Magtarmkanalen 3: tolvfingertarmen, levern och bukspottkörteln

Inledning

Del 1 och del 2 i vår serie om mag-tarmkanalen (GI) tittade på munnen, matstrupen och mags roll i mekanisk och kemisk matsmältning. Denna tredje del av serien täcker duodenumets anatomi och funktion – det första segmentet av tunntarmen – och rollen för de två viktigaste organen för matsmältningen, levern och bukspottkörteln. Den beskriver också vanliga patologier som påverkar dessa delar av mag-tarmkanalen.

Duodenums anatomi

Duodenum (Fig 1) är U-formad och ungefär 25-38 cm lång (Lopez och Khorasani-Zadeh, 2019). Den består av fyra regioner:

• Överlägsen region: en förstorad övre yta på cirka 2 cm kallas duodenal bulb, som fortsätter den pyloriska sfinkteren och är ansluten till levern genom hepatoduodenal ligament;
• Fallande region: detta sträcker sig nedåt i bukhålan från den överlägsna duodenala böjningen; ungefär halvvägs ner är den viktigaste duodenala papillen, ingången för den vanliga gallgången och bukspottkörtelkanalen, som smälter innan du går in i tolvfingertarmen. Införandet av gall- och bukspottkörteljuice i tolvfingertarmen regleras av en liten muskelring, Oddis sfinkter;
• Horisontell eller tvärgående region: den största delen av duodenum (10-12 cm lång) och huvudområde för mineralabsorption;
• Stigande region: detta passerar något uppåt i bukhålan innan det ansluts till jejunum vid duodenojejunal-böjningen.

Duodenum är främst ett område med kemisk matsmältning. Det får utsöndringar från levern och bukspottkörteln, och dess slemhinna innehåller ett stort antal slemproducerande (bägare) celler och Brunners körtlar, som utsöndrar en vattnig vätska som är rik på slem och bikarbonatjoner. Liksom i magen (se del 2) fungerar slem som en skyddande barriär mot autodigestion och smörjer passagen av chyme.

Slemhinnan i tolvfingertarmen innehåller också höga kolumnerade epitelceller och sträcker sig i cirkulära veck och fingerliknande utsprång (villi), som ökar ytan för näringsabsorption. Emellertid är näringsabsorptionen inte duodenums specialitet och förekommer huvudsakligen längre ner i tunntarmen i jejunum och ileum, där villi är längre, mer talrika och finns i större densitet.

Hormonproduktion i tolvfingertarmen

Den pyloriska sfinkteren, som skiljer magen och tolvfingertarmen, öppnar sig regelbundet för att frigöra små portioner surt chyme (se del 2). Denna plötsliga ökning av surhetsgrad stimulerar frisättningen av flera hormoner inklusive:

• Secretin;
• Kolecystokinin;
• Gastrisk hämmande polypeptid (GIP);
• Vasoaktiv tarmpeptid (VIP).

Secretin

Secretin, ett peptidhormon som innehåller 27 aminosyror, utsöndras av de entero-endokrina S-cellerna i duodenum och jejunum.Det stimulerar produktion och frisättning av bikarbonatjoner i bukspottkörteln. dessa ackumuleras i bukspottkörteln saft, vilket ger det ett alkaliskt pH på cirka 8-8,6. Neutralisering av chymets surhet förhindrar skador på slemhinnan i efterföljande delar av mag-tarmkanalen och ger ett pH som är gynnsamt för aktiviteten hos bukspottkörtelnzymer (Jun et al, 2016).

Cholecystokinin

Kolecystokinin (CCK) finns i flera former med ett antal aminosyror som sträcker sig från fyra till 83. Det frigörs av de enteroendokrina I-cellerna i duodenum och jejunum. Som Rehfeld (2017) förklarar, CCK:

• Hämmar gastrisk tömning;
• Hjälper till att förhindra överfyllning av tolvfingertarmen;
• Stimulerar produktionen av bukspottkörtelnzymer;
• Stimulerar sammandragningen av gallblåsans släta muskelvägg, vilket får den att frigöra galla.
• Släpper av Oddi-sfinktern, så att gall- och bukspottkörteln kan släppas ut i tolvfingertarmen ;
• Förbättrar aktiviteten hos Brunners körtlar och ökar deras produktion av bikarbonatrika sekretioner.
• Minskar känslor av hunger tillsammans med andra hormoner som bukspottkörtelpolypeptid.

