Maag-darmkanaal 3: de twaalfvingerige darm, lever en pancreas

Inleiding

In deel 1 en deel 2 in onze serie over het maagdarmkanaal (GI) werd gekeken naar de rol van de mond, slokdarm en maag bij mechanische en chemische vertering. Dit derde deel van de serie behandelt de anatomie en functie van de twaalfvingerige darm – het eerste segment van de dunne darm – en de rol van de twee belangrijkste hulporganen van de spijsvertering, de lever en de alvleesklier. Het beschrijft ook algemene pathologieën die deze delen van het maagdarmkanaal aantasten.

Anatomie van de twaalfvingerige darm

De twaalfvingerige darm (Fig 1) is U-vormig en ongeveer 25-38 cm lang (Lopez en Khorasani-Zadeh, 2019). Het bestaat uit vier regios:

• Superieur gebied: een vergroot bovenste gebied van ongeveer 2 cm, de duodenale bulb genaamd, die de pylorus sluitspier voortzet en is verbonden met de lever door het hepatoduodenale ligament;
• Dalend gebied: dit strekt zich naar beneden uit in de buikholte vanaf de superieure duodenumbuiging; ongeveer halverwege is de belangrijkste duodenale papilla, het toegangspunt van de gemeenschappelijke galwegen en de alvleesklier, die samensmelten voordat ze de twaalfvingerige darm binnengaan. Het binnendringen van gal en pancreassap in de twaalfvingerige darm wordt gereguleerd door een kleine spierring, de sluitspier van Oddi;
• Horizontaal of transversaal gebied: het grootste deel van de twaalfvingerige darm (10-12 cm lang) en de belangrijkste gebied van minerale absorptie;
• Stijgend gebied: dit gaat iets omhoog in de buikholte voordat het aansluit op het jejunum bij de duodenojejunale buiging.

De twaalfvingerige darm is in de eerste plaats een regio van chemische vertering. Het ontvangt afscheidingen van de lever en pancreas, en het slijmvlies bevat grote aantallen slijmproducerende (slijmbeker) cellen en de klieren van Brunner, die een waterige vloeistof afscheiden die rijk is aan slijm en bicarbonaationen. Net als in de maag (zie deel 2), fungeert slijm als een beschermende barrière tegen autodigestie en smeert het de doorgang van maagbrij.

Het slijmvlies van de twaalfvingerige darm bevat ook hoge kolomepitheelcellen en strekt zich uit tot cirkelvormige plooien en vingervormige uitsteeksels (villi), die het oppervlak voor opname van voedingsstoffen vergroten. De opname van voedingsstoffen is echter niet de specialiteit van de twaalfvingerige darm en vindt voornamelijk plaats verderop in de dunne darm in het jejunum en ileum, waar de villi langer en talrijker zijn en met een grotere dichtheid worden aangetroffen.

Hormoonproductie in de twaalfvingerige darm

De pylorus sfincter, die de maag en de twaalfvingerige darm scheidt, gaat periodiek open om kleine porties zure chymus vrij te geven (zie deel 2). Deze plotselinge toename van de zuurgraad stimuleert de afgifte van verschillende hormonen, waaronder:

• Secretin;
• Cholecystokinine;
• Maagremmend polypeptide (GIP);
• Vasoactief intestinaal peptide (VIP).

Secretin

Secretine, een peptidehormoon dat 27 aminozuren omvat, wordt uitgescheiden door de entero-endocriene S-cellen van de twaalfvingerige darm en jejunum.Het stimuleert de productie en afgifte van bicarbonaationen door de alvleesklier; deze hopen zich op in het pancreassap, waardoor het een alkalische pH krijgt van ongeveer 8-8,6. Het neutraliseren van de zuurgraad van chymus voorkomt schade aan het slijmvlies in volgende delen van het maagdarmkanaal en zorgt voor een pH die gunstig is voor de activiteit van pancreasenzymen (Jun et al, 2016).

