Exocriene secreties voor de vertering

[Fig.6.15]

Bij de meeste secretorische organen wordt secretie uitgelokt door binding van neurotransmittoren of peptiden (hormonen) op membraanreceptoren van de kliercellen. Dit resulteert in de intracellulaire productie van ÚÚn van de volgende cyclische nucleotiden, met name cAMP (cyclisch adenosine-monofosfaat) of cGMP (cyclisch guanosine-monofosfaat). De werking van deze nucleotiden bestaat erin de intracellulaire calcium-concentratie te verhogen (cAMP door vrijstelling van calciumionen uit intracellulaire reserves, cGMP door het aantrekken van extracellulair calcium naar intracellulair). Het calcium vormt een complex met het calcium-afhankelijk prote´ne calmoduline. Dit complex tenslotte activeert een reeks enzymen, prote´ne-kinasen genoemd, die instaan voor de specifieke secretie van de betreffende kliercel(len).

Het calcium-calmoduline-complex werkt ter hoogte van volgende secretie-organen, en via volgende neurotransmittoren/hormonen :

speekselklier : cholinerge en adrenerge stimulatie

maag : cholinerge stimulatie, stimulatie door histamine en gastrine

pancreas : cholinerge stimulatie, stimulatie door secretine, CCK en prostaglandines

darmen : cholinerge stimulatie, stimulatie door VIP en prostaglandines

Speeksel

░ wordt geproduceerd door sereuze en muceuze speekselklieren

stimulatie van de secretie gebeurt vlak vˇˇr en tijdens het eten, en dit om kauwen en inslikken van het voeder te vergemakkelijken. Bij sommige diersoorten bevat het speeksel ook enkele pregastrische enzymen voor het splitsen van koolhydraten (amylase bij su, konijn, rat) en vetten (lipase bij kalf en lam). Opgelet : herkauwers produceren continu speeksel! Bij deze dieren fungeren de speekselklieren als het ware als het secretorisch weefsel van het niet-secretorisch reticulorumen. Het speeksel zorgt ervoor dat het opgenomen voeder in het geschikte vloeibare milieu terechtkomt om fermentatie te ondergaan, en het levert hiervoor tevens de nodige buffers (fosfaat- en bicarbonaat-). Het volume speeksel dat per dag geproduceerd wordt bedraagt bij ov en cap ongeveer 10-15 liter, bij het rund is dat tot 10 maal meer!

samenstelling van speeksel : vnl. water, tevens kleine hoeveelheden electrolyten. Bij niet-herkauwers is het speeksel (basale waarde) hypotoon tegenover plasma : Na+, K+ en Cl- elk 10 mEq/l, HCO3- 5 mEq/l en spoor van PO42- , de pH is dezelfde als van plasma (7,4). Wanneer de secretiesnelheid toeneemt wordt het speeksel isotoon en stijgen vnl. de concentraties aan Na+, Cl- en HCO3-. Bij herkauwers is het geproduceerde speeksel, onafgezien van de secretiesnelheid, steeds isotoon aan plasma, maar de pH is meer alkalisch (8,2). Het speeksel bevat Na+ 170 mEq/l, K+ 5 mEq/l en Cl- 15 mEq/l en wisselende hoeveelheden fosfaat en bicarbonaat. Het speeksel dat bij herkauwers geproduceerd wordt tijdens de voederopname (aan snelheid = 4 maal basale waarde) is bijzonder rijk aan bicarbonaat (140 mEq/l) en arm aan fosfaat (10 mEq/l). Bij basale (niet-gestimuleerde) secretie is het speeksel bij deze dieren arm aan bicarbonaat (90 mEq/l) en rijk aan fosfaat (70 mEq/l). In het speeksel van herkauwers is tevens ureum aanwezig, een metaboliet van het aminozuurcatabolisme dat via rumen-bloedbaan-speeksel(klier)-rumen gerecycleerd wordt.

░ controle van de speekselsecretie : zie figuur 6.49 in cursus

functies van speeksel :

vochtig houden van mondmucosa

voorkomen van overmatige groei van deze micro-organismen die melkzuur produceren, en neutraliseren van bacteriŰle zuren die het tandglazuur kunnen aantasten

vergemakkelijken van kauwen en inslikken (mucine vormt een dunne film over mondstructuren en voeder, zodat wrijving tussen beide vermindert)

oplossen van substanties uit het voeder die smaak- en reukreceptoren kunnen stimuleren

aanwezigheid van pregastrische enzymen (zie hoger)

bij herkauwers : het alkalische speeksel voert vloeistof en buffers aan die het mogelijk maken dat in het voormagencomplex een milieu ontstaat dat geschikt is voor groei en onderhoud van een microflora, die op haar beurt zorgt voor de fermentatie van het opgenomen voeder. De buffers houden de pH in het reticulorumen binnen bepaalde grenzen (tussen 5,8 en 7,0). Lysozyme uit het speeksel heeft een bacteriostatische werking.

bij sommige diersoorten staat speeksel ook in voor de evaporatieve koeling bvb. hijgen-met-open-muil bij kat en hond, "gular flutter" (snelle oscillaties van mond-keel-bodem met open bek) bij vogels.