Gastrisk hämmande polypeptid

Syntetiserat av de enteroendokrina K-cellerna i tolvfingertarmen och jejunum, GIP är en polypeptid innefattande cirka 42 aminosyror. Som namnet antyder hämmar GIP frisättningen av magutsöndringar i magen, vilket hjälper till att undvika skador på tunntarmen. Det främjar också frisättningen av insulin av betacellerna i bukspottkörteln (Pederson och McIntosh, 2016).

Vasoaktiv tarmpeptid

VIP är en neuropeptid bestående av 28 aminosyror och produceras av nervceller genom mag-tarmkanalen. Dess roll är dåligt förstådd men man tänker reglera sammansättningen av bukspottkörteljuice och galla, liksom blodflödet i tarmvävnaden. VIP har emellertid också effekter utanför mag-tarmkanalen: det inducerar perifer vasodilatation, vilket sänker blodtrycket, samtidigt som styrkan i hjärtmuskelkontraktionen ökar. Det tros också spela en roll för att reglera immunsvar (Igarashi et al, 2011).

Kemisk matsmältning i tolvfingertarmen

Kemisk matsmältning i tolvfingertarmen är beroende av utsöndringarna i två viktiga tillbehörsorgan i mag-tarmkanalen,

• Lever, som producerar gall;
• Bukspottkörteln, som producerar bukspottkörtelnjuice.

Galla och bukspottkörtelnjuice blandas och släpps ut i tolvfingertarmen varje gång sphincter av Oddi öppnas under påverkan av CCK.

Produktion av lever och galla

Levern är det största inre organet i människokroppen; den väger cirka 1,3 kg hos kvinnor och 1,8 kg hos män. Beläget i den övre högra kvadranten i buken, strax under membranet, har den över 500 dokumenterade funktioner. Dess viktigaste roll i matsmältningen är produktionen av galla, som koncentreras och lagras i gallblåsan (fig 2). Hos en frisk person frigör levern cirka 600 ml galla i tolvfingertarmen varje dag. Detta görs i små mängder när gallblåsan kontraherar som svar på CCK (Hundt et al, 2019).

Bile är en gulgrön vätska som mest innehåller:

• Vatten;
• Gallsalter, inklusive natriumtaurokolat och natriumglykokolat;
• Kolesterol;
• Fosfolipider;
• Gallpigment bilirubin och biliverdin, som kommer från nedbrytningen av erytrocyter.

Gallsalter spelar en viktig roll i kemisk matsmältning i tolvfingertarmen. De sänker ytspänningen för stora fettkulor, vilket får dem att kollapsa i mindre droppar (fig 3). Denna process kallas emulgering, eftersom den skapar en emulsion av små fettdroppar med en större ytarea för efterföljande nedbrytning av fettresterande enzymer (lipaser). Uppslutningen av fett genom galla och lipaser möjliggör också effektiv absorption av fettlösliga vitaminer såsom vitamin A, D, E och K.

Produktion av bukspottkörteln och bukspottkörteln

Bukspottkörteln är en liten långsträckt körtel som är cirka 15 cm lång och väger cirka 110 g ; den är belägen i duodenums ögla och täcks av den nedre delen av magen (fig 2). Bukspottkörteln är ett viktigt organ i det endokrina systemet och matsmältningssystemet och spelar nyckelroller i både reglering av blodglukosnivåer och matsmältning. Langerhans, som producerar flera viktiga hormoner som är involverade i att kontrollera blodsockernivån och reglera aptiten.

Matsmältningsdelen av bukspottkörteln, eller exokrin bukspottkörtel, tar upp cirka 80% av organets massa. Den består av tusentals acini, små bärliknande strukturer som utsöndrar bukspottkörteln juice i små kanaler.Dessa ansluts och smälter så småningom innan de utsöndras i den centrala bukspottkörtelkanalen, som i sig smälter samman med den vanliga gallgången innan de går in i tolvfingertarmen vid den större duodenala papillan (Fig 2). bukspottskörteljuice produceras varje dag av en vuxen bukspottkörtel. Som förklarats av Agrawal och Aoun, (2014), består bukspottkörteljuice huvudsakligen av:

• Vatten;
• Bikarbonatjoner;
• Pankreasenzymer.

En av dess viktigaste roller är att neutralisera surheten i chymen som kommer igenom från magen. Detta är viktigt för att förhindra autodigestion och sårbildning i efterföljande delar av mag-tarmkanalen. tolvfingertarm, den kemiska matsmältningen började i munnen och magen.