Cholecystokine

Cholecystokinine (CCK) bestaat in verschillende vormen met een aantal aminozuren variërend van vier tot 83. Het wordt afgegeven door de entero-endocriene I-cellen van de twaalfvingerige darm en jejunum. Zoals Rehfeld (2017) uitlegt, CCK:

• Remt de maaglediging;
• Helpt overvulling van de twaalfvingerige darm te voorkomen;
• Stimuleert de productie van pancreasenzymen;
• Stimuleert de samentrekking van de gladde spierwand van de galblaas, waardoor deze gal afgeeft;
• Ontspant de sfincter van Oddi, waardoor gal en pancreassap in de twaalfvingerige darm kunnen worden afgegeven ;
• Verbetert de activiteit van de klieren van Brunner, waardoor hun productie van bicarbonaatrijke afscheidingen toeneemt;
• Vermindert het hongergevoel, samen met andere hormonen zoals pancreaspolypeptide.

Maagremmend polypeptide

Gesynthetiseerd door de entero-endocriene K-cellen van de twaalfvingerige darm en jejunum, is GIP een polypeptide dat ongeveer 42 aminozuren omvat. Zoals de naam doet vermoeden, remt GIP de afgifte van maagafscheidingen in de maag, waardoor schade aan de dunne darm wordt voorkomen. Het bevordert ook de afgifte van insuline door de bètacellen van de pancreas (Pederson en McIntosh, 2016).

Vasoactief intestinaal peptide

VIP is een neuropeptide dat uit 28 aminozuren bestaat en wordt geproduceerd door zenuwcellen door het maagdarmkanaal. Zijn rol is slecht begrepen, maar men denkt dat het de samenstelling van pancreassap en gal reguleert, evenals de bloedstroom in het darmweefsel. VIP heeft echter ook effecten buiten het maagdarmkanaal: het veroorzaakt perifere vasodilatatie, waardoor de bloeddruk wordt verlaagd, terwijl de kracht van de myocardcontractie wordt vergroot. Aangenomen wordt dat het ook een rol speelt bij het reguleren van immuunresponsen (Igarashi et al, 2011).

Chemische vertering in de twaalfvingerige darm

Chemische vertering in de twaalfvingerige darm is afhankelijk van de secreties van de twaalfvingerige darm. twee belangrijke bijkomende organen van het maagdarmkanaal, de:

• lever, die gal produceert;
• Alvleesklier, die pancreassap produceert.

Gal en pancreassap worden gemengd en afgevoerd naar de twaalfvingerige darm elke keer dat de sluitspier van Oddi onder invloed van CCK opengaat. / p>

Lever- en galproductie

De lever is het grootste interne orgaan van het menselijk lichaam; het weegt ongeveer 1,3 kg bij vrouwen en 1,8 kg bij mannen. Gelegen in het kwadrant rechtsboven van de buik, net onder het middenrif, heeft het meer dan 500 gedocumenteerde functies. De belangrijkste rol bij de spijsvertering is de productie van gal, die wordt geconcentreerd en opgeslagen in de galblaas (figuur 2). Bij een gezond persoon geeft de lever elke dag ongeveer 600 ml gal af in de twaalfvingerige darm. Dit gebeurt in kleine hoeveelheden terwijl de galblaas samentrekt als reactie op CCK (Hundt et al, 2019).

Gal is een geelachtig groene vloeistof die voornamelijk bevat:

• Water;
• Galzouten, inclusief natriumtaurocholaat en natriumglycocholaat;
• cholesterol;
• fosfolipiden;
• galpigmenten bilirubine en biliverdine, die afkomstig zijn van de afbraak van erytrocyten.

Galzouten spelen een belangrijke rol bij de chemische vertering in de twaalfvingerige darm. Ze verlagen de oppervlaktespanning van grote vetbolletjes, waardoor ze in kleinere druppels uiteenvallen (figuur 3). Dit proces wordt emulgering genoemd, omdat het een emulsie creëert van kleine vetdruppeltjes met een groter oppervlak voor latere afbraak door vetverterende enzymen (lipasen). De vertering van vetten door gal en lipasen maakt ook de efficiënte opname van in vet oplosbare vitamines zoals vitamine A, D, E en K mogelijk.

