K Channel Structure

תמליל

1 פיזיולוגיה של מערכת העיכול The Digestive System -1 ד"ר רונית אחדות - הכהן Ronita@cc.huji.ac.il 1

2 מערכת העיכול )מערכת פתוחה( תפקיד: קליטת מזון והבאתו לספיגה בגוף 2

3 דרושים שלושה אלמנטים לפעילות מערכת העיכול 3

4 Mobility.1 תנועתיות - פעילות השריר בדופן מערכת העיכול מובילה את המזון מאזור לאזור על מנת שיופעלו עליו מיצי העיכול וכדי שייספג. פעולת השרירים מפוררת וטוחנת את המזון ומערבבת אותו כדי שיבוא במגע טוב עם מיצי העיכול ועם דפנות המעי לשם ספיגה יעילה. 4

5 .2 הפרשות - Secretions תאים בדופן מערכת העיכול ובבלוטות הקשורות אליה מפרישים אנזימים וחומרים אחרים הגורמים לפירוק כימי של המזון, וכן ריר המסייע לתנועה חלקה של המזון במעי ומגן על הדופן מפני השפעות כימיות מזיקות. 5

6 .3 עיכול וספיגה- Digestion and absorption תוצרי הפירוק הכימי נספגים לאחר שהמזון פורק למרכיביו, המולקולות הגדולות פורקו למולקולות קטנות שיכולות לעבור דרך קרומי התאים שבדופן. כמו כן יש ספיגה של כמות גדולה של מים. רוב המים האלה הופרשו לצורך תהליך העיכול. 6

7 אנטומיה של מערכת העיכול 7

8 8

9 בלוטת רוק הפה בלוטות הרוק הושט הכבד כיס המרה המעי הדק המעי הגס )כרכשת ) חלק עליון )תריסריון ) 9 הקיבה הלבלב המעי הדק חלקים מרכזי ותחתון פי הטבעת רקטום )חלחולת )

10 10 Gallbladder Duodenum Transverse colon Ileum Anatomy of the Digestive Tract Stomach Liver Ascending colon Cecum Vermiform Appendix Anus Pyloric sphincter Pancreas Jejunum Descending colon Rectum Sigmoid colon

11 צינורות מערכת העיכול The gastrointestinal tract בבוגר זכר נורמאלי אורך צינורות מערכת העיכול הוא מטרים. צינורות עליונים: לוע, פה, ושט וקיבה. צינורות תחתונים: המעי הדק )דאודנום, ג'אוג'נום ואיליום(, המעי הגס )צקום, קולון, רקטום ואנוס(. איברים נוספים: כבד, כיס מרה ולבלב. למע' העיכול משייכים גם את בלוטת הרוק. 11

12 Typical Longitudinal Dimensions and Values Total length.. Duodenum length.. Jejunum length.. Ileum length. 7 m cm m m Stomach surface 3.5 m 2 Small intestine surface 200 m 2 Colon surface. 1.5 m 2 Empty stomach volume Full stomach volume ml L 12

13 The GI Accessory organs הכבד- מפריש מיצי מרה למעי הדק, שכיס המרה משמש כמאגר רזרווי. בעוד הלבלב )פנקריאס(- מפריש נוזל איזואוסמוטי, המכיל ביקרבונאט )בסיס( ומספר אנזימים, כגון: טריפסין, כמוטריפסין, ליפאז, עמילאז וכו'...למעי הדק. שני האיברים המפרישים הנ"ל עוזרים לתהליך העיכול. 13

14 מערכת העיכול צינורות וחללים בהם הופך מזון מוצק שכולל מקרו-מולקולות אורגניות, לתמיסה של חלקיקים קטנים )מלחים ומונומרים אורגניים( 14 שנקלטים )נספגים מהמעי הדק( למחזור הדם.

