Gastrointestinální trakt 3: duodenum, játra a slinivka břišní

Úvod

Část 1 a část 2 v naší sérii o gastrointestinálním traktu se zabývaly úlohou úst, jícnu a žaludku při mechanickém a chemickém trávení. Tato třetí část série pokrývá anatomii a funkci dvanácterníku – prvního segmentu tenkého střeva – a úlohu dvou hlavních pomocných orgánů trávení, jater a slinivky břišní. Popisuje také běžné patologie, které postihují tyto části GI traktu.

Anatomie duodena

Duodenum (obr. 1) má tvar písmene U a je přibližně 25–38 cm dlouhé (Lopez a Khorasani-Zadeh, 2019). Skládá se ze čtyř oblastí:

• Superior region: zvětšená horní oblast asi 2 cm zvaná duodenální baňka, která pokračuje v pylorickém svěrači a je spojena s játry hepatoduodenálním vazem;
• Sestupná oblast: táhne se dolů do břišní dutiny z horního ohybu duodena; přibližně v polovině cesty je hlavní duodenální papilla, vstupní bod společného žlučovodu a pankreatického kanálu, které se spojují před vstupem do dvanáctníku. Vstup žlučové a pankreatické šťávy do dvanácterníku je regulován malým prstencem svalu, Oddiho svěrače;
• Horizontální nebo příčná oblast: největší část duodena (10–12 cm dlouhá) a hlavní oblast absorpce minerálů;
• Vzestupná oblast: tato prochází mírně nahoru do břišní dutiny před připojením k jejunu v duodenojejunální flexi.

Duodenum je primárně oblastí chemického trávení. Přijímá sekrety z jater a slinivky břišní a jeho sliznice obsahuje velké množství buněk produkujících hlen (pohár) a Brunnerovy žlázy, které vylučují vodnatou tekutinu bohatou na hlen a hydrogenuhličitanové ionty. Stejně jako v žaludku (viz část 2) působí hlen jako ochranná bariéra proti autodigesci a mazá průchod chymu.

Slizniční výstelka duodena také obsahuje vysoké sloupcovité epiteliální buňky a zasahuje do kruhových záhybů a prstové výstupky (klky), které zvyšují povrch pro absorpci živin. Absorpce živin však není specializací dvanáctníku a dochází k němu hlavně dále v tenkém střevě v jejunu a ileu, kde jsou klky delší, početnější a nacházejí se ve větší hustotě.

Produkce hormonů v dvanáctníku

Pylorický svěrač, který odděluje žaludek a dvanácterník, se pravidelně otevírá a uvolňuje malé části kyselého chymu (viz část 2). Toto náhlé zvýšení kyselosti stimuluje uvolňování několika hormonů, včetně:

• Secretin;
• cholecystokinin;
• žaludeční inhibiční polypeptid (GIP);
• vazoaktivní intestinální peptid (VIP).

sekretin

Sekretin, peptidový hormon obsahující 27 aminokyselin, je vylučován entero-endokrinními S-buňkami duodena a jejuna.Stimuluje produkci a uvolňování hydrogenuhličitanových iontů slinivkou břišní; tyto se hromadí v pankreatické šťávě, což jí dává zásadité pH kolem 8 – 8,6. Neutralizace kyselosti chymu zabraňuje poškození sliznice v následujících částech GI traktu a poskytuje pH příznivé pro aktivitu pankreatických enzymů (Jun et al, 2016).

Cholecystokinin

Cholecystokinin (CCK) existuje v několika formách s počtem aminokyselin v rozmezí od čtyř do 83. Je uvolňován enteroendokrinními I-buňkami duodena a jejuna. Jak vysvětluje Rehfeld (2017), CCK:

• Inhibuje vyprazdňování žaludku;
• Pomáhá předcházet přeplnění duodena;
• Stimuluje produkci pankreatických enzymů;
• Stimuluje kontrakci stěny hladkého svalstva žlučníku a vybízí ji k uvolnění žluči;
• Uvolňuje Oddiho svěrač a umožňuje uvolnění žluči a pankreatické šťávy do dvanáctníku ;
• Zvyšuje aktivitu Brunnerových žláz a zvyšuje jejich produkci sekretů bohatých na bikarbonáty;
• Snižuje pocity hladu spolu s dalšími hormony, jako je pankreatický polypeptid.

Žaludeční inhibiční polypeptid

GIP, syntetizovaný enteroendokrinními K-buňkami duodena a jejuna, je polypeptid obsahující přibližně 42 aminokyselin. Jak název napovídá, GIP inhibuje uvolňování žaludečních sekrecí v žaludku a pomáhá tak předcházet poškození tenkého střeva. Rovněž podporuje uvolňování inzulínu beta buňkami slinivky břišní (Pederson a McIntosh, 2016).

Vasoaktivní intestinální peptid

VIP je neuropeptid skládající se z 28 aminokyselin a produkovaný nervovými buňkami v celém GI traktu. Jeho role je špatně pochopena, ale předpokládá se, že reguluje složení pankreatické šťávy a žluči, stejně jako průtok krve ve střevní tkáni. VIP má však účinky i mimo GI trakt: indukuje periferní vazodilataci, čímž snižuje krevní tlak a zvyšuje sílu kontrakce myokardu. Rovněž se předpokládá, že hraje roli v regulaci imunitních odpovědí (Igarashi et al, 2011).

Chemická digesce v duodenu

Chemická digesce v duodenu závisí na sekrecích dva hlavní pomocné orgány GI traktu,:

• játra, která produkují žluč;
• Pankreas, který produkuje pankreatickou šťávu.

Žluč a pankreatická šťáva se mísí a vypouštějí do dvanáctníku pokaždé, když se pod vlivem CCK otevírá Oddiho svěrač.

Produkce jater a žluči

Játra jsou největším vnitřním orgánem lidského těla; váží kolem 1,3 kg u žen a 1,8 kg u mužů. Nachází se v pravém horním kvadrantu břicha, těsně pod bránicí, má více než 500 dokumentovaných funkcí. Jeho hlavní rolí při trávení je produkce žluči, která je koncentrována a skladována v žlučníku (obr. 2). U zdravého člověka uvolňuje játra každý den přibližně 600 ml žluči do duodena. Děje se to v malém množství, protože žlučník se stahuje v reakci na CCK (Hundt et al, 2019).

Žluč je žlutozelená tekutina, která obsahuje většinou:

• voda;
• žlučové soli, včetně taurocholát sodný a glykocholát sodný;
• Cholesterol;
• fosfolipidy;
• žlučové pigmenty bilirubin a biliverdin, které pocházejí z rozkladu erytrocytů.

Žlučové soli hrají důležitou roli při chemickém trávení v dvanáctníku. Snižují povrchové napětí velkých tukových globulí a způsobují jejich zhroucení do menších kapiček (obr. 3). Tento proces se nazývá emulgace, protože vytváří emulzi drobných tukových kapiček s větším povrchem pro následné štěpení enzymy trávícími tuky (lipázy). Trávení tuků žlučí a lipázami také umožňuje efektivní vstřebávání vitamínů rozpustných v tucích, jako jsou vitamíny A, D, E a K.

Pankreas a produkce pankreatické šťávy

Pankreas je malá, podlouhlá žláza dlouhá asi 15 cm a váží asi 110 g ; nachází se ve smyčce dvanáctníku a je zakryta spodní částí žaludku (obr. 2). Pankreas je důležitým orgánem v endokrinním a trávicím systému a hraje klíčovou roli jak v regulaci hladin glukózy v krvi, tak v trávení.

Endokrinní část pankreatu se skládá z drobných shluků buněk nazývaných ostrůvky Langerhans, který produkuje několik klíčových hormonů podílejících se na regulaci hladiny cukru v krvi a regulaci chuti k jídlu.

Trávicí část slinivky břišní neboli exokrinní slinivka bere přibližně 80% hmoty orgánu. Skládá se z tisíců acini, malých bobulovitých struktur, které vylučují pankreatickou šťávu do malých kanálků.Spojují se a nakonec fúzují, než vypustí své sekrece do centrálního pankreatického vývodu, který sám fúzuje s běžným žlučovodem před vstupem do duodena u hlavní duodenální papily (obr. 2).

Asi 1-2,5 l pankreatická šťáva je produkována každý den dospělým pankreasem. Jak vysvětlili Agrawal a Aoun (2014), pankreatická šťáva se skládá převážně z:

• vody;
• hydrogenuhličitanových iontů;
• pankreatických enzymů.

Jednou z jeho klíčových rolí je neutralizace kyselosti v chymu procházejícího ze žaludku. To je zásadní, aby se zabránilo autodestrukci a ulceraci následujících částí GI traktu.

Slinivka břišní a produkce pankreatických enzymů

Kromě pankreatické šťávy slinivka také produkuje několik enzymů, které pokračují v duodenum, chemické trávení začalo v ústech a žaludku.

Pankreatická lipáza
Pankreatická lipáza je nejaktivnější ze střevních lipáz. Stejně jako slinné a žaludeční lipázy (viz část 1 a část 2) rozkládá triglyceridové tuky na mastné kyseliny a glycerol, přičemž pracuje převážně na kapičkách emulgovaného tuku vytvořených žlučovými solemi. Pro maximální aktivitu na kapičkách tuku vyžaduje pankreatická lipáza přítomnost malé proteinové koenzymové kolipázy, která je sama produkována slinivkou břišní (Ross et al, 2013).

Léky na hubnutí, jako je orlistat inhibují pankreatickou lipázu, čímž snižují trávení a vstřebávání tuků. Uvádí se, že orlistat snižuje absorpci tuku v potravě až o 30%. Užívání těchto léků je však často spojeno s vedlejšími účinky, jako je nadýmání břicha a průjem, protože nestrávené tuky se hromadí v tlustém střevě a dráždí ho (Qi, 2018; Al-Suwailem et al, 2006).

Pankreatická amyláza
Trávení sacharidů začíná v ústech slinnou amylázou (viz část 1). Stejně jako slinná amyláza, pankreatická amyláza napadá glykosidové vazby mezi sousedními molekulami glukózy v polysacharidech a štěpí škrob na maltózu. Protože katalyzuje trávení škrobu v lumen duodena (uvnitř duodena), nazývá se také luminální amyláza (Williams, 2019).

Pankreatická amyláza může fungovat v širokém rozmezí neutrálního až alkalického pH. . Amylázy jsou nejúčinnější v prostředí s neutrálním až zásaditým pH. V kyselém prostředí žaludku se aktivita slinné amylázy zpomaluje, ale v alkalickém prostředí dvanáctníku se obnovuje enzymatické trávení sacharidů.

Pankreatické proteázy

Trávení bílkovinami začíná v žaludek, kde pepsin napadá peptidové vazby velkých molekul a štěpí proteiny na menší řetězce aminokyselin nazývaných polypeptidy (viz část 2). Další fáze trávení bílkovin závisí na několika pankreatických proteázách:

• Trypsin;
• Chymotrypsin;
• karboxypeptidáza;
• elastáza .

Trypsin je hlavní proteáza přítomná v pankreatické šťávě. Aby se zabránilo autodestrukci a poškození pankreatických acinů a kanálků, je zpočátku vylučován jako neaktivní prekurzor (nebo zymogen) trypsinogen. Jakmile se trypsinogen nachází v lumen duodena, přeměňuje se na trypsin působením enzymu enteropeptidázy (nebo enterokinázy), který je produkován slizničními buňkami duodena a jejuna. Trypsin poté katalyzuje aktivaci ostatních pankreatických zymogenů na jejich aktivní formy chymotrypsin, karboxypeptidázu a elastázu (Goodman, 2010).

Karboxypeptidáza – exopeptidáza – katalyzuje odstranění jednotlivých aminokyselin z konců proteinu a polypeptidové molekuly, které postupně zmenšují svou délku. Trypsin, chymotrypsin a elastáza – všechny endopeptidázy – napadají peptidové vazby v centrálních částech proteinů a polypeptidů. To má za následek tvorbu menších řetězců aminokyselin nazývaných peptidy (obr. 4), které jsou následně tráveny v jejunu a ileu působením střevní peptidázy (viz část 4).

Pankreatické nukleázy
Veškeré jídlo konzumované člověkem pochází z rostlin, zvířat, hub nebo bakteriální zdroje. Protože všechny buňky, bez ohledu na jejich původ, obsahují deoxyribonukleovou kyselinu (DNA) a ribonukleovou kyselinu (RNA), může je lidské tělo strávit rozložením na základní stavební kameny, které se nazývají nukleotidy. DNA se skládá ze čtyř hlavních nukleotidových bází: adenin, cytosin, guanin a thymin; RNA má stejné báze, kromě toho, že thymin je nahrazen uracilem (Knight and Andrade, 2018).

Pankreatická šťáva obsahuje pankreatické nukleázy DNáza a RNáza, enzymy, které štěpí DNA a RNA (VanPutte et al, 2017). Trávení nukleových kyselin umožňuje recyklaci některých nukleotidových bází a jejich použití jako stavebních kamenů pro syntézu lidské DNA během dělení buněk a pro RNA během procesu transkripce, která předchází syntéze proteinů.

