Fyziologie trávení a vstřebávání

Funkce trávicího ústrojí (GIT - gastrointestinální trakt) Trávení mechanické a chemické zpracování potravy Vstřebávání přestup látek stěnou GIT do krve Přeměna a skladování živin Vylučování odstraňování nestrávených zbytků potravy a zplodin metabolismu

Trávicí systém začíná ústy a končí řitním otvorem Trávicí systém začíná ústy a končí řitním otvorem. Potrava je postupně posunována po celé délce trávicího traktu a je postupně rozkládána na jednoduché částice, které dokáže organismus vstřebat. Každá trávicí trubice je přizpůsobená své funkci. V ústech dochází k rozmělňování potravy, v žaludku ke skladování a dalšímu rozmělňování , v tenkém střevě pak k trávení a vstřebávání a v tlustém střevě dochází také ke vstřebávání ale hlavně ke sběru odpadních látek, které budou z organismu vyloučeny. Činnost GIT je řízena nervově, humorálně a přímým působením obsahu na stěnu. GIT má vysoký stupeň autonomie všech funkcí.

Stavba stěny trávicí trubice Vnitřní vrstva tvoří ji sliznice – mukóza produkuje hlen (mucin) Podslizniční vrstva tvoří ji submukóza obsahující krevní cévy, nervovou pleteň (plexus submucosus Meissneri) a žlázky odpovídající za sekreci trávicích enzymů Vnitřní vrstva svaloviny tvoří ji cirkulární svalovina místní pohyby Vnější vrstva svaloviny tvoří ji svalovina podélná peristaltické pohyby mezi dvěma vrstvami svaloviny je další nervová pleteň (plexus myentericus Auerbachi) Serózní blána její pomocí se přivádí k trávicí trubici cévy (arterie, žíly,lymfatické cévy) v dutině bříšní je tvořená peritoneem Stěna trávicí trubice je tvořena od druhé třetiny jícnu pěti vrstvami Vnitřní vrstva – tvoří ji sliznice – mukóza. Sliznice produkuje velké množství hlenu (mucin), chránící vnitřní povrch trávicího systému. Sliznice je pokryta epitelem, který se obměňuje každé 4-5 dní. Podslizniční vrstva – tvoří ji submukóza, obsahující krevní cévy, nervovou pleteň (plexus submucosus Meissneri) a žlázky odpovídající za sekreci trávicích enzymů. Vnitřní vrstva svaloviny – tvoří ji cirkulární svaloviny, která odpovídá za místní pohyby trávicí trubice. Vnější vrstva svaloviny – tvoří ji svaloviny podélná, která zodpovídá za peristaltické pohyby. Mezi těmito svalovinami je další nervová pleteň (plexus myentericus Auerbachi) Serózní blána – její pomocí se přivádí k trávicí trubici cévy. V dutině bříšní je tvořená peritoneem.

Příčný řez tenkým střevem

Principy motility GIT Typy pohybů v GIT Celkové propulzivní (peristaltické) pohyby posun tráveniny Místní pohyby segmentační a kývavé míchání tráveniny míchání a aborální posun tráveniny (chymu) a posun rytmus BER (bazální elektrický rytmus) – vytváří pomalé vlny - frekvence těchto vln - žaludek 3 za min, duodenum 15-18 za min., ileum pomaleji, kolon 3 za min. Výsledkem těchto pochodů je míchání a aborální posun tráveniny – chymu. Nejedná se pouze o aktivitu hladké svaloviny GIT, ale zejména v tenkém střevě se uplatňují také pohyby místní mísící, které jsou vyvolány činností svalové vrstvy, která zabezpečuje pohyby sliznice, asi 3 za minutu, pomocí podélných a cirkulárních řas a pohyby klků.Na řízení pohybu klků se podílí hormon vilikinin. V dutině ústní, hltanu a v horní třetině jícnu vykonávají veškerou motorickou aktivitu pomocí příčně pruhovaných svalů. Tyto pohyby jsou poměrně rychlé a přesné. Většinou jsou součástí podmíněných a zčásti i nepodmíněných reflexů. Vůlí je lze ovládat jen do jisté míry. V oblastech s převahou hladké svaloviny je pohyb tráveniny regulován otevíráním a uzavíráním anatomických a funkčních svěračů stahy a relaxací podélné svaloviny. Na amorální pohyb tráveniny se převážně podílí cirkulární svalovina. Podélná vlákna hlavně zesilují mísení obsahu GIT.

Principy motility GIT Řízení pohybů plexus myentericus Auerbachi a plexus submucosus Meissneri v horní třetině žaludeční stěny centrum – provokuje pohyby hl. svaloviny (BER) sympatikus (-) a parasympatikus (+) lokální hormony

Krevní zásobení GIT Tepny přivádějící krev do trávicího traktu - truncus coeliacus, arteria mesenterica superior a arteria mesenterica inferior Truncus coeliacus - zásobuje krví žaludek, duodenum, játra, slezinu a pankreas Arteria mesenterica superior a arteria mesenterica inferior - zásobují krví tenké a tlusté střevo Arterioly procházejí do stěny střevní a šíří se až do klků a do submukózy (první kapilární systém) přispívají k sekrečním a resorpčním funkcím GIT Součástí krevního systému GIT je i zásobení sleziny, ledvin a pankreatu. Tepny přivádějící krev do trávicího traktu jsou truncus coeliacus, arteria mesenterica superior a arteria mesenterica inferior. Truncus coeliacus zásobuje krví žaludek, duodenum, játra, slezinu a pankreas. Arteria mesenterica superior a arteria mesenterica inferior zásobují krví tenké a tlusté střevo. Artérie se po příchodu k orgánům rozvětvují a tvoří tak tenčí větve, které se navzájem propojují. Arterioly procházejí do stěny střevní a šíří se až do klků a do submukózy (první kapilární systém), kde přispívají k sekrečním a resorpčním funkcím GIT.

Krevní zásobení GIT Žilní krev odtéká splanchnickým systémem ze střev, pankreatu a sleziny→ portální žíla (vena portae) → jater → jaterní sinusoidy (druhy kapilární systém) Zde resorpce téměř všech ve vodě rozpustných živin do retikuloendotelových buněk a do hepatocytů Krev z jater → jaterní žíly (vena hepatica) → dolní dutá žíla (vena cava inferior) - PP Látky ve vodě nerozpustné → střevní lymfatické cévy → hrudní mízovod → krev Portální systém – dva za sebou řazené kapilární systémy Žilní krev odtéká splanchnickým systémem a vstupuje do vena portae – do portální žíly a odtéká do jater. V jaterních sinusoidách (druhy kapilární systém je zbavována retikuloendoteliárními buňkami až sem došlých baktérií a jiných cizorodých materiálů. Zde se resorbují do retikuloendotelových buněk a do hepatocytů téměř všechny ve vodě rozpustné živiny. Krev je dále sbírána do jaterní žíly - vena hepatica a odtud do dolní duté žíly – vena cava inferior - PP. V krevním řečišti GIT jsou za sebou řazeny dva kapilární systémy v sérií za sebou. Jde o tzv. portální systém. Látky, které nejsou ve vodě rozpustné jsou absorbovány do střevních lymfatických cév a jimi jsou vedeny do hrudního mízovodu a dále do krve. V GIT má sliznice největší spotřebu energie a tedy i požadavky na zásobení krví. Její sekreční a absorpční aktivita vyžaduje 2/3 z celkového objemu krve pocházejícího cévami trávicí trubice. Průtok krve GIT je velmi proměnlivý a je řízen autoregulačně, endokrinními a parakrinními mechanismy a nervově. Kontrola oběhu sliznice a svaloviny je od sebe oddělena. A v případě potřeby lze zvýšit průtok krve sliznicí až osmkrát. Podobně to platí i pro průtok krve svalovinou v době kontrakcí

Řízení činnosti GIT 1. Nervové řízení od jícnu až po anus Funkce dvě nervové pleteně – nervový systém střeva Plexus myentericus Auerbachi - motilita Plexus submucosus Meissneri – sekrece a lokální prokrvení mechano- a chemoreceptory – sliznice GIT => místní reflexy (distenze zažív. trubice vyvolá kontrakci svaloviny), uvolnění hormonů Vegetativní nervový systém – parasympatikus a sympatikus Funkce Parasympatikus Sympatikus Sekrece slin + - Sekrece trávicích šťáv Motilita GIT Tonus sfinkterů Autonomní nervový systém řídí činnost hladkého svalstva, srdce a žláz. Liší se od somatického nervstva

Řízení činnosti GIT 2. Humorální řízení CCK (cholecystokinin) hormony endokrinních žláz – tyroxin, somatotropin, aldosteron tkáňové hormony – ovlivňují sekreci tráv. šťáv a motilitu Hormon Místo vzniku Podnět pro výdej Funkce (+ posílení, - zeslabení) Gastrin G-buňky žaludku (antrum) δ-buňky pankreatu duodenum posun pH na alkalickou stranu mechanické rozpětí antra (=>stimulace vagu, lokální reflexy) noradrenalin neutrální aminokyseliny mléko, Ca, alkohol inzulin. hypoglykémie + žaludeční sekreci (produkce HCl, pepsinogenů, vnitřního faktoru, + motilitu žaludku (promíchávání) + tonus pylorického svěrače (zpomaluje vyprazdňování žaludku) + sekreci pankreatu (enzymy,voda, elektrolytů) CCK (cholecystokinin) natrávené bílkoviny a mastné kyseliny s dlouhým řetězcem v duodenu + vyprazdňování žaludku + sekreci enzymů z pankreatu + motilitu a vyprazdňování žlučníku Některé hormony endokrinních žláz působí i na GIT. Jejich účinek většinou obecný (např. tyroxin, somatotropin, aldosteron, progesteron, glukagon). GIT je cílovou tkání pouze pro parathormon (nepřímá aktivace přeměny vitaminu D v ledvinách na aktivní metabolit kalcitriol – zvyšuje vstřebávání fosfátů a vápenatých iontů střevem), kalcitonin a vitamin D. O glukagonu a progesteronu je známo, že tlumí motilitu střeva. Ve specializovaných endokrinních buňkách GIT jsou tvořeny a uvolňovány látky, které mají parakrinní (ovlivňují své bezprostřední okolí) či autokrinní (ovlivňují sami sebe) působení. Říká se jim lokální tkáňové hormony GIT. Tyto hormony ovlivňují motilitu a sekreci trávicího systému. Mezi klasické GIT hormony patří gastrin, cholecystokinin a sekretin, mají také endokrinní účinky(uvolňují se do krve a jsou uvolňovány na delší vzdálenost). Některé z těchto látek byly objeveny i v CNS, kde se buď přímo účastní přenosu informace a pak se nazývají neurotransmitery nebo přenos informace ovlivňují a ty se označují jako neuromodulátory. Gastrin – G- buňky – gastrinové buňky ve žlázkách žaludku, stimulace sekrece – posun pH na alkalickou stranu, rozpětí antra, inzulinová hypoglykemie, kalcium,AMK a peptidy. nervové podněty stimulují také jeho produkci – mediátor gastrin releasing peptid (GRP) Posun pH na kyselou stranu tlumí sekreci gastrinu somatostatinem, který se naopak uvolňuje GIP – jinak také glukozo-dependentní inzulinotropni peptid. Podnětem je přítomnost tuků v lumen střeva, slabší podnětem jsou hydrolyzované cukry, AMK a acidifikace duodena, lehce tlumí žal. sekreci , podporuje uvolňování inzulinu vyvolané působením glukózy. Sekretin – uvolňován ze slizničních S buněk duodena a jejuna, nejvýraznější podnět pro jeho sekreci je pokles pH pod 4,5, dále přítomnost mastných kyselin v chymu, Stimuluje spolu s CCK pankreatickou sekreci (sekretin hlavně stimuluje buňky duktů), uvolňuje enzymy v žaludečních žlázách , zvyšuje tonus a intenzitu stahů pyloru a snižuje tonus kardie.

Úloha gastrinu v řízení činnsoti GIT

Úloha CCK v řízení činnosti GIT

Schéma hormonálního řízení pochodů v GIT na příkladu CCK

Hormon Místo vzniku Podnět pro výdej Funkce (+ posílení, - zeslabení) Sekretin duodenum pokles intraluminárního pH pod 4,5 = vstup kyselého chymu do duodena MK v chymu - žaludeční sekreci HCl motilitu žaludku + tonus pyloru + sekreci vody a HCO3- z pankreatu VIP (vasoactive intestinal peptide) tenké střevo - sekreci žaludeční šťávy + vazodilatace střeva + sekreci střevní šťávy GIP (gastric inhibitory peptide) mastné kyseliny a aminokyseliny, glukóza v duodenu - žaludeční sekreci - motilitu žaludku + uvolňování inzulinu Somatostatin pankreas žaludek snížení pH v antru tuky, proteiny ve střevech okyselení obsahu duodena gastrin sekreci střevní šťávy => zpomalení zpracování potravy ze střev VIP – podobný sekretinu, podněty pro uvolnění jsou pravděpodobně neurogenní, způsobuje vazodilataci ve střevě, lehce tlumí žaludeční sekreci a zvyšuje sekreci střevní šťávy, tlumí pohyby žaludku. Somatostatin – tvořen D buňkami v celém GIT podnětem pro uvolnění je snížení pH v antru , stoupá i s obsahem tuků a proteinů ve střevě a okyselením obsahu duodena Pro sekreci z pankreatu je podnětem zvýšená glykémie, hladina AMK, MK a gastrinů z horní části GIT. Hladina žaludečního SS stoupá hladověním, intestinální se nemění. Většinou působí tlumivě – tlumí aktivitu G buněk produkujících gastrin, lokálně snižuje uvolňování inzulinu i glukagonu v pankreatu, motilitu žaludku, duodena i žlučníku, snižuje sekreci a resorpci v GIT a ovlivňuje resorpci elektrolytů, to vede ke zpomalení zpracování potravy ze střev. CCK - spolu se sekretinem nejefektivněji stimuluje zevní sekreci pankreatu (zvláště acinů), lehce tlumí žaludeční sekreci, krví se dostává do žlučníku a způsobuje jeho prudké kontrakce, snižuje tonus dolního svěrače jícnu a zvyšuje tonus pyloru, lehce tlumí chuť k jídlu

Úloha sekretinu v řízení činnosti GIT

Hormon Místo vzniku Podnět pro výdej Funkce (+ posílení, - zeslabení) Substance P tenké střevo + motilitu střev Enteroglukagon (glukagon) ileum kolon hypoglykémie - žaludeční sekreci HCl - motilitu žaludku a colon - sekreci štáv pankreatu i GIT Motilin duodeum jejunum hladovění + motilitu střev a žaludku (regulátor motility v době mimo trávení) Bombezin střevo + sekreci gastrinu Neurotenzin a celé střevo přítomnost tuků v ileu - GIT motility - vyprazdňování žaludku Histamin žaludek + žaludeční sekreci HCl Substance P – tvořena 11 AMK, kontrakce hladké svaloviny Enteroglukagon - 29 AMK, vzniká v A buňkách langerhansových ostrůvků a dále v některých buňkách stěny střevní, hlavní podnět jeho sekrece z pankreatu je hypoglykémie, v GIT snižuje motilitu žaludku Motilin – z 22 AMK, vzniká v horní části tenkého střeva, uvolňován během lačnění, reguluje kontrakce žaludku a duodena, obecně zvyšuje motilitu žaludku a tonus dolního svěrače jícnu Neurotenzin – ze 13 AMK, vzniká ve sliznici ilea a stěně celého střeva, působí také vazokonstrikci

Dutina ústní Hlavní funkce Žvýkání - mechanické rozmělnění potravy Funkce související s trávením Přijetí potravy Příprava potravy pro další zpracování Zprostředkování počitku chuti Tvorba sousta a obalení hlenem Zprostředkování polykacího reflexu Funkce nesouvisející s trávením Nespecifická imunitní ochrana organismu Artikulace Žvýkání - mechanické rozmělnění potravy Sekrece slin (1-2 litry)– podmíněný, nepodmíněný reflex, nervové řízení - složení slin – 99,5% vody, mucin, α-amyláza, lyzozym, imunoglobulin A, HCO3-, K+, Cl-, Na+, Ca2+ Enzymy: slinná α-amyláza, (jazyková lipáza) Přijetí potravy – ukousnutí, sání Příprava pro další zpracování – rozmělnění zuby, zvlhčení, vyrovnání teploty, začátek trávení škrobů slinou α-amylázou Chuť – působení na chuťové pohárky až po rozpuštění ve slinách Obalení sousta mucinem brání poškození sliznice jícnu při polykání Nespecifická imunita – lyzozym ve slinách antibakteriální účinky, tvorba IgA – sekrečních protilátek artikulace – tvorba hlásek Žvýkání zprostředkováno žvýkacím reflexem řízeným z prodloužené míchy Sliny – podmíněný reflex - vůně připravovaného jídla, pohled na prostřený stůl.., sliny jsou hypotonické - nepodmíněný reflex – dotek sliznice se soustem Stálá sekrece slin z malých žlázek aby byla DÚ stále vlhká, zvýšení nepodm. a podm. reflexem Slinné žlázy – glandula parotis, submandibularis, sublingualis, sekrece řízená z prosloužené míchy Polykání – složitý mechanismus, zpočátku vůlí ovladatelný, později zprostředkovaný polykacím reflexem řízeným z prodloužené míchy. Má tři fáze – orální, faryngeální a ezofageální. Polykací reflex je vyvolán podrážděním patrových oblouků, při polykání se uzavře epiglotis a na chvíli je přerušeno dýchání Při zvyšování produkce slin se uplatňují dva mechanismy: a) mechanismus sekreční – je unavitelný, po podnětu trvajícím déle než 20 - 40 minut, dojde ke snížení obsahu bílkovin, později i fosforu a nakonec i draslíku ve slinách a složení slin se blíží složení plazmy. b) mechanismus filtrační – není unavitelný, využívá zvýšené prokrvení žláz Obsah vápenných iontů ve slinách chrání zuby před odvápněním, sliny také čistí d.ú. Od zbytků potravy, zároveň rozpouští potravu – umožní trávení a stimulaci chuť. Pohárků Slinná α-amyláza – počátek štěpení sacharidů - štěpí škroby na dextriny, maltotriózu, maltózu