Pancreassap

░ de secretie van de pancreas is een alkalisch vocht (isotoon aan bloedplasma) dat het maagzuur ter hoogte van het duodenum moet neutraliseren. Het bevat tevens de nodige enzymen voor de volledige afbraak van de prote´nen, zetmelen en vetten die nog in het chymen aanwezig zijn. Bij sommige diersoorten (eq, su) vormen de pancreassecreties ook het merendeel van de buffervloeistof die in het cecocolon voor een geschikt fermentatiemedium moet zorgen (cfr. rol van speeksel bij herkauwers).

░ de secreties van de pancreas bereiken de dundarm via een aparte afvoerweg bij bo, eq, su, ca, fe en konijn. Bij ov, cap en rat vervoegt de afvoerweg van de pancreas deze van de galblaas, zodat een mengsel van pancreassap en gal aan het chymen wordt toegevoegd.

░ secretie van pancreassap gebeurt o.i.v. neuro-endocriene stimuli (vnl. n.vagus en de darmhormonen secretine en CCK).

samenstelling van pancreassap :

de primaire vloeistof geproduceerd door de acini (klieruiteinden) bevat electrolyten (Na, K, Ca, Mg), enzymen (amylase, lipase) en pro-enzymen of zymogenen (procarboxypolypeptidase, trypsinogeen, chymotrypsinogeen). De secretie van bicarbonaat is een actief proces : hierbij worden H+-ionen geproduceerd die actief naar het plasma worden getransporteerd in ruil voor natriumionen. Deze pancreatogene verzuring van het plasma, of "acid tide", neutraliseert de voorafgaande gastrogene "alkaline tide" die geassocieerd was met de productie van HCl in de maag (zie hoger). Het koolstofdioxide dat bij dit neutralisatieproces geproduceerd wordt, diffundeert vanuit het plasma terug in de pancreascellen (meer bepaald de cellen van de ductuli = afvoerbuisjes van de acini): hier wordt het CO2 door een carboanhydrase opnieuw omgezet in bicarbonaat, dat dan actief gesecreteerd wordt in het pancreassap ter hoogte van de ductuli.

de concentraties aan natrium en kalium zijn dezelfde als die van bloedplasma (onafgezien van secretiesnelheid), die van chloor en bicarbonaat zijn enkel dezelfde bij basale secretiewaarde. Vooral bij het paard is de hoeveelheid pancreassap geproduceerd per dag aanzienlijk : 11 l/100 kg. Bij het rund is dit 4 l/100 kg, bij het schaap 1 l/100 kg.

de enzymen amylase en lipase worden gesecreteerd als actieve enzymen, de zymogenen moeten ter hoogte van de darm geactiveerd worden. Zo wordt trypsinogeen aanvankelijk geactiveerd door enterokinase, een enzyme uit de darmmucosa. De verdere activatie van trypsinogeen en van alle andere pro-enzymen gebeurt door het reeds gevormde trypsine via een positief feedbackmechanisme. De optimale pH voor de werking van de pancreasenzymen in het darmlumen is ongeveer neutraal. Opm.: de leeftijd heeft een invloed op het amylase-gehalte in het pancreassap : dit is nog laag bij jonge mestkalveren en vroeg gespeende biggen, zodat men moet opletten met suikerbijmenging in voeder van deze dieren of met het voederen van granen (zetmeel).

controle van pancreassecretie : gebeurt via cholinerge zenuwvezels en door darmhormonen secretine en CCK. De regulatie kan opgedeeld worden in drie fasen :

cefale fase : het AZS via de n.vagus (parasympathicus) is essentieel voor deze stap in de pancreassecretie. Het gaat om de perceptie van voedsel via het ruiken en zien ervan en het horen van de geluiden die met het voederen gepaard gaan, en het contact van het voeder met de mond (kauwen) en de keel (inslikken). Al deze informatie wordt doorgestuurd naar de vagale centra, van waaruit vagale zenuwvezels efferente signalen sturen naar pancreas en maag. De respons van de pancreas bestaat uit de secretie van een enzymen-rijk sap en uit de synthese van nieuwe enzymen, de maag reageert door een verhoogde vrijstelling van gastrine, dat op zijn beurt de apicