligt fra testis som følge af LH stimulering -> Størstedelen stammer fra testosteron og androstenedione Omdannelsen sker i lever og fedtvæv Michael og Erik Noter til fysiologi 63

149 Virkninger Androgenernes hovedvirkning Ekstragenitale sekundære kønstræk - (T) Dybt stemmeleje - (T) mandlig kropsbygning Brede skuldre Smalle hofter kraftig udv. skeletmuskulatur - (DHT) skægvækst - (DHT) kropsbehåring i trekant Spids vender opad fortsættende i abdomens midtlinje. Metabolske effekter - (T) Anabolsk effekt på proteiner - (T) Lukning af epifyseskiverne Gametogenesen - (T) + (DHT) + (Ø) Dannelse af spermatozoer i samarbejde med FSH Feedback hæmning af LH + FSH + GnRH frigivelse Michael og Erik Noter til fysiologi 64

150 9.7.2 Ovariefunktionen Redegøre for ovariernes cyklus/menstruationscyklus; oogenesen; den uterine cyklus; struktur af endometriet, herunder cykliske ændringer, cervix, vaginas og brysternes cyklus Ovarium Anatomi SE ANATOMI Funktion Lokalt at forårsage udvikling af oocytten -> ovulation Systemisk at påvirke andre organer -> udvikle & vedligeholde sekundære kønskarakterer I føtallivet: genitale sekundære kønskarakterer I+ efter pubertet: udvikle/vedlig. extragenitale 2. kønskarak. Ovariefollikler SE EMBRYOLOGI (Gametogenesen) Oogenesen SE EMBRYOLOGI (LÆS LIGE, ELLERS FATTER DU RØV) Resumé / Fysiologisk tilføjelser til embryologi Oogenese= udvikling fra udmodne oogonier -> modne ovum Pause i meiose I: Kan vare op til 50 år (fuldendes ved ovulation) Fremkaldes af lokale faktorer Oocyt-Meiose-Inhibitors (OMIs) Pause i Meiose II (metafasen...i tuba uterina) Fremkaldes af proteinkompleks syntet. af oocytten selv Cytosstatisk faktor (CSF) Fuldendes kun HVIS fertilisation indtræffer 12-18timer efter ovulation SE LÆNGERE NEDE Uterine cyklus Uterus anatomi SE ANATOMI Endometrium Stratum basale/stratum functionale SE ANATOMI 3 stadier i menstruationscyklus Dag menstruation (follikulære) Dag Proliferationsfase (follikulære) Dag Sekretionsfasen (Luteale fase) Menstruation Generelt Blødning fra uterus + afstødning af stratum functionale (forberedt til nidatation) Varer gennemsnitligt 5 døgn Menstruationscyklus 3 faser af menstruationscyklus Michael og Erik Noter til fysiologi 65

151 opdelt af samspil mellem hypothalamus, hypofyse, ovarie & uterus Dag Follikulære fase (s. proliferations fasen) ca. Dag 14 - Ovulation Dag Luteale fase (s. Sekretions fasen) Follikulære fase (1-14) Uge 1 Hormonelle ændringer I forbindelse med tilgrundegåelse af corpus luteum Progesteron- og østrogen-sekretion -> falder Østradiol: 0,03µg/l Progesteron: 1,0µ/l -> mindsket feed-back hæmning af hypothalamus & adenohypofysen -> forøget sekretion af GnRH fra hypothalamus -> forøget LH -> ISÆR forøget FSH Virkninger SE ANATOMI (Organa genitalia feminina(mik)) Ovarie [[FSH -> stimulerer vækst af primordiale follikler -> primære follikler 5-15 modnes = kohorte]] [[sekundær -> videudvikles???? B&L]]] SLÅ OP!!! SPØRG OM!!!! Follikelceller -> producerer stigende mængder østradiol under stimulation af gonadotropinerne Uterus Frafald af progesteron-stimulation på endometriet (pga tilgrundegåen af corpus luteum) -> spiralarterier kontraherer sig -> opstår iskæmi i endometriet -> vævet nekrotiserer <- antikoagulerende substans frigives -> arterier dilateres kort efter -> nekrotiske væv brister -> blødning opstår -> uterusslimhinde afstødes = menstruationsblødning -> ophører når arterierne atter kontraherer sig udgør ca. 30ml (varierer) cervix-kirtlers sekret tykt, viskøst Uge 2 Hormonelle ændringer Østradiol: 0,10µg/l Begynder at udøve negativt feedback FSH-sekretion -> i takt med østradiol Progesteron: 1,0µg/l (=konstant) Virkninger Michael og Erik Noter til fysiologi 66

152 SE ANATOMI (Organa genitalia feminina(mik)) Ovarie Gonadotropiner -> modning af oocyt FSH -> virkur kun på granulosaceller i follikler stimulerer vækst & østradiolproduktion Initielt vokser flere follikler -> mod midten af menstruationscyklus 1 follikel vokser fra de andre & akkumulerer væske (flest FSH-receptorer) (= dominante) = Graafsk follikel Nu stiger folliklens østradiol produktion ganske betydeligt -> 0,15µg/l Fastholdes i længere tid (ca. 36 timer) -> stimulerer dannelsen af FSH & især LH (+muligvis GnRH) = positiv feedback Tubae uterinae Østradiol medfører -> <-hypertrofi & nydannelse af celler Ciliebeklædte (infundibulum & ampulla) antal cilier + frekvens Sekretoriske (isthmus & pars uterina) Uterus Endometrie tiltager hurtigt i tykkelse (1-> max 8-10mm) sker under påvirkning fra østradiol fra ovariets voksende follikler Østrogen ->øger hyppighed af spontane myometriekontrak. via effekt på membranpotentialet større frekvens af AP s via øget følsomhed for oxytocin (receptorforøgelse) Cervix-slim lange, lige kirtler dannes -> mere vandigt sekret lettere for spermier ->trænge igennem Vaginalslimhinde SE ANATOMI Mammae Østrogen -> udvikler mammae lidt hver cyklus (lobi) -> hævelse/ømhed Ovulatoriske fase (14) Hormonelle ændringer Michael og Erik Noter til fysiologi 67

153 FSH & LH (samspil med progesteron?) -> starter ovulationen ovum ca. 25mm stor nu -> brister -> oocyt frigøres i bughulen 2. meiose påbegyndes Virkninger Tubae uterinae Ovulation nærmer sig Tubae -> flere kontraktioner Fimbriae vifter (for at fange ovum) SE ANATOMI (Organa genitalia feminina(mik)) Luteale fase (14-28) Uge 3&4 Hormonelle ændringer Bristede Graaf ske follikel -> omdannes til corpus luteum Granulosa-luteinceller & theca-luteinceller -> producerer Østradiol & progesteron (1*højere) moderat forhøjet sekretionshastighed -> hæmmer FSH- & LH-sekretion i hypofysen muligvis GnRH-frigørelse -> forhindre ny ovulation Ingen fertilisation -> corpus luteum menstruationis (10mm) -> corpus albicans Fertilisation Corpus luteum -> corpus luteum graviditatis (2-3cm) producerer også relaxin Virkninger SE ANATOMI (Organa genitalia feminina(mik)) Tubae uterinae Progesteron -> Øger slagfrekvensen af cilier -> mod uterus Flere nutritive stoffer (ovum, sperm, zygot) Uterus Progesteron & østradiol -> øger aktivitet af endometriets slimkirtler udvides, bliver slyngede -> afgiver rigelig slim letter nidatation Progesteron -> hæmmer hyppigheden af myometriekontraktioner (nedregulering af oxytocinreceptoren) Michael og Erik Noter til fysiologi 68

154 Vaginalslimhinde Mammae Hævelse/ømhed -> forsvinder Redegøre for hormonale ændringer i forbindelse med menstruationscyklus (progesteron, østradiol, inhibin, LH, FSH) SE 628 Inhibin Funktion negativt feed-back på hypofysen -> FSH-produktion samarbejde med østradiol & progesteron Inhibin B (fra dominant follikel) Follikulære fase Stiger (parallelt med FSH) Ovulatorisk fase peak Luteal fase konc. -> bliver meget lav Inhibin A (fra corpus luteum) Follikulære fase meget lav konc. Luteal fase konc. -> øges markant (med progesteron) Redegøre for østrogenernes biosyntese i hovedtræk, samspillet mellem theca interna og granulosaceller; virkninger på genitalia, bryster, adfærd, sekundære kønskarakterer, vand og salt, metabolisme Biosyntese & sekretion Østrogener følger normale biosyntese for steroidhormoner (SE 611) Ovariet MANGLER dog 21- og 22-hydroxylaser (som testis) -> syntesevejen presses mod dehydroepiandosteron (DHEA) -> testosteron -> A-ringen aromatiseres -> 17β-østradiol Østrogener Eneste steroidhormoner med umættet, aromatisk A-ring Østradiol = vigtigste østrogenhormon står i ligevægt i blodbanen med østron Syntese Foregår i samspil mellem theca interna & granulosacellerne Granulosaceller kan kun syntetisere færdige østradiol, hvis Forsynes af androgene forstadier fra theca int. Michael og Erik Noter til fysiologi 69

155 Blodbanen Theca celler cholesterol LH Androstendion Østradiol Granulosa celler Androstendion FSH Østradiol Follikelkvæske Regulering af syntesen LH -> stimulerer dannelsen af androgener i theca-interna-cellerne via LH-receptorer -> camp-vejen FSH -> stimulerer aromatase i granulosacellerne via FSH-receptorer -> camp-vejen Østradiol sekretion Theca-interna-celler -> frigives til blodbanen Granulosaceller -> frigives til follikelvæsken (høj konc. her) Receptorer ER-receptoren (595AA) SE 614 for steroid-receptorer Omsætning Cirkulerer i plasma bundet til Gonadesteroidbindende Globulin (GBG) 70 % proteinbundet I lever Østradiol / Østron -> omdannes til østriol -> kobles til glukuronsyre / sulfat -> udskilles gennem urinen -> del gennem tarmen -> reabsorberes (enterohepatisk kredsløb) Virkninger (betydning for) Genitale sekundære kønskarakterer Se under oogenesen follikelvækst, vækst af myometrie/endometrievæv excitabilitet af myometriet sekret -> tyndtflydende (cervix & vagina) Extragenitale sekundære kønskarakterer Mammakirtler, specielt udførselsgangssystemet Feminine kropsbygning (bred hofte, smalle skuldre) Kønsbehåring i trekant m basis opad Metaboliske effekter Syntese af bindingsproteiner for Thyroidea (TBG) Binyrebarkhormoner (CBG) = proteinanaboliske effekt (af østrogener) Stimulerer kortvarigt længdevækst & Lukning af epifyseskiverne Nyre Øger salt- og vand tilbageholdelsen i kroppen Michael og Erik Noter til fysiologi 70

156 Udvikling af bryster Udvikles under pubertet Stimuleret af østrogen fra begyndende menstruationscyklus Under graviditet brystet -> vokser yderligere pga østrogen produceret i placenta -> vækst af gangsystemet -> deponering af fedtvæv i stroma Udvikling af sekretoriske lobuli kræver også progesteron (udover prolaktin) Feed-back på hypothalamus/hypofyse Positivt og negativt feedback Redegøre for progesterons biosyntese i hovedtræk, virkninger på uterus, bryst og feed-back på hypothalamus/hypofyse Biosyntese Progesteron følger normale biosyntese for steroidhormoner (SE 611) Receptorer PR-receptoren (934AA) SE 614 for steroid-receptorer Omsætning Cirkulerer proteinbundet 45% -> bundet til transcortin (bindingsprotein for kortisol) I lever -> omdannes til pregnandiol -> kobles til glukuronsyre -> udskilles via urin Virkninger Uterus Øger aktivitet af endometriets slimkirtler Myometrieaktiviteten (hyperpolariserende på membranpotentialet) (hæmmende på oxytocinfølsomhed, receptor# ) Dannelse af sejt, tyktflydende, surt sekret i cervix & vagina Bryst SE FØR Temperaturstigning i forbindelse med ovulation Progesteron = ansvarlig Feed-back på hypothalamus/hypofyse Positivt og negativt feedback Eksempler se før! Redegøre for styringen af ovariefunktionen, hypothalamisk kontrol, feed-back; effekten af excessiv fysisk træning, anorexia nervosa Styring af ovariefunktionen Via GnRH -> LH/FSH -> østrogen/progesteron feed-back (se tidligere afsnit) cyklus styret af ovariet (nok) / (eller evt. centralt ur) Michael og Erik Noter til fysiologi 71

157 Signaler fra ovarier Kan undertrykkes / forstærkes gennem Hypothalamus -> evt fravær af cyklisk gonadotropin-sekretion pga -> amenorré (se 634) Effekt af excessiv fysisk træning & Anorexia nervosa -> mangel på energi, stort fedttab -> ophør af sekretion af cykliske gonadotropiner -> amenorré (se 634) kaloriske, fedtmasse-mangel, temperatur, lugteindtryk, følelsesmæssige, inflammation etc Redegøre for antikonception, mekaniske og hormonal (syntetiske østrogener og gestagener) Hormonal antikonception Ved behandling med østrogen + progesteron -> sekretion af FSH & LH undertrykkes -> præovulatoriske gonadotropinfrigørelse + ovulation udebliver -> hæmmer æggets implantation i endometriet progesteron desuden -> dannelse af viskøs slim i uterus & vagina <- hæmmer sperm. fremtrængen Syntetiske østrogener & gestagener (stoffer med progesteronvirkning) -> indgives oralt -> antikonception kan modstå enzymatisk nedbrydning i lever p-piller med både østrogen og gestagen holdes 1 uges pause (dag 21-28) Kombinationspræparater Samme mængde hormon hver dag Flerfasepræparater Større gestagenmængde i cyklus sidste ½ -> efterligner sekretionsrytme for progesteron P-piller med gestagen minipiller P-piller kan også inddeles efter indhold af østrogen 50µg østrogen lavdosispræparater (mindre end 50µg) Mekanisk pessar + sæddræbende creme Spiral hindrer nidatation (via Cu-ioner) Beskrive hovedtræk af de kvindelige kønsorganers endokrine klinik: anovulatoriske cykler, amenorré, blødningsforstyrrelser, hormonelt betinget sterilitet Anovulatoriske cykler Cyklus uden ægløsning (blødning fra uterus kan forekomme som normalt) Amenorré udeblivelse af regelmæssige menstruationsblødninger Michael og Erik Noter til fysiologi 72

158 Primær Hvis menstruationsblødninger ikke er begyndt inden kvindens 17. år Ofte tegn på alvorlige forstyrrelser/misdannelser af ovarier, uterus eller endokrine apparat Sekundær Hvis menstruationsblødninger er udeblevet i 6 måneder (el. mere) hos kvinder med tidligere regelmæssige blødninger Almindeligste årsager fysisk / psykisk på virkning fx anorexia, hård fysisk træning jvf skræk for at blive gravid -> kan føre til amenorré Blødningsforstyrrelser Forekommer (jvf omgivende forklaringer) Hormonelt betinget sterilitet ved dysfunktion af den hypothalamiske/hypofysiale/ovariske interaktion fx overproduktion af et hormon -> neg. feedback på andre -> ingen ægløsning/konception Kan behandles med blockere af de forskellige receptorer Michael og Erik Noter til fysiologi 73

159 9.7.3 Graviditet, befrugtning og implantation Redegøre for virkningen af humant chorion gonadotropin (hcg), corpus luteum, sekretionen af human chorion somatotropin (hcs) (CGP/hPL) og produktion af steroidhormoner i den foeto-placentare enhed Fertilisering SE EMBRYOLOGI Sperm -> tubae salpinges indenfor 15 min (hurtigste) bl.a. pga muskel-kontraktioner fremprovokeret af prostaglandiner i seminalvæsken Akrosom indeholder bl.a. hyaloronidase & akrosin -> hjælper til penetration af lag omkring oocyt Kun 1 spermatozo trænger ind -> efter formodentlig elektrisk depolarisering Implantation Blastocyst implanteres i endometriet vha proteolytiske enzymer 70 % konceptioner -> går galt her -> skjult abort (menstruation) fleste i første 14 dage hcg Cytotrofo- og syncytiotrofoblast -> invaderer uterus -> placenta = placentær hypothalamus hypofyse akse producerer store mængder releasing factors trofiske hormoner Struktur Glykoprotein (39.000MW) 2 subunits, α & β familie med FSH, LH, TSH (α ens)(β - 80% som LH β) Virkningsmekanisme som LH (camp) Inden implantation Blastocyst producerer små mængder hcg Efter implantation Syncytiotrofoblasten producerer store mængder hcg stimuleres af GnRH prod. af nabo-cytotrofoblast er -> secerneres væsentligst til maternelt kredsløb -> stimulerer corpus luteum -> Corpus lut. graviditatis -> vokser sig større -> secernerer østrogen + progesteron -> endometriet til at svulme Degeneration af corpus luteum (fx pga manglende hcg) -> spontan abort (op til 6 uger hos mennesker) Efter prod. placenta nok hormon Sekretion Secerneres i store mængder i begyndelsen af graviditeten maximum efter ca. 50 dage -> falder herefter til lavt niveau (resten af graviditet) Michael og Erik Noter til fysiologi 74

160 hcs (humant chorionsomatomammotropin, hpl = humant placentærtlactogen) Struktur 96% strukturel homologi med GH Secerneres i stigende mængder gennem hele graviditet Virkning Effekt på mammakirtler Vækstfremmende effekt på voksende foster Progesteron Ansvarlig for etablering & vedligeholdelse af foster i uterin-kaviteten Får kirtler (endometrium & tubae) -> producere næring til zygot Inhiberer uterin-kontraktioner (forhindrer for tidlig afstødning) Inhiberer produktion af prostaglandiner Mindsker følsomheden for oxytocin Stimulerer dannelsen af kirtelendestykker i mammae Øger moderens respiration (via respirationscenter...udlufte fosterets CO 2 også) Sekretion Corpus luteum vigtigst indtil 12 uger Herefter prod. placenta nok til at overtage funktion Plateau ved overgang mellem de 2 -> ellers stigende gennem hele graviditet max 10 gange større end i luteal fase 90% -> moder; 10 % til foster Østrogen Stimulerer vækst af myometriet (forbereder den til fødsel) Stimulerer udvikling af gangsystemer i mammae opbløder moderens ligamenter (sammen med relaxin) Stimulerer progesteron-dannelse (via øget optag af LDL cholesterol) Stigende produktion under graviditet Corpus luteum starter; senere overtager placenta Redegøre for graviditetsdiagnosen hcg bruges Pga tidlig dannelse & manglende dannelse hos ikke-gravide Kan påvises i blodet efter 6 dage (følsom radioimmunologisk metode) Kan påvises i urin efter ca. 14 dage (hjemmetests) Fødsel og diegivning Redegøre for hormonale forhold, herunder regulering af oxytocin-receptor-koncentrationen i myometrium under graviditet SE 635. & 628 Graviditet varer 270 dage regnet fra befrugtningstidspunkt Slutningen af graviditet irregulære kontraktioner i uterus forekommer stigende frekvens (øget følsomhed for oxytocin) Oxytocin Michael og Erik Noter til fysiologi 75

161 myometrie-kontraherende hormon stimulerer fødselsakten (sætter ikke i gang) SE Beskrive relaxins struktur og hovedvirkninger Struktur Polypeptid-hormon Struktur minder om proinsulin Sekretion Fra corpus luteum (og decidua-celler) Stiger tidligt i graviditet -> peak i 1. trimester -> falder efterhånden lidt Hovedvirkninger Undertrykker myometrie-kontraktioner (inhiberer myosin light-chain phosp.) Opbløder pelviske ligamenter Blødgører, dilaterer cervix uteri Michael og Erik Noter til fysiologi 76

162 9.7.5 Pubertet Redegøre for hormonelle forhold i hovedtræk Drenge (start 10-11; slut 15-17) LH -> udvikling af Leydigske celler -> testosteron [testosteron] -> stiger i 2-årig periode Testosteron Vesicula seminalis stimulering af epithel Prostata hyperplase af epithel -> dannelse af alveoler Testis spermatogonier: hvilestadium -> proliferation ved mitose Piger Øget prod. af gonadotropiner -> øget FSH først -> senere LH LH ovarie : ovulation -> menses (2 år efter LH er steget) Acne Både drenge og piger får i pubertet hyppigt acne (flipenser, bumser) Huden, særligt ansigtet Skyldes øget produktion af kønshormoner (androgener, østrogener) -> stimulerer talgkirtler i huden Øget talgproduktion -> medfører tilstopning af takgkirtlernes udførselsgange -> fremmer bakteriel nedbrydning af talgen med lokalirriterende talgprodukter -> udløser betændelsesrealtioner omkring hud -> rød & hæver Menarche Tidspunkt hvor menstruation begynder (11-16 år) Initieres af hypofysen 1-2 år tidligere mere FSH & LH Om ovariefollikler & oogonier fra 6 mill -> 500 ovuleres SE EMBRYOLOGI Menopause Angive hormonelle forhold i hovedtræk, herunder substitutionsterapi Definition Tidspunkt i kvindens liv, hvor ægløsning og menstruation ophører gennemsnitligt 50 år Klimakteriet Periode, hvor ovariefunktionen gradvist aftager (45-50år) Varer omtrent 5 år Michael og Erik Noter til fysiologi 77

163 Menopausen indtræder Når der ikke er flere ædceller tilbage -> østrogen sekretionen fra ovariet falder idet de fleste af folliklerne er degenererede Antal FSH & LH-receptorer -> falder under kritisk mase -> Østrogen-mængde kan ikke hæmme FSH / LH eller provokere LH-peak (giver ovulation) -> restrende follikler bliver atretiske -> østrogen-produktion falder til 0 LH & FSH-sekretion livet ud højt indhold (ingen neg. feed-back) Fysiske forandringer (skyldes hovedsageligt lavere østrogen) Reduktion af mammakirtler & uterus størrelse Slimhinden i vagina og urinrør -> atrofierer Almindelige gener Hedeture m. sved & rødme af huden Angst, depression, forskellige nervøse plager Postmenopause Beskrive hormonelle forhold i hovedtræk SE 640 Tab af knoglemasse efter 40 års-alderen -> taber kvinder 6-8% af knoglemassen hvert tiår Pga ændring i knoglemetabolismen Rammer især ryghviler & lange rørknogle ledhoveder (ikke jævn) Bagliggende grund Faldne østrogen-produktion (stimulerer nydannelse) Michael og Erik Noter til fysiologi 78

164 10. Nyrer, hjerte, blodkar og corpus pineale 10.1 Renin-systemet Beskrive angiotensinogen-renin-angiotensin I-angiotensin II-aldosteron-systemet, inklusive converting enzyme Angive strukturen af angiotensin II Angive virkningen af angiotensin II, herunder AT-receptorer Redegøre for det juxtaglomerulære apparat samt reguleringen af reninsekretionen, herunder systemets betydning for klinisk hypertension SE NYRERNES HYDRO- OG HÆMODYNAMIK! ( ) Klinisk hypertension se evt også binyre-bark (aldosteron) 10.2 Erythropoietin Redegøre for struktur og funktion, sekretion og sekretionskontrol Erythropoiesen Foregår i knoglemarven Tager 7 dage at danne færdige erythrocyt Dannelse afhængig af flere faktorer protein, jern, B 12 -vitamin og folinsyre påvirkes af ilttension nedsat ilttransport i blod (lavt p O2 & lav Hgb) -> stimulerer erythrocytdannelsen stimuleres af nyrernes sympatiske nerver (aktivering af β-receptorer) Ved lavt ilttryk i højdeklima -> dannes flere røde blodlegemer end normalt (polycytæmi) Erythropoietin (EPO) Glykoprotein Vigtig rolle for dannelsen af erythrocytter Dannelse 85% dannes i nyren cortikale interstitial celler 15% lever -> røde knoglemarv -> binder sig til receptorer op stamceller -> stimulerer udvikling til erythrocytter 10.3 Atrialt natriuretisk peptis, ANP Beskrive hjertet som endokrint organ Stræk af atrie-væggene -> frigivelse af Atrialt netriuretisk peptid (fra cardiocytter) Redegøre for struktur i hovedtræk, virkninger og ANP-receptorer Struktur 28 aminosyrer Receptor Receptor selv har guanylyl cyclase aktivitet (ikke koblet til G-prot.) Michael og Erik Noter til fysiologi 79

165 Virkninger Øger Na + -udskillelse i nyrer muligvis via hæmning af aldosteron -> reducering af ECV -> efterfølgende øgning af diuresen Udtalt vasodilaterende virkning 10.4 Corpus pineale, melatonin Redegøre for struktur, sekretion, virkning Anatomi SE ANATOMI Struktur Melatonin = 5-methoxy-N-acetyltryptamin Derivat af serotonin Forekommer i store mængder i pattedyrs corpus pineale Syntese/sekretion Syntese katalyseres af arylalkylamin-n-acetyltransferase (AANAT) -> omdanner serotonin -> N-acetylserotonin =begrænsende trin stimuleres af sympatisk innervation af kirtlen (bl.a.) nordrenalin -> β-receptorer på pinealocytter Det andet enzym: hydroxyindole-o-methyltransferase (HIOMT) N-acetylserotonin -> melatonin Rytmisk sekretion sv.t. den almindelige 24-timers døgncyklus (lys & mørke) = cirkadiane cyklus (rytme) undertrykkes af lys / stimuleres af mørke Virkningsmekanisme -> bindes til membranbundne melatonin-receptorer G-protein-koblede Virkning Påvirker reproduktionscyklus hos mange dyrearter ikke påvist hos mennesket Påvirker immunapparatet 10.5 Endothelin fra endothelet 10.5 Angive hovedtræk af struktur, samt hovedvirkningerne Endothelin 3 ret ens peptider (21AA) Karkontraherende Afgives fra endothel Michael og Erik Noter til fysiologi 80

166 Michael og Erik Noter til Fysiologi 5. Energiomsætningen 5.1 Definere begrebet energiomsætningen (den samlede ændring i kemisk energiindhold som følge af samtlige kemiske processer i perioden) og energiomsætningshastigheden (EOH) (denne ændring pr. tidsenhed) Energiomsætningen Organismens samlede ændring i kemisk energiindhold som følge af samtlige kemiske processer i perioden. Energiomsætningshastighed Dette er energiomsætningen pr. tidsenhed, måles i enheden kj pr. kg. pr. tidsenhed - eller som kj pr. tidsenhed 5.2 Angive, at EOH kan måles ved varmedannelsen (+evt. ydre arbejde) pr. tidsenhed (direkte kalorimetri) Direkte kalorimetri: - man måler varmeafgivelsen fra forsøgspersonen - hvis personen er aktiv måles det ydre arbejde også -> Udfra ovenstående kan EOH bestemmes V V 5.3 Beregne EOH ud fra O2, CO2 og kvælstofudskillelsen i urinen samt angive forudsætningerne herfor (inddirekte kalorimetri) Inddirekte kalorimetri: Forudsætninger: - Forbrændingen af kulhydrat, fedt og protein udgør kvantitativt de mest betydende omsætninger. - Herunder vides at der for hvert makronæringsstof er et relativt konstant forhold mellem: Energiudvikling ved forbrænding Forbrug af O 2 Dannelse af CO 2 - Dannelsen af nitrogen holdige slutprodukter svarer til udskillelsen i urinen. - At al urinens nitrogen stammer fra protein Fremgangsmåde: Måler - Totale O 2 -optagelse: V O2(total) ( l O 2 / min) V CO2(total) (l CO 2 - Totale CO 2 -udskillelse: / min) - N-udskillelsen i urin: n (g/min) Proteiners indhold af N 2 - Det defineres som 1/6,25 = 0,16 dvs. 16 procent af proteinerne udgøres Michael og Erik Noter til Fysiologi 1

167 Michael og Erik Noter til Fysiologi af Nitrogen. (Se documenta physiologica) - Dette skal benyttes i den næste udregning for at finde proteinoxidationens bidrag til O2 og CO2. Beregning af O 2 forbrug og CO 2 dannelse ved forbrænding af protein og non-protein Følgende gælder ved forbrænding af makronæringsstoffer Forbrænding af: O 2 forbrug (l/g) CO 2 dannelse(l/g) - 1 g protein (P) 0,970 0,770-1 g kulhydrat (C) 0,828 0,828-1 g fedt (F) 2,030 1,430 Tallene står i documenta physologica - Beregning af proteinoxidationens bidrag: V O2(Protein) = n 6,25 0,97 VCO2(Protei n) = n 6,25 0,77 - Beregning af non-proteinernes bidrag: VO2(Non-protein) = VO2(Total) VO2(Protein) V = V V CO2(Non-protein) CO2(Total) V CO2(Protein) Beregning af kulhydrat og fedtomsætningen - Forbruget af O 2 og dannelsen af CO 2 ved non-protein må være lig forbrændingen af fedt og kulhydrat derfor gælder: V V O2(Non CO2(Non -protein) -protein) = C 0,828 + F 2,03 = C 0,828 + F 1,43 - Dette er to ligninger med to ubekendte Princip: man isolerer enten C eller F i den ene formel og sætter den ind i den anden. -> så ender man med en ubekendt og kan isolerer denne. - REGN DEM SELV UD Beregning af energiomsætningen -Udfra de fundne mængder af P, C og F og omsætningsvarmen for disse (se documenta physiologica) kan energiomsætningen beregnes: EOH = P 17 kj/g + C 17,5 kj/g + F 38,9 kj 5.4 Definere og anvende iltens kaloriske ækvivalent til beregning af EOH ud fra V O2 Iltens kaloriske ækvivalent defineres som den energimængde der frigøres når 1 liter Michael og Erik Noter til Fysiologi 2 V

168 Michael og Erik Noter til Fysiologi O 2 bruges i forbrændingen af det enkelte næringsstof. Iltens kaloriske ækvivalent for de tre makronæringsstoffer kan slås op i documenta physiologica. Proteiner kun udgør en lille del af den samlede energiomsætning derfor har den ikke så stor vægt i gennemsnittet af kaloriske ækvivalenter - Man benytter derfor en værdi på 20kJ/l O 2 (vægtet gennemsnit) Energiomsætningen beregnes ved følgende formel: EOH = V 20kJ/l O2(Total) O 2 Dette kaldes den oxymetriske metode til udregning af energiomsætningen 5.5 Definere begrebet udnyttelig energi i fødemidler Udnyttelig energi defineres som den del af den indtagne fødeenergi der absorberes fra mave-tarmkanalen. - Ved normale omstændigheder er denne del ca. 95% - Ved patologiske forhold (f.eks. diaré) kan den være betydeligt mindre 5.6 Definere og anvende begreberne respiratorisk kvotient (RQ) og respiratorisk udvekslingskvotient (R) Den respiratoriske kvotient (RQ) Denne defineres som forholdet V CO2 /V O2 (CO 2 Dannelsen og O 2 forbruget) Jvf. 349 Den respiratoriske udvekslingskvotient (R) Angiver forholdet mellem CO 2 afgivelsen og O 2 optagelsen. - CO 2 afgivelsen måles som forskellen mellem ekspireret og inspireret luft. - O 2 optagelsen måles ved samme princip 5.7 Definere begrebet respiratorisk Steady state (R=RQ) Begrebet defineres som der hvor R=RQ Dette ses ved følgende situation: - CO 2 afgift = CO 2 dannelse - O 2 optagelsen = O 2 forbruget 5.8 Angive forhold, hvor R er forskellig fra RQ Generelt når man er ude af respiratorisk steady-state Eks. Metabolisk acidose (akut mælke syreophobning etc.) -> R er større end RQ for en periode (indtil der kompenseres) Metabolisk alkalose (baseophobning) -> R er mindre end RQ Michael og Erik Noter til Fysiologi 3

169 Michael og Erik Noter til Fysiologi 5.9 Redegøre for de kvantitativt betydningsfulde nettoomsætningers indflydelse på RQ og iltens kaloriske ækvivalent Størrelsen af RQ afhænger i høj grad af fødens sammensætning: - Ved udelukkende kulhydrater vil RQ nærme sig 1 - Almindelig blandet kost, her vil RQ ligge mellem 0,8 og 0,9 - Ved højt fedtindhold vil RQ nærme sig 0,7 - Umiddelbart er det ikke muligt at bestemme kostens sammensætning ud fra RQ (på trods af ovenstående) Iltens kaloriske ækvivalent vil på samme måde afhænge af kostens sammensætning (hvis man bruger det vægtede gennemsnit jvf. 373) - kulhydratrig kost medfører større kalorisk ækvivalent - Fedtrig kost medfører lavere kalorisk ækvivalent Redegøre for balancen mellem tilført energi, energi afgivet fra organismen i form af varme og ydre arbejde, samt energideponering/-mobilisering 5.11 Redegøre for faktorer, der influerer på EOH: indre og ydre temperatur, muskelarbejde, søvn, katekolaminer, føde, faste og patologiske tilstande Temperatur Ydre temperatur Her vil der ikke influreres specielt hos mennesket - Som regel dækket af tøj derfor ikke specielt modtagelig for sænkning af denne temperatur. -> kun begrænset stigning i energiomsætning Indre temperatur Her vil man se en kraftig stigning i energiomsætning - Ved nedsænkning i 15 C koldt vand -> stigning i EOH på % - afhænger af personens subcutane fedtvæv Den øgede EOH skyldes: - øget muskeltonus - egentlige ufrivillige rystelser (kulderystelser) - Aktivering af sympatiske nervesystem -> øget EOH i nogle organer (efter noradrenalin stimulation) (Nonshivering termogenese) -> Primært øges EOH i hjerte og skeletmuskulatur Muskelarbejde Her kan energiomsætningen øges med en faktor 5-10 Kan effektivt bruges til at fremkalde negativ energibalance -> vægttab Jvf. evt. 353 Michael og Erik Noter til Fysiologi 4

170 Michael og Erik Noter til Fysiologi Søvn Ved søvn er energiomsætningen 5-10% lavere end SEOH Katekolaminer Stimulerer cellernes energiomsætning (jvf. evt. temperaturen herunder) Føde Jvf. 383 Faste Her oplever man et fald i energiomsætningen. En stor del af faldet skyldes: - mindre udgift til fysisk aktivitet - mindre post-prandial termogenese - Disse er udover hvad der må forventes ved den nedsatte energiindtagelse. - Der kan ske et adaptivt fald på 2-4% (pga. nedsat sympatikus + fald i T 3 hormonet) Patologiske tilstande Mange patologiske tilstande øger EOH Eks: - Brandsår, svære traumer - Hyperthyroidisme (for højt stofskifte) - Infektioner (bakterielle, AIDS, parasitter etc.) - Parkinsonisme - Cancere (lunge, ventrikel og pancreas) - Hjerteinsufficiens - Dysreguleret diabetes - Etc. Etc. Ved mange af disse er enten legemstemperaturen eller hjertets arbejde øget Redegøre for begrebet standard EOH (SEOH) SEOH ( basalstofskiftet ) Energiomsætning for en person, når han/hun Vågen (EOH kan blive ca. 5-10% lavere under søvn) Fysisk & psykisk ro Har fastet timer Behagelig temperatur Udgører 2/3 af døgn EOH Normalværdi Ca. 5,4kJ/kg*time (nøjagtigere, hvis man bruger M 2 i stedet for kg) Estimering af SEOH SEOH (kj/time) = 2*vægt+145 SEOH (MJ/døgn) = 0,09*FFM + 1,55 SEOH (MJ/døgn) = 0,058*FFM+0,026*FM-0,018*alder+0,615*køn+3,322,hvor køn s værdi: mand=1; kvinde=0 Michael og Erik Noter til Fysiologi 5

171 Michael og Erik Noter til Fysiologi 5.13 Angive faktorer af betydning for SEOH: størrelse, køn, alder, fedtfri legemsmasse. Thyreoidea- og sympaticusaktivitet Fedtfri legemsmasse (FFM) Ca. 85% af individuelle variation skyldes forskelle i denne =energiforbrugende masse (hovedsageligt) Fedtmasse (FM) Uafhængigt af SEOH med stigende FM Pga fedtmassens belastning på væv og organer Hjerte/ respiration Størrelse Køn Alder Kvinder har lavere basalstofskifte (ikke kun pga lavere FFM) Basalstofskiftet -> aftager med stigende alder (ca. 150kJ/10 år) Børn kan have dobbelt så højt SEOH <-> voksne Pga ændring af FFM s sammensætning Thyreiodea- og Sympaticus-aktivitet -> giver anledning til mindre forskelle i SEOH 5.14 Redegøre for føde-induceret thermogenese ( specifik dynamisk virkning ) Føde-induceret thermogenese den stigning i energiomsætningen, der fremkaldes af fødeindtagelse Udgør 10% af døgnenergiomsætningen Energiomsætning øges momentant ved påbegyndelse af måltid -> stigning varer 3-12 timer; afhængigt af måltids energiindhold, sammensætning, smag Samlede effekt øges ikke efter antal måltider Opdeles i Obligatorisk komponent Kan beregnes i % af måltidets energiindhold 30% for protein 5% for kulhydret 1% for fedt Fakultativ komponent (genetisk variation i størrelse) Thermogenese fremkaldt af sympaticus & adrenalin Fx adr. frigørelse stim. ved lavt blodsukker Kulhydrat stim. Noradrenalin frigørelse Michael og Erik Noter til Fysiologi 6

172 Michael og Erik Noter til Fysiologi 5.15 Redegøre for energibalancens kontrolsystemer SE EVT 389 (mavetarm - gammelt nummer) Apetitregulering Talrige humorale og nervøse signaler fra periferi = involveret i apetitregulering Integreres og styres centralt fra hypothalamus Sammenkobles med sensoriske & emotionelle inputs Metaboliske substrater af betydning af apetitreguleringen Glukose, aminosyrer, frie fedtsyrer, glycerol Hormoner Insulin, β-endorfin, Somatostatin, CCK, GIP Kulhydratbalancen Bl.a reguleret af [glucose] plasma & insulin -> glucose følsomme neuroner i hypothalamus Også perifer komponent (levers glykogenindhold; portae-[glucose]) -> via afferente vagus-tråde -> fremmer mæthed Mæthed fremmes af Mekaniske ændringer i mavetarmkanal (distension) -> frigørelse af CCK/GIP & afferente nervøse impulser Fedt -> præabsorptiv mættende effekt Ved fedt i tarm (via CCK, GIP) Kulhydrat -> postabsorptiv mættende effekt Via blod-glucose, insulin, levers glykogenindhold 5.16 Redegøre for ethanols absorption, fordeling og omsætningshastighed, herunder for tilbageregning af blodalkoholkoncentrationen og beregning af en persons totale alkoholindhold ved hjælp af Widmarks konstanter β og r Definition Promille (retsmedicinsk) g alkohol / kg blod Absorption Lokalisation Langsomt fra ventriklen Hurtigt fra tundtarmen Fremmes ved tilstedeværelse af CO 2 Hæmmes af fedt Idet fedt hæmmer ventrikeltømningen Fordeling Ethanol fordeles frit i legemets vandfase Urin Samme koncentration som i blodets vandfase Respirationsluft Beskeden mængde udskilles herved Omsætning Michael og Erik Noter til Fysiologi 7

173 Michael og Erik Noter til Fysiologi Langt størstedelen elimineres ved forbrænding i organismen Stor forbrændingsvarme (30kJ/g) Første trin Foregår i leveren (+ringe grad nyrerne) Ethanol -> acetaldehyd (oxidation, kat. via alkoholdehydrogenase) -> eddikesyre (oxidation) kan omsættes overalt i organismen Hastighed Alkoholdehydrogenase mættes ved lave alkoholkonc. (>0,1 promille) -> ved højere koncentrationer sker forbrænding med konstant hastighed uafhængigt af konc. Beregning af persons totale alkoholindhold Koncentrationsfald i blodet (konstant hastighed) = Widmark s β -konstant = 0,15 promille/time (+/- 33%) (SE DOC.) Fraktion af legemsvægt, hvori alkohol fordeler sig = Widmark s r -konstant ( = gennemsnit, +/- 25%) Kvinde: 0,55 Mand: 0,68 -> kan udregne alkoholkoncentration i blod vha. Widmarske faktorer, legemsvægt, indtagen mængde alkohol -> tilbageregning af koncentrationer på tidligere tidspunkt / indtagen mængde (extrapoleres til initial koncentration, C 0 ) (indtaget på 1 gang, absorberet og fordelt momentant) Indtagen mængde alkohol = legemsvægt*r*c 0 Michael og Erik Noter til Fysiologi 8

174 Michael og Erik Noter til Fysiologi 6 Legemstemperatur og Tempreaturregulering 6.1 Redegøre for begrebet kernetemperatur Kernetemperatur Legemet inddeles i en kerne og skal (i temperaturmæssigt henseende) Kerne Centrale dele af truncus, hals og hoved +centrale proximale dele af extremiteter Her eksisterer kun beskedne temperaturforskelle Temperatur her = kernetemperatur (dybe legemstemp.; core temp.) Skallen Hud og distale, profunde dele af extremiteter Lavere temp & varierer mere <-> kerne Måling af temperatur (kerne) I aorta = ideelt (bruges kun ved forskning) Rektal-temperatur Mindst 5cm inden for anus God mål for kernetemperatur i klinik Hvilende personer, under neutrale temp.-forhold 6.2 Definere legemets middeltemperatur Legemets middeltemperatur temperatur, der ville indstille sig i legemet ved temperaturudligning i dette Umulig at måle korrekt Kan beregnes ved: ml.temp = 0,7*kernetemp. + 0,3*middelhudtemp 6.3 Beregne varmedeponeringen i kroppen ud fra ændringer i middeltemperatur og legemets specifikke varmekapacitet Gennemsnitlige varmefylde for legemget ansættes til 0,83kcal/kg* C. Varmedeponering (H s ) beregnes i tidsrum, hvor middelslegemstemperaturen beregnes at være ændret fra T b1 -> T b2 som: H S = ( Tb 2 Tb 1) 0,83 legemsvægt( kg) 6.4 Definere begreberne varmebalance og termiske steady state H S = H M H R H C - H E H S = varmedeponering i legemet inden for vist tidsrum H M = varmedannelsen i organismen H R = netto-varmetransport ved stråling H C = netto-varmetransporten ved konvektion+konduktion H E = netto-varmetransporten ved fordampning/kondensation Michael og Erik Noter til Fysiologi 9

175 Michael og Erik Noter til Fysiologi Varmebalance Hvis H S = 0, siges organismen at have været i varmebalance i tidsrummet Ingen netto-varme-afgivelse eller -optagelse Termisk steady state Tilstand, hvor organismen ikke blot producerer og afgiver varme med konstante og identiske hastigheder, men hvor tillige temperaturen overalt i organismen forbliver konstante 6.5 Redegøre for de forskellige former for varmedannelse i organismen: den basale energiomsætning, energiomsætningshastigheden ved muskelarbejde, ved fødeinduceret thermogenese (herunder specifik dynamisk virkning), samt ved kuldeinduceret thermogenese med og uden kulderystelser Basale EOH Varmedannelse under standardomstændigheder = ca. 70kcal/time for 1 individ 65% af varmedannelse foregår i abdominale viscera, hjertet og CNS Muskler giver ca. 20% EOH ved muskelarbejde Varmedannelse kan blive 10 gange større (hos trænet individ) I korte tidsrum med væsentligt større hastighed Varme transporteres fra muskler via blod (2+2=4) EOH ved fødeinduceret thermogenese SE 383 Kuldeinduceret thermogenese Stigning i varmedannelse, når individ udsættes for afkøling Fysisk thermogenese (kulderystelser) Thermoregulatorisk muskelaktivitet Hurtig cyklisk aktivering af muskelantagonister (ca. 10/sek) Ikke via pyramidebaner Baner fra hypothalamus (tæt på rubrospinale) Under udtalte kulderystelser -> varmedannelse kan foregår med 4-5 gange større hastighed Stigning i tonus Påvist ved gradvist nedkøling af dyr Ses nok også hos mennesker Asynkrone enkeltkontraktioner i motor-units Kemisk thermogenese (uden kulderystelser) Formidles af brunt fedt Via afkobling af oxidativ phosphorylering SE CELLEBIOLOGI Langt større vaskularisering Veludviklet sympatisk innervation Michael og Erik Noter til Fysiologi 10

176 Michael og Erik Noter til Fysiologi Ses især hos spædbørn 6.6 Redegøre for varmeudvekslingen mellem legemsoverfladen og omgivelserne ved stråling, konduktion, konvektion, fordampning og kondensering Stråling Legemer udsender elektromagnetisk energi som følge af deres temperatur Infrarødt område for mennesker Varmeudvekslingen ved stråling Afhænger af forskel i temp. af overflader for: Mennesket <-> flader/genstande omkring Fx Vægge,vinduer,jord, sol Varme modtages fra legemer varmere end kroppen (og omvendt) Menneskets regulering Ændring af hudtemperatur (via kutan vasodilatation/konstriktion) Ændring af udadvendte brøkdel af overfladen Konduktion Finder sted mellem hud og omgivelser, når Hud er i kotakt med medium, hvori der ikke foregår strømning Hvori temperatur afviger fra hudtemperaturen Kun af nævneværdigbetydning under specielle forhold Fx når man sidder på en sten Fx person iført vådt tøj / befinder sig påklædt i vand Fx indførsel af varm/kolde drikke i fordøjelseskanal Konvektion Finder sted mellem legemsoverflade og omgivende medium, når Dette er i bevægelse i forhold til overfladen Og bevægelsen medfører nævneværdigt større varmeudveksling (end hvis mediet havde været stillestående) -> Flydende grænse mellem konduktion & konvektion Fx nøgent menneske i stille luft -> opvarmning af luft -> denne stiger op (erstattes af ny, kold luft) Fx dykning med våddragt Tyndt lag vand mellem hud <-> våddragt -> dette opvarmes -> stiger op -> nyt koldt vand kommer Urinering i dragt Varm urin -> stiger op (og man har våddragtshætte på) -> Gør ikke dette!!! (=vaske ansigt i urin) Muligheder for påvirkning Ændring af hudtemperatur (som før) Michael og Erik Noter til Fysiologi 11

177 Michael og Erik Noter til Fysiologi Udførelse af bevægelser i mediet (påvirker negativt i vand) Fordampning 1kg vand fordamper ved ca. 30 C -> kræver ca. 580kcal Sker dette på hudoverfladen/luftvejene -> energien tages fra legemet Væsketab fra hudoverflade kan foregå uden at svede (perspiratio insensibilis) Ca. 350ml/døgn (-> ca. 10% af SEOH) Væsketab fra luftveje Ca. Samme størrelsesorden (ca. 10% af SEOH) (afhænger af antal L luft...kan blive MEGET stor ved dybdedykning) Kan påvirkes ved at ændre ventilation (jvf forpustede hunde) Sved 2mill. Svedkirtler hos mennesket Svært at beregne ved svedning Idet noget vand drypper af/gør tøj vådt etc Kan blive 2l/time (evt mere i kortere perioder) = Potentiel enorm varmeudskillelse Muligheder for påvirkning Svedsekretionshastighed Hudtemperatur (legemsstilling) (bevægelse af legeme/dele af dette i luft) Kondensering Kondensering af vanddamp -> legemsoverflade -> tilførsel af 580kcal/kg vand 6.7 Redegøre for varmetransporten fra legemets dybe dele til legemsoverfladen Dette kan ske på to måder: Konduktion: jvf. 391 Konvektion via blodet Ekstremiteterne spiller en vigtig rolle i varmeafgiften (udgør godt halvdelen af kropsoverfladen) Ved kuldepåvirkning vil følgende ses: - Perfusionskoefficienterne sænkes på ekstremiteterne -> blodet returnerer gennem de dybe vener (har kontakt med arterierne) -> shuntning af varme fra arterierne til venerne. - Forkøling af arterieblodet og forvarmning af veneblodet. Fænomenet kaldes ofte for modstrømsudveksling Ved varmepåvirkning vil man se: - øget perfusionskoefficient på ekstremiteterne -> blodet løber gennem de superficielle vener -> øget varmeafgift (først fra kernen derfra videre til overfladen) Michael og Erik Noter til Fysiologi 12

178 Michael og Erik Noter til Fysiologi 6.8 Redegøre for organismens muligheder for at kontrollere varmedannelsen og varmeafgivelsen (kemisk og fysisk temperaturkontrol) Kemisk temperaturregulation Dette er stigninger i energiomsætningshastigheden -> stigning i varmedannelseshastigheden - udløses i en organisme som reaktion på afkøling Denne form for regulation finder kun sted ved afkøling - eks. er kulderystelserne der ses ved kuldepåvirkninger (jvf.392) Fysisk temperaturregulation Dette er ændringer i betingelser for organismens varmeafgivelse - Disse er hensigtsmæssige for opretholdelsen af en normal kernetemperatur. - Eks. er Ændringer i: - svedproduktion - Hudens blodgennemstrømning (konstriktion/dilatation af hudens arterioler.) 6.9 Beskrive temperaturregulering inden for forskellige temperaturintervaller (zoner): den kemiske regulationszone, den vasomotoriske zone og den neutrale zone Se fig. 147 side 617 i supplerende noter i fysiologi Den neutrale zone: På figuren ses at EOH er nogenlunde stabilt i temperaturintervallet C. Intervallet benævnes: - Den indifferente eller neutrale temperaturzone Her vil EOH være lig SEOH Kemisk temperaturregulering ikke trådt i kraft Kernetemperaturen opretholdes ved den fysiske varmeregulation - området betegnes den fysiske temperraturregulerings funktionsbredde. Den vasomotoriske zone Dette er området ved ca. 20 C - Dette er den nedre grænse for den fysiske temperaturregulering - Konstriktionen af hudens arterioler maksimal. - Ved temperaturer herunder stiger EOH -> Dette ved aktivering af den kemiske temperaturregulering Kemiske regulationszone Dette er zonen hvor temperaturen er < 20 C Hvis temperaturen fortsat falder vil man nå et punkt hvor: - kemiske varmeregulation maksimalt aktiveret - temperaturer herunder medfører kompromitering af kernetemperaturen. Michael og Erik Noter til Fysiologi 13

179 Michael og Erik Noter til Fysiologi Intervallet mellem dette punkt og den vasomotoriske zone er den kemiske temperaturregulations funktionsbredde. Ved temperaturer > 30 C stiger EOH -> Pga. acceleration i de metaboliske processer i organismen 6.10 Beskrive temperaturreguleringens nervøse kontrolapparat Kernetemperaturen reguleres fra grupper af neuroner i hypothalamus. - ligger i bunden af 3. ventrikel Centret er følsomme for deres egen temperatur - hvis denne afviger fra et naturligt set-point (temperatur cellerne sanser for normaltemperaturen) -> aktivation af effektorer der ændrer på: - varmeafgivelsen - varmeproduktionen -> temperaturen tilbage mod set-point Centret påvirkes af temperaturen i det blod der forsyner det Modtager afferenter fra: - andre områder af cerebrum - kropskernen (abdomen, måske musklerne) - termoreceptorer i huden Signalerne påvirker (samarbejder med) neuronerne i det hypothalamiske område. Centret i hypothalamus er placeret i de præoptiske kerner 6.11 Redegøre for begreberne: Feber, Pyrogener, Malign hyperthermi varmetræthed, varmesynkope (kredsløbsinsufficiens som følge af kutan arterioledilatation), hedeslag og hypothermi. Feber Syndrom hvori der bl.a. indgår: - forhøjet kernetemperatur (pyrexi) - almindeligt ildebefindede (andre symptomer der går under denne brede betegnelse) Hyppigste årsag er infektioner af forskellig art. I situationer med feber mener man at pyrogener påvirker de præoptiske hypothalamuskerner. -> forhøjet set-point af temperaturen Mekanismen menes evt. medieret af prostaglandiner frigivet lokalt. Pyrogener Dette er feberfremkaldende stoffer Påvirkningen af hypothalamus (set-point) menes medieret af lokalt afgivne prostaglandiner. Antipyretiske (temperatursænkende midler) - virker formentligt hæmmende på syntesen af prostaglandiner. Michael og Erik Noter til Fysiologi 14

180 Michael og Erik Noter til Fysiologi Malign hyperthermi Genetisk betinget feberform Patienter reagerer på visse stoffer (eks. halothan) med: - udtalte toniske muskelkontraktioner -> mekanismen menes at være svigtende indpumpning af Ca 2+ til det sarcotubulære reticulum Varmesynkope Den simpleste form for varmeudmattelse - skyldes kredsløbinsufficiens -> Dette pga. cutan vasodilatation (øget karkapacitet) - I forbindelse med dette ses ofte tab af plasmavand til interstitserne Varmetræthed Næste trin af varmeudmattelse - karakteriseres ved reduceret svedproduktion i ekstremiteter og på truncus. -> moderat forhøjet legemstemperatur (38-40 C) Oftest betinges denne af at der er foregået ukompenserede tab af: - vand - salt (dette gennem sveden) Hedeslag Dette er den alvorligste for varmeudmattelse - Karakteriseres ved (ofte pludseligt) totalt ophør af svedproduktionen (fra hele kroppen) -> (uden behandling) selvperpetuerende hyperpurexi (op til 47 C målt præmortelt) -> ledsages af cerebrale symptomer - fra let konfusion -> dyb koma Hypothermi Kulde kan forårsage lokale frostskader -> kan medføre nedsat legemstemperatur Hvis varmetabet er større end varmeproduktion falder legemstemperaturen. (smart IKKE) Ved hypothermi påvirkes alle legemsfunktioner Ved en dyb temperatur på C vil varmeregulationen forsvinde (jvf. 394) For symptomer jvf. 339 Michael og Erik Noter til Fysiologi 15

181 Kredsløb Almene træk af kredsløbets funktioner 127 Beskrive kredsløbets generelle organisation mht. parallelt og serieanbragte kredsløbsafsnit Kredsløbet består af: - to pumper anbragt i kredsløbet i serie Venstre hjertehalvdel (til periferien, organer etc.) Højre hjertehalvdel (til lungerne) - Organerne er anbragt parallelt i forhold til hinanden Undtagelser: - Mave-tarm + milt er serieforbundet til leveren - Hypothalamus er serieforbundet til hypofysen Dette via portale vener 128 Redegøre for kredsløbets hovedfunktion består i stofudveksling mellem blod og væv Kredsløbet udgør et transportsystem - Har til formål at transportere stoffer over lange afstande - Transporten udgøres primært af følgende stoffer: - O 2 og CO 2 mellem lungerne og cellerne - Næringsstoffer, salte og vitaminer fra tarmsystemet til andre væv. - Affaldsstoffer (mælkesyrer, urinstof etc.) fra cellerne til bl.a. lever og lunger. - Hormoner - Varme 129 Angive normaltal for det totale blodvolumen og dettes fordeling på forskellige karkategorier Hjertet 8 % Aorta, Arterier, Arterioler 10 % Kapillærer 4 % Venoler, vener 70 % Lungekredsløb (ligeligt fordelt 8 % mellem arterier, kapillærer og venøse kar) Total blodvolumen 5,50 L 100 % 130 Redegøre for metoder til bestemmelse af erythrocyt- og plasmavolumen samt blodvolumen efter fortyndingsprincippet SLÅ OP 131 Definere hæmatokrit, iltbindingskapacitet, erythrocytmiddelcellevolumen (MCV) Middelcellehæmoglobinkoncentration (MCHC) og angive normalværdier for disse samt for blodets hæmoglobinkoncentration Michael og Erik Noter til fysiologi 1