Productie van pancreas- en pancreassap

De alvleesklier is een kleine, langwerpige klier van ongeveer 15 cm lang en weegt ongeveer 110 g ; het bevindt zich in de lus van de twaalfvingerige darm en wordt bedekt door het onderste deel van de maag (figuur 2). De alvleesklier is een belangrijk orgaan in het endocriene systeem en het spijsverteringsstelsel en speelt een sleutelrol bij zowel de regulering van de bloedglucosespiegels als de spijsvertering.

Het endocriene deel van de alvleesklier bestaat uit kleine clusters van cellen die eilandjes worden genoemd. Langerhans, die verschillende belangrijke hormonen produceren die betrokken zijn bij het reguleren van de bloedsuikerspiegel en het reguleren van de eetlust.

Het spijsverteringsgedeelte van de pancreas, of exocriene pancreas, neemt ongeveer 80% van de orgaanmassa in beslag. Het bestaat uit duizenden acini, kleine besachtige structuren die pancreassap afscheiden in kleine kanalen.Deze verbinden zich en smelten uiteindelijk voordat hun afscheidingen worden afgevoerd naar het centrale pancreaskanaal, dat zelf versmelt met het gemeenschappelijke galkanaal voordat het de twaalfvingerige darm binnendringt bij de belangrijkste duodenale papilla (figuur 2).

pancreassap wordt elke dag geproduceerd door een volwassen pancreas. Zoals uitgelegd door Agrawal en Aoun, (2014), bestaat pancreassap voornamelijk uit:

• Water;
• Bicarbonaationen;
• Pancreasenzymen. / li>

Een van de belangrijkste taken is het neutraliseren van de zuurgraad in de chymus die uit de maag komt. Dit is essentieel om autodigestie en ulceratie van volgende secties van het maagdarmkanaal te voorkomen.

Pancreas- en pancreasenzymproductie

Behalve pancreassap produceert de pancreas ook verschillende enzymen die in de twaalfvingerige darm, de chemische vertering begon in de mond en maag.

Pancreaslipase
Pancreaslipase is de meest actieve van de darmlipasen. Net als speeksel- en maaglipasen (zie deel 1 en deel 2), breekt het triglyceridevetten af in vetzuren en glycerol, waarbij het voornamelijk werkt op de geëmulgeerde vetdruppeltjes die door galzouten worden gevormd. Voor maximale activiteit op vetdruppeltjes vereist pancreaslipase de aanwezigheid van het kleine proteïne-co-enzym colipase, dat zelf wordt geproduceerd door de pancreas (Ross et al, 2013).

Geneesmiddelen voor gewichtsverlies zoals orlistat remmen pancreaslipase, waardoor de vertering en opname van vetten wordt verminderd. Orlistat vermindert naar verluidt de opname van voedingsvet met wel 30%. Het gebruik van dergelijke medicijnen gaat echter vaak gepaard met bijwerkingen zoals een opgeblazen gevoel in de buik en diarree, omdat onverteerde vetten zich verzamelen in de dikke darm en deze irriteren (Qi, 2018; Al-Suwailem et al, 2006).

Pancreasamylase
Koolhydraatvertering begint in de mond met speekselamylase (zie deel 1). Net als speekselamylase tast pancreasamylase de glycosidebindingen tussen aangrenzende glucosemoleculen in polysacchariden aan, waarbij zetmeel wordt afgebroken tot maltose. Omdat het de zetmeelvertering in het duodenumlumen (binnenruimte van de twaalfvingerige darm) katalyseert, wordt het ook luminale amylase genoemd (Williams, 2019).

Pancreasamylase kan functioneren over een breed neutraal tot alkalisch pH-bereik . Amylasen zijn het meest efficiënt in een omgeving met een neutrale tot alkalische pH. De activiteit van speekselamylase vertraagt in de zure omgeving van de maag, maar de enzymatische vertering van koolhydraten wordt hervat in de alkalische omgeving van de twaalfvingerige darm.

Pancreasproteasen

Eiwitvertering begint in de maag, waar pepsine de peptidebindingen van grote moleculen aanvalt en eiwitten afbreekt in kleinere ketens van aminozuren die polypeptiden worden genoemd (zie deel 2). De volgende fase van eiwitvertering is afhankelijk van verschillende pancreasproteasen:

• Trypsine;
• Chymotrypsine;
• Carboxypeptidase;
• Elastase .