Pankreaslipas – Pankreaslipas är den mest aktiva av tarmlipaserna. Liksom saliv- och gastrisk lipaser (se del 1 och del 2) bryter det ner triglyceridfetter i fettsyror och glycerol, och arbetar mestadels på de emulgerade fettdropparna som skapas av gallsalter. För maximal aktivitet på fettdroppar kräver pankreaslipas närvaron av det lilla proteinkoenzymet colipas, som i sig produceras av bukspottkörteln (Ross et al, 2013).

Viktminskningsdroger som orlistat hämmar bukspottkörtel lipas, vilket minskar matsmältningen och absorptionen av fetter. Orlistat rapporteras minska absorptionen av dietfett med upp till 30%. Användningen av sådana läkemedel är dock ofta förknippad med biverkningar som uppblåsthet i buken och diarré, eftersom osmält fett samlas i tjocktarmen och irriterar det (Qi, 2018; Al-Suwailem et al, 2006).

Bukspottkörtelamylas – Kolhydratsmältningen börjar i munnen med salivamylas (se del 1). Liksom salivamylas attackerar pankreasamylas glykosidbindningarna mellan intilliggande glukosmolekyler i polysackarider och bryter ner stärkelse till maltos. Eftersom det katalyserar stärkelsmältningen i tolvfingertarmen (det inre utrymmet i tolvfingertarmen) kallas det också luminalamylas (Williams, 2019).

Pankreasamylas kan fungera över ett brett neutralt till alkaliskt pH-område . Amylaser är mest effektiva i en miljö med ett neutralt till alkaliskt pH. Aktiviteten hos salivamylas saktar ner i den sura miljön i magen, men den enzymatiska nedbrytningen av kolhydrater återupptas i den alkaliska miljön i tolvfingertarmen.

Pankreasproteaser

Proteinsmältningen börjar i magen, där pepsin attackerar peptidbindningarna i stora molekyler och bryter ner proteiner i mindre kedjor av aminosyror benämnda polypeptider (se del 2). Nästa steg i matsmältningen av proteiner bygger på flera bukspottskörtelproteaser:

• Trypsin;
• Chymotrypsin;
• Karboxypeptidas;
• Elastas .

Trypsin är det största proteaset som finns i bukspottkörteln. För att undvika autodigestion och skada på bukspottkörtelns acini och kanaler, utsöndras det initialt som den inaktiva föregångaren (eller zymogen) trypsinogen. En gång i tolvfingertarmen, omvandlas trypsinogen till trypsin genom verkan av enzymet enteropeptidas (eller enterokinas), som produceras av slemhinnecellerna i tolvfingertarmen och jejunum. Trypsin katalyserar sedan aktiveringen av de andra bukspottkörtelns zymogener i deras aktiva former chymotrypsin, karboxypeptidas och elastas (Goodman, 2010). polypeptidmolekyler, vilket gradvis minskar deras längd. Trypsin, chymotrypsin och elastas – alla endopeptidas – attackerar peptidbindningarna i de centrala delarna av proteiner och polypeptider. Detta resulterar i alstring av mindre kedjor av aminosyror som kallas peptider (Fig 4), som därefter smälts i jejunum och ileum genom inverkan av tarmpeptidas (se del 4).

Bukspottkörtelnukleaser – All mat som konsumeras av människor kommer från växter, djur, svampar eller bakteriekällor. Eftersom alla celler, oavsett ursprung, innehåller deoxiribonukleinsyra (DNA) och ribonukleinsyra (RNA), kan människokroppen smälta dessa genom att bryta ner dem i deras byggstenar, som kallas nukleotider. DNA består av fyra huvudnukleotidbaser: adenin, cytosin, guanin och tymin; RNA har samma baser, förutom att tymin ersätts med uracil (Knight och Andrade, 2018).

Pankreasjuice innehåller bukspottkörtelnukleaserna DNase och RNase, enzymer som bryter ner DNA och RNA (VanPutte et al, 2017). Uppslutningen av nukleinsyror gör att vissa av nukleotidbaserna kan återvinnas och användas som byggstenar för human DNA-syntes under celldelning och för RNA under transkriptionsprocessen som föregår proteinsyntes.