182 Hæmatokrit Defineres som den brøkdel af blodet der udgøres af erythrocytter - Forskellig fra mænd og kvinder - Angives i documenta som 43 % Iltbindingskapacitet Defineres som den mængde O 2 der maksimalt kan optages i blodet - ca. 200 ml O 2 pr liter blod Erythrocytmiddelvolumen (MCV) Hæmatokrit Definition: MCV = -1 Antal erythrocytter L Værdi: 90 fl. (fl: femtoliter liter) Middelcellehæmoglobinkoncentration (MCHC) -1 g. hæmoglobin L blod Definition: MCHC = Hæmatokrit Værdi: 18,1-22,5 mmol (liter blodlegemer) g (liter blodlegemer) -1 Hæmoglobinkoncentrationen Blodets koncentration af hæmoglobin Værdi: 9,3 mmol/l blod (eller 150 g/l blod) -> omregnings faktoren er 0,0621 Har et normalområde for: - Mænd: Kvinder: Redegøre for reguleringen af erythropoiesen Jvf Angive, at erythrocytterne er meget eftergivelige Erythrocytter er bikonkave af struktur - stor eftergivelighed - stor diffusionsoverflade -> de kan passere gennem membranspalter på 0,2µm Michael og Erik Noter til fysiologi 2

183 Hjertets elektriske aktivitet 134. Tegne membranpotentialer under en hjertecyklus i sinusknudecelle, atriemyokardiecelle og ventrikelmyokardiecelle, samt redegøre for de tilgrundliggende mekanismer SE FIG 22-1, s. 330 & FIG , s. 343 B&L FOR TEGNING!!!! TEGN!!!! Konduktanser SE fig 22-8, s. 334 B&L; fig 22-22, s. 344 B&L Ventrikelmyokardiecelle (fast response) V m (hvile) = ca. 90mV Varighed = 2-300msec Fase 0 Hurtig depolarisationsfase (ved stimulus -> tærskel) Øget g Na -> influx af Na + via spændingsafhængige Na + -kanaler selvforstærkende proces SE CELLEBIOLOGI!!!! V m går mod E Na (+60mV) (når den dog ikke) -90mV -> +20mV (ca.) (= overshoot) Fase 1 Tidlig repolarisation (notch) G Na -> faldet igen (inaktiveret) Aktivation af K + -kanaler -> kortvarigt efflux af K + = i to (transient outward current) (lukker først efter slutning af fase 2) pga koncentrationsgradienten OG elektriske gradient (overshoot...+) V m -> ca. 0mV Fase 2 Plateaufasen Spændings-afhængige Ca 2+ -kanaler aktiveres ved upstroke (-> +20mV) Inaktiverer meget langsommere end Na + -kanaler (fra før) = L-type (Long lasting) -> øget g Ca -> influx af Ca 2+ pga koncentrationsforskel involveret i exc.-kontr.-kobling Påvirkning af kanaler Katecholaminer -> øger g Ca (formentligt) -> øget kontrakt. via (nok) Stimulerer adenylyl cyclase -> camp <- øget aktiv. Af Ca 2+ -kanaler Acetylcholin -> mindsker g Ca (formentligt) Via muscarinerge rec. Michael og Erik Noter til fysiologi 3

184 Fase 3 Fase 4 -> hæmmer adenylyl cyclase Influx af Ca 2+ -> balanceres med efflux af K + Via i K, i K1, i to (strømme via 3 typer kanaler) i K1 dog meget lille bidrag (lav g) i K lille bidrag til at starte med -> Stabilisering af V m på ca. 0mV Endelig repolarisation Starter i fase 2: Efflux af K + -> overstiger influx af Ca 2+ i to & i K -> initierer repolarisation (vigtige for varighed af plateau) i K via delayed rectifier (i K ) kanal Aktiveres ved enden af fase 0 (upstroke) Aktiveres langsomt -> øger g K langsomt i fase 2 (bidrager dog mindre del her) -> øget efflux af K + i K1 -> deltager i repolarisation, når fase 3 er startet (V m under 30mV) negligeabel fra ca. 30mV -> +30mV (og højere) Vm: ca. 0mV -> -90mV Hvilefase (mellem hjerteslag) Ioniske koncentrationer -> normale niveau Via Na +, K + -ATPasen (Na + fra faso 0 elimineres) Via Na + /Ca 2+ -Exchanger (3Na + /1Ca 2+ ) Via Ca 2+ -ATPase (Ca 2+ fra fase 2 elimineres) Atriemyokardiecelle (fast response) Grundstruktur som Ventrikelmyokardiecelle Fase 2 Kortere (til at overse) Pga større efflux af K + i denne fase (pga større i K ) Sinusknudecelle (slow response) Fase 0 Spændingsafhængige Ca 2+ -kanaler Aktiveres ved ca. 55mV (mod slutning af fase 4) -> øget gca -> hurtig depolarisation (upstroke) via Ca 2+ -influx Fase 3 Repolarisering -> sker via efflux af K + (øget g K via i K -strøm) -> holder sig åbne i lang tid (langt ind i fase 4) effekt mindskes dog langsomt Michael og Erik Noter til fysiologi 4

185 Fase 4 Langsom diastolisk depolarisation (-> automaticitet af sinusknude) Medieres via 2 indadgående strømme i f (funny) spændingsafhængig Na + -kanal Aktiveres, når V m -> mindre end 50mV Altså under repolarisation i Ca (omtalt i fase 0) Aktiveres mod slutning af fase 4 Afbalanceres af falde i K -> diastolisk depolarisation -> når tærskel -> forfra Måder at påvirke denne impuls Ændring af hældning af diastolisk depolarisation Hyperpolarisering (mere negativt i fase 4) Ændring af tærsklen (visse antiarrhytmiske stoffer; fx quinidin) Refraktær periode Hurtige Na + -kanaler (og Ca 2+ -kanaler for sinusknude...går jeg ud fra) -> længe om at komme sig (fra inaktiveringen) starter først, når V m < -40mV Absolut rafraktær periode (varighed ca. 200msec) Umuligt at initiere ny impuls Relativ refraktær periode (varighed ca. 100msec) Kraftigere end normalt stimulus -> kan initiere ny impuls 135. Redegøre for virkningen af sympatikus- og parasympatikusstimulation på sinus-knudecellens membranpotential SE fig , s. 343 B&L Sympatikus-stimulation (-> øger frekvens) -> øger hældning af diastolisk depolarisation Via frigivelse af Noradrenalin Parasympatikus-stimulation (-> mindsker frekvens) -> Hyperpolarisation af sinusknudecelles membran -> Mindsker hældning af diastolisk depolarisation Via frigivelse af acetylcholin Ændring i aktivitet af autonome nervesystem -> inducerer (ofte) et skift af pacemaker sæde for impulser -> andet loci/anden pacemaker-komp. end nodus SA SE Redegøre for den normale impulsudbredelse i hjertet PLACERING SE ANATOMI II Generelt Michael og Erik Noter til fysiologi 5

186 Celler udgør overalt et syncytium Gap junctions imellem enkelte celler (lavresistente zoner) Tillader strømpassage fra celle -> celle Impuls i sinusknuden (-> depolarisering af hele sinusknuden) -> atriale myokardie-fibre via syncytial forbindelse -> Bachmann s bundt (hurtigt ledende) -> venstre atrium -> samtidig depolarisering af dettte -> inferiort til AV-knuden eneste rute for impulser -> ventriklerne -> forsinkelse af impulsen (se EKG) Tillader atrierne at tømmes -> inden ventrikler kontraheres -> videre i det His ske bundt -> højre og venstre gren til højre og venstre ventrikel -> Purkinje fibre -> myokardiefibre Hurtigt ledende Pga stor diameter Ligger subendokardielt Udbredelse i ventrikelmyokardieceller Udbredelseshastigheden varierer med (pga lokale strømme) Amplituden af aktionspotentialet Jo større forskel mellem depol. & pol. Regioner -> jo hurtigere udbredelse Hastigheden af ændring af potentialet (dv m /dt) = hældning af upstroke Kontraktion af ventriklen Septum interventricularis (pars muscularis...selvfølgelig) -> anker for resten af kontraktion (for andre dele) mm. papillares Forhindrer klapper i at skydes ud (dermed tilbageløb) -> endocardielt overflade af ventrikler -> spredes langsomt -> epicardielt Ledningshastighed (m/s) Rytmicitet (min -1 ) Sinusknuden 0, Atriet 0,80 AV-knuden 0, Purkinjefibre 4,00 Ventriklen 0, Angive de celletyper i hjertet, der besidder manifeste eller latente pacemaker egenskaber Normalt Sinusknuden dominer som pacemakerregion Pga spontan høj frekvens (60-80Hz) Øvrige pacemakerområder (kan overtage under visse omstændigheder= AV-knuden (40-50Hz) Michael og Erik Noter til fysiologi 6

187 Purkinjefibrene i ventriklen (30-40Hz) 138. Tegne et normalt EKG, fx sv.t. II standard-ekstremitetsafledning og anføre takkernes betegnelser SE FIG , s.352 B&L 139. Beskrive registreringen af EKG med anvendelse af standardekstremitetsafledningerne, herunder fortegnskonventionen Registrering af EKG vha ektremitetsafledninger Tager udgangspunkt i Einthoven s trekant SE FIG 22-34, s. 353 B&L =Ligesidet trekant 2 skuldre, pubis-regionen -> Muligt at projicere frontal vektor til hver af siderne Vektorsummen af al elektrisk aktivitet i hjertet = resulterende cardiac vector (frontal vektor) Fortegnskonventionen Vedtaget -> så R-tak = positiv i alle tre standardafledninger Udnytter at depolarisering: basis -> apex Standardafledninger I: RA - LA + II: RA - LL + III: LA - LL + (, hvor RA = Right Arm; LA = Left Arm; LL = Left Leg) Depolarisering af hjertet Går fra til + (Repolarisering fra + til ) Hvis disse følger afledningernes retning -> positiv tak (og omvendt, hvis imod retning) (fx QRS-komplex i II; T-tak i II) I praksis Afledninger svarer ikke til hjørner Venstre & højre forarme, venstre ankel (oftest) 3 standardafledninger foretages normalt 140. Beregne den elektriske akse for ekstremitetsafledninger og definere højre- og venstresidig aksedeviation SE FIG s. 353 B&L SE EVT TANNER & RHOADES...MEDICAL PHYSIOLOGY, S. 253) Elektriske akse Orientation af resulterende cardiac vector i frontalplan = vinkel målt i forhold til horisontalplan positiv omløbsretning (med uret) Normal akse: +60 Normalområde: -30 <-> +110 Michael og Erik Noter til fysiologi 7

188 Aksedeviationer Højresidig (fx hypertrofi af højre ventrikel) Akse > 110 Venstresidig (fx hypertrofi af venstre ventrikel) Akse < -30 Beregning af elektriske akse Einthovens trekant er udgangspunktet Sider markeres med startpunkt i midten (af siden) + & - retning som i ekstremitetsafledningerne Skal bruge 2 forskellige ekstremitetsafledninger (leads) 3 takker i QRS-komplekset måles med fortegn & summeres Sum fra hver lead -> indtegnes i trekant (på hver aflednings linie) Fra hver af 2 fundne punkter -> tegnes vinkelret linie Hvor disse skærer hinanden -> tegnes linie til midtpunkt af trekant vinkel herfra -> horisontal = elektriske akse 141 Redegøre i store træk for det normale EKGs genese I standardafledningerne måles potentialforskelle mellem to afledningselektroder. Følgende udslag beskrives: P- takken: Opstår i forbindelse med impulsudbredningen i atriet. -> efterfølges af kort isoelektrisk fase - plateaufasen i aktionspotentialet Samlet varighed af P-Q intervallet er: ca. 0,12-0,20 sek. QRS-komplekset: Forekommer i forbindelse med impulsudbredningen i ventrikelmuskulaturen (inkl. septum) - Impulsen: Først overvejende fra venstre mod højre i septum. (Q-takken) -> Aktivering af de apikale dele af ventriklerne. Domineres af udbredning nedad og mod venstre. -> Positive udslag i alle afledninger. (Jvf. 150) (R-takken) -> Til slut aktiveres de basale dele af myocardiet (S-takken) Varigheden af QRS-komplekset: ca. 0,06-0,10 sek. T-takken: Forekommer under repolariseringen af ventrikelmyocardiet -> repolariseringen af ventriklerne sker den modsatte vej af depolariseringen. -> positiv tak, hvis repolariseringen havde fulgt samme vej som depolariseringen -> negativ tak. Michael og Erik Noter til fysiologi 8

189 Disse betragtninger gælder for et hjerte uden aksedeviation (jvf. 150) 142 Beskrive forskellige former for hjerteblok Man skelner mellem tre grader af AV-blok: 1. grad: Karakteriseres ved en forlængelse af PQ-intervallet (normalt 0,12-0,20 sek.) 2. grad: Alle QRS-komplekser har en P-tak foran sig, ikke alle P-takker har et QRS-kompleks efter sig (der kan opstå 2:1, 3:1 og 4:1 blok i denne sammenhæng, angiver forholdet mellem P-takker og QRS komplekser) 3: grad: P-takker optræder uafhængigt af QRS-komplekser (ingen impulser når ventriklerne) Dette kaldes også en komplet AV-blok 143 Redegøre for virkningerne af pludseligt opstået totalt A-V-blok (Adam-Stokes syndrom) Kardinal synkope: Kortvarigt bevidsthedstab -> skyldes utilstrækkeligt, ofte nedsat minutvolumen - Væsentligste årsag er hjertesygdom Bevidsløsheden fremkommer ved nedsat eller ophævet cerebral funktion. Adam-Stokes syndrom: Karakteriseres ved: - synkoper fremkaldt af rytmeforstyrrelser - Synkoperne optræder pludseligt og uden varsel Både i stående og liggende stilling Symptomer: - bevidstløshed - ophør af respiration - manglende perifer puls - bleghed - etc. Efter et tidsrum genoprettes ventrikelfunktionen (Måske) Efter anfald kan der være opkastninger og forbigående neurologiske udfald. Anfaldende er potentielt fatale (ved anfald mellem 4-6 min eller derover næsten sikker død) 144 Definere den vulnerable periode og anføre dens tidsmæssige lokalisation Denne periode defineres ved: - Ikke alle hjertemuskelcellerne har genvundet deres fulde excitabilitet - Nogle celler i Totale refraktære periode - Andre celler har fået fuld excitabilitet tilbage - Nogle i relative refraktær periode Michael og Erik Noter til fysiologi 9

190 -> Hvis impuls kommer på dette tidspunkt -> Bølger af exciterende potentialer løber rundt i kamrene (ventriklerne primært) -> Uregelmæssige kontraktioner, nedsat pumpefunktion etc. -> Ventrikelflimren - Tidsrummet ligger ved den nedadgående del af T-bølgen (Repolariseringen af ventrikelmyocardiet.) 145 Definere atrieflagren, atrieflimren, ventrikulær tachycardi, ventrikelflimren og asystoli Atrieflagren Impulsfrekvens: min -1 -> AV-knuden kan kun føre impulser igennem med ca. 200 min -1 -> langsommere og uregelmæssig ventrikelaktion - På EKG et Flad baseline mellem P-toppene Atrieflimren Impulsfrekvens: abnormt stor min -1 Ingen P-toppe (dvs. ingen atriekontraktioner, udfra at de ikke depolariseres regelmæssigt) -> Stadig langsommere og mere uregelmæssig ventrikelaktion - Det ses på EKG et at der forekommer normale QRS komplekser bare med en uregelmæssig frekvens. (AV-knuden bremser de fleste potentialer før de når ventriklerne. Ventrikulær tachycardi Paroxysmal ventrikulær tachycardi -> opstår i et ektopisk center i ventriklerne Karakteriseres ved repeterende underlige QRS komplekser Ventrikelflimren Karakteriseres ved at der ikke er noget karakteristisk EKG Ventriklens pumpefunktion er nedsat/ophørt -> bevidstløshed (senere død) Asystoli Ventrikeltilstand der følger med når man har et AV eller evt. et SA blok Michael og Erik Noter til fysiologi 10

191 Hjertets mekaniske funktion 146. Hjertet anatomi forudsættes bekendt i den udstrækning, hvor den har betydning for pumpefunktionen og impulsudbredningen SE ANATOMI II 147. Redegøre for hjertets autonome innervation Generelt SA-knuden under tonisk indflydelse fra parasympaticus (især) og sympaticus Hjertefrekvens hos normale Intrinsic heart rate ca Blokering af begge systemer (hhv. atropin & β-blocker...fx propanolol) Parasympaticus Præganglionært neuron Fibre oprindelse i n. Dorsalis n. Vagi (evt. N. Ambiguus) -> via nn. Vagi -> hjertet (se evt ANATOMI I...men who cares!!!) Postganglionært neuron -> synapse med postganglionære celler epicardial overflade / i hjertets vægge fleste tæt ved SA-knude og AV-væv Forskellig distribution på hver side Dog delvis overlapning i funktion Højre n. Vagus Indflydelse på SA-knuden (især) -> sænkning af frekvens (evt stop i få sec) Venstre n. vagus Indflydelse på AV-væv (især) -> inhiberer -> fører til forskellige grader af AV-bloc k Hurtig-virkende effekt (ca msec), kort virkning (efter endt stimulation) Pga. Meget acetylcholinesterase i SA- & AV-knuder -> virker direkte via acetylcholin-regulerede K + -kanaler Regulerer fra hjerteslag -> hjerteslag Sympaticus Præganglionært neuron Intermediolaterale kolumne (medulla spinalis) C8-T5 (+ evt 2 omgivende segmenter) -> rami communicantes albi -> Postganglionært neuron -> paravertebrale ganglier -> synapse i ganglion cervicale inferius (stellatum)/medius -> går sammen med præganglionær parasymp.-fibre -> følger disse til hjertet -> distribueres via vidt epicardielt plexus -> penetrerer myokardiet (m. koronarkar) Forskellig distribution på hver side (dog delvis overlapning) Michael og Erik Noter til fysiologi 11

192 Truncus sympaticus dxt. Mest effekt på frekvens (puls -> ) Truncus sympaticus sin. Størst effekt på kontraktilitet ( ) Langsomt-virkende effekt; længere virkning (efter endt stimulation) Pga Noradrenalin frigøres langsomt fra terminaler Effekt medieres via camp-system (relativt langsomt) Kan IKKE regulere fra hjerteslag -> hjerteslag 148. Redegøre for hjertets kontraktionscyklus hos en hvilende person ved for venstre hjertehalvdel på samme tidsakse at tegne ventriklens volumenvariationer, trykvariationerne i atriet, ventriklen og aorta, elektrocardiogram, samt placeringen af 1. og 2. hjertelyd SE & TEGN HELE FIG S. 369 B&L Ventriklens systole Isovolumetrisk kontraktionsfase Betegnelse Tid ml. start af systole <-> åbning af semilunær-klapper Konstant volumen i ventrikel Start af ventriklen systole samme tid som R-tak på EKG 1. hjertelyd Ventriklens trykvariationer Tidligste stigning af tryk-kurven (ventriklen) Efter atrial kontraktion -> forplantes over klapper -> aorta (svag trykstigning) Hurtige uddrivningsfase Tidlig, kort fase Afgrænses fra langsomme fase ved Skarp stigning i ventrikel- og aorta tryk Brat fald i ventrikel-volumen Større blood-flow i aorta Skarpt fald i venstre atriums tryk (start af uddrivning) Pga stræk af atriet (kontraktion af ventrikel) Ventrikeltryk lidt større <-> aorta-tryk (første 1/3) Langsomme uddrivningsfase Sen, længere fase Afløb fra aorta -> periferi > afløb fra ventrikel -> aorta -> fald i tryk i aorta Ventrikeltryk lidt mindre <-> aorta-tryk (sidste 2/3) Blood-flow fortsætter Pga oplagret potentiel energi i aorta-vægge -> accelerer blood-flow negativt Michael og Erik Noter til fysiologi 12

193 peak-flow ved krydsning: aorta-tryk og ventrikel-tryk Lille residualvolumen ved uddrivnings slutning Atriet Langsom stigning af atriets tryk (under hele ventriklens systole) Pga tilløb af blod Ventriklens diastole Isovolumetrisk relaxation Betegnelse Tid ml. lukning af valvulae semilunares <-> åbning af AV-klapper Lukning af valva aortica (semilunaris) -> notch (incisura) på aortas trykkurve + -> lille vibration på atriets tryk-kurve Fald i ventrikulære tryk Konstant ventrikulær volumen Hurtig fyldningsfase Største del af fyldning sker i starten Fasen starter ved Fald i ventrikulære tryk -> under venstre striums tryk -> åbning valva mitralis (AV) Stort flow af blod -> ventriklen -> fald i atrium- & ventrikulært tryk -> skarp stigning i ventrikulær volumen Langsom fyldningsfase (diastase) Blod fra periferi/lunger -> atrier -> langsom forøgelse af atrial, ventrikulær & venøst tryk -> samtidig forøgelse af ventriklens volumen Atriets systole Starter kort efter EKG s P-bølge Ansvarlig for små stigninger i Atrialt -, ventrikulært -, venøst tryk & ventrikulært volumen Ved lav frekvens (puls) Bidrager kun lidt til ventriklernes fyldning Ved høj frekvens Forkortet diastasis Betragtelig andel i fyldningen Venøse puls (v. jugularis) C-bølgen Sammenstød ml: a. carotis communis <-> v. jugularis int. & brat lukning af valva tricuspidalis (tidlig systole) Følger ellers atriale tryk-kurve Michael og Erik Noter til fysiologi 13

194 149. Angive, hvorved kurver for højre hjertehalvdel adskiller sig fra oven for anførte Trykkurver ligner venstre ventrikels Tryk er dog 1/7 heraf (lungekredsløber = lavtrykssystem) Systolisk tryk (a. pulmonalis) Ca. 25mmHg Diastolisk tryk (a. pulmonalis) Ca. 7mmHg Muligt pga meget mindre modstand mod blodstrøm i lungekredsløb <-> krop Samme mængde blod pumpes rundt; mindre tryk 150. Beregne for en hvilende person begge hjerteventriklers ydre arbejde pr. Tidsenhed (eller pr. Slag), dels ud fra det arterielle middeltryk og det uddrevne volumen blod, dels ud fra myokardiets energiomsætningshastighed og nyttevirkningen VEND TILBAGE TIL DENNE!!!!!!!!!!!!!! NÅR VI HAR LÆST DET!!!!!! Ved kontraktion af ventrikel -> vist volumen blod uddrives ved vist tryk inde i ventriklen Ventriklen slagarbejde udfører dette (ydre arbejde) Stroke work rate = [(P SV) + ½ m * v 2 ], hvor P = transmuralt tryk Beregning af venstre ventrikels ydre arbejde pr. minut Antagelser Hos en hvilende person udgør det kinetiske arbejde max 5% (se 160) Rimeligt at betragt det = 0? (Erik s egen idé) Slagvolumen = 80ml (1L = 10-3 m 3 ) Frekvens = 60/min P = middeltryk i aorta intrathorakalt tryk = 100mmHg (1mmHg = 1,33*10 2 N/m 2 ) 2 N Wvent,sin. = P SV f = (100 1,22 10 ) (80 10 m ) 60 min 2 m 1 1 W = 64N m min = 64J min vent,sin. Beregning af højre ventrikels ydre arbejde pr. Minut Højre ventrikel -> uddriver blod med middeltryk i a. pulmonalis på kun ca. 20mmHg over intrathorakalt tryk -> Højre ventrikel ydre arbejde = 1/5 af venstre ventrikels ydre arbejde 100/20 = 1/5 -> W vent,dxt. = 12,8J/min Hjertets samlede ydre arbejde Sum af 2 ydre arbejder = 76,8J/min Beregning af arbejde ud fra nyttevirkning & myokardiets energiomsætningshastighed SLÅ OP!!!!!!!! W = N total, V basal, V ) (IFØLGE MANNAN von Narcolepsia) ( O2 O2 Michael og Erik Noter til fysiologi 14

195 151. Angive størrelsesordenen, under hvileomstændigheder og ved kraftigt muskelarbejde, af den fraktion af hjertets ydre arbejde, der under uddrivningen foreligger som kinetisk energi i blodet ved passage af de arterielle ostier Under kontraktion: hjerte -> tildeler energi til blod Trykarbejde (potentiel energi) i.e. hæver blodtrykket Kinetisk arbejde (½*m*v 2 ) Blodet accelereres op i hastighed Hvileomstændigheder (5-6L blod/min) Trykarbejde udgør 95% af samlet slagarbejde Kraftigt muskelarbejde Minutvolumen -> større (op til ca. 5 gange) -> kinetisk strømningsarbejde udgør større andel ( ) op til 50% 152. Redegøre kvalitativt for anvendelsen af Laplace s lov under hjerteventriklernes kontraktion τ = P r(/ w... evt),, hvor τ =spænding af væggen; P = transmurale tryk; r = radius; w = vægtykkelse (korrektion for hjertet) Forklaring Hjertet -> skal udvikle mere spænding (kraft) -> når radius Kraft, der modvirker forkortning af ventrikelvæg (=afterload) Radius (af ventrikel) -> Afterload Indenfor fysiologiske grænser i praksis, ses dog noget Øget ventrikelstørrelse -> Øget spænding af væg (forventet) Øget slagvolumen (ikke forventet) Pga overkompensering ved øgning af sarcomer længden jvf <-> negativ effekt af spænding I patologiske tilstande Sarcomer længde kan ikke overkompensere mere -> faldende slagvolumen (pga større spænding (afterload)) 153. Skitsere et tryk-volumen diagram for venstre ventrikel visende den diastoliske fyldningskurve og slutsystolisk PV-relation efter isovolumetrisk kontraktion SE FIG s. 374 B&L 154 Redegøre for Starling s hjertelov og illustrere den ved i oven for anførte diagram at indtegne PV-sløjfer Starlings hjertelov: Øget slutdiastolisk fyldningstryk øger hjertets pumpearbejde. Michael og Erik Noter til fysiologi 15

196 Forklaring: - jvf. 169 Illustrering se fig side 374 B & L - Diastolisk fyldning løber mellem punkterne A og C A til B: lille initielt fald i ventrikulært tryk grundet afslapningen i ventriklen. B til C: Resten af diastolen og afspejler den ventrikulære fyldning og den passive elastiske udvidelse af ventriklen Lille trykforøgelse før C skyldes atriekontraktionen - Isovolumisk kontraktion løber mellem punkterne C og D C til D: Isovolumisk kontraktion er hvor ventriklen opbygger tryk nok til at åbne for aortaklappen. Ingen forandringer i ventrikulært volumen - Hurtig uddrivningsfase løber mellem punkterne D og E D: Aortaklappen åbnes D til E: Hurtig uddrivning af blod (nedsat volumen i ventriklen) Fortsat forøgelse af trykket i ventriklen pga. ventrikelkontraktionen. (dog langsommere forøgelse end ved den isovolumiske kontraktion) - Reduceret uddrivningsfase løber mellem punkterne E og F E til F: Fortsat udløb fra ventriklen Lille nedsættelse af trykket i ventriklen F: Lukning af aortaklappen - Isovolumisk relaksation løber mellem punkterne F og A F til A: Isovolumisk relaksation hvor ventrikel trykket falder som følge af at ventrikel myocardiet afslappes. Udfra denne kurve kan det ses at man ved at indføre et øget slutdiastolisk tryk (punkt C forskudt mod højre da trykket afhænger af volumenet) vil få: - forlænget uddrivningsfase idet man får en øget kontraktilitet ifølge Starlings hjertelov. Dette er det samme som en forøgelse af hjertets pumpearbejde. 155 Angive hvorledes PV-diagrammet ændres ved ændringer i myokardiets kontraktilitet På denne figur ses virkningen af en øget kontraktilitet i myokardiet: Michael og Erik Noter til fysiologi 16

197 En nedsat kontraktilitet vil selvfølgelig have en modsat virkning. 156 Skitsere kontraktilitetens indflydelse på ventriklens PV-arbejde som funktion af det slutdiastoliske fyldningstryk Se fig i B & L side 389 Forklaring: Den normale kurve ses tegnet med sort. Hvis kontraktiliteten sættes op (ved f.eks. påvirkning af noradrenalin) vil man se at kurven forskydes mod venstre. -> Betyder at hjertet yder mere og udfører et større trykvolumen arbejde. Hvis kontraktiliteten sættes ned vil man se den modsatte effekt 157 Angive postivt inotrope faktorer Positivt inotrope faktorer er noget der øger kontraktiliteten: - Sympatikus (norepinephrine) - Forøgelse af hjertefrekvensen - Ca 2+ koncentrationen - Angiotensin II - moderat hypoxi - digitalisglykosider i et insufficient hjerte β-receptor blokkerende stoffer er negativt inotrope faktorer (eks. Propranolol eller β-blokkere) Michael og Erik Noter til fysiologi 17

198 158 Redegøre for de faktorer, der bestemmer det venøse tilbageløb til hjertet Vene-pumpen Under motion vil man via venepumpen få et øget venøst tilbageløb - Venepumpen: Musklerne kontraheres og trykker på venerne. Pga. veneklapperne vil trykket på venerne medføre en fremaddrivning af blodet. -> øget venøst tilbageløb Sympatikus aktivitet i venerne Ved sympatikus aktivitet ses: - Øget kontraktion af venerne -> mindsket compliance -> Mindre mulighed for at fungere som reservoir. -> Øget venøst tilbageløb Cardiac output Et øget cardiac output -> øget venøst tilbageløb - De to størrelser tæt knyttet til hinanden - Hvis der er forskel i disse to størrelser vil man se blodet stase op. 159 Definere det systemiske middeltryk (Ækvillibreringstryk) Det er det tryk der hersker i det samlede kredsløb ved fravær af flow Forklaring: Når hjertet stoppes ses følgende - compliance i venerne er større end den i arterierne (ratio C v :C a = 19) -> ved steady state vil størstedelen af blodet have samlet sig i venerne og trykket i venerne vil være lig trykket i arterierne = det systemiske middeltryk (ved den compliance ratio der her er angivet er middeltrykket 7 mm Hg, for specielt interesserede se beregninger af dette på Siderne i B&L) 160 Redegøre for betydningen af ændringer i hjertets fyldningstryk og arterietrykkene for hjertets pumpefunktion og iltforbrug Ændringer i hjertets fyldningstryk Fyldningstryk (preload) Ved øget preload får man: -> øget slut-diastolisk volumen - øget stræk af myocardiefibrene Michael og Erik Noter til fysiologi 18

199 -> øget kontraktilitet -> Forbedret pumpefunktion Kontraktiliteten: - øges ved strækket pga. at hjertemuskulatur normalt ikke er på deres optimale fiberlængde, de arbejder normalt på den opadgående del af kurven. Hvis preload bliver for stort, ses et fald i kontraktiliteten (på den nedadgående del af kurven) -> kun til et vist preload man kan øge pumpefunktionen. Se fig i B&L - Strækket virker primært ved to mekanismer: - Større antal tværbroer kan binde - Stræk induceret forandring i sensitiviteten for Ca 2+ (Denne vigtigst) - Dette er baggrunden for mekanismen bag Starlings hjertelov. Iltforbrug: - Ved den øgede arbejdsmængde hjertet producerer skal der bruges en øget mænge energi. -> Større forbrug af O 2 til fremstilling af energi. Ved nedsat preload får man: - direkte modsatte virkning af hvad der sker ved det øgede preload. Ændringer i arterietrykkene Arterietrykkene (Afterload) Ved øget afterload får man: - øget slut-distolisk volumen Mekanismen: - Ved det øgede afterload ses initielt nedgang af slagvolumen. -> Ved konstant preload vil man få en øget fyldning af ventriklen da der skal et større tryk til at åbne Aortaklappen -> øget slutdiastolisk fyldningstryk -> øget kontraktilitet ifølge starlings hjertelov. Michael og Erik Noter til fysiologi 19

200 - Tilbagevenden til normalt slagvolumen Dvs. forbedret pumpefunktion Kontraktilitet: Samme princip som ved øget preload Iltforbrug: Samme som for ved øget preload Ved nedsat afterload - direkte modsat af hvad der sker ved øget afterload. 161 Redegøre for ændringer i hjertets minutvolumen ved overgang fra liggende til stående stilling og fra hvile til arbejde Fra liggende til stående stilling: Overgangen mellem kropsstilingerne medfører: - øget tryk i karrene under hjertet -> pga. tyngdekraften + øget hydrostatisk tryk (væskesøjle) - Venerne optager størstedelen af blodet der løber til benene - Har større compliance end arterierne - Større volumen end arterierne -> ophobning af blod i venerne der giver problemer ved stillingsændring. - Displacering af blod til venerne i underekstremiterne medfører: - Nedsat venøst return -> nedsat cardiac output (Starlings hjertelov) -> nedsat gennemblødning af vævene og evt. besvimelse. Fænomenet kaldes orthostatisk hypotension (blodtryksfald - > besvimelse) - Følgende mekanismer modvirker orthostatisk hypotension i stående stilling: - Reflektorisk øgning af sympatikus (specielt på venerne i den nederste halvdel af kroppen) -> mindre eftergivelighed i venerne -> normalisering af venøst return -> normalisering af cardiac output Fra hvile til arbejde: SLÅ op 162 Redegøre for konditionsmåling vha. ergometercykeltest herunder fejlkilder og anvendelsesområder Kondital måles som: O 2 /min/kg (dette er V O2 -max for personen) Michael og Erik Noter til fysiologi 20

201 Her er der taget højde for at V O2 -max er afhængigt af højde og vægt etc. Ergometercykeltest: Ved cykelbevægelser udføres et måleligt arbejde: Fastlægges ved: - overvindelsen af en kendt (bremse-)kraft over en kendt vejlængde. Bremsekraften måles ved aflæsning af en pendulvægt på cykelen. (for yderligere oplysninger se øvelsen) Samtidig med at forsøgspersonen sidder på cyklen foretages følgende målinger: Pulstælling ved submaksimal belastning Indsættelse i følgende fig. Der indføres nu en linje gennem det bestemte punkt, denne linje skal gå mod linjernes fælles skæringspunkt. - Udfra personens maksimale puls kan nu aflæses det maksimale aerobe arbejde - Hvis nyttevirkningen ved cykling sættes til 23 % og iltens energiske ækvivalent sættes til 21 kj/liter O 2 -> nu kan konditallet beregnes Fejlkilder: - Længerevarende arbejde stiller krav til: - energireserver (muskelglykogen) - vand- og saltbalancen Michael og Erik Noter til fysiologi 21

202 - varmeregulering - psykologiske faktorer etc. - Muskelstyrke og teknik ofte en dominerende faktor - Ovenstående tages der ikke højde for -> den angivne metode har kun en nøjagtighed på 10-20% Anvendelsesområder: - Bruges både i klinikken og ved idræt - Bruges ikke for at give en dækkende beskrivelse af personens ydeevne. - Bruges for at bestemme udviklinger/ændringer i en persons konditionskurve. Michael og Erik Noter til fysiologi 22

203 Hydrodynamik 163 Redegøre for indholdet af Poiseuille s lov og angive betingelserne for dens gyldighed 4 P π P r Q = = R 8 η l, hvor Q = flow; P = trykforskel (inflow-outflow); r = radius; η = viskositet; l = længde Ligefrem proportional med P & r4 Omvendt proportional η & l π/8 = proportionalitetskonstant Betingelserne for gyldighed Newton sk væske Har konstant viskositet (fx vand...i modsætning til blod) Laminar flow Forestil lag-opdelt væske i rør Yderste lag -> fart mindskes ved friktion med rørets væg Indre lag -> tiltagende hurtige mod midten Hurtigst i midten (2*gennemsnithast.) --> paraboloid form af væskestrømning Shear stress = gnidning mellem lag Shear rate = hastighedsgradient mellem lag η = shear stress/shear rate Røret er stift (& placeret horisontalt... for η) Blod opfylder ingen af disse forudsætninger under fys. Forhold Ligningen kan dog anvendes med vis tilnærmelse 164. Definere begrebet total perifer modstand og redegøre for relationen mellem denne og modstandene i de enkelte organer (angive analogi med elektriske kredsløb) Total perifer modstand Pa Pv TPR = CO, hvor P a & P v = tryk i hhv arterier og vener; CO = cardiac output (flow gennem systemisk kredsløb) Altså samlet modstand i systemisk kredsløb Hovedsageligt lokaliseret til arterioler Modstand generelt (for enkelte organer...identisk med TPR-formel) P 8 η l R = = ( ) 4 Q π r, hvor R = modstand; P = trykforskel over organet; Q = flow Analogt med Ohm s lov for elektriske kredsløb Michael og Erik Noter til fysiologi 23

204 U R =, hvor R=modstand; U = spændingsforskel; I = I strømstyrke Organers modstand (analogt med elektriske modstande) Alle kar til organer er i parallel-kredsløb i forhold til hjertet -> hvert organs modstand > TPR 1 1 1, idet = + (for parallel-kredsløb) R t R1 R2 (fx nyre-modstand = 8,5*TPR) Fleste kapillærer også i serie Kapillærer i serie R t = R 1 + R 2 Hovedstamme STADIG i parallel i forhold til hjertet R t > TPR; R 1 <R t ; R 2 <R t. Fx glomerulus-kapillærer; splanchniske system (porta-kredsløbet) 165. Angive, at blodet ikke er en Newton sk væske, samt redegøre for viskositetens hæmatokritafhængighed Blod er ikke en Newton sk væske Pga indhold af formede elementer -> Viskositet kan variere med Størrelse af røret Flow (Hastighedsgradient) Hæmatokrit Apparent viskositet (tilsyneladende) Gives ved viskositet for blod under bestemte forhold af Hæmatokrit-afhængighed (for en givne dimensioner af rør) Viskositet varierer med hæmatokrit-værdien Hæmatokrit -> viskositet SE FIG 25-14, s. 410 B&L Rør-diameter (For given hæmatokrit) SE 175 Hastighedsgradient (flow) Som rør-diameter (idet diameter -> flow ) Hastighed -> viskositet (og omvendt) SE Redegøre for Fåhræus-Lindquist effekten Rør-diameter -> under 0,3 mm -> viskositet falder -> reducering af resistans i små blodkar SE EVT FIG s. 411 B&L Forklaring Erythrocytter -> akkumulerer i aksial blodstrøm (hurtigere) Michael og Erik Noter til fysiologi 24

205 Bl.a. pga. Deres deformabilitet Plasma -> flyder i langsommere lag (ydre) --> hæmatokrit for mikrocirkulation < hæmatokrit i store kar erythrocytter passerer hurtigere i aksialstrøm (og danner aggregater ved langsomt flow) SE EVT fig s. 412 B&L Fåhræus-Lindquist effekten Erythrocytter akkumulerer i midten af kar -> Viskositet falder med diameter af kar (under vis størrelse) 167. Definere karsystemets kapacitet (compliance) og specifikke kapacitet Compliance Arteriesystem & venesystem udgøres af elastiske rør Transmuralt tryk -> udvidelse af rør Compliance = udtryk for distensibilitet af karrene (eftergivelighed) Volumentilvækst ved given tryktilvækst V C = P Muligt at se som: distensibilitet (udvidelighed*volumen) Specifik compliance I eftergiveligt system: Given volumentilvækst -> større trykstigning Hvis V lille <-> V V V Specifik compliance = P Compliance er afhængig af fyldningsgrad af system -> mindre ved stigende fyldning i.e. kræver fortsat større kraft -> strække væggen mere Bør specificeres ved hvilket tryk -> Ved tryk-volumen kurver Compliance -> aftager ved stigende tryk 168. Redegøre for ændringer af arteriesystemets specifikke kapacitet med stigende alder Vindkedel-effekt Meste energi fra systolen -> potentiel energi i aorta-væg og større arterier -> overføres til blodet ved diastolen -> Nogenlunde jævn strømning gennem arterioler i hele hjertecyklus --> elasticitet af store kar s vægge = vigtig komponent for kontinuerlig blodstrømning SE FIG 26-4 s. 418 B&L (hældning = compliance) Faldende compliance med stigende alder (tryk over 80 mmhg) Manifestation af øget rigiditet (artheroclerose) Pga progressiv ændring af kollagen & elastin-indhold Michael og Erik Noter til fysiologi 25

206 -> højere pulstryk med stigende alder (se fig , s. 424 B&L) 169. Redegøre for sammenhængen mellem karrenes vægtykkelse og transmuralt tryk (Laplace s lov) Kapillærer Når vægspænding og transmuralt tryk -> afbalancerer hinanden (ligevægt) kan følgende sammenhæng ses -> T = P r (Laplace s lov), hvor T=spænding i væg; P = transmuralt tryk; r = radius af kar T ofte = intravaskulært tryk (idet extravask. tryk = ofte negligeabelt) T = resultat af glat muskulaturs tonus i karvæg Tykvæggede kar Skal tage højde for væggens tykkelse P r σ ( som T ) =, hvor w = tykkelse af væg w Spænding i væg: kun 10 gange større i aorta <-> kapillærer med vægtykkelse taget i betragtning Konklusion Spænding i væg ved givet transmuralt tryk -> r Forklarer: kapillærer kan modstå udspilende kraft af intravaskulært tryk (uden at briste) trods ringe vægtykkelse 170. Redegøre for forskelle i kapacitetens størrelse i de serieanbragte kredsløbsafsnit og for kapacitetens afhængighed af intravaskulært tryk og karrenes konstriktionsgrad Compliance Arteriesystemet 1ml/mmHg Venesystemet 20ml/mmHg (ca. 20 gange større) Compliance Afhængig af fyldningsgrad af system (se 176) Højt intravaskulært tryk -> lav compliance Husk ballon-eksempel (svær at puste op til sidst) Altså meget lidt eftergivelig Med andre ord Volumen -> compliance Pga bindevæv (især i adventitia) -> begynder at spille rolle ved strækning -> modstår videre strækning -> compliance Glat muskulaturs tonus Kontrolleres via sympaticus Tonus -> Compliance (mindre volumen; mindre distensibilitet) Michael og Erik Noter til fysiologi 26

207 Kapillærpermeabilitet og mikrocirkulation 171 Redegøre for kapillærernes funktion som udvekslingskar Udvekslingskarrene udgøres af: - Kapillærer - Venoler Kapillærer: - Tæt forgrenede kar. - Har et kæmpe diffusionsareal (ca. 600 m 2 ) Sker ved forgrening jo længere ud i gebetet man kommer des flere forgreninger -> større tværsnitsareal efter deling end inden. - Vævene forsynes med næringsstoffer - Vævene skilles af med affaldsstoffer Forhold der gør stofudveksling i kapillærer favorabel: - Blodets lineære hastighed i kapillærer nedsættes Ca. 0,5 mm/s (ca gange mindre end aorta (50 cm/s)) Med en længde på mellem µm får man en passagetid på 1-2 sek. -> god tid til stofudveksling. - Forhold mellem overflade og volumen øges i kapillærerne i forhold til arterierne (større diffusionsareal) 172 Angive de væsentligste anatomiske forskelle mellem kapillærer fra forskellige organer samt angive kapillærernes diameter og længde Diameter: ca µm Kapillærtryk: ca mmhg Gennemsnitlig længde: µm Tre typer af kapillærer: Kontinuerlige, fenestrerede og sinusoider Kontinuerlige Forekomst: Muskler, hjerte, lunger, cutis, subcutis og hjerne Form: Hyppigst forekommende kapillær Få porer (0,02% af overfladen) Tight junctions i intercellulærrummet Uden tight junctions 20nm bredt Med tight junctions 4-8 nm bredt - tætheden af tight junctions variabel fra væv til væv. (tætte i hjerne, mindre tætte i cutis) Fenestrerede Forekomst: Organer med stor volumentransport af vand - tunica mucosa (mave-tarmkanalen), nyretubuli (peritubulære kapillærer), plexus choroideus og Michael og Erik Noter til fysiologi 27

208 spytkirtler. Form: Fenestrae (diameter ca. 70nm) - elimination af lipidlaget ved fusion af den basolaterale membran med den luminale/apikale membran. -> optræder et diaphragma i fenestra - Hydrofile områder -> øger passagemulighederne for hydrofile molekyler. Sinusoider Forekomst: Lever, milt, hypofyse, binyrer og knoglevæv Form: Større diameter end normale kapillærer µm Få tight junctions Diskontinuiteter i membranen (tillader passage for store plasmaproteiner/celler) Ufuldstændig/manglende basalmembran -> plasma næsten i direkte kontakt med parenchymceller 173 angive, at transporten af stoffer over kapillærvæggene helt overvejende sker ved diffusion Diffusion er den transportform der overvejende benyttes i kapillærerne Andre er: Filtration Pinocytose - Små molekyler som vand, NaCl, urea og glukose ydes lille modstand i kapillærporene. (også gasser bruger diffusion som transportvej over epithelet) - Vand går gennem specielle vandporer (aquaporiner) - Kat(Na + og K + )- og anioner(cl - og HCO 3 - ) + aminosyrer + glukose går gennem små porer (ca. 10 nm) 174 Definere en permeabilitetskoefficient (P) for den fraktion (A P ) af membranarealet (A), der er permeabel (A p /A), ud fra diffusionskoefficienten (D) og membrantykkelsen ( x) som P=D A p /A ( x) -1 (cm 2 (s cm) -1 ) og angive, at P bruges i de tilfælde, hvor x er ukendt Normalt skrives permeabilitet op på følgende form: D P = α h α = fordelingskoefficienten jvf. 184 D = k T B k = Boltzmann s konstant T = Absolut temperatur Michael og Erik Noter til fysiologi 28

209 B = En partikels bevægelighed i plasmamembranen h = membranens tykkelse Permeabilitetskoefficienten P derimod defineres som hastigheden af diffusion over et areal af plasmamembran for en defineret drivende kraft. Dette kan skrives vha. følgende formel: D A p A D P = P = A p A, D = α k T B x x, x = membrantykkelsen Her tager man højde for at permeabiliteten kun finder sted på en hvis del af membranens overflade. 175 Redegøre for relationen mellem kapillærvæggens permeabilitet for forskellige stoffer og disses molekylvægt og lipidopløselighed Lipidopløselige stoffer Ved forsøg vist at: - upolære stoffer kommer hurtigere ind i celler end polære stoffer. - forudsat at de har samme molekylvægt For opløselighed af et stof i et upolært opløsningsmiddel benyttes en fordelingskoefficient der er givet ved: Colie / C vand = Fordelingskoefficient - Sammenhængen mellem denne og permeabilitet ses på Fig. 1.5 i B & L. Det ses at øget fordelingskoefficient -> øget permeabilitet i plasmamembraner - Ved samme lipidopløselighed (fordelingskoefficient) ses at størrelsen (molekylvægten) spiller en afgørende rolle for permeabilitet. Vandopløselige stoffer Små uladede polære stoffer går hurtigt over membranen (i forhold til deres lipidopløselighed og vægt) Der er to grunde til dette: - De små molekyler kan gå gennem membranen mellem phospholipiderne uden at opløses heri. - Membranproteiner der medierer transporten i form af kanaler eller aktiv/sekundær aktiv transport. Michael og Erik Noter til fysiologi 29

210 Permeabiliteten af en membran til uladede polære stoffer mindskes som størrelsen af molekylet øges. Ladede stoffer (ioner) Pga. ladningen relativt uopløselige i lipid - ioner diffunderer over membranerne i ionkanaler. Konklusionen er at vandopløselige stoffer primært kommer over membranerne ved protein-medieret transport. 176 Definere begrebet kapillærrekruttering og anføre, at gennemstrømningen af de enkelte kapillærer er variabel Kapillærrekrutering: Ved afslapning af modstandskarrene (arteriolerne) vil man se en åbning af flere kapillærer. Forekommer ved: - øget muskelarbejde - øget tarmmotilitet etc. Dvs. modstandskarrene er bestemmende for antallet af kapillærer der er tilgængelige for kredsløbet. Medfører: - øget effektivt diffusionsareal - øget nutriativt flow til vævene - Den modsatte effekt fås ved konstriktion af modstandskarrene. - lukning af kapillærer etc. -> Gennemstrømningen i de enkelte kapillærer varierer Michael og Erik Noter til fysiologi 30

211 Iltforsyning til vævene 177 Redegøre for kredsløbets betydning for iltforsyningen til vævene Kredsløbets funktioner: - transport af næringsstoffer over store afstande Herunder selvfølgelig Ilt - Transport af affaldsstoffer etc. Dette er den primære funktion Det gælder at transporten af ilt fra blodbanen til vævene er en diffusionsproces. - drives af gradienterne mellem blod og væv. I blod: - ilt transporteres primært bundet til Hæmoglobin - En del af ilten transporteres frit i blodet Pga. O 2 og CO 2 lipofile natur diffunderer de relativt frit til cellerne 178 Redegøre for de faktorer, der er af betydning for ilt- og kuldioxidtensionerne i vævene Se Respirationsfysiologi 179 Angive organvariationer m.h.t. udnyttelsen af arterieblodets iltindhold Udnytningen i hvile er i gennemsnit 40 ml O 2 /l blod for hele organismen De enkelte organer vil herunder have store variationer i ilt udnyttelsen i forhold til hinanden. Denne er at finde i Documenta physiologica dog er yderste højre række ikke inkluderet i det til eksamen udleverede eksemplar HUSK DEM Michael og Erik Noter til fysiologi 31

212 Væskebevægelse over kapillærmembranen og lymfedannelse 180 Angive, at nettofiltrationen fører til lymfedannelse typisk med en hastighed på 3-5 liter døgn -1 Normalt vil man finde en lymfedannelse på ca. 3-5 liter døgn -1 Baggrunden for lymfedannelse: Kapillærer ikke fuldstændig impermeable overfor store molekyler - mere end 50 % af plasmaproteinmængden findes i interstitsialrummet. - Drænagen tilbage til karbanen medieres af lymfesystemet -> lymfekapillærer starter blindt i interstitset -> lymfekar der løber sammen i stadig større kar -> ductus thoracicus / ductus lymfaticus dexter -> v. brachiocephalica sinister Lymfekapillærer Tyndere endothel end kapillærer Fastgjort til omgivende væv -> muskelkontraktion medfører åbning af lymfekapillærerne (dvs. lettere for proteiner, celler at træde ind) Klapsystem der presser lymfen centralt mod karbanen 181 Opskrive Starling-ligningen og redegøre for de størrelser, der indgår i ligningen, samt angive omtrentlige værdier for de tryk, der indgår i ligningen anvendt på kontinuerlige kapillærer e F = K P P σ π π e Fc [( ) ( )] c P c = Kapillærtrykket Kapillærtrykket er ca mmhg P i = Interstitieltrykket Interstitieltrykket er 0 mmhg π e p = Plasmas kolloidosmotiske tryk Dette er defineret som det osmotiske tryk fra plasmaproteiner i kapillæret. Ligger på ca. 25 mmhg (ca. 3,6 kpa) π e i = Interstitielle kolloidosmotiske tryk Defineret som det osmotiske tryk fra plasmaproteiner i interstitset Ligger på ca. 4 mmhg (ca. 0,5 kpa) σ = reflektionskoefficienten Fraktionen af plasma protein molekyler der reflekteres på kapillærvæggen følgende kollisioner i p i Michael og Erik Noter til fysiologi 32

213 K Fc = Kapillære filtrationskapacitet Korresponderer til permeabiliteten og måles i enheden: ml væske pr min pr kpa i 100 g væv (ml/min kpa 100 g væv) Afhænger af vævstypen etc.: I benene vil værdien være Definere filtrationskoefficient og filtrationskapacitet Filtrationskoefficient: L P : udtrykker den volumenhastighed, hvormed vand kan transporteres gennem et udsnit af membranen på 1 cm 2 ved et trykfald på 1 mm Hg (hydraulisk permeabilitet). Enheden er: nl/(sek cm 2 mmhg) Filtrationskapacitet: K Fc = L P A A = areal L P = filtrationskoefficient Det betyder at enheden bliver nl/(sek mmhg). 183 Redegøre, med udgangspunkt i Starling-ligningen, for mulighederne for fremkomst af ødem Som beskrevet i 190 består starlingkræfterne af forskellen mellem det interstielle tryk og trykket i plasma/kapillæret. Hydrostatiske trykforskel Kapillærtrykket: - presser væske ud af karbanen Interstitieltrykket: - Presser væske ind i karbanen Kolloidosmotiske forskel Plasmas kolloidosmotiske tryk: - suger væske ind i karbanen ved osmose Interstitielle kolloidosmotiske tryk: - suger væske ud fra karbanen ved osmose Kolloidosmotiske tryk: Plasmas samlede kolloidosmotiske tryk er ca mmhg Udgøres for størstedelen af ioner + stoffer andre stoffer der let diffunderer over membraner. -> større proteiner med koncentrationsgradient - ingen evne til fri diffusion - skaber et kolloidosmotisk tryk på ca. 25 mm Hg Michael og Erik Noter til fysiologi 33

214 Starlingligningen beskriver disse kræfter og resultater er hvad vej flowet af vand vender og dettes størrelse. Dvs. at ødemer kan beskrives udfra faktorer der ændrer på starlingligningen så man får et nettoindløb af vand til interstitset der er højere end den mængde der kan fjernes via lymfesystemet. Årsager til ødem: - forhøjet kapillær/hydrostatisk tryk - hjerteinsufficiens - øget blodvolumen - abnormt lavt kolloidosmotisk tryk i plasma (nedsat plasmaprotein) - alkoholisme - anden malnutriation (hungerødem) - nefrotisk sygdom - Forhøjet interstitielt kolloidosmotisk tryk - øget kapillærpermeabilitet (øget filtrationskoefficient eller ændring af reflektionskoefficienten) - brandsår - inflammation Dette er ting der kan forklares ud fra starlingligningen af andre årsager skal nævnes: - Lymfatisk obstruktion - tumorindvækst - elefantiasis - inaktivitet 184. Redegøre for nogle af de mekanismer, som normalt beskytter imod ødemdannelse Venetryk Kan øget med ca. 15mmHg før synligt ødem optræder Beskyttende mekanismer Protein-washdown Øget venetryk (dermed filtration) -> nedsættelse af interstitielle proteinkoncentration (π i ) Proteinfortyndingen har karakter af negativ tilbagekoblingsmekanisme -> virker automatisk bremsende Herudover -> lymfestrømmen tiltager (modvirker yderligere) Interstitialrummets compliance Hvis den er lav -> kun ubetydelige mængder vævsvæske kan akkumuleres -> vævstrykket stiger -> modvirker yderligere influx Stor compliance -> store mængder væske kan ophobes Kontinuerlig lymfestrøm -> sørger for væskefjernelse Michael og Erik Noter til fysiologi 34

215 Kan skabes ved at bruge venepumpen Mange klapper i lymfekarrende (som i vener) Ved sammentrækning af glat musk. I lymfekar s væg Ved fx massage = muligt at øge lymfestrøm 185. Redegøre for lymfekarsystemet som et overflow-system og for mulige årsager til lymfogent ødem (aflukning af lymfekar) Overflow-system Funktion = at dræne overskydende filtreret interstitialvæske Inkl. Store partikler & proteiner (og fedt i tarm) -> forhindrer ødem eneste måde: filtrerede proteiner -> tilbage til blod Lymfogent ødem Ved aflukning af lymfekar -> legemsdel (som aktuelt lymfekar drænerer) -> svulmer op (ophobning af vævsvæske = lymfeødem) fx Ødelæggelse af lymfesystem ved operation (ofte) fx hævelse af arme -> fjernelse af lnn. ved cancer mammae Medfødt mangelfuld udvikling Elefantiasis Tropesygdom Skyldes trådorm (filaria) -> slår sig ned i lymfesystemet -> ødem kan få groteske dimensioner 186. Redegøre for, at lymfens proteinkoncentration fra forskellige vævsområder er forskellig, samt for koncentrationens relation til kapillærernes proteinpermeabilitet g /100 ml KOLLOIDOSMOTISK TRYK (π) mmhg Hjerne 0,0 0 Subcutis 2,0 7 Muskel 2,0 7 Ductus thoracicus 3,5 12 Lunge 4,0 14 Tarm 5,0 18 Nyre 6,0 22 Lever 7,0 25 Værdier for prot. Konc. i lymfe fra forskellige organer + tilsvarende π Lymfens proteinkoncentration Forskellig fra organ til organ Pga forskellig kapillærpermeabilitet for proteiner Fx lever (høj) > lunge > tarm > ekstremitet (lav) Andre faktorer bestemmer også lymfens proteinkonc. Bl.a hastighed af lymfestrømmen Konc. -> lymfeflow Fx forøgelse af venetryk Michael og Erik Noter til fysiologi 35

216 Modstandskarrene 187 Redegøre for arterioler og små arteriers funktion som modstandskar Arterioler/små arterier: - Indeholder færre elastiske fibre end større arterier - Indeholder relativt mere muskulatur end større arterier - Muskulaturen innerveres af sympatikus (norepinephrin som transmitter) -> Virker på α-adrenerge receptorer - α-adrenerge receptorer medierer konstriktion (kontraktion) Kredsløbets resistens er overvejende lokaliseret til disse kar Funktion: - Styring af perfusion (ligger umiddelbart inden kapillærgebeterne) Jvf. evt Essentielle for opretholdelse af det arterielle blodtryk Dette sker via deres normale kartonus Eks.: Hvis alle modstandskar simultant dilaterede ville man se et voldsomt og instantant blodtryksfald. Ideelle til opretholdelse af modstand jvf. evt Definere begrebet kartonus Basal kartonus er den konstriktionsgrad der til stadighed opretholdes i karrene - Denne er afhængig af det autonome nervesystem Primært via sympatikus Pga. af basaltonus er det muligt at regulere både reduktion og forøgelse af modstanden. - Andre faktorer der spiller ind er formentligt metaboliske faktorer NO, prostacyklin, etc. 189 Angive lokale og generelle funktioner, som regulering af arterioletonus skal tilgodese Jvf Skitsere relationen mellem perfusionshastighed og perfusionstryk i organer og væv, der udviser autoregulering (autoregulation) af gennemblødningen. Se fig Jvf. 200 Michael og Erik Noter til fysiologi 36

217 191. Redegøre for myogene, nervøse, humorale og lokale metaboliske/kemiske faktorer, der påvirker arteriolernes tonus Myogene respons (autoregulation) (data fra kar i skeletmuskulatur) SE 199. Vaskulær glat muskulatur -> kontraherer som respons på øget transmuralt tryk -> relaxeres som respons på mindsket transmuralt tryk Ukendt mekanisme (evt øget Ca 2+ ved stræk) Respons = uafhængigt af epithel Vigtig ved overgang fra liggende -> stående position (SE 202) Lokale metaboliske/kemiske faktorer Endothel-medieret (afhængigt af endothel) Øget flow -> vasodilatation af resistans-kar Via NO (SE CELLEBIOLOGI) Respons på shear stress af endothel -> frigivelse af endothel Andre vasodilatorer (ved påvirkning -> endothel) Via NO-frigivelse ACh, ATP, bradykinin, serotonin, histamin Ukendt mekanisme Prostacyclin Metabolisk regulation Hvis vævsforbrug af O 2 -> øget frigørelse af vasodilator metabolitter Præcis mekanisme IKKE kendt Vasodilatoriske metabolitter (der er kendt) Adenosin, [K + ], [H + ], [PO 4 2- ], osmolaritet p CO2, P O2 Nervøse Kar er innerveret af sympatiske nervesystem (T1-L2 segment af med. Spin.) Kontraktion reguleres af vasomotorisk center (med. Oblongata) Holder kar under sympatisk tonus SE 213 Via Baroreceptorer Thermoreceptorer Receptorer i skeletmusk. Nogle kar innerveret af parasympaticus: i -> Hoved & viscera (cranial del) Genitalier, blære, tarm (sacral del) -> lille effekt på totale vaskulære modstand (pga få kar innerveret) Nervøse faktorer regulerer Global kontrol af gennemblødningen (lokal reg. Styres af andre faktorer)) Humorale Effekt af adrenalin & nordrenalin (fra binyremarv) Michael og Erik Noter til fysiologi 37

218 Afhænger af receptor-type på modtager organ Skeletmusk Lav [adrenalin] -> dilaterer resistans kar Høj [adrenalin] -> kontraherer kar Hud Adrenalin -> vasokonstriktion Effekt under fysiologiske forhold Mindre <-> noradrenalin fra sympatiske nerveterminaler Angiotensin-II Stærkt karkontraherende SE NYREN FYS Vasopressin Karkontraherende (SE EVT NYREN FYS) 192. Angive omtrentlige værdier for perfusionshastigheder og perfusionskoefficienter i skeletmuskulatur, hjerne, hjerte, lever og nyrer hos det normale hvilende individ SLÅ OP!!!!!!! PERFUSIONSHASTIGHED ML/MIN PERFUSIONSKOEFFICIENT ML/MIN X 100 G Skeletmuskulatur Hjerne Hjerte Lever Nyrer Redegøre for eventuelle ændringer i disse størrelser ved muskelarbejde, stillingsændringer og blodtab Ændringer ved muskelarbejde Intrinsic mekanisme overtager kontrol med blood-flow (i hvile dominerer neural) -> Vasodilatation i aktive muskler pga ophobning af metabolitter perfusionkoefficient kan stige gange -> Vasokonstriktion i inaktive væv (fx splanchnicus, nyre...ikke hjerne/hjerte) pga generel sympatisk øget aktivitet Ændringer ved stillingsarbejde (fra liggende -> stående) Stort øget transmuralt tryk i nedre extremiteter -> konstriktion af resistanskar (svar på stræk...intrinsic mekanisme) flow stopper i fleste kapillærer (ellers ødem) -> mindsket kapillær filtration indtil π p & P i <-> øget P c (se 190) Ændringer ved blodtab (akut) -> massiv fyring fra vasoconstrictor-region -> via sympaticus Negligeabel effekt på resistanskar fra (dominerende intrinsic kontrol) Hjerne Hjerte Michael og Erik Noter til fysiologi 38

219 Kraftig vasoconstriktion af resistanskar fra Hud Nyre Splanchnicus-gebet Michael og Erik Noter til fysiologi 39

220 Venesystemets fysiologi 194 Angive, at ca. halvdelen af blodvolumenet befinder sig i de små vener, der udgør et mobiliserbart reservoir, idet denne del af venesystemets kapacitet er stor og variabel. I hvile indeholder venesystemet ca. 70% af det totale blodvolumen (heraf ligger ca. 50% af det totale i de små vener) Kapacitanskar: - tyndvæggede, relativt uelastiske med stor eftergivelighed - Store volumenændringer -> kun små trykforandringer Compliance (jvf. 176) 195 Angive, at det venøse reservoir styres via det sympatiske nervesystem Tonus i venerne primært bestemt af det sympatiske nervesystem - ikke kemisk påvirket -> øget noradrenalin/adrenalin medfører: - karkonstriktion medieret af α-adrenerge receptorer -> mindsket bloddepot i venerne 196 Redegøre for mekanismerne bag blodets strømning gennem venesystemet, herunder for betydningen af muskelaktivitet, muskelvenepumpen og respirationsbevægelser Mekanismerne består af: Veneklapperne Muskelaktiviteten (muskelvenepumpen) Respirationsbevægelser Veneklapperne: Sørger for at ensrette blodet mod hjertet dvs. man undgår reflux af blod. Muskelaktivitet: Muskelvenepumpen benytter at de dybe vener ligger mellem skeletmuskulaturen. -> ved kontraktion af muskulatur opnås et tryk på venerne. -> presser blodet gennem venerne - pga. veneklapperne altid mod hjertet. De overfladiske vener har kontakt med de dybe vener. - når venepumpen arbejder overflyttes blod fra overfladen til dybden. Respirationsaktivitet: Fungerer som venepumpe i de centrale vener - ved inspiration fås et trykfald i thorax og en trykstigning i abdomen. Pga. diaphragmas funktion som stempel (diaphragma trykker indholdet af bughulen sammen ved inspiration, og samtidig øger den størrelsen af thorax derved fås trykforskellen) Michael og Erik Noter til fysiologi 40

221 -> Man ser derfor at trykgradienten driver blodet op mod hjertet. 197 Definere det venøse indifferenspunkt og angive, at det typisk ligger nogle cm under diaphragma Det venøse indifferenspunkt er det sted i kredsløbet hvor trykket ikke ændres på trods af legemets stilling. Punktet ligger typisk nogle cm under diaphragma 198 Angive omtrentlige værdier for tryk i periferien og centrale vener hos en liggende person I overfladiske subcutane vener på ekstremiteterne: Perifert: ca. 12 mmhg Proksimalt: ca. 6 mmhg Det centrale venetryk hos den liggende person: CVP: ca. 3-8 mmhg 199 Beskrive venesystemets tryk- og volumenforhold ved stående og liggende stilling, muskelaktivitet, synkope, kraftige g-påvirkninger, klapsufficiens og overtryksventilation Stående/Liggende stilling jvf. 170 Muskelaktivitet: Jvf.205 Synkope: Pludselige bevidsthedstab som følge af blodtryksfald - Fremkaldes emotionelt eller orthostatisk Orthostatisk: jvf. 170 Emotionelt: Vasovagal syncope - Kraftig parasympatisk udladning og sympatisk hæmning -> bradykardi eller evt. sinus arrest i sek. - venøs og arteriel dilatation -> fald i blodtryk og det centrale venøse tryk -> nedsat preload derved nedsat cardiac output. -> besvimelse når hjernens iltforsyning er insufficient. Kraftige g-påvirkninger: Dette er en kraftig forøgelse af tyngdefeltet -> forskydning af blodet mod den kropsdel der vender nedad Normale situation til benenes vener -> kan medføre synkoper (black-out) I de centrale dele af kredsløbet ses: Michael og Erik Noter til fysiologi 41

222 -> forskydning af blodet mod de basale dele af lungerne - kan medføre læsioner/overrivninger som følge af trykforøgelsen. Klapinsufficiens: Ved klapinsufficiens vil muskelpumpens normale funktion være kompromiteret. - Virker modsat hensigten Blodet kan løbe tilbage mod tidligere afsnit og forøge trykket og volumenet der. Ved klapinsufficiens i vv. communicantes (mellem dybe og superficielle vener) ses der: Muskelvenepumpen skubber blod mod de overfladiske vener. - medfører stort tryk i de superficielle vener -> varicer (åreknuder) Overtryksventilation: Dette er tilstande hvor normal respiration er standset: - lungeoperationer - hjerteoperationer - mund til mund metoden -> ændringer i trykforholdene i det pulmonale kredsløb - øger det gennemsnitlige alveoletryk -> mindsker det transmurale tryk i lungekapillærerne Dette betyder at gennemblødningen af lungerne vanskeliggøres. Michael og Erik Noter til fysiologi 42

223 Kredsløbsregulering/det aterielle blodtryks regulering 200 Redegøre for det arterielle blodtryk og anføre normale værdier for trykkene i det systemiske og det pulmonale kredsløb (systolisk og diastolisk), både i liggende og i stående stilling Det arterielle blodtryk deles i to dele: Systoliske Dette er defineret som det maksimale arterielle blodtryk under en hjertecyklus. Diastoliske Dette er defineret som det minimale arterielle blodtryk under en hjertecyklus. Blodtrykket afhænger af en del faktorer som kan inddeles i to grupper: Fysiologiske Cardiac output Hjertefrekvens Slagvolumen Perifer modstand Fysiske (påvirkes af de fysiologiske faktorer) Arterielt blodvolumen Arteriel compliance Normalværdier: Liggende stilling: Systemiske kredsløb: 120/80 mmhg Pulmonale kredsløb: 25/10 mmhg Stående stilling: Systemiske kredsløb: SLÅ OP Pulmonale kredsløb: SLÅ OP 201 Redegøre for det arterielle middelblodtryk og pulstrykket ved fysisk arbejde, fysiske og psykiske stress-situationer, søvn og stigende alder Ud fra de systoliske og diastoliske tryk kan man definere middelblodtrykket Middelblodtrykket: Bestemmes som arealet under den arterielle trykkurve divideret med længden af hjertecyklus. Se fig i B & L side 420 Kan estimeres som: P a = Diastoliske blodtryk af pulstrykket Bestemmende for middelblodtrykket er de samme fysiologiske determinanter som for det normale blodtryk. Cardiac output (kan øge eller sænke arterielle blodvolumen - ved øget blodvolumen (større indløb end udløb på arteriesiden) Michael og Erik Noter til fysiologi 43

224 -> væggene strækkes og trykket øges - ved nedsat blodvolumen (modsat effekt) Perifer modstand (ligeledes bestemmende for arterielle blodvolumen.) - Ved øget modstand øges blodvolumenet. - mindsket tilbageløb, samme cardiac output -> større mængde blod i arterierne. -> samme effekt som ved cardiac output - nedsat modstand har modsatte effekt. De fysiske determinanter Arteriel kompliance - denne er bestemmende for hvor hurtigt middel blodtrykket indstiller sig på sin nye ligevægt. Det normale middelblodtryk i liggende stilling er ca. 90 mmhg Pulstrykket: Forskellen mellem det systoliske og diastoliske blodtryk - Bestemmende for dette er mange af de samme effekter der er bestemmende for middelblodtrykket. Fysisk arbejde: Ved begyndelsen af fysisk arbejde vil man se en nedsat total perifer modstand (TPR) - pga. man samtidig får et øget cardiac output vil man få en lille blodtryksstigning eller i hvert fald et status quo. -> frigives norepinephrine fra nerveender på karrene - vigtig for opretholdelsen af normalt/forhøjet blodtryk. Ved den stigende kropstemperatur ser man at overfladiske kar i huden dilateres. -> nedsat TPR dette ville normalt sænke blodtrykket - modvirkes af karkonstriktion i nyrer, milt og andre væv der ikke benyttes ved den fysiske udfoldelse. - Øget cardiac output Dvs. at man generelt vil se en lille forøgelse af middelblodtrykket eller et fastholdt niveau. Normalt vil det systoliske blodtryk stige mere end det diastoliske -> forøget pulstryk - medieres primært af større slagvolumen Michael og Erik Noter til fysiologi 44

225 Fysiske og psykiske stress situationer: Ved stressede situationer vil man få en øget frigivelse af norepinephrin fra de sympatiske nerveender på blodkarrene. -> forøget karkonstriktion der igen bevirker at hjertet skal pumpe mod en større modstand. - Dette medfører at både middelblodtrykket og pulstrykket vil stige Søvn: Her øges parasympatikus tonus (acetylcholin som transmitter) -> nedsat hjertefrekvens, (lidt) nedsat kontraktilitet -> nedsat cadiac output + nedsat sympatikus -> yderligere nedsat hjertefrekvens, vasodilatation. -> nedsat middelblodtryk og pulstryk Stigende alder: Her nedsættes compliance - forkalkninger, arteriosclerose etc. -> stigende blodtryk, da væggene stives af og derved ikke kan presses udad. -> samme volumen der pumpes rundt i kredsløbet udøver et større tryk end ellers. Det gælder specielt for det systoliske blodtryk 202 Beskrive intravaskulær blodtryksmåling Denne metode består i at man indfører et kateter i karbanen - Kateteret forbindes med et membranmanometer Metalmembranen på manometeret forskydes i takt med blodtrykssvingningerne. -> forplantes via væsken i kateteret - Membranbevægelserne omformes til modstandsændringer i et elektrisk kredsløb. - De inducerede spændingsændringer kan via en forstærker registreres via en skriver så der optegnes en kurve over de normale arterielle blodtrykssvingninger. 203 Redegøre for ublodig blodtryksmåling vha. pshygmomanometer, dels palpatorisk og dels auskultatorisk, herunder forekomsten og betydningen af de Korotkoffske lyde Denne metode benyttes primært i klinikken: Blodtryksapparat (pshygmomanometer) Består af: - Blodtryksmanchet - Kviksølvmanometer - Ballon/pumpe med ventiler - Forbindelsesslanger mellem pumpe, manchet og manometer. Michael og Erik Noter til fysiologi 45

226 Manchetten sættes som regel på venstre overarm - pumpes under målingen op til et tryk der er større end det forventede systoliske blodtryk. - Blodtrykket kan nu registreres palpatorisk eller auskultatorisk. Palpatorisk: Her palperes pulsen i f.eks. a. radialis. - når manchettens tryk er højere end det systoliske tryk vil man ikke kunne føle en puls. -> langsomt lukkes luften ud af manchetten til man kan mærke pulsen = systoliske blodtryk. Auskultatorisk: Her anvendes et stetoskop, anbragt over a. brachialis - Når manchettens tryk er højere end det systoliske blodtryk vil der ikke passere noget blod. -> Langsomt lukkes luften ud af manchetten til man kan høre en klar bankene lyd i stetoskopet (Korotkoffske lyd) = systoliske blodtryk - Korotkoffske lyd menes at komme fra turbulens i arterien pga. trykket fra manchetten. -> Man fortsætter med at lukke luft ud af manchetten indtil den bankende lyd ophører = diastoliske blodtryk - Her skabes ikke længere turbulens som følge af manchettens tryk på arterien Redegøre for reguleringen af det arterielle blodtryk, herunder de arterielle baroreceptorer og deres afferente nerver, de cardiovaskulære centre i medulla oblongata, højere centre af betydning for blodtryksreguleringen, hjertets innervation, arteriolernes innervation og venernes innervation Perifere receptorer Arterielle baroreceptorer Sinus caroticus (udvidet område af a. carotis interna) Strækreceptorer Responderer på stræk af væg & deformation af blodkar Pga ændringer blodtryk Øget blodtryk -> øget fyringsfrekvens i aff. Fibre Og omvendt Mere sensitiv Ændring af tryk -> større effekt end Differential-sensor Større fyring ved systolisk <-> diastolisk Effektivt område 60mmHg (Min. fyring) - 200mmHg (max. Fyring) -> sinus nerven (Herings nerve) Michael og Erik Noter til fysiologi 46

227 -> n. glossopharyngeus -> nucleus tractus solitarius (NTS) i med. Oblongata Stimulation af NTS (af strækreceptorerne pga øget blodtryk) -> inhibering af sympatiske impulser til perifere blodkar via inhibering af vasoconstrictor-regioner SE CNS-regulering ( ) -> perifer vasodilatation -> sænket blodtryk bidrag fra bradykardi -> via aktivation n. vagus Arcus aortae Strækreceptorer Som før (mindre effektfuld) Differential-sensor (som før) -> afferente fibre i n. vagus -> NTS (som før) Samlet effekt (baroreceptor-refleks) Hurtig reaktionstid -> nøglerolle for korttidsregulering af blodtryk ved ændringer af V, CO, Perifer modstand Ved langvarige blodtryksstigninger -> adaptation ses -> reset af beroreceptorer (fx ved hypertension) (langtidsregulering via nyren...væske input <-> væske output) Cardiopulmonære baroreceptorer Lokalisation Atrielle, ventrikulære, pulmonære kar Atrier A-receptorer Aktiveres af spænding under kontraktion af atriet B-receptorer Aktiveres af spænding under fyldning af atriet Impulser -> afferente vagale fibre -> vagalt center i medulla oblongata -> øget renalt blood-flow (og urin) (via mindsket symp. aktivitet) -> øget puls (via sinus-knude) (via øget symp. aktivitet) -> inhiberer vasoconstrictor-center i medulla oblongata -> mindsket frigivelse af Angiotensin, aldosteron, ADH Samlet effekt (cardiopulmonær refleks)) Tonisk aktive -> kan ændre perifer modstand Michael og Erik Noter til fysiologi 47

228 Svar på ændringer i intracardielt, venøst, pulmonært vaskulært tryk fx ved blødning (omvendt effekt af ovenstående stimulation, selvfølge) Kemoreceptorer Lokalisation Arcus aortae; glomus caroticum Opbygning Små, meget vaskulariserede Responderer på Ændringer af p O2 (lav ->..hovedeffekt), p CO2 (høj ->..lille effekt<-> centrale kemorecept.), ph (som p CO2 ) Effekt Især regulation af respiration Har dog lille indflydelse på vasomotoriske reflekser -> stimulerer vasoconstrictor regioner -> øget tonus Hud & viscera Smertefuldt stimuli -> pressor / depressor-respons (se ) for hhv. Hud / viscera Pulmonære reflekser Inflation af lunger -> starter refleks -> systemisk vasodilatation -> BT Sammenfald af lunger -> systemisk vasokonstriktion Afferente fibre i n. vagus CNS-regulering Medulla oblongata Generelt om Ikke anatomiske centre; = fysiologiske centre Har begge forbindelse med NTS Regulerer cardiovaskulær aktivitet Tonisk aktive Reflekser/humoral stimuli (fx noradr.) kan øge aktivitet Pressor region Dorsale laterale medulla oblongata Stimulation -> () Vasokonstriktion Øget kontraktilitet (myokardiet) Øget puls Michael og Erik Noter til fysiologi 48

229 Depressor region Ventromedialt og caudalt for pressor region Stimulation -> Sænket blodtryk Via direkte spinal inhibition Via inhibition af pressor region Medulla spinalis Vasokonstriktor-regioner ( ) -> medulla spinalis (T1-L2...evt T3) columna intermediolateralis -> ud via radices ventrales -> rami com. albi -> synapse i ganglier (evt. Oppe/nede) -> perifere nerver -> blodkar Hypothalamus Nødvendig for optimal funktion af cardivaskulære reflekser Stimulation af Anterior hypothalamus -> BT & bradycardia Posterolateral region -> BT & tachycardia Indeholder også temperatur-regulerende center (af vasokonstrikt/dilat.) Cerebrum Stim. Af mot. & præmot. Områder -> kan ændre BT (normalt pressor-respons) Centrale kemoreceptorer Region af medulla oblongata P aco2 -> vasokonstriktion (-> øget perifer modstand) Og omvendt Kan også stimuleres af ph (via ændringer af cerebrospinalvæske...) SE RESP. FYSIOLOGI 205. Redegøre for kompensatoriske mekanismer ved større blodtab Se evt. fig B&L Kompensatoriske mekanismer Sekundære ændringer -> modvirker initielt blodtab (negativt feedback) Baroreceptor-reflekser Reduktion af middelblodtryk & pulstryk (ved blødning) -> stimulation af baroreceptorerne -> reduktion af vagal tonus -> øget sympatisk tonus --> øget puls (begge ) --> øget kontaktilitet (begge ) -> generaliseret venokonstriktion Michael og Erik Noter til fysiologi 49

230 hæmodynamisk = tranfusion af blod (øget brugbart blodvolumen) -> kontraktion af blodreservoir r (kar tonus) kutan, pulmonær, hepatisk også som transfusion af blod Vasokonstriktion -> minimerer BT-fald (ved blødning) Sinus caroticus mere effektive arcus aorta-recept. Også akt. Sæs især ved Kutant, skeletmusk. Splanchnicus-gebet Uændret tonus (eller næsten) Hjerne-, koronar-kar Nyre-kredsløb Lille blodtab -> ingen ændring (stort set) Stort blodtab -> kraftig aflukning Langvarig vasokonstriktion -> kan medføre iskæmi af splanchnicus & renes -> evt. Dø af nyre fejl dage senere Kemoreceptor-reflekser BT -> under 60mmHG -> ikke yderligere respons fra baroreceptor refleks Lavt BT -> kan stimulere perifere kemoreceptorer (pga hypoxi) -> øger perifer vasokonstriktion -> øget respiration -> øget venøst tilbageløb (SE 205.) Cerebral iskæmi BT -> under 40mmHg -> Cerebral iskæmi -> aktivering af sympatoadrenal system -> meget kraftigt sympatisk udladning mange gange højere end fra barorecept. -> øget kontraktilitet / vasokonstriktion Endnu større grader cerebral iskæmi -> aktivering af vagale centre -> bradykardi (forværring af hypotension) Reabsorption af vævsvæsker Hypotension (arteriel), arteriole konstriktion, nedsat P v -> nedsat hydrostatisk tryk i kapillærer -> reabsorption af væske -> blod -> fortynding af blod (π ) ca. 1L/time (gennemsnits person) -> Intracellulær væske -> extracellulærrum (langsomt) Michael og Erik Noter til fysiologi 50

231 Endogene vasokonstriktorer Katecholaminer -> frigivet fra binyremarv (stimuli som sympaticus-udladning) Plasmakonc. Op til 50 gange niveau efter kraftig blødning (dyr) Vasopressin (ADH) Postent vasokonstriktor (fra neurohypofysen) -> frigives som respons på blødning (via baroreceptorer) Renin -> frigives som respons på mindsket renal perfusion (SE NYRE FYS) -> angiotensinogen -> Angiotensin-I -> angiotensin-ii AngII = MEGET potent vasokonstriktor -> øger sekretion af aldosteron Renal bevarelse af salt & vand Væske & elektrolytter -> bevares af nyren (ved blødning) Efter stimuli fra ADH, (vand) Aldosteron (frigivet som ) Na + -reabsorption Medfølgende vand Dekompensatoriske mekanismer (positivt feedback) Sekundære ændringer -> forværrer initielt blodtab (negativt feedback) Hjertesvigt Hypotension -> mindsker koranar-gennemblødning -> nedsat ventrikelfunktion -> yderligere hypotension Acidose Via mælkesyre (-> nedsætter hjertefunktion) CNS undertrykkelse Nedsat cerebralt blood-flow (SE ) Afvigelser i blod koagulation (blodprop) Reticuloendotheliale system Mindsket immunforsvar Bakterier -> frigiver endotoxiner -> generaliseret vasodilatation 206. Redegøre for de kardiovaskulære konsekvenser af nedsat gennemblødning af CNS (cerebralt iskæmisk respons) SE 214 (Cerebral iskæmi...kompensatoriske mekanismer) Stopper blood-flow efter 5 sek -> bevidstløshed Efter flere min -> irreversibel hjerneskade Michael og Erik Noter til fysiologi 51

232 207. Definere respiratorisk arytmi Definition: Inspiration Forøget hjertefrekvens ses (evt pga fald i intrathorakalt tryk) (evt pga strækreceptorer) Expiration Nedsat hjertefrekvens ses Michael og Erik Noter til fysiologi 52

233 Måling af blodgennemstrømningshastighed i væv og organer Direkte måling af blodgennemstrømningshastighed 208 Angive, at referencemetode til måling af blodgennemstrømningshastighed med andre metoder - er åbning af venen fra organet med direkte måling af det udstrømmende blod pr. tidsenhed med måleglas og stopur, samt at en fejlkilde er ændring af modstanden ved proceduren Referencemetode: - Åbning af venen fra det organ man vil måle på - Opsamling af blod herfra i måleglas - Opsamlingstiden måles med stopur Fejlkilder: - Ved at åbne venen vil man nødvendigvis ændre modstanden gennem organet -> ændring af den gennemstrømmende mængde blod (man øger modstanden -> undervurdering af blodmængden) Fick s princip m 209 Redegøre for Fick s princip, herunder opskrive ligningen: FA (Ca C v ) =, dt og angive forudsætninger for dens anvendelse. Fick s princip bygger på massebevarelse Det er deriveret fra følgende fakta: - mængden af oxygen til leveret til lungekapillærerne + mængden af oxygen der kommer ind i lungekapillærerne fra alveolerne = mængden af oxygen der transporteres væk fra kredsløbet. - forudsætningerne for at ovenstående gælder er følgende: - Der sker ikke tilførsel eller fjernelse af oxygen på andre måder end de nævnte. - Der hersker steady-state i systemet Forekommer ikke deponering/omdannelse af ilt. -> dette fører frem til følgende ligning FA C a(o2) = V O2 + FA C v(o2) V Denne ligning kan omskrives til følgende: O2 = FA Ca(O2) FA C v(o2) = FA (Ca(O2) C v(o2) ) = FA = flowhastighed Michael og Erik Noter til fysiologi 53 m dt

234 V O2 = Iltoptagelsen i lungerne pr. min. C a(o2) = Koncentrationen af ilt i arterielle blod C v(o2) = Koncentrationen af ilt i venøst blod 210 Redegøre for brugen af Fick s metode til bestemmelse af hjertets minutvolumen, samt til måling af nyrernes og leverens gennemblødningshastighed. Hjertets minutvolumen Hvis man ser på formlen i 218 kan man derudfra bestemme hjertets minutvolumen Følgende værdier benyttes: Oxygenoptagelse under hvileomstændigheder: 250 ml min -1 Koncentrationen af oxygen i arterieblod: 200 ml min -1 Koncentrationen af oxygen i veneblod: 150 ml min -1 Ud fra de ovenstående kan man beregne flowet af blod gennem lungerne og dermed gennem hjertet da alt blodet i lungekredsløbet kommer fra højre ventrikel og outputtet fra højre ventrikel er lig outputtet fra venstre ventrikel. Herunder er regneeksemplet givet: FA = C V O2 a(o2) C v(o2) Nyrernes gennemblødningshastighed Jvf ml min = 200ml L 150ml L 5,0 L min Leverens gennemblødningshastighed Pga. leverens evne til at ekstrahere en række stoffer er det muligt at: - bestemme splanchnicussystemets gennemblødning - Leverens gennemblødning Dette ved samme princip som for nyrerne Indikatorfortyndingsprincip 211. Redegøre for fortyndingsprincip (Stewart-Hamilton-Henriques, bolus metoden) med elimination af recirculationens indflydelse Baseret på massebevarings-princippet Legemsfaserne Volumen kan bestemmes Kendt mængde indikatorstof injiceres (bolus) Skal fordele sig i netop ønskede fase Efter fuldstændig fordeling -> indikatorkoncentration i pågældende fase bestemmes -> Fasens volumen= injiceret totalmængde / målt konc. Michael og Erik Noter til fysiologi 54

235 Indikator for plasma Serumalbumin mærket med radioaktivt jod / Evans blue bruges Binding til serumprot. Fejlkilde Begge indikatorer forlader blodbane i vis udstrækning (før opblanding er fuldstændig...se 221) Dette tages der hensyn til Ved extrapolation -> injektionstidspunkt (af indikatorkonc.) Indikator for samlet volumen Tritium-vand SLÅ DETTE OP FOR ANDRE LEGEMSFASER Hjertets minutvolumen Injektion af bolus af passende indikatorsubstans Intravenøst / mere centralt i højre side af kredsløb (via kateter) Multiple arterielle blodprøver / detektor i arterielumen ud for venstre ventrikel -> måling af indikators koncentration (i løbet af sec) Man kan regne med fuldstændig opblanding af indikator i hjertet -> kan tegne kurve med koncentration som funktion af tid (se evt fig , 376B&L) Indikator indgivet = indikator målt over tid dosis -> Q = (areal af nedstrøms konc.-kurve) areal under kurve Thermodilutions metoden Indikator = koldt saltvand Temp. & volumen måles inden ijektion Injiceres via kateter Spids i a. pulmonalis (temp.-måler her) Åbning af kateter i/nær højre atrium Ændring i temp -> måling af Q (blood-flow) Fordele Ingen a-punktur nødvendig Måling kan gentages mange gange (ikke skadelig) Negligeabel recirkulation Gennemblødning af enkelte organer (bolus injektionsmetoden) Indikatorsubstans antages udelukkende at blive elimineret i pågældende organ Elimineret mængde = organs(evt 2, selvf.) samlet elimination (dm = Q*C*E*dt) dosis -> Q = areal extraktion Bestemmes E ikke -> Clearance kan bestemmes (F*E = Cl) dosis Cl = areal Michael og Erik Noter til fysiologi 55

236 212. Angive forudsætninger og fejlkilder ved metoden Forudsætninger Skal kunne udtages repræsentativ prøve Konc. af indikator -> samme i hele fordelingsrum / udtaget blod Indikator skal fordele sig jævnt i fasen (og kun i denne) Indikator må hverken udskilles / omdannes under forsøg Ved Elimination: kun udskilles af pågæld. organ Hvis sker -> overvurdering af volumen/ clearance/ Q Indikator må ikke påvirke vands fordeling mellem legemsfaser Indikator må ikke være toksisk Indikator skal være let at måle (praktiske grunde) Fejlkilder Recirkulation = et problem for indikatorer -> forbliver i karbane -> tilbage til hjerte (måles igen) -> forkert resultat Exponentiel udvaskning 213. Angive princippet for bestemmelse af perfusionskoefficienten (f) for et væv (organ) ved ekstern registrering af udvaskningsforløbet for en indikator, der udsender γ-stråling Gælder for ensartet homogent væv (enkelte undtagelser) Lipidopløselige, frit diffusable indikatorer -> vil være diffusionsligevægt mellem væv & veneblod Cvæv = λ Cvene Forhold kan anvendes til at bestemme gennemblødning Efter lokal injektion af lipid-opløselig, frit diffusabel indikator som 133 Xenon Opløst i saltvand -> observation af radioaktivitets fjernelse fra væv via externt placeret scintillations-detektor Massebevarelsesprincippet -> formindskelse af indikator i 1g væv/tid = flow/g væv i samme tidsrum 214. Angive metodens forudsætninger og fejlkilder Forudsætning Homogent væv Lipidopløslig, frit diffusabel indikator Fejlkilder som SLÅ EVT OP!!! Michael og Erik Noter til fysiologi 56

237 ln 2 ml 215. Beregne perfusionskoefficienten, f, ud fra ligningen f = λ 100, T½ 100g min hvor T½ = halveringstiden for udvaskningsprocessen og λ er fordelingskoefficienten for indikatoren mellem væv og blod ved tensionsligevægt Veneocclusionsplethysmografi 216 Redegøre for en veneocclusionsplethysmografi og for denne metodes anvendelsesområde Plethysmografi er en volumen måling Ideen er: - lukker for flowet til et område (hæmmer ikke flowet ind) - Områdets volumen øges nu med blodflowet Denne volumen forøgelse måles ved plethysmografi (SLÅ OP Anvendelsesområder Bruges til målinger distalt på ekstremiteterne - Her bruges en staseslange til at lukke for blodafløbet - Herefter kan målingen initieres 217 Skitsere en plethysmografikurve SPØRG NOGEN Coronargennemblødning 218 Redegøre for venstre og højre ventrikels coronargennemblødning under hjertecyklus Anatomi af coronarkarrene: SE HJERTET UNDER ANATOMI II Fig i B & L Side 480 viser hvad der sker med blodflowet i coronarkarrene under hjertecyklus: Ved den tidlige systole ses at der ved venstre coronarkar forekommer et tilbageløb til ventriklen. I Højre ventrikel ses ikke dette da myocardiet under kontraktionen ikke udvikler det samme tryk som venstre ventrikel. Herefter følger flowet pænt aortatrykket. Ved diastolens begyndelses ses en brat stigning af flowet i coronarkarrene. Dette pga. afslapningen af muskulaturen der derved ikke lægger et tryk på arterierne. -> Herefter falder flowet støt i takt med aorta trykket Herefter starter processen forfra ved den næste systoles begyndelse Grunden til ovenstående findes i karrenes anatomi Karrene indlejret i subpericardielt Michael og Erik Noter til fysiologi 57

238 -> kontraktionerne i myocardiet påvirker det karrene med et direkte tryk 219 Redegøre for ændringer i modstanden i coronarkredsløbet ved hypoxæmi og anæmi samt under muskelarbejde Hypoxæmi Her er iltsaturationen lavere end normalt -> at hjertet ikke får opfyldt sit iltbehov - man mener følgende ratio er bestemmende for coronarkarrenes kontraktion/dalatation: Oxygen forsyning:oxygen behov -ved en nedsættelse af ratioen ses en vasodilatation Forklaring Dette respons menes styret via metabolitter Jvf. evt. 200 Den præcise mekanisme er stadig ukendt Dvs. at hypoxi medfører et nedsat tryk i coronarkarrene. - iltforsyningen opreholdes derved Anæmi Blodmangel her vil man have en nedsat mængde fungerende hømoglobin i blodet. -> lavere iltindhold i blodet -> samme som for hypoxi Under muskelarbejde: Ved øget metabolisme: - nedsat modstand i coronarkarrene Ved nedsat metabolisme: - øget modstand i coronarkarrene Forklaring: Øget metabolisme: - øget oxygen behov -> nedsat ratio (se under hypoxi herover) -> vasodilatation -> nedsat modstand i karrene Nedsat metabolisme Direkte modsat af ved øget metabolisme 220 Angive betydningen af det store O 2 deficit ved blodets passage af myocardiet Normalt i hvile vil man allerede have en stor ekstraktion af ilt i coronarkarrene ca. 70% af oxygenet i det arterielle blod -> Iltoptagelsen i hjertet kan primært øges ved: - øget blodflow gennem coronarkredsløbet Dette betyder at iltoptagelsen i myocardiet er flow begrænset Michael og Erik Noter til fysiologi 58

239 Hjernens gennemblødning 221 Redegøre for autoreguleringen (autoregulation) af blodgennemstrømningen, samt for virkningerne af hypercapni og hypoxæmi Hjernen sørger primært for sin egen regulering Det betyder at den ikke er underlagt ekstrinsikke effekter: - sympatisk nerveaktivitet - Cirkulerende humorale vasoaktive stoffer - Forandringer i arterielt blodtryk Generelt holdes det totale cerebrale blodtryk konstant - Der kan forekomme forandringer indenfor systemet Mekanismer der styrer gennemblødningen: - Pa CO2 : - ved øget Pa CO2 ses en vasodilatation. - ned nedsat ses det modsatte -> effekten medieres antageligt via ændringer i den perivaskulære, og formentligt ændringer intracellulært i galt muskulaturs, ph Husker du bicarbonat buffersystemet - K + koncentrationen Her vil man ved en stigning i konc. se en forøgelse af blodflow dvs. en vasodilatation. - Adenosin Potent dilatator af arteriolerne - Dette respons ses under hele stimuluset (forøgelse af Oxygen kravet eller nedsættelse af oxygen tilbuddet) Det menes at alle faktorerne i et samspil regulerer blodgennemstrømningen. Autoregulationen i cerebrum virker mellem tryk på mmhg Hypoxæmi Her vil man se forøgede mængder af ihvertfald K + og adenosin niveauerne. -> vasodilatation -> øget blodgennemstrømning for at hjernen kan få tilfredstillet sit oxygenbehov. Hypercapni Forøget Pa CO2 -> vasodilatation (se herover) 222 Angive at sympaticus har ringe virkning på modstanden i hjernekarrene Sympatikus effekt på konstriktion/dilation i hjernekarrene er ringe Michael og Erik Noter til fysiologi 59

240 - det menes at den sympatiske kontrol i karrene er mindre end i andre kargebeter. -> der findes en sympatisk innervation (via plexerne på carotis interna og a. vertebralis) Parasympatikus: Der findes innervation via n. facialis (VII) -> producerer kun lille vasodilatation. Middeltransittidsbestemmelse 223 Definere middeltransittid, t, for en indikators passage af et system (organ eller vævsområde) som indikatormolekylernes (partiklernes) middelopholdstid i systemet Dette giver sig selv, synes i ikke? 224 Angive, at relationen mellem middeltransittid ( t ), volumen (V) og -1 gennemblødning (F) for et system i steady state er givet ved: t = V F Hvis det ikke var fordi spørgsmålet er retorisk ville vi gerne være kommer med en længere udredning men desværre... Nyreperfusion 225 Beskrive relationen mellem O 2 -forbrug, perfusion og det arterio-venøse O 2 - deficit Som hjertet er nyren et flow-begrænset organ -> nyren har en ilt-ekstraktion på 15 ml. O 2 pr. liter blod - Denne fastholdes ved øget aktivitet (O 2 -forbrug) Dette skyldes for størstedelen en øget reabsorption af Na + (Na + /K + ATPasen) der er den primære energisluger. - Iltoptagelsen øges ved at øge perfusionen Dette betyder at der hvis perfusionen ikke øges vil opstå en arterio-venøs iltdeficit. (Der kan ikke ekstraheres nok ilt) For nyren er det smarte følgende: Ved faldende EBF (renalt blod flow) -> falder GFR -> Falder reabsorptionen af natrium og dermed iltforbruget. Af iltforbruget i nyrerne (15 ml O 2 pr. liter blod) udgøres det der bruges til de basale processer (Na + reabsorptionen stoppet) kun ca. 2 ml O 2 pr. liter blod (ca. 15 %) 226 Redegøre for, at nedsat nyrearterietryk øger reninproduktionen, der via angiotensin II øger aldosteron-produktionen Jvf Michael og Erik Noter til fysiologi 60

241 Perfusionen i skeletmuskulatur 227. Redegøre for autoreguleringen (autoregulation) af gennemblødningen i muskulatur Hvile Neurale faktorer dominerer Tonisk aktivitet af sympaticus Influeret af baroreceptor-refleks Øget tryk -> vasodilatation af kar Og omvendt Skeletmusk.-kar bidrager væsentligt med blodtrykreg. Svag autoregulering Arbejde Lokale metaboliske faktorer dominerer (metabolsk regulation. = også autoregulation) -> vasodilatation Frigives fra muskler under arbejde (SE 200.) Autoregulering (myogen response) SE Redegøre for perfusionstryk, kapillærrekruttering og O 2 -udnyttelse under muskelarbejde Perfusionstryk (se 202, 200) Stiger med aktiviteten af muskulatur Op til gange Forhøjet O2-forbrug -> K + ; adenosin; ph -> vasodilatation i aktiv muskel -> fald i TPR -> større CO (muligt at pumpe mere) Hjertet øger CO (især via øget SV...kontraktilitet) Kapillærrekruttering (se 185) Hvile Kun lille procentdel kapillærer er perfunderet Arbejde Alle/næsten alle kapillær perfunderet med blod -> meget større overflade for udveksling af stoffer Øget hydrostatisk tryk i kapillærer (pga mindre R i resistans kar) O 2 -udnyttelse under muskelarbejde Arbejdende muskel -> extraherer O 2 mere effektivt end hvilende -> større A-V O 2 -forskel CO 2 ; lactat -> ændrer hæmoglobins O 2 -binding SE RESP. FYSIOLOGI O 2 -forbrug Kan øges op til 60 gange Michael og Erik Noter til fysiologi 61

242 Med kun 15 gange øget blood-flow (resten A-V-forskel ) 229. Redegøre for de mekaniske virkninger af muskelkontraktioner på det intramuskulære karsystem og dermed på perfusionen Mekanisk virkning af muskelkontraktioner Gentagne kontraktioner -> restriktion af arterielt inflow evt. Helt stop ved kraftige vedholdte kontraktioner -> evt. Til øget laktat-dannelse (syrer til) = mindsket perfusion (opvejes af andet) -> øget venøst outflow (SE VENEPUMPEN) Mellem kontraktioner Venøst tilbageflow -> hindres ved klapper Tarm og leverkredsløbet 230. Redegøre for betydningen af karrenes rigelige sympatiske innervation Kar har rig sympatisk innervation Ved aggressiv opførsel / anden kraftig sympaticus aktivering -> kraftig vasokonstriktion i resistanskar blood-flow -> shuntes til vigtigere organer (kort sigt) skeletmuskulatur; hjerte; hjerne Lever Perfusion på ca. 25% af CO (v. portae; a. hepatis) = vigtigt blodreservoir (mennesket) 15% af kroppens blodvolumen ½ blodvolumen (lever) -> uddrives ved konstriktion af kapacitanskar fx ved blødning Tryk i sinusoider = kun lidt over CVP (Idet a. hepatica ca. 90mmHg; v. portae 10mmHg) -> let forhøjet CVP (fx hjerteinsufficiens) -> stase i sinusoider -> ødemdannelse i bughule = ascites 231. Angive, at mucosaperfusionen øges som følge af lokale arterioledilaterende mekanismer under fordøjelsesfasen fx adenosin & hormoner (gastrin, CCK); det er ikke engang løgn! Hudens perfusion 232. Redegøre for dennes rolle i varmereguleringen og angive, at den er nervøst kontrolleret Primære funktion af hudens kredsløb Fastholde en konstant kropstemperatur (varmeregulering) Regulation af hudens kar (fleste udviser basal tonus...ikke AV-anastomoser) Michael og Erik Noter til fysiologi 62

243 Sympatisk nervesystem (dominerende regulering) -> vasokonstriktion Lokale regulatoriske faktorer (mindre vigtig) Rolle i varmereguleringen Omgivelsernes temperatur -> spiller største rolle for hudens perfusion Kulde -> generel kutan vasokonstriktion (især hænder & fødder) <- kuldereceptorer <- temp. Af blod -> temp-reg.-center i ant. hypothalamus kulde her -> vasokonstriktion (evt smerte) Varme ->hud -> lokal vasodilatation af resistans og kapacitanskar (uafhængig af nerveforsyning) -> generel vasodilatation af resistans og kapacitanskar via ant. hypothalamus varmereceptorer Modstrømsudveksling (arterier <-> vener) Vener -> central del af krop -> optager meget varme fra sideløbende arterier Arterier -> periferi -> omvendt Funktion Minimering af varmetab / minimering af opvarmning 233. Redegøre for placeringen og betydningen af arteriovenøse anastomoser Opbygning Tyk muskulære vægge Rigt forsynet med sympatiske fibre (udelukkende afhængig heraf) Ingen basal tonus / ingen autoregulation Placering Fingerspidser, håndflade Tæer, fodsåler Ører Næse Læber Betydning Shunter blod fra arterioler -> venoler (og venøse plexuser) Bypass er kapillærer Respons på refleks aktivation fra Thermoreceptorer Højere centre i CNS Føtale blodkredsløb 234. Redegøre for det føtale kredsløb i hovedtræk og for de ændringer, der indtræder kort efter fødslen Michael og Erik Noter til fysiologi 63

244 I Uterus Placenta -> v. umbilicalis (80% O 2 ) -> lever (½ flow) -> ductus venosus (½ flow) -> v. cava inferior v. cava inferior Her mødes blod fra Nedre kropshalvdel (inkl. Extremiteter) Lever Ductus venosus Blodstrøm -> deles i 2 ved rand af septum interatrialis (crista dividens) -> gennem foramen ovale (største del af blod) (67% O 2 ) -> venstre atrium blandes med blod fra lunger -> venstre ventrikel (62% O 2 ) -> højre atrium -> højre ventrikel (52%) blandes med blod fra øvre kropshalvdel & blod fra myokardium -> pulmonale kredsløb Modtager 1/10 af højre ventrikel output Pga stor modstand -> ductus arteriosus -> aorta (9/10) Distalt for subclavia & carotis Lige så stor som aorta desc. Venstre ventrikel Pumper ½ blod af højre ventrikel -> meste blod til hoved, øvre thorax, arme -> resten blandes med ductus arteriosus-blod udgør størstedelen nu Aorta descendens (58%) -> forsyner resten af kroppen -> aa. umbilicales -> placenta Føtal hæmoglobin Højere affinitet for O 2 <-> voksen hæmoglobin -> gør muligt for fosteret af få nok ilt via placenta Ændringer kort efter fødslen Umbilical-kar Tyk muskulære vægge -> aktiveres ved trauma; spændning; bradykinin; angiotensin ; ændringer i P O2. Fødsel -> konstriktion (forhindrer forblødning, hvor snor ikke klemmes) = stop af blood-flow i v. umbilicalis Michael og Erik Noter til fysiologi 64

245 -> øger TPR & BT -> lukning af ductus venosus (bestemt faktor ukendt) Lige efter fødsel Konstriktion af umbilical-kar & afkøling af krop -> aktivering af respiratorisk center -> fyldning af lungerne med luft -> resistans i lungekredsløb -> 1/10 af før Efter fødsel Tryk i venstre atrium øges til over tryk i v. cava inferior & højre atrium Pga Fald i lungeresistans (øget blood-flow -> atrium sin.) Reduktion af blood-flow til atrium dxt. (pga okklusion af v. umbilicalis) Øget resistans -> venstre ventrikels output (pga okklusion af aa. umbilicales) --> lukning af valva foraminis ovalis Vokser sammen efter flere dage Lukning af ductus arteriosus Tryk i a. pulmonalis (ca. ½ af før) + tryk i aorta -> lidt -> blood-flow i ductus arteriosus vendes -> begynder at kontrahere sig lukket efter 1-2 dage initieret af høj P O2 Ventrikler Vægtykkelse lige stor ved fødsel + tykt muskellag i pulmonære arterioler Efter fødsel (uger efter fødsel) Højre ventrikel & muskellag i pulm. Arterioler -> tyndere Venstre ventrikel -> tykkere Michael og Erik Noter til fysiologi 65

246 7.1. Generelt 7.Mave-tarmkanalen Redegøre for betydningen af kostens sammensætning i ernæringen af børn og voksne, herunder kvinder i den fertile alder. Daglig kost skal indeholde: Energigivende næringsstoffer til at dække dagligt behov: Kulhydrater Protein Fedt (Disse i rimeligt blandingsforhold) Nødvendige ikke energigivende stoffer: Vitaminer Salte Vand Daglig energibehov afhænger af energibalancen -> optagelse af energi = forbrug af energi Forbrug afhænger af: Kroppens størrelse Fysisk aktivitetsniveau Mænd (25-50år) Ikke særlig fysisk aktive Energiforbrug: ca. 150 kj/(kg legemsvægt*døgn) Kvinder Godt 10% lavere end mandens (kj/(kg legemsvægt*døgn) -> større procentdel af kroppen er fedtvæv Totale forskel større (ca. 20%) -> kvindens vægt generelt mindre end mandens Fertile alder Slå op Personer over 50 Gradvist fald i energibehov Børn Energibehov større per kg. Legemsvægt -> skyldes væksten Spædbørn Mindre end 12 mdr. gamle Behov angives til ca. 450 kj/kg legemsvægt*døgn Michael og Erik Noter til fysiologi 1

247 7.2 Mave-tarmkanalens kontrolsystemer Redegøre for fødeindtagelse, herunder sult-/mætheds-centrene og deres styring bl.a. via leptin/leptin-receptor-systemet, og for tørst og dens regulering Mætheds- og sult-centre i hypothalamus Dyreforsøg (læsionsforsøg) har vist, at disse centre med modsatrettet virkning findes Destruktion af mediale områder (PVN, (VMN, DMN, ARC)) Mætheds-center -> dyret spiser excessive mængder føde -> voldsomt overvægtig Destruktion af laterale afsnit (LH) Sult-center Bl.a. stimuleret via NPY-frigivelse (hoved sult-peptid) -> dyret holder op med at indtage føde Sultcenter Tonisk aktivt Mætheds-center Stopper fødeindtagelse -> inhibition af sultcenter Signaler til regulering af fødeindtagelsen [glucose] plasma lav -> sultfornemmelse høj -> mæthedsfornemmelse Ventriklens fyldningsgrad Lignende effekt (afferente baner -> hjernestamme -> ARC?) Kemoreceptorer i ventrikel -> sender information om fødens beskaffenhed -> hypothalamuscentre endokrint frigivet CCK -> inhiberer fødeindtagelse Stigning af legemstemperatur -> hæmmer sultfornemmelse Leptin (146 aminosyrer) Produceres i adipocytter, OB-gen Ved mangel/defekt i dette gen (mus) -> extremt fede, reduceret metab., temp. -> indsprøjtninger af leptin -> normalisering af vægt og andet fald i [glucose] plasma [insulin] plasma Mangel / defekt i OB/OB-receptor -> samme symptomer... Mennesker Mutation af peptid / receptor -> sjælden Stort indhold [leptin] plasma hos fede mennesker -> måske ikke nær så responsive som mus -> måske adaptation til store mængder leptin? Michael og Erik Noter til fysiologi 2

248 Indtagelse af væske Reguleres af tørst center (zona incerta) Lateralt i hypothalamus Afferente impulser Fra osmoreceptorer i hypothalamus i v. portae Fra volumenreceptorer i store venestammer Efferente impulser -> kan forløbe til neurosekretoriske i SON regulerer nyrernes væskeudskillelse via ADH (vasopressin) Redegøre for det diffuse neuroendokrine system Endokrine celler i mave-tarmkanal Tilhører enteroendokrine system Diffust endokrint gastrointestinalt system -> dette tilhører et mere omfattende system af endokrine celler = det diffuse neuroendokrine system Eksempler på celler i systemet Kromaffine celler (binyremarven) Melanocytter Oxytocin-, ADH-, hypofyseotropehormon-prod. celler (hypothalamus) Pinealocytter (corpus pineale) C-celler (Gl- thyroidea) Hovedceller (gl. Parathyroideae) Endokrine celler (bronkier) Enteroendokrine celler Opfattes af nogle som 3. underafdeling af nervesystemet (endekrine del/neuroendokrine) Celler modulerer kollektivt Virkning af autonome nervesystem Virkning af hinanden Redegøre for det enteriske nervesystem og de gastrointestinale hormoner Enteriske nervesystem Fordøjelseskanalen har eget nervesystem (modsætning til andre organer) Består af 2 nerveplexer Nerveceller danner synapser med hinanden (eget / andet plexus) Glatte muskelceller Kirtelceller Har alle elementer nødvendige til lokal nerveregulering af Sekretion & muskelkontraktion Sanseceller Påvirkes af forandringer af indhold Stræk af væggen Nerveceller Overfører impulser: Sansecelle -> mot. Nervecelle Michael og Erik Noter til fysiologi 3

249 Nerveceller -> nervecelle -> opad / nedad i væggen ->(sanseceller øverst -> kan påvirke nederste) fx ventrikel -> tyndtarm Motoriske nerveceller Innerverer glatte muskelceller / epithelceller -> sekretion af Fordøjelsesvæsker hormoner Gastrointestinale hormoner Produceres stort antal hormoner af endokrine celler i fordøjelseskanalen Mange findes også i CNS (som transmitter-stoffer) Særlig vigtige for fordøjelseskanalen Gastrin, sekretin, cholecystokinin Stimulation af endokrin celle ved Korte reflekser (lokale) Lange reflexer (fra CNS) Direkte kemisk påvirkning af indhold i fordøjelseskanal -> frigivelse af hormon -> blod -> når målcelle Pankreas-sekretionen & udtømning af galde Speciel betydning af hormonelle mekanismer Ventrikel-sekretion & muskelkontraktion Nervøse & hormonelle reguleringsmekanismer lige stor betydning Spyt-sekretion Udelukkende under autonom regulering Tyndtarmens bevægelser & sekretion Hovedsageligt styret af lokale, korte reflexer Michael og Erik Noter til fysiologi 4

250 7.3 Det enteriske nervesystem Redegøre for begreberne Extrinsik & Intrinsik innervation Extrinsik innervation Nerver med trofisk centrum uden for fordøjelseskanalen CNS / autonome ganglier Det er autonome nerver Parasympatiske fibre Cholinerge(overvejende) preganglionære n. vagus / nn. Pelvici splanchnici -> stimulerer mave-tarmkanals aktivitet (motilitet) ikke direkte innervation (især) -> plexer i væg Sympatiske fibre Adrenerge postganglionære (især) Prevertebral/paravertebral gang. -> dæmper mave-tarmkanals aktivitet ikke direkte innervation (især) -> plexer i væg nogle vasoconstrictor fibre + glandulae Intrinsik innervation Udgøres af enteriske nervesystem 2 plexer i dette system 10 8 neuroner (antal som i rygmarven) Neuroner (inkl. Udløbere) beliggende i fordøjelseskanalen Beskrive nerveplexerne i mave-tarmkanalen væg Plexus Submucosus (Meissneri) Ligger I Tunica submucosa Funktion Regulerer kirtel-, endokrin-, epithelial-celle sekretion (ISÆR) Sensoriske neuroner Kemisk / mekanisk (deformation af væg) stimuli Interneuroner Vasodilatation af submucosus-kar Virkningsmåde Excitation: Frigørelse af Acetylcholin og/eller VIP Plexus Myentericus (Auerbachi) Ligger I tunica muscularis Mellem indre cirkulære / ydre longitudinalt lag Funktion Motoriske neuroner -> muscularis externa Michael og Erik Noter til fysiologi 5

251 Excitatorisk & inhibitorisk Sensoriske neuroner (ca. 1/3) Interneuroner (fx ganglion submucosus) Virkningsmåde Excitatorisk Acetylcholin (->muscarinerge rec. glat muskel) Substans P Inhibitorisk VIP, NO Interneuroner Acetylcholin (-> nikotinerge rec.) -> fibre til ikke ganglionerede plexer plexus mucosus, plexus muscularis profundus (dybt muskulært) Angive transmittere i det enteriske nervesystem og redegøre for deres funktion Lang række forskellige substanser frigøres Kan indeholde & frigøre flere forsk. Substanser ved stimulation Acetylcholin Funktion Primær excitatorisk transmitter Muskel, intestinalt epithel, parietal- + nogle endokrine celler i mavesæk, neuroneuronal synapser Noradrenalin Funktion Extrinsikke nervefibre (sympaticus afstamning) Inhiberer motilitet i non-sphincter regioner, Kontraherer sphincter-muskulatur Inhiberer sekretomotoriske reflexer Nasokonstriktor -> arterioler i mave-tarmkanal Serotonin & andre aminer Funktion Excitatorisk neuroneuronal transmission ATP Funktion Transmission fra enteriske inhibitoriske musk. motor neuroner(tror man) Peptider VIP (Vasoactive Intestinal Peptide) Funktion Excitatorisk til sekretomotoriske neuroner Transmission fra enteriske inhibitoriske Motor neuroner Substans P Funktion Excitatorisk transmitter -> muskel (cotransmitter m. ACh) Excitatorisk neuroneuronal transmission (måske) Michael og Erik Noter til fysiologi 6

252 Enkephalin Funktion Findes i interneuroner / motor neuroner Feedback inhibitor af transmitter frigørelse (måske) Somatostatin Funktion UNKNOWN!!! Beskrive de afferente baner fra Mavetarmkanalen Afferente dele af lokale & centrale reflexbuer -> fin kontrol af sekr./motor. aktivitet extrinsikt & intrinsikt Kemoreceptorer I mucosa Reagerer på Fx ændringer i tarmindholds ph, osmolaritet, glukosekoncentration & mekanoreceptorer (stræk) Tarmvæg (muscularis externa) -> lokale plexer (lokale refleks-aktivitet) ->Sympaticus -> ganglion spinale (radix dorsalis) ->Parasympaticus Vagus -> ganglion nodosus -> nucleus tractus solitarii nn. pelvici splanchnici -> Sakrale ganglion spinale -> evt. CNS Funktion af central koordination Fx reflexer, langt fra hinanden (gastro-coliske refleks) Michael og Erik Noter til fysiologi 7

253 7.4 De gastrointestinale hormoner Redegøre for begrebet regulatoriske peptider Regulatoriske peptider = hormoner Større viden omkring disse de senere år Listen over gastro-intestinale regulatoriske peptider vokser Virkning/funktion: Via blodbanen på målceller Ofte som neurotransmittere (eller neuromodulatorer) Ofte som parakrine regulatorer Mange peptiders funktion ukendt Beskrive identifikation af humoral regulering i mave-tarmkanalen Slå op Angive principper ved identifikation af et gastrointestinalt hormon (regulatorisk peptid) ved fysiologiske og kemiske metoder: oprensning, amidanalyse, krydsspeciesidentifikation, genteknologi. Slå op Definere begrebet peptid-familier Mange gastro-intestinale regulatoriske peptider udviser strukturlighed -> sekvens homologi Pga. ligheden kan man inddele peptiderne i familier eks: Sekretin familien (sekretin, glukagon, VIP, GIP) Gastrin familien (gastrin, cholecystokinin (CCK)) Strukturlighed måske opstået ved: Duplikation af gener -> mutation i den duplikerede sekvens Redegøre for påvisning af de regulatoriske peptiders fysiologiske virkninger med f.eks. kopi-metoden, antistoffer eller antagonister. Kopimetoden (mimicry) a) Koncentration af endogent signalstof måles under betingelser hvor respons udløses b) Samme koncentration eftergøres med eksogent signalstof (peptid) c) Ses samme respons? Hvis Ja = virkning fundet Hvis nej = start forfra Immuno-neutralisering (antistoffer) a) Der tilsættes overskud af antistof mod det endogene signalstof (peptid) b) Forsvinder responset? Hvis det forsvinder = virkning fundet Michael og Erik Noter til fysiologi 8

254 Hvis det ikke forsvinder = start forfra Receptor-antagonister (antagonister) a) Der tilsættes antagonister for receptoren for det endogene sognalstof b) Forsvinder responset? Hvis det forsvinder = virkning fundet Hvis det ikke forsvinder = start forfra Redegøre for hovedtræk af de enkelte regulatoriske peptiders fysiologi, især gastrin, sekretin og cholecystokinin; desuden GIP, VIP, motilin, GRP, GLP-1, enkephalin, somatostatin og Substans P Gastrin: Biosyntese og sekretion Syntese: G-celler i: Antrum pyloricum ventricularis (2/3) Ampulla, pars superior duodeni (1/3) Prohormon: Big-gastrin (34 aminosyrer) -> Gastrin (17 aminosyrer) -> mini-gastrin (14 aminosyrer) Sekretion: Stimulation: Nedbrydningsprodukter fra protein Peptider og aminosyrer (især aromatiske) N. vagus Gastrin releasing peptid (GRP) Hæmmes: Saltsyre (ph<3) I antrum pyloricum (negativ feedback) Virkning Stimulation af parietalceller (syresekretion) Corpus + fundus ventriculi Stimulation af hovedceller (pepsinogen) Corpus + fundus ventriculi Stimulation af α-celler (glukagon) Langerhanske øer Klinik Gastrin producerende tumor -> ulcus (ventriculi/duodeni) - excessiv syreproduktion Sekretin: Biosyntese og sekretion Syntese: 27 aminosyrer Entero-endokrine K-celler (duodenum + jejunum) Sekretion: Michael og Erik Noter til fysiologi 9

255 Stimulation: Glukose Lipid Virkning Stimulation af udførselsgangene i pankreas Højt indhold af HCO 3 - og vand Fremmer effekt af CCK (Dannelse af enzymrigt sekret) Cholecystokinin: Biosyntese og sekretion Syntese: forstadier -> flere former (39, 33, 12, 8,4 aminosyrer) Entero-endokrine I-celler (duodenum + jejunum) Sekretion: Stimulation: Aminosyrer Frie fedtsyrer Virkning Stimulation af galdeblæretømning Dannelse af enzymrigt pankreassekret Fremmer effekt af sekretin på pankreas Stimulerer α-celler (glucagon) Langerhanske øer Gastric Inhibitory Polypeptid (GIP) Biosyntese og sekretion Syntese: 42 aminosyrer Entero-endokrine S-celler (duodenum + jejunum) Sekretion: Stimulation: Glukose Lipid Virkning Stimulation af β-celler (Insulin) Langerhanske øer Hæmmer saltsyre I antrum pyloricum + motiliteten i ventriklen Vasoaktivt intestinalt polypeptid (VIP) Biosyntese og sekretion Syntese: 28 aminosyrer Ventriklens enteriske neuroner Tarmene + CNS Virkning: Dilaterende på perifere kar (f.eks. i spytkirtler) Elektrolyt- og vandsekretion i tarmen Hæmmer syresekretionen Motilin Biosyntese og sekretion Syntese: Entero-endokrine MO-celler i mave-tarmkanalen Michael og Erik Noter til fysiologi 10

256 Sekretion: Stimulation: Ustimuleret mellem måltider Hæmmes: Fødeindtagelse Virkning Kontraktion af tarmmuskulaturen Forøger forekomsten af migrerende motorkomplekser (MMC) Gastric Releasing Peptide (GRP) Biosyntese og sekretion Syntese: 27 aminosyrer Enteriske neuroner I mavetarmkanalen CNS Virkning Stimulation af gastrinsekretion -> stimulation af parietalceller i ventriklen -> øget syresekretion Måske pankreassekretion Fremmer motilitet i tyndtarm + vesica biliaris (galdeblæren) GLP-1 Biosyntese og sekretion Syntese: fraspaltes fra proglukagon (sammen med GLP-2) Mave-tarmkanalen Virkning Kraftig insulinstimulerende (inkretineffekt) -> blodsukkersænkning Enkephalin Slå op Somatostatin Biosyntese og sekretion Syntese: 14 aminosyrer D-celler i langerhanske øer i pancreas Stimulation: Ustimuleret mellem måltider Hæmmes: Fødeindtagelse Virkning Multipotent hormon inhibitor (hæmmer) Parakrin virkning: Insulin sekretion Glukagon sekretion Universel virkning Hypofysehormoner Væksthormon Michael og Erik Noter til fysiologi 11

257 TSH Mavetarmhormoner Gastrin Sekretin GIP VIP Hæmmer sekretion af fordøjelsessekreter Syreproduktion i ventriklen Enzymsekretion i pancreas Nedsætter mave-tarmkanalens motilitet Substans P Biosyntese og sekretion Syntese: 11 aminosyrer Enteriske neuroner i mave-tarmkanalen CNS Kirtelceller i mave-tarmkanalen Virkning Fremmer motilitet i tyndtarm Redegør for inkretin-effekten Ved indgivelse af glukose oralt/intravenøst givende samme koncentration i plasma gælder: -> den oralt administrerede giver kraftigere insulinsekretion end intravenøse Forøgede sekretion efter oral indtagelse = inkretin-effekten -> skyldes et eller flere mave-tarmhormoner Sker især ved kulhydrat- og fedtholdige måltider Eks. Glukagon Sekretin Cholecystokinin Gastrin Specielt: Gastric inhibitory protein (GIP) Glukagon-like peptide (GLP-1) Beskrive de endokrine celler I mavetarmkanalen: nomenklatur (klassifikation på elektronmikroskopisk niveau, f.eks. G-celler for gastrinproducerende celler eller på lysmikroskopisk niveau ud fra det sekretoriske produkt, bestemt ved f.eks. immunhistokemiske metoder Se 401, Evt. anatomi II kompendium for celletyperne i mave-tarm Michael og Erik Noter til fysiologi 12

258 7.4.9 Redegøre for begrebet parakrin regulering Jvf. 555 Michael og Erik Noter til fysiologi 13

259 7.5Gastrointestinal motilitet Redegøre for den myoelektriske aktivitet i mave-tarmkanalens glatte muskulatur, den basale elektriske rytme med overlejrede spikes, og for relationen mellem den elektriske og den kontraktile aktivitet. Kontraktioner koordineres af rytmiske depolariseringer Længeforløbende muskulatur -> Distal retning mod Anus Basale elektriske aktivitet (Slow waves) Udbredes ved elektrotonisk konduktion (stimulation under tærskel -> ikke propagerende de- eller hyperpolarisering) Udbredes gennem gapjunctions i glatte muskelceller Kontraktion fremkommer ved overskridelse af tærsklen for kontraktion (ikke det samme som tærsklen for aktionspotentialer) Slow waves fremkaldes ved Ca 2+ strømme over membranen Impulsdannelse Impulserne i slow waves dannes af cajal-celler der ligger i plexus myentericus Frekvensen aftager i distal retning (forskellig for de enkelte afsnit af tarmen) Ventriklen: 3-5 pr. min. (Genereres i en pacemaker zone, ligger nær midten af corpus) Duodenum: pr. min. Ileum terminale: 8-9 pr. min. Colon: ca. 6 pr. min. Overlejrede spikes Der kan forekomme spikes ved depolariseringerne -> stærk kontraktion i muskulaturen. Kommer af overskridelse af elektrisk tærskel Ca. 1-10/sek. Ventriklens slow waves Trifasisk (fig , B&L side 604) og ligner hjertets aktionspotentiale (kun i form) Varer ca. 10 gange længere end hjertets kontraktion Laver ikke overshoot I antrum af gaster forekommer ofte aktionspotentialer Ligger på plateau fasen -> stærkere kontraktion Acethylcholine + Gastrin Stimulerer kontraktilitet -> øger amplituden + længden af plateaufasen Norepinephrine Modsat effekt af ovenstående Michael og Erik Noter til fysiologi 14

260 Duodenum, ilium/jejunum Excitabilitet Øges af parasympatisk stimulation Inhiberes af sympatisk stimulation -> begge virker gennem intramurale plekser Redegøre for synkningsprocessens tre faser (Orale, pharyngeale og esophagale) Synkning: Transporterer fødebolus fra pharynx -> ventriklen Forhindrer esophagopharyngeal og gastroesophageal reflux Typisk udløses synkningsrefleks ca gange i døgnet Hyppigst mellem måltider Stort set ikke om natten Tre faser: Orale fase: Tungen separerer en fødebolus fra maden i munden Tungespids + mere posteriore dele af tungen presser mod palatum durum -> presser fødebolus opad og bagud -> Bolus presses ned i pharynx Stimulerer receptorer -> synkerefleksen Pharyngeal fase: Tager under 1 sek. 1. Palatum molle flyttes opad Palatopharyngealfolder flytter sammen -> forhindrer reflux + åbner lille passage maden passerer gennem 2. Stemmelæberne flyttes sammen Larynx flyttes frem og op mod epiglottis (epiglottis trykkes ned over åbningen) -> forhindrer bolus s indtrægen i trachea + åbner øvre eosophageale sphinchter. 3. Øvre eosophageale sphincter afslappes m. constrictor pharyngis superior kontraheres kraftigt -> trykker fødebolus dypt ned I pharynx 4. Peristaltisk bølge Startes ved m. constrictor pharyngis superior Flytter mod esophagus Presser bolus gennem øvre esophagale sphincter Esophageal fase: Passage af øvre esophageale sphincter -> refleksaktivitet -> Starter peristaltisk bølge (primær peristaltik) Michael og Erik Noter til fysiologi 15

261 Begynder lige under sphincteren Hastighed: ca. 3-5 cm/sek (hele esophagus på under 10 sek.) -> hvis det ikke er nok (dvs. føde udspiler esophagus) Sekundær peristaltik til esophagus er tom Redegøre for funktionen af den nedre oesophagus sphincter (LES), herunder dens styring Funktion Trykket i abdomen oftest større end det intrathoracale Trykket i esophageus og gaster er næsten lig de respektive Medfører reflux -> Forhindres af LES Lukket undtagen når der forekommer peristaltik Styring Kontrol af tonus i LES Den cirkulære sphincter reguleret af: Nerver Både enteriske og eksteriske Stor fraktion medieret af vagale cholinerge fibre Sympatisk stimulation -> kontraktion Hormoner Neuromodulatorer Relaxation af LES Menes at styres af vagale inhibitoriske fibre Neurotransmitter ukendt (måske VIP + NO) Diaphragma Crura fra diaphragma ligger omkring LES -> kontraktion i diaphragma øger trykket i LES ved inspiration Redegøre for den nervøse regulering af synkningen Synkning kan startes voluntært Bliver derefter næsten kun under reflektorisk kontrol Styres fra Synkecenteret -> ligger i medulla oblongata + nedre pons Afferente forbindelser N. vagus sensorisk Efferente forbindelser N. vagus motorisk Vagal somatisk komponent Tværstribet muskulatur i pharynx og øvre oesophageus Innerverer muskulaturen direkte. Vagal visceral komponent Michael og Erik Noter til fysiologi 16

262 Glat muskulatur i oesophageus Innerverer gennem plexus aurbachii (myentericus) Beskrive den receptive relaksation og den gastriske akkomodation Receptiv relaksation Ventrikel muskulatur afslappes når føden er på vej ned Gastrisk akkomodation Afslapning tilpasses således at volumen øges, men trykket holdes ca. konstant Nervøs styring Vagal refleks Afferente fibre Strækreceptorer i ventrikelvæggen -> hjernestammen Efferente fibre Hjernestammen -> vagale viscerale motorneuroner Går til den glatte muskulatur Neurotransmitteren er ukendt Refleksen ophører ved vagotomi Modsat virkning når føden tømmes i duodenum Ventriklen trækkes sammen Redegøre for ventrikeltømninen Den cefale, den gastriske og den intestinale fase; herunder også for antrums motoriske funktion Ventriklen har tre motilitets funktioner: Reservoir for føden Blande føden med mavejuicen Tømme maveindholdet ud i duodenum Funktioner varetages af koordineret aktivitet i tunica muscularis, består af 3 lag muskler Se evt. anatomi noter Kontraktion styres specielt af pleksus aurbachii (myentericus) Under overordnet autonom kontrol Den cephale fase: Receptiv relaksation + gastrisk akkomodation (se evt. 409) Den gastriske fase: Opblanding i ventriklen Fundus + corpus Svage kontraktioner grundet tynd muskulatur -> indholdet lagdeles baseret på densiteten. Michael og Erik Noter til fysiologi 17

263 Indhold kan være umixed i op til 1 time Oftest vil fedt danne et olielag på toppen -> fedt udstødes sidst Væsker udstødes først Derefter fast føde Til sidst store eller ufordøjelige objekter Den-intestinale fase: Opblanding af føden Kontraktioner begynder nær midten af corpus (pacemaker-zonen) -> går mod pylorus Bliver stærkere og hurtigere mod gastroduodenale samling Miksningen af føden sker primært i antrum Ved hver peristaltisk bølge lukker pylorus (først når bølgen når den) -> maveindhold tømmes i sprøjt fra pylorus Antrum kontraheres kraftigt Pylorus lukket -> chymus flyttes tilbage i antrum (Retropulsion) Chymus: Delvist fordøjet pastøs føde Processen starter forfra Redegøre for segmentering, propulsion, peristaltik, migrerende motorisk complex (MMC, interdigestivt myoelektrisk kompleks) og deres funktion Segmentering: Mest normale bevægelse i tyndtarmen Optræder synkront med slow waves Karakteriseres ved tætstående kontraktioner i det cirkulære muskellag. Få centimeters mellemrum Rytmisk segmentering Stederne for kontraktion alternerer -> kontraktion så relaxation etc. Funktion Blanding af chymus med fordøjelsessekreter Øger kontakt med mucøse overflade Transporterer Ikke tarmindholdet frem Propulsion Fremaddrivningen af føde mod pylorus i gaster Sker ved kraftige kontraktioner i muskulaturen Peristaltik Fremadskridende kontraktion af efterfølgende sektioner af cirkulær glat muskulatur + relaksation af længdeforløbende muskulatur. Kontraktion -> ortograd retning Involverer ofte kun en lille del af tarmen. Nedenfor kontraktion: Glat muskulatur relakseres Michael og Erik Noter til fysiologi 18

264 Længdeforløbende muskulatur kontraheres Sker meget sjældnere end segmentering -> længere ophold af chymus i tyndtarmen Længere tid til at fordøje og absorbere Lov af indvoldene Indvoldene kontraheres typisk bag en bolus og afslappes foran den -> dette gælder i tyndtarmene og er en enterisk refleks. Migrerende motoriske complex (MMC) Forekommer hos fastende individer (også nogle timer efter indtagelse af måltid) Karakteriseres ved: Perioder med kraftig elektrisk og motorisk aktivitet. Afbrydes af lange stille perioder (75-90 min) MMC s bevæger sig fra gaster til den terminale ilium Funktion: Tømme tyndtarmen fuldstændig Forhindre migration af bakterier fra colon til tyndtarmen Redegøre for tyktarmens motilitet, herunder antiperistaltikken i proksimale colon og den propulsive aktivitet i den distale tyktarm (gastrokolisk refleks, massetransport) Generelt: Modtager ½-1½ L chymus om dagen Funktioner: Hjælpe med absorption af vand, elektrolytter og fedtsyrer. Vedligeholde et sufficient bakterieflora Flytte chymus distalt Opbevare affladsprodukter før defækation Hurtigt tømme affaldsprodukter under defækation Gastrocolisk refleks Ankomst af føde til ventriklen -> Øget: Motilitet i proksimale og distale kolon Massebevægelse Afhænger af den autonome innervation af kolon Hormoner kan være involveret Eks. CCK og Gastrin Stimulation af refleksen sker ved parasympatikus -> frigivelse af neurotransmittere fra enteriske neuroner Acethylcholine Substance P Inhibition sker ved sympatikus -> frigivelse af neurotransmittere fra enteriske neuroner Michael og Erik Noter til fysiologi 19

265 VIP NO Motilitet De fleste kontraktioner i caecum og proksimale kolon = segmentation Kaldes her haustration Cirkulært er kolon opdelt i Haustra coli Kontraktioner her øger lokale luminale pres med 10-50mmHg -> miksning af det luminale indhold Proksimalt i kolon Her dominerer antiperistaltik -> retrograd peristaltik Segmental propulsion mod caecum Funktion: At tilbageholde chymus I proksimale kolon -> bedre absorption af vand og salte Massevirkningskontraktion Samtidig kontraktion af muskulaturen over større sammenhængende stykke af kolon -> flytning af fæces fra et segment af colon til et andet. -> ultimativt flyttes fæces mod rectum Redegøre for defækations-mekanismen Meste af tiden indeholder rectum ingen fæces Rectum mere aktiv med segmentale kontraktioner (retrograd propulsion) Massevirkningskontraktion fylder rectum -> Defækationstrang Relaksation af m. sphincter ani interni Konstriktion af m. sphincter ani externi Relaksation af den indre sphincter medfører: Indhold af rectum i kontakt med slimhinden i canalis analis -> Identifikation af indhold som fæces eller luft Luft slippes voluntært som flatus Fæces medfører konstriktionen af ydre sphincter. Defækationen Indledes med voluntær relaksation af m. sphincter ani eksterni Stærke propulsive kontraktioner er dele af refleksen Ligger i: Colon descendens Colon sigmoideum Voluntære handlinger i defækationen Relaksation af eksterne sphincter Intra-abdominalt tryk forhøjet (Valsalvas manøvre) Musklerne i bækkengulvet relakseres (gulvet falder ned) -> udretning af rectum og forhindrer rectal prolaps Michael og Erik Noter til fysiologi 20

266 Fækal kontinens Betydning for denne har: Kontraktion af sphincterne Vinklen mellem akserne af rectum og canalis analis -> Ca. 80 grader Opretholdes primært af m. puborectalis Redegøre for opkast-mekanismen og forhold, der påvirker brækning Opkastning er uddrivning af ventrikelindhold (nogle gange duodenalindhold) mod munden Starter med stimulation af brækcentret i medulla oblongata (se senere) Tilbagerettet peristaltik fra midten af tyndtarm -> duodenum Pylorussphincteren + ventriklen afslappes -> lettere modtagelse af tarmindhold En forceret inspiration følger: Sænker intrathoracisk tryk Hæver det intraabdominale tryk (nedsænkning af diaphragma) -> Kraftig kontraktion af bugmusklerne Øger intraabdominale tryk yderligere LES relakseres -> ventrikelindhold presses op i oesophageus Øverste sphincter ofte kontraheret Relakseres reflektorisk hvis propulsionen er stor nok (intraabdominale tryk er stort nok) -> Vomitus går til cavitas oris Indgang til trachea blokeres ved: Sammenpresning af stemmelæberne Lukning af glottis Inhibition af respiration Nervøs styring Center i medulla oblongata (brækcenteret) Får afferenter fra mange dele af kroppen. Sanseceller med nerveender i svælget (f.eks. finger i halsen) Stærk udvidelse af ventriklen/irritation af ventrikelslimhinden Kraftige bevægelser af hovedet (svimmelhed opstår) Øget intrakranielt tryk (f.eks. grundet hjerneblødning) Funktioner af opkastning Skadelige stoffer fjernes fra ventrikel/duodenum Forebyggende mod føde der ved tidligere lejlighed har givet kvalme/opkastning Risikoer ved opkastning Tab af store mængder vand, syre og salte Michael og Erik Noter til fysiologi 21

267 Væsketab: Saltsyretab: kan medføre faldende blodtryk (Kredsløbsproblemer) kan medføre metabolisk alkalose Redegøre for forskellen mellem mekanisk og paralytisk ileus Tarmslyng (ileus) Livstruende tilstand Skyldes ophævet passage gennem tarmen Symptomer: Pludseligt indsættende meget stærke smerter (kolikagtige) Opkastninger Oralt for forhindringen øget tarmperistaltik Ses gennem bugvæggen som tarmrejsning Ingen oplysninger ved palpation Røngten godt supplement til undersøgelsen Mekanisk ileus Rest af pedunculus vitellinus (ca. 1-2 % af befolkning) Lille konisk eller cylindrisk divertikel (meckels divertikel) Ca. ½-1 m fra ostium ilioceacale modsat krøset. Sommetider adhærent til umbilicalregionen Kan være årsag til ileus Specielt hvis forbindelsen er lang tynd streng Paralytisk ileus Total og slap lammelse af tarmmuskulaturen Der ses væskespejl i lumen ved røngtenundesøgelse Michael og Erik Noter til fysiologi 22

268 7.6 Fordøjelsessekreterne Generelt Redegøre for sekreternes sammensætning og variation med sekretionshastigheden Sekreternes sammensætning Stammer alle fra kirtelceller Ligger spredt i slimhinden Samlet i selvstændige exokrine kirtler (Spytkirtler, pankreas, lever) Dannede sekreter afgiver til: Direkte til lumen Til lumen via udførselsgang Indhold Enzymer Slimstoffer Emulgatorer Uorganiske ioner Varation med sekretionshastighed Slå op Redegøre for stimulus-sekretionskoblingen ved sekreternes dannelse Eks. Spytsekretionen Stimuleres ved tilstedeværelse af føde i munden (ubetinget refleks) Betingede reflekser: Tanken, synet og lugten af mad Dette gælder for mange steder i mave-tarmkanalen Spytsekretionen Redegøre for spyttets funktion Spytkirtlerne (gll. Parotidea, submandibularis og sublingualis) producerer ca. 1 L spyt/døgn Gll. Parotidea = rent serøs Gll. Submandibularis + sublingualis = mukoserøse kirtler Funktion Medium til opløsning af føden Smøremiddel Renholdelse og fugtiggøre mundhulen Virker antibakteriel (indeholder Ig) Danne fordøjelses enzymer Producerer vækstfaktorer (NGF, EGF) Mukøs sekretion Mucus er tyktflydende Michael og Erik Noter til fysiologi 23

269 Består af: Vand Elektrolytter Glykoprotein blanding (lange polysakkarider bundet til protein) Funktion Hæfter til mad og giver tynd film på alle overflader -> Forhindrer direkte kontakt mellem føde og slimhinde Virker som smøremiddel (nedsætter friktionen af føden) Får fæcespartikler til at klæbe sammen Næsten upåvirkelig af fordøjelsesenzymer Kan bufre både syre og base Serøs sekretion Tyndflydende Nedbrydes ved surt ph Indeholder: Salivatorisk amylase (en α-amylase) Nedbryder stivelse Funktion Holder mundhulen ren Uden spyt kommer: Besvær med at spise Mundinfektioner Svær caries (ses ved morbeus sjøgren, en autoimmun lidelse) Redegøre for mekanismen ved spyttets dannelse, herunder dannelse af primærsekreter ved hjælp af sekundær aktiv, transcellulær kloridtransport i acini og modifikation af primærsekretet bl.a. ved en aldosteron-inducerbar reabsorbtion af Na + og en sekretion af K + og HCO 3 - i udførselsganene. Spytkirtlerne består af: Parenchym med sekretoriske endestykker (acini) Forgrenet udførselsgangsystem Primær sekretion Acini secernerer en væske der er isoton i forhold til plasma Amylase indholdet og sekretionsraten varierer med stimulationen Indhold af elektrolytter ca. konstant Minder meget om forholdene i plasma Model for iontransporter i serøse acini: 1. den basolaterale Na + /K + -ATPase danner et Na + -gradient 2. denne driver en Na + /K + /2Cl - co-transporter (symport) i den basolaterale Michael og Erik Noter til fysiologi 24

270 membran Cl - transporteres over dets elektrokemiske potentiale 3. Mens Na + aktivt pumpes tilbage (jvf. punkt 1) passerer Cl - passivt over den luminale membran 4. herved opstår en potentialforskel (lumen negativt) 5. for at opnå elektroneutralitet løber Na + paracellulært via tight junctions og vand (osmose) H 2 O Cl - Na+ K+ Cl - Na+ K + K+ Na+ 0 mv - 65 mv 0 mv Modifikation af primær sekretet Sker i udførselsgangene Reabsorbtion af Na + og Cl - samt secernering af K + og HCO 3 -. Arbsorbtion af Na + større end sekretion af K + og HCO > netteabsorption af elektrolytter (sekretet mere hypotont) Energien til ionforandringerne Basolateral Na + /K + -ATPase danner en Na + -gradient Chlorid-absorption + HCO 3 - addition Na + gradienten driver Na + /H + antiport i basolaterale membran Natrium ind i cellen CO 2 diffunderer ind -> reagerer med vand (kulsyreanhydrase) -> HCO 3 - intracellulært HCO 3 - transporteres ud i antiport med Cl - luminalt Kalium addition Na + gradienten driver Na + /H + antiport i luminale membran Natrium ind i cellen H + absorberes ved antiport med K + luminalt Forholdet mellem koncentrationer af Na + og K + i saliva styres af aldosteron Aldosteron: Forøger reabsorptionen af Natrium Forøger sekretionen af Kalium Michael og Erik Noter til fysiologi 25

271 Svarer til hormonets virkning i distale nyretubuli Redegøre for Ouabains effekt på spytsekretionens transportmekanismer Alle transportmekanismer indirekte drevet af Na + /K + -ATPase. Ouabain blokkerer ATPasen -> stop af Natrium gradienten over membranen (ingen primær/sekundær aktiv transport) Redegøre for styringen af spytsekretionen, herunder betydningen af de parasympatiske (acetylcholin og VIP) og de sympatiske (Noradrenalin) nerver Spytkirtler innerveres både parasympatisk og sympatisk Sekretionen kan bringes op på 1ml/g*min (sin egen vægt pr min) Parasympatisk innervation Øger mængden af spytvæske + amylase sekretionen Acethylcholin, VIP og substance P Øger mængden af intracellulær Ca 2+ -> øget transport af ioner over basolaterale membran -> øget væskeoverførsel til lumen -> giver mere voluminøs sekret med mindre konc. Af amylase Sympatisk innervation 2 virkninger Norepinephrine på α-adrenerge receptorer Samme effekt som parasympatikus Norepinephrine på β-adrenerge receptorer Øger mængden af intracellulær camp -> øger mængden af sekreteret amylase men ikke mængden af vand Spytceller producerer selv kallikrein -> omdannes til bradykinin (stærk vasodilator) -> øger blodtilførslen til kirtlerne og derved sekretionen (positiv feedback) Ventrikelsekretionen Redegøre for ventrikelsekretets bestanddele og dets dannelse Bestanddele af ventrikelsekretet HCl Parietalceller (midten+bunden af gastrisk foveolae i corpus/fundus) Salte Vand Pepsin (pepsinogen -> pepsin ved lavt ph) Hovedceller (bunden af foveolae) Michael og Erik Noter til fysiologi 26

272 Intrinsic factor Parietalceller Krævet for normal absorption af vitamin B12 Eneste essentielle gastriske funktion Mucin Halsceller (yderst i foveolae) HCO3 - Overfladeepithelceller Dannelse Stærkt surt (ph 1-2) 1,5-2l / døgn sammensætning varierer Høj sekretion -> højere H + konc. Lav sekretion -> lavere Na + 2-komponent hypotese (Forklaring på varierende sammensætning???) Parietalcellesekret Hovedsageligt saltsyre (ph 0,8) K + i lav koncentration (ca. 10mmol/l) Non-parietalcellesekret (fra ikke-parietalceller) Hovedsageligt NaCl (ca.150mmol/l) Lidt K + og HCO3 - Forskellighed af sekreter -> Forekommer ved blanding af disse 2 komponenter Redegøre for mekanismen bag H + - og Cl - -sekretionen Ved maximal rate af syresekretion H+ -> pumpes mod gradient på 10 6 ph = 7 i cellen <-> ph = 1 luminalt Cl- -> gastrisk lumen mod kemisk & elektrisk potential Mavesæk elektronegativ ( 30-80mV) <-> serosa Energi kræves til transport af begge H +, K + -ATPase (udveksler H + for K + ) Findes i apikale membran (parietalceller) Membran omkring sekretorisk canaliculus Primære H + - pumpe H + & K + pumpes mod elektrokemiske potential gradienter Syrepumpehæmmere Omeprazole Inhiberer specifikt denne pumpe Substitueret benzimidazole Inaktiv ved neutralt ph Lavt ph -> inaktiverer pumpen Irreversibel inaktivation Andre kanaler Michael og Erik Noter til fysiologi 27

273 Cl -, HCO3 - countertransporter HCO3 - -> flyder med elektrokemisk gradient over basolateral membran Overskud efter udpumpning af H + Cl- transporteres ind i cellen <- mod elektrokemisk gradient (drevet af HCO3 - ) Cl - koncentreres i cytoplasma af parietalcelle 1 HCO3 - -> blod / H + -> ventriklen -> alkaline tide (ventrikel ph -veneblod efter fødeindtag) Aktivering af Cl - kanaler Elektrogene anion kanaler i apikal membran Cl - -> lumen af sekretorisk canaliculi Konduktans øges kraftigt ved Hyperpolarisering, øget camp niveau camp & Ca 2+ -> insertion af flere kanaler i apikal membran fusion af tubovesikl. -> sekretorisk canaliculi -> øger også antal H +, K + -ATPaser i apikal membran K + -kanaler 2 typer basolateralt aktiveres af hhv. camp & Ca 2+ -> tømmer celle for K + (fra H + pumpe) -> hyperpolarisering af cellen (ud med K + ) -> øger drivkraft for Cl - -> i sekretorisk canaliculus Stimulation af frigørelse af HCl Histamin (på H2-receptorer) -> camp Acetylcholin + gastrin -> Ca 2+ Dannelse af H + Dissociation af H20 -> OH - & H + i cellen (formentlig) H + -> lumen OH - -> forenes med CO 2 (lokale cellulære oxidationsprocesser) -> HCO3 - (enzym kulsyreanhydrase) Morfologiske ændringer ved ventrikelsekretion (parietalceller) Ustimuleret sekretoriske canaliculi mange rør & vesikler = tubulovesiculære system har transport-proteiner i membran Stimulation Tubovesiculære membraner -> smelter sammen med Sekretoriske canaliculi s membran -> danner forgrenede sekretoriske canaliculi secernerer mere HCl (mere transport af ioner) Michael og Erik Noter til fysiologi 28

274 Funktion af saltsyren Ned til ph 0,8 -> fremskynder fordøjelsen aktiverer pepsin -> effektivt forsvar mod mikroorganismer Hastighed af ventrikelsekretionen 2-5mmol HCl / time -> 22-28mmol HCl / time (maximal stimulation) Redegøre for den elektrokemiske gradient for proton- og klorid- sekretionen over den luminale parietalcelle-membran og transcellulært SE OVENOVER Redegøre for stimulus-sekretions-kobling i forbindelse med parietalcellesekretion Generelt Binder alle til specifikke receptorer på parietalceller stimulerer denne direkte Potenserende sammenspil mellem alle 3 stoffer Histamin Parakrin agonist Frigøres fra celler i ventriklens mucosa =Enterochromaffin-like celler (ECL) stimulation ved acetylcholin / gastrin (indirekte virkning) -> frigørelse af histamin -> diffunderer til parietalceller -> binder til H2-histamin-receptorer -> aktiverer adenylyl cyclase -> camp -> aktiverer basolaterale K + -kanaler -> aktiverer apikale Cl - -kanaler -> flere kanaler apikalt (Cl - / H + ) via protein-fosforylering H2-receptor-antagonister (fx cimetidin) Blokerer stor del af syresekretion (alle 3 stoffer) Stor del af HCl respons fra gastrin stoppes Mere indirekte virkning af denne Gastrin Endokrin agonist Produceres af G-celler i mucosa i antrum (ventriklen) + duodenum Stimuleres bl.a. af acetylcholin -> frigives til blodet -> når parietalceller Michael og Erik Noter til fysiologi 29

275 -> ECL-celler -> Binder til CCK-B receptorer (Proglumid er antagonist) -> øger intracellulær [Ca 2+ ]. -> øget syresekretion (se acetylcholin & histamin) Acetylcholin Neurocrin agonist Frigøres fra cholinerge nerveterminaler (nær parietalceller) Via vagus -> binder til M3-muscarinerge acetylcholin receptorer (kan blokeres ved atropin -> syrehæmning) -> åbner apikale Ca 2+ -kanaler -> øger Ca 2+ konc. Ved frigivelse fra indre lagre af Ca 2+ -> aktiverer basolaterale K + -kanaler -> flere kanaler apikalt (Cl - / H + ) Redegøre for pepsins sekretion, aktivering & funktion Sekretion Hovedcellerne Zymogen-granula -> indeholder pepsinogen (inaktivt forstadium) Aktivering -> konverteres til aktive form (pepsin) ved surt ph inaktiveres ved neutralt ph (duodenum) Stærkt korreleret med syresekretionen Acetylcholin + gastrin -> direkte på hovedceller Lokale neurale reflexer Funktion Endoprotease Spalter proteiner (og peptider) Herunder pepsinogen -> pepsin Op til 20% af protein i måltid Redegøre for ventriklens sekretion af mucus og HCO3 -, samt betydningen heraf for cytoprotektion Sekretion af mucus Mucus Sekretioner indeholdende mucin er (glykoproteiner) Over 80% kulhydrat 4 peptidmonomerer -> koblet af disulfidbindinger Viskøse, klistrende Secerneres af mukøse halsceller overfladeepithelceller i ventriklen -> frigives ved exocytose (fra apikale granula) -> secerneres i hvilende mavesæk (væsentlig grad) Michael og Erik Noter til fysiologi 30

276 -> øget sekretion ved acetylcholin stimulation (parasympaticus) mekanisk deformering af mucosa (mad) via neurale reflekser Sekretion af HCO3 - Secerneres af overfladeepithel-celler (ventriklen) [Na + ], [Cl - ]som plasma [K + ], [HCO3 - ] højere end plasma -> bikarbonat fanges af viskøse mucus -> mucus-laget basisk -> øges ved fødeindtagelse & acetylcholin (som mucus) Gastriske mucosa barriere (uomrørt vandlag) Forhindrer skade på tunica mucosa af Syren Afhænger af begge dele af laget 0,2mm tykt basisk -> betydelig ph gradient over lumen -> celleoverflade (ca. 2-> ca. 7) tillader diffusion af syre, pepsin -> overfladeepithel NSAIDS (NonSteroidal Anti-Inflammatory AgentS) Prostaglandin-hæmmere (fx aspirin) -> hæmmer produktion af mucus + HCO3 - hyppig årsag til udvikling af ulcus ventriculi Angive Ventrikelsekretionshastigheden SE OVENOVER Redegøre for styringen af Ventrikelsekretionens 3 faser Cephale fase Udløses fra CNS gennem betingede & ubetingede reflekser Syn, lugt, smag af mad -> formidles gennem vagus-grene (udelukende) Acetylcholin -> øger syresekretion (direkte & indirekte) Lavt ph i antrum (mangel på mad i maven) -> inhibition af syresekretion direkte på parietalceller indirekte via neurale reflekser -> lav mængde syre secerneret samlet Gastriske fase Udløses ved tilstedeværelse af føde i ventriklen Udvidelse af mavesæk Mekanoreceptorer -> afferent del af lokale & centrale reflexer Cholinerge reflexer (stort set) Centrale Afferent og efferent i vagus Michael og Erik Noter til fysiologi 31

277 = vagovagal reflex Aminosyrer & peptider (fra kløvning ved pepsin) -> gastrin-frigørelse fra G-celler -> acetylcholin (direkte og via G-celler gastrin) Meste af syre secereneres i denne fase (ved måltid) Selv-regulation af syresekretion Ved ph =< 2 inhiberes syresekretion kraftigt Via lokale reflekser Intestinale fase Udløses af chymus i duodenum -> neurale og endokrine responser -> stimulerer (først) -> hæmmer (siden) Ved ph > 3 -> stimulation af syresekretion (tidligt i tømmelse af ventriklen) Ved ph < 3 -> hæmning af (sent) Stimulation af sekretion Udvidelse af duodenum -> vagovagale reflekser (som før) Peptider & aminosyrer i duodenum Via G-celler (som før) (endokrint) Inhibition af sekretion (i duodenum + proximal jejenum) Syre -> via lokale / vagovagale reflekser -> frigørelse af secretin -> blod inhiberer G-celler s sekretion mindsker frigørelse fra parietalceller Fedt-fordøjelses produkter -> frigiver GIP (Gastric Inhibitory Protein) Cholecystokinin (CCK) -> inhiberer sekretion fra parietalceller Hypertonicitet (høj-osmolalitet) Enterogastoner (definition) Hormoner frigivet i tarmen, som afficerer syresekretion Somatostatin s betydning (gastrin se ventriklen) Endogen antagonist af syresekretion Via parietalceller Måske også inhibition af histamin (ECL-celler) Frigives fra D-celler Nær basis af foveolae gastricae Vagus betydning SE TIDLIGERE SHAM-Feeding SLÅ OP!!! Michael og Erik Noter til fysiologi 32

278 Vagotomi Hæmmet syresekretion (cephal fase, manglende centrale reflekser) Evt behandling ved kronisk mavesår (kirurgisk) Atropin (anticholinergika) SE TIDLIGERE Beskrive metoder til undersøgelse af ventrikelsekretionen med angivelse af eksempler Aspirationsmetoder Sekretion fra lommer Fra isolerede ventrikler Fra isoleret slimhinde Fra isolerede celler Fra isolerede membranvesikler SLÅ OP!!! SLÅ OP!!! SLÅ OP!!!! Angive ventrikelsygdomme Symptomer Dyspepsi (fordøjelsesbesvær) Smerter i epigastriet (evt) Sure opstød (reflux) Halsbrand Vigtigste undersøgelse Røntgen + gastroskopi Ulcussygdomme Lokation Hovedpart i ampulla duodeni Grund Mindsket effektivitet af gastrisk-mucosa-barriere Fx NSAIDS Hypersekretion af syre Infektion af Helicobactor pylori (næsten altid) Behandling Antibiotika Syresekretions-hæmmende midler Histamin-H2-antagonister Fx cimetidin, ranitidin Antagonister mog H+, K+-pumpen fx omeprazole Syreneutralisation Antacida anticholinergica Ventrikelcancer En af de hyppigste cancerformer Over 50% lok. I pars pylorica Michael og Erik Noter til fysiologi 33

279 7.6.4 Pancreassekretionen Redegøre for pancreassekretets indhold af amylolytiske, lipolytiske, proteolytiske og nukleolytiske enzymer og for deres aktivering samt betydning i de luminale fordøjelsesprocesser. ENZYMER AKTIVERING FUNKTION Amylolytiske: - α-amaylase (pancreas amylase) Secerneres I aktiv form - Endoglykosidase. Kløver α-1,4-glykosidbindinger uden for forgreningspunkter i stivelse og glykogen. Produkterne er maltose (Glc-Glc), maltriose og længere oligosakkarider. Lipolytiske: - phospholipase A 2 - lipidesterase - clycerol ester hydrolase (pancreas lipase) - Co-lipase Proteolytiske: - trypsinogen - chymotrypsinogen - pro-elastase - pro-carboxypeptidase - Trypsin - Ca 2+, Co-lipase (trypsin; pro-colipase Co-lipase) - enteropeptidase (+autokatalyse) - trypsin - -- // // -- - nedbryder phospholipider (kløver ester bindingen på 2 position i glycerophosphatider) - bredere reaktionsspektrum; cholesterolestre til frit cholesterol, monoglycerider mm. - høj specificitet for lange fedtsyrekæder (turnover = 140 g fedt/min!) Virker på triglycerider (specielt på dråber/emulsioner) - Co-lipase fjerner galdesyrer fra oliedråbers overflade -> plads til at pancreaslipase kan binde - Trypsin; Endopeptidase; basiske aminosy. (Arg, Lys) - Chymotrypsin; Endopeptidase; hovedsagligt aromatiske aminosy. (Tyr, Trp, Phe, Leu, Met) - Elastase; Endopeptidase; neutrale, alifatiske aminosy. (Gly, Ala, Ser) - Carboxypeptidase A & B; Exopeptidaser; aromatiske el. alifatiske aminosy Angive enteropeptidasens lokalisation og redegøre for enzymets funktion Enteropeptidasen er lokaliseret til mikrovilli i tyndtarmen -> secerneres af duodenale mucosa Funktion: At aktivere pro-enzymet trypsinogen (ved spaltning) -> Frigivelse af trypsin Trypsin virker autokatalytisk på aktiveringen af trypsinogen Trypsin aktiverer andre zymogener derfor vigtig (Se 432) Trypsin inhibitor Protein i pankreassaften der forhindrer prematur aktivering af trypsinogen (i galdegange) Redegøre for stimulus-sekretionskoblingen i pancreas acinusceller, herunder eksistensen af to typer receptorer som dels fører til aktivering af phospholipase C og elevation af intracellulært Ca 2+ og dels aktivering af membranbundet adenylatcyklase Acinusceller i pankreas har 6 forskellige receptorer på overfladen -> Specifikke for regulatoriske peptider i gastro-intestinalkanalen Sekretin og VIP Sekvens homologi (samme familie, Se evt. 399) Michael og Erik Noter til fysiologi 34

280 -> konkurrence om samme receptorer Min. 2 receptorer eksisterer En type med høj affinitet for Sekretin En type med høj affinitet for VIP Binding medfører: Aktivering af adenylatcyklase -> forhøjet intracellulært camp Acethylkolin, CCK, Gastrin og substance P Resten af receptorerne (4 andre) Gastrin og CCK konkurrerer om samme receptor Binding medfører: Aktivering af phospholipase C -> for Pathway se cellebiologi -> IP 3 aktiverer Calcium-kanaler I endoplasmatisk reticulum -> hæver intracellulær konc. Af Ca 2+ Der gælder at agonister der øger camp forstærker effekt af de der øger Ca 2+, og vice versa Agonister der bruger samme pathway forstærker ikke hinanden Redegøre for elektrolyt- og væskesekretionen, herunder de to komponenter i dannelsen af sekretet, det acinære sekret koblet til en transcellulær Cl - transport (ligesom i spytkirtlerne) og sekretionen fra udførselsgangene af væske og bikarbonat, foruden denne sekretions sandsynlige, transepitheliale elektrolyt transporter. Acinære sekret: Enzyme komponenten Minder om plasma i tonicitet Også ionkoncentrationerne Iontransporter knyttet til dette: 1. Na + /K + ATPase basolateralt danner elektrochemisk gradient for Na + 2. Basolateral symport med 2Cl - sammen med 1 Na + /1K + 3. K + Kanal basolateralt (aktiveret af Ca 2+ ) hyperpolariserer cellen -> større efflux af Cl - til lumen. 4. Luminal Cl - kanal aktiveres af camp og Ca Na + passerer Tight junctions i intercellulærrummet til lumen Udførselsgangenes sekret: Vandholdige komponent Lidt hypertonisk til plasma HCO 3 - konc. Meget høj Ved sekretin påvirkning kommer sekret primært fra extralobulære gange Iontransporter knyttet til dette: Michael og Erik Noter til fysiologi 35

281 1. K + /H + ATPase basolateralt og Na + /H + antiport acidificerer perfunderende blod -> Bikarbonate bufferen i blodet forskydes -> dannelse af CO 2 2. CO 2 diffunderer ind i cellen Kulsyreanhydrase omdanner CO 2 og vand til kulsyre -> dannelse af HCO 3-3. Luminalt findes en HCO 3 - /Cl - antiport. (drives af bicarbonats elektrochemiske gradient) 4. Cl - kanal luminalt sender Chlor tilbage i lumen 5. Na + og K + passerer tight junctions i intercellulærrummet til lumen Beskrive den endokrine styring af pankreassekretionen, herunder stimuli for sekretudskillelsen og betydningen heraf, stimuli for cholecystokininudskillelse og betydning heraf, samt den nervøse styring af pankreassekretionen (kolinerge mekanismer, VIP) Sekretion reguleres af 2 tarmhormoner Sekretin og CCK -> frigøres fra endokrine celler i tarmen (særligt duodenum) -> Med blodet til pancreas Sekretin Secerneres ved tilstedeværelse af syre i duodenum Eks. Ved ventrikeltømning etc. Stimulerer: Epitheliale celler i gangsystemet -> frigivelse af det HCO 3 - holdige sekret CCK Secerneres ved tilstedeværelse af lipider, aminosyrer og peptider i duodenum Stimulerer: Virker på acinære celler -> frigivelse af enzymholdige sekret Betydning for udtømmelse af galde i duodenum Autonome nervesystem Spiller en rolle for den exocrine pancreassekretion Cholinerge parasympatiske fibre Vagustråde Fremmer sekretion Noradrenerge sympatiske tråde Hæmmer sekretion Peptiderge nerver (neurotransmitter VIP) Øger mængden af enzym frigivet Michael og Erik Noter til fysiologi 36

282 Somatostatin og Pankreatisk polypeptid Secerneres fra langerhanske øer (δ-celler, somatostatin og PP-celler, pankreatisk polypeptid) Hæmmer den exokrine pankreassekretion Angive metoder til klinik undersøgelse af pankreas eksterne sekretion (undersøgelse af fedtindhold i fæces, røntgenundersøgelse af abdomen, analyse af tyndtarmsindhold, måling af pankreas-enzymer i tyndtarmsindhold og plasma) - Pankreasamylase indholdet i blod Stiger ved akut betændelsestilstand i pankreas - Røngten af abdomen Viser evt. forkalkninger i pancreas - Ultralyd vigtigste undersøgelse Viser evt. tumorer og cyster - Fedt i afføring Kvantitativ bestemmelse med døgnopsamling Fortæller om pancreas funktion Angive sygdomme, inklusive symptomer og behandling, i relation til den eksokrine pankreasfunktion Akut pankreatitis (betændelsestilstand i pankreas) Fjerner inaktiveringen af trypsinogen Trypsin-inhibitor inaktiveringen forløber ikke normalt -> aktivering af zymogener i selve pankreas -> vævsbeskadigelser der udløser choktilstand hos patient Hovedsymptom: Smerter opadtil i abdomen Behandling: Slå op Galdesekretionen Redegøre for levergaldens dannelse og funktion Dannelse Produceres i leveren (hepatocytter) ml / døgn Bestanddele (ca % af tørvægt) 65% Galdesyrer 20% phospholipider 4% Cholesterol 5% Protein 0,3% Bilirubin (+ andre pigmenter) Funktion Emulgering af lipider -> øger overfladeområdet (til gavn for lipaser) -> danner miceller (små partikler) Michael og Erik Noter til fysiologi 37

283 & -> bedre optagelse via børstesøm Udskillelse af bilirubin / cholesterol Redegøre for dannelsen af den primære galde i hepatocytter og galdecanaliculi Primære galdesyrer Dannes ud fra cholesterol af hepatocytter (cholsyre, chenodeoxycholsyre) Bakterier i fordøjelseskanalen -> dehydroxylerer primære galdesyrer -> sekundære galdesyrer (deoxycholsyre, lithocholsyre) -> øger hydrofobicitet (større tendens til absorption ved diffusion) i løbet af tarmkanalen Galde indeholder både primære & sekundære galdesyrer Konjugering af galdesyrer Galdesyrer -> bindes normalt til glycin / taurin / ornithin inden udskillelse Via peptid-binding Til stede som salte af forskellige kationer (fx Na + ) = galdesalte Øger vandopløseligheden -> absorberes i ringe grad ved diffusion i tyndtarm virker i lang tid (absorberes sent) Galdesyre-afhængig sekretion Galdesyrer i v. portae-blod (Entero-hepatisk kredsløb) Stimulerer (hepatocytter) Optag af galdesyrer Resekretion af galdesyrer Inhiberer (hepatocytter) Syntesen af galdesyrer (negativ feed-back) Galdesyre-uafhængig sekretion Ved Aktiv transport af NaCl (+vand, osmose) -> ud af hepatocytter -> øget galdesyrer (effekt som før) Sekretion af galdesyrer -> lumen Opbevares bundet til galdesyre-bindende proteiner (cytoplasma) -> secereneres via faciliteret transport-proteiner (tror man) -> canaliculi apikal membran -> med koncentrations & elektrisk potential-gradienter koncentrations-gradient opretholdes pga micelle-formation i canaliculi Sekretion af vand & elektrolytter -> galde (canaliculi) Ved osmose Partikler -> transporteret -> lumen -> vand til at flyde Utætte ZO Elektrolytter følger Sekretion fra galdegange (dannes som i pancreas) Vandigt sekret (50% af galdevolumen) Michael og Erik Noter til fysiologi 38

284 Isoton Na +, K + som plasma HCO3 - større end plasma Cl - mindre end plasma Phospholipider & Cholesterol Hepatocytter -> phospholipider (især lecithin) & cholesterol -> canaliculi Exocytose af lipid dobbeltlag vesikler -> ind i galdesyremiceller (i lumen) Galde-pigmenter Porphyrin -> bilirubin (reticuloendotheliale celler -> nedbryder erythrocytter) -> bindes til albumin i blodet -> optages af hepatocytter (sinusoider) -> konjugeres med ½ glucuronsyre molekyler -> bilirubin glucuronid -> secerneres i galden via ATP-afhængig transport mekanisme bilirubin gul Colon-bakterier Bilirubin -> urobilinogen Noget genoptages -> udskilles i urin -> optages af hepatocytter -> galde Redegøre for det enterohepatiske galdesyre-kredsløb Galdesyren recirkuleres 2 eller flere gange ved typisk måltid = enterohepatiske cirkulation Ved terminal del af ileum -> næsten alle galdesyrer tilbageabsorberet (stort set) diffusion især ukonjugerede, dehydroxylerede transport mekanismer konjugerede + (ukonjugerede galdesyrer) meste optages i ileum (efter fedt absorption) -> kun ca. 5% -> colon bakterier -> dekonjugerer galdesalte -> frie galdesyrer til sekundære galdesyrer??? SLÅ OP!!! -> optages ved diffusion -> kun meget lidt til spilde (fæces) (ca. 0,5g / dag) -> leveren via v. portae bundet til albumin i blod (mest) optages i hepatocytter (basolateral membran mod sinusoidlumen) stort set komplet optagelse (1. passage) multiple transport mekanismer konjugerede / ukonjugerede galdesyrer galdesalte Michael og Erik Noter til fysiologi 39

285 -> rekonjugeres med glycin & taurin (næsten alle dekonjugerede) -> sekundære galdesyrer -> primære galdesyrer (nogle) -> lumen af canaliculus (se før) -> fordøjelseskanal -> tilbageabsorberes etc etc... Galdesyrer cirkulerer typisk 3-16 gange om dagen (alt efter fødeindtagelse) Redegøre for galdeblærens funktion SE EVT ANATOMI Funktion Koncentrerer galden Absorberer Na +, Cl -, HCO3 -, vand -> øger gladesyre koncentration 5-20 gange aktiv transport af Na + = primære aktive proces (Na/K-ATPase) basolateral membran (især apikalt ) her også Cl- & HCO3- opkoncentrering (transport prot.) vedligeholder elektroneutralitet -> skaber hypertont miljø i det apikale intercellulære rum -> influx af vand (osmose) -> mod basalmembran -> transporteres væk af kapillær Sekret = galdeblæregalde (nu) Redegøre for Cholecystokinins (CCK) betydning for galde-udtømningen Tømning af galdeblæren Begynder flere minutter efter måltid s begyndelse Kontraktioner af galdeblæren (med pause imellem) -> tvinger galde gennem delvist relaxeret m. sphincter Oddi Cephalisk & gastrisk fase af fordøjelse Medieret af cholinerge fibre (n. Vagus) + gastrin Sympaticus inhiberer Intestinal fase Største tømning af galdeblæren sker her Medieret af CCK Frigives fra duodenum + jejenum Indtagelse af fedtholdigt måltid -> stærke kontraktioner (galdeblære) -> stærk relaxation af m. sphincter Oddi Gastrin (en cholecystagog mimik CCK opførsel) Identisk med CCK, 5 aminosyrer C-terminalt Halvt så potent som CCK Redegøre for konsekvenserne af manglende galdesekretion SE 466. fedtmalabsorption Michael og Erik Noter til fysiologi 40

286 7.7 Intestinal absorption Generelt Redegøre for transportfysiologiske begreber og mekanismer, herunder unidirectionel flux, Passiv, faciliteret, primær aktiv og sekundær aktiv transport, refleksionskoefficient, uomrørt vandlag. Unidirectionel flux: Passiv transport: Faciliteret transport: Primær aktiv transport: Sekundær aktiv transport: Se cellebiologi Se cellebiologi Se cellebiologi Se cellebiologi Se cellebiologi Refleksionskoefficient: Den andel af et stof, der kan transporteres over en membran ved diffusion, som reflekteres tilbage i opløsningen. Uomrørt vandlag: Se Beskrive metoder til undersøgelse af den intestinale absorption med angivelse af eksempler, in vivo: intubationsmetoder, toleranstests, analyser af udåndingsluft, potentialdifferens; in vitro: Ussingkammermetoden, herunder måling af kortslutningsstrøm og flux af radioaktive isotoper (tracere), Patchclamp-teknik, undersøgelser på isolerede enterocytter og isolerede membranvesikler fra enterocytter. In vivo: Slå op. In vitro: Ussingkammermetoden Isolerede flager af slimhinde spændt ud mellem to kamre. -> kamre fyldt med elektrolytopløsninger Man kan registrere potentialforskelle Vha. radioaktive isotoper måle ionflux er Kortslutningsstrøm Man påtrykker slimhinden et membranpotentiale -> man kan måle den strøm der generes i slimhinden Når der ikke er spændingsforskel mellem kamrene = kortslutningsstrømmen -> hvis opløsningerne i de to kamre er ens og der er en kortslutningsstrøm -> aktiv transport af ioner over slimhinden Michael og Erik Noter til fysiologi 41

287 Ingen elektrokemisk gradient Se i øvrigt øvelse 8: CELLULÆR EPITELIAL TRANSPORT Absorption af vand og elektrolytter Redegøre for de volumina af væske, der passerer de forskellige tarmafsnit samt for deres omtrentlige sammensætning og osmolaritet. Tarmen tilføres dagligt ca. 9 L væske - ca. 2 liter væske indtages ved drikning. - ca. 7 liter væske kommer fra fordøjelsessekreter 1,50 Liter/døgn: Spyt 2,00 Liter/døgn: Mavesaft 0,50 Liter/døgn: Galde 1,50 Liter/døgn: Pancreassaft 1,50 Liter/døgn: Tyndtarmssaft Størstedelen af væsken absorberes i tyndtarmen Ca. 8,50 liter/døgn (ca. 95%) 80-90% af resterende væske absorberes i colon Resten ca. 0,100 Liter/døgn udskilles med fæces I hele tyndtarmens længde er indholdet stort set isosmolært med plasma -> passiv absorbtion fra lumen til blodet Osmotisk proces Vandtransport over epithelet -> absorption af opløste partikler (solutter) -> drivende osmotiske gradient for vand etableres ved aktiv transport af solutter Fra tarmlumen -> blodbanen (primært Na og Cl) Redegøre for nettoabsorptionen af Na + i tarmen, herunder transport over den luminale membran 1) som følge af den elektrokemiske potentialgradient, skabt af Na + /K + ATPasen i basolateralmembranen 2) i tyndtarmen dels koblet til absorption af heksoser og aminosyrer samt andre næringsstoffer, dels som elektroneutral cotransport af Na + og Cl -, Bl.a ved samtidig udveksling af Na + /H + og Cl - /HCO 3 - og 3) især i tyktarmens distale afsnit ved transport gennem aldosteron-regulerede Na + kanaler i den luminale membran, som kan hæmmes af K + -besparende diuretika (Amilorid), Jfr. Nyrens samlerør og sved- og spytkirtlers udførselsgange. Natrium: Absorberes gennem hele tarmen 1. Na + /K + ATPase i basolateralmembranen skaber elektrokemisk gradient -> Natrium passerer luminale membran ned af denne Michael og Erik Noter til fysiologi 42

288 Jejunum 1. Na + absorberes i cellen via symport med næringsstoffer Natriums elektrokemiske gradient leverer kraften 2. Na + /H + antiport transporterer Natrium ind i cellen og H + ud -> acidifikation af indholdet Skubber bikarbonatligevægten mod CO 2 -> Diffusion af CO 2 over epithelet -> absorbtion af HCO 3 - fra lumen til blod 3. Cl - og HCO 3 - fra lumen absorberes Kraften trækkes fra den elektronegativitet ved membranoverfladen optagelsen af Natrium skaber. Ileum 1. Na + absorberes i cellen via symport med næringsstoffer Natriums elektrokemiske gradient leverer kraften 2. Na + /H + antiport transporterer Natrium ind i cellen og H + ud 3. Cl - / HCO 3 - antiport transporterer Chlor ind og bikarbonat ud Colon Ligner ileum Dog ingen symport med næringsstoffer Indeholder istedet en elektrogen Natriumkanal -> absorption af natrium Natrium kanaler (aldosteron regulerede) Slå op Mature epithelceller i toppen af villi intestinales = absorberer Umodne celler i lieberkühnske krypter = sekretorer Redegøre for sekretionen fra kryptepitelet af NaCl og HCO 3 - samt for syndromerne sekretorisk diaré og osmotisk diaré Cl - sekretion finder sted i de lieberkühnske krypter 1. Na + /2Cl - /K + symport transporterer det hele ind i cellen (basolateralt) 2. Kalium løber ud basolateralt gennem Ca 2+ og camp aktiverede kanaler 3. Cl - løber ud i lumen via camp styret ionkanal F.eks. styret hormonelt via VIP og prostaglandiner 4. Natrium transporteres sammen med vand ind i lumen via elektronegativiteten skabt af Cl - Osmotisk diaré: Cl - / HCO 3 - antiport i ileum og colon mangler/defekt -> chlorid absorberes ikke -> trækker vand ud ved osmose Na + /H + antiport stadig aktiv -> udskillelse af syre (H + ) gennem fæces Michael og Erik Noter til fysiologi 43

289 HCO 3 - ophobes i kroppen -> metabolisk alkalose Sekretorisk diaré Kolera forgiftning GTP asen af G s proteinet blokeres -> øget camp niveau i cellen -> aktiverer Chlorid kanaler -> Chlorid og andre ioner secerneres til lumen -> udtræk af vand til lumen ved osmose -> sekretorisk diaré Redegøre for absorptionen af kalcium, herunder for betydningen af det kalcium-bindende protein og for dannelsen og betydningen af hormonet vitamin D 3 Calcium optages i hele tarmen (mest i duodenum/jejunum) Sker ved aktiv proces Luminalt Ca 2+ kanaler Flytter calcium ind i cellen ned af dens elektrokemiske gradient Intestinal membran calcium-binding protein (IMCal) Fungerer måske som transporter under absorptionen Cytosol Calbindin (CaBP) MW ca Binder 2 Ca 2+ med høj affinitet Vigtig rolle i Ca 2+ absorptionen Ca 2+ kan også transporteres gennem cytosol i vesikler Secerneres basolateralt ved exocytose Calbindin fremmer også denne type transport Basolateralt Udskiller Ca 2+ ved: Exocytose Ved en Ca 2+ -ATPase Na + /Ca 2+ antiport D-vitamins betydning Øger syntesen af mrna til calbindin -> øget mængde calbindin i cytosolen Specielt ved luminale flade Michael og Erik Noter til fysiologi 44

290 hurtigere transport over epithelet og hurtigere transport gennem cytosolen Øger syntesen af basolaterale Ca 2+ -ATPase -> øger udpumpningen af Ca Redegøre for absorptionen af jern, herunder lagring af jern i kompleksdannelsen med apoferritin i enterocytter, samt transporten i plasma bundet til transferrin. Total indhold af jern i kroppen er (1 mmol = 55,8 mg) Mænd: 60 mmol Kvinder: 45 mmol Af disse er: %: bundet til Hb (hæmoglobin) %: Myoglobin og Fe-indeholdende enzymer (f.eks. katalase) %: I form af lager (ferritin, hemosiderin, ) Fødeindtagelsen af jern er: Ca mg pr dag Kun 0,5-1 mg optages af mænd (ca. 6 % af indtagelse) 1-1,5 mg optages af premenopausale kvinder (ca. 12% af indtagelse) Ved Fe-deficiet kan optagelsen øges betragteligt (ca. 25 % af indtagelsen) Optagelsen Fe bundet til hæm og andre lipofile substanser optages ved diffusion Frit jern (hovedsageligt Fe(II)) optages aktivt Normal absorption afhænger af: Saltsyren i ventriklen Frigør Fe fra kompleksbindinger Stimulerer Fe(III) absorptionen i øvre del af duodenum (ph=3) Tilgængeligheden af Fe(II) Mere opløselig ved neutral ph end Fe(III) Optages primært i tarmafsnit med ph=7 Glykoprotein (Gastroferrin) Måske dannet i ventriklen Binder til Fe(III) ioner Mekanisme Enterocytter i duodenum og jejunum secerner transferrin til lumen -> binding af 2 Fe-ioner Komplekset optages igen ved receptor medieret endocytose Cytosolen Her bindes Fe-ionerne til mobilferrin (igen 2 stk) -> transporterer jern til den basolaterale membran Plasma Michael og Erik Noter til fysiologi 45

291 Transferrin receptorer binder transferrin -> receptorerne medierer overførsel af 2 Fe ioner til transferrin -> Jernet nu i plasma (bundet til transferrin) For stor optagelse af jern medfører Aflejringer i retikulære endotheliale system (hæmatokromatose) -> kan medføre leversvigt Forhindres af enterocytter Binder overskydende jern til ferritin Udskilles med fæces efter cellens exfoliation Klinik Hvis Fe gives intravenøst kan plasmatransferrin kapacitet bringes op. Fri Fe kan føre til jernforgiftning -> svækket koagulation -> blødning -> cirkulatorisk chok etc. Michael og Erik Noter til fysiologi 46

292 7.8 Fordøjelse og absorption af kulhydrater Redegøre for fødens kulhydrater og deres nedbrydning til oligo- og disakkarider Generelt Væsentligste element i kost mht. Kalorieindtagelse ( g dagligt) Mennesket har dog INGEN ernæringsmæssigt behov for kulhydrater Vigtigste kulhydrater Stivelse (brød, gryn, kartofler) 64% (ca.-tal. meget varierende) Polysakkarid (består af blanding af ) (hhv 1:20) Amylopectin (plantestivelse) Forgrenet molekyle af glucose monomer (forgrenet ved α 1,6 -bindinger) Amylose Lineære kæder af glucose (α 1,4 -bindinger) Glycogen (dyre-stivelse) Cellulose Stor komponent af kostfibre β 1,4 -forbunden polymer? kan ikke hydrolyseres af tarmenzymer Sukrose (sukker) 26% Dissakarid: glucose & fructose (α 1 -β 2 -binding) Laktose (mælk, mælkeprodukter) 7% Dissakarid: Galaktose & glucose (β 1,4 -binding???) Fructose (frugt, honning) <3% Monosakkarid Glucose (druesukker Monosakkarid Nedbrydning α-amylase (spyt) (s. Ptyalin) katalyserer hydrolyse af interne α 1,4 -bindinger i stivelse kan ikke α 1,6 -bindinger eller terminale α 1,4 -bindinger ikke nødvendig for fordøjelse (nedbryder dog op mod 40%) inaktiveres ved ph < 4 α-amylase (pancreas) meget aktiv meget større aktivitet end forrige samme specificitet som spyt s α-amylase efter 10min i duodenum Stivelse -> Maltose, Maltriose, længere Malt er (4-9) α-limiteret Dextrin (4-9) (maltose+maltose/triose forbundet ved α 1,6 - bindinger) Michael og Erik Noter til fysiologi 47

293 Rester 6-10% -> colon -> fordøjes af colon bakterieflora Redegøre for oligo- og disakkarid-spaltende enzymers lokalisation & funktion Lokalisation Børstesøm af tarmens mikrovilli i duodenum & jejenum Højest aktivitet i duodenum + øvre jejenum -> falder gradvist herefter Funktion Lactase (β-galaktosidase) Laktose -> glucose + galaktose Sucrase Sucrose -> glucose + fructose Isomaltase (α-dextrinase) Debranch er α-limiteret Dextrin -> Glucose + maltose/maltriose Glucoamylase (maltase) Malto-oligosakkarider -> glucose Ikke-optagne/hydrolyserede di-, oligo og polysaccharider (heriblandt cellulose) -> nederste del af tarm Indeholder bakterier Kan bruge mange af disse saccharider (indeholder flere saccharidaser) Metaboliseres især anaerobt -> kort-kædede fedtsyrer -> laktat -> H 2 (gas) -> CH 4 (methan) -> CO Redegøre for de transepitheliale transport-mekanismer af glucose, galaktose & fructose ved sekundær aktiv transport og faciliteret transport Generelt Transportere findes kun i modne børstesøm-tarmepithelcellers membran Spids af villi, IKKE bund af krypter Glucose & galaktose Optages ved SGLT1 (Sodium-Glucose-Transport protein 1) Transport-protein i tarmepithel Bruger Na + -gradient -> sekundær aktiv cotransport af Glc & Gal -> cellen Gradient skabt ved Na/K-ATPase (basolateral membran) 2 Na + & 1 Glc/Gal-molekyle Optagelse stimuleres ved Na + -tilstedeværelse i lumen Og Na + -optagelse stimuleres af D-Glc & D-Gal i lumen Kompetitiv optagelse af Glucose / galaktose Michael og Erik Noter til fysiologi 48

294 -> Forlader tarmepithel-celler ved faciliteret transport via GLUT2 (transport protein) ansvarlig for efflux af Glc / Gal (& Fructose) koncentrationsgradient basal & lateral plasmamembran (også i lever, nyrer, langerhanske øer) Fructose Faciliteret transport over tarmepithelcellers membran Via GLUT5 Specifik for D-fructose (ikke inhibition af fleste andre sukre) -> Forlader celler via GLUT2 (som før) Andre GLUT (i andre væv) GLUT-1 Erythrocytter, hjerne GLUT-4 (insulin-sensitiv) Fedtvæv, muskelvæv Hæmmere Phlorrhizin hæmmer Na + -afhængig carrier-mekanisme i tarmepithel -> dvs glucose & galaktose-transport (ikke fructose) Redegøre for kulhydrat-malabsorptionsmekanismer Laktose malabsorption Mangel på laktase / lav aktivitet Hyppigste disakkarase tilstand Forekomst Kongenit form - sjælden Laktase -> falder støt i 3-4 års alder Danskere - 3% Afrikanere - 70% Thailændere - op til 100% Patofysiologi Laktose forbliver i tarmlumen -> mælkesyre produktion af bakterier (toxisk) -> øget osmolalitet i lumen -> væskeakkumulation -> distension -> øget peristaltik -> vandig osmotisk diarré Symptomer Diarré Meteorisme Borborhygmi (gurgle-lyde i tarm) Kolik Flatus (der lugter vist lidt) Diagnose Laktose belastning, plasma måling (breath test) Michael og Erik Noter til fysiologi 49

295 Behandling Laktosefri kost (ingen mælk, mælkeprodukter) Andre malabsorptioner Sukrose/isomaltose malabsorption Sjælden (Grønland 10%) Arvelig recessiv lidelse Diarré: barn fra modermælk -> almindelig kost Glucose/galaktose malabsorption Skyldes missense mutation i SGLT1 Michael og Erik Noter til fysiologi 50

296 7.9 Fordøjelse og absorption af proteiner Redegøre for nedbrydningen af fødens proteiner til oligopeptider og aminosyrer Generelt Dagligt behov lidt under 1g/dag/kg legemsvægt Fordøjelse i ventriklen Hovedceller -> danner pepsinogen -> pepsin ved lavt ph (denaturerer også peptiderne) = autoaktivation stabilt ved dette ph Frigjort peptid fra N-terminal del Forbliver bundet til pepsin -> inaktiverer pepsin ved ph > 2 -> hydrolyserer polypeptiderne (dog kun ca. 15%) -> store peptidfragmenter & nogle frie aminosyrer -> stimulerer cholecystokinin-frigivelse (i duodenum) Fordøjelse i duodenum & resten af tyndtarm Pankreas proteaser vigtigste element i proteinfordøjelsen Trypsin (fra trypsinogen) Chymotrypsin (fra chymotrypsinogen) Carboxypeptidase A & B (fra pro-udgave) Zn 2+ metalloenzymer Elastase Findes i inaktiv pro-form i pankreas-saft Trypsin inhibitor findes i pancreas saft Neutraliserer trypsin (dannet for tidligt) I pancreas / ducti Enteropeptidase (s. enterokinase) Trypsinogen > trypsin Trypsin Konverterer andre proenzymer -> aktive enzymer Meget aktiv fordøjelse + absorption (50% i duodenum) Enzymer kun aktive ved neutralt ph Neutralisering af gastrisk HCl via HCO 3 - Peptidaser i børstesøm i duodenum + resten af tyndtarm Integrale membran-proteiner (aktiv del -> intestinalt lumen) Højest koncentration i proximal jejenum Typer (inkluderer) Aminopeptidaser Kløver 1 aminosyre fra N-terminal del af peptid Dipeptidaser Dipeptid -> aminosyrer Dipeptidyl aminopeptidaser Kløver dipeptid fra N-terminal del af peptid Michael og Erik Noter til fysiologi 51

297 Videre forløb (efter absorption) -> aminosyrer føres til leveren (via v. portae) -> proteinsyntese -> urea, CO 2 + vand Absorberede aminosyrer 50% fra føde resten fra nedbrudt protein i fordøjelsessekreter + afstødte celler -> kun 1% -> udskillelse i fæces (især tarmflora, afstødte celler) Redegøre i grove træk for den transepitheliale transport af aminosyrer via specifikke transportproteiner, hvoraf nogle er koblet til Na + -gradienten, for bl.a. neutrale, sure og basiske aminosyrer, samt for prolin og hydroxyprolin Absorption af intakte proteiner & store peptider Ses ikke hos mennesker Absorption af aminosyrer Transporteres via specifikke transportproteiner -> over enterocytmembran Faciliteret transport mest sekundær aktiv transport, typisk med Na + (nogle) udviser specificitet for aminosyre-sidegrupperne Mange forskellige typer fx Na + -afhængige Neutrale m. korte / polære sidekæder (ASCT-1) Ser, Thr, Ala Neutrale m. aromatiske / hydrofobe sidekæder Phe, Tyr, Met, Val, Leu, Ile β-aminosyrer taurin, β-ala Iminosyrer Prolin, hydroxyprolin Sure aminosyrer (EAAT-3) Asp, Glu - cotransport af aminosyre med 2Na + countertransport med 1K + Na + -uafhængige Basiske Lys, Arg, His Størst aktivitet i ileum <-> jejenum Aminosyretransport over basolaterale membran Foregår ved faciliteret transport (bl.a. Na + -afhængig) Mange forskellige transport-proteiner Redegøre for at di- og tripeptider i en vis udstrækning kan absorberes over den luminale membran og derefter nedbrydes til aminosyrer vha. Enterocyttens oligopeptidaser Absorption af små peptider (2-3 peptider) Michael og Erik Noter til fysiologi 52

298 -> Membranprotein med bred specificitet står for dette høj affinitet for peptider med 2-3 aminosyrer stereospecifikt for L-aminosyrer Drevet af H + -gradient (sekundær aktiv transport)(symport) H + -> transporteres ud ved Na + /H + -antiport Størst aktivitet i jejenum <-> ileum Oligopeptider -> spaltes herefter i cytosolen (-> enkelte aminosyrer) Vha enterocyttens oligopeptidaser -> udskilles som aminosyrer basolateralt (oligopeptider -> evt til blod (ukarak. Transportprotein)) Angive for aminosyre-absorptionssygdomme Arvelige defekter i specifikke transportere findes oftest uden stor betydning p.g.a. optag af oligopeptider Hartnup s sygdom Sjælden arvelig lidelse Defekt renal & intestinal transport af neutrale aminosyrer -> Neutrale aminosyrer findes i urin Cysteinurea Defekt i tarm-epithels og proximal-tubulus transporter -> cystein i urin Prolinurea -> prolin / hydroxyprolin i urin Michael og Erik Noter til fysiologi 53

299 7.10 Fordøjelse og absorption af fedtstoffer Redegøre for absorptionen af fedtstoffer, dvs bl.a. triglycerider, phospholipider, kolesterolestre og deres fordøjelsesprodukter Generelt 20-50% af kostens energiindhold triacylglycerol væsentligste lipid i kost overvejende C16 & C18 fedtsyrer (mættede & umættede) kortere kæder hovedsageligt fra mælkefedt Fordøjelse i mavesækken Preduodenal lipaser (ca. 30% af total hydrolyse) Lingual lipase (væsentlig hos rotten) Gastrisk lipase (væsentlig hos mennesket fundus-celler) Funktion Noget non-polært triacylglycerol -> stoffer med polær & non-polær ende -> emulgering af lipid-fasen flere sites for lipase at angribe Fedt tømmes til sidst fra mavesækken (se ventrikeltømning, 410) Fordøjelse i duodenum & jejenum Lipolytiske enzymer er vandopløselige -> kun adgang til overfladen af fedtdråber Emulgering af lipiderne Galdesyre med hjælp fra lecithin (dårlige alene) Polære del ud, apolære ind (mod fedt) -> øger overfladeareal flere 1000 gange dråber ca. 1µm i diameter Frie lipider i duodenum -> hæmmer ventrikeltømning Ikke mere fedt, end galdeudskillelsen kan klare Pankreas-lipasen (Glycerol ester hydrolase) Kløver 1 & 1 fedtsyrer fra en triacylglycerol -> 2 frie fedtsyrer & én 2-mono-glycerid aktiv på små dråber / emulsion af lipider aktivitet proportional med overfladeareal af oliefasen Inaktiveres komplet (stort set) af galdesalte ved fysiologiske koncentrationer Ved selv at binde sig til fedtdråber Colipase (protein,10.000mw) Fjerner galdesalte fra oliedråbers overflade 1 pankreaslipase molykyle -> binder til 1 colipase -> lipase-colipase kompleks -> kan kløve lipiderne Pankreas-saftens øvrige lipolytiske enzymer Cholesterol ester hydolase Cholesterol ester -> cholesterol + fedtsyre = nonspecifik lipase? Kløver fedtsyre-bindinger i mange lipid-substrater Michael og Erik Noter til fysiologi 54

300 Lille aktivitet (<-> pankreaslipase) Kræver galdesyrer for at virke Phospholipase A 2 Kløver phospholipider Ved ester binding på 2-position Aktiveres af trypsin Kræver galdesyrer for at virke Dannelsen af miceller Dannes af galdesyre + produkter af fedt-fordøjelse (især 2-monoglycerider) Frie fedtsyrer =< 12, deltager ikke i dannelse Ca. 5nm i diameter (20-30 molekyler) (4-60nm, afhængig af [galdesyre]) Hydrofobe kæder -> ind mod midten / hydrofile -> ud Meget overflade dækket af galdesyrer Upolær -> mod midten / Polær -> mod vand Skal være tilstede i kritisk koncentration -> før miceller dannes (norm.) Konjugerede galdesyrer -> lavere kritisk konc. Fedt & produkter (micellen) <-ligevægt-> fedt & produkter (vand) (disse optages) Fedtsyrer i emulsion-dråber <-i ligevægt-> miceller (transporteres herind) -> diffunderer til epithelcellers overflade gennem uomrørte vandlag (unstirred layer) µm tykt udgør flaskehalsen i absorption af fedt Miceller øger optagelse med faktor 1000 <-> frie fedtsyrer -> kan diffunderer imellem mikrovilli Overflade ved børstesøm mættet med fedt-ford.-produkter Transporterer også Cholesterol Vitamin A, D, E & K (lipid-opløselige) Galdesyre = essentiel for abs. Absorptionen af lipider Diffusion (korte kæder) Fedtsyrer, 2-monoglycerider, cholesterol, lysolecithin Cholesterol optages langsommere -> miceller indeholder relativt mere chol. -> vej gennem tarm Transport proteiner Fedtsyrer med lange kæder(mvm-fabp), cholesterol Michael og Erik Noter til fysiologi 55

301 Redegøre for fedtstoffernes re-esterificering i epithelcellerne, dannelsen af chylomikroner, betydningen af apoproteiner og transporten af fedtstoffer via lymfebanen og vena portae samt endelig optagelsen af lipiderne i fedtvæv efter hydrolyse katalyseret af lipoprotein lipase Cytosol lipid-transport proteiner Bindes til diverse carrier-proteiner i cytoplasma Forhindrer udfældning af lipiddråber Fra apikaloverflades cytosol -> ser Re-esterificering (i ser) 2-monoglycerider -> reesterificeres -> triglycerider med andre frie fedtsyrer Phospholipider -> genopbygges (lysophospholipid -> phospholipid) Cholesterol -> reesterificeres (ikke ubetydelig fri cholesterol del findes dog) Dannelse af chylomikroner (= et lipoprotein) Præchylomikroner Lipider -> samler sig i små dråber Phospholipider dækker overflade af disse (polær-ud, upolær, ind) = 10% af overflade dækket af apolipoproteiner (A & B-klasser) Apolipoprotein B = essentiel for chylomikron frigørelse -> overføres fra ser -> Golgi apparatet -> videre processering -> Chylomikroner -> lat. intercellulærrum ved exocytose -> forlader tarm via lymfesystemet -> venesystemet Struktur Sfæriske, nm i diameter(meget forskellig størrelse) Triglycerider - ca. 90% af massen Phospholipider - ca. 5% af massen Cholesterol + estere - ca. 1% af massen (hver) Overfladen dækket af Phospholipider - 80% Apolipoproteiner - 20% Lipoprotein lipase Extracellulært enzym Bundet til endothel-celle overflade på blodkar Fedtvæv, muskelvæv, hjertevæv -> hydrolyserer nogle af triglyceriderne i chylomikroner -> frigiver glycerol + frie fedtsyrer -> disse optages af adipocytter Chylomikron-rest (SE ENDOKRINOLOGI) Rige på cholesterol Beriges via interaktion med HDL -> optages af hepatocytter (endocytose) efter modtagelse af apoprotein E (sam. M. apop. B48)) -> nedbrydes (-> FFA, glycerol, frit cholesterol, aminosyrer) Michael og Erik Noter til fysiologi 56

302 i lysosomer -> forskellige lipoproteiner (VLDL, LDL,HDL) Redegør for, at kortkædede fede syrer kan absorberes uden micel-dannelse, hydrolyse og uden re-esterificering og, at de absorberes via vena portae Kort-kædede fedtsyrer (<C 10 -C 12 ) -> optages uden miceldannelse -> overføres herfra (uden yderligere behandling) -> v. portae -> transporteres som frie (uesterificerede) syrer -> leveren Redegøre for absorptionen af galdesaltene i terminale ileum Frigjorte galdesalte -> kan danne nye miceller -> kan transporteres med tarmindhold til terminal ileum -> reabsorberes -> føres med blod -> lever -> genudskilles (SE GALDESEKRETIONEN) Beskrive betydningen for cholesterol-transporten af Very Low Density Lipoproteins (VLDL), High Density Lipoproteins (HDL), Low Density Lipoproteins (LDL) og receptorerne for LDL Lipoproteiner Komplekser af lipider og apoproteiner (funkt.: genkendelses sites og cofakt. for enz.) Under konstant omdannelse i plasma Inddeles efter densitet FFA -> lav densitet Phospholipid/protein -> høj densitet VLDL (Very Low Density Lipoproteins) Syntetiseres i leveren -> udskilles til blodbanen Største kilde af plasma triglycerider (postabsorptivt stadie) Interaktion som Chylomikroner + interaktion med HDL -> IDL-partikler (Intermediate) 50% -> optages af leveren (apo E + B fået fra HDL) 50% -> konverteres til LDL Afgiver apoproteiner til HDL (E+CII) Modtager cholesterolestre fra HDL Via transfer protein LDL (Low Density Lipoproteins) Højt indhold af cholesterol & cholesterolestre Vigtigste cholesterol-holdige kompleks i plasma Små -> kan trænge ud i extracellulær matrix (Slå evt op) -> kan optages af celler med LDL-receptorer (apop. E+B100) Optagelse ved endocytose -> cholesterolestre hydrolyseres i lysosomer Michael og Erik Noter til fysiologi 57

303 Optagelse er selvreguleret Via nedregulering af LDL-recepeptorer ved optagelse Cholesterol -> hæmmer også egen intracell. Syntese Funktion Levere cholesterol -> perifere væv HDL (High Density Lipoproteins) Syntetiseres i leveren (og i tarm) Funktion Fjerner fri cholesterol fra extrahepatiske væv (v. esterificering) Vha. Fosfatidylcholin: cholesterol ecyltranferase (LCAT) Cholesterolestre kan overføres -> VLDL / LDL -> lever HDL nedbrydes Chol. frigives Reservoir for apoprotein C (overføres til Chylomik. & VLDL) Angive faktorer af betydning for forholdet mellem LDL og HDL samt den kliniske betydning heraf Sammensætning af lipoproteiner i plasma -> ændres ved visse sygdomme Hjerte/kar-sygdomme HDL - lav LDL - øget Større HDL og lavere LDL for kvinder end mænd = måske forklaring hyppighed mænd / kvinder Artherosclerotiske plaques Cholesterol-optag via LDL-partikler af makrofager = stor komponent På karvægge HDL -> mindsker dette optag LDL-indhold øges af Androgener, rygning, fedme, høj fedt-indtagelsem visse medikamenter HDL-indhold mindskes af Androgener, rygning, fedme, højt fedt-indtagelse, diabetes type 2 Øges af Østrogener, motion, moderat alkohol-indtag LDL/HDL ratio Bedste indikator for hjerte/kar-sygdomsrisiko Angive symptomer ved og behandling af fedtmalabsorption Manglende galdesekretion -> signifikant hydrolyse af triglycerider forekommer Absorption op til 50% af normalt Voldsomt manglende absorption af Cholesterol, cholesterolestere Michael og Erik Noter til fysiologi 58

304 Fedt-opløselige vitaminer Calcium -> danner uopløselige salte med lange fedtsyrekæder -> akkumulerer i tarmlumen kulhydrat+protein også fanget i klump (-> evt underernær.) Fedtindhold i fæces -> sygeligt forhøjet (= steatoré) K-vitamin mangel Blødninger (følge af koagulationsforstyrrelser) Michael og Erik Noter til fysiologi 59

305 7.11 Absorption af alkohol Redegøre for alkohol som næringsmiddel SE 385 Mindre mængder Mænd Øger vægten Kvinder Nedsætter appetit til anden mad Større daglige mængder Toxisk effekt -> hæmmer appetit -> ofte slanke mennesker (abdominal fedtfordeling) -> omvendt forhold mellem alkoholindtagelse & BMI (som regel) 470. Absorption af alkohol, herunder at kuldioksyd fremmer ventrikeltømningen og derved skaffer en betydeligt større overflade for bl.a. alkohols absorption SE 385 Michael og Erik Noter til fysiologi 60

306 7.12 Absorption af vitaminer Angive, at man ved absorption af vitaminer må skelne mellem vandopløselige vitaminer og fedtopløselige vitaminer Vitaminer er ikke-energigivende stoffer Nødvendige for normale funktion af organismen -> en del vitaminer er Co-enzymer Virker på kemiske processer i kroppen -> Vitaminer kan have specifik virkning på områder/funktioner i kroppen Kan ikke dannes i dyriske organismer Mere modstandsdygtige overfor ændringer end enzymer f.eks. overfor: Temperatur ph Inddeling Fedtopløselige vitaminer: (A,D, E og K) Absorberes uomdannede -> passiv diffusion Vandopløselige vitaminer: (B og C) Menes at optages ved faciliteret carriermedieret transport Thiamin (vitamin B 1 ): Kilde: Fuldkornsprodukter (groft brød), bønner, magert kød, fisk. Biokemisk virkning: Thiaminpyrophosphat er prostetisk gruppe i: Pyrovat dehydrogenase α-ketoglutarat dehydrogenase Transketolase (pentosephosphat pathway) Klinik: Thiaminmangel kan medføre: Wernicke-Korsakoff s psykose Beri Beri: Nervelidelse -> muskellammelser Kredsløb/fordøjelsesforstyrrelser Riboflavin (vitamin B 2 ): Kilde: Mælk, æg, fuldkornsprodukter (groft brød), bønner, magert kød, fisk Biokemisk virkning: Indbygges i 2 prostetiske grupper FMN (Flavin-Mono-Nukleotide) FAD (Flavin-Adenin- Nukleotide) Klinik: B 2 vitaminmangel (ariboflavinose) manifesteres som: Forskellige hudlidelser Kløe i øjnene (sandpapirfornemmelser) Michael og Erik Noter til fysiologi 61

307 Evt. invækst af kar i cornea Diaré og tarmforstyrrelser Redegøre for betydningen af intrinsic factor for absorptionen af Vitamin B 12, samt for transporten i plasma af vitamin B 12 bundet til transcobalamin II. Vitamin B 12 (Cobalamin) Kilde: Findes bundet dyriske proteiner Biokemisk virkning: Nødvendig for dannelsen af hæmoglobin Klinik: Se evt. 471 Folinsyre: Dette B-vitamin indgår også i dannelsen af hæmoglobin 3 faser i optagelsen af Vitamin B 12 : Fase 1 (Gastriske fase): Lave ph i maven + fordøjelsen af proteiner (pepsin) frigiver løs B 12 -> bindes til glycoproteiner (R-proteiner) Intrinsic factor (IF) secerneres af parietal-cellerne Binder B 12 med mindre affinitet end R-proteiner Fase 2 (intestinale fase): Pankreatiske proteaser nedbryder R-protein-cobalamin komplekser Nedsætter R-proteins affinitet for cobalamin -> binding af cobalamin til IF IF-cobalamin komplekser nedbrydes ikke Fase 3 (absorptionen af B 12 ) Der dannes IF-cobalamin komplekser dimerer -> sker ved konformationsændring af IF Epithelceller i ileum har receptorer for dimer komplekset -> binder IF-B 12 dimerer B 12 transporteres gennem cellen med forsinkelse på 4-8 timer -> Skyldes måske ophobning i mitochondrierne af B 12 Man mener at udgangen af cellen skyldes: Faciliteret/aktiv transport Vides ikke med sikkerhed B 12 bindes i blodet til transcobalamin II Globulin Syntetiseres i leveren (lidt i ileum) Transcobalamin II-B 12 komplekset cleares fra det portale blod til leveren Fungerer som lager Angive at nedsat absorption af B 12 kan give perniciøs anæmi (megablastær anæmi) 3 former Michael og Erik Noter til fysiologi 62

308 Mangel på intrinsic factor (sker f.eks. ved atrofi af mave-slimhinden) Evt. som en autoimmun sygdom (antostoffer mod parietal-celler) Congetinal IF deficit. Pepsin og syre sekretion normal IF sekretion mangelfuld (vides ikke hvorfor) Congetinal Vitamin B 12 malabsorptions syndrom IF secerneres normalt IF-B 12 receptorerne i ileum er defekte Redegøre for Schillings test I og II Slå op Angive at nedsat absorption af folinsyre også kan give megablastær anæmi Tidligere nævnt både Folinsyre og B 12 indgår i hæmoglobindannelsen -> Folinsyre deficiet også kan medføre perniciøs anæmi. Michael og Erik Noter til fysiologi 63

309 Neutralitetsreguleringen og Syre/Base-balance 4.1 Definere begreberne plasma-ph, aktuelt plasma-bikarbonat, standardbikarbonat, buffer-base, normal buffer-base, base excess Plasma-pH (ph p ) Negativ logaritme til aktuel koncentration af H + i arterielt plasma Aktuelt plasma-bikarbonat ([HCO 3 - ] p ) Aktuel koncentration af bikarbonat i arterielt plasma Standard-bikarbonat(St[HCO 3 - ]) Angiver [HCO 3 - ] i plasma i ligevægt ved P aco2 = 40mmHg, 37 C og P O2 >100mmHg (fuldt iltet) (Altså under omstændigheder hvor respiratoriske afvigelser=elimineret) Angiver hvor stor mængde ikke-flygtig syre eller base, der er bufferet af CO2- bikarbonatsystemet pr. liter plasma -> Mål for metaboliske afvigelser Normalværdi = 24mM (SE DOCUMENTA PHYSIOLOGICA) Buffer-base (BB) Systemets aktuelle koncentration af buffer base ækvivalenter (bikarbonat, fosfationer, plasmaprotein- og hæmoglobinanioner) Normal buffer-base (NBB) Buffer base ved ph p = 7,40; P aco2 = 40mmHg; P O2 > 100mmHg; T = 37 C Base excess (BE) Baseoverskud eller basedeficit bestemt ved den mængde monovalent stærk syre (BE positiv)/base(be negativ), der skal tilsættes systemet for at bringe ph p = 7,40; P aco2 = 40mmHg; P O2 > 100mmHg; T = 37 C BE = BB NBB Angiver totale mængde ikke-flygtig syre / base, der må tilsættes for at fremkalde givne ændring i St[HCO 3 - ] 4.2 Angive blodets buffersystemer: bikarbonatsystemet, fosfat, protein, hæmoglobin Blodets buffersystemer: bikarbonatsystemet, fosfat, protein, hæmoglobin 4.3 Redegøre for hæmoglobinets og bikarbonatets særlige bufferegenskaber Hæmoglobin Er som andre proteins stoffer = en amfolyt (optræde både som syre & base) Karakteriseret ved deres isoelektriske punkt Her afgives/optages ingen H + Michael og Erik Noter til fysiologi 1

310 6,6 for HbO 2 ; 6,8 for Hb I erythrocytter ph = 7,2 = basiske side af isoelektriske punkt -> fraspaltning af brintioner (=syre) HHb H + + Hb - Kan reagere med bikarbonat-ligevægten (bufre) Bikarbonat Afgørende ved HCO 3 - /H 2 CO 3 system er, at begge komponenter er aktivt reguleret Syrekomponent via pulmonal regulation og renal sekretion Basekomponent via renal sekretion Nedsættelse af P CO2 -> nævner i Henderson-Hasselbalch-ligningen aftager = stigning af blodets ph -> fraspaltning af hæmoglobin s H + -> kombineres med HCO 3 - -> H 2 CO 3 -> Man kan uddrive samlet bikarbonatmængde som CO 2 i helblod Forøgelse af P CO2 -> omvendt reaktion (pga amfolyt-egenskaber) 4.4 Redegøre for opretholdelsen af det intracellulære ph og for transporten af H + over cellemembranen ph intracellulær : Normalt: 7,0 7,3 (lavere end i ECV) Transport af H + over cellemembran H + transporteres aktivt ud af cellen ved sekundært aktiv Na + /H + -antiport Na + gradient vedligeholdes af Na +,K + -ATPasen Meget følsom for ændringer af ph i -> central betydning herfor Mange celler har også H + /Cl - -transportprotein Kan også være primært aktiv (fx lysosomer i cellen, parietalceller) Transport af bikarbonat Via HCO 3 - /Cl antiport = capnoforin = band 3 Specielt høj konc. i erythrocytter Også mange andre celletyper har denne Evt via Na + /HCO 3 - -transportprotein Intracellulære bufring Bidrager væsentligt til kroppens bufferkapacitet Udgøres af (nævnt efter aftagende betydning) Protein, organiske fosfater og HCO 3 - Gør sig først gældende efter udligning af H + /HCO 3 - over cellemembran Tager adskillige timer (gælder ikke for respiratoriske forstyrrelser) Pga CO 2 s hurtige diffusion Michael og Erik Noter til fysiologi 2

311 4.5 Anvende Henderson-Hasselbalch-ligningen til beregning af de indgående størrelser samt redegøre for den grafiske afbildning i ph/log P CO2 - diagrammet SE 301 [ HCO3 ] ph = pk a + log, hvor pk a =6,1 0,03 PCO 2 Ved grafisk afbildning (SE VEDLAGT BILLEDE) -> ligningen omrokeres: log P CO = ph + 6,1 + log[ HCO3 ] log(0,03) 2 Ved fastholdt [HCO - 3 ] Der fremkommer linier med hældningskoefficient: -1 (negativ 45% hældning) = isobikarbonat linier I koordinatsystem med log P aco2 som ordinat; ph p som abscisse -> kan indtegne aktuel status af patient Arealer (angiver erfaringsmæssigt) -> kan vise status i forhold til evt. afvigelse og evt kompensation SE Redegøre for syre/base-status ved anvendelse af Siggaard-Andersens syre/base nomogram Iso-Baseexcess-linier er indtegnet, så BE kan aflæses (evt også i ) Skæring med bikarbonatlinie angiver St[HCO 3 - ] Bikarbonat-koncentrationslinie = indtegnet i Siggaard-Andersen nomogram Fundne arealer indeholder Indtegnede normale værdier & typiske afvigelser (SE 365) Brug af kortet i praksis (se s. 550 i Supplerende Noter i Fysiologi...bagerst i hæfte) Aktuelt P aco2 og ph måles på arterieblod -> værdier afsættes som punkt på nomogrammet Ud fra dette kan evt afvigelse ses -> linie tegnes fra punkt; parallel med BE-Skrålinier -> BE aflæses i øverste venstre hjørne Mål af [HCO 3 - ] Via indtegning af isobikarbonatlinie (som beskrevet ) -> bikarbonat-koncentrationslinie 4.7 Redegøre for afvigelser fra den normale syre/base: respiratoriske og metaboliske former for acidose eller alkalose samt korrektioner eller kompensationer (hele eller delvise) herfor Opdeling Acidose Ved ph < 7,35 Alkalose Michael og Erik Noter til fysiologi 3

312 Ved ph > 7,45 Respiratoriske Ved primær ændring af PaCO2 Metaboliske Ved primær ophobning/tab af ikke flygtig syre/base Kompensation af primær ændring Modsat rettet ændring af den anden type -> der helt eller delvist fører til normalisering af ph mens andre forskydninger opretholdes Korrektion Modregulation af SAMME type som primære ændring -> normalisering af syre-base status i sin helhed Respiratorisk acidose (hyperkapni) Akut (primær ændring) Ændringer Forhøjet P aco2 Nedsat ph Normal BE Normal St[HCO 3 - ] [HCO 3 - ] p = forhøjet (på bekostning af andre bufferbaser) Forekomst Inhalation af øget indhold af CO 2 (jvf genåndingsøvelse) Pludselig opstået hypoventilation Fx astma, lungeødem, indgivelse af opiat Kronisk (kompenseret) Ændringer Renal kompensation (tager flere dage om at udvikles) -> øget udskillelse af H + & NH 4 + i hhv. samlerør/prox. tubuli -> reabsorption af HCO 3 - -> øget BE -> øget [HCO 3 - ] p -> øget ph p -> normalisering (evt ikke helt) Forekomst Kronisk respirationsinsufficiens, normal nyrefunktion Respiratorisk alkalose (hypokapni) Akut (primær ændring) Ændringer Fald i [HCO 3 - ] p Normalt BE Øget ph Normal St[HCO 3 - ] Forekomst Normale personer med hyperventilation Michael og Erik Noter til fysiologi 4

313 Utilsigtet hos Pt s i respirator Ankomst i højdeklima Lav ilt -> hyperventilation -> P aco2 Kronisk (kompenseret) Ændringer Renal kompensation (tager flere dage for at virke) Meget effektiv Nedsat sekretion af H + (og NH 4 + ) Øget udskillelse af HCO 3 - -> normalt ph (Ofte let forøget) -> nedsat BE (svarende til sekr. af H + & tab af HCO 3 - ) -> Nedsat St[HCO 3 - ] Forekomst Normale individer akklimatiseret til højdeklima 4.8 Redegøre for afvigelser fra den normale syre/base-status: respiratoriske og metaboliske former for acidose eller alkalose samt korrektioner eller kompensationer (hele eller delvise) herfor Metabolisk acidose Akut (ukompenseret) Årsager: akut produktion af ikke flygtig syre (eks. mælkesyre ved svært muskelarbejde) Kompensationsmekanismer: Generelt kompenseres hurtigt ved at øge ventilationen (hyperventilation) Kronisk (kompenseret) Årsager: Diabetisk acidose -> ophobning af ketonstoffer Kronisk nyreinsufficiens Indtagelse af ammoniumklorid Man ser: Nedsat ph Nedsat Pa CO2 Negativ base excess Kompensationsmekanismen: Respiratorisk: Fuld kompensation opnås først efter 4-6 timer. -> udligning af CO 2, H + og HCO 3 - mellem ECV, spinalvæsken og respirationscenteret. Korrektionsmekanismen: Renal: Sekretionen af H + sættes ned -> skyldes lave Pa CO2 Filtrationen af HCO 3 - er sat mere ned -> netto udskillelse af titrerbar syre i urinen øges. Michael og Erik Noter til fysiologi 5

314 Metabolisk alkalose Akut (ukompenseret) Ses ikke under naturlige forhold Årsag: Ved plasma konc. af HCO 3 - > 28 mm ses en øget renal udskillelse af bikarbonat -> Man kan ikke opretholde en akut alkalose - Kan fremkaldes ved infusion af NaHCO 3 Kronisk (kompenseret) Årsager: Tab af HCL ved opkastninger Man ser: Forhøjet base excess Forhøjet plasma ph Let forhøjet Pa CO2 Korrektionsmekanismen: Renal: - Mindsker reabsorptionen af HCO 3 -> Ved at mindske secerneringen af H + -> Udskilles mere base (HCO - 3 ) i urinen Den øgede udskillelse kræver rigelige mængder af NaCl og KCl til rådighed -> hvis ikke får man hypovolæmi og kaliumtab - hvis der ikke er rigeligt K + kan man se en forøget H + - sekretion -> øget reabsorption af HCO 3 Kompensationsmekanismen Respiratorisk: Moderat stigning af Pa CO2 (hypoventilation) - -> Øget Pa CO2 stimulerer reabsorption af HCO 3 Generelt: De to mekanismer modvirker hinanden, dvs. organismen er dårligt rustet til dette. 4.9 Redegøre for den tubulære sekretion af H + i nyrerne Tubuluscellerne secernerer H + til lumen mod den elektrokemiske gradient. - Sker ved en sekundær aktiv transport (Na + /H + antiport) - Drives af Na + gradienten leveret af Na + /K + ATPasen Sekretionen af H + i proksimale tubulus: - Svarer ca. til udfiltreringen af HCO - 3 (jvf. 550) Sekretionen af H + i distale tubulus og samlerørene: - Svarer til den resterende mængde HCO - 3 og den mængde af ikke-flygtig syre der udskilles gennem urinen (denne sidste er urinens titrerbare aciditet)(jvf. 550) - I denne del af nefronet sker der også primær aktiv transport af H + til lumen - H + ATPaser Generelt: - Dannelse af H + i alle tubulusceller katalyseres af kulsyreanhydrase Michael og Erik Noter til fysiologi 6

315 -> afhængighed af CO 2 tensionen i cytoplasma og i blod 4.10 Redegøre for sammenhængen mellem udskillelse/reabsorption af HCO 3 - og den renale sekretion af H + HCO 3 - filtreres frit over glomeruskapillæret - reabsorberes med en kapacitet der afhænger af H + konc. i tubulusvæsken. Mekanismen - HCO 3 - skal omdannes til CO 2 for at kunne komme ind i cellerne. - HCO H + H 2 CO 3 -> kulsyre kan omdannes til vand og kuldioxid ved følgende reaktion. - H 2 CO 3 H 2 O + CO 2 -> Denne katalyseres af kulsyreanhydrase der er lokaliseret til tubuluscellernes overflade. - CO 2 diffunderer over cellemembranen - Den omvendte reaktion finder sted i cytoplasmaet - resultatet er at man har optaget HCO 3 - og en H + (denne sidste secerneres igen jvf. 4.6) 4.11 Definere urinens titrerbare aciditet og beskrive dens relation til nettoudskillelsen af syre Urinens titrerbare aciditet (TA U ) defineres som: Urinens aciditet ved titrering med NaOH til plasmas aktuelle ph og P CO2 Den samlede renalt betingede elimination af H + fra organismen fås ved: H + elimination = TA U + NH HCO RCOO - HCO 3 - og RCOO - angiver de metaboliserbare syreanioner 4.12 Redegøre for betydningen af de metaboliske processer i lever og nyrer for reguleringen af ph i ekstracellulærvæsken (leverens produktion af urinstof, glutamin og svovlsyre; produktionen af NH 4 + og sekretionen af H + i nyren) Se fig side. 548 i supplerende noter i fysiologi Overskud af aminosyrer (optaget fra tarm eller fået fra vævsnedbrydning) omsættes i leveren. - Sker ved glukoneogenese - Nedbrydning af aminosyrer danner NH + 4 og HCO - 3 i mængder der svarer til indholdet af: aminogrupper carboxylsyregrupper -> eks. nedbrydning af alanin: CH 3 -CH(NH 3 + )-COO - + 3O 2 2CO 2 + HCO NH H 2 O Produktionen af urinstof Denne udnytter det der dannes ved nedbrydning af aminosyrer - følgende reaktionsligning gælder: Michael og Erik Noter til fysiologi 7

316 2NH HCO 3 - NH 2 -CO-NH 2 + CO H 2 O I sammenhæng med dannelsen af urea skal det nævnes at leveren producerer glutamin ud fra de samme startprodukter. - skiftet mellem produktion af den ene eller den anden er en reguleret proces. -> Ved alkalose ( ph) dannes urea -> ved acidose stimuleres dannelsen af glutamin så der udskilles NH 4 + i nyrerne. - Samtidig dannes HCO 3 - der går tilbage i kredsløbet (jvf.550) - Det ses at hver gang nyrerne udskiller en NH 4 + fastholder man HCO 3 - da denne ikke kan udnyttes i dannelsen af urea. - Udover dette dannes der ud fra aminosyrer (cystein og methionin) svovlsyre. - Dette dissocierer i ekstracellulærvæsken og sulfationen (basen) går gennem nyrerne til urinen. Michael og Erik Noter til fysiologi 8

317 8. Legemsvæskernes fysiologi, nyrens funktion 8.1 Legemets væskefaser Volumina og sammensætning Angive størrelsen af totalvand, intracellulært vadn, extracellulært vand, plasmavand og interstitielt vand Totalvand 60% af 70kg (standard person (mand)) = 42L Intracellulært vand 60% af totalvand = 25L Extracellulært vand 40% af totalvand = 17L Plasmavand 4% af 70kg = 3L Interstitielt vand 20% af 70kg = 14L Redegøre for sammenhængen mellem den totale vandfases relative størrelse og alder/køn/vægt & Angive størrelsesorden for det relative vandindhold i fedt- og muskelvæv Vægt Organismens procentvise vandindhold varierer med mængden af fedt, idet Fedtvæv 10-15% vand (typisk) Øvrige magre del af organisme 70-75% vand Alder Nyfødt barn 75% af legemsvægt = vand Voksne Se køn Køn Mand 60% vand Kvinde 55% vand pga større subcutant fedtlag Angive omtrentligt indhold af natrium, kalium og kalcium i organismen SE Michael og Erik Noter til fysiologi 1

318 Angive eksistensen af let og svært mobiliserbare delmængder (pools) af natrium, kalium, kalcium og magnesium Natrium Total legemsindhold: 100g (ca. 4,35mol) Kalium Total legemsindhold: 150g (ca. 3,5-4mol) Calcium Se 572 Magnesium Totalt legemsindhold: ca. 36g (1,3mol) Let mobiliserbart Ca. ½ af totalt findes i knoglerne Svært mobiliserbart Meste af resterende del forekommer intracellulært Mg 2+ = vigtig intracellulær kation (og K + ) Angive extracellulærvæskens, intracellulærvæskens og plasmavandfasens sammensætning med hensyn til osmolaritet samt koncentration af natrium og kalium Plasma (mmol / liter) Intracellulært (muskelcelle) (mmol / liter) Extracellulært (mmol / liter) Na + 142,0 10,0 144,0 Cl - 104,0 5,0 110,0 - HCO 3 24,0 10,0 24,0 urinstof 2,5 7,5 Glukose 5,0 K + 4,0 5,0 155,0 4,0 5,0 Ca 2+ 2,5 0,0001 2,5 Fosfat 2,0 100,0 2,0 Protein 1,0 45,0 0,25 Mg 2+ 2,0 13,0 2,0 Plasmavand Na + (og dets associerede anioner, Cl - og HCO 3 - ) Yder væsentligste bidrag til samlede osmolaritet i plasma Groft skøn ([Na + ] ganget med 2) Plasma osmolaritet = 2*[Na + ] = 2*142 = 284 mosmol / liter Normalværdi ca. 290 mosmol/l Extracellulære vandfase Na + vigtigste kation; Cl - og HCO 3 - vigtigste anioner. Intracellulære vandfase K + er dominerende kation intracellulært (resultat af Na +,K + -ATPasen) [Na + ] meget lav Væsentligste anioner Fosfat, organiske anioner, protein Angive koncentrationen af kalcium, klorid, bikarbonat, fosfat og protein i plasma SE Michael og Erik Noter til fysiologi 2