15 נדבר על התהליכים הבאים: 1. תנועתיות - הובלת המזון לאורך מערכת העיכול 2. הפרשת מיצי עיכול לחללי המערכת 3. הפרשת הורמוני עיכול למחזור הדם 4. ספיגת מרכיבי המזון למחזור הדם 15

16 חתך רוחב בצינור העיכול לאורך כל המערכת יש שתי שכבות של שרירים חלקים 16 כמו כן, לאורך כל המערכת מתפרשות שתי רשתות עצבים plexus Enteric nervous system

17 מערכת העצבים האנתרית פועלת באופן עצמאי. היא כוללת עצבים מוטוריים ועצבים תחושתיים שמובילים ל: 2. תאי בלוטה בשכבת המוקוזה של מערכת העיכול 1. תאי השריר החלק בדופן מערכת העיכול 17

18 מגוון הנוירוטרנסמיטרים שמצויים במערכת העצבים האנתרית, מזכיר את המצב במערכת העצבים המרכזית. 18

19 הנוירוטרנסמיטר המעורר העיקרי: acetylcholine נוירוטרנסמיטרים מדכאים עיקריים: Vasoactive intestinal polypeptide (VIP) Nitric oxide (NO) Norepinephrine 19

20 בנוסף לפעילות העצמאית עוברת מערכת העצבים האנתרית מודולציה על ידי שתי הזרועות של מערכת העצבים האוטונומית. 20

21 שריר חלק במערכת העיכול קוטר התאים = 2-5m, אורך התא = m התאים מצומדים זה לזה על ידי gap junctions התכונות החשמליות פוטנציאל "מנוחה" = mv -60 עליו יש גלי מתח איטיים waves).(slow הפעילות הגלית נגרמת על ידי קוצב. 21

22 הקוצב נמצא ב"תאי ביניים" interstitial cells שמלווים את תאי השריר החלק ככל שגדול הגל האיטי, גדול הסיכוי להיווצרות פוטנציאלי פעולה, וככל שגדול מספר פוטנציאלי הפעולה גדולה עוצמת התכווצות השריר. פוטנציאל הפעולה בשריר חלק נמשך msec בזמן פוטנציאל הפעולה נכנסים לתא השריר יוני סידן. 22

23 הגלים האיטיים יכולים ליצור פוטנציאלי פעולה, לגרום להתכווצות השריר גם בלי אבל ההתכווצות חזקה יותר אם הם נוצרים. 23

24 הפעילות החשמלית של השריר החלק מושפעת ממתח מכני בשריר ומפעולת העצבים עליו. הפאראסימפתטים מגדילים את הדפולריזציה ומגדילים העצבים. תדירות פוטנציאלי הפעולה בשריר את ואילו העצבים הסימפתטים גורמים להיפרפולריזציה את ומקטינים ליצירת הסיכוי. פעולה פוטנציאל 24

25 לכל חלק במערכת העיכול יש קוצב מיוחד, ואכן הקצב שונה מאזור לאזור קצב הפעילות העצמית )ההתכווצות( באזורים השונים: בקיבה בתריסריון במעי הגס 25 3 מחזורים בדקה 12 5 זהו קצב הגלים האיטיים בכל אזור. לא תמיד מגיעים הגלים למתח סף ולכן לא כל גל יוצר פוטנציאלי פעולה והתכווצות. לכן זהו הקצב המכסימלי של התכווצויות בכל אזור.

26 לדלג! מנגנון ההתכווצות בשריר החלק דומה מאד למנגנון בשריר המשורטט )עליה בריכוז יוני סידן בתא מאפשרת החלקה של פילמנטים דקים על פני פילמנטים עבים (. אבל...הפילמנטים המתכווצים מסודרים באופן שונה בשריר המשורטט ובשריר החלק. זאת הסיבה לכך ש... בשריר המשורטט היכולת לפתח כוח פוחתת לאחר שהשריר נמתח ב % מאורכו בין הפילמנטים הדקים לעבים (. )בגלל הפחתה בחפיפה בשריר החלק מתיחה לא משפיעה או מגדילה את יכולת הכווץ. כושר הכווץ של קיבה ריקה )שנפחה 50( ml ושל קיבה מלאה )שנפחה יכול להגיע ל- ml 1500) דומה מאוד. 26

27 לדלג! התכווצות השריר החלק איטית בהרבה מזו של השריר המשורטט. בנוסף השריר החלק יכול להמשיך בהתכווצות במשך זמן ארוך,)tonic contraction( בעוד שהשריר המשורטט מתכווץ במשך זמן קצר בלבד contraction( )phasic ובהמשך מתעייף. זאת, בגלל השוני במולקולות מיוזין בשני סוגי השריר. 27