Trypsine is het belangrijkste protease dat aanwezig is in pancreassap. Om autodigestie en schade aan de alvleesklier acini en ducts te voorkomen, wordt het aanvankelijk uitgescheiden als de inactieve precursor (of zymogeen) trypsinogeen. Eenmaal in het duodenale lumen wordt trypsinogeen omgezet in trypsine door de werking van het enzym enteropeptidase (of enterokinase), dat wordt geproduceerd door de mucosale cellen van het duodenum en jejunum. Trypsine katalyseert vervolgens de activering van de andere pancreaszymogenen in hun actieve vormen chymotrypsine, carboxypeptidase en elastase (Goodman, 2010).

Carboxypeptidase – een exopeptidase – katalyseert de verwijdering van enkele aminozuren uit de uiteinden van proteïne en polypeptidemoleculen, die hun lengte geleidelijk verminderen. Trypsine, chymotrypsine en elastase – allemaal endopeptidasen – vallen de peptidebindingen aan in de centrale delen van eiwitten en polypeptiden. Dit resulteert in het genereren van kleinere ketens van aminozuren, peptiden genaamd (Fig 4), die vervolgens worden verteerd in het jejunum en ileum door de werking van intestinale peptidase (zie deel 4).

Pancreasnucleasen
Alle voedsel dat door mensen wordt geconsumeerd, is afkomstig van planten, dieren, schimmels of bacteriële bronnen. Aangezien alle cellen, ongeacht hun oorsprong, deoxyribonucleïnezuur (DNA) en ribonucleïnezuur (RNA) bevatten, kan het menselijk lichaam deze verteren door ze af te breken in hun bouwstenen, de zogenaamde nucleotiden. DNA is samengesteld uit vier belangrijke nucleotidebasen: adenine, cytosine, guanine en thymine; RNA heeft dezelfde basen, behalve dat thymine is vervangen door uracil (Knight en Andrade, 2018).

Pancreassap bevat de pancreasnucleasen DNase en RNase, enzymen die DNA en RNA afbreken (VanPutte et al, 2017). Door de vertering van nucleïnezuren kunnen sommige van de nucleotidebasen worden gerecycled en gebruikt als bouwstenen voor de synthese van menselijk DNA tijdens de celdeling en voor RNA tijdens het transcriptieproces dat voorafgaat aan de eiwitsynthese.

Opname van mineralen in de twaalfvingerige darm

De twaalfvingerige darm is voornamelijk gewijd aan de spijsvertering, maar de aanwezigheid van korte villi in relatief kleine aantallen geeft aan dat hier ook enige opname van voedingsstoffen plaatsvindt. Kleine hoeveelheden suikers, aminozuren en vetten, maar grote hoeveelheden mineralen (ijzer, calcium, fosfor en sporenelementen van zink en koper) worden opgenomen in de twaalfvingerige darm (Kiela en Ghishan, 2016). Patiënten die uitgebreide ulceratie of kanker hebben gehad waarbij de twaalfvingerige darm geheel of gedeeltelijk moet worden verwijderd, moeten mogelijk minerale supplementen gebruiken om de verminderde opname van mineralen te compenseren.

Veelvoorkomende problemen

Duodenum ulceratie

Maagzweer is een overkoepelende term die wordt gebruikt om zweren in de maag of de twaalfvingerige darm te beschrijven. Maag- en duodenumzweren werden vroeger toegeschreven aan stress en slechte voeding – met name de consumptie van vettig en gekruid voedsel – maar nu wordt aangenomen dat infectie met Helicobacter pylori de belangrijkste versnellende factor is (zie deel 2). Het gebruik van niet-steroïde anti-inflammatoire geneesmiddelen verhoogt het risico op maagzweren aanzienlijk (Kaur et al, 2012).

Symptomen van maag- en duodenumzweren lijken sterk op elkaar. Patiënten ervaren vaak een brandende epigastrische pijn, vaak omschreven als ‘knagen’, en kunnen de locatie aanwijzen. Sommigen met zweren aan de twaalfvingerige darm ervaren pijn op een lege maag of treden twee tot drie uur na voedselconsumptie op, wat overeenkomt met de tijden van maaglediging. De enige manier om een maagzweer met absolute zekerheid te lokaliseren, is door deze te visualiseren, meestal via endoscopie.