319 Redegøre for proteinernes bidrag til væskefasernes osmotiske koncentration Ionsammensætning i plasma og ECV stort set identisk Plasma indeholder væsentligt mere protein Proteiner Eneste molekyler, der ikke kan passere kapillærvæg tvangsfrit (refleksions-koefficient = 1) -> ansvarlige for opbygningen af kolloid-osmotisk tryk <-> kapillærvæg proteinernes tilhørende kationer bidrager dog med 1/3 af samlet tryk Små mængder passerer kapillærvæggen 40% [protein] ECV = [protein] plasma -> føres tilbage til blod via lymfe Metoder, hvormed man kan måle væskefasers volumina Redegøre for indikatorfortyndingsprincippet i almindelighed, herunder fejlkilder SE 211 & 212 (Kredsløbsfysiologi) Angive eksempler på indikatorstoffer, som kan anvendes til måling af væskefasers volumen SE Redegøre for krav til indikatorstoffer for at disse kan anvendes til måling af de forskellige væskefasers volumen SE Beskrive fremgangsmåder ved praktisk bestemmelse af væskefasers volumina Bestemmelse af legemets totale vandindhold (TBW) Anvendelige stoffer Fx urinstof, ethanol, antipyrin -> uskilles til tarmen & I urinen (og nedbrydes ved metabolsk omdan.) I praksis Isotopmærket vand bruges (som regel) Deuteriumoxid/tritiumoxid (D 2 O, 3 H 2 O) -> fordeler sig jævnt i organismens vandfase (3-6timer) Fejlkilde Radioaktive H-atomer kan udveksles m. ikke-radioaktive H I visse grupper (fx aminosyrer) Isotoper indbygges langsomt i org. stoffer(fx fedtsyrer) -> fjernes fra TBW -> overvurdering af TBW <- c (cpm/ml) -> mindre Bestemmelse af extracellulærvandfasen (ECV) Michael og Erik Noter til fysiologi 3

320 Krav til indikator Fordeles jævnt i extracellulærfasen Passerer ikke ind i intracellulærrummet Bindes ikke til proteiner (plasma) Opfylde generelle krav (se før) Anvendelige stoffer Fx Cl -, Br -, SCN -, inulin Inulin Mest almindeligt brugt Struktur Polysakkarid, MW 5000 Oplagsnæring i rødder hos visse kurvplanter Fx køkkenurt: skorzoné rrod Ca. 32 fructose enheder i β-fructose-bindinger Egnet som indikator, idet Kan ikke passere cellemembraner (forbliver i ECV efter indgift) Bindes ikke til proteinstoffer Uladet forbindelse (giver ikke anledning til Donnan effekt) (påvirker ikke vands fordeling ICV <-> ECV) Ulemper ved anvendelse af inulin Elimineres meget hurtigt (udskillelse gennem nyrer) Fordeler sig langsomt i extracellulærrummet Bestemmelse af plasmaclearance for inulin SE 516. Bestemmelse af 51 Cr-EDTA-clearance Bestemmelse af intracellulærvandfasen (ICV) Findes ingen indikator, der udelukkende fordeler sig i intracellulær-fasen -> ICV må bestemmes som: ICV = TBW - ECV Alternativ bestemmelse af TBW, ECV og ICV TBW & ECV bestemmes ud fra udtagne vævsstykker (biopsier) -> beregning af ICV indgiver indikator for TBW ( 3 H 2 O) & ECV (inulin) -> lader dem fordele sig -> koncentrationer af disse & aktuel ion (fx Na + ) måles i plasmas vandfase -> Udtagelse af vævsstykket totalindhold af 3 H 2 O, inulin og Na + måles -> beregning af ECV & ICV Biopsiens totale Na + -indhold = sum af intracell. + extracell. Na + -indhold -> bestemmelse af intracell. Na n = Na ] V ) + ([ Na ] V ) + Na total ([ ECV ECV ICV ICV Michael og Erik Noter til fysiologi 4

321 8.1.3 Tilføjelser og tab med relation til legemets væskefaser Angive størrelsesordenen af den normale daglige indtagelse af vand, natrium, kalium og kalcium Vandbalancen (H 2 O): Saltbalancen (NaCl): Indtægter pr.døgn: - i drikke ml - i mad 900 ml - oxydationsvand 400 ml I alt ml I alt (mad) 10,50 g udgifter pr.døgn: - perspiratio insensibilis 500 ml - vandtab ved svedning 400 ml - svedtab 0,25 g - i fæces 100 ml - fæces 0,25 g - urin ml - urin 10,00 g I alt ml I alt 10,50 g Calcium Optag Ca. 25mmol Udskillelse Urin 5mmol Fæces 20mmol Kalium Optag Ca. 100mmol Udskillelse Urin 92mmol Fæces 8mmol Angive størrelsesordenen af vanddannelse ved normal energiomsætning (oksydationsvand) Oksydationsvand = vand, der dannes ved forbrænding af næringsstoffer Udgør ca. 400ml (normalt stofskifte på 10,5MJ/døgn) Angive størrelsesordenen af den normale daglige udskillelse af vand med respirationsluft, sved, fæces og urin Perspiratio insensibilis Kontinuert væsketab fra luftveje og diffusion gennem huden SE Angive størrelsesordenen af den daglige vand- og natriumtransport over gastro-intestinal-kanalens slimhinder SE 447 (for natrium se andet mave-tarm) Michael og Erik Noter til fysiologi 5

322 Beskrive variationerne ved sekretionshastigheden af natrium- og kaliumkoncentrationen i sved Gll. sudoriferae (ekkrine svedkirtler) -> secernerer sved i endestykket indhold af Na + & K + -ioner som plasma (isoosmotisk) [NaCl] -> aftager i udførselsgangen ved aktiv tilbageresorption af Na + med ledsagende Cl - Denne stimuleres af aldosteron (sv.t. forhold i nyretubuli) [Na + ] sved [K + ] sved Kraftig svedsekretion Meget betydelige mængder NaCl kan tabes SLÅ EVT OP! Redegøre for de ændringer, der indtræder i væskefasernes volumen og sammensætning, når man tænker sig extracellulærtvolumet øget (fx ved infusion) med en i forhold til plasma a) isoosmolær opløsning (natrium, glukose, blod), b) hyperosmolær opløsning (natrium, glucose) eller c) hypoosmolær opløsning (natrium, glucose) Isoosmolær opløsning Addition af isoton NaCl -> osmolaritet i extracellulærfasen = uændret Ingen osmotisk vadntransport over cellemembraner Eneste effekt = øget ECV (samt TBW selvfølgelig) Eksempler Generaliserede ødemtilstande -> skyldes isoton overhydrering Ophobning af salt & vand -> skyldes renal retension Fx nefrotisk sygdom, levercirrose, hjerteinsufficiens Hyperosmolær opløsning -> osmolaritet stiger i extracellulærfasen -> vand fra ICV -> ECV (solutter forbliver i ECV) -> for at opnå osmotisk ligevægt stigning i ECV (overstiger kvantitativt tilsatte volumen) fald i ICV stigning i osmolaritet i både ECV & ICV Eksempler Infusion af hyperton opløsning (20% human albumin) Steroid-behandling Indtagelse af havvand (skibs/flyulykker) Hypoosmolær opløsning -> osmolaritet falder i extracellulærfasen -> nettotransport af vand fra ECV -> ICV -> indtil ny ligevægt skabes ny fælles osmolaritet, lavere end udgangsværdi stigning i både ICV & ECV Eksempler Excessivt vandindtag hos psykiatriske patienter Excessive ADH sekretion Michael og Erik Noter til fysiologi 6

323 Infusion af isotonisk glucose (5% glucose) Redegøre for de ændringer, der indtræder i væskefasernes volumen og sammensætning, når extracellulærvoluminet tænkes formindsket ved tab af en i forhold til plasma a) isoosmolær væske, b) hyperosmolær (fx isotont tab erstattet med vand /glucose) eller c) hypoosmolær væske Tab af isoton opløsning -> extracellulærvæskens osmolaritet ændres ikke -> ingen sekundære, itracellulære volumen- og konc. ændringer Væsketab sker udelukkende fra ECV [Na + ] = uændret Store isotoniske væsketab -> stigning i ADH-koncentration -> fald i plasma [Na + ] (fortynding) Eksempler Opkastning, diarré, blødning, brandsår, drænage af ascites, polyuri efter akut nyreinsufficiens Tab af hypertonisk opløsning -> fald i extracellulær osmolaritet -> nettovandtransport fra ECV -> ICV (pga osmotiske gradient) -> intracellulære osmolaritet falder universel hypoosmolaritet intracellulær hydrering / extracellulær dehydrering [Na + ] i ECV -> lavere end normalt Eksempler Tab af [Na + ] væsker -> erstattes med rent vand/isotonisk glucose Store doser loop-diuretika Tab af hypotonisk opløsning -> Extracellulærvæskens osmolaritet øges -> nettovandtransport fra ICV -> ECV -> ny ligevægt ny fælles højere osmolaritet universel dehydrering [Na + ] højere end normalt Eksempler Excessiv svedproduktion (fx ved febertilstande), diabetes insipidus, bevidstløse patienter Angive eksempler på kliniske tilstande, hvor oven for anførte ændringer optræder (fx tab af store mængder tyndtarmssekret SE og Redegøre for at plasma-natriumkoncentrationen som regel kan bruges til vurdering af væskefasernes osmolær koncentration Na + (og medfølgende anioner, Cl -, HCO 3 - ) Væsentligst bidrag til samlede osmolaritet (se tidligere) Michael og Erik Noter til fysiologi 7

324 -> godt skøn over plasma s osmolaritet Pga princippet om osmotisk ligevægt er plasma osmolaritet samtidig et godt mål For osmolaritet i ECV og ICV (samme for begge, membran permeabel for vand) Redegøre for ændringer i hæmatokritværdi og plasmaproteinkoncentrationen i forbindelse med blodtab SE KREDSLØB TÆNK EVT SELV...GOD TRÆNING!!! Michael og Erik Noter til fysiologi 8

325 8.2Nyrerne Anatomi Beskrive de enkelte komponenter i nefronet og disses lokalisation i bark og marv Beskrive forskellen mellem et superficielt og et juxtamedullært nefron Beskrive det juxtaglomerulære apparat Beskrive karforløbet vas afferens til v. renalis Angive at nyren er sympatisk innerveret med tråde til såvel blodkar som tubuli SE ANATOMI NYRERNE MIK!!! Urinens sammensætning Angive omtrentlige værdier for normal daglig renal udskillelse af vand, natrium, kalium, urinstof og glukose Koncentration i urin Daglig renal udskillelse Vand 1,5 Liter Na mm 150 mm K mm 100 mm Urinstof mm 450 mmol (28g) Glukose 0 Negligeabel Angive inden for hvilke grænser urinens osmolaritet kan variere Osmolaritet antallet af osmol pr. Liter opløsning Normale variationsområde mOsm/liter Maximalt variationsområde mOsm/liter Angive hvilke solutter, der bidrager væsentligst til urinens osmotiske koncentration Elektrolytter Na +, Cl - (især) K +, NH 4 + Non-elektrolytter Urinstof (40-50% af total osmolaritet) Michael og Erik Noter til fysiologi 9

326 8.3 Definitioner Definere et stofs plasmaclearance Volumen arterielt plasma, der kan renses for stoffets pr. Tidsenhed ved blodet passage gennem nyrerne Renale plasmaclearance for stoffet x (C x ) (ml/min) Stoffets udskillelses hastighed divideret med dets arterielle plasmakoncentration udskiltmængde / tid U x V& urin C x = = plasmakoncentration P, hvor U x = koncentration af stof x i urin (mmol/ml)) V urin = minutdiuresen (ml/min) P x = gennemsnitlige koncentration af stof x i plasma (mmol/ml) x Definere begreberne osmolær clearance og (positiv eller negativ) fritvandsclearance Osmolær clearance plasmavolumen, der indeholder det pr. Tidsenhed i urinen udskilte antal osmol (diurese, der ville have gjort urinen isoosmolær med plasma) U osm Cosm = Vu Posm, hvor C osm = osmolære clearance (ml/min); V u =diuresen (ml/min); U osm = urinens osmolaritet; P osm = plasmas osmolaritet. Fritvandsclearance 2 komponenter i diurese 1 isoosmolær med plasma = C osm 1 rent vand CH O = Vu Cosm (,hvor CH20 = fritvandsclearance) 2 3 situationer kan tænkes (urin <-> plasma) Hypoosmotisk urin Urin har lavere osmolaritet end plasma Diurese større end osmolære clearance -> positiv fritvandsclearance Isoosmotisk urin Urin har samme osmolaritet som plasma Hyperosmotisk urin Urin har større osmolaritet end plasma Diurese mindre end osmolære clearance -> negativ fritvandsclearance Positiv fritvandsclearance (C H20 ) (hypoosmotisk urin) Michael og Erik Noter til fysiologi 10

327 Mål for det volumen rent vand som skal fjernes fra en 1 minuts portion af urinen, for at denne bliver isoosmolær med plasma. Mål for nyrernes fortyndingsevne :: Nettoreabsorption af osmotisk aktive stoffer > reabsorption af vand -> ekstra vand i urinen Negativ fritvandsclearance (T c H2O = - C H20 )(hyperosmotisk urin) Volumen vand, der må tilsættes en 1-minuts portion urin for at gøre denne isoosmolær med plasma. Mål for nyrernes koncentreringsevne :: Udtryk for hvilken grad vandreabsorption > nettoreabsorption af osmotisk aktive stoffer Definere ekskretions- og reabsorptionsfraktionen Ekskretionsfraktion (FE x ) den pr. Minut udskilte mængde af x, som fraktion af den pr. Minut glomerulært filtrerede mængde (forhold mellem filtreret <-> ufiltreret mængde) U x Vu ( U x / Px ) C x FE x = = = Px GFR GFR / Vu Cin Bruges til et stof reabsorberes / secerneres FE x > 1 ; netto sekretion FE x < 1 ; netto reabsorption Reabsorptionsfraktion (FR x ) Fraktion af den pr. Minut glomerulært filtrerede mængde af x, der er blevet reabsorberet i et givet afsnit af nefronet C x FRx = 1 FE X = 1 C Definere den tubulære passagefraktion Passagefraktionen (F pass x ) Fraktion af udfiltrede mængde x pr. Min, som unddrager sig reabsorption (forbliver i tubulus) = fraktion af den pr. Minut glomerulært udfiltrerede mængde af x, der passerer videre som ikke reabsorberet fra et explicit præciseret afsnit af nefronet. pass ( TF / P) x Fx = ( TF / P) inulin inulin Michael og Erik Noter til fysiologi 11

328 pass 1 FH O = 2 ( TF / P) inulin, hvor TF x = koncentration af x i tubulusvæske; P x =koncentration af x i plasma Definere plasmaekstraktionsfraktionen Ekstraktionsfraktionen Fraktion af den pr. Min til nyren med plasma tilførte mængde af stoffet, som fjernes fa blodet (plasma) under passagen gennem nyren = fraktion af given substans, som fjernes fra plasma ved enkelt passage gnm. nyrerne U P P x V ( a v ) u C x x x E x = = = Px RPF Pa RPF x, hvor RPF = renale plasmaflow; P ax =koncentration af x i arterielt plasma; P ax =koncentration af x i venøst plasma Definere filtrationsfraktionen Filtrationsfraktionen (FF) den fraktion af renale plasmaflow, som filtreres ud i Bowman s rum GFR FF = RPF, hvor GFR = Glomerular Filtration Rate ; RPF = Renal Plasma Flow Normalt ca. 0,20 (1/5 af plasma) Michael og Erik Noter til fysiologi 12

329 8.4 Stoftransporten i nyrerne som helhed Angive, at urinens dannelse finder sted ved tubulær viderebehandling af et glomerulært ultrafiltrat af plasma Dannelse af urin ved 2 delprocesser Glomerulær filtration Blodets passage gennem glomeruluskapillærer -> ultrafiltration gennem en semipermeabel membran -> filtreres plasmavand og lavmolekylære stoffer -> Bowman s kapselrum større proteiner + højmolekylære stoffer -> bliver i blodet Tubulær modifikation Dannede ultrafiltrat (=præurin) Kapselrum -> tubulære system -> nyrebækkenet Volumen & sammensætning ændres herunder Stoffer fra tubulusvæske -> blod (peritub. kapil.& vasa recta) = tubulær reabsorption stoffer fra blod -> tubulusvæske = tubulær sekretion Redegøre for det glomerulære ultrafiltrats sammensætning i forhold til plasma Glomerulære ultrafiltrat Næsten proteinfrit (Resten reabsorberes under passage gennem tubuli) Stort set isoosmolær med plasma Koncentration af lavmolekylære solutter ca. Samme som i plasma Glomerulusmembranen Udøver selektiv barrierefunktion Molekyles størrelse, ladning & molekylære konfiguration -> afgår filtrationsgrad -> Bowman s kapselrum Størrelse Små molekyler filtreres frit, generelt (fx Na +, glucose) Filtrerbarhed -> aftager Ved stigende molekylestørrelse Store molekyler (> ) Filtreres stort set ikke Radius < 18Å - filtreres frit < ca. 42Å - Ingen filtration (uladet) 36-42Å - kun neutrale filtreres Michael og Erik Noter til fysiologi 13

330 Ladning Negativt ladede molekyler (af ens størrelse som positive) -> lavere hastighed <-> positivt ladede Molekylets konfiguration Fx rigiditet / flexibilitet af kemisk struktur Mindre betydning end størrelse / ladning Filtrerbarhed 1 - frit filtrerbart stof (samme hastighed som vand) 0,03 - stof filtreres med hastighed på 3% af vands SUBSTANS MOLEKYLEVÆGT (G/MOL) RADIUS (Å) FILTRERBARHED Vand 18 1,0 1,0 Natrium 23 1,4 1,0 Glukose 180 3,6 1,0 Inulin ,8 1,0 Myoglobin ,5 0,75 Hæmoglobin ,5 0,03 Albumin ,5 0,0005 > , Definere begreberne tubulær reabsorption og tubulær sekretion Tubulær reabsorption Epithelial transport af solutter og vand bort fra tubuluslumen til enten tubuluscellernes indre eller gennem disse til de omgivende peritubulære kapillærer Tubulær sekretion Epithelial soluttransport den anden vej (blod -> tubulusvæske) Angive, at såvel reabsorption som sekretion kan være aktive eller passive processer Reabsorption Aktiv processer Energikrævende (fx ATPaser) Passive processer Simpel diffusion / faciliteret diffusion (fx symport, antiport etc) Redegøre for, hvad man kan vurdere ud fra kendskabet til et stofs renale clearance og ekskretionsfraktion Ekskretionsfaktor Bruges til at vurdere, om der foregår netto tubulær reabsorption / sekretion C x, idet FE x = Cin FEx > 1 ; netto sekretion (udskilte mængde større end filtrerede mængde) FEx < 1 ; netto reabsorption (udskilte mængde mindre end filtrerede mængde) Michael og Erik Noter til fysiologi 14

331 8.4.6 Redegøre for, at inulin- og endogen kreatinin-clearance kan anvendes som mål for den glomerulære filtrationshastighed. GFR = renale plasmaclearance for et indikatorstof, hvis følgende betingelser er opfyldt 1. Stoffet skal være frit filtrerbart gennem glomerulusmembranen Dvs. Stof skal passere gennem membran med samme lethed som vand 2. Stoffet må ikke være proteinbundet i plasma eller, såfremt proteinbundet, må koncentration af ubundne del af stof kunne måles 3. Stoffet må hverken kunne reabsorberes / secerneres i det tubulære system stof udskilles i urinen med samme hastighed, som hvormed det filtreres Inulin-clearance Exogent tilført stivelses-lignende stof Bindes ikke til plasmaproteiner Diameter på ca. 30Å Uladet filtreres frit over glomerulusmembranen Bliver hverken syntetiseret / nedbrudt i kroppen (negligeable mængder -> galde) Undergår hverken reabsorption / sekretion udskilte mængde = filtrerede mængde opfylder alle givne betingelser Vu U inulin GFR = = Cinulin Pinulin Endogen kreatinin-clearance Bruges som tilnærmet mål for GFR Udskilles & dannes (ud fra muskelmasse) med ret konstant hastighed Dannelseshastighed relativ konstant Idet muskelmasse relativ konstant Ved steady state Udskillelseshastighed = dannelseshastighed dannelseshastighed Kr -> C Kr = PKr C Kr & P Kr er omvendt proportionale Bruges rutinemæssigt i klinikken Fejlkilder Hvis dannelseshastighed & C Kr -> falder -> P Kr forbliver konstant (selvom GFR vil være faldet) (eksempel...aldersrelateret fald i GFR + muskelmasse) Usikkerhed Proteinholdigt måltid -> medfører akut øgning af kreatini udskilleseshastigheden Kreatinin-dannelse = konstant = en tilnærmelse Kreatinin undergår sekretion (mindre grad reabsorption) i tubuli -> opfylder ikke krav til indikatorstof for GFR Tekniske problemer ved nøjagtig måling af P Kr Isolerede bestemmelse af P Kr (blod) -> øjebliksbillede Tager ikke højde for diætens betydning &/ døgnvariation Michael og Erik Noter til fysiologi 15

332 Genopsamling af urin Tager højde for døgnvariation Varierer dog fra dag -> dag Redegøre for, hvilke principielle krav, man må stille til et stof, for at dets clearance kan tages som mål for den glomerulære filtrationshastighed SE SPØRGSMÅL 8.4.6!!!!!! (OVENOVER...) Redegøre for den praktiske fremgangsmåde ved bestemmelse af plasmaclearance for inulin og 51 Cr-EDTA. Inulin: Metode 1: Før måling: Stabil tilstand med steady state -> [inulin] plasma skal være konstant -> Udskillelseshastigheden skal være konstant -> inulin indgives intravenøst som støddosis (priming dose) Efterfølges af kontinuerlig konstant infusion (5-12 timer) Måling: Når [inulin] plasma er konstant tømmes blæren fuldstændig -> fortsat infusion af inulin + opsamling af produceret urin i t minutter -> Mængden af inulin i urinprøve måles og beregnes (Q in ) -> Under urinopsamling tages blodprøve og [inulin] plasma måles Beregninger: Udskillelseshastighed = Q in /t Renale plasmaclearance for inulin opskrives efter clearance formlen: C Q In t = [inulin] In = Plasma GFR Metode 2: Inulin metaboliseres ikke i vævene Udskilles udelukkende gennem nyrerne -> efter lang infusionsperiode gælder: Udskillelseshastighed kan sættes lig infusionshastigheden (konstant) Måling: Man optager blodprøve og måler [inulin] plasma Beregning: Renale plasmaclearance for inulin opskrives efter clearance formlen: C Infusionshastighed = [inulin] In = Plasma GFR Michael og Erik Noter til fysiologi 16

333 51 Cr-EDTA: Sker på samme måde som ved inulin metode 1 Fordel: 51 Cr-EDTA (etylendiamin-tetra-acetat) er radioaktivt -> kan måles med geigertæller (tælletal) Angive størrelsen af den glomerulære filtrationshastighed (GFR), dens fysiologiske variationsbredde, og dens variation med alderen Som helhed hos voksne personer benyttes: 180 liter/døgn (eller 125 ml/min) -> unge kvinder ca. 10% lavere (110 ml/min) Aldersindflydelse: GFR aftager med alderen Normale variationsområde er: GFR = ml/min Angive sammenhængen mellem et stofs eliminationskonstant (K), halveringstid (T ½ ), plasma clearance (C x ), og fordelingsvolumen (V D ) Idet der forudsættes, at plasmakoncentrationen falder eksponentielt, og at stoffet udelukkende udskilles renalt: ln2 GFR C k = = = t V V ½ d,indikator x d Definere begreberne T Max og renal tærskel T Max : Den øvre grænse hvor tubulisepithelet kan transportere et stof der udviser Michaelis Menten kinetik (f.eks. Glukose) Renal tærskel: Den plasmakoncentration, ved hvilken urinen fra at være glukosefri begynder at indeholde glukose, som tegn på, at nyrerne ikke længere formår at reabsorbere den filtrerede glukose fuldstændig Redegøre for hvorledes inulin, glukose og paraaminohippursyre (PAH) behandles i nyrerne, herunder for sammenhængen mellem arteriel plasmakoncentrationen og filtreret, transtubulært transporteret og udskilt mængde pr. tid Inulin: Det gælder at inulin filtreres frit over glomerulusmembranen Foregår ikke reabsorption eller sekretion -> udskilte mængde pr/min = den ultrafiltrerede mængde Inulin syntetiseres ikke og nedbrydes ikke i kroppen -> V U = P u In GFR = In C In Michael og Erik Noter til fysiologi 17

334 Ved konstant GFR er inulinudskillelsen direkte proportional med plasma inulin koncentrationen. Bemærk igen at der ikke foregår nogen transtubulær transport Glukose: Glukoses behandling i nyrerne Filtreres frit over glomerulusmembranen [glukose] ultrafiltrat =[glukose] plasma GFR stiger proportionalt med plasmakoncentration Ingen sekretion i tubuli Sker aktiv reabsorption i tubuli (næsten udelukkende i første halvdel af tubuli) Plasmakonc. Mindre end 10mM -> komplet reabsorption (stort set) Plasmakonc. Omkring 10mM -> glukose i urinen (konc. Tærskel) Plasmakonc. Omkring ca. 20 mm -> maksimal reabsorptionshastighed ( 1,7mmol/min Mætningstærksel, T max Reabsorption Sekundær aktiv transport (kobles til transporten af Na + over luminale membran) Faciliteret transport (over basolaterale membran) PAH (paraaminohippursyre): Michael og Erik Noter til fysiologi 18

335 PAH s behandling i nyrerne Legemsfremmed stof 20% bindes til plasmaproteiner -> 80% frit filtrerbart over glomerulusmembranen Stoffet har en filtrationsfraktion på 1/5 -> kun 16% af PAH til nyren filtreres. Der sker en betydelig sekretion i de proksimale tubuli Ingen reabsorption -> Passagefraktionen stiger til 5 ved enden af proksimale tubuli -> ligevægten mellem frit og bundet PAH forskydes mod frit PAH -> nyren næsten fuldstændig kan rense blod for PAH Filtrationshastigheden stiger proportionalt med plasmakonc. Ved [PAH] plasma < 1 mmol/liter stiger udskillelseshastigheden hurtigere end filtrationshatigheden. -> Skyldes bidrag fra sekretionen Ved [PAH] plasma 1 mmol/liter når sekretionen et maks. -> ved [PAH] plasma > 1 mmol/liter stiger udskillelseshastighed parallelt med filtrationshastigheden Redegøre for clearance som funktion af plasmakoncentrationen for de anførte tre stoffer Michael og Erik Noter til fysiologi 19

336 Inulin: Filtrationshastighed proportional med [inulin] plasma Udskillelseshastighed = filtrationshastighed Vu U In -> C In = = GFR PIn -> clearance for inulin er konstant og uafhængig af plasmakoncentrationen Glukose: -> i starten tilbageholder nyren al glukose -> Clearance = 0 Ved stigende [glukose] plasma nås Renale tærskel -> glukose lækkes til urinen -> stigende clearance. Ved stadigt stigende [glukose] plasma sker: -> tiltagende insufficient reabsorption -> Nyren renser i praksis et stigende volumen plasma Ved højt [glukose] plasma -> Reabsorption mættet (konstant) Udskillelseshastigheden ( Udskillelseshastighed = GFR P Gl TMax ) Clearance beregnes som: GFR PGlukose TMax TMax CGlukose = = GFR P P Glukose Glukose -> Når P Glukose Vil C Glukose GFR ( inulin clearance) PAH (paraaminohippursyre) Sekretionsmekanismen mættet allerede ved [PAH] plasma 1 mmol/liter -> figuren beskriver for størstedelen denne situation Ved lave [PAH] plasma (< 0,25mM) ses effektiv clearing af blodet -> 90% af den tilbudte PAH kommer til udskillelse Ved [PAH] plasma > 1 mm vil den pr minut tubulært udskilte PAH være konstant -> udskillelseshastigheden er konstant Michael og Erik Noter til fysiologi 20

337 Udskillelseshastighed ( Udskillelseshastighed = TMax + GFR PPAH f PAH ) Clearance ved mættet sekretion kan beregnes som: TMax + GFR PPAH TMax C PAH = = + GFR P P PAH -> Ligevægt mellem frit og bundet PAH forskudt ved mætningsgrænse derfor f PAH =1 -> Når P PAH Vil P PAH GFR ( inulin clearance) PAH Michael og Erik Noter til fysiologi 21

338 8.5 Nyrernes hydro- og hæmodynamik Redegøre for de kræfter, der er bestemmende for den glomerulære filtrationshastighed GFR = K F *netto P uf = K F *(P gc -P prox -π gc ) Glomerulære filtrationshastighed bestemt af Hydrostatiske tryk i glomerulus kapillærerne; P gc 50mmHg Bestemt af arterielle BT Forholdet mellem præ- og post-glomerulære modstand Gennemsnitlige kolloid-osmotiske tryk; π gc 25mmHg (gennemsnitligt) Stiger fra afferente -> efferente ende af glomerulære kapillærnøgle (væsken udfiltreres / plasmaproteiner opkoncentreres) Bestemmes af Koncentration af plasmaproteiner i arterielt plasma Udfiltreret fraktion af plasma -> glomeruli (filtrationsfraktionen) Ultrafiltrationens fordeling langs glomerulus kapillæret Trykket i Bowman s kapselrum; P Bow = P prox 15mmHg Filtrationskoefficienten; K F K F = L p *A (L p = hydrauliske permeabilitet, A= arealet af glom. kapillærer) L p Udtryk for lethed, hvormed vand passerer en membran Definere det glomerulære propulsionstryk og nettofiltrationstrykket Glomerulære Propulsionstryk (= P uf,s.filtrationstrykket tryk som står til rådighed for væskestrømningen gennem glomerulusmembranen + nyrekanalens fulde længde P uf = P gc - π gc Nettofiltrationstrykket differencen mellem hydrostatiske trykforskel og den effektive osmotiske trykforskel over membranen = trykfald over glomerulusmembranen Netto P uf = P uf P prox = P gc - P prox - π gc Angive, at størsteparten af den hydrodynamiske modstand i nefronet er lokaliseret distalt for den proximale tubulus Totale hydrodynamiske modstand 5% Glomerulusmembran 25% Henles slynge 70% Samlerør Redegøre for de faktorer, der bestemmer det hydrostatiske tryk i de proximale tubuli P prox afhængig af P uf (P gc - π gc ) Michael og Erik Noter til fysiologi 22

339 Stigning af P uf -> omtrent lige så stor stigning I P prox (95% af strømningsmodstand findes distalt for proxtubuli) Ændringer i proximale reabsorption Fald i absolut proximale reabsorptionshastighed (APR) -> umiddelbar stigning i P prox Ændringer i hydrodynamisk modstand distalt for proximale tubuli (i teorien) (Man ved ikke meget herom) Beskrive i hovedtræk den tubulo-glomerulære feed-back mekanisme (TGF) Funktion Fastholde salt- og vandtilløbet til Henles slynge på etstabilt lavt niveau -> distale nefronafsnit kan udføre deres opgave optimalt regulere salt- og vandudskillelsen Regulerer RBF, GFR, P gc, P prox, flow ind i Henles slynge Via ændring af de renale vaskulære modstande og proximale reabsorption Tilbagekobling-sløjfens bestanddele Henles slynge -> macula densa (juxtaglomerulære apparat) -> afferente / efferente arteriole -> glomerulus-kapillæret -> proximale tubulus -> Henles slynge (etc etc) Stimulus for TGF Aktiveres ved stigning i flow ind i Henles slynge -> stigning i [NaCl] i tubulusvæske ud for macula densa -> højere transporthastighed af NaCl -> macula densacellerne (via Na, K, 2Cl cotransportøren) = stimulus for TGF Respons på TGF-aktivering 1. Afferent arteriole konstriktion 2. Nedsat renin-sekretion (fra juxtaglomerulære celler) -> fald i lokale angiotensin II-koncentration -> Efferent arteriole dilatation -> Stimulation af proximale reabsorption Effekt på nyrens variable Begge virkninger (1 & 2) -> samme retning -> sænker P gc Faldende P gc & øget proximal reabsorption -> reduktion af P prox Angive faktorer, som hæmmer/fremmer frigørelsen af renin Fremmende faktorer Baroreceptor-mekanismen Fald i renale perfusionstryk (= arterietrykket) -> stimulation af reninsekretion Shear-stress = signal for baroreceptoren (flow i karret) Macula densa-mekanismen Michael og Erik Noter til fysiologi 23

340 Fald i [NaCl] ved macula densa -> stimulation af renin-sekretion (om omvendt) Sympatisk nerveaktivitet og katekolaminer Elektrisk stimulation af renale nerver + stimulation af β-adrenerge recep. i aff. arterioler (fx isoprenalin) -> Stimulation af renin-sekretion Hæmmende faktorer Øgning af renale perfusionstryk -> fald i sekretion Stigning i [NaCl] -> fald i sekretion Renal denervering & β-blokade (propanolol) -> fald i sekretion Andre indvirkende faktorer Angiotensin II Via negativt feedback-system Prostaglandiner Etc (fx neurotransmittere, lokale hormoner) Angive Renins hovedvirkning Hovedopgave Indgå i Renin-Angiotensin Systemet (RAS) α 2 -globulinet angiotensinogen syntetiseres i leveren (renin-substrat) Renin -> spalter decapeptid fra angiotensinogen = Angiotensin I (ingen fysiologisk effekt) Angiotensin converting enzyme (ACE) Produceres I endothel, især lunger & nyrer (sidder fast her) -> fraspalter 2 n-terminale aminosyrer fra angiotensin-i -> Angiotensin II (octapeptid) Renin = hastighedsbegrænsende trin Angive Angiotensin II s renale og extrarenale virkninger Angiotensin II s renale virkninger: - konstriktion af den efferente arteriole (stabiliserer P gc og GFR) - Lav [ANG II] (<10-11 M) øger den proksimale reabsorption. Høj [ANG II] -> inhibitorisk effekt på vand og natrium reabsorption. Normalt er [ANG II] ca M (proksimale tubuli) - Øge tilbageholdelsen af Natrium (potent antinatriuretisk hormon) -> Pga. ANG II s hæmning af den proksimale reabsorption må dette ske distalt (hvis man regner med absolutte værdier) - Modificere sensitiviteten i TGF (tubulo-glomerulære feedback) mekanismen -> øger Macula densa s sensitivitet for Cl - Angiotensin II s extrarenale virkninger: - Stimulerer sekretion af aldosteron fra binyrebarkens zona glomerulosa Øget aldosteron -> natrium retinerende og kaliuretisk effekt Michael og Erik Noter til fysiologi 24

341 - Potent vasokonstriktor med virkning på perifere arterioler (ikke i skeletmuskulatur og lunger) Deltager i korttidsreguleringen af blodtrykket -> specielt ved akut volumen depletion eller kredsløbskolaps - Stimulerer tørstcenteret i hypothalamus - Stimulerer frigivelse af ADH (antidiuretisk hormon) fra neurohypofysen Angive, at den proksimale reabsorptionshastighed er under indflydelse af såvel neurale som humorale faktorer Humorale faktorer: Neurale faktorer: Angiotensin II hæmmer proksimale reabsorption Parathyroideahormon (PTH) kan også hæmme den proksimale reabsorption Aktivering af efferente sympatiske nervetråde -> beskeden øgning af proksimale reabsorption. Inhibition -> modsatrettet effekt Redegøre for metoder til måling af nyrernes gennemblødning Bestemmelse af RBF ved anvendelse af PAH (vigtigste metode): Herunder brugen af ERPF (effektivt renalt plasma flow) Praktisk fremgangsmåde 1) PAH infunderes intravenøst med en hastighed der giver konstant lav [PAH] Plasma -> sekretionshastighed lavere end T Max (dvs. <0,25 mm) Steady-state opnås efter ca. 1 times infusion Infusionen fortsættes under de følgende målinger 2) Koncentrationen af PAH i urinen måles (U PAH ) 3) Diuresens størrelse måles (V U ) 4) Udskillelseshastigheden for PAH beregnes U PAH VU = Udskillelseshastighed 5) PAH koncentrationen i arterielt plasma måles (P PAH ) 6) Når man ved hvad P PAH er ved man hvad 1 liter plasma bidrager med derfor kan man beregne hvor mange liter plasma der har passeret nyren for at opnå udskillelseshastigheden. RPF = Udskillelseshastighed P PAH = U P PAH V PAH U = C PAH = ERPF Michael og Erik Noter til fysiologi 25

342 ERPF (Effektivt renalt plasmaflow) -> beregner kun nyregennemblødning af det væv der fjerner PAH fra plasma 7) RBF kan nu beregnes: RPF RBF =,Hct = hæmatokrit værdien 1- Hct Begrænsninger ved metoden - Ekstraktionen af PAH varierer fra individ til individ (gennemsnit: 90%; variationsområde: %) - Farmaka kan konkurere med PAH om tubulær sekretion -> nedsat sekretion - Ekstraktionen er afhængig af [PAH] Plasma - Sygelige tilstande i nyren (nedsætter ekstraktionen) - E PAH er afhængig af størrelsen af RBF (E PAH falder når RBF stiger) - C PAH kun estimat for cortikale plasmaflow -> Efferent blod fra juxtamedullære glomeruli søger direkte ned i medulla Opnår ikke kontakt med proksimale tubuli -> ingen sekretion af PAH fra dette blod Udgør ca. 10% af RBF -> undervurderer det reele RBF med 10 % Eksakt renalt plasmaflow Praktisk fremgangsmåde: 1) Samtidig måling af [PAH] Plasma i renal arterie og vene -> bestemmelse af nøjagtig ekstraktionsgrad Arteriekonc. = Konc. I perifer venøs blodprøve Venekonc. = Konc. I nyrevene (ved kateterisering) 2) Beregning af RBF Michael og Erik Noter til fysiologi 26

343 Input Pa x (Pa RPF x a RPF a ) - (Pv x RPF v = = ) = Output (U U x x V V u u ) + (Pv x RPF v ) Da RPF RPF(Pa RPF RPF a x RPF Pv x ) v gælder : Med PAH som indikator stof gælder : = = = U x U Pa x x U Pa V PAH PAH u V u Pv x V Pv u PAH 3) RBF kan nu beregnes RPF RBF =, Hct = hæmatokrit værdien 1- Hct Angive størrelsen af nyrernes gennemblødning og perfusionskoefficient Normal, voksen, hvilende person RBF (renal blood flow) 1,2 liter/min (ca. 20% af hjertets minutvolumen i hvile) Perfusionskoefficienten for nyren som helhed er ca. 4 ml/(g nyre * min) Angive, at nyremarvens perfusionskoefficient er mindre end barkens Ca. 90% af total nyregennemblødning perfunderer cortex Nyremarven modtager mellem 8 og 15 % (udgør 30 % af nyrens vægt) -> perfusionskoefficient på 1-2 ml/(g. marvvæv * min) Inderzonen i marven (papillen) endnu mindre gennemblødning (faktor 10 mindre) Angive størrelsesordenen af nyrernes udnytning (A-V koncentrationsforskel for O 2 ) Nyrernes iltoptagelseshastighed høj (overgås kun af hjertet i hvile) Iltudnyttelsen lavere end organismens som helhed (pga. store perfusionskoefficient) -> arterieblodet indeholder 200 ml O 2 /l der optages ca. 15 O 2 /l Dette er organismens laveste udnyttelse i A-V forskel Angive hvilken proces, der er årsagen til hovedparten af nyrernes iltforbrug - Primært er det transporten af Na + over epithelet der benytter energi (Na + /K + ATPasen i basolateral membranen) - Lineær sammenhæng mellem O 2 forbrug og Na + -reabsorptionshastighed Michael og Erik Noter til fysiologi 27

344 -> hvert mol O 2 forbrugt giver en reabsorption af mol Na + i nyrerne som helhed - Basalbehovet for nyrerne (blokeret ATPase) ligger på 1/7 1/4 af normalforbruget Michael og Erik Noter til fysiologi 28

345 8.6 Proximal stoftransport Angive, at i proximale tubuli reabsorberes ca. ¾ af ultrafiltratets volumen ved isoosmotiske transport ca. 70% reabsorberes særdeles selektiv reabsorption (i modsætning til glomerulære filtration) Isoosmotisk reabsorption Følge af meget stor vandpermeabilitet -> osmotiske koncentration i tubulusvæske = osmotiske koncentration i plasma Angive, på hvilke punkter sammensætningen af tubulusvæsken ved udløbet fra de proximale tubuli afviger væsentligt fra sammensætningen af det glomerulære ultrafiltrat Tubulusvæske for enden af pars convoluta proximalis Næsten renset for glucose 2/3 af HCO 3 - er reabsorberet [Cl - ] -> steget med ca. 20% [Urinstof] -> steget med 50% Tidligste del af proximale tubulus Na + -reabsorption ledsages fortrinsvist af HCO 3 -, glucose, aminosyrer -> opbygning af transepithelial koncentrationsgradient for Cl - & urinstof følge af manglende reabsorption af disse -> efterhånden passiv reabsorption af disse Sidste del af tubulus Na + ledsages fortrinsvist af Cl Redegøre for de proximale tubulis rolle ved osmotisk diurese Definition Øget diurese fremkaldt af en ekstra mængde ikke reabsorberede solutter i tubulus-lumen Forekomst -> større mængde solutter unddrager sig reabsorption (proximale tubuli) -> større mængde vand også unddrager sig reabsorption Tilstande Øget plasmakoncentration af et frit filtrerbart, ikke reabsorberbart osmotisk aktivt stof Fx mannitol, sukrose, sulfat Mannitol anvendes som osmotisk diuretikum I klinikken Øgning af plasmakoncentration af et reabsorberbart stof, sp meget at rebsorptionen bliver utilstrækkelig -> udskillelseshastighed vokser prop- med plasmakoncentrationen fx Glukosuri ved diabetes mellitus Michael og Erik Noter til fysiologi 29

346 8.6.4 Angive eksempler på elektrogene og elektroneutrale sekundært aktive transport over den luminale cellemembran i det proximale tubulusepithel Elektroneutral Transport ændrer ikke luminale membranpotential Drivkraft Na + -ionens luminal-til-intracellulære koncentrationsforskel (142mM lum./10-20mm c.) Maximalt mulige koncentrationsgradient for co-substrat = faktor 7 Eksempel Luminale Na + /H + -antiport Elektrogen Opstår når co-substratet er uladet -> positiv ladning føres ind i cellen Drivkraft Kemiske gradient for Na + Luminale-intracellulære elektriske potentialforskel (ca, 70mV) Maximalt mulige koncentrationsgradient for co-substrat = faktor 100 Eksempel Luminale Na + /glucose-symport Na + /uladede aminosyrer-symport, mono- og di-carboxylater (binder mere end 1Na + -ion) Angive, hvorledes organiske anioner secerneres i proximale tubuli Mekanisme Basolaterale membran Antiport-mekanisme Optager anion / udveksling med α-ketoglutarat (-> ud af cellen) Optagelse igen via Na +,α-ketoglutarat-symport & metabolsk dannelse fra glutamat Luminale membran Anion/anion-antiporter Udveksler både organiske/uorganiske anioner Transporterede stoffer Både fremmede og naturligt forekommende stoffer Fremmede: penicillin, PAH, salicylat, diuratike (tiazder, loop-diuretika) Egne stoffer: omdannelsesprodukter fra steroidhormoner Nedbrydningsprodukt fra serotonin Redegøre for, at lithium-clearance kan anvendes som mål for strømningshastigheden af væske ud af de proximale tubuli Lithium-clearance Li + -ionen filtreres frit over glomerulusmembranen Behandles analogt med Na + i proximale tubulus -> lithium-koncentration i proximale tubulusvæske = plasmakoncentrationen Distalt Michael og Erik Noter til fysiologi 30

347 Lithium undergår hverken reabsorption / sekretion -> Mængden af Li + -> forlader proximale tubulus pars recta / minut = Li + udskilt i urin TF Li pr *V prox pr = U Li *V u, idet TF Li pr =P Li gælder V prox pr = U Li *V u /P Li = C Li, hvor pr = pars recta, TF = koncentration i tubulusvæske C Li = mål for flow ind i Henle s slynge (udgang fra proximale tubuli) (ml/minut) Michael og Erik Noter til fysiologi 31

348 8.7 Distal stoftransport Redegøre for principperne i koncentreringsmekanismen, herunder for betydningen af Henles slynge og nyremarvens særlige forhold med hensyn til gennemblødning og osmotisk koncentration Redegøre for reabsorption af NaCl i Henles-slyngens tykke ascenderende segment Tubuluscellerne: Basolateralt findes en Na + /K + ATPase -> skaber elektrokemisk gradient (lav intracellulær Na + ) Luminalt findes en Na + /K + /2Cl - symporter -> bruger energien sekundært fra natriums elektrokemiske gradient Det er en elektrisk neutral transport Konduktive kanaler: Cl - kanaler findes kun basolateralt K + kanaler findes i hele membranen -> ovenstående mekanismer betyder at NaCl pumpes fra lumen til interstits Formentlig finder også paracellulær passiv transport sted Transepitheliale er lumenpositivt -> øges ved reabsorption. Na + vil have en elektrokemisk gradient der peger i reabsorptiv retning -> en del af Natrium reabsorptionen forløber måske passivt Redegøre for reabsorption af NaCl i distale tubuli Distale convolute kan inddeles i tidlig og sen del. -> tidlig del minder om Tykke ascenderende segment (Henles slynge) -> Sen del minder om samlerør Tidlig del: Impermeabel for vand Basolateralt findes en Na + /K + ATPase -> skaber elektrokemisk gradient (lav intracellulær Na + ) Luminalt findes en Na + /Cl - symport -> bruger energien fra natriums elektrokemiske gradient Konduktive kanaler: Cl - kanaler findes basolateralt -> ovenstående kanaler og transportere betyder at NaCl pumpes fra lumen til interstits Tubulusvæsken falder i osmolaritet (ingen vandreabsorption) Sen del: Består af to celletyper: Michael og Erik Noter til fysiologi 32

349 - Indskudsceller: Secernerer H + - Hovedceller: Reabsorberer Na + + vand og secernerer K + Konduktive kanaler: Na + kanal findes luminalt K + kanal findes luminalt Basolateralt findes en Na + /K + ATPase Redegøre for urinstofs betydning for opretholdelsen af en osmotisk gradient mod papilspidsen i indre marvzone. Permeabiliteten for urinstof: Lav i: Distale convolute tubuli Corticale samlerør Ydre medullære samlerør -> opkoncentrering af urinstof pga. vandreabsorption Høj i: Indre medullære samlerør -> passiv reabsorption pga. kemiske gradient Afhængig af flowhastigheden (maximal ved lav diurese aftager med stigende diurese) Moderat høj: Descenderende og tynde ascenderende segment af Henles slynge. -> passiv sekretion af urinstof (drives af den kemiske gradient) -> Ovenstående betyder at der opstår et intrarenalt urinstofkredsløb Henles tynde segment -> distale tubulus og samlerør -> Henles tynde segment. -> bidrager til opretholdelse af nyremarvens hyperosmolaritet Energibesparende da urinstoftransport foregår pasivt Redegøre for vasopressins renale virkninger ADH (s. vasopressin) Stimulus for frigivelse: Forøget osmolaritet i plasma -> via osmoreceptorer i hypothalamus Ved stimulation af blodvolumen/blodtryks receptorer Lavtryksbaroreceptorer (venstre atrium, pulmonal kar) Højtryksreceptorer (Arcus aorta, sinus caroticus) Begge medieres via n. vagus eller n. glossopharyngeus ADH s angrebspunkt Vigtigste er samlerørene -> øger vandpermeabiliteten i luminale membran Altafgørende for endelig koncentrering af urinen Michael og Erik Noter til fysiologi 33

350 Mekanisme: - ADH binder til V 2 receptorer i basolateral membranen på hovedcellerne - V 2 er koblet til adenylatcyklase -> øget intracellulær camp koncentration - camp aktiverer protein kinase A - Protein kinase A bevirker at der indsættes vesikler indeholdende vandkanaler (aquaporin- 2) i apikale membran. - Øger permeabiliteten for vand i luminale membran Redegøre for aldosteron-påvirkelige kationtransporter i de distale tubulussegmenter Aldosteron: Steroidhormon Dannes i binyrebarkens zona glomerulosa Stimulus for frigivelse: Stigning i plasmakonc. Af hhv. Angiotensin II og Kalium -> en hvis plasmakonc. af ACTH er nødvendig for at ovenstående kan stimulere frigivelse (tonisk rolle) Aldosterons angrebspunkt: Sene segment af distale tubulus og samlerørene Virkning: Øger reabsorptionen af natrium i hovedcellerne Øger sekretionen af kalium i hovedcellerne Øger sekretionen af hydrogenioner fra indskudscellerne Mekanisme: Aldosteron passerer frit cellemembranen -> binder til cytoplasmatisk receptor Hormon-receptor komplekset transporteres til cellekernen. -> binder til specifikke promotor sekvenser -> initiering af mrna transkription -> Dannes de respektive proteiner i cytoplasma Deltager alle i Na + reabsorptionen Na + reabsorptionen påvirkes på 3 niveauer: 1) Apikale membrans permeabilitet for Na + øges. -> muligvis ved at antallet amilorid-følsomme konduktive Na + kanaler øges 2) Oxidativ phosphorylering i tubuluscellernes mitochondrier øges -> Større mængde ATP der stimulerer Basolateral Na + /K + ATPase 3) - Basolateral Na + /K + ATPase øger sin enzymatiske aktivitet. - Rekruteres færdigdannede, men tidligere inaktive Na + /K + ATPaser - Syntetiseres nye Na + /K + ATPaser via aktivering af kodende gen Michael og Erik Noter til fysiologi 34

351 8.8. Nyrernes regulatoriske funktion Redegøre for ændringer i diuresens størrelse under varierende fysiologiske forhold (f.eks. tørst, vandbelastning, isoton ekstracellulær volumenekspansion) Tørst: Væskemangel medfører antidiurese (vandretention) -> medieres af ADH Bevirker øget vandpermeabilitet i samlerørene Maksimal ADH plasmakonc. (maksimal antidiurese) -> udskillelse af ned til ½ liter urin/døgn Osmolaritet op mod mosm/l Bevirker samtidig øget permeabilitet i indre medullære zones samlerør for urinstof -> fremmer reabsorption Medfører at urinstof cirkulerer -> bevarer den medullære hyperosmolaritet Vandbelastning: Vandbelastning -> nedsat ADH mængde i blodet Bevirker lavere vandpermeabilitet i samlerørene -> dårligere reabsorption af vand Distale tubulus leverer en hyposmotisk tubulusvæske til samlerørene Reabsorption af salt gennem samlerørene fortynder urinen yderligere -> Dannelse af stor mængde fortyndet (hyposmolær) urin Kaldes vanddiurese Bevirker nedsat permeabilitet i indre medullære zones samlerør for urinstof Medfører at urinstof udskilles med urinen -> medullære osmotiske gradient reduceres Diabetes insipidus Sjælden sygdom der bevirker totalt fravær af ADH -> diureser op til 30 l/døgn + urinosmolaritet på under 50mosm/l Isoton ekstracellulær volumenekspansion: Administration af en isoton opløsning til kroppen medfører: Fordeling af væsken til kroppens forskellige væskefaser -> herunder plasma Medfører at plasmamængden øges -> forhøjet blodtryk Stigning i blodtrykket fra mmhg medfører: Forøgelse af RBF og GFR med få procent Diuresen (og saltudskillelsen) stiger markant Michael og Erik Noter til fysiologi 35

352 -> fænomenet benævnes trykdiurese (tryknatriurese) -> responset medieres af det myogene respons og TGF mekanismen TGF mekanismen jvf. 526 Myogene respons: Kendetegnes ved en konstriktion af modstandskarrene ved øget Perfussionstryk -> Medieres sandsynligvis af mekanismer i glatte muskelceller Passiv udvidelse -> strækning -> kontraktion Ses i mange former for glat muskulatur Redegøre for, hvorledes organismen normalt opretholder ekstracellulærvæskens sammensætning, specielt med hensyn til osmolaritet og koncentration af Na + og K + Organismens regulering af osmolaritet: Normalt ligger plasmas osmolalitet på ca. 290 mosm/kg plasmavand. Niveauet opretholdes vha. udskillelse af ADH fra hypothalamus: vand underskud vand overskud plasma osmolaritet atrietryk atrietryk plasma osmolaritet Tørst ADH Vand reabsorption (Nyren) Vand reabsorption (Nyren) Michael og Erik Noter til fysiologi 36

353 urin-volumen nedsat (antidiurese) urin-volumen øget (diurese) Denne del viser reguleringen af NaCl mængden i kroppen: salt overskud salt underskud plasma volumen Angiotensin II plasma volumen Aldosteron Renin Na + reabsorption Renin Vand reabsorption Ved saltoverskud: Falder aldosteronsekretionen -> forøgelse af NaCl udskillelsen Ved saltundeskud: Aldosteronsekretionen stiger -> øget reabsorption af NaCl i distale tubuli og samlerør -> Øget reabsorption af vand hvorfor [Na + ] Plasma forbliver uændret -> Ekstracellulærfasens volumen øges Ekstracellulærfasens volumen følger aldosterons sekretionshastighed. -> indenfor snævre grænser Kalium En stigning i [K + ] Plasma stimulerer aldosteronsekretion -> øget [aldosteron] Plasma -> øget Na + reabsorption og K + sekretionen i distale tubulus + cortikale samlerør Stigning i K + sekretionen reducerer [K + ] Plasma tilbage mod normalværdien Redegøre for nyrens rolle i Syre/base-stofskiftet Kroppen har tre primære systemer til regulering af ph: Michael og Erik Noter til fysiologi 37