28 סוגי הפעילות המכנית במערכת העיכול התכווצות סגמנטלית התכווצות מקומית קצרה של טבעת במעי. היא מופיעה באופן אקראי, לא מתקדמת ותורמת לריסוק וערבוב המזון במעי. התכווצות פריסטלטית פעילות מתקדמת הכוללת צמד מאורעות: התכווצות במקום אחד ולפניה הרפיה. התכווצות זאת משמשת להובלת מזון. 28

29 ע) לדלג! התכווצות פריסטלטית בקטע מעי מבודד כתוצאה מפעילות רפלקסיבית במערכת העצבים האנתרית וגרמה גם להרפיית שרירים לפני הקטע המתוח, על ידי הפעלה של העצבים האינהיביטוריים. מתיחה בדופן, בגלל מגע, גרמה להתכווצות חזקה בקטע שנמתח, "י עיכוב פעילות העצבים האינהיביטורים והגברה בפעילות העצבים האקסיטטורים ) 29 שתי הטבעות, )טבעת השריר המכווץ וטבעת השריר הרפוי( מתקדמות יחד ודוחפות את גוש המזון קטע דרך לכוון המעי הגס.

30 אחרי הארוחה מוגברת פעילות עצב הואגוס על מערכת העיכול, מה שגורם לזרימת דם מוגברת למערכת ולכווצים חזקים של השרירים בקיבה ובמעי. תופעה הפוכה )החלשת כיווצים במערכת העיכול והפחתת זרם הדם אליה( קורית בזמן לחץ נפשי, פחד ואיבוד דם, בעקבות הגברה בפעילות בעצבים הסימפתטים. 30

31 רפלקס הבליעה ותנועתיות הקיבה 31

32 השוער העליון של הושט מונע בליעת אויר. 32 השוער התחתון מונע זרימה חוזרת של מיץ קיבה לוושט.(reflux)

33 בליעה הי איא רצוני בתחילתו תהליך רצוני בהמשך ובלתי הלשון דוחפת את גוש המזון אל בית הבליעה. המגע שם מפעיל רפלקס במסגרתו מתרומם החיך הרך וסוגר את המעבר לאף. אין אפשרות לנשום!!! 33 סגירת ה- Glottis מונעת מעבר מזון לקנה הנשימה

34 סדר ההפעלה באזורים השונים מוכתב על ידי מרכז הבליעה בהיפותלמוס ששולח פקודות ( בעצבים ו- glossopharingeal ) trigeminal,vagus עצב ה vagus מסתעף וכל סעיף מפעיל אזור אחר לאורך הושט 34

35 פתיחת השוערים של הושט ודחיפת המזון לאורכה כתוצאה מהרפית השרירים בשוערים והתכווצותם המסודרת לאורך הושט 35 גל הלחץ לאורך הושט

36 )vagus( זה שפעולת עצב אחד איך להרפיית שריר בשוערים גורמת שריר בשאר אזורי הוושט? ולהתכווצות 36

37 חתך רוחב בצינור העיכול לאורך כל המערכת יש שתי שכבות של שרירים חלקים כמו כן, לאורך כל המערכת מתפרשות 2 רשתות עצבים plexus 37 Enteric nervous system

38 באזור השוער מפעילים סיבי הוגוס תאי עצב מעכבים (inhibitory) ברשת העצבים המקומית, מערכת העצבים האנטרית The Enteric Nervous System: The Brain in the Gut סיבי ה- vagus יוצרים סינפסות על תאי העצב במערכת העצבים האנטרית כוללת מספר עצום של תאי עצב וסינפסות לאורך שאר אזורי הוושט, סיבי הוגוס מפעילים עצבים מעוררים (excitatory) ברשת העצבים המקומית. 38