Žaludek Jícen Funkce – skladování, mechanické a chemické zpracování Transportní funkce Polykání – složitý reflexní děj, za soustem kruhová kontrakce, rychlost posunu 4 cm/s Horní třetina příčně pruhované svalstvo, později se mísí s hladkou svalovinou Dolní jícnový svěrač - kardie Žaludek Funkce – skladování, mechanické a chemické zpracování Objem žaludku - v klidu a nalačno 50 ml, při jídle až 1,5 – 2 l - receptivní a adaptivní relaxace Po 20min. – 1 hod. začíná žal. peristaltika tekutiny protékají rychleji do duodena tuky se shromažďují na vrcholu žal. obsahu – poslední do duodena rozmělňování a promíchávání => chymus Jícen – sousto jde i proti gravitaci, jde o aktivní děj, sousto je posunováno vlnami kontrakce a relaxace svaloviny, pohybuje se zde asi 9 sekund Žaludek – minimální vstřebávání Mechanismy zvětšení – po pozření sousta – krátká receptivní relaxace – ochabnutí stěny žaludku, usnadňující vstup sousta do žaludku Adaptivní relaxace – výrazně nezvyšuje tlak při plnění žaludku Spontánní depolarizační vlna – probíhá od středu žaludku a šíří se směrem k pyloru a je podkladem peristaltického stahu (každé 3-4min.), pokud je pylorus uzavřený, trávenina se posunuje zpět a opakovaně se promíchává Tekutiny protékají kolem malého zakřivení žaludku Smíchání potravy se žaludeční šťávou- vzniká chymus – tekutá žaludeční trávenina (částice o velikosti < 1mm)

Žaludek Žaludeční šťáva 2-3 litry denně Prázdný žaludek – neutrální až slabě zásadité pH Parietální a hlavní (peptické) buňky Složení: proteolytické enzymy (pepsiny), vnitřní (intrinsic) faktor, mucin, HCl, voda, ionty Pepsiny tráví asi 20% bílkovin ze stravy Ostatní enzymy žal šť.: žal. lipáza, amyláza a želatináza Hlavní úlohy HCl: Aktivace neúčinného pepsinogenu na pepsin Zajištění pH při němž je pepsin nejúčinnější Bobtnání vaziva v mase a tím rozvolnění jeho struktury a umožnění působení enzymů Denaturace bílkovin (narušení struktury) Redukce železa a vápníku na dvojmocné ionty a tím umožnění jejich vstřebání ve střevě Zabránění inaktivace vitaminu B1, B2 a C oxidací Další stupeň antimikrobiální ochrany GIT Produkce HCl: změna složení žaludečního obsahu (B => gastrin a HCl, C a T pH nemění) Hlen produkovaný vedlejšími buňkami důležitá součást obrany žaludku proti samonatrávení sliznice, vrstva asi 0,6 mm, chrání proti chemickému či mechanickému poškození. Pod tuto vrstvu je secernováno HCO3- tak aby mechanicky chránila a neutralizovala kyselinu přistupující na povrch buněk sliznice,dále je na této vrstvě surfaktant s podobnými vlastnostmi jako v plicích , zajišťuje hydrofóbní kryt sliznice Pepsiny, jsou tvořené endopeptidázami a secernované hlavními buňkami v podobě neaktivních proenzymů pepsinogenů, ty se v kyselém prostředí mění na pepsiny, optimální pH pro jejich aktivitu je 1,8 – 3,5 pokud pH stoupne nad 5 klesá rychle jejich proteolytická aktivita a je-li pH dokonce zásadité jsou ireversibilně inaktivovány. Pepsiny rozkládají přibližně 20% proteinů stravy. Ostatní enzymy se nachází pouze v malém množství – žaludeční lipáza, žaludeční amyláza a želatináza HCl – rychlost její sekrece ovlivňuje iontové složení žaludeční šťávy, čím vyšší, tím je vyšší obsah vodíkových iontů H+, při nižší rychlosti jej nahrazuje Na+. Hlavním aniontem je Cl-. Při vyšších rychlostech se šťáva podobá izotonickému roztoku HCl, při pomalých je spíše hypotonická, HCl je při bazální sekreci 2 mmol/h, při maximální 50 mmol/h. Kofein a aminokyseliny pravděpodobně působí přímo na G nebo parietální buňky a zvyšují sekreci HCl i v době kdy je normálně sekrece tlumena zpětnovazebně Vnitřní faktor( Castle intrinsic faktor - CIF) – glykoprotein , nemá význam pro trávení , ale vytváří komplexy s vitaminem B12, které jsou vázány povrchovými receptory sliznice ilea. Uvolnění vnitřního faktoru je spouštěno stejnými podněty jako HCl . Bez vnitřního faktoru vznikne anémie B12 játra – zásoba na 5-7 let, zdroje - játra, ledviny, mléko, vejce Ostatní trávicí enzymy žaludku nemají větší význam, snad pouze lipáza u dětí tráví mléčný tuk Bílkoviny se v žaludku denaturují působením HCl a štěpí pepsiny na polypeptidy a peptony