Duodenumzweren moeten worden behandeld vanwege het risico op perforatie en levensbedreigende complicaties zoals peritonitis en sepsis . Net als bij maagzweren (zie deel 2), berust de behandeling op de combinatie van een protonpompremmer om de maagzuursecretie te verminderen en twee antibiotica om H. pylori-infectie uit te roeien (drievoudige therapie) (Narayanan et al, 2018).

Galstenen

Galstenen zijn een van de meest voorkomende pathologieën van het maagdarmkanaal en worden meestal gevormd als gevolg van de consolidatie van galzouten en cholesterol. Veel mensen hebben in hun galblaas een verzameling gruizige afzettingen die op nat zand lijken, ook wel galslib genoemd. Na verloop van tijd kunnen de deeltjes zich verzamelen om een galsteen te vormen. Veel studieboeken noemen de ‘vijf Fs’ – vrouwelijk, blond, dik, veertig en vruchtbaar – als belangrijke risicofactoren voor het ontwikkelen van galstenen, maar deze criteria worden nu beschouwd als slechte risicofactoren. Vrouw zijn, overgewicht hebben en van middelbare leeftijd zijn, zijn echter erkende risicofactoren.

Veel mensen met galstenen zijn zich er niet van bewust, omdat ze gewoonlijk geen symptomen veroorzaken, tenzij ze uit de gal beginnen te reizen. blaas. Elk jaar ervaart ongeveer 2-4% van de mensen met galstenen symptomen (Gurusamy en Davidson, 2014). Galkoliek – de pijn die gepaard gaat met galstenen – treedt meestal op wanneer galstenen de galblaas verlaten en zich een weg banen langs de sterk geïnnerveerde galkanalen. Het wordt meestal ervaren in het kwadrant rechtsboven en straalt gewoonlijk naar achteren uit, vooral rond het rechterschouderblad. Galkoliek, beschreven als pijnlijk pijnlijk, met periodes die doorgaans 1-5 uur duren, wordt vaak geassocieerd met misselijkheid, braken en een opgeblazen gevoel. De pijn is zo intens dat er vaak opioïden nodig zijn om deze te verlichten.

Een galsteen die vastzit in het galkanaal kan leiden tot obstructieve geelzucht. De twee galpigmenten bilirubine en biliverdine hopen zich op in de lever en lopen over in het bloed, waardoor de urine donker van kleur wordt. Ze veranderen uiteindelijk de huid en de sclera (oogwit) in de groenachtig gele kleur die typerend is voor geelzucht.

Bij patiënten met asymptomatische galstenen is waakzaam wachten meestal de aanpak die moet worden gevolgd , terwijl het National Institute for Health and Care Excellence (2014) de verwijdering van de galblaas (cholecystectomie) aanbeveelt voor mensen met symptomen; dit wordt meestal gedaan door middel van laparoscopie (Gurusamy en Davidson, 2014).

Patiënten bij wie de galblaas is verwijderd, zijn minder efficiënt als het gaat om het verteren van vetten; dit betekent dat onverteerd vet wordt overgedragen naar de dikke darm, waar het het slijmvlies kan irriteren. Deze patiënten zijn vatbaar voor terugkerende diarree met overvloedige hoeveelheden stinkende, bleekgekleurde en olieachtige ontlasting (steatorroe).

Pancreatitis

Pancreatitis is een ontsteking van de alvleesklier die kan leiden tot permanente littekens en structurele schade aan zacht weefsel en levensbedreigende complicaties. Acute pancreatitis wordt vaak veroorzaakt door galstenen die langs het gemeenschappelijke galkanaal zijn gereisd en vast komen te zitten in een positie waar ze het pancreaskanaal blokkeren. Pancreassap komt vast te zitten in de pancreas en pancreasenzymen kunnen het interne pancreasweefsel gaan verteren, wat ernstige ontstekingen en pijn veroorzaakt.