39 גל ההתכווצות הראשוני בוושט מתעורר בתגובה ללחץ המזון על בית הבליעה. הגל דוחף את גוש המזון לכל אורך הושט, ותוך 5 שניות הגוש נוחת בקיבה. אם בסיום הגל הראשוני נשארים פירורי מזון בוושט, הלחץ שלהם על הדפנות מפעיל שנית את מרכז הבליעה, וזה מעורר גל התכווצות שניוני שמתקדם לאורך הוושט ודוחף את פרורי המזון לתוך הקיבה. 39

40 המזון לא מצליח לעבור לקיבה ונאגר בוושט במצב של חולי Achalasia המחלה - נובעת מנוון תאי העצב המדכאים בפלקסוס העצבים האנטריים באזור השוער התחתון של הוושט. במצב זה סיבי הואגוס שמופעלים במסגרת רפלקס הבליעה, לא מצליחים לגרום להרפיה של השריר. לכן השוער לא נפתח והמזון נעצר בוושט ולא עובר לקיבה. 40 הוושט מתנפחת מאוד Megaesophagus )מגהאסופגוס )

41 Reflux מצב חולי אחר - דליפה מתמדת של מיץ הקיבה החומצי לתוך הוושט... גורמת לצרבת הדליפה נובעת מהרפיה מתמדת של תאי השריר בשוער התחתון של הוושט ופתיחת השוער. היות שהלחץ בחלל הבטן גבוה יותר מהלחץ בחלל החזה, כאשר המעבר ביניהם פתוח... מיץ הקיבה דולף לתוך הוושט. 41

42 הקיבה 42

43 לקיבה שני חלקים ולכל חלק תפקיד שונה Fundus משמש לאיכסון המזון. דפנות ה- fundus דקות וגמישות. Antrum משמש לריסוק המזון, ערבובו עם מיץ קיבה ודחיפתו לתריסריון. דפנות האנטרום עבות ושריריות מאוד. antrum מתכווץ ריתמית 3 פעמים בדקה. הקוצב נמצא במרכז הקיבה, וגלי ההתכווצות הפריסטלטית מתקדמים אל ה- Pyloric sphincter 43 fundus לא מתכווץ באופן ריתמי. הוא מכווץ כל הזמן.

44 הפעילות החשמלית של השריר באזורים שונים של הקיבה Fundus מכווץ באופן קבוע אזור הקוצב מעורר פעילות ריתמית גל 3 פעמים בדקה אזור השוער הפילורי 44

45 השפעת אצטילכולין על פוטנציאל הפעולה ועל התכווצות הקיבה אצטילכולין מאריך את פו"פ בקיבה 45

46 התקדמות פוטנציאל הפעולה בקיבה 46

47 הפעילות המכנית בקיבה נרשמה בעזרת בלון במצב של רעב ממושך התכווצויות חזקות במיוחד (MMC) במנוחה כווצים חלשים 3/min 47 בעקבות כניסת מזון: עוצמת הכווצים חזקה יותר, התדירות זהה.

48 Migrating myoelectric complex (MMC) פעילות חזקה שמתחילה 4-5 שעות אחרי סיום הארוחה, מופיעה פעם בשעה וחצי, ונמשכת כ- 10 דקות. גלי ההתכווצות החזקים שוטפים את הקיבה וממשיכים לאורך כל המעי הדק. MMC עוזר לריקון המערכת מחלקי מזון שלא נספגו לדם. אצל ילדים קטנים עוזרים גלי MMC גם לדחיפה של חומרים זרים קשיחים )למשל כפתורים) החוצה מהקיבה דרך השוער הפילורי. 48

49 התקדמות גל ההתכווצות בקיבה כתוצאה מהפעילות המכנית העזה, מתפוררים גושי המזון, מתערבבים עם מיץ הקיבה ונדחפים דרך השוער לתוך התריסריון. 49

50 שינוי בפעילות המכנית של הקיבה בעקבות הארוחה: - נרפה Fundus - מתחזקת ההתכווצות הריתמית ב Antrum- שתי התופעות רפלקסיביות ונובעות מפעילות עצב ה - vagus על תאי עצב בדופן 50

51 הרפלקס הוגלי בקיבה מלוי הקיבה מתיחת הדפנות, וגירוי הרצפטורים למתח דופן ולמרכיבי המזון: חלבונים, שומנים הפעלת הרפלקס הוגלי חיזוק הכווץ הריתמי בantrum הרפית ה - Fundus 51 שחרור ההורמון Gastrin מתאי G במוקוזת הקיבה