Mineralabsorption i tolvfingertarmen

Duodenum är främst tillägnad matsmältningen, men närvaron av kort villi i relativt litet antal indikerar att viss näringsabsorption också sker här. Små mängder socker, aminosyror och fetter, men stora mängder mineraler (järn, kalcium, fosfor och spårämnen av zink och koppar) absorberas i tolvfingertarmen (Kiela och Ghishan, 2016). Patienter som har haft omfattande sårbildning eller cancer som har krävt att hela eller en del av tolvfingertarmen avlägsnas kan behöva ta mineraltillskott för att kompensera för minskad mineralabsorption.

Vanliga problem

Duodenal sår

Peptiskt sår är ett paraplybegrepp som används för att beskriva sår i magen eller tolvfingertarmen. Mag- och tolvfingertarmsår hänfördes tidigare till stress och dålig kost – särskilt konsumtionen av fet och kryddig mat – men det är nu accepterat att infektion med Helicobacter pylori är den största utfällningsfaktorn (se del 2). Användningen av icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel ökar risken för magsår avsevärt (Kaur et al, 2012).

Symtom på magsår och duodenalsår är mycket lika. Patienter upplever ofta en brännande epigastrisk smärta, ofta beskriven som ”gnagande”, och kan peka på sin plats. Vissa med sår i tolvfingertarmen upplever smärta antingen på fastande mage eller inträffar två till tre timmar efter matkonsumtion, vilket stämmer med tider för gastrisk tömning. Det enda sättet att lokalisera ett magsår med absolut säkerhet är att visualisera det, vanligtvis via endoskopi.

Sår i tolvfingertarmen måste behandlas på grund av risken för perforering och livshotande komplikationer såsom peritonit och sepsis . Som med magsår (se del 2) är behandlingen beroende av kombinationen av en protonpumpshämmare för att minska magsyrasekretionen och två antibiotika för att utrota H. pylori-infektion (trippelbehandling) (Narayanan et al, 2018).

Gallsten

Gallsten är en av de vanligaste patologierna i mag-tarmkanalen, som vanligtvis bildas som ett resultat av konsolidering av gallsalter och kolesterol. Många människor har i sin gallblåsan en samling grusiga avlagringar som liknar våt sand, känd som gallslam. Med tiden kan partiklarna aggregeras för att bilda en gallsten. Många läroböcker citerar ”fem Fs” – kvinnliga, rättvisa, feta, fyrtio och bördiga – som viktiga riskfaktorer för att utveckla gallsten, men dessa kriterier betraktas nu som dåliga riskindikatorer. Att vara kvinna, vara överviktig och att vara medelålders är dock erkända riskfaktorer.

Många som har gallsten är inte medvetna om dem, eftersom de vanligtvis inte orsakar symtom om de inte börjar resa ur gallan. blåsa. Varje år upplever cirka 2-4% av personer med gallsten symtom (Gurusamy och Davidson, 2014). Biliary colic – smärtan i samband med gallstenar – uppstår vanligtvis när gallsten lämnar gallblåsan och börjar skrapa sig längs de mycket innerverade gallgångarna. Det upplevs vanligtvis i den övre högra kvadranten och strålar vanligtvis bakåt, särskilt runt höger axelblad. Gallkolik, beskriven som smärtsam smärtsam, med episoder som vanligtvis varar 1-5 timmar, är ofta förknippad med illamående, kräkningar och uppblåsthet. Smärtan är så intensiv att opioider ofta krävs för att lindra den.

En gallsten som sitter fast i gallgången kan leda till obstruktiv gulsot. De två gallpigmenten bilirubin och biliverdin ackumuleras i levern och släpper ut i blodet, vilket gör att urinen blir mörkfärgad. De vänder så småningom huden och sklera (ögonvita) till den grön-gula färgen som är typisk för gulsot.

Hos patienter som har asymptomatiska gallstenar är vaksam väntan vanligtvis det tillvägagångssätt som bör användas , medan National Institute for Health and Care Excellence (2014) rekommenderar att gallblåsan (kolecystektomi) avlägsnas för dem med symtom; detta görs vanligtvis genom laparoskopi (Gurusamy och Davidson, 2014).

Patienter som har fått bort gallblåsan är mindre effektiva när det gäller att smälta fetter; detta innebär att osmält fett överförs till tjocktarmen, där det kan irritera slemhinnan. Dessa patienter är mottagliga för återkommande diarré med stora mängder illaluktande, blekfärgad och fet avföring (steatorré).