Acute pancreatitis kan ook worden veroorzaakt door overmatig alcoholgebruik en wordt vooral in verband gebracht met drankmisbruik. Het exacte mechanisme is onduidelijk, maar men denkt dat alcohol pancreasenzymen kan activeren terwijl ze zich nog in de pancreas bevinden, wat kan leiden tot autodigestie en ontsteking. Pancreatitis wordt ook vaak gezien bij patiënten met cystische fibrose en kan worden veroorzaakt door bepaalde medicijnen, zoals het antibioticum tetracycline.

De symptomen van pancreatitis zijn vergelijkbaar met die van galstenen, waarbij pijn in de bovenbuik uitstraalt naar de rug . De pijn wordt vaak erger na het eten en kan gepaard gaan met koorts. Sommige patiënten ervaren verlichting als ze voorover leunen. De meeste gevallen van milde pancreatitis verdwijnen en de symptomen verdwijnen geleidelijk na ongeveer een week. Ernstige gevallen vereisen echter vaak ziekenhuisopname, mogelijk in een afdeling met hoge afhankelijkheid, en opioïden voor pijnverlichting. Zelfs met behandeling heeft acute pancreatitis een totale mortaliteit van ongeveer 10-15%, oplopend tot 30-40% bij patiënten met een ernstige ziekte (Meher et al, 2015).

Onopgeloste acute pancreatitis kan chronisch worden pancreatitis, meestal gezien bij patiënten met alcoholverslaving. Dit wordt niet alleen gekenmerkt door chronische pijn, maar ook door langdurige ontsteking van de alvleesklier die kan leiden tot progressieve weefselfibrose als gevolg van de afzetting van collageen littekenweefsel. Chronische pancreatitis kan zowel de exocriene als de endocriene pancreas beschadigen; wanneer meer dan 90% van de exocriene pancreas wordt vernietigd, ontwikkelt zich pancreas exocriene insufficiëntie (PEI) en kan er geen normale spijsvertering meer plaatsvinden. PEI manifesteert zich het vaakst als een slechte vertering van vetten die leidt tot steatorroe.

Ongeveer 50% van de patiënten met chronische pancreatitis ervaart ook aanzienlijke schade aan de endocriene pancreas en een progressief verlies van pancreaseilandjes, wat kan leiden tot diabetes ( Pham en Forsmark, 2018). Een slechte vertering van vetten – of dit nu het gevolg is van PEI, galblaasaandoeningen of cholecystectomie – kan de opname van belangrijke in vet oplosbare vitamines verminderen, dus patiënten moeten mogelijk supplementen nemen om tekorten te voorkomen.

Pancreaskanker

Elk jaar wordt bij ongeveer 8.800 mensen de diagnose pancreaskanker gesteld, wat ongeveer 5,2% van de sterfgevallen door kanker in het VK veroorzaakt. Het is de meest dodelijke van de veel voorkomende kankers, met een overlevingspercentage van vijf jaar van minder dan 5% (Pancreatic Cancer UK, 2015). Verwacht wordt dat alvleesklierkanker in 2030 borstkanker zal inhalen als de vierde meest voorkomende doodsoorzaak door kanker (Pancreatic Cancer UK, 2015). Leeftijd is de belangrijkste risicofactor en de meeste gevallen worden gediagnosticeerd na de leeftijd van 50 jaar. Aanpasbare risicofactoren zijn onder meer roken, zwaarlijvigheid en inactiviteit.

Ongeveer 95% van de alvleesklierkanker komt voor in de exocriene pancreas. De overige 5% heeft invloed op de endocriene pancreas; ze zijn over het algemeen minder agressief en hebben een betere prognose. Symptomen die verband houden met alvleesklierkanker zijn meestal pas aanwezig als de ziekte redelijk gevorderd is; ze omvatten onverwacht gewichtsverlies, buikklachten en / of pijn, steatorroe, misselijkheid en soms diabetes.

Pancreaskanker wordt gewoonlijk behandeld met een operatie, die genezend kan zijn (als de tumor vroeg ontdekt wordt) of palliatief. Veel patiënten kunnen ook chemotherapie of radiotherapie ondergaan met als doel de tumor te verkleinen (Kleeff et al, 2016). Behandelingen die specifiek gericht zijn op tumorcellen van de alvleesklier zijn recentelijk ontwikkeld, maar zijn nog niet algemeen verkrijgbaar (Amanam en Chung, 2018).