A tápcsatorna felépítése és működésének szabályozása

fejbél

előbél

középbél

utóbél

bevitel

ürítés

beérkezés

továbbítás

tárolás

emésztés

emésztés

(savas szekréció)

felszívás -

raktározás

(lúgos szekréció)

végtermékek tárolása

só-, vízvisszaszívás

struktúra funkció

A bélcsatorna általános felépítése• a külvilág része, a nyílásokat záróizmok (szfinkterek) védik

• fejbél:

• előbél:

• középbél:

• utóbél

- táplálék belépése: evéssel/nyeléssel kapcsolatos struktúrák, funkciók

- táplálék továbbítása, tárolása, emésztése

- emésztés (duodenum, jejunum)

- tárolás, só- és vízvisszaszívás

- ált. nyelőcső és gyomor

- felszívás (jejunum, ileum)

- perisztaltikus, keverő mozgások- nagy felület, savas és/vagy lúgos

szekréció

- ürítés

- szájüreg, garat

Az emésztőrendszer felépítése és általános funkciói

• tápanyag bevitel:- evés, ivás

• kiválasztás (szekréció):- víz, savak, pufferek, enzimek termelése

az emésztő szervekben- kb. napi 7 liter!

• keverés, továbbítás:- simaizom perisztaltikus mozgása

• emésztés:- mechanikai ~: őrlés (fogak), aprítás,

keverés (perisztaltika)

- kémiai ~: emésztőenzimek (nyál, gyomornedv, hasnyál)

- vitaminok, ionok, koleszterol, víz kémiai emésztés nélkül is

• felszívás:- tápanyagok vér- és nyirokáramba juttatása

• ürítés:- széklet: salakanyag, emészthetetlen anyagok, baktérium, levált

bélsejtek, fel nem szívott anyagok.....

Az emésztőrendszer felépítése

szájüreg (nyelv, fogak)

garat

nyelv alatti nyálmirigyállkapocs alatti nyálmirigy

fültő alatti nyálmirigy

nyelőcső

gyomormáj

hasnyálmirigyepehólyag

duodenum (patkóbél,

nyombél, epésbél, 12 ujjnyi bél)

jejunum (éhbél)

ileum (csípőbél)

*va

sta

gb

él (c

olo

n)

végbél

végbélnyílás*vakbél

*felszálló vastagbél

*haránt vastagbél

*leszálló vastagbél

*szigmabél

*féregnyúlvány

A gyomor-bélrendszeri traktus (gasztrointesztinális, GI rendszer) fala

•epitélium•lamina propria

(kötőszövet)

•simaizom

•mucosa

üreg

nyirokcsomók

mirigyek

emésztőmirigyek

kivezetőcsöve

submucosa (kötőszövet)

erek

véna

artéria

idegek

mezentérium

(fali lemez,

hashártya)

Meissner-féle (szub-

mukózális) idegfonat

Auerbach-féle (mienterikus) idegfonat

serosa (savós hártya; zsigeri hártya)

epitéliumkötőszövet

muscularis réteg

körkörös izomköteg

hosszanti izomköteg

nyelőcső alsó harmadától a végbélnyílásig 4 réteg:• mucosa:

- epitélium: hámsejtek szorosan zárt rétege

- lamina propria: laza kötőszövet (nyirokcsomók és -erek, mirigyek, erek)

- vékony simaizomréteg

• submucosa:- laza rostos kötőszövet (vér- és nyirokerek, felszívott tápanyagok

elszállítása)- Meissner-féle idegfonat

• izomréteg (muscularis):- többrétegű simaizom (száj, garat,

nyelőcső felső harmada, külső záróizom: vázizom!!)

- Auerbach-féle idegfonat

• serosa:- savós hártya: kötőszövet +

hámréteg; hashártya zsigeri (viscerális) lemeze

A szájüreg és a nyelés

nyelvcsap

lágy szájpad

mandula

nyelv alatti nyálmirigyek nyílása

nyelvrögzítő

szalag

fogak

felső ajak

kemény szájpad

gége-üreg

nyelvfelszín

alsó ajak

íny és

foggyökér

gégefedő

nyelvmandula

garatmandula

ízlelő

szemölcsök /

bimbók

• táplálék bevitel: aprítás, nedvesítés, adagonkénti továbbítás - fogak fogzománc

gyökér-üreg

dentin

gyökér-nyílás

pulpa

korona

nyak

gyökér

vérerek ideg

fogcementfogíny

Az emésztőnedvek termelése

A főbb tápanyagmolekulák szerkezete

Triglicerid (glicerin és zsírsavak észtere)

aminosavak

oligopeptidek, dipeptidek

A nyálmirigy működése 3 pár nagy nyálmirigy + sok kis nyálmirigy a szájüreg

nyálkahártyájában hipozmotikus szekrétum nyál funkciói:

szájüreg nedvesen tartásakiszáradás → nyálszekréció csökken → szomjúságszájüreg öblítése, kimosása, mikroorganizmusok felhígításafertőtlenítő hatás (lizozim és IgA tartalom)védő bevonat a fogakon (kalcium-kötő fehérjék)artikulált beszédtáplálék lenyelését megkönnyíti (mucinok szerepe)poliszacharidok bontása (amiláz szerepe)

nyál termelése:szerózus sejtek:

amiláz + izozmotikus elektrolitoldat elválasztásamucinózus sejtek:

mucin + kevés folyadék elválasztásakivezetőcsövecskék sejtjei:

primer szekrétumból Na+ és Cl- visszaszívásasejtek között szoros kapcsolatok → víz nem megy az ionokkal → hipozmotikus a nyálK+ szekréció

A gyomor felépítése, gyomornedvtermelés

Gyomornedv: a gyomormirigyek erősen savas szekrétuma; izozmotikus a savas kémhatás funkciói:

pepszinek számára megfelelő kémhatás táplálék kötőszövet denaturálása → gyomor könnyebben „őrli” a

táplálékot mikrorganizmusok elpusztítása → a duodenum már steril

fősejtek: enzimek (pepszinek) termelése fedősejtek: sósav (H+ és Cl-) és intrinsic faktor termelése

G-sejtek: antrumban; endokrin funkció, gasztrint termelnekD-sejtek: antrumban; endokrin funkció, szomatosztatint termelnek

Az emésztőnedvek termelésének hormonális/parakrin szabályozása I.

G-sejtintegrátor: apicalis részén érzékeli a gyomor üregének kémiai

összetételét → aminosavak és aminok (ammónia) jelenléte → gasztrin felszabadul az erekbe

gasztrin-felszabadító peptid (GRP) szerepe: nervus vagus aktiválja a GRP-tartalmú neuront → G-sejt aktiváció → gasztrin felszabadulás

szomatosztatin a G-sejtből: negatív visszacsatolás: gasztrin fokozza a sósav-szekréciót → gyomor üreg pH-ja csökken (pH = 2,5-3) → szomatosztatin-felszabadulás →gasztrin-felszabadulás gátlása

a hormontermelő sejtek közvetlenül érzékelik a béltartalom/gyomortartalom pH-ját és összetételét („egysejtes mirigyek”)

Hisztamin: hízósejtekben (enterokromaffin típusú

sejtekben) parakrin felszabadulás: a környezetében

lévő fedősejteket izgatja → sósav szekréció fokozódik

kolecisztokinin (CCK): CCK-termelő sejtek (I-sejtek) a

duodenumban és a vékonybél felső szakaszán

bél üregében aminosavak és zsírsavak →CCK felszabadul → hasnyálmirigy enzimelválasztás fokozása, epehólyag ürülése, inzulinszekréció fokozása

szekretin: szekretin-termelő sejtek (S-sejtek) a

duodenumban hasnyálmirigy HCO3

- és folyadékelválasztás fokozása, gyomorsavtermelés gátlása

Az emésztőnedvek termelésének hormonális/parakrin szabályozása II.