Řízení produkce HCl v žaludku

Žaludek Řízení žaludeční peristaltiky a sekrece V klidu – nervus vagus Po příjmu potravy – aktivace žaludeční sekrece – 3 fáze 1. reflexní fáze – cefalická – secernace žal. štávy na psychické či senzorické podněty. Zprostředkováno bloudivým nervem. Uvolnění gastrinu 2. žaludeční fáze – gastrická – mechanické podněty => vylučování žaludeční šťávy reflexně, chemické faktory => gastrin Bílkoviny a tuky (vyžadují delší působení žaludeční šťávy) po vstupu do duodena vyvolají produkci gastrinu a CCK Jak ovlivnit trávení – zvýšení žaludeční sekrece a motility a tím zkrácení doby tráveniny v žaludku Trávení se účastní další peptidy – GIP – zpomaluje peristaltiku žaludku a snižuje sekreci žal. šťávy, substance P - kontrakce hladké svaloviny, VIP – zvyšuje průtok krve střevem a tím zlepšuje trávení, somatostatin – zpomaluje průchod živin střevem a tak také napomáhá jejich lepšímu vstřebávání

Cefalická fáze řízení činnosti GIT

Gastrická fáze řízení činnosti GIT

Žaludek 3. střevní fáze – intestinální - přestup chymu do duodena => sekrece hormonů (sekretin, VIP, somatostatin, GIP) Bílkoviny a tuky => výdej gastrinu a cholecystokininu => zpomalení výdeje chymu do duodena, zintenzivnění motility a sekrece žaludku CCK => zvýšení přívodu žluč. kyselin a pankreat. enzymů Kyselý chymus => sekretin =>↓ tvorby žal. šťávy, zpomalení motility žaludku, ↑sekrece pankreat. šťávy bohaté na vodu a bikarbonát => neutralizace

Intestinální fáze řízení činnosti GIT

Žaludek Doba setrvání stravy v žaludku Jak ovlivnit trávení ? Voda 10 – 20 minut Smíšená kolem 4 hodin S převahou cukrů 2-3hodiny Bohatá na tuky až 7 hodin Jak ovlivnit trávení ? Vzhled a lákavost potravy, aperitiv před jídlem, ochucení jídla Vyprazdňování žaludku Peristaltická vlna → pylorus → duodenum Zpětná vazby Řízení nervové a hormonální - sekretin, CCK Mezi žaludkem a duodenem – zpětná vazba – zpomaluje peristaltiku a zvyšuje tonus svěrače , pokud: je trávenině je mnoho tuků a žluč by je nestihla emulgovat Chymus je příliš kyselý a pankreat. šťáva by ho nestačila zneutralizovat v chymu je příliš mnoho živin a tenké střevo by je nestačilo zpracovat CCK je uvolňován díky přítomnosti tuků Sekretin je uvolňován zvyšující se kyselostí žaludečního obsahu

Tenké střevo Duodenum – dvanáctník Řídí sekreci a vyprazdňování žaludku (nervově a humorálně) Na Vaterskou papilu ústí vývody pankreatu a žlučníku => tráv. enzymy, pankreat. šťáva a žluč Vstřebávání vit. B1, B2 a C Duodenum => jejunum (lačník)(40%) => ileum (kyčelník)(60%) Průměrná délka Dudoenum 26 cm Jejunum a ileum 260 cm Tlusté střevo 110 cm Duodenum – nervově – enterogastrickým a duodenokolickým reflexem Humorálně – GIP, sekretin, CCK, somatostatin V jejunu a ileu se tvoří střevní šťáva a zde se rozkládají natrávené živiny na jednoduché sloučeniny a živiny se zde hlavně vstřebávají

Játra Největší žláza v těle Hlavní funkce: Tvorba žluči Skladování a uvolňování cukrů Tvorba močoviny Metabolismus cholesterolu Vytváření plasmatických proteinů Metabolismus tuků Inaktivace některých polypetidových hormonů Redukce a konjugace steroidních hormonů kůry nadledvina gonád Syntéza 25-hydroxycholekalciferolu (kalcidiol) Detoxikace léků a jedů Uskladňování vitaminů – A, D, K a B komplex Uskladňování Fe v podobě feritinu

Metabolická funkce jater Portálním oběhem přívod látek vstřebaných ve střevě – degradace, přestavba, skladování Křižovatka intermediárního metabolismus Metabolismus sacharidů: Glu => glykogen (zdroje – glycerol, AK, laktát) Ovlivněno hormonálně – inzulin a glukagon Fru, gal => glu Glukoneogeneze (vznik glu či gly z nesachar. zdrojů) Glykolýza – odbourávání glu a tvorba energie Aerobně – pyruvát → oxidace v citrát. cyklu na CO2 a H2O (38 mol ATP) Anaerobně – laktát ( + 2 mol ATP)

Metabolická funkce jater Metabolismus lipidů - MK β-oxidace MK → AcetylCoA → citrátový cyklus za vzniku energie, CO2 a H2O Syntéza - TAG, lipoproteinů, cholesterolu, fosfolipidů Modifikace –saturace, desaturace, elongace, zkracování řetězce MK Kys. linolová a linolenová – substrát pro syntézu eikosanoidů (tromboxyna, prostaglandiny, prostacykliny, leukotrieny) Tvorba ketolátek (při omezeném přívodu S) z neesterifikovaných MK – zdroj E Syntéza cholesterolu a žluč. solí

Metabolická funkce jater Metabolismus proteinů P – základní stavební kameny – proteosyntéza Syntéza neesenciálních AK Přestavba, degradace AK Syntéza plasmatických bílkovin (albumin, proteiny akutbní fáze…) Syntéza močoviny z amoniaku v cyklu močoviny Syntéza kyseliny močové, purinů, pyrimidinů,¨CP atd. Syntéza apoproteinů Tvorba glukózy - glukoplastické AK, např. alanin, arginin, asparát Tvorba acetátu či acetylCoA – ketoplatické AK, např. leucin