354 - Fysisk-kemisk bufring (buffersystemer der minimerer ph-ændringer) - Respiratoriske komponent (fjerner CO 2, derved H 2 CO 3, fra ekstracellulærvæsken) - Langsomt virkende renale komponent (Udskiller sur eller basisk urin, erstatter tab i buffersystemerne) Nyrens ansvarsområder: Endelig korrektion af syre-baseforstyrrelser Fjerner overskud af ikke-flygtig syre/base Kompensation for respiratorisk fremkaldte afvigelser i syre-base balancen Mekanismer Daglig filtrering af store mængder HCO 3 - Secernering af store mængder H + fra tubuluscellerne -> lumen -> Hvis H + sekretionen er større end filtrationen af HCO 3 - sker netto tab af syre Hvis omvendt mistes base Ikke-flygtig syre: Daglig produceres 80 mmol ikke-flygtig syre (andre syre former end H 2 CO 3, der kan udskilles i respirationen) Nyren ansvarlig for udskillelsen af denne mængde Undgåelse af bikarbonat tab Filtreres dagligt GFR * P HCO3- = 180 l/døgn * 24 mmol/l = 4320 mmol HCO 3 - Nyren reabsorberer det hele under normale forhold -> bevarelse af kroppens vigtigste buffersystem Processen i begge opgaverne er sekretion af H + Undgåelse af bikarbonat tab: HCO 3 - skal reagere med H + -> Danner H 2 CO 3 der omdannes til CO 2 -> Reabsorberes i cellerne og omdannes igen til HCO 3 - Til denne proces skal der dagligt secerneres 4320 mmol H + Ikke flygtig syre: Her skal secerneres ca. 80 mmol H + Dette skal udskilles for at skaffe kroppen af med den ikke-flygtige syre -> mængden af ikke-flygtig syre afhænger af kostens sammensætning -> dette medfører at der dagligt skal secerneres ca mmol H + pr. døgn Kun lille del af H + overskuddet udskilles direkte som H + -> urins minimale ph = 4,5 [H + ] = 0,03 mmol/l H + buffres i tubulusvæsken 2 primære systemer: 1) Ammonium ion/ammoniak systemet -> kvantitativt den største buffer Michael og Erik Noter til fysiologi 38

355 + + NH 4 NH 3 + H Ammonium ioner syntetiseres fra glutamin (metaboliseres i proksimale tubuluscellers mitochondrier) Danner 2 NH og 2 HCO 3 -> HCO - 3 passerer til blodbanen -> NH + 4 er i ligevægt med NH 3 i cellen NH 3 passerer nemt membranen til lumen -> H + overskud i lumen medfører forskydelse af + ligevægten mod NH 4 Samtidig transport af NH + 4 til lumen -> sker ved en Na + /NH + 4 antiport NH går fra proksimale tubulus -> Henles slynge (en del af NH 4 reabsorberes i tykke ascenderende segment) -> medullære interstits (kun reabsorberede del, her er der ligevægt med NH 3 diffunderer passivt ind i samlerørene) -> Samlerørene (Lav ph derfor vil NH 3 optage H + -> NH + 4, grunden er pk værdi for reaktionen =9,2) + Samlerørenes membran impermeabel for NH 4 -> ammonium ioner elimineres med urinen Processen kaldes: Non-ionic diffusion and trapping -> uladet form passerer membran omdannes til ladet form der ikke kan passere. Resultatet for metabolisering af en glutamin bliver følgende: 2 HCO - 3 til blodbanen 2 NH + 4 til udskillelse i urinen -> nydannelse af bikarbonat + udskillelse af H + 2) Primært/sekundært phosphat systemet H 2 PO 4 HPO 4 + H H + secerneres fra tubuluscellerne -> hvis der er HCO - 3 i lumen reagerer de og bikarbonat reabsorberes -> hvis ikke der er bikarbonat reagerer H + med andre buffersystemer Primært/sekundært phosphat systemet -> Reaktionen forskydes mod venstre -> syren udskilles i urinen som NaH 2 PO 4 -> Bikarbonat dannes i cellerne og secerneres til blodbanen Normalt reabsorberes en stor del af den filtrerede phosphat -> bufringen i dette system beskeden Nødvendigt pga. dette med 2 systemer Alkalose Nyren reabsorberer ikke den fulde mængde af filtreret HCO 3 - -> tab af base fra kroppen Michael og Erik Noter til fysiologi 39

356 -> Tilførsel af H + til ekstracellulærfasen Acidose Nyren reabsorberer al filtreret HCO der dannes ny HCO 3 -> reduktion af ekstracellulær H + Nyren har derfor 3 måder at regulere ph i ekstracellulær væsken: 1. Sekretion af H Reabsorption af filtreret HCO Produktion af ny HCO 3 Nyrens kompensation er langsom (timer dage) Angive virkningen af muskelarbejde på den renale gennemblødning, filtrationshastighed og salt- og vandudskillelse Muskelarbejde Hjertekarsystem -> målretter blodforsyning til tværstribet muskulatur -> kunne levere ilt og næringsstoffer med høj hastighed -> sker på bekostning af andre organsystemer -> fald i Renale gennemblødning GFR Salt- og vandudskillelse Skyldes Sympaticus-aktivering Aktivering af renin-angiotensin-system Dehydrering (der ofte ledsager muskelarbejde) Redegøre for, hvilken rolle nyrerne kan have i ødemers patogenese Generelt Ødem = forøget mængde interstitiel væske Nyren spiller en central rolle i ødemers patogenese <- salt- og vandretension i nyrerne = grundlag for interstitiel væskeophobning Hjerteinsufficiens Øget hydrostatisk tryk ses typisk: Lavt minutvolumen & sympaticus aktivering -> øget hydrostatisk tryk på venesiden af hjertet -> tryk forplanter sig til kapillærer -> øget væsketransp. fra kapillær -> interstits Aktivering af renin-angiotensin.aldosteron sytem -> Na + -retention i nyrerne grundlag for generaliseret ødem Nefrotisk sygdom Michael og Erik Noter til fysiologi 40

357 Glomerulusmembranen er utæt overfor protein -> store mængder protein tabes i urin -> plasmaprotein konc. (dermed kolloidosmotisk tryk) -> mere væske fra kapillærer -> interstits -> nyrer søger at retinere Na + & vand -> yderligere nedsættelse af kol.osmotisk tryk Levercirrhose Aftaget produktion af plasma-protein i leveren -> fald i plasmas kolloidosmotiske tryk = basis for generaliseret ødem skabt (som før) portal hypertension & ascites (væskeophobning i bughule) ses ofte Sympaticus-aktivering & renin-angiotensin-system aktivering -> salæt- og vandretension i nyrerne Ethvert ødem Spiller nyrerne afgørende rolle Salt- og vand retension = forudsætning for interstitielle væskeophobning Michael og Erik Noter til fysiologi 41

358 8.9 Nedre urinveje og blærefunktion Redegøre for vandladningens mekanisme Tryk i blæren Forbliver næsten konstant under fyldning (5-10mmHg) Pga blærens elastiske egenskaber (compliance) Op til ca. 400ml Første vandledningstrang Ved ml væske -> kan stige op til 60mmHg ved kontraktion af m. detrusor vesicae (miktion) Sphinctere Sidder ved blærens udmunding til urethra Indre sphincter Består af fortsættelsen af blærevæggens glatte muskulatur (autonomt innerveret) Ydre sphincter Består af tværstribet muskulatur (somatisk innerveret) Kan hindre tømning Selv når autonome -> forsøger at få miktion i gang Tonisk kontraheret Afslappes kun under vandladning Fyldning Strækfølsomme receptorer i blærevæggen -> sender sensoriske impulser til sacraldel af medulla spinalis -> virker på aktivitet i parasymp. muskelfibre i blærevæg Tiltagende fyldning -> mere frekvente & større styrke af kontraktioner ingen miktion før initiering fra cortex & pons Miktion Simpel spinalrefleks Under viljestyret kontrol Tidspunktet for udløsning bestemmes af urinmængde i blære ( ml) egen vilje ydre sphincter parasympatiske fibre til blæren inhiberes af cortex cerebri & centre i hjernestammen (FR i pons) Små børn Vandladning hovedsageligt styret af spinalrefleksen Initiering Cortex + miktionscenter i pons -> stimulation af parasympatikus-i sakralmarv -> kontraktion af m. detrusor vesicae -> samtidig relaxation af m. sphincter urethrae externae Michael og Erik Noter til fysiologi 42

359 tværstribet (nedsat aktiv. I somatiske nerver) -> sympaticus hæmmes -> relaxation af indre sphincter Koordinering sker på pontint niveau Efter start Tømningsproces understøttes af positivt feedback Sanseceller stimuleres af turbulente understrøm -> øger reflektorisk kontrak. af blæremusk. Tyngdekraft & tryk i blæren (op til 60mmHg) -> presser urin ud af kroppen via urethra Kan afbrydes voluntært undervejs Via descenderende baner fra cortex cerebri -> periurethral sphincter Normal detrusorkontraktion Forudsætning for sufficient åbning af blærehals & urethra (= miktion) Residualurin Blære kan aldrig tømme sig fuldstændigt (basal nyrefysiologi) Normalt lidt tilbage (ca. 5ml) Tidligere troet = 0ml Større mængde optræder fx ved prostatahypertrofi Giver ofte anledning til urinvejsinfektioner Traumer Spinalblære Tilstand, hvor vandladningsrefleksen er intakt Viljestyrede kontrol fungerer ikke længere Ses ved tværsnitslæsion af medulla spinalis Michael og Erik Noter til fysiologi 43

360 Respiration 1. Nomenklatur og enheder Anvende de internationale respirationsfysiologiske forkortelser samt respirationsfysiologisk nomenklatur Dette vil stå trykt i den documenta physiologica der udleveres til eksamen Anvende SI-enheder og mmhg og omregne herimellem 760 mmhg = 101,325 kpa (står opgivet i documenta) Heraf følger at: 101,325 kpa 1 mmhg = = 133,3Pa 760 mmhg Og 760 mmhg 1 kpa = = 7,50 mmhg 101,325 kpa Og som almindelig viden gælder følgende: 10 m H 2 O (vandsøjle) = 760 mmhg (1 atm) 1 cm H 2 O (vandsøjle) = 0,760 mmhg Michael og Erik Noter til fysiologi 1

361 2. Luftarternes fysiske forhold Angive og anvende luftarternes tilstandsligning, herunder angive og anvende Boyles (Boyle-Mariottess) lov Luftarternes tilstandsligning P V = n R T Boyles lov P V = P (konstant temp) V Beregne samhørende værdier for tryk, volumen og temperatur for en luftmasse, når en af disse størrelser ændres. Specielt vigtige er omregninger mellem tilstandene STPD, ATPS og BTPS STPD (Standard Temperature Pressure Dry) 273K; 760mmHg; P H2O = 0 ATPS (Ambient Temperature Pressure H 2 0-Saturated) T amb ; P Barometer ; P H2O (omgivende værdier) BTPS (Body Temperature Pressure Saturated) 310K; P B ; P H2O = 47mmHg SE DOCUMENTA PHYSIOLOGICA Definere en luftarts partialtryk og fraktionelle koncentration (fraktion) Partialtryk for en luftart Tryk, en gas ville udøve, hvis den udfyldte hele sin beholders volumen (Dalton s lov) P Total = P 1 + P 2 + P 3 (totaltryk = sum af enkelte gassers partialtryk) Fraktionelle koncentration (F X ) PX F X = (F X er kun for TØR gas...(p Total = P B P H2O )) P Total Beregne den resterende størrelse, når 2 af 3 følgende variable er givet: totaltryk, fraktion og partialtryk, under hensyntagen til mættede vanddampes tryk ved en given temperatur Se formel Angive, at mættede vanddampes tryk kun afhænger af temperaturen Mættede vanddampes tryk afhænger KUN af temperatur For tal se Documenta Physiologica (dog ikke før eksamen, idet vi får dem opgivet) Angive og anvende Henrys lov, herunder definere partialtrykket (tensionen) af en gas i opløsning samt definere og anvende Bunsens temperaturafhængige opløselighedskoefficient (proportionalitetsfaktoren for partialtryk og koncentration; i West kaldet K, i Documenta Physiologica α) Partialtryk af en gas i opløsning Partialtryk i en gasblanding, der er i ligevægt med opløsningen Henrys lov Michael og Erik Noter til fysiologi 2

362 Koncentration af gas opløst i en væske, er proportinal med gassens partialtryk C X = α PX Bunsens temperaturafhængige opløselighedskoefficient (α) mængde gas, der ved givet partialtryk, vil være fysisk opløst i en væske Opgivet som ml luftart, der kan opløses i 1ml væske ved 1 atm Afhænger af gassens opløselighed i væsken temperatur (tiltager med T ) Angive atmosfæreluftens sammensætning O 2 20,93% CO 2 0,034% N 2 79,04% (herunder Argon...se Databog i Kemi for rigtige tal) Michael og Erik Noter til fysiologi 3

363 3. Struktur og funktion Angive strukturelle karakteristika (makro- og mikroskopiske) af betydning for lungens funktion: alveolernes størrelsesforhold, den alveolo-kapillære væg, surfaktants funktion, lufvejenes opbygning og tværsnit, det anatomisk døde rum (V D ) og dets funktioner For Anatomien se LUNGERNE under ANATOMI II Luftvejenes opbygning Se under lunger mikroskopisk Alveolernes størrelsesforhold Det respiratoriske afsnit er opbygget så følgende gælder: - optimale forhold for diffusion af O 2 og CO 2 - Kæmpe diffusionsareal ( m 2 ) Diffusionsarealet opstår ved følgende strukturelle forhold: - alveolerne består af små sække (ca. 300 mio.) - For beskrivelse af alveolesækken se mikroskopisk anatomi Lungerne Alveolære-kapillære væg Meget tynd (0,3 µm) - betyder ekstremt kort diffusionsvej -> for beskrivelse af opbygningen af væggen se ANATOMI II Surfaktant Jvf. 320 Det anatomiske døde rum Defineres som det luftvolumen i luftvejene (konduktive: næsehulen, næsens bihuler, svælg, strubehoved, luftrør og bronchier) der ikke bidrager til luftskiftet. - funktion: - rensning - opvarmning - befugtning Michael og Erik Noter til fysiologi 4

364 4. Luftskiftet Definere de forskellige respirationsvolumina: tidalvolumen (V T ); vitalkapacitet (V C ); total lungekapacitet (TLC); funtionelle residualkapacitet (FRC); residualvolumen (RV) (SE EVT FIG 2-2, s. 12 WEST) Specifikke volumina opgivet i Documenta Physiologica (måske) V T Ind-/udåndet volumen under normal, rolig respiration V T = 0,5L V C Maximale loftvolumen, der kan expireres efter maximal inspiration V T + ex-og inspirationsreserver (ERV & IRV)(regn selv ud) V C = 4,8L (10% mindre for kvinder) TLC V C + RV TLC = 6 L FRC Volumen luft i lunger og luftveje ved afslutning af normal expiration RV + ERV FRC = 2,7L RV Volumen luft i lungerne efter en maximal expiration RV = 1,2L Angive deres normalværdier SE Redegøre for spirometri, helium-fortynding og kropsplethysmografi ved bestemmelse af disse volumina Spirometri Forbinder persons lunger/luftveje -> lukket system Indgår et spirometer -> bruges til at undersøge lungefunktioner herunder ændringer i lunger/luftveje V under vejrtrækning Klokkespirometeret Klokke med luft i, nedsænket i vand Rummet under bevægeligt låg (klokke) -> står i forbindelse til forsøgspersons luftveje via slange med respiratorisk dobbeltventil -> kontravægt i anden ende (udenfor vandbeholder) -> låg sænkes og hæves under inspiration & expiration Kan kalibreres ved indføring af kendte volumina -> Ved at forbinde kontravægt med apparatur / pen ->graf over lungevolumina (SE FIG 2-2 s. 12, WEST) RV & TLV kan ikke bestemmes herved Michael og Erik Noter til fysiologi 5

365 Helium-fortynding (for at finde FRC, RV og TLC) Forsøgsperson -> forbindes til spirometer Dette indeholder kendt Helium koncentration Stort set uopløseligt i blod Efter et par åndedrag -> Helium-koncentration i spirometer & luftveje = samme I praksis O 2 føres til spirometeret (opvejer O 2 forbrugt af forsøgsperson) -> hernæst bruges massebevarelse (Helium før = Helium efter) V1 ( C1 C2 ) -> TLC = (se fig 2-3 s. 13 WEST) C2 Måler kun ventileret del af lunge Kropsplethysmografi Metode baseret på luftarternes tilstandsligning Forsøgsperson -> indesluttet i stort lufttæt rum (størrelse som telefonboks) Trækker vejret via rør i boksen Forsynet med lukkemekanisme; betjent udefra Ved slutning af normal expiration -> lukkemekanisme aktiveres -> Forsøgsperson bedes om at inspirere (forsøge på det) Inspiration -> forøgelse af thoraxrumfang (lungevolumen) Uden samtidig forøgelse af gasmængde -> øget tryk i boks (pga mindre volumen her) P*V = konstant (Boyles lov) (konstant temp.) -> V for boks kan findes = V for lungevolumen Boks kalibreres inden med kendte V Med forsøgsperson i P3 & P4 = tryk i mundstykke hhv før & efter inspiration = tryk i lunger før og efter inspiration (idet ingen luftstrømning sker) -> P FRC = P ( FRC ) 3 4 V Heraf kan FRC måles Måler FRC Herunder ikke-ventileret volumen (i modsætning til helium-fortynding) Definere ventilationen (V& E ) som V T f, hvor f = respirationsfrekvens Ventilationen Luftmængde, der udåndes pr. Minut (expireret V) V& E = VT f (f = 12/min ) V & E = 6-7L/min Michael og Erik Noter til fysiologi 6

366 3.4.5 Definere den alveolære ventilation (V& A ) som ( VT VD ) f Alveolære ventilation Del af ventilationen, der kommer fra den respiratoriske zone V & A = V& E V& D = ( VT VD ) f, hvor VD = døde rum (anatomisk: 150ml) og V & D = V D V & A = 4-4,5 L/min f Beregne V & A af V & CO 2 og F ACO2 Idet døde rum ved afslutning af inspiration Indeholder atm. Luft med CO 2 -konc nær 0 -> hele expireret mængde = fra lungernes alveolære afsnit V& CO2 V& A = FACO 2 SE DOCUMENTA PHYSIOLOGICA Redegøre for bestemmelse af V D,anat ved Fowlers metode og med Bohrs formel (med CO 2 fraktioner) Fowlers metode Grafisk metode til bestemmelse af V D,anat (SE FIG 2-6 s. 17 WEST) (TEGN 2-6B TIL EKSAMEN) Bygger på en massebalance betragtning Ud fra N 2 -elimination efter 1 indånding af 100% O 2 Hurtig N 2 -analysator ved læberne Ved expiration ses Start N 2 -konc. på 0 (fra det døde rum) -> Stigende koncentration af N 2 -> fast niveau (= alveolært niveau = alveolær gas) V D,anat findes ved at plotte N 2 -konc. mod expireret volumen (fig 2-6B) Pga opblanding af luft i døde rum og alveoler -> ses ingen skarp overgang For at finde V D,anat -> find lodrette linie, som adskiller 2 lige store arealer areal A & B på fig 2-6B Lodrette linie forlænget til volumen-aksen = V D,anat Bohrs formel Bestemmelse baseret på massebalance betragtning for CO 2 -elimination under 1 udånding Døde rum har CO 2 -konc nær 0 (ved inspirations afslutning) -> hele expireret CO2-mængde = fra alveolære afsnit -> ved brug af fraktioner -> udregne V D,anat V F = V V ) F T ECO2 ( T D ACO2 Michael og Erik Noter til fysiologi 7

367 FA F CO E 2 CO2 -> V D = VT F ACO Definere V D,fysiol og redegøre for bestemmelsen heraf med Bohrs formel (med CO 2 -partialtryk) V D,fysiol Den volumen af lungerne, der ikke bidrager til luftskiftet (her eliminerer CO2) Ikke anatomisk veldefineret rum V D,fysiol = V D,anat + V D,alveolær. Bestemmelse med Bohrs formel PA P CO E 2 CO2 VD, fysiol = VT (egentlig tættere på V D,anat ) PA CO2 Pa P CO E 2 CO2 = VT (Godt estimat for V D,fysiol ) Pa CO2, hvor man bruger arterielt partialtryk i stedet for alveolært partialtryk Angive regionale forskelle i ventilationens fordeling hos normale samt redegøre for påvisning heraf med 133 Xe-metoden Basale regioner af lungerne = bedre ventilerede <-> Apikale regioner af lungerne Også i liggende position (her ventileres øverste del dog bedre <-> nederste del) Påvisning ved 133 Xe-metoden Ved inhalation af 133 Xe (radioaktivt) -> radioaktive stråling penetrerer kropsvæggen -> kan registreres med tælleinstrument /strålingskamera -> kan se hvor meget Xenon går til hver sin del af lungerne (ventilation) Beskrive single breath - og multiple breath -metoderne til påvisning af ujævn fordeling af ventilationen Single breath -metoden Ligner Fowlers metode Sampling af N 2 -koncentrationer efter 1 indånding af 100% O 2 -> flat niveau (alveolære plateau) pga ensartet fortynding af N 2 i alveoler Patienter med lungesygdom -> alveolære N 2 -konc. fortsætter med at stige under expiration pga forskellig fortynding af N 2 med inspireret O 2 -> dårligt ventilerede alveoli -> tømmes sidst har højt N 2 -indhold = hurtig, simpel, brugbar test Multiple breath -metoden (SE FIG 10-3 s. 135 WEST)) Michael og Erik Noter til fysiologi 8

368 Baseret på hastigheden af N 2 -washout ved flere åndedrag Pt -> forbindes til 100% O 2 & hurtig N 2 -analysator Ensartet ventilation -> N 2 reduceres med samme fraktion hver åndedræt fx hvis tidal volumen VD = FRC -> halvering hver gang -> plot af logn 2 -konc. mod antal åndedrag -> ret linie Pt s med lungesygdom -> kurvet linie Hurtigt fald i N 2 initielt (godt ventilerede dele) -> langsommere herfra (dårligt vent. dele) Michael og Erik Noter til fysiologi 9

369 5. Diffusion Redegøre for faktorer, der har betydning for en luftarts diffusion gennem en membran Alle faktorer beskrives ud fra Fick s lov A V Gas = D (P1 P2 ) T For at se faktorerne udtrykt grafisk se fig. 3-1 i West side 22 V Gas = mængden af gas der transporteres over membranen A = arealet hvorpå der kan foregå diffusion T = tykkelsen af membranen P 1 = partialtrykket på den ene side (Det størstepartialtryk idet dette er bestemmende for diffusionen) P 2 = partialtrykket på den anden side D = Diffusionskoefficient bestemt som: D = Sol = gassens opløselighed MW = molekylvægt Sol MW Definere lungediffusionskapaciteten (D L ) for en luftart (Pga. af praktiske omstændigheder vi ikke skal komme yderligere ind på her er det ikke muligt at bestemme A og T hos en levende person med mindre man har en betragtelig formue, et slot i transylvanien og er greve med hang til små hyggeekperimenter.) Da vi ikke er den slags personer omskrives Fick s lov til: V Gas = D L (P1 P2 ) D L defineres som lungediffusionskapaciteten for alveolevæggenes samlede areal. Dvs. som følger: (A D) D L = T Angive faktorer af betydning for størrelsen af D L Ud fra følgende ligning er det tydeligt at se hvilke størrelser der har betydning: V Gas (A D) V Gas = D L (P1 P2 ) D L = = (P1 P2 ) T Her er det tydeligt at faktorer der har indflydelse på størrelsen af D L er: - Arealet af lungerne - Diffusionskoefficienten Michael og Erik Noter til fysiologi 10

370 - Tykkelsen af membranen - Trykforskellen mellem lungekapillærerne og alveolerne Beskrive bestemmelse af D L,CO (= CO-transfer factor) Udfra ligningen: CO V Herfra kan D L isoleres til: = D L,CO (P A,CO P a, CO ) D L, CO = (P V CO A,CO Pa, CO ) Da P a,co (kapillærtrykket) er neglitiabelt kan det omskrives til: D L, CO V = P CO - diffusionskapiciteten for CO = overført CO-volumen i ml pr. minut pr. mmhg alveolært partialtryk af CO A,CO Metode til bestemmelse af denne: Single breath - Enkelt inspiration af fortyndet blanding af CO foretages - Konc. forskellen af CO på udånding og indånding måles efter af forsøgspersonen har holdt vejret i 10 sek. -> sker ved infrarød analysator - Alveolære konc. af CO ikke konstant i løbet af de 10 sek. - Helium tilføres med den inspirerede gas for at måle lungevolumen. Normalværdi for D L,CO 25 ml/min/mmhg -> øges ved motion Angive, at modstanden, der må overvindes under transporten af O 2 eller CO fra alveoleluften til hæmoglobinet, har såvel en diffusiv som en kemisk komponent Diffusiv komponent: Diffusionen af O 2 eller CO gennem blodgasbarrieren (inkl. plasma og erythrocyt plasma) Kemisk komponent: reaktionen af O 2 eller CO med hæmoglobin Disse to modstande summeres op til en total diffusions modstand Michael og Erik Noter til fysiologi 11

371 - 1/D L er et udtryk for den totale modstand (trykforskel/flow, analogt med elektrisk modstand R=U/I) - Diffusiv komponent = 1/D M, D M = diffusionskapaciteten for membranerne. - Raten af reaktionen mellem gassen og hæmoglobin beskrives ved θ θ = raten af ml O 2 (CO 2 ) pr min der bindes til 1 ml blod pr mm Hg partialtryk af O 2 (CO 2 ) = D L for 1 ml blod. - denne multipliceres med volumenet af kapillært blod (V C ) -> dette er et udtryk for den kemiske komponent (1/θ V C ) -> disse to sidste modstande kan summeres op til den totale modstand og der fås: 1 D L = 1 D M Redegøre for diffusions- og perfussionsbegrænset gasoptagelse i lungerne, herunder for CO s særlige egnethed til bestemmelse af lungernes diffusionsegenskaber Diffusionsbegrænset gasoptagelse: Her er det rent de diffusive egenskaber i membranen der udgør begrænsningen for optagelsen af gassen. - analog man har en stor mark med en lille port, portens størrelse er bestemmende for hastigheden hvormed man kan bringe får ind på marken. CO er et glimrende eksempel på dette - Går hurtigt over membranerne - Bindes hurtigt og tæt til hæmoglobin -> stor del kan optages uden at P a,co stiger -> Ikke noget signifikant tryk tilbage mod alveolen. -> ovenstående betyder følgende: - afhængig af diffusionsegenskaberne i blod-gasbarrieren - uafhængig af mængden af tilbudt blod. Netop at CO er diffusionsbegrænset gør det ideelt til bestemmelse af diffusionsegenskaberne. Perfussionsbegrænset gasoptagelse Her er det mængden af blod der begrænser optagelsen af gassen. - analogen fra før her har man en stor port men en lille mark hvorved det er størrelsen af marken der er begrænsende for hvor mange får man kan få ind. + θ 1 V C Michael og Erik Noter til fysiologi 12

372 N 2 O er et glimrende eksempel på dette - Bindes ikke til hæmoglobin -> hurtig stigning i partialtrykket -> hurtigt et tryk tilbage mod alveolerne -> ovenstående betyder følgende: - uafhængig af diffusionsegenskaberne i membranen - fuldstændig afhængig af mængden af tilbudt blod. På fig. 3-2 i West side 23 ses ovenstående udtrykt grafisk Redegøre for O 2 optagelsen i lungekapillærerne P O2 i en erythrocyt der træder ind i lungekapillæret er ca. 40 mmhg Alveolar P O2 er på ca. 100 mmhg - dette har en diffusionsafstand på 0,3 µm (blod/gas barrieren) P O2 i en erythrocyt der træder ud af kapillæret er ca. 100 mmhg Transittiden er ca. ¾ sek. -> mindre ved motion/arbejde - Bindingen til hæmoglobin Stærk, men langt fra CO s binding -> en stigning i P a,o2 når blodet kommer ind i lungekapillærene (diffusion af oxygen) til blodet. - Under normale hvilebetingelser vil man se at P a,o2 = P A,O2 når erythrocytten er ca. 1/3 gennem kapillæret. -> at optagelsen er perfussionsbegrænset (ved disse betingelser) - ændres ved visse sygdomme (cystisk fibrose, tykkere blod/gas barriere) - Primært bestemmes P a,o2 af trykforskellen mellem alveolerne og kapillærerne hvor hurtigt ilten optages. - Dette er den drivende kraft - Mængden af blod gennem kapillæret bestemmende for hvor meget ilt der optages i organismen Redegøre for CO 2 -afgiften fra lungekapillærerne Diffusionen af CO 2 gennem væv er ca. 20 gange større end for O 2 - umiddelbart burde diffusionsvanskeligheder ikke have betydning -> pga. den komplekse binding af CO 2 i blodet er det muligt at: - diffusionen alligevel kan blive begrænsende ved kraftig forøgelse af blod/gas barrieren. Michael og Erik Noter til fysiologi 13

373 6. Lungekredsløbet Redegøre for tryk i lungekredsløbet samt for tryk omkring lungekarrene Tryk i a. pulmonalis Gennemsnitstryk 15mmHg 6 gange lavere end i aorta (100mmHg) Systolisk 25mmHg Diastolisk 8mmHg Trykforskelle fra udløb -> indløb Systemiske kredsløb (tykke vægge) (tryk i højre atrium) = 98mmHg Lungekredsløbet (tynde vægge) 15-5 (tryk i venstre atrium)= 10mmHg -> faktor 10 i trykforskel Funktion Tryk nok til at perfundere øverste lungeafsnit Skal kunne modtage CO hele tiden Tryk omkring lungekarrene Alveolære kar (kapillærer + små kar i hjørner af alveolevægge) Kaliber afhængig af forhold mellem tryk Alveoler <-> i dem selv Tryk i alveoler <-> tryk i kapillærer -> kollaps af kapillær Transmuralt tryk Trykforskel: indvendig <-> udvendig Jvf. Laplaces lov (Kredsløbs Fys) Extra-alveolære kar (større blodkar i lungeparenkym) Omgivet af elastisk lungeparenkym -> trækkes åbne ved udvidelse af lungen (kaliber af kar øges) -> tryk kan være mindre end alveolært tryk Meget store kar tæt på hilum Ligger uden for lungesubstans Udsættes for interpleuralt tryk Angive forhold af betydning for modstanden i lungekredsløbet, herunder arterie- og venetryk, lungernes udspilningsgrad, iltens partialtryk, NO, lungekarrenes innervation Forhold af betydning for modstand i lungekredsløb R = (input-tryk output-tryk) / blood flow Arterie- og venetryk Lav resistans Øget arterielt / venøst tryk -> fald i modstand i lungekredsløb -> pga Rekruttering af kapillærer Især ved lavt tryk -> tryk Michael og Erik Noter til fysiologi 14

374 Udvidelse (distension) af kapillærer Let flade -> cirkulære Især ved højt tryk -> tryk sker ofte sammen Lungernes udspilningsgrad Udvidelse af lunger -> udspiler extra-alveolære kar Høj lungevolumen -> lav resistans Lav lungevolumen -> høj resistans Pga elastisk væv P O2 -> kontraktion af glat muskulatur i væg af små arterioler i hypoxiske region -> leder blod til velventilerede dele af lungen -> vigtig i føtalliv -> vasokonstriktion i lunge (inden fødsel) Ukendt mekanisme (ikke nervemedieret) NO Vasodilator af kar SE CELLEBIOLOGI Inhaleret NO -> reducerer mekanisme Meget lav dosis inhaleret -> før respons(høj dosis-> toxisk) ph (blod) -> vasokonstriktion (især hvis der er alveolær hypoxi) Lungekarrenes innervation (udøver svag kontrol) Øget sympatisk tonus -> afstivning af vægge i arterier -> vasokonstriktion Redegøre for forhold, der påvirker fordelingen af perfusionen i lungekredsløbet, herunder transmuralt tryk, tyngdekraft og legemsstilling, samt for betydningen heraf for gasudvekslingen i lungerne Transmuralt tryk SE 272, (273) Tyngdekraft Hydrostatisk trykforskel ml: basis af lunge <-> apex af lunge (pga tyngdekraft) = 30cm H 2 O (ca. 23mmHg) -> 3 zoner Zone 1 (findes ikke under normale forhold) P A > P a > P v -> kapillærer mases flade -> ingen blood-flow Ville kaldes alveolært dødt rum Zone 2 P a > P A > P v -> blood-flow afhænger kun af P a & P A (ikke som normalt A-V) jvf eksempel med gummislange i beholder Michael og Erik Noter til fysiologi 15

375 tryk i beholder > slange -> ingen flow Kapillær-rekruttering sker i stigende grad Zone 3 P a >P v >P A -> blood-flow afhænger af arteriovenøs forskel (som normalt) Øget blood-flow på vej ned i regionen -> skyldes især distension (også til vis grad rekruttering) transmuralt tryk øges -> på vej ned (udvidelse af lumen) jvf Laplaces lov Legemstilling Oprejst Aftager lineært fra bund (høj) -> apex (meget lav) Liggende (ryg mod jord) -> Apikalt blood-flow øges -> Basalt blood-flow uændret -> posteriort blood-flow overstiger blood-flow i anteriore dele af lungen Motion Blood-flow øges i øvre & nedre zone (-> regionel forskel) Betydning for gasudveksling i lunger Meget stor -> hovedpart sker i zone 1...graduelt fald opad SE FORHOLD MELLEM VENTILATION OG PERFUSION Redegøre for lungegennemblødningen ved 133 Xe-metoden Beskrivelse 133 Xenon opløses i saltvand -> injiceres i perifer vene -> når lungekapillærer -> træder over i alveolære luft pga lav opløselighed -> distribution af radioaktivitet kan måles via tællere over brystet, mens pt holder vejret Redegøre for væskebalancen i lungerne og for væsentlige træk af lungeødemets patofysiologi Væskebevægelser over kapillærvæggen følger Starling s lov: netto væske ud = K[(P c -P i )- σ(π c - π i )] (SE Kredsløb...nr... ) Praktisk anvendelse af ligning = begrænset (kender ikke mange af værdier) Nettotryk i ligning -> udad (sandsynligt) Lille lymfeflow på 20ml/time (nok)(normale forhold) -> ud i interstitser af alveolevæg -> perivaskulære & peribronchiale interstits heri findes lymfekar til transport af væske Michael og Erik Noter til fysiologi 16

376 Lungeødem Langvarigt øget kapillært tryk -> betragteligt forøget lymfe-flow Karakteriseret ved interstitielt ødem Forstørrelse af peribronchiale & perivaskulære rum Senere stadier Væske -> krydser alveolært epithel -> alveoler fyldes 1 efter 1 Ikke ventilerede -> ingen gas-udveksling Pumpes aktivt ud af N +.K + -ATPase pumpe i epithelceller Hvad starter væskebevægelser over epithel vides ikke! Angive lungekredsløbets betydning som blodreservoir, filter og sted for visse metaboliske omdannelser Blodreservoir Idet: lungekredsløb -> kan mindske resistans ved øget vaskulært tryk -> kan rumme øget blodvolumen fx Person står op -> ligger sig ned blod fra ben -> lunger Filter Fjernelse af små blodthrombi -> inden de når hjerne / andre vitale organer Mange hvide blodlegemer fanges her (uklar funktion) Metaboliske omdannelser Peptider Angiotensin I -> konverteres til Angiotensin II (af ACE) Bradykini -> inaktiveres op til 80% (af ACE) Aminer Serotonin -> fjernes næsten helt (via optag og opbevaring) Noradrenalin -> fjernes (op til 30%) Arachidonsyre metabolitter Prostaglandiner E1, E2, F2α -> fjernes næsten helt Leukotriner -> fjernes næsten helt Andre metaboliske funktioner - Danner dipalmitoyl phosphatidylcholin (komponent i surfaktant) - Proteinsyntese af kollagen og elastin (lungernes skelet) - Kulhydrat metabolisme (indarb. Af mucopolsaccarider fra bronchialt mucus) - secernerer IgA -> bronchialt mucus - spiller en rolle for blod koagulation (via mange mastceller heparin i interstits) Beregne lungernes gennemblødning ved Ficks princip SE KREDSLØBSFYSIOLOGI Michael og Erik Noter til fysiologi 17

377 7. Forholdet mellem ventilation og perfusion Redegøre for, at alveoleluftens sammensætning i et lungeafsnit afhænger af den indåndede lufts samt det blandede veneblods sammensætning Indåndede lufts normale sammensætning: O 2 normalt 150 mmhg CO 2 er normalt neglitiabel (0,0003%) Blandet veneblodets sammensætning O 2 normalt 40 mmhg CO 2 er normalt 45 mmhg Alveoleluftens sammensætning: O 2 normalt 100 mmhg CO 2 er normalt 40 mmhg - alveoleluftens sammensætning kommer istand pga. de trykforskelle der er mellem den inspirerede luft og det blandede veneblods. -> Hvis trykforskellene ændres vil man se en ændring af sammensætningen. Primært vil sammensætningen afhænge af ventilations-perfusionsratioen: V A Q - denne beskriver en sammenhæng mellem den mængde man inspirer, det flow der kommer gennem kapillærerne og den mængde der forlader lungerne ved slutningen af kapillærerne. - Se fig. 5-5 i West side 51 Det gælder at Alveolære P A,O2 (100 mmhg) bestemmes af balancen mellem: - tilførslen af O 2 via ventilationen - Fjernelse via blodet Det samme gør sig gældende for P A,CO2 (45 mmhg) -> Normalt er ratioen ca. 1 -> hvis den ændres mod 0 (f.eks. ved occlusion af luftvejene) ses: - Alveoleluftens sammensætning går mod sammensætningen i blandede veneblod (P A,O2 = 40 mmhg, P A,CO2 =45 mmhg) -> Hvis den ændres mod (f.eks. occlusion af kapillærer) ses: - Alveoleluftens sammensætning gå r mod sammensætningen af inspirationsluften. (P A,O2 = 150 mmhg, P A,CO2 =0 mmhg) Sammenhængen skitseres i et P O2 P CO2 diagram (jvf. 280) Skitsere P O2 P CO2 diagrammet Se fig. 5-7 i West side Redegøre for virkningerne af hypo- og hyperventilation på alveoleluftens (og dermed arterieblodets) sammensætning Michael og Erik Noter til fysiologi 18

378 Hypoventilation Der transporteres ikke så meget CO 2 væk fra alveolerne -> P A,CO2 vil stige -> P a,co2 stiger Dette kan ses ud fra følgende ligning der viser sammenhængen mellem P CO2 og V CO2 : P CO2 VCO2 = V A K Her ses at en nedsætning af den alveolære ventilation (hypoventilation) vil øge P CO2. For ilt gælder det modsatte her transporteres mere væk fra alveolerne via blodet (længere tid i alveolerne-> længere tid i kontakt med blodet) Sammenhængen mellem faldet i P O2 og stigningen i P CO2 udtrykkes ved den alveoleluftsligningen: PACO2 P = P F AO2 IO2 + R - Her ses at når P CO2 vil P O2 falde. Hyperventilation Her vil man se det modsatte af hvad der sker ved hypoventilation. -> Se evt. ligningen ovenfor Anvende alveoleluftsligningen Denne kan benyttes til bestemmelse af forholdet mellem partialtrykkene for P O2 og P CO2 : P AO2 = P IO2 P R ACO2 + P ACO2 F IO2 1- R R Formlen gælder kun ved følgende betingelse: - Ingen CO 2 i den inspirerede luft Udtrykket i den firkantede parentes er en lille korrektionsfaktor når man inspirer almindelig luft. - Ved P CO2 =40 mmhg, F IO2 =0,21 og R=0,8 gælder: Korrektionsfaktor 2 mmhg Normalt ser man bort fra korrektionsfaktoren og bruger tilnærmelsen: PACO2 PAO2 = PIO2 R R = respiratorisk kvotient = CO 2 produktion/o 2 forbrug Michael og Erik Noter til fysiologi 19

379 3.7.5 Redegøre for en h v -shunts betydning for arterieblodets P O2 Definitionen på en shunt er: Blod der går ind i det arterielle system uden at have været gennem ventilerede områder af lungen. Betydningen af en shunt er: Nedsat P O2 Normalt vil man ikke se et forhøjet P CO2 i arterieblodet - pga. Lungens regulering ved forhøjet P CO2 (via chemoreceptorer.) Hyperventilation for at komme af med det overskydende kuldioxid. Forklaringen er: - Venøst blods partialtryk af ilt er ca. 40 mmhg - Arterielt blods partialtryk af ilt (lige efter passagen af lungerne) er ca. 100 mmhg -> Ved opblanding vil man få et nedsat partialtryk i det blandede blod. (set i forhold til arterieblodet) Eksempler på Shunts: - Noget af bronchiearterieblodet er opsamlet i de pulmonære vener (noget af ilten opbrugt ved passagen af bronchierne) - En lille mængde af coronarblod træder direkte ind i venstre ventrikel gennem de Venae Thebesian. - Abnorme vaskulære forbindelser mellem: Små pulmonære vener -> små pulmonære arterier (pulmonær arteriovenøs fistel) - Direkte forbindelse mellem højre og venstre side af hjertet angive og anvende shuntligningen Bruges primært til bestemmelsen af størrelsen af en arteriovenøs shunt. Q T Ca O2 = QS Cv Omskrevet giver dette følgende: O2 + (Q T Q ) Cc' QS Cc' O2 Ca O2 = Q Cc' O2 CvO2 T Baggrunden for ovenstående er følgende betragtninger: - Totale mængde af O 2 der forlader systemet er lig: Q Ca T O2 - Dette må være lig summen af O 2 i det shuntede blod og den mængde der er i slutningen af lungekapillæret: Q Cv S O2 + (Q T S S Q ) Cc' Hvis en shunt ikke er forårsaget af iltføjelsen af blandet venøst blod gælder: - generelt ikke muligt at måle størrelsen heraf. O2 O2 Michael og Erik Noter til fysiologi 20

380 3.7.7 Redegøre for regionale forskelle i V A / Q som følge af legemsstilling I oprejst stilling vil man se at tyngdekraften spiller kraftigt ind på: - Ventilationen i lungen - perfusionen i lungen - Begge vil stige mod basis af lungen - perfusionen (blodflow) stiger hurtigere end ventilationen se evt. Fig. 5-8 side 54 i West Forskellen mellem apex og basis er langt større for perfusion end for ventilation: -> Høj V A /Q i apex - ringe perfusion - set i forhold til ventilationen -> lav V A /Q i basis - Stor perfusion - set i forhold til ventilationen Fig. 5-9 viser sammenhængen mellem V A /Q og hvor i lungen det svarer til Redegøre for betydningen af forskelle i V A / Q for gasudveksling i lungerne som helhed, herunder for alveolo-arterielle partialtryksforskelle for O2 og CO 2 under normale og sygelige forhold (shunts, skæv fordeling af diffusionsproblemer) Hvis man har en lunge med skæv fordeling af V A /Q -> kan ikke opretholde høje P a,o2 eller lave P a,co2 Forklaring: Slå op V A / Q Michael og Erik Noter til fysiologi 21

381 8. Blodets luftarter Beregne blodets indhold af fysisk opløste gasser (Henrys lov) SE Redegøre for bindingen af ilt til hæmoglobin Hæmoglobin A (adult)(mw ) 4 identiske prostetiske hæm-grupper (Fe-protoporphyrin IX) Kompleks af jern & porphyrin Fe i midten kan tage 6 ligander 4 binder til porphyrin-ring () 1 -> binder til 1 globin-del 1 -> binder 1 O 2 eller 1 CO Bundet til hver sit polypeptid (globin) 2*2 forskellige (α & β-kæder) 4 polypeptid kæder bundet sammen af hydrofobe kræfter (ikke kovalent) Samlet binding til O 2 Hvert Fe binder 1 O 2 -> 1 hæmoglobin kan binde 4 O 2 Hb4 + 4O2 Hb4 ( O2 ) 4 (HbO 2 = oxyhæmoglobin) -> 1 gram hæmoglobin kan binde 1,39ml O 2 ringe mængde hæmoglobin -> normalt omdannet til methæmoglobin kan ikke binde O 2 -> bruger ofte 1,34 som værdi Binding af O2: hæmoglobin i R-state (relaxed) -> sker konformationel ændring ved afgivelse af O 2 -> Deoxy-form: hæmoglobin i T-state (tense) Definere og redegøre for blodets O 2 -bindingskapacitet og O 2 -mætning O 2 -bindingskapacitet Største mængde O 2, der kan bindes til hæmoglobin -> er lav, hvis fx [Hb] er lav Kan måles ved at udsætte blod for meget høj P O2 (fx 600mmHg) Hæmoglobin-konc. 150 g/l blod; 1 g hæmoglobin binder 1,34ml O 2 -> O 2 -kapacitet = 150g/L * 1,34ml O 2 /g Hb 200ml O 2 /L blod O 2 -mætning (S O2 ) procentdel af bindingssteder (ud af totalt antal bindingssteder), der har O 2 bundet -> kan være høj, selv hvis kapacitet er lav (fx ved anæmi) Idet %-del = høj...samlet konc kan være lav!! HUSK! O2 bundet til Hb -> O 2 -mætning = S O2 = 100% O kapacitet 2 Michael og Erik Noter til fysiologi 22

382 etc) Normale værdier Arterieblod 97,5% Blandet nebøst blod 75% Lav arteriel værdi -> cyanose (ikke pålideligt...afhænger af pigment, belysning mætning Samlet O 2 -koncentration af blod (C O2 ): 1, 34 Hb + 0,022 PO Tegne oksyhæmoglobinets dissociationskurve (med mætningsgrad eller iltindhold som ordinat) på grundlag af opgivne eller beregnede værdier for P O2 og S O2. Omvendt anvende kurven i beregninger af S O2, P O2 og C O2 SE FIG 6-1 s. 54 WEST / DOCUMENTA PHYSIOLOGICA!!! Definere begrebet P 50 = P O2 for 50% O 2 -mætning Brugbart som mål for dissociationskurvens placering (forskydning) Normalværdi = ca. 27mmHg Redegøre for betydningen af dissociationskurvens form for optagelsen af ilt i lungerne og afgiften af ilt til vævene Dissociationskurve Er normalt S-formet Flade øverste del -> Selv hvis P O2 i alveolær gas -> kun begrænset fald i mætning af Hb (S O2 ) uanset grunden Stejle, nederste del -> perifere væv kan uddrage relativt store mængder O 2 for kun lille fald i P O2 -> assisterer diffusion ind i væv Redegøre for Bohr- og Haldane-effekterne samt andre hæmoglobin-ligandinteraktioner (CO 2, 2,3-DPG, CO) Bohr-effekten Dissociationskurven -> forskydes mod højre ved øget P CO2 (& H + ) OG omvendt ved P CO2 Forskydning mod højre -> større afgift af O 2 ved givet P O2 i vævskapillærer Haldane-effekten (CO 2 ) Blodets iltmætningsgrad påvirker dets evne til at binde CO 2 Jo større O 2 -mætning, desto mindre evne til at binde CO 2 Og omvendt Væsentlig betydning for CO 2 -optagelsen Michael og Erik Noter til fysiologi 23

383 Koblet med O 2 -afgift i vævene CO 2 -afgiften Koblet til O 2 -optagelse i lungerne Sker idet: deoxy-hb er mindre syre <-> oxy-hb (bedre proton-acceptor...h + ) + + H + HbO2 H Hb + O 2 H + kommer fra indiffunderet CO 2 (se 299) 2,3-DPG (diphosphoglycerat) = slut produkt af erythrocyttens metabolisme danner saltbindinger mellem aminosyreenheder i spalte ml: β-kæder -> fastholder hæmoglobin i T-struktur (lavere aff. For O 2 ) 2,3DPG -> Forskyder dissociationskurven mod højre (og omvendt) ses fx ved kronisk hypoxi (fx højde; lungesygdom) -> øget afgift af O 2 til perifere væv CO Bindes reversibelt til Fe i hæmoglobin som O 2 DOG 240 gange højere affinitet for Hb <-> O 2 -> kan binde store mængder Hb i blod forhindrer dermed O 2 -binding -> (Evt) normal [Hb] & P O2 ; C O2 meget lav & -> venstreforskydning af dissociationskurven (for O 2 ) -> hæmmet afgift af O 2 i væv Angive temperaturens, fosterhæmoglobins og abnorme hæmoglobiners effekter på dissociationskurven Temperaturen Øget temperatur -> højreforskydning af kurven (og omvendt) Huskeregel Arbejdende muskel = varm, høj P CO2, sur (pga laktat) -> højreforskydning Fosterhæmoglobin (HbF) Indeholder ikke β-kæder derimod γ-kæder Ingen β -> stærkt nedsat aff. For 2,3-DPG -> højere affinitet for O2 <-> HbA -> venstreforskydning af kurven (hensigtmæssigt for fosteret ernæring) Abnorme hæmoglobiner Findes mere end 300 forskellige abnorme hæmoglobiner (som regel genetisk betinget) -> fleste dog funktionelt normale pga strukturelle ændringer -> ses ændringer af (1 el. Flere af ) dissociationskurvens S-form Bohr-skiftet; 2,3-DPG-bindingen Michael og Erik Noter til fysiologi 24

384 -> ændring af aff. For O 2 Hb-S (sickle...i seglcelleanæmi) Patologisk type = oprindeligt fra afrikanske negre -> bevirker bl.a. hypoxi -> forskydning af dissociationskurven mod højre -> lavt opløselig deoxygeneret form -> disse udkrystaliseres i erythrocytten -> ændring af form -> segl-formet -> øget skrøbelighed -> thrombe-formation -> medfører dog resistens for malaria Hb-Kansas Asp-gruppe i β-kæder -> erstattet med Thr -> stærkt reduceret aff. For O 2 P 50 = ca. 9,3kPa (normal = 3,6kPa) Hb-Rainer Endestillet Tyr i β-kæder = erstattet med Cys -> øget affinitet for O 2 P 50 = ca. 2,3kPa -> fastholder O 2 ved lave P O2 (forskydning mod venstre) Pt s har ofte kompensatorisk polycytæmi (forøget hæmoglobinkonc.) Angive, at P CO2 og P O2 kan måles med specielle elektroder P CO2 og P O2 kan måles med specielle elektroder Redegøre for bindingen af CO til hæmoglobin SE Redegøre for effekten på blodets ilttransport af binding af CO til en del af hæmoglobinet SE 293 Idet CO bindes til Hb med 240 gange større affinitet end O 2 -> 50% af Hb vil være optaget af CO, med P CO = (1/240)*P O2 = alvorlig trussel mod ilttransport Beregne blodets koncentrationer af CO-Hbgl og O 2 -Hbgl ud fra CO og O 2 s partialtryk, hæmoglobinkoncentrationer og forskellen i affinitet P P CO 240 O2 [ Hb CO] = [ Hb] & [ Hb O2 ] = [ Hb] ( PCO 240) + PO ( PCO 240) + P 2 O Redegøre for fordelingen af CO 2 i blodet: fysisk opløst, som bikarbonat og som karbamat, samt for O 2 -mætningens betydning herfor CO 2 findes i blodet i 3 former: Fysisk opløst Michael og Erik Noter til fysiologi 25

385 Følger Henry s lov (som O 2 ) (SE 251) 20 gange mere opløselig i blod <-> O 2 -> 10% af CO 2, der udskilles fra lunger (fra væv) = opløst i blod Opløst CO 2 udgør dog kun 5% af samlet CO 2 (arterieblod) Bikarbonat Dannes ved: CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3-1. reaktion: katalyseres af kulsyre anhydrase findes i erythrocytten (ikke i plasma) 2. reaktion: sker hurtigt spontant Koncentration af dannede ioner stiger -> transport af HCO 3 - ud af cellen For at holde elektrisk neutralitet -> diffusion af Cl - ind i cellen fra plasma = klorid-bikarbonatskiftet via Band 3: HCO 3 -,Cl - -exchanger -> H + kan ikke krydse membranen (relativt kation impermeabel) Noget bindes til hæmoglobin (SE 293) Optagelse af CO 2 -> øger blodet osmolaritet -> inflow af vand i perifere kapillærer (øget erythrocyt volumen) Ved passage af lunger (afgift af CO 2 ) -> erythrocytter skrumper igen 60% af CO 2 afgivet i lunger = fra HCO 3 - Udgør dog i arterielt blod 90% af totalt CO 2 Karbamat Dannes ved forbindelse af CO 2 med terminale aminogrupper i plasmaproteiner Vigtigste protein = globin i hæmoglobin Hb NH 2 + CO2 Hb NH COOH (carbamino-hæmoglobin) Reaktion = hurtig uden enzym Deoxyhæmoglobin kan binde mere CO 2 <-> oxy-form Via carbamino-bindinger -> afgift af O2 i perifere væv -> faciliterer optagelse af CO 2 (og omvendt i lungerne) - 30% af CO 2 afgivet i lunger = fra HCO 3 Udgør dog i arterielt blod kun 5% af totalt CO Tegne en dissociationskurve for CO 2 i helblod SE FIG 6-6 s. 70 WEST TEGN DENNE!!!!!! Bemærkninger Meget mere lineær end O 2 -dissociationskurve Anvende Henderson-Hasselbalch-ligningen til beregninger af ph, bikarbonatkoncentration og P CO2 i plasma Udgangspunkt i CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 - Michael og Erik Noter til fysiologi 26

386 +, hvor [ H ] [ HCO3 ] Michael og Erik Noter til fysiologi K A =...udledning...husk log-regneregler (log(a/b)=loga-logb) [ H 2CO3 ] Formel...SE DOCUMENTA PHYSIOLOGICA (god træning at slå op...kom nu!) Redegøre for dannelsen af bikarbonat i erythrocytterne SE Redegøre for klorid-bikarbonatskiftet SE Redegøre for stigningen i blodets hæmatokritværdi under ændringen fra arterie- til veneblod Samtidig afgift af O 2 & optagelse af CO 2 i vævene -> øget erythrocyt volumen (SE 299), idet større indhold af osmotisk aktive partikler -> erythrocytter udgør større procentdel af blodet -> højere hæmatokrit i vener <-> arterier (efter skrumpning i lunger) Angive effekter af kulsyreanhydrasehæmmere Kulsyreanhydrasehæmmere (fx Acetazolamid) Kulsyreanhydrase hæmmes af cyanid; mere specifikt af sulfoamider Bindes til aktive gruppe Enzym virker katalytisk i begge retninger af hydreringsreaktionen Betydning af fixering som bikarbonat(væv) & afgivelse af dette Effekter (acetazolamid) Kulsyreanhydrase = essentiel for resorption af bikarbonat i prox. tubuli H + -sekretion & bikarbonat reabsorption koblet til reabsorption af Na + Via Na/H-antiport -> Nedsat bikarbonat reabsorption -> nedsat Na + -reabsorption -> flere ioner i tubuli -> fungerer som osmotisk diureticum Pga bikarbonat-tab -> vis grad acidose -> øget ventilation (reducere CO 2 -niveau) Definere og skitsere de fysiologiske dissociationskurver for CO 2 og O 2 i blodet (den faktiske sammenhæng mellem koncentrations- eller mætningsændringerne og partialtryksændringerne under kapillærpassagen) SE FIG 6-6 s. 70 WEST SKITSER DENNE!!!!!! 2 dissociationskurver tegnes 1 fuldt oxygeneret blod (P O2 100mmHg) 1 deoxygeneret blod (P O2 40mmHg) Linie, der forbinder punkter på disse kurve = fysiologiske dissociationskurve Punkt a = angiver arterielle punkt Punkt v = angiver venøse punkt Redegøre for organismens depoter af CO 2 og O 2 Michael og Erik Noter til fysiologi 27