VIP (vasoactive intestinalis polipeptid)enteroendokrin sejtek termelik a

vékonybélbengyomornedvelválasztás gátlása, bélkeringés

fokozásaGIP (gastric inhibiting peptid): GIP sejtek a duodenumban glükóz és zsírok hatására szabadul fel gyomornedvelválasztás gátlása,

gyomorürülés gátlása

A hasnyálmirigy és a hasnyál• 90-99% exokrin, de endokrin funkció is (acinusok: emésztőnedv;

Langerhans szigetek: inzulin, glukagon, szomatosztatin termelés)

• hasnyál: emésztéshez alapvetően szükséges (10% min. kell); duodenumba ürül

- napi 1,2-1,5 l; enyhén lúgos (pH 7,1-8,2)

• 12-15 cm hosszú, 2,5 cm széles, gyomor nagy görbülete alatt

rekeszizommáj

jobb lebenybal lebeny

hasnyálmirigy

epe-hólyag

közös epevezeték

duodenum

közös hasnyálmirigy-és epevezeték

hasnyálmirigy-vezeték

epe-vezetékek

• epevezetékkel közös kivezető (Oddi-féle záróizom szabályozza)

- H2O, sók, HCO3-

- igen sokféle emésztőenzim termelése:

• amiláz: keményítő (szénhidrát) bontás di- és triszacharidokká

• lipáz: triglicerid bontás zsírsavakká és monogliceridekké• ribonukleáz, dezoxiribonukleáz: RNS, DNS bontás nukleotidokká

• inaktív proteázok: tripszinogén, kimotripszinogén, prokarboxipep-tidáz, proelasztáz

• tripszin inhibitor: idő előtti tripszin-aktiváció ellen; védelem• enterokináz: vékonybélfalban termelődik; tripszinogén -> tripszin

átalakítás; tripszin a vékonybélben aktiválja a többi inaktív proteázt

A máj és az epehólyag; az epe

bal lebenyjobb lebeny

v. cava inferiormáj artériaportális máj véna

kötőszövet

epevezeték

artéria

véna

központi véna

hepatocitamájlebenyek

máj szinuszok (öblök)

kötőszövet

máj szinusz

máj artéria

portális máj véna

központi véna májvéna felé

epe csatornácskák

epevezeték

Kupfer (retikuloendothelális) sejtek

• máj: igen sokféle funkció

• szekréciós funkció: lipidek lebontásához, felszívásához epesavas sók, foszfolipidek termelése

- epe termelése: nem valódi oldat; amfipatikus molekulák micellái –izozmotikus szekrétum

• hepatociták:- májlebenyek: májszinuszok között elrendezve; ablakos kapilláris

• epevezetékbe szedődik össze, emésztések közötti időszakban epehólyagban tárolódik és sűrűsödik

• napi 800-1000 ml; pH 7,6-8,6; sárgásbarna/zöld folyadék (bilirubin)

• epesavas sók, koleszterin, foszfolipidek, idegen anyagok kiválasztása

• emulzifikálás: nagy lipidcseppek kisebb cseppekre bontása; az emésztési felület növelése (lipázok), a zsírfelszívás fokozása

A máj egyéb funkciói• szénhidrát anyagcsere: normál vércukorszint fenntartása

• kiválasztó (exkréciós) funkció ("méregtelenítés"):

- glikogén szintézis, raktározás és lebontás szükség szerint

- glükoneogenezis: glükóz szintézis egyes aminosavakból, tejsavból és más cukrokból

• lipid anyagcsere:- triglicerid raktározás, zsírsavak lebontása (ATP előállítás) szükség

szerint- lipoprotein és koleszterin szintézis; koleszterinből epesavas sók

előállítása• fehérje anyagcsere: N2-tartalmú végtermékek eliminálása

- lebontott aminosavak dezaminálása: NH3 és karbamid termelés

- fehérjeszintézis: globulinok, albumin, prothrombin, fibrinogén

- alkohol lebontás, drogok, gyógyszerek eltávolítása, átalakítása

• tárolás: vitaminok (A, B12, D, E, K) és ásványi anyagok (Fe2+, Cu2+)

• fagocitózis: Kupfer sejtek- öreg vörösvértestek, fehérvérsejtek és baktériumok bekebelezése

• D vitamin szintézis: aktív forma előállítása (ld. később, Ca2+ anyagcsere)

A vékonybél• emésztés és felszívás legfontosabb területe gyomor

vastagbél

(patkóbél, nyombél,

epésbél, 12 ujjnyi bél)

(éhbél)