Pankreatit

Pankreatit är en inflammation i bukspottkörteln som kan leda till permanent ärrbildning och strukturell skada på mjukvävnad och livshotande komplikationer. Akut pankreatit orsakas vanligtvis av gallstenar som har rest längs den vanliga gallgången och har fastnat i en position där de blockerar bukspottkörtelkanalen. Bukspottkörteljuice fastnar i bukspottkörteln och bukspottkörtelnzymer kan börja smälta den inre bukspottkörtelns vävnad och utlösa allvarlig inflammation och smärta.

Akut pankreatit kan också orsakas av överdriven konsumtion av alkohol och är särskilt förknippad med övertryck. Den exakta mekanismen är oklar, men man tror att alkohol kan aktivera bukspottkörtelnzymer medan de fortfarande är i bukspottkörteln, vilket leder till autodigestion och inflammation. Pankreatit ses också ofta hos patienter med cystisk fibros och kan utlösas av vissa läkemedel, såsom antibiotikum tetracyklin.

Symtomen på pankreatit liknar de hos gallsten, med buksmärta som strålar ut i ryggen . Smärtan blir ofta värre efter att ha ätit och kan förknippas med feber. Vissa patienter upplever lättnad när de lutar sig framåt. De flesta fall av mild pankreatit kommer att lösa sig och symtomen försvinner gradvis efter ungefär en vecka. Men allvarliga fall kräver ofta sjukhusinläggning, eventuellt i en högberoende enhet och opioider för smärtlindring. Även vid behandling har akut pankreatit en total dödlighet på cirka 10-15%, vilket stiger till 30-40% hos patienter med svår sjukdom (Meher et al, 2015).

Olöst akut pankreatit kan bli kronisk pankreatit, oftast hos patienter med alkoholberoende. Detta kännetecknas inte bara av kronisk smärta utan också av långvarig inflammation i bukspottkörteln som kan leda till progressiv vävnadsfibros som ett resultat av avsättningen av kollagen ärrvävnad. Kronisk pankreatit kan skada både den exokrina och endokrina bukspottkörteln. när mer än 90% av den exokrina bukspottkörteln förstörs, utvecklas bukspottkörteln exokrin insufficiens (PEI) och normal matsmältning kan inte längre äga rum. PEI manifesteras oftast som dålig matsmältning av fett som leder till steatorré.

Cirka 50% av patienterna med kronisk pankreatit upplever också signifikant skada på endokrin bukspottkörteln och en progressiv förlust av bukspottkörtelöar, vilket kan leda till diabetes ( Pham and Forsmark, 2018). Dålig matsmältning av fett – oavsett om det härrör från PEI, gallblåsans sjukdom eller kolecystektomi – kan försämra absorptionen av viktiga fettlösliga vitaminer, så patienter kan behöva ta kosttillskott för att undvika brister.

Pankreascancer

Varje år diagnostiseras cirka 8800 personer med cancer i bukspottkörteln, vilket orsakar cirka 5,2% av cancerdödsfallet i Storbritannien. Det är den dödligaste av de vanligaste cancerformerna, med fem års överlevnadsnivåer under 5% (Pancreatic Cancer UK, 2015). Bukspottkörtelcancer förutspås inta bröstcancer som den fjärde vanligaste orsaken till cancerdöd 2030 (Pancreatic Cancer UK, 2015). Ålder är den främsta riskfaktorn och de flesta fall diagnostiseras efter 50 års ålder. Modifierbara riskfaktorer inkluderar rökning, fetma och inaktivitet.

Cirka 95% av bukspottkörtelcancer uppstår i den exokrina bukspottkörteln. De återstående 5% påverkar den endokrina bukspottkörteln; de är i allmänhet mindre aggressiva och har en bättre prognos. Symtom i samband med bukspottkörtelcancer förekommer vanligtvis inte förrän sjukdomen är ganska avancerad. de inkluderar oväntad viktminskning, obehag i buken och / eller smärta, steatorré, illamående och ibland diabetes. Pankreascancer behandlas vanligtvis med kirurgi, vilket kan vara botande (om tumören upptäcks tidigt) eller palliativ. Många patienter kan också genomgå kemoterapi eller strålbehandling i syfte att minska tumörstorleken (Kleeff et al, 2016). Behandlingar specifikt inriktade på bukspottskörtelceller har nyligen utvecklats men är ännu inte allmänt tillgängliga (Amanam och Chung, 2018).