Minerální absorpce v duodenu

Duodenum je primárně věnováno trávení, ale přítomnost krátkých klků v relativně malém množství naznačuje, že zde dochází také k určité absorpci živin. V duodenu je absorbováno malé množství cukrů, aminokyselin a tuků, ale velké množství minerálů (železo, vápník, fosfor a stopové prvky zinku a mědi) (Kiela a Ghishan, 2016). Pacienti, kteří měli rozsáhlou ulceraci nebo rakovinu, která si vyžádala odstranění celého duodena nebo jeho části, možná budou muset užívat minerální doplňky ke kompenzaci snížené absorpce minerálů.

Běžné problémy

Duodenal ulcerace

„Peptický vřed“ je zastřešující termín používaný k popisu vředů v žaludku nebo dvanáctníku. Žaludeční a duodenální vředy se dříve přisuzovaly stresu a špatné stravě – zejména konzumaci mastných a kořeněných jídel -, ale nyní se připouští, že hlavním srážecím faktorem je infekce Helicobacter pylori (viz část 2). Užívání nesteroidních protizánětlivých léků významně zvyšuje riziko peptických vředů (Kaur et al, 2012).

Příznaky žaludečních a duodenálních vředů jsou velmi podobné. Pacienti často pociťují pálivou epigastrickou bolest, často označovanou jako „hlodání“, a mohou ukazovat na její místo. Někteří s duodenálními vředy pociťují bolest buď na lačný žaludek nebo se vyskytují dvě až tři hodiny po konzumaci jídla, což odpovídá době vyprazdňování žaludku. Jediným způsobem, jak lokalizovat peptický vřed s absolutní jistotou, je jeho vizualizace, obvykle pomocí endoskopie.

Duodenální vředy je nutné léčit kvůli riziku perforace a život ohrožujících komplikací, jako je peritonitida a sepse. . Stejně jako u žaludečních vředů (viz část 2) se léčba opírá o kombinaci inhibitoru protonové pumpy ke snížení sekrece žaludeční kyseliny a dvou antibiotik k eradikaci infekce H. pylori (trojitá terapie) (Narayanan et al, 2018).

Žlučové kameny

Žlučové kameny jsou jednou z nejčastějších patologií GI traktu, obvykle se tvoří v důsledku konsolidace žlučových solí a cholesterolu. Mnoho lidí má ve svém žlučníku sbírku kamenitých usazenin připomínajících mokrý písek, známých jako žlučový kal. V průběhu času se částice mohou agregovat a vytvořit žlučový kámen. Mnoho učebnic uvádí „pět F“ – ženských, spravedlivých, tlustých, čtyřiceti a plodných – jako hlavních rizikových faktorů pro rozvoj žlučových kamenů, ale tato kritéria jsou nyní považována za špatné ukazatele rizika. Avšak být ženami, nadváhou a středním věkem jsou uznávané rizikové faktory.

Mnoho lidí, kteří mají žlučové kameny, o nich neví, protože obvykle nezpůsobují příznaky, pokud nezačnou ze žluči cestovat. měchýř. Každý rok se u 2–4% lidí s žlučovými kameny objeví příznaky (Gurusamy a Davidson, 2014). Biliární kolika – bolest spojená s žlučovými kameny – se obvykle objevuje, když žlučové kameny opouštějí žlučník a začínají se škrábat po vysoce inervovaných žlučovodech. Obvykle se vyskytuje v pravém horním kvadrantu a obvykle vyzařuje do zad, zejména kolem pravé lopatky. Biliární kolika, popsaná jako bolestivě bolestivá, s epizodami obvykle trvajícími 1–5 hodin, je často spojena s nevolností, zvracením a nadýmáním. Bolest je tak intenzivní, že k jejímu zmírnění jsou často zapotřebí opioidy.

Žlučový kámen, který se zasekne ve žlučovodu, může vést k obstrukční žloutence. Dva žlučové pigmenty bilirubin a biliverdin se hromadí v játrech a přetékají do krve, což způsobuje tmavou barvu moči. Nakonec promění kůži a bělmo (oční bělmo) na zelenožlutou barvu, která je typická pro žloutenku.

U pacientů, kteří mají asymptomatické žlučové kameny, je obvykle třeba bdělé čekání. , zatímco National Institute for Health and Care Excellence (2014) doporučuje odstranění žlučníku (cholecystektomii) u pacientů se symptomy; to se obvykle provádí laparoskopií (Gurusamy a Davidson, 2014).

Pacienti, kterým byl odstraněn žlučník, jsou méně efektivní při trávení tuků; to znamená, že nestrávený tuk se přenáší do tlustého střeva, kde může dráždit sliznici. Tito pacienti jsou náchylní k opakujícím se průjmům s velkým množstvím páchnoucí, bledě zbarvené a olejovité stolice (steatorea).