(csípőbél)

kapilláris

nyirokvezeték

arteriola

nyirokérvenula

muscularis mucosae

lamina propria

vékonybélmirigy

submucosa

mucosa

felszívó hámsejt

• tápanyagok felszívása

kefeszegély

goblet sejt

• mucin

endokrin sejt

• secretin

• cholecisztokinin

• GIP

Paneth sejt

• lizozim

• fagocitózis

• 3m hossz, 2,5 cm átmérő; nagy felszín (körkörös redők, bélbolyhok és kefeszegély [mikrovillus])

- duodenum: pilorustól kb. 25 cm-ig ["12 ujjnyi"]

- jejunum: kb. 1m hossz; halál után ált. üres ["éhbél"]

- ileum: kb. 2m hossz; ileocökális záróizom (simaizom) a vastagbél felé

• felszíni hámsejtek: kefeszegély, intenzív felszívás

• goblet sejtek: nyálka (mucin) termelés

• Paneth sejtek: lizozim termelés, bélbaktérium-flóra szabályozása

- secretin- kolecisztokinin (CCK)- glükóz-dependens inzulinotróp peptid (GIP)

• endokrin sejtek: bélhormonok termelése

• Lieberkühn-féle kripták: vékonybélnedv termelése

A vékonybél felszívó működése

A bélbolyhok felépítése és működése

• Lieberkühn-kripták mélyén lévő sejtek: izozmotikuselekrolitoldat szekréciója → hígítás

• kripták mélyén őssejtek → az egymást követő osztódásokkal a sejtek a bélboholy csúcsa felé mozognak

• enterociták: tápanyagok felszívása elektrolitoldat reabszorpciója

• kapillárisok endotélje alatti alaphártya nagyobb anyagokra (pl. lipoproteinek) nem átjárható

• nagyobb anyagok a centrális nyirokérbe tudnak bejutni• simaizomsejtek a bolyhok hossztengelyével párhuzamosan• boholy összehúzódása: az érhálózat tartalma kiürül• felszívás alatt a bolyhok ritmikusan összehúzódnak és

ellazulnak

Lebontás és felszívás a vékonybélben 1.

• Keményítő:

– amiláz a nyálban is van, már a szájüregben elkezdődik a lebontás

– hasnyálmirigy amiláz (bélüregben) folytatja a bontástmaltózzá, maltotriózzá és határdextrinekké

– aztán sejtfelszini bontás maltázzal, izomaltázzal és határdextrinázzal glükózmolekulákra

– a glükózt a citoplazmába Na+-glükóz kotranszporter veszi fel

– a glükózt a vérbe GLUT-2 transzporter juttatja

• Laktóz, szacharóz:

– sejtfelszíni laktáz ill. invertáz bontja (genetikai hiány: laktóz-intolerancia)

– a galaktózt a Na+/glükóz kotranszporter igen gyorsan felveszi

– a fruktóz GLUT-5 transzporterrel jut lassan a citoplazmába, majd a vérbe

Lebontás és felszívás a vékonybélben 2.

• Lipidek:

– epesavas sók és foszfolipidek segítségével micellákat alkotnak

– a lipázok a micellák felszínén hatnak, a két szélső zsírsavat hasítják le, a végtermékek is a micellákban maradnak

– az enterociták felszínén a vizes fázis savasabb kémhatású, a micellákból kikerülő zsírsavak protonálódnak → szabadon be tudnak diffundálni be a sejtbe

– a zsírban oldódó A, D, K és E vitaminok is a micellákban kötődnek és onnan szabadon diffundálnak a sejtbe

– a zsírsavak a sejt belsejében azonnal fehérjékhez kötődnek, és a zsírok újraszintetizálódnak

– a zsírok végül lipoproteinek formájában kerülnek ki az enterocitákból → nyirokereken keresztül végül a vérkeringésbe kerülnek

Lebontás és felszívás a vékonybélben 3.