Žlučník Žluč – tvorba v játrech Tvorba žluče: dva mechanismy A) závislý na žlučových kyselinách - primární a sekundární žlučové kyseliny B) nezávislý na žlučových kyselinách Žlučník – koncentrace žluči asi 12x Denně 500 – 600 ml žluči o neutr. až slabě kyselém pH Kontrakce a vyprázdnění reflexivně, humorálně - CCK Žlučník skladuje látky potřebné pro trávení tuků a jejich vstřebávání – žlučové kyseliny Tyto látky ještě s dalšími se dostávají do žlučníku z jater kde vznikají. V žlučníku se žluč zahušťuje a podle potřeby je uvolňována do duodena. Tvorba žluče je závislá na žlučových kyselinách - žlučové kyseliny tvoří až 65 % suché váhy žluče. Jedním ze zdrojů jsou primární žlučové kyseliny syntetizované v játrech z cholesterolu (kys. cholová a chenodeoxycholová) a ze sekundárních žlučových kyselin (kys. deoxycholová a lithocholová), které se zčásti vracejí do jater enterohepatálním oběhem po resorpci ze střeva. Exkrece játry je 80%. Enterohepatální oběh zajišťuje, že denně se musí vytvořit pouze 0,2 – 0,6 g ze secernovaných 12 – 36 g žlučových kyselin. Jejich tvorba zhruba kryje ztráty stolicí. Primární a sekundární žluč. kyseliny jsou v játrech konjugovány s taurinem, ornithinem, glycinem a jinými látkami a v této podobě jsou vylučovány do žluče. Hladina žluč. kyselin v portální žíle zvýšená enterohepatálním oběhem tlumí další syntézu žluč. kyselin v játrech a zároveň zvyšuje jejich sekreci což podporuje výtok žluči. Sekrece nezávislá na žlučových kyselinách zahrnuje uvolňování elektrolytů Na+, Cl-, HCO3- a vody. Hnací silou je aktivní transport Na+ zčásti stimulovaný sekretinem. Dále jsou secernovány cholesterol, fosfolipidy (lecitin) a bilirubin. Organismus vylučuje cholesterol hlavně žlučí 1 – 2 g za den. Žluč je dále upravovaná ve vývodech a ve žlučníku – aktivně secernován HCO3- (řízeno sekretinem). Čím více je uvolňováno HCO3- tím méně je tam Cl-. Sekrece je zde izotonická a činí asi 50% objemu žluči z jater. ve žlučníku je žluč zbavovány vody asi na 1/5 – 1/10 původního objemu Sekretin – stimuluje tvorbu žluče v játrech (choleretika) Silné podněty pro vylučování žluče tuky v potravě, vaj. žloutek, MGSO4 (cholagoga) a také proteiny Žlučí se vylučují i cizorodé látky

Pankreas – slinivka břišní Papilla Vateri, ductus accessorius Pankr. šťáva: 1- 2 l denně Složení: voda, HCO3-, trávicí enzymy Řízení sekrece: nervové, sekretin, CCK Kromě Papilla Vater je v duodenu i přidatný vývod – ductus accessorius ústící na malé papille – papilla duodeni minor. Prokázáno, že lidé kteří tento vývod nemají (30%) trpí častěji dvanáctníkovými vředy Exokrinní oddíl slinivky je funkční složkou GIT Pankreas produkuje na jednotku své hmotnosti nejvíce bílkovin ze všech tkání lidského těla Pankreatické enzymy – štěpí B, T, C V klidu se uvolňuje asi 0,2 – 0,3 ml/min. může stoupnout až na 3 ml /min. Je-li slinivka stimulována k sekreci produkuje šťávu čirou, bezbarvou, alkalickou a izotonickou s krevní plazmou Řízení sekrece: parasympatikus - zvýšená sekrece enzymů, sympatikus – tlumí Sekretin : uvolní se za přítomnosti tuků a nižším pH v duodenu. Sekretin se dostane krví do slinivky a působí na vývody. Stimuluje obohacení šťávy o vodu a HCO3- CCK podporuje jeho činnost, zpomaluje vyprazdňování obsahu žaludku, CCK posiluje sekreci žluče, CCK působí zmnožení enzymů v pankreatické šťávě

Pankreatické enzymy Proteázy – enzymy štěpící bílkoviny Trypsinogen => trypsin Chymotrypsinogen => chymotrypsin Prokarboxypeptidáza A, B => karboxypeptidáza A, B Pankreatická α-amyláza – štěpí cukry Štěpí škrob a glykogen => oligo- a disacharidy (maltóza, maltotrióza, α-dextrin, laktóza, sacharóza) Pankreatická lipáza – štěpí tuky Pankreatická lipáza štěpí triacylglyceroly => monoacylglyceroly a volné MK Prokolipáza => kolipáza Chlesterylesterhydroláza Nukleázy (ribonukleáza, desoxyribonukleáza), elastázy, fosfolipázy, kolagenázy aktivace proteáz účinkem enteropeptidázy ve střevě. Pokud by k tomu došlo v pankreatu – samonatrávení slinivky Trypsin a chymotrypsin – štěpí peptidové vazby uvnitř molekuly bílkoviny Karboxypeptidáza – odštěpuje jednotlivé AMK z karboxylového konce proteinu Karboxypeptidáza je aktivována trypsinem Elastáza z proelastázy se aktivuje a štěpí elastin Kolipáza vzniká z prokolipázy působením trypsinu a je důležitá pro trávení lipidů , pomáhá lipáze Fosfolipáza A2 – aktivována trypsinem z profosfolipázy a štěpí za přítomnosti solí žluč. kyseliin a Ca2+ fosfolipidy (lecitin) Cholesterolesteráza (nespecifická lipáza) štěpí cholesterol a také druhou estrovou vazbu triacylglycerolů, estery vit. A, D, E a další lipidové estery Nukleáza štěpí fosodiesterovou vazbu neukleotidů