52 ההפרעה העיקרית בתנועתיות הקיבה היא ירידה ביכולת ההתכווצות והאטה בריקון של תוכנה לתריסריון ( gastroparesisגסטרופרזיס( בעיה זו מלווה בהקאות ונפוצה בחולי סוכרת. היא נגרמת כנראה כתוצאה מנזק לעצבוב הקיבה. מוכרות גם מספר מחלות של תנועתיות בשוער :pyloris הצרות הפילוריס ( stenosis ) Pyloric מפריעה למעבר המזון לתריסריון. היא מופיעה בעיקר בתינוקות ונגרמת כתוצאה מירידה בפעילות האנזים שמסנתז את הטרנסמיטר המדכא (NO).nitric oxide מאידך, יש גם מקרים של מעבר מהיר מדי של המזון מהקיבה לתרסריון.(dumping) מעבר מהיר מדי של מיץ הקיבה החומצי למעי עלול לגרום לכיב בחולי אולקוס ככלל )ללא קשר לסיבת היווצרותו(, עלולה להיווצר חסימה בשוער על ידי רקמת צלקת. )אולקוס (.

53 הפרשת מיץ קיבה חומצי מיץ הקיבה 3 ליטר לחלל מופרשים יום מדי הארוחות. )ph=2 בעקבות ( במנוחה מופרשת רק כמות קטנה של HCl ביקרבונט ) 3 -.(HCO ושל החומר הבסיסי אחרי ארוחה גדל ריכוז החומצה במיץ קיבה פי מריכוזה במנוחה. החומצה מופרשת לחלל הקיבה מהתאים הפריאטליים cells) )parietal במוקוזה של הקיבה. 53

54 54

55 חתך במוקוזה של הקיבה בלוטת הפרשה 55

56 הבלוטה כוללת : תאי מוקוס שמפרישים ריר בסיסי תאים פריאטליים שמפרישים לחלל הקיבה תמיסה חומצית נמצאים רק באזור האנטרום תאי- G שמפרישים את ההורמון gastrin למחזור הדם 56 תאי צ ' ףי שמפרישים לחלל הקיבה את החומר.Pepsinogen מחומר זה נוצר האנזים pepsin שמפרק את חלבוני המזון.

57 תא - Chief משחרר את הפרו-אנזים Pepsinogen לחלל הקיבה. בחלל הקיבה החומצי הופך Pepsinogen לאנזים הפעיל Pepsin Pepsin הוא אנזים שמפרק חלבונים. הוא נוצר ופעיל רק בסביבה חומצית. 57

58 תא פריאטלי במצב מנוחה )הקיבה ריקה( הקרום שפונה לחלל הקיבה בתא יש הרבה צינוריות סגורות שאין להן קשר עם חלל הקיבה 58

59 תא פריאטלי אחרי הארוחה הצינוריות פתוחות לחלל הקיבה והתא מפריש דרכן תמיסה עשירה ב - HCl שכוללת גם את החומר intrinsic factor (IF) 59

60 התהליכים בתא הפריאטלי בזמן שחרור HCl לחלל הקיבה רק תא שעבר גירוי משחרר חומצה יוני המימן נפלטים מהתא הפריאטלי לחלל הקיבה על ידי משאבה של מימן ואשלגן 60 יוני כלוריד נכנסים לתא בשחלוף עם יוני ביקרבונט שנפלטים למחזור הדם יוני כלוריד יוצאים מהתא לחלל הקיבה באופן פסיבי דרך תעלות.

61 התא הפריאטלי מפריש תמיסה חומצית בהשפעת שלושה חומרים: היסטמין גם מחזק את השפעות אצטילכולין וגסטרין בנוסף 61 חסימת הרצפטורים להיסטמין )מסוג H(, 2 על ידי תרופות )כגון: cimetidine )ranitidine מקטינה מאוד את הפרשת החומצה. תרופות אלה משמשות לטיפול בכיבי קיבה ותריסריון.