• Fehérjék:– pepszin, tripszin, kimotriszin és elasztáz endopeptidázok (fehérjeláncon

belüli peptidkötéseket hasítanak)– karboxipeptidáz A és B exopeptidáz (fehérjelánc végén lévő

peptidkötéseket hasítanak)– végeredmény: kevés aminosav és di-hexapeptidek.– memránpeptidázok tovább bontanak aminosavakra di- és tripeptidekre– az aminosavak a sejtbe főleg csoportspecifikus Na+/aminosav

kotranszporterekkel kerülnek, emellett aminosav uniporterek is vannak• Na+:

– főleg a kotranszporterekkel kapcsolatosan (+ Na+/PO42- kotranszporter,

Na+/H+ antiporter és a Na+-csatorna).– felszívódását paracelluláris kloridion- és vízmozgás kíséri

• Vas: – a vékonybélből a hem-vas szívódik fel jobban, és kétszer annyi Fe2+ mint

Fe3+

– a C-vitamin már a bélben redukálja a vasat, ezzel növeli a felszívódását• Kalcium: lásd majd Hormonok

Felszívás a vastagbélben

• a vastagbélbe jutó béltartalom víztartalmának 90 %-a visszaszívódik, a széklettel csak 100-200 ml víz ürül

• a hámsejtek között szoros kapcsolat• a Na+ csatornák száma a hámsejtek felszínén

aldoszteron által szabályozott• aldoszteron növeli a nátrium-csatornák számát →

transzcelluláris Na+ transzport, amit paracellulárisan passzívan követnek a kloridionok

• ugyancsak aldoszteron szabályozza (növeli) a K+

kiválasztását is• HCO3

- kiválasztás miatt a széklet enyhén lúgoskémhatású

visszaszívásfelvétel és szekréció

nyál (1l)

gyomornedv (2l)

epe (1l)

hasnyál (2l)

vékonybélnedv (1l)

ivás (2,3l)

9,3 l

vékonybél (8,3l)

vastagbél (0,9l)

9,2 lfolyadékvesztés: széklet (0,1l)

haránt vastagbél

felszállóvastagbél leszálló

vastagbél

ileum

ileocökális billentyű(szfinkter)

vakbél (coecum)

féregnyúlvány

szigmabélvégbél

végbélnyílás

• fő feladatok:

- baktériumflóra fenntartása

- béltartalom rendezett, alkalmankénti ürítése –áthaladás ideje változó

- víz és elektrolit felszívás: nincs emésztőenzim, csak bakteriális emésztés (gázképződés)

A tápcsatorna motoros funkciói

• nyelés akaratlagos vagy reflexes, a további folyamatok a székletürítés megkezdéséig automatikusak

• kisebb részben harántcsíkolt izmok, nagyobb részben simaizmok koordinált összehúzódásai és elernyedései

• tápcsatorna szakaszai a motorika alapján:1) tápcsatorna legfelső szakaszán (szájüreg, garat, nyelőcső

felső harmada) harántcsíkolt izmok 2) nyelőcső alsó kétharmada + gyomor elülső része: simaizmok

saját miogén tónussal, amelyet reflexesen idegek befolyásolnak (reflexek szerveződése a nyúltvelőn keresztül)

3) gyomor távolabbi részétől a végbél belső záróizmáig: simaizmok saját ritmusa + enteralis idegrendszer helyi reflexei

Kontrakciót indító hatások egyegységes simaizmokban

1.miogén eredetű spontán potenciálváltozások (ritmusgenerátor sejtek: Cajal-féle interstíciális sejtek - ICC)

2.nyújtás okozta potenciálváltozások

3. idegi impulzusok (transzmitterek)

4. hormonok, lokális mediátor anyagok

az idegi impulzusok nem kikapcsoló/bekapcsoló szerepűek, mint a vázizmoknál

a legtöbb egyegységes simaizom mindig kismértékben kontrahált (tónus); adott Ca2+, másodlagos hírvivő stb. szinteknek megfelelően

az idegi hatások ezeket a tényezőket módosítják, illetve a lassú hullámokat „okozó” ioncsatornák működését változtatják meg.

Az enteralis idegrendszer

108 neuron (~ gerincvelő neuronjai)

neuronok sejttestjei: Auerbach- és a Meissner-féle plexusban

Helyi reflexívek (szenzoros neuronok – interneuronok – effektor neuronok), poliszinaptikusak, bonyolultak.