Tenké střevo Trávení a vstřebávání Délka: 4-7m, vnitřní plocha povrchu sliznice s mikrokly – až 2 miliony cm2 Sliznice – řasy - klky, mikroklky - kartáčový lem Na1 mm2 – 20 – 40 klků Délka klku 0,5 – 1cm Lieberkühnovy krypty a Brunnerovy žlázy Plocha střeva je asi 140x větší než velikost povrchu těla L. krypty – na bazi klků, jejich stěna je tvořena několika typy buněk,některé z nich produkují hlen,

Tenké střevo Střevní šťáva – 1,5 – 2,6l, pH 7,5 – 8,0 Brunnerovy žlázy – hustý alkalický hlen, roztok elektrolytů bohatý na HCO3- Lieberkühnovy krypty - pohárkové buňky – mucin, epitelie (enterocyty), vodnatý sekret bohatý na HCO3- Enterocyty – obměna každých 2- 5 dnů, urychluje - vláknina Enzymy – kartáčový lem

Tenké střevo Trávicí enzymy Peptidázy, dipeptidázy, nukleázy, enteropeptidázy, aminopeptidázy peptidy => AMK Sacharáza, maltáza, laktáza, izomaltáza (disacharidázy), oligosacharidázy (α-limitní dextrináza, glukoamyláza) sacharóza, maltooligosacharidy, laktóza, dextriny => monosacharidy Střevní lipáza Fosfolipázy Střevní šťáva se tvoří v l. kryptách, rychle se reabsorbuje, při poruše reabsorpce – ztráty tekutin a iontů – průjmy Stimulace v oblasti duodena či vagem nebo hormony a peptidy typu VIP, CCK, sekretin stimulují brunerovy žlázy Trávicí enzymy se produkují v klcích intra- a extracelulárně v membráně v oblasti kartáčového lemu

Tenké střevo Pohyby: segmentační a kývavé => aborální posun tráveniny Regulace: nervová – sympatikus (zpomalení) a parasympatikus (zrychlení), reflexy (intestino-intestinální, ileo-gastrický, gastroileální) Humorální ↑ substance P, bombezin, neurotenzin, motilin ↓ somatostatin, GIP Reflex intestino-intestinální – roztažení jedné části zajistí relaxaci zbylé části ileo-gastrický- rozepětí ilea sníží motilitu žaludku Gastroileální – zvýšení motility žaludku zvýší motilitu ilea

Tlusté střevo Tenké střevo => ileocekální chlopeň => tlusté střevo => rektum Délka asi 100 cm Hl. funkce: Vstřebávání iontů a vody Skladování zbytků chymu Tvorba a defekace stolice Produkce vitaminu K Pohyby tlustého střeva: místní – mísící celkové - peristaltické Regulace - reflexní, parasympatikus(+) Bakterie: štěpení rostlinné vlákniny, tvorba vitaminu K, B1 a B2, střevní plyny Ileocekální chlopeň je dlouhá asi 4 cm a brání překotnému vyprazdňování tenkého střeva a současně návratu tráveniny V tlustém střevě se tvoří velké množství hlenu, chránící střevo před poškozením. Reflexní regulace: po rozpětí duodena či žaludku se reflexně zvýší peristaltika v kolon Střevní plyny – CO2, vodík, sirovodík, metan Rychlost pasáže závisí na stravě, od ileocekální chlopně po rektum trvá pasáž obvykle 2-3 dny u Evropanů s nedostatkem vlákniny i déle. Bakterie v kolon: obligátní anaeroby. Význam tvorby vitaminů je až na vitamin K diskutabilní. 90% chymu se vstřebá, funkční rezerva vstřebání je 5 litrů Složení stolice: ¾ voda, 10-20% anorganické látky – 30% mrtvých bakterií, 2-3% bílkovin, 10 – 20% tuků z bakterií a oloupaných epitelií a nerozložené hrubé vlákniny, části trávicích šťáv. Celkově se denně tvoří v tlustém střevě 7 – 10 litrů plynů, většina se vstřebá a množství se sníží na 0,6 l , zvýšené uvolňování plynů nebývá ani tak jeho zvýšenou tvorbou jako spíš zvýšenou motilitou střeva Defekace – rektum je většinu času prázdné, - vnitřní defekační reflex, parasympatický defekační reflex

Sekretorická činnost GIT

Přehled trávení jednotlivých živin 1. Cukry začátek trávení cukrů – ústa – slinná α-amyláza štěpí škroby na dextriny, maltotriózu, maltózu, toto štěpení pokračuje přes jícen chvíli v žaludku, než se začne secernovat kyselá žaludeční šťáva, jejíž nízké pH inaktivuje slinnou amylázu. v duodenu, kam se vylučuje pankreatická α-amyláza - dextriny na disacharidy, které jsou v tenkém střevě štěpeny specifickými disacharidázami střevní šťávy na monosacharidy sacharóza (sacharózou) = glukóza a fruktóza laktóza (laktázou) = galaktózu a glukózu maltóza (maltázou) = glukóza a glukóza Jednoduché cukry jsou aktivně vstřebávány do enterocytů – sekundární aktivní kotransport s Na+ a po gradiendu vydávána pomocí nosiče (usnadněná difúze) z buněk do portální krve. U fruktózy by prokázán pouze pasivní transport a je vstřebávána rychleji než ostatní monosacharidy Jednoduché cukry mohou být resorbovány do portální krve a dopraveny do jater a dále do tkání kde představují zdroj energie, nebo se uloží v játrech jako zásobní energie (glykogen). Nadbytečný příjem cukru se uloží v podobě tuku.

Přehled trávení jednotlivých živin 2. Bílkoviny proteiny mají dlouhé řetězce AMK spojené peptidovými vazbami. Trávení začíná v žaludku – denetaurace bílkovin za přítomnosti HCl (pH 2 – 5) a enzymu pepsinu (vzniká v žaludku jako neaktivní pepsinogen a je aktivován nízkým pH žaludeční šťávy (HCl) a také již aktivovaným pepsinem. V žaludku se štěpí 10 – 20% proteinů (štěpí peptidové vazby sousedící s tyrozinem nebo fenylalaninem). neštěpené proteiny procházejí do duodena v podobě peptonů a polypetidů (a zde je pepsin inaktivován neutrálním prostředím pH okolo 6,5 – vlivem HCO3- z pankreatu). Trypsin, chymotrypsin a karboxypeptidázy z pankreatikcé šťávy je dále štěpí na dipeptidy a tripeptidy, které v tenkém střevě rozštěpí peptidázy střevní šťávy na částice, které se vstřebávají do krve. Resorpce AMK pomocí několika specifických Na+ kotransportních systémů sekundárním aktivním transportem do enterocytů a odtud pasivně do krevního oběhu. 4 sekundárně aktivní transportní systémy závislé na kotransportu Na+ pro AMK: neutrální iminokyseliny fenylalanin, methionin kyselé, dikarboxylové – kys. glutamová a asparágová Další dva systémy nejsou závislé na na Na+: bazické AMK – arginin, lysin, ornitin většina neutrálních AMK ß-AMK a γ-AMK, prolin mají pravděpodobně svoje vlastní resorpční mechanismy

Přehled trávení jednotlivých živin 3. Tuky Tuky ve stravě – neutrální tuky (triacylglyceroly – glycerol a tři MK), fosfolipidy, cholesterol, cholesterolestery Lipolytické enzymy – lipázy Lipáza – ze žlázek jazyka a žaludku – málo významný mechanismus - ze slinivky břišní 10–30% tuků štěpeno v žaludku Lipázy –uplatňují se na rozhraní mezi tukovou a vodní fází Mechanická emulgace tuků vlivem motility žaludku (malé kapičky tuku 1 – 2 μm) Skutečně významné trávení tuků začíná v duodenu a jejunu působením žlučové kyseliny ze žluče, která emulguje tuk na malé kapénky a tím umožní pankreatické lipáze působit na větším povrchu a o to účinněji. 70-90%  tuků štěpeno v duodenu a horní části jejuna Pankreatická lipáza, Ca2+ a kolipázy – štěpí triacylglyceroly na první a třetí esterové vazbě => volné MK a monoacylglyceroly Žluč – tvorba micel (MK, chol., monoacylglyceroly, žl. kyseliny) Resorpce - enterocyty tenk. střeva Vznikají MK a monoacylglyceroly a diacylglyceroly, které se vážou na žlučové kyseliny a ty je odnášejí k povrchu enterocytů, kde jsou tyto látky vstřebávány a uvolněné žlučové kyseliny se vracejí zpět do lumen střeva. 95% tuků resorbováno v tenkém střevě MK o střední délce řetězce (C6-10) rozpustné ve vodě resorpce => portální oběh => játra (metabolismus) nevyžadují karnitin pro vstup do mitochondrií MK o delším řetězci Reesterifikace v enterocytech => chylomikrony => lymfatické cévy => krevní řečiště => lipoproteinová lipáza => MK (oxidace, ukládání) Remnanta chilomikronů - vychytávání játry, vznik VLDL, LDL Volné MK v buňce => esterifikace koenzymem A => acyl-CoA => vazba na karnitin => průnik do mitochondrií (β-oxidace => acetyl-CoA, Krebsův cyklus => H2O a CO2) Nadbytek acetyl-CoA => ketolátek (17,9 kJ/1g)

Vstřebávání živin Dutina ústní – alkohol a některé léky (nitroglycerin) Žaludek – alkohol v omezeném množství Tenké střevo cukry – monosacharidy - duodenum, proximální jejunum (sekundární aktivní transport) tuky – micely (žluč. kyseliny + monoacylglyceroly a MK) => membrána erytrocytů => rozpad (MK a monoacylglyceroly projdou přes střevní stěnu, žl. kyseliny se vrací do lumen střeva) MK o kratkém řetězci => do krve MK o delším řetězci => znovu vytváření triacylglycerolů a tvorba chylomiker => lymfa => krev proteiny – AMK - sekundární aktivní transport voda – po osmotickém gradientu do enterocytů ionty – jednomocné - snadno - dvojmocné – obtížně – aktivní transport Sodík – osmotický gradient, kotransport s Cl-, AMK či glukózou, antitransport s K+ a H+ ionty Chloridy – rychlá resorpce v duodenu a jejunu – pasivní difúze Železo – aktivní resorpce v tenkém střevě (podmínka redukce trojmocného FE v žaludku pomocí HCl na dvojmocné) Vápník – v duodenu – aktivní vstřebání v závislosti na hormonálním řízení kalcitriolem vitaminy – rozpustné ve vodě – duodenum - rozpustné v tucích – společně s tuky do lymfy vitamin B12 – terminální ileus Tlusté střevo – 1500 ml tráveniny – většina se vstřebá (voda, ionty, žluč. kyseliny, vitamin K) Vstřebané látky z úst se dostávají přímo do krevního oběhu, obchází trávicí systém Vstřebávání v žaludku brání vysoká odolnost sliznice, vrstva hlenu, je to především obrana proti HCl voda – po vstřebání živin z hyperosmolánrního roztoku, zůstane hypoosmolární roztok a střevní sliznice začne resorbovat vodu. Denně asi 9 litrů vody ( kolem 7-8 l jsou trávicí šťávy) kalcitriol – aktivovaný vitaminem D vitamin B12 - molekuly jsou velké a špatně rozpustné v tucích , potřebují ke střevní resorpci vlastní transportní mechanismy. Během pasáže střevem jsou kobalaminy vázány na tři druhy bílkovin – vnitřní faktor ( z krycích buněk žaludku) v lumen střeva, transkobalamin v plazmě, R-proteiny v plazmě, granulocytech, slinách , žluči, mléku. Kobalaminy jsou působením HCl uvolňovány z proteinů potravy a vázány na R-proteiny slin i na vnitřní faktor. V duodenu je R-protein rozštěpen trypsinem, kobalamin se uvolní s spojí s vnitřním faktorem. Ve sliznice jsou pro ně receptory, který vážou tento komplex a přenášejí do krve