62 מיץ הקיבה בתנאים פיזיולוגיים הפרשת השלב הצפלי: השלב הגאסטרי ריח המזון וטעמו גורמים להפעלת עצב הואגוס. :מתח דופן הקיבה מגרה מכנורצפטורים שמפעילים גם הם את עצב הואגוס שגורם ל: 1. הפרשת אצטילכולין מקצות תאי עצב בפלקסוס על התאים הפריאטלים 2. הפרשת אצטילכולין מקצות תאי עצב בפלקסוס, על פני תאי mast שמפרישים היסטמין לדם 3. הפרשת GRP על תאי G שמפרישים את ההורמון gastrin למחזור הדם 62 כל אלה מגבירים את הפרשת החומצה בקיבה.

63 הפרשת ההורמון Gastrin מתאי G בעקבות הפעלת הואגוס: מדוכאת הפרשת somatostatin מתאי D, ומוגברת פעילות תא G. שתי הפעולות מגבירות את הפרשת ההורמון Gastrin...שמגביר שחרור חומצה לקיבה. התא השכן תא D מטפטף על פני תא G את החומר המדכא Somatostatin שמעכב את הפרשת החומצה. 63 תא G במוקוזת הקיבה משחרר גסטרין כשהוא מופעל על ידי GRP שמשתחרר מקצות עצב בפלקסוס

64 תפקידי החומצה: 1. לעזור בשבירת רקמת חיבור )במזון (..2 ליצור סביבה מתאימה להפיכת פרו-אנזים בלתי פעיל pepsinogen לאנזים הפעיל,pepsin המפרק את חלבוני המזון. 64

65 החומצה מהווה סיכון לתאי מערכת העיכול איך מתגוננים תאים בדופן הקיבה בפני החומצה?. 1 תאי מוקוזת הקיבה מצופים בשכבה עבה של ריר.mucus הריר הוא חומר צמיג ודביק בעל ph גבוה. הוא נדבק לתאים, מונע התקרבות של החומצה לתאים וסותר את החומצה שדלפה. 2. משך חיי התאים בדופן הקיבה קצר מאוד - רק 5 ימים. כשהם נפצעים, תוך שעתיים מתמלא מקום הפצע חדשים. בתאים 65

66 כשמנגנוני ההגנה לא פועלים היטב מתפתח פצע )כיב( בקיבה או בתריסריון ulcer.peptic הטיפול: עד לאחרונה השתמשו רק בחומרים סותרי חומצה, לרוב תערובת של Mg(OH) 3 ו- Al(OH) 3 או בחוסמי רצפטור להיסטמין מטיפוס H. 2 לאחרונה התגלה שמרבית הכיבים נגרמים על ידי חיידקים,Helicobacter pylori מצב הפצע מחמיר כמובן בעקבות חשיפה לחומצה. ומאז מטפלים ומטפלים בחולי בהםכיב ראשית באנטיביוטיקה. באנטיביוטיקה 66

67 בנוסף לחומצה משחררים התאים הפריאטליים גם החומר,.Intrinsic factor (IF). מתקשר לויטמין B 12 IF הקומפלקס שנוצר מאפשר את ספיגת הויטמין למחזור הדם בחלקו הסופי של המעי הדק )ה- ileum (, על ידי רצפטור מיוחד לקומפלקס. B 12 דרוש להבשלה נכונה של כדוריות הדם האדומות. 67 מחסור בויטמין B 12 Pernicious anemia גורם למחלה שמתבטאת בכך שיש מעט מאוד כדוריות דם אדומות, והן גדולות מהרגיל.

68 לסיכום : כשהקיבה מלאה במזון : 1. מופרשת לתוכה כמות גדולה של מיץ קיבה חומצי. 2. החלק התחתון של הקיבה (antrum) מתכווץ חזק ומערבב את המזון במיץ. כתוצאה מכך: * המזון נמס במיץ הקיבה pepsin שנוצר בחלל הקיבה, מתחיל לפרק את חלבוני המזון כבר בקיבה לא נספגים מרכיבי המזון למחזור הדם. רק אלכוהול נספג שם. שאר מרכיבי המזון נספגים לדם במעי הדק. 68 בקיבה :

69