A szenzoros neuronok végződései mechano-, kemo- vagy ozmoreceptorok. A neuronok transzmittere tachikinin típusú peptid, pl. P-anyag (substance P)

Interneuronok: gátlóak pl. enkefalinerg, szomatosztatinergvagy serkentőek pl. n-ACh kolinerg

Effektor neuronok: ACh és tachikinin kolokalizálva (pl. P-anyag) a simaizmokat aktiváló neuronokban. Vazoaktív intesztinális peptid (VIP) és nirogén-monoxid (NO)tartalmú neuronok a körkörös simaizmokat gátolják (ellazítják). Ilyen hatású az ATP és a pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) is.

sokféle transzmitter, köztük különféle peptidek

A vékonybél izomrétegei

kevés gap junction, nincs spontán elektromos ritmus

Hosszanti (longitudinális) simaizomzat

kontrakciót a kolinerg vegetatív beidegzés vált ki, sok muszkarinos ACh-receptor

Körkörös simaizomzat

sok gap junction → funkcionális szincíciumspontán (bazális) elektromos ritmus (ICC-k)

a spontán elektromos ritmus kontrakciót kiváltó hatékonyságát az enteralis idegrendszer folyamatosan (tónusosan) gátolja (VIP és NOfelszabadulása)

A bélcsatorna motilitása

hosszanti és körkörös izmok körkörös izmok

körülírt bélterületen tágító hatás → perisztaltikus mozgás indul el

a béltartalom keverésea béltartalom továbbítása (2-25 cm/s)

A feszítés helyétől oralisan kontrakció, analisan relaxáció→ „a bél törvénye” (BAYLISS és STARLING)

A tápcsatorna simaizomzatának spontán, miogén eredetű potenciálváltozásai illetve

kontrakciói

A bélcsatorna vegetatív beidegzése I. a vegetatív beidegzés alapvetően az enteralis idegrendszer helyi

reflexeit módosítja a gyomor-bél rendszer motorikája és szekréciója autonóm módon, a központi

idegrendszerrel való összeköttetés nélkül is működik

A bélcsatorna vegetatív beidegzése II.

Paraszimpatikus beidegzés nervus vagus: 2000-4000 efferens (praeganglionaris) rost fut a

tápcsatornához (emberben). a rostok egy része az enteralis idegrendszer effektor

(postganglionaris) neuronjain végződik (hosszú pályás reflexív). az enteralis idegrendszer interneuronjai szintén ezeken az effektor

neuronokon végződnek (enteralis reflexív) az effektorsejtből felszabaduló ACh a simaizomzat muszkarinos

ACh-receptoraihoz kötődik → a kontrakció létrejön illetve fokozódik

a paraszimpatikus rostok nem közvetítenek konkrét reflexeket, hanem az enteralis idegrendszer saját reflexeit modulálják

Szimpatikus beidegzés szimpatikus rostok: a gerincvelőből kilépve átkapcsolódnak a

szimpatikus ganglionokban a tápcsatornához futó rostok tehát már posztganglionárisak és az

enteralis idegrendszer sejtjein végződnek a rostok noradrenergek és gátlóak a szimpatikus rostok a motorikát gátolják illetve késleltetik nagy megterhelés → a szimpatikus idegrendszer felfüggeszti a

gyomor-bél rendszer működését

Táplálékfelvétel szabályozásaglükózmonitorozó rendszeri. perifériás glükózreceptorokvena portaepancreasbanvékonybélbennervus vagus végződéseiii.centrálisan: agyi neuronok

glükoszenzitív: glükózkoncentráció emelkedésekor csökkent aktivitás

glükoreszponzív: glükózkoncentráció emelkedésekor fokozott aktivitás

táplálékfelvétel elindítása éhség hatására:• neuropeptidek a hipotalamuszban (neuropeptid Y

- NPY, agouti-related protein – AgRP, orexin stb.)jóllakottság jelzései:gyomor teltsége – mechanoreceptorokkolecisztokiningasztrin-felszabadító peptid (GRP) inzulinszekréció - gátolja az NPY termelődését hosszú távú szabályozás: leptinfehér zsírszövet által termelt peptidtöbb zsír → több leptin → hipotalamuszon át

leállítja az evést, növeli az energiafelhasználást