Pankreatitida

Pankreatitida je zánět slinivky břišní, který může vést trvalé jizvy a strukturální poškození měkkých tkání a život ohrožující komplikace. Akutní pankreatitida je obvykle způsobena žlučovými kameny, které prošly společným žlučovodem a uvízly v poloze, kde brání pankreatickému vývodu. Pankreatická šťáva se zachytí ve slinivce břišní a pankreatické enzymy mohou začít trávit vnitřní tkáň pankreatu, což způsobí silný zánět a bolest.

Akutní pankreatitida může být také způsobena nadměrnou konzumací alkoholu a je spojena zejména s nadměrným pitím. Přesný mechanismus je nejasný, ale předpokládá se, že alkohol může aktivovat pankreatické enzymy, zatímco jsou stále v pankreatu, což vede k autodigestaci a zánětu. Pankreatitida je také často pozorována u pacientů s cystickou fibrózou a může být vyvolána některými léky, jako je antibiotikum tetracyklin.

Příznaky pankreatitidy jsou podobné jako u žlučových kamenů, přičemž bolest v horní části břicha vyzařuje do zad . Bolest se po jídle často zhoršuje a může být spojena s horečkou. Někteří pacienti pociťují úlevu, když se předkloní. Většina případů mírné pankreatitidy se vyřeší a příznaky postupně zmizí přibližně po týdnu. Těžké případy však často vyžadují hospitalizaci, případně na oddělení vysoké závislosti, a opiáty k úlevě od bolesti. I při léčbě má akutní pankreatitida celkovou úmrtnost kolem 10–15%, u pacientů se závažným onemocněním stoupá na 30–40% (Meher et al, 2015).

Nevyřešená akutní pankreatitida se může změnit na chronickou pankreatitida, nejčastěji u pacientů se závislostí na alkoholu. To se vyznačuje nejen chronickou bolestí, ale také dlouhodobým zánětem slinivky břišní, který může vést k progresivní fibróze tkáně v důsledku ukládání kolagenní tkáně jizvy. Chronická pankreatitida může poškodit exokrinní i endokrinní pankreas; když je zničeno více než 90% exokrinního pankreatu, vyvíjí se exokrinní nedostatečnost pankreatu (PEI) a normální trávení již nemůže probíhat. PEI se nejčastěji projevuje jako špatné trávení tuků vedoucí k steatorea.

Přibližně 50% pacientů s chronickou pankreatitidou také trpí významným poškozením endokrinního pankreatu a progresivní ztrátou ostrůvků pankreatu, což může vést k cukrovce ( Pham and Forsmark, 2018). Špatné trávení tuků – ať už v důsledku PEI, onemocnění žlučníku nebo cholecystektomie – může zhoršit vstřebávání klíčových vitamínů rozpustných v tucích, takže pacienti možná budou muset užívat doplňky, aby se vyhnuli nedostatkům.

Rakovina pankreatu

Každý rok je přibližně 8 800 lidí diagnostikováno s rakovinou pankreatu, která ve Velké Británii způsobuje přibližně 5,2% úmrtí na rakovinu. Jedná se o nejsmrtelnější z běžných druhů rakoviny s pětiletým přežitím pod 5% (Pancreatic Cancer UK, 2015). Předpokládá se, že rakovina pankreatu předběhne rakovinu prsu jako čtvrtou nejčastější příčinu úmrtí na rakovinu do roku 2030 (Pancreatic Cancer UK, 2015). Věk je hlavním rizikovým faktorem a většina případů je diagnostikována po 50. roce života. Mezi ovlivnitelné rizikové faktory patří kouření, obezita a nečinnost.

Přibližně 95% karcinomů pankreatu se vyskytuje v exokrinním pankreatu. Zbývajících 5% ovlivňuje endokrinní pankreas; jsou obecně méně agresivní a mají lepší prognózu. Symptomy spojené s rakovinou pankreatu se obvykle nevyskytují, dokud není onemocnění poměrně pokročilé; zahrnují neočekávanou ztrátu hmotnosti, nepohodlí a / nebo bolest břicha, steatorea, nevolnost a někdy cukrovku.

Rakovina pankreatu je obvykle léčena chirurgickým zákrokem, který může být léčivý (pokud je nádor objeven dříve) nebo zmírňující bolest. Mnoho pacientů může také podstoupit chemoterapii nebo radioterapii s cílem zmenšit velikost nádoru (Kleeff et al, 2016). Léčba specificky zaměřená na nádorové buňky pankreatu byla nedávno vyvinuta, ale dosud není široce dostupná (Amanam a Chung, 2018).