387 O 2 Beskeden størrelse Lunger Residualkapacitet på ca. 0,4L O 2 Blod Indeholder ca. 0,8L O 2 (hvis blodvolumen = 5L; ¼ arterielt, resten venøst, normal iltkapacitet) Vævsdepoter Meget små (pga O 2 s lave opløselighed) Hvis vævs partialtryk for O 2 = venøst partialtryk for O 2 (5,3kPa) -> kun ca. 50ml ilt i vandfasen (70kg s mand; 40L vandfase) Ilt bundet til myoglobin i muskler Meget høj O 2 -affinitet (P 50 = 1kPa) -> bundne O 2 ændres kun under ekstreme tilfælde Idet & hvilende O2-forbrug = ca. 0,25L/min -> repirationsstop = livstruende i løbet af få minutter (fx drukning) CO 2 Væsentligt større end O 2 -depoter Pga CO 2 s større opløselighed Bikarbonat-bundet CO 2 findes overalt i blod & væv Lungerne Ca. 0,1L CO 2 Blod (samme forudsætninger som ) Ca. 2,8L CO 2 Vævene Vanskeligt at beregne kvantitativt Indhold for enkelte organ bestemt af Gennemblødning i forhold til energiomsætning Jo lavere forhold: perfusion <-> CO 2 -produktion -> desto større A-V CO 2 -deficit -> desto mere CO 2 i væv Man antager,at der er ca. 14L CO 2 i opløsning & som bikarbonat inkluderer ikke knoglers større og relativt stabilt karbonatbundne CO2 -> kan normalt ikke mobiliseres indenfor minutter/evt timer Angive organer med særlig høj og særlig lav udnytning af blodets ilt Hjertet Udnytter blodets ilt særdeles effektivt Ændres ikke ved øget arbejde (ændring sker ved øget blood-flow) Skeletmuskulatur Michael og Erik Noter til fysiologi 28

388 Kan øge ekstraktion fra ca. 30% -> 60% under intenst muskelarbejde Nyrerne Extraherer under 10% af blodets ilt = laveste i organismen (pånær glomus caroticum, hvor den er lavere) Michael og Erik Noter til fysiologi 29

389 9. Gasudveksling mellem blod og væv Redegøre for gasudvekslingen mellem blod og væv, herunder angive ilttensioner i kapillærer, væv og celler, betydningen af kapillærtætheden, betydning af myoglobin som iltdepot. Gasudveksling mellem blod og væv er en diffusionsproces. Ficks lov gælder stadig (jvf. 264) Forskellen mellem blod-gasbarrieren og kapillærerne i vævet er afstanden - blod gasbarrieren 0,3 µm - afstanden mellem åbne kapillærer i hvilende muskler 50 µm Dette har betydning for afgiften af O 2 men ikke optagelsen af CO 2 - CO 2 diffunderer 20 gange hurtigere end O 2 I vævet gælder følgende: - O 2 diffunderer væk fra kapillærene og optages i vævet -> P O2 falder mellem de tilstødende kapillærer Se evt. Fig. 6-9 side 76 i West - figuren viser skematisk hvordan P O2 falder i vævet Ilttensioner I kapillærer: P O2 = 100 mmhg I væv: min. 3 mmhg I celler: 1-3 mmhg (hvilende muskelceller) Betydningen af kapillærtætheden Jo større tæthed, des kortere diffusionsafstand -> Større mulighed for adækvat iltforsyning Væv kan selv øge kapillærtætheden til en vis grænse: - Rekruttering af kapillærer - Distension af karrene (forøgelse af karrenes diameter) Betydningen af myoglobin som iltdepot Man mener det har følgende betydninger: - Øger diffusionen af ilt indenfor cellen -> ligeligt fordelt partialtryk i cellen (1-3 mmhg, se herover) - Fungerer som reservoir ved dårlige tider Michael og Erik Noter til fysiologi 30

390 11. Respirationens mekanik Redegøre for lungernes ophængning i thorax, for det intrapleurale undertryk og for respirationsbevægelserne Lungerne er ophængt i brysthulen ved: - trachea til larynx - De store karstammer (bronchii principales ligger sig henover og derved holder karstammerne lungerne oppe) Støttes nedefra af: - Diaphragma Brystvæggen støtter også Mellem lungerne ses mediastinum For pleura se ANATOMI II Intrapleurale tryk: Det intrapleurale tryk er som regel negativt. - Lungen er en struktur der støttes af diaphragma og ribbenene -> der er en nedadrettet vægt kraft (pga. tyngdekraften) For at afbalancere ses følgende: - trykket højere ved basis end apex - (bare mindre negativt) Respirationsbevægelser: Inspiration En række muskler virker på inspirationen: - Diaphragma: Trykker abdominalindholdet nedad og fremad. Ribbensrandede trækkes udad -> øget transversel og longitudinel akse i thorax. -> nedsætter det intrathoracale tryk Ved normal inspiration bevæges diaphragma ca. 1 cm ned. Ved forceret enspiration kan forskydningen blive op til 10 cm. - Mm. intercostales externae: Rykker ribbene op og frem (bucket-handle movement) - Mm. Scalenii (Accesorisk): Hæver de to første costae - M. sternocleidomastoideus (Accesorisk): Hæver sternum Ekspiration Michael og Erik Noter til fysiologi 31

391 Ved rolig ekspiration er dette en passiv proces - medieres af de elastiske elementer i brystvæggen/lungerne Ved forceret (aktiv) ekspiration ses: - M. rectus abdominis Øger trykket på bugens indhold -> øget tryk mod diaphragma der trykkes op - Mm. obliquus externii/internii samme som m. rectus abdominis - Mm. intercostales internie Trækker costa nedad og indad Redegøre for tryk-volumen relationerne for lungerne, for brystvæggen og for lunger + brystvæg under såvel statiske som dynamiske forhold, herunder definere begrebet compliance Statiske forhold = ingen luftstrømninger Dynamiske forhold = strømninger af luft Statiske forhold Lungerne: De elastiske kræfter i lungen giver et øget tryk i thorax - Dette vil have en tendens til at skubbe en tryk-volumen kurve mod venstre. (se. fig. 7-3 i West side 81) - Compliance defineres som hældningen på PV-kurven. C = V P Compliance falder ved højere ekspansionstryk. Faktorer der har indflydelse på lungernes compliance: - Når lungerne fyldes med blod (fald i trykket på lungevenerne) -> compliance - Lungernes størrelse, (jo større lunger des større compliance) - Ved aldring ses forandringer i det elastiske væv -> compliance. - Øget fibrøst væv i lungerne (lunge fribrose) Brystkassen: De elastiske kræfter vil have en tendens til at mindske trykket i thorax. - Dette vil skubbe tryk-volumenkurven mod højre. - compliance defineres på samme måde Den elastiske udvidelsestendens mindskes ved stigende lungevolumina Michael og Erik Noter til fysiologi 32

392 - Volumina større end 75% af vitalkapaciteten -> kraften ændrer retning og bliver som lungernes. (indadrettet) Lunger + brystvæg Her vil de samlede kræfter af hhv. brystvæg og lunge bevirke: - Søger at trække de to pleurablade fra hinanden. -> subatmosfæriske intrapleurale (intrathorakale tryk) Sammenhængen mellem den totale compliance og de to enkelt compliance gives ved: = + CTotal C Lunge CThoraxvæg - årsagen til sammenhængen er at compliance er omvendt proportional med trykket: - for tryk gælder at de summerede værdier er lig totalen. På fig i West side 90 ses sammenhængene mellem de forskellige tryk volumen kurver. Dynamiske forhold Ved inspirationsmusklernes kontraktion sker følgende: - Thorax volumen øges -> intrapulmonale tryk til lavere end atmosfæretrykket. -> indstrømning af luft til lungerne Ved ekspiration vil man øge det intrapulmonale tryk så det bliver større end atmosfæretrykket. -> udstrømning af luft fra lungerne Redegøre for airway closure Dette ses primært ved lave lungevolumina (for unge raske mennesker) - Ved sådanne situationer vil man se følgende: - Det intrathorakale vil være mindre negative (pga. lungens mindre udspilning og de elastiske kræfter er mindre.) -> Trykforskellen mellem apex og basis (jvf. 316) -> Det intrathorakale tryk er positivt ved basis af lungen. -> man får en kompression af lungen istedet Michael og Erik Noter til fysiologi 33

393 for en ekspansion. -> Ikke alt luften trykkes ud og nogle af de små bronchioler klapper sammen. Med stigende alder ses airway closure at forekomme ved større lungevolumina. - forklaringen er tab af elasticitet -> mindre negativt intrapleuralt tryk Definere FRC som luftvolumenet i lungerne, når der er ligevægt mellem lungernes elastiske træk indad og den afslappede brystvægs elastiske træk udad FRC er den Funktionelle Residual Kapacitet Definitionen står jo tydeligt angivet i spørgsmålet Redegøre for lungernes overfladespænding, anvendelsen af Laplaces lov, betydningen af surfactant og følgerne af mangel på surfactant Overfladespændingen i lungerne: - Denne eksisterer ved grænsefladen mellem luften i alveolerne og den tynde væskefilm, der beklæder alveolerne. Fysisk fænomen: Det defineres som en kraft der virker over en imaginær 1 cm lang linje i overfalden af en væske. - De tiltrækkende kræfter mellem tilstødende væskemolekyler er meget stærkere end dem der virker mellem væsken og gas. -> Væskens overflade bliver så lille som muligt. - I lungerne vil dette forsøge at klappe alveolerne sammen. Laplaces lov: Alveolerne betragtes som halvkugler -> Man kan beregne det overtryk i alveolerne der skal til for at holde dem åbne. - Dette ved Laplaces lov: 2T P = r P = udspilningstrykket (det overtryk, der skal være i alveoleluften for at hindre kollaps) r = Alveoleradius T = Spændingen i alveolevæggen (forårsaget af overfladespænding og elastiske fibre.) Betydningen af surfactant: Michael og Erik Noter til fysiologi 34

394 Egenskaben er at nedsætte overfladespændingen i væskefilmen i alveolerne. - Surfactant er phospholipider - Dipalmitoyl phosphatidylcholin er en vigtig bestanddel. - Secerneres af Type II pneumocytter - Hurtig turn.over rate Ved ekspiration, hvor alveolerne tenderer til at lukke sammen stiger konc. af surfactant. -> yderligere nedsættelse af overfladespændingen -> holder alveolerne åbne og sammenklapningen af de små bronchioler modvirkes. Den lave overfladespænding surfactant skaber har følgende fysiologiske effekter: - øger lungens compliance - Nedsætter det arbejde der skal til for at ekspandere lungen. - Øger stabiliteten af alveolerne - Hjælper til med at holde alveolerne tørre -> mindsker de kræfter der trækker vand ind i alveolerne. Mangel på surfactant: Udfra dens egenskaber er det: - Stive lunger (lav compliance) - Områder med atelectase (sammenklappede alveoler) - Alveoler fyldt med transudat Dette er de symptomer man ser ved for tidligt fødte børn (før 7 måned) - På dette tidspunkt er man ikke begyndt at danne surfactant Definere luftvejsmodstanden Luftvejsmodstand defineres som: Den trykforskel der hersker mellem alveolerne og munden divideret med flow raten Angive fysiske faktorer af betydning for luftvejsmodstanden: Poiseuille s formel, turbulens, Reynolds tal, og anvende disse udtryk i beregninger Poiseuille s formel Tryk-flow karakteristika for laminær strømning er givet ved denne formel (jvf. fig A, side 91 i West): 4 P π r V = 8 n l P = den drivende kraft r = Radius af røret n = viskositeten af væsken Michael og Erik Noter til fysiologi 35

395 l = længden af røret Da Modstanden (R) er den drivende kraft divideret med flowet gælder: P 8 n l = = R 4 V π r Det ses at der for det drivende tryk gælder: P = K V Faktorer der har betydning for modstanden ved laminært flow er altså: - Radius af røret - Længden af røret - Viskositeten af væsken Turbulens Se fig C, side 91 i West For dette gælder at trykket er proportionalt med flowet i 2. 2 P = K V - Turbulent flow har ikke det høje axiale flow man ser ved laminært flow - Om flowet er laminært eller turbulent afhænger i stor grad af reynolds tal.: Reynoldstal: 2 r v d Re = n r = radius v = gennemsnitshastighed d = densitet n = viskositet Det gælder at: - ved et reynolds tal > 2000 vil flowet i lige rør være turbulent I sidste ende betyder turbulens at man vil få en øget modstand i luftvejene. Da man ser begge disse former for flow + overgangsformer i bronchietræet er følgende formel for sammenhængen mellem tryk og flow stillet op: P = K 2 1 V+ K 2 V Michael og Erik Noter til fysiologi 36

396 Redegøre for (pato-)fysiologiske årsager til ændret luftvejsmodstand, herunder dynamisk luftvejskompression Årsager til ændret luftvejsmodstand - Lungevolumen har en stor indflydelse på modstanden Stort lungevolumen -> modstand - omvendt ved lavt lungevolumen Patienter med øget luftvejsmodstand trækker ofte vejret med et stort volumen af denne årsag. - Bronchokonstriktion mindsker luftvejene -> luftvejsmudstand - Dette ses bl.a. ved stimulation af receptorer i trachea + bronchii principales. - f.eks. cigaretrøg. - Ses ved asthma anfald. Behandlingen er simpel - indgift af bronchodilatorer, eks. adrenalin eller isoproterenol (virker via β 2 -adrenerge receptorer) - Parasympatikus aktivitet (bronchodilation -> luftvejsmodstand) - Fald i P A,CO2 øger luftvejsmodstanden ved direkte at påvirke den glatte muskulatur. - Densiteten og viskositeten af den inspirerede gas påvirker lufvejsmodstanden via flowet. Dynamisk luftkompression Det kan vises at den sidste del af ekspirationen er kraftuafhængig. Se fig side 97 i West - dvs. et intrathorakalt tryk betyder ikke flow Forklaring: Ved forceret ekspiration bliver det intrathorakale tryk positivt. -> Det intrapulmonale tryk er større end det intrathorakale - sålænge dette er tilfældet vil luftvejene være åbne. - Det intrapulmonale tryk er større end det atmosfæriske tryk -> Der er en drivende kraft for luften ud af lungerne. Op gennem luftvejene vil det intrabronkiale tryk falde, men det intrathorakale tryk er fortsat det samme. -> Umiddelbart efter det sted hvor forskellen er 0 vil der ske en sammenklapning af bronkierne. Dette sted kaldes equal pressure point - En anatomisk egenskab ved bronkierne der forhindrer dette er bruskringene i luftvejene. - En anden måde at flytte equal pressure point er ved at øge luftvejsmodstanden (jvf. 324) Michael og Erik Noter til fysiologi 37

397 Angive interventioner hvorved luftvejsmodstanden kan påvirkes Stoffer der påvirker modstanden: Agonister til B 2 adrenerge receptorer (epinephrin, isoproterenol) -> bronkodilatation Stoffer som acetylcholin (parasympatikus aktivitet) eller histamin -> bronkokonstriktion f.eks. patienter med en nedsat luftvejsmodstand kan øge det volumen luft de kan ekspirere ved at øge modstanden ved mundåbningen. - Dette sker f.eks. ved at mindske hullet man puster luft ud gennem Redegøre for metoder til undersøgelse af luftvejsmodstande: Peak-flow, FEW 1, FEF 25-75%, dynamisk vs. Statisk tryk/volumen registrering, legemspletysmografi, flow-volumenkurve Peak-flow: Ved ekspiration med så stor kraft som muligt. -> i begyndelsen får man den hurtigst mulige ekspirationshastighed. - MEV = peak flow Ligger hos en lungerask ung person i området: l/min Dette måles ved at blæse i et Peak-flow meter FEV 1 : Patienten bedes lave en enkelt maksimal inspiration og umiddelbart efter lave en maksimal ekspiration. - Denne skal ske forceret. -> Volumet der ekspireres er den forcerede vitalkapacitet (FCV) -> det volumen der ekspireres på det 1. sekund er lig FEV 1 - normalt angiver man dette som en procentdel af FCV (hos yngre mennesker bør det være ca. 80 %) Klinik: Ved restriktive sygdomme (fibrose) gælder: - både FCV og FEV 1 er nedsat - Forholdet er normalt eller let forhøjet Ved obstruktive sygdomme (asthmatisk bronkitis) gælder: - FEV 1 falder mere end FCV - forholdet mellem dem falder FEF 25-75% : Dette er den gennemsnitlige flowrate iver den midterste halvdel af den forcerede ekspiration. Michael og Erik Noter til fysiologi 38

398 Dynamisk vs. statisk tryk volumen registrering Statisk måling: Volumenet registreres med spirometer Trykket måles med legemspletysmografi Dette giver kurver som f.eks. fig side 90 i West. Dynamisk måling: Volumenet registreres med spirometer Legemspletysmografi: Jvf. 256 Flow-volumenkurver Disse måles udfra følgende opstilling: Lungen ophængt i krukke hvortil der er knyttet et spirometer, en trykmåler og en pumpe til ændring af det intrathorakale tryk (Se evt. fig. 7-3 i West side 81) - nu ændres lungens volumen og man lader den falde til ro - herefter måles trykket -> denne proces gentages til man har den fulde kurve. - Inflations og deflations kurverne er ikke ens, dette fænomen kaldes hysterese. Se evt. 7-3 i West side Redegøre for årsager til ujævn fordeling af ventilationen Den primære årsag til den ujævne fordeling er forskellen i den intrapleurale tryk mellem basis og apex. - Dele af lungen med lavt hvile volumen er nemmere at puste op end dele med højt hvilevolumen. -> Højt volumen medfører lav compliance (stivere lunge) - det omvendte gælder selvfølgelig også her -> i basis af lungen hvor der er et stort ydre tryk har man det lave hvilevolumen. -> nemmere at puste lungen op der igen medfører at man får en større ventilation. På fig. 7-8 side 87 i West ses: Tryk-volumen kurve hvor der er indtegnet hvor på kurven de enkelte afsnit ligger. - Samtidig kan man se at det er nemmere for basis af lungen at blive ventileret idet dette afsnit ligger på den stejle del af kurven. Regionale forskelle i ventilation = forandringer i volumen pr. enhed hvilevolumen. Michael og Erik Noter til fysiologi 39

399 -> basis af lungen har både et lavere hvilevolumen og en større volumenforandring end apex. -> bedre ventilation. Ved lave lunge volumener vil man se at det intrapleurale tryk er forandret - mindre negativt end ved høje tryk pga. lungens mindre elastiske kræfter. -> de nederste afsnit af lungen udsættes for Airway Closure Jvf. 318 Se evt. fig. 7-9 side 88 i West Redegøre for respirationsarbejdet og dets komponenter (elastisk og resistivt) Michael og Erik Noter til fysiologi 40

400 12. Respirationens regulering Redegøre for, at respirationens automati skyldes et respirationscenter i medulla oblongata, som aktiverer de motorneuroner, der innerverer respirationsmusklerne Respirationscenteret i medulla oblongata: Ligger i formatio reticularis under gulvet i 4. ventrikel. - Indeholder to identificerbare områder - En gruppe celler i den bagerste region af medulla (dorsale respiratoriske gruppe) - primært associeret med inspiration - En gruppe celler i den forreste del (ventrale respiratoriske gruppe) - primært associeret med ekspiration Mekanismen bag automatien: - Cellerne har periodisk intrinsik fyring (ikke universelt anerkendt) -> Det menes denne er ansvarlig for den basale rytme i respirationen - Centret aktiverer neuronerne til respirationsmusklerne - Mønstret for rytmen i de intrinsikke celler er som følger: - Latensperiode på flere sekunder (ingen aktivitet) - Aktionspotentialer begynder at vise sig - Stigende frekvens indenfor de næste sekunder -> øget aktivitet i respirationsmusklerne - Til slut vil aktionspotentialerne ophøre -> aktiviteten i musklerne falder til preinspiratoriske niveau - Det ekspiratoriske center er ved passiv ekspiration inaktivt - Ved forceret ekspiration aktiveres det og begynder sin fyring Redegøre for den pontine indflydelse på respirationen (det apneustiske center og det pneumotaktiske center) To centre i pons udøver regulation på respirationscentret i medulla: Apneustiske center - Ligger i nedre pons - Udøver en ekscitatorisk virkning på det medullære center (den inspiratoriske del) -> tenderer til at øge den tid hvor der forekommer aktionspotentialer. - Det vides ikke om dette center har nogen effekt hos mennesker. Pneumotaktiske center - Ligger i øvre del af pons - Dette inhiberer ( slukker ) for inspirationen -> regulerer respirationens volumen og sekundært frekvensen. Michael og Erik Noter til fysiologi 41

401 - Det menes dette center bruges til finjustering af den respiratoriske rytme Redegøre for betydningen af broncho-pulmonale strækreceptorer via n. vagus (Hering-Breuers refleks), irritant-receptorer og J-receptorer Hering-Breuers refleks Menes medieret af pulmonale strækreceptorer - Ligger i luftvejenes glatte muskulatur -> Deres aktivitet vedligeholdes ved lungernes oppustning (udviser kun lille adaptation) -> hæmning af inspirationsmusklerne -> ved deflation af lungen ses det modsatte respons. - Impulserne går gennem n. vagus Refleksen er stort set inaktiv hos voksne mennesker ved tidalvolumina under 1 liter. -> ved fysisk arbejde (tidalvolumen > 1 liter) får refleksen betydning. Irritant-receptorer Impulserne går gennem nn. vagi (myeliniserede fibre) - Ligger mellem luftvejenes epithelceller - Stimuleres af: Giftige gasser Cigaret røg Inhaleret støv Kold luft Reflekseffekten er: bronkokonstriktion Hyperpnoe Det er muligt disse receptorer har indflydelse ved asthma-anfald - dette ved frigivelsen af histamin (bronkokonstriktion) Disse receptorer er hurtigt adapterende J-receptorer Ligger formodentligt i de alveolære vægge tæt på kapillærerne (derfor betegnelsen juxta-kapillære (J) receptorer) - stimulus er kemikalier i lungekredsløbet, forøgelse af det interstitielle væskevolumina i de alveolære vægge. -> effekten er hurtig, overfladisk vejrtrækning Det er muligt de har rolle ved følgende tilstande: - Interstitial lunge sygdom - Dysfunktion af venstre hjertehalvdel Symptomer: - hurtig, overfladisk vejrtrækning - dyspnø (følelsen af ikke at kunne trække vejret) Michael og Erik Noter til fysiologi 42

402 Redegøre for indflydelsen på respirationen af højereliggende dele af CNS, øvre luftvejs receptorer, receptorer i bevægeapparatet, afferente impulser fra respirationsmusklernes muskeltene, de arterielle baroreceptorer, smerteog temperaturreceptorer Højere dele af CNS Cortex kan påvirke åndedrættet til en vis grænse (dvs. voluntær kontrol) - Nemt at påvirke til hyperventilation - Voluntær hypoventilation svær at udføre - årsagen er de faktorer der begrænser den tid man kan holde vejret. Det limbiske system og hypothalamus: - kan ændre åndedrættet ved emotionelle tilstande Øvre lufvejsreceptorer Findes i: Næse, Nasopharynx, larynx og trachea Responderer på mekaniske og kemiske stimuli -> Forlængelser af de irritante receptorer Refleksresponser: Nys, hoste og bronkokonstriktion Receptorer i bevægeapparatet Impulser fra lemmer der bevæges -> øget stimulus til ventilation (eks. fysisk udfoldelse) Afferente impulser fra respirationsmusklernes muskeltene Disse fornemmer længden af musklerne -> informationerne bruges til refleksivt at styre styrken i kontraktionen. Receptorerne er måske involveret i følelsen af dyspnø, f.eks. ved luftvejsobstruktion. De arterielle baroreceptorer En øgning af det arterielle blodtryk kan medføre refleksiv hypoventilation eller apnea -> sker via stimulation af sinus caroticus eller baroreceptorer på aorta Det modsatte ses ved en sækning af blodtrykket - virkningsmekanismerne er ukendte Smerte- og temperaturreceptorer Stimulation af afferente nerver kan medføre forandringer i ventilation -> smerte kan medføre apnea, efterfulgt af hyperventilation -> Opvarmning kan medføre hyperventilation Redegøre for de perifere kemoreceptorer og deres funktion og for ph a og P ao2 s indflydelse op respirationen. Kemoreceptorer findes i: Glomus caroticum Glomus aorticum Michael og Erik Noter til fysiologi 43

403 Caroticum indeholder 2 celletyper: - Type I celler: Store celler, indeholder dopamin og norepinephrin. - Type II celler: Lighed med nervevævets gliaceller Innervation: Glomus caroticum (n. glossopharyngeus (IX)) Glomus aorticum (n. vagus (X)) Stimulus: Ændringer af P CO2, P O2 og ph i arterieblodet - P CO2 ikke særlig vigtig - ph fald kan kun registreres i glomus caroticum. - P O2, her reagerer receptorerne i området fra 500 mmhg og nedefter. Relativt lille respons indtil der nås værdier på 100 mmhg (Se. evt. fig. 8-3B side 108 i West) Receptorerne fungerer meget hurtigt og kan ændre sin fyringsraten under en respirationscyklus. -> dette som følge af små ændringer i blodgasserne De perifere chemoreceptorer er ansvarlige for den samlede forøgelse af ventilation ved arteriel hypoksæmi Redegøre for de centrale kemoreceptorer og deres funktion og PaCO2 s indflydelse på respirationen Vigtigste receptorer i kontrol af ventilation på minutbasis Findes nær ventral overflade af medulla oblongata Nær udspring af 9. & 10. hjernenerve Ligger 2-400µm under overfladen Omgiver af hjernens extracellulærvæske -> responderer på ændringer i dennes [H + ] (ph) [H + ] -> respiration (og omvendt) sammensætning er styret af: cerebrospinalvæske (CSF) lokalt blood-flow lokal metabolisme CSF = den vigtigste Adskilt fra blod ved blod-hjerne barrieren Relativt impermeabelt for H + & HCO 3 - -ioner CO 2 diffunderer let over PCO 2 -> CO2 diffunderer til CSF fra cerebrale blodkar -> frigiver H + -ioner -> disse stimulerer kemoreceptorerne -> hyperventilation Michael og Erik Noter til fysiologi 44

404 -> mindsker P CO2 CO 2 -> cerebral vasodilatation -> øger diffusion af CO 2 -> CSF & extracellulærvæske CSF Normal-pH = 7,32 Meget mindre protein-indhold <-> blod -> lavere buffer-kapacitet -> ændring af CSF-pH <-> blod ph for given P CO2 = STOR Længerevarende ændring af CSF-pH -> kompensatorisk ændring i [HCO 3 - ] resultat af transport over blod-hjerne barriere Ikke fuldkommen kompensation Sker hurtigere end nyrers kompensation af blod ph (2-3dage) Funktion af blod-ph Mindsket arteriel ph -> stimulation af ventilation Især via perifere kemoreceptorer Via centrale receptorer Ligevægt over ECV,CSF & resp. center Udligning af CO 2, H +, HCO 3 - -> langsom reaktion (4-6 timer) Redegøre for samspillet mellem perifere og centrale kemoreceptorer ved fx akut hypoxi Virkning af nedsat P O2 -> øget respiration -> medieres af især glomus caroticus (og glomus aorticus) (ikke centrale kemorec.) beskeden effekt i normalt område hvis PO2 -> under 50mmHg -> kraftigt respons (ved normalt P CO2 ) Bruges ikke til dagligt (vigtigere ved fx bjergvandring) P O2 & P CO2 potenserer hinanden Ved øget P CO2 ses allerede P O2 -respons ved 100mmHg Hypoxic drive Essentiel for nogle patienter med lungesygdom Kronisk CO 2 -retention (øget P CO2 ) -> Hjernens extracellulærvæske ph = næsten normal -> tab af øget respirationsfrekvens pga CO 2 (det meste) Initielt øget blod-ph -> falder til næsten normalt niveau (via renal kompensation) -> kun lille stimulation af perifere kemoreceptorer via H + --> Arteriel hypoxæmi bliver hoveddrivkraft for ventilation Hvis man giver gas med højt O 2 -indhold til Pt -> Respiration bliver kraftigt undertrykket (pga mistet drivkraft) Michael og Erik Noter til fysiologi 45

405 P CO2 bedste mål for ventilatorisk stadie Angive hypoxis direkte deprimerende virkning på CNS Hypoxi virker direkte deprimerende på CNS (Mindre grad (fx hjertefejl, kronisk lungesygdom) -> konfusion, disorientering, bizar opførsel (Plaschke?) Hjerne = mest følsomme organ mht. Hypoxi Anoxi = ophør af iltforsyning (se evt ) -> bevidstløshed efter 15sek. -> uoprettelige skader efter minutter) Redegøre for adaptive ændringer ved længerevarende hypoxi (højdeklima), hyperkapni samt metaboliske syre-base forstyrrelser Længerevarende hypoxi (højdeklima) SE 343 SE 365 (Respiratorisk alkalose) Hyperkapni SE 332 & 333 SE 365 (Respiratorisk acidose) Metaboliske syre-base forstyrrelser SE 365 (metabolisk acidose & alkalose) Angive mulige mekanismer for den øgede respiration ved muskelarbejde SE Ventilationsstigningen Michael og Erik Noter til fysiologi 46

406 13. Abnorm respiration og respirationsinsufficiens Definere eupnoe, takypnoe, hyperventilation, Kussmauls respiration, hypoventilation, stridorøs respiration, astmatisk respiration, Cheyne-Stokes respiration Eupnoe Normal respiration Takypnoe Forøget respirationsfrekvens Hyperventilation Ventilation forøget udover det, der er nødvendigt for at vedligeholde luftskiftet ved den forhåndværende energiomsætning. -> Medfører: P aco2 ; P ao2 (lidt) Kussmauls respiration Tydeligt forøget respiration; regelmæssig (Eksempel på hyperventilation) Ses ved svær metabolisk acidose Hypoventilation Ventilation utilstrækkelig til at vedligeholde normale luftskifte Alveolær & arteriel: P CO2 = høj; P O2 = lav Stridorøs respiration Hørligt besværet respiration Ved forsnævring af de øvre luftveje Kan være både inspiratorisk & expiratorisk Astmatisk respiration Pibende / hvæsende forlænget expiration Ofte synligt besværet med brug af accesoriske respirationsmuskler Cheyne-Stokes respiration Periodisk respiration Perioder af apnoe (ingen respiration) på s -> afløst af perioder med hyperventilation hvor tidalvolumen stiger og siden falder Ses ved ophold i højde (især under søvn) / svær hjertesygdom / hjerneskade Definere begrebet respiratorisk insufficiens og redegøre for patofysiologiske mekanismer ved obstruktive og restriktive lungelidelser, herunder typiske ændringer i lungefunktionsprøver ved sådanne lidelser Respiratorisk insufficiens forholdene i et eller flere af organismens væv bevirker, at cellernes oxidative Michael og Erik Noter til fysiologi 47

407 processer ikke kan forløbe med den hastighed, som er tilstrækkelig til at producere nok energi til optimal gendannelse af spaltet ATP (hypoxi) svigt af respirationsfunktion -> medfører oftest abnorme arterielle gastensioner nedsat po2; evt forhøjet pco2 Absolut insufficiens Optræder i hvile Relativ insufficiens Optræder under belastning Obstruktive lungelidelser Forsnævring af luftvejene Fx pga. Astma, bronkitis, emfysem, paralyse af stemmelæber Patofysiologi Forøget RV & FRC (både absolut og i % af total kapacitet) FEV = reduceret mere <-> FVC -> FEV/FVC ratio nedsat flowhastighed -> tager længere tid at exp. fuldstændigt Total lungekapacitet = abnormt stor Men expiration stopper for tidligt Restriktive lungelidelser Nedsat funktionelt lungevolumen Fx pga. Lungeødem, inflammation, fibrose (øget bindevævsind. i lunger) Patofysiologi Små lungevolumina (karakteriseret herved) FEV (Forved Expiratory Volume) & FVC (Forced Vital Volume) -> nedsat Ratio mellem FEV / FVC = normal /evt. forhøjet Peak flow = nedsat (max. Flowhastighed ved forceret exp.) & nedsat udåndingsvolumen Nedsat compliance i lunger / brystvæg (eller slaphed i insp. muskler) -> begrænsende for inspiration Redegøre for de fysiologiske aspekter ved cardiopulmonal genoplivning samt ved genoplivning fra hypothermi Cardiopulmonal genoplivning Hjertestop ledsages af respirationsstop -> hjertemassage og kunstig ventilation -> skal udføres kombineret Kompression af bryst (v = 100/min; 15komp.*2vent.) -> flytning af blod Kunstig ventilation Ved positivt tryk Michael og Erik Noter til fysiologi 48

408 -> øget intrathorakalt tryk ved insp. -> mindsket venøsttilbageløb -> passiv expiration øget veneflow (lidt op igen) I visse tilfælde kan man holde Pt i live i op til flere timer = rent henholdende behandling evt Birvirkninger Ribbensfraktur (specielt ældre) Pneumothorax Ruptur af aorta, hjerte, lever Alvorlige komplikationer Hyppigere når t Frygt / angstneurose Efter genoplivning = Lazarus-kompleks Yderligere er minutvolumen meget ringe selv ved optimal CPR -> udvikling af betydende acidose I en del tilfælde er minutvolumen så lille -> basale iltkrav ikke kan opfyldes -> cellebeskadigelse i vitale organer -> ingen genoplivelse -> hjerne/myokardie/nyreskader Alfa & omega = igangsætning af behandling så hurtigt som muligt -> som gang genoprette normal hjerteaktion bør kun gøres, hvis PT har rimelig chance for normalt liv pga svære skader/anden sygdom Hvis hjertestop har varet > 4-6 minutter -> overordentlig stor risiko for hjernecelledød (genoplivning bør ikke indledes) Genoplivning fra hypothermi Accidentel hypothermi Utilsigtet nedsættelse af legemstemperaturen Svær accidentel hypothermi -> udtalt depression af CNS, respiration, hjerte, kredsløb -> døds-lignende tilstand Symptomer 37 (normal) -> 34 -> grove kulderystelser -> bleghed, kold hud (pga vasokonstriktion i hudkar) -> puls ; BT Yderligere sænkning af temperatur Pt -> tiltagende uklar, slap, apatisk Grove kulderystelser -> fin tremor Puls -> langsommere; BT -> faldende tendens Michael og Erik Noter til fysiologi 49

409 Ved sænkning af temp -> under 30 (ned imod ) -> bleg, kold hud -> dyb bevidstløshed; ophævede reflekser, lysstive pupiller -> Næsten ophævet respiration (f = 2-3/min); ringe dybde evt. ophør -> Ufølelig puls; umåleligt BT -> Stivhed af muskler & led (kan ligne rigor) -> ændringer i EKG Behandling Hypothermi beskytter Pt mod følger af insufficient kredsløb & resp. -> nedsætter O 2 -forbrug (metabolismen) Pt skal beskyttes mod yderligere varmetab & afkøling Evt fjernelse af vådt tøj -> indsvøbning i ikke-opvarmede tæpper / isol. plastikfolie -> skal behandles varsomt (undgå ventrikelflimren -> dermed kredsløbsshock AV-anastomoser skal forblive lukkede Må ikke massere / opvarme extrem. aktivt O 2 -tilskud under transport Behandling på hospital Let/moderet hypothermi Vågen; insufficient kredsløb/resp. -> passiv opvarmning m. tæpper/varme drikke Dyb hypothermi -> aktiv og hurtig varmetilførsel(evt passiv) varmetilførsel til kropskerne Koldt blod -> kropskerne -> arytmier etc...(farligt...læs kredsløb igen...) Michael og Erik Noter til fysiologi 50

410 14. Ilttransporten under specielle forhold 1. Perinatalt Redegøre for fosterets kredsløb og ilttransport samt omlægningerne i forbindelse med fødslen SE Beskrive lungernes forhold omkring fødslen Føtale lunge Foster laver åndedrætsbevægelser i stykke tid inden fødslen Fyldt med væske til ca. 40% af TLC (ikke sammenklappet) Secerneres af alveole-celler i løbet af fosterliv Lavt ph -> noget presses ud under fødslen (gennem fødselskanal) -> resten har vigtig rolle når lungen pustes op idet mindre tryk kræves, når den er delvist oppustet Interpleuralt tryk -> kan falde til 40cm H 2 O (-100 er registreret) delvist pga væskens høje viskositet <-> luft Udvidelse af lungen Meget ujævnt fordelt til at starte med Surfaktant stabiliserer åbne alveoler Fjernelse af væske fra lymfekar & kapillærer -> efter kort tid har lunges FRC næsten normal værdi Tilstrækkelig til udveksling af gasser dog flere dage går inden ensartet ventilation (hele lungen) 2. Højdeklima Redegøre for akutte og kroniske (adaptive) effekter af højdeklima på respiration, ilttransport, kredsløb og syre-base forhold Ved højdeklima: nedsat P B -> nedsat P O2 (idet konc. = samme) Havoverflade 760mmHg 149mmHg 5800m 380mmHg 70mmHg 8848 (Mt. Everest) 250mmHg 43mmHg Akutte effekter af højdeklima på respiration -> Hyperventilation Pga stimulation af caroticus kemoreceptorer Pga lav P ao2 -> fører til øget udvaskning af CO 2 -> P aco2 -> akut respiratorisk alkalose -> inhiberer videre ventilationsstigning pga central CO 2 -receptor -> efter et par dage adaptation Michael og Erik Noter til fysiologi 51

411 Kroniske (adaptive) effekter af højdeklima på respiration Lavt P aco2 i 5 dage -> optimering af adaptive processer i nyrernes tubulus-celler -> mindsket H+-sekretion -> dermed mindsket HCO 3 - -sekretion -> i grad proportionalt med fald i P aco2 -> normalt ph (evt lidt forhøjet) og for lavt P aco2 = kompenseret respiratorisk alkalose -> yderligere øget respirationsfrekvens Ændringer ved kronisk ophold Stort blod & plasma volumen Øget vækst af a. pulmonalis væg & højre ventrikel muskelmasse Som respons på hypoxic pulmonær vasokonstriktion -> evt pulmonær hypertension -> evt ventrikel-failure v. kronisk bjergsyge Polycytæmi Ved hypoxi stimuleres nyren -> sekretion af erythropoietin -> stimulerer knoglemarv til øget produktion af erythrocytter -> øget hæmatokrit-værdi -> øget O 2 -kapacitet af blod (og større viskositet) Stigning = max efter 2-3 uger Andre kredsløbsændringer Ved moderate højder Øget [2,3-DPG] (udvikles pga respiratorisk alkalose) -> højreforskydning af O 2 -dissociationskurve Ved højere højder -> venstreforskydning af O 2 -dissociationskurve pga respiratorisk alkalose Initiel forøgelse af hjertets minutvolumen -> falder igen til udgangsværdi (pga nedsættelse af slagvolumen; puls ) Forøget antal kapillærer / volumenenhed i perifere væv Cellulære akklimatisation (foregår langsomt) Forøget antal mitochondrier Forøget aktivitet af oxidative enzymer Forøget myoglobin indhold i muskler Beskrive tilstanden bjergsyge Akut bjergsyge Nyankomne til højder -> klager ofte over Michael og Erik Noter til fysiologi 52

412 Hovedpine, træthed, svimmelhed, søvnløshed, ingen apetit, kvalme Respirationsbesvær Pga hypoxæmi & alkalose Kronisk bjergsyge (beboere i højder) Kraftig polycytæmi, træthed, mindsket evne til fysisk udfoldelse, kraftig hypoxæmi -> evt ødemer (perifert, lungerne, hjernen(pga vasodilatation pga hypoxi)) Michael og Erik Noter til fysiologi 53

413 15. Gasudveksling under varierende ydre tryk, DYKNING Redegøre for dykkersyge (Dekompressionssygdom) P Total stiger 1 bar (atm), for hver 10m man -> P gas stiger tilsvarende (for hver gas) Under dykning Store P N2 -> presser den dårligt opløselige N 2 ud i blod & væv I høj grad i fedt, hvor opløseligheden er relativt større Langsom proces, idet N 2 diffunderer langsomt Efter længere tids dykning (tid afhænger af P N2 og dermed dybden) -> Væv = mættet/delvist mættet med N 2 Følgende opstigning skal foregå langsomt Hurtig opstigning -> Hurtig reduktion af omgivende tryk (herunder P N2 ) -> Stor trykgradient ml: væv <-> luft i lunger -> udvikling af N 2 -bobler i blod/væv (tænk på: åbning af cola...dog CO 2 i det tilfælde) Bobler til en vis grad kan filtreres fra af lungerne I større mængder -> Smerter i led ( the bends ) (Type I DCS) -> Neurologiske forstyrrelser (Type II DCS) Hvis bobler i arterieblod evt paralyse/hjerneskade Behandling Hurtig rekompression i trykkammer -> derefter langsom dekompression Dykkersyge Undgås ved at dykke efter efterprøvede (af især US NAVY) tabeller heri ses maximal tid & dybde for dyk Redegøre for squeeze læsioner Squeeze læsioner Forekommer pga forskellige tryk mellem kroppens hulrum Ses ved neddykning (omvendt squeeze kan ses ved opdykning) Lungesqueeze Ses ved fridykning (IKKE apparatdykning) Man holder vejret -> dykker dybt ned Lungers volumen -> tryk (idet p*v=k) -> kommer under lungernes RV (under 40m P total >5 bar) -> vævsbeskadigelse, blødning, lungeødem Trænede fridykkere kompenserer til dels Øget blodfyldning i lungekapillærer (pga undertryk i lunger) -> udfylder residualt rum i lunger (under fridykning) Maskesqueeze Michael og Erik Noter til fysiologi 54

414 Ses ved mangelfuld trykudligning af maske-rummet Ved neddykning Mellemøre-squeeze Ved mangelfuld trykudligning ved nedstigning (normalt bruges Valsalvasmanøvre) Sinussqueeze Ses ved forkølelse etc (skal derfor ikke dykke med dette) Tryk i bihuler kan ikke udligne sig sig -> udtrædning af væske, blod, SMERTE!!! Redegøre for alveoleruptur under dekompression Lunge overexpansions skader Alveoleruptur, pneumothorax, mediastinalt emfysem, subcutant emfysem Mekanisme Ved apparatdykning indåndes luft ved omgivende tryk Fx ved 30m indåndes tryk ved 4 bar -> 4*6L = svarer til 24L luft i lunger ved overflade (hvor TLC = 6L) -> Hvis man ikke ånder ud under opstigning -> lunger kan ikke udvide sig luft skal udvide sig (P*V=K) -> luft kan gå 4 veje Farligst type dykkerskade, letteste type at undgå Vigtigste regel i dykning: HOLD ALDRIG VEJRET Alveoleruptur Alvorligste dykkerskade! -> Arterial Gas Embolism (AGE) = luftbobler i arteriesystemet bobler -> arcus aortae -> a. carotis com. (ider luft søger opad) -> hjernens kar ->...ak ja...gæt! Pneumothorax Luft -> ud i lungehulen -> samenklapning af lungen Mediastinalt emfysem Luft i mediastinum Subcutant emfysem Luft søgt ud i mellemrum mellem lunger -> videre op til hud under halsrod knitrer ved berøring her Angive kvælstofsnarkose og ilttoxicitet som risici under forhøjede tryk Kvæstofnarkose ( L ivresse des grandes profondeurs, citat: Jaques Coustaeu) N2 normalt = inert gas Ved P total på 4-5 atm udvikles følelse af eufori, perceptions forsnævring etc Som at drikke 1 stort krus martini for hver 10 m (Martini s lov) Fx dykker -> giver mundstykke til fisk Sker pga N 2 presses ind i myelinskeder (fedt) (formentligt) Muligvis virker andre anæstetika ligesådan Michael og Erik Noter til fysiologi 55

415 Ilttoxicitet Pulmonær iltforgiftning Ved langvarig indånding af høje O 2 -koncentrationer -> slimhindebeskadigelse i luftveje -> ondt i halsen, brænden i lunger (evt retrosternale smerter) -> længere påvirkning -> permanent skade af lunger nedsat lungefunktion CNS iltforgiftning Ses ved meget høje P O2 Allerede af P O2 på ca. 2bar -> muskeltrækninger, øresusen, kramper, bevidstløshed Michael og Erik Noter til fysiologi 56

416 16. Respirationssystemet, kredsløb og stofskifte under muskelarbejde Beregne V &, V &, R, Energiomsætningshastighed og nyttevirkning O 2 CO 2 SE DOCUMENTA PHYSIOLOGICA & ØVELSE 7 V& CO2 R = ; afhænger af type forbrænding V& O2 Forbrænding af glucose -> 6O 2 giver 6 CO 2 -> R = 1,0 Forbrænding af fedt (palmitic acid) -> 23O 2 giver 16 CO 2 -> R = 0,7 Forbrænding af aminosyrer -> afhængig af enkelte AA -> R = 0,8 (gennemsnit) SE 375 Energiomsætningshastighed SE 372 Nyttevirkning SE Redegøre for faktorer af betydning for den øgede iltoptagelse under muskelarbejde: ventilationsstigningen, arterio-venøs O 2 -differens, hjertets minutvolumen, O2-gradienten i vævene, vævenes perfusionskoefficient Ventilationsstigningen -> O 2 300ml/min (hvile) -> 3000ml/min (motion) (6000 for eliteudøver) P ao2 stiger lidt (evt lidt fald ved meget kraftigt arbejde) -> CO 2 240ml/min (hvile) -> 3000ml/min (motion) P aco2 uændret (falder evt lidt ved hårdt arbejde pga hyperventilation) R: 0,8 (hvile) -> 1,0 (pga relativt højere forbrug af kulhydrat <-> fedt) Mekanisme Stort set ukendt Teorier Måske stimuli fra led-receptorer & muskel-receptorer Evt kropstemperatur; impulser fra motorisk cortex Evt Central kontrolmekanisme holder P CO2 konstant Evt oscillationer i P O2 & P CO2 -> +perifere kemoreceptorer Evt øget CO 2 -load -> lunger stim. Resp. SE FIG 9-1B s. 118 WEST Højt arbejde -> ph falder (pga laktat) Arterio-venøs O 2 -differens V & O 2 går lineært -> arbejdsbyrde bliver konstant på et vist niveau = V & O 2,max Michael og Erik Noter til fysiologi 57

417 over dette niveau kan arbejde kun via anaerob glykolyse V & = Q(CaO2 C vo2 ) O 2 heraf ses, at der er en øget arterio-venøs O 2 -differens Dette skyldes Bedre optag af O 2 udnyttelse af perifere væv (-> lavere C vo2 ) SE 237 & 293 Fasciliteres af højreforskydning af O 2 -dis.-kurven Hjertets minutvolumen (CO) CO -> stiger lineært med øget arbejde (tæt relation med øget O 2 -forbrug) Især frekvens (op til 220-alder); også slagvolumen (10-35%) Ændring i forhold til ventilation = ¼ Idet luft = lettere at flytte end blod -> øget tryk i a. pulmonalis & venøse pulmonale tryk -> rekruttering & distension af kapillærer (SE 273) -> lavere pulmonær resistans O 2 -gradienten i vævene Myoglobin fasciliterer O 2 -transport fra kapillærer -> mitochondrier Holder O 2 -koncentration ensartet i hele musklen Vævenes perfusionskoefficient Stiger -> pga rekruttering af kapillærer -> reducerer diffusionsvej til mitochondrier -> fald i perifer modstand CO -> ikke efterfulgt af øget gennemsnitsblodtryk i fx løb <-> stigning ses ved fx vægtløft SE 237 Effekt i lunger Rekruttering & distension -> øger diffusionskapacitet ca. 3 gange Definere V& O 2 -max og redegøre for faktorer, der begrænser denne størrelse Definition SE 350 Bestemmer individ kapacitet for at udføre muskelarbejde Faktorer Aftager med stigende alder Nedsat ved lunge- og hjertesygdomme Bestemt af træningstilstand (normale personer) Forøget cellulært stofskifte -> indebærer øget transport af O2 (og CO2) ml. Atmosfære & celler Forøget ventilation af lungernes alveolære afsnit Michael og Erik Noter til fysiologi 58

418 Forøget diffusionstranspor over lungemembran (O 2, CO 2 ) Forøget muskelgennemblødning Kræver forøgelse & omlægning af CO Mere effektiv diffusion: blod <-> muskelceller Via rekruttering af kapillærer Kapillærtæthed øges funktionelt SE EVT ØVELSE Definere og anvende begrebet nyttevirkning og redegøre for faktorer med indflydelse herpå Nyttevirkning Forholdet mellem ydre arbejde og energiomsætningen ydre arbejde pr tid nyttevirkning = (begge måles i J/s = N*m/s) EOH EOH hvile Muskler: 20-25% (Paulev) Hjerte: ca. 14% (B&L) Faktorer med indflydelse Musklernes effektivitet: Reducere O 2 under produktion af ATP Udnyttelse af ATP til at udføre myosincykler i muskler Øges med større træningstilstand (utrænede muskler ikke effektive) Arbejdets art V O2.max Begrænser ydre arbejde Fysisk aktivitet kan indvirke Jo større aktivitet -> desto større nyttevirkning (til max-niveau) Andel af indre energi & varme i total energimængde -> begrænse energi til rådighed for ydre arbejde (SE EVT RAPPORT FRA ØVELSE 7) Redegøre for substratmobiliseringen under muskelarbejde, herunder for betydningen af glukagon, insulin og katekolaminerne Generelt Muskelkontraktioner kræver energi -> kommer fra ATP Umiddelbare kilde til ATP-gendannelse = musklernes intermediære stofskifte af Fedtstoffer & kulhydrater (prot) Oxidation af frie fede syrer = vigtigste energikilde i hvile Rekruttering af energikilder ved muskelarbejde Nedbrydning af glucose (og glykogen) ved oxidativ phosphorylering Transfosforylering: kreatinfosfat + ADP -> ATP + kreatin SE EVT CELLEBELLE Kraftigt muskelarbejde Ca. 10 s: især ATP & CP Ca. 2 min: Anaerob glykolyse af glucose -> dannelse af laktat Michael og Erik Noter til fysiologi 59

419 begrænser det glykogenolyse: Glykogen -> glucose Længerevarende, lav intensitet fysisk aktivitet Fremkalder højere fedtforbrænding <-> kort, høj intensitet træning Nedbrydelse af muskel-protein -> støtter glykoneogenese via aminosyrer koordineres af glukagon & ins. SE ENDOKRINOLOGI FOR Glukagon Sekretion stimuleres af hypoglycæmi Sekretion øges under muskelarbejde -> glykogenolyse i leveren (ikke i muskler) -> øget [glucose] plasma -> omdannelse af aminosyrer -> glucose (gluconeogenese) -> nedbrydning af triglycerider -> frie fede syrer (lipolyse) -> dannelse af ketonstoffer (ved faste og insulinmangel) Insulin -> virker som antagonist for glukagon (her) Katekolaminer -> Cardiovaskulære effekter (SE KREDSLØB) -> Metaboliske virkninger Stimulation af glykogenolyse i lever & skeletmuskulatur Lipolyse (depotfedtnedbrydning) Acceleration af stofskiftet (samarbejde med thyreoideahormoner) Beskrive adaptive ændringer som følge af fysisk træning Generelt Forskellige personer udfører samme arbejde (samme iltoptagelseshastighed) -> samme minutvolumen (ikke nødvendigvis Slagvolumen / Frekvens) Lavere V O2,max : høj puls; lav SV Højere V O2,max : lav puls; højt SV Krop tilpasses til aktivitet, men også inaktivitet (V O2,max -> hhv & ) Ved fysisk træning ændres Hjertets maximale minutvolumen (CO) Følge af slagvolumen (-> lav hvilepuls) Øget arterio-venøs O 2 -difference Lavere perifer modstand Muskelmassen øges Også venstreventrikel (kun ved styrke-øvelser; IKKE ved udholdenhed) Stigning i antallet af mitochondrier -> kan nedbrydes mere glucose ved oxidation Michael og Erik Noter til fysiologi 60

420 -> mindre & senere laktat-ophobning flere oxidative enzymer i mitochondrier Mere effektiv distribuering af hjertets minutvolumen Større andel -> arbejdende extremiteter Højere aktivitet af ATPase, myoglobin, enzymer fra lipid-metabolisme Redegøre for sammenhængen mellem V & O 2 og arbejdsintensiteten SE Redegøre for begreberne iltdeficit og iltgæld ved muskelarbejde Iltdeficit Forskel i O 2 -volumen mellem ideelt (hypotetisk) O 2 -optag og det aktuelle optag målt SE VEDLAGT BILLEDE (Tegn evt skitse) Energikrav fra muskler øges straks ved muskelarbejde Aktuelle O2-optag halter efter i 2min Nedbrydning af oxymyoglobin & anaerob energi -> dækker differencen (energibehovet) Iltgæld extra volumen O2, der kræves for at genoprette alle energiforbrugende systemer til normalt niveau efter fysisk aktivitet SE VEDLAGT BILLEDE (Tegn evt skitse) Ikke-laktisk gæld Maximalt 3L Regeneration af phosphokreatin & frit ATP Gendanner O 2 -lagre (oxymyoglobin) Sker hurtigt Laktisk gæld (især ved hårdt arbejde) [laktat] kan blive meget høj fx 20L (efter m sprint) O 2 bruges til Oxidation af laktat (75%) Omdannelse af laktat -> glykogen i lever (25%) Langsom proces (evt 1 time eller mere) Meget uøkonomisk gendannelses-proces Tager op mod 2 gange så meget energi som forbrugt -> iltgæld væsentligt > iltdeficit Selv flere timer efter motion Basalstofskiftet er forhøjet Michael og Erik Noter til fysiologi 61

421 Redegøre for de faktorer, der ligger til grund for stigningen i hjertets minutvolumen ved muskelarbejde: ændringer i slagvolumen, venøs tilbagestrømning og slag-frekvens SE 350 hjertets minutvolumen Ændringer i slagvolumen Øges især fra hvile -> let arbejde Sker ved øget slutdiastolisk volumen & mindre slutsystolisk volumen Slagfrekvens Øges stort set lineært fra hvile -> maximalt arbejde Venøs tilbagestrømning Sikrer øget slutdiastolisk volumen Sikrer tilstrækkelig fyldning i afkortede diastole SE ELLERS KREDSLØBSFYSIOLOGI!!! Redegøre for reguleringen af kredsløbet under muskelarbejde SE KREDSLØBSFYSIOLOGI Forøgelse af hjertefrekvens Op til 120 slag/min: Ved aftagende parasympaticus-aktivitet til hjertet Over dette: Øget sympaticus aktivitet (chronotropt) Graden af vasokonstriktion Reguleres ved forøgelse af sympaticus-aktivitet til glat muskulatur i modstandskar -> omdirigerer blod-flow til aktive muskler, hjerte, hjerne Aktive muskler Øget blodgennemstrømning som følge af lokale faktorer & mindsket sympaticus her Venøse tilbageløb forøges Dels pga sympatisk medieret øget tonus i kapacitanskar Mekanoreceptorer i højre atrium påvirkes -> øget hjertefrekvens Slagvoluminets størrelse Påvirkes af Starling mekanismen Kontraktilitet påvirkes af sympaticus (inotropt) Michael og Erik Noter til fysiologi 62