Mave-tarmkanalen 3: tolvfingertarmen, leveren og bugspytkirtlen

Introduktion

Del 1 og del 2 i vores serie om mave-tarmkanalen (GI) så på mundens, spiserørens og maves rolle i mekanisk og kemisk fordøjelse. Denne tredje del af serien dækker duodenumets anatomi og funktion – det første segment i tyndtarmen – og rollen som de to vigtigste fordøjelsesorganer i fordøjelsen, leveren og bugspytkirtlen. Det beskriver også almindelige patologier, der påvirker disse dele af mave-tarmkanalen.

Duodenumets anatomi

Duodenum (fig. 1) er U-formet og cirka 25-38 cm lang (Lopez og Khorasani-Zadeh, 2019). Den består af fire regioner:

• Superior-region: et forstørret øvre område på ca. 2 cm kaldet duodenal pære, som fortsætter den pyloriske lukkemuskel og er forbundet med leveren ved det hepatoduodenale ledbånd;
• Faldende region: dette strækker sig nedad i bughulen fra den overlegne duodenale bøjning; ca. halvvejs ned er den største duodenale papille, indgangsstedet for den fælles galdekanal og bugspytkirtelkanalen, som smelter sammen, inden de kommer ind i tolvfingertarmen. Indtrængen af galde- og bugspytkirtelsaft i tolvfingertarmen reguleres af en lille muskelring, Oddi-lukkemuskelen;
• Vandret eller tværgående region: den største del af tolvfingertarmen (10-12 cm lang) og hovedområde for mineralabsorption;
• Stigende region: dette passerer lidt opad i bughulen, før det tilsluttes jejunum ved duodenojejunal bøjning.

Duodenum er primært en region med kemisk fordøjelse. Det modtager sekreter fra leveren og bugspytkirtlen, og dets slimhinde indeholder et stort antal slimproducerende (bæger) celler og Brunners kirtler, der udskiller en vandig væske, der er rig på slim og bicarbonationer. Som i maven (se del 2) fungerer slim som en beskyttende barriere mod autodig fordøjelse og smører passage af kym.

Slimhinden i tolvfingertarmen indeholder også høje søjleformede epitelceller og strækker sig ind i cirkulære folder og fingerlignende fremspring (villi), som øger overfladearealet for næringsstofabsorption. Imidlertid er næringsstofabsorption ikke tolvfingertarmens specialitet og forekommer hovedsageligt længere nede i tyndtarmen i jejunum og ileum, hvor villi er længere, mere talrige og findes i større tæthed.

Hormonproduktion i tolvfingertarmen

Den pyloriske lukkemuskel, der adskiller mave og tolvfingertarm, åbnes med jævne mellemrum for at frigive små portioner sur chyme (se del 2). Denne pludselige stigning i surhed stimulerer frigivelsen af flere hormoner, herunder:

• Secretin;
• Cholecystokinin;
• Gastrisk hæmmende polypeptid (GIP);
• Vasoaktivt tarmpeptid (VIP).

Secretin

Secretin, et peptidhormon omfattende 27 aminosyrer, udskilles af de entero-endokrine S-celler i tolvfingertarmen og jejunum.Det stimulerer produktionen og frigivelsen af bicarbonationer i bugspytkirtlen. disse akkumuleres i bugspytkirtelsaften, hvilket giver den en alkalisk pH på omkring 8-8,6. Neutralisering af surhedsgrad af kym forhindrer beskadigelse af slimhinden i efterfølgende sektioner af mave-tarmkanalen og giver en pH-værdi, der er gunstig for aktiviteten af bugspytkirtlenzymer (Jun et al., 2016).

Cholecystokinin

Cholecystokinin (CCK) findes i flere former med et antal aminosyrer, der spænder fra fire til 83. Det frigives af de enteroendokrine I-celler i tolvfingertarmen og jejunum. Som Rehfeld (2017) forklarer, CCK:

• Hæmmer gastrisk tømning;
• Hjælper med at forhindre overfyldning af tolvfingertarmen;
• Stimulerer produktionen af bugspytkirtlenzymer;
• Stimulerer sammentrækningen af galdeblærens glatte muskelvæg, hvilket får den til at frigive galde;
• Afslapper lukkemuskelen i Oddi, så galde- og bugspytkirtelsaft frigives i tolvfingertarmen ;
• Forbedrer aktiviteten af Brunners kirtler og øger deres produktion af bicarbonatrige sekreter;
• Reducerer sultfølelser sammen med andre hormoner såsom bugspytkirtelpolypeptid.

Gastrisk inhiberende polypeptid

Syntetiseret af de enteroendokrine K-celler i duodenum og jejunum, GIP er et polypeptid omfattende omkring 42 aminosyrer. Som navnet antyder, hæmmer GIP frigivelsen af gastrisk sekretion i maven, hvilket hjælper med at undgå beskadigelse af tyndtarmen. Det fremmer også frigivelsen af insulin fra betacellerne i bugspytkirtlen (Pederson og McIntosh, 2016).

Vasoaktivt tarmpeptid

VIP er et neuropeptid bestående af 28 aminosyrer og produceret af nerveceller i hele mave-tarmkanalen. Dens rolle er dårligt forstået, men det menes at regulere sammensætningen af bugspytkirteljuice og gald samt blodgennemstrømning i tarmvæv. Imidlertid har VIP også effekter uden for mave-tarmkanalen: det inducerer perifer vasodilatation, hvorved blodtrykket sænkes, samtidig med at styrken af myokardiekontraktion øges. Det menes også at spille en rolle i reguleringen af immunresponser (Igarashi et al, 2011).

Kemisk fordøjelse i tolvfingertarmen

Kemisk fordøjelse i tolvfingertarmen er afhængig af sekretionen af to hovedorganer i mave-tarmkanalen:

• Lever, der producerer galde;
• Pancreas, der producerer bugspytkirtelsaft.

Galde- og bugspytkirtelsaft blandes og udledes i tolvfingertarmen hver gang Oddi lukkemuskel åbner under indflydelse af CCK.

Lever- og galdeproduktion

Leveren er det største indre organ i menneskekroppen; den vejer omkring 1,3 kg hos kvinder og 1,8 kg hos mænd. Placeret i den øverste højre kvadrant af maven, lige under membranen, har den over 500 dokumenterede funktioner. Dens væsentligste rolle i fordøjelsen er produktionen af galde, som koncentreres og opbevares i galdeblæren (figur 2). Hos en sund person frigiver leveren omkring 600 ml galde i tolvfingertarmen hver dag. Dette gøres i små mængder, når galdeblæren trækker sig sammen som svar på CCK (Hundt et al., 2019).

Galde er en gulgrøn væske, der hovedsagelig indeholder:

• Vand;
• Gallegesalte, herunder natriumtaurocholat og natriumglycocholat;
• Kolesterol;
• Fosfolipider;
• Galdepigmenter bilirubin og biliverdin, der kommer fra nedbrydningen af erytrocytter.

Galdesalte spiller en vigtig rolle i kemisk fordøjelse i tolvfingertarmen. De sænker overfladespændingen af store fedtkugler og får dem til at kollapse i mindre dråber (figur 3). Denne proces kaldes emulgering, da den skaber en emulsion af små fedtdråber med et større overfladeareal til efterfølgende nedbrydning af fedtfordøjende enzymer (lipaser). Fordøjelsen af fedt med galden og lipaser tillader også effektiv absorption af fedtopløselige vitaminer såsom vitamin A, D, E og K.

Produktion af bugspytkirtel og bugspytkirtel

bugspytkirtlen er en lille, langstrakt kirtel omkring 15 cm lang og vejer omkring 110 g ; det er placeret i sløjfen af duodenum og er dækket af den nedre del af maven (figur 2). Bugspytkirtlen er et vigtigt organ i det endokrine og fordøjelsessystemet og spiller nøgleroller i både reguleringen af blodglukoseniveauer og fordøjelsen.

Den endokrine del af bugspytkirtlen består af små klynger af celler kaldet øer af Langerhans, der producerer flere vigtige hormoner, der er involveret i at kontrollere blodsukkerniveauet og regulere appetitten.

Fordøjelsesdelen af bugspytkirtlen eller eksokrin bugspytkirtel optager omkring 80% af organets masse. Den består af tusinder af acini, små bærlignende strukturer, der udskiller bugspytkirteljuice i små kanaler.Disse forbinder og smelter til sidst, før de udleder deres sekreter i den centrale bugspytkirtelkanal, som i sig selv smelter sammen med den fælles galdekanal, inden de kommer ind i tolvfingertarmen ved den største duodenale papille (figur 2). bugspytkirtelsaft produceres hver dag af en voksen bugspytkirtel. Som forklaret af Agrawal og Aoun, (2014), består bugspytkirtelsaft hovedsagelig af:

• Vand;
• Bicarbonationer;
• Pankreas-enzymer.

En af dens nøgleroller er at neutralisere surhed i kymet, der kommer igennem fra maven. Dette er vigtigt for at forhindre autodig fordøjelse og sårdannelse i efterfølgende dele af mave-tarmkanalen.

Produktion af bugspytkirtel og bugspytkirtelenzym

Ud over bugspytkirtelsaft producerer bugspytkirtlen også flere enzymer, der fortsætter i tolvfingertarm, den kemiske fordøjelse startede i munden og maven.

Pankreaslipase – Pankreaslipase er den mest aktive af tarmlipaser. Ligesom spyt- og gastrisk lipaser (se del 1 og del 2) nedbryder det triglyceridfedt i fedtsyrer og glycerol og arbejder hovedsageligt på de emulgerede fedtdråber skabt af galdesalte. For maksimal aktivitet på fedtdråber kræver pancreaslipase tilstedeværelsen af det lille protein co-enzym colipase, som i sig selv produceres af bugspytkirtlen (Ross et al., 2013).

Vægttabsmidler som orlistat hæmmer bugspytkirtel-lipase og reducerer derved fordøjelsen og absorptionen af fedt. Orlistat rapporteres at reducere absorptionen af fedt i kosten med op til 30%. Imidlertid er brugen af sådanne lægemidler ofte forbundet med bivirkninger såsom oppustethed i maven og diarré, da ufordøjet fedt samler sig i tyktarmen og irriterer det (Qi, 2018; Al-Suwailem et al, 2006).

Bukspyttkjertelamylase
Kulhydratfordøjelse starter i munden med spytamylase (se del 1). Ligesom spytamylase angriber bugspytkirtelamylase de glykosidiske bindinger mellem tilstødende glucosemolekyler i polysaccharider og nedbryder stivelse til maltose. Da det katalyserer fordøjelse af stivelse i tolvfingertarmens lumen (inde i tolvfingertarmen) kaldes det også luminal amylase (Williams, 2019).

Bukspyttkjertelamylase kan fungere over et bredt neutralt til alkalisk pH-område . Amylaser er mest effektive i et miljø med en neutral til alkalisk pH. Aktiviteten af spytamylase sænkes i det sure miljø i maven, men den enzymatiske fordøjelse af kulhydrater genoptages i det alkaliske miljø i tolvfingertarmen.

Bukspyttkjertelproteaser

Proteinfordøjelse starter i maven, hvor pepsin angriber peptidbindingerne i store molekyler og nedbryder proteiner i mindre kæder af aminosyrer kaldet polypeptider (se del 2). Den næste fase af proteinfordøjelse er afhængig af adskillige bugspytkirtelproteaser:

• Trypsin;
• Chymotrypsin;
• Carboxypeptidase;
• Elastase .

Trypsin er den største protease til stede i bugspytkirtelsaft. For at undgå autodig fordøjelse og beskadigelse af pancreas acini og kanaler, udskilles det oprindeligt som det inaktive forløber (eller zymogen) trypsinogen. En gang i duodenal lumen omdannes trypsinogen til trypsin ved virkningen af enzymet enteropeptidase (eller enterokinase), der produceres af slimhindecellerne i tolvfingertarmen og jejunum. Trypsin katalyserer derefter aktiveringen af de andre pancreaszymogener i deres aktive former chymotrypsin, carboxypeptidase og elastase (Goodman, 2010).

Carboxypeptidase – en exopeptidase – katalyserer fjernelsen af enkelte aminosyrer fra enderne af protein og polypeptidmolekyler, der gradvist reducerer deres længde. Trypsin, chymotrypsin og elastase – alle endopeptidaser – angriber peptidbindingerne i de centrale dele af proteiner og polypeptider. Dette resulterer i dannelsen af mindre kæder af aminosyrer kaldet peptider (figur 4), som efterfølgende fordøjes i jejunum og ileum ved virkningen af tarmpeptidase (se del 4).

Pankreasnukleaser
Al mad, der forbruges af mennesker, kommer fra planter, dyr, svampe eller bakterielle kilder. Da alle celler, uanset deres oprindelse, indeholder deoxyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA), kan den menneskelige krop fordøje disse ved at nedbryde dem i deres byggesten, der kaldes nukleotider. DNA består af fire hovednukleotidbaser: adenin, cytosin, guanin og thymin; RNA har de samme baser, bortset fra at thymin erstattes af uracil (Knight og Andrade, 2018).

Bukspyttkjerteljuice indeholder pancreasnukleaserne DNase og RNase, enzymer der nedbryder DNA og RNA (VanPutte et al, 2017). Fordøjelsen af nukleinsyrer gør det muligt at genbruge nogle af nukleotidbaserne og bruge dem som byggesten til human DNA-syntese under celledeling og til RNA under transskriptionsprocessen, der går forud for proteinsyntese.

Mineralabsorption i tolvfingertarmen

Duodenum er primært dedikeret til fordøjelsen, men tilstedeværelsen af korte villi i relativt små tal indikerer, at en vis næringsstofabsorption også finder sted her. Små mængder sukker, aminosyrer og fedtstoffer, men store mængder mineraler (jern, calcium, fosfor og sporstoffer af zink og kobber) absorberes i tolvfingertarmen (Kiela og Ghishan, 2016). Patienter, der har haft omfattende sårdannelse eller kræft, der har krævet fjernelse af hele eller en del af tolvfingertarmen, skal muligvis tage mineraltilskud for at kompensere for nedsat mineralabsorption.

Almindelige problemer

Duodenal sårdannelse

Mavesår er et paraplyudtryk, der bruges til at beskrive sår i maven eller tolvfingertarmen. Mavesår og tolvfingertarmsår blev tidligere tilskrevet stress og dårlig diæt – især forbruget af fedtede og krydrede fødevarer – men det accepteres nu, at infektion med Helicobacter pylori er den største udfældningsfaktor (se del 2). Brugen af ikke-steroide antiinflammatoriske lægemidler øger risikoen for mavesår signifikant (Kaur et al., 2012).

Symptomer på mavesår er meget ens. Patienter oplever ofte en brændende epigastrisk smerte, ofte beskrevet som gnaving, og kan pege på dens placering. Nogle med sår i tolvfingertarmen oplever smerter enten på tom mave eller forekommer to til tre timer efter madforbrug, som stiger med gastrisk tømningstid. Den eneste måde at lokalisere et peptisk mavesår på med absolut sikkerhed er imidlertid at visualisere det, normalt via endoskopi.

Sår i tolvfingertarmen skal behandles på grund af risikoen for perforering og livstruende komplikationer såsom peritonitis og sepsis . Som med mavesår (se del 2) afhænger behandlingen af kombinationen af en protonpumpehæmmer for at reducere mavesyresekretion og to antibiotika for at udrydde H. pylori-infektion (tredobbelt terapi) (Narayanan et al, 2018).

Galdesten

Galdesten er en af de mest almindelige patologier i mave-tarmkanalen, der normalt dannes som et resultat af konsolidering af galdesalte og kolesterol. Mange mennesker har i deres galdeblære en samling af grusomme aflejringer, der ligner vådt sand, kendt som galdeslam. Over tid kan partiklerne aggregeres for at danne en gallesten. Mange lærebøger citerer de fem Fer – kvinder, retfærdige, fede, fyrre og frugtbare – som vigtige risikofaktorer for udvikling af galdesten, men disse kriterier betragtes nu som dårlige indikatorer for risiko. At være kvinde, være overvægtig og være midaldrende er dog anerkendte risikofaktorer.

Mange mennesker, der har galdesten, er uvidende om dem, da de normalt ikke forårsager symptomer, medmindre de begynder at rejse ud af galden blære. Hvert år oplever omkring 2-4% af mennesker med galdesten symptomer (Gurusamy og Davidson, 2014). Galdekolik – smerten forbundet med galdesten – opstår normalt, når galdesten forlader galdeblæren og begynder at skrabe sig langs de stærkt innerverede galdekanaler. Det opleves normalt i den øverste højre kvadrant og stråler ofte bagud, især omkring højre skulderblad. Galdekolik, beskrevet som smertefuldt smertefuld, med episoder, der typisk varer 1-5 timer, er ofte forbundet med kvalme, opkastning og oppustethed. Smerten er så intens, at opioider ofte kræves for at lindre dem.

En galdesten, der sidder fast i galdegangen, kan føre til obstruktiv gulsot. De to galdepigmenter bilirubin og biliverdin ophobes i leveren og spilder ud i blodet, hvilket får urinen til at være mørk farvet. De vender til sidst huden og scleraen (det hvide i øjnene) til den grøn-gule farve, der er typisk for gulsot.

Hos patienter, der har asymptomatiske galdesten, er opmærksom ventetid normalt den tilgang, der skal anvendes , mens National Institute for Health and Care Excellence (2014) anbefaler fjernelse af galdeblæren (kolecystektomi) for dem med symptomer; dette gøres normalt ved laparoskopi (Gurusamy og Davidson, 2014).

Patienter, der har fået fjernet deres galdeblære, er mindre effektive, når det gælder fordøjelse af fedt; dette betyder, at ufordøjet fedt overføres til tyktarmen, hvor det kan irritere slimhinden. Disse patienter er modtagelige for tilbagevendende diarré med store mængder af ildelugtende, blegfarvet og fedtet afføring (steatorrhoea).

Pankreatitis

Pancreatitis er en betændelse i bugspytkirtlen, der kan føre til permanent ardannelse og strukturelle skader på blødt væv og livstruende komplikationer. Akut pancreatitis er almindeligvis forårsaget af galdesten, der har rejst langs den fælles galdekanal og er fanget i en position, hvor de forhindrer bugspytkirtelkanalen. Bukspyttkjerteljuice bliver fanget i bugspytkirtlen, og enzymer i bugspytkirtlen kan begynde at fordøje det indre bugspytkirtelvæv og udløse alvorlig betændelse og smerte.

Akut pancreatitis kan også være forårsaget af overdreven indtagelse af alkohol og er især forbundet med overdreven drikke. Den nøjagtige mekanisme er uklar, men det antages, at alkohol kan aktivere bugspytkirtlenzymer, mens de stadig er i bugspytkirtlen, hvilket fører til autodig fordøjelse og betændelse. Pancreatitis ses også ofte hos patienter med cystisk fibrose og kan udløses af visse lægemidler, såsom antibiotikum tetracyclin.

Symptomerne på pancreatitis ligner dem på galdesten, hvor øvre mavesmerter udstråler i ryggen . Smerten bliver ofte værre efter at have spist og kan være forbundet med feber. Nogle patienter oplever lindring, når de læner sig fremad. De fleste tilfælde af mild pancreatitis forsvinder, og symptomerne forsvinder gradvist efter ca. en uge. Imidlertid kræver alvorlige tilfælde ofte indlæggelse på hospitalet, muligvis i en enhed med høj afhængighed, og opioider til smertelindring. Selv under behandling har akut pancreatitis en samlet dødelighed på ca. 10-15%, der stiger til 30-40% hos patienter med svær sygdom (Meher et al., 2015).

Uopklaret akut pancreatitis kan blive kronisk pancreatitis, oftest set hos patienter med alkoholafhængighed. Dette er ikke kun karakteriseret ved kronisk smerte, men også ved langvarig betændelse i bugspytkirtlen, der kan føre til progressiv vævsfibrose som et resultat af aflejring af kollagen arvæv. Kronisk pancreatitis kan beskadige både den eksokrine og endokrine bugspytkirtel; når mere end 90% af den eksokrine bugspytkirtel ødelægges, udvikler bugspytkirtlen eksokrin insufficiens (PEI), og normal fordøjelse kan ikke længere finde sted. PEI manifesteres oftest som dårlig fordøjelse af fedt, der fører til steatorré.

Omkring 50% af patienterne med kronisk pancreatitis oplever også betydelig skade på den endokrine bugspytkirtel og et progressivt tab af bugspytkirtlen, hvilket kan føre til diabetes ( Pham og Forsmark, 2018). Dårlig fordøjelse af fedt – uanset om det skyldes PEI, galdeblære sygdom eller kolecystektomi – kan forringe absorptionen af vigtige fedtopløselige vitaminer, så patienterne kan være nødt til at tage kosttilskud for at undgå mangler.

Kræft i bugspytkirtlen h4 Hvert år diagnosticeres omkring 8.800 mennesker med kræft i bugspytkirtlen, hvilket forårsager omkring 5,2% af kræftdødsfald i Storbritannien. Det er den mest dødbringende af de almindelige kræftformer, med fem års overlevelsesrate under 5% (Pancreatic Cancer UK, 2015). Kræft i bugspytkirtlen forventes at overhale brystkræft som den fjerde mest almindelige årsag til kræftdød inden 2030 (Pancreatic Cancer UK, 2015). Alder er den vigtigste risikofaktor, og de fleste tilfælde diagnosticeres efter 50 år. Modificerbare risikofaktorer inkluderer rygning, fedme og inaktivitet.

Omkring 95% af kræft i bugspytkirtlen opstår i den eksokrine bugspytkirtel. De resterende 5% påvirker den endokrine bugspytkirtel; de er generelt mindre aggressive og har en bedre prognose. Symptomer forbundet med kræft i bugspytkirtlen er normalt ikke til stede, før sygdommen er ret avanceret; de inkluderer uventet vægttab, ubehag i maven og / eller smerter, steatorré, kvalme og undertiden diabetes.

Kræft i bugspytkirtlen behandles normalt med kirurgi, som kan være helbredende (hvis tumoren opdages tidligt) eller palliativ. Mange patienter kan også gennemgå kemoterapi eller strålebehandling med det formål at reducere tumorens størrelse (Kleeff et al, 2016). Behandlinger, der specifikt er rettet mod tumorceller i bugspytkirtlen, er for nylig blevet udviklet, men er endnu ikke bredt tilgængelige (Amanam og Chung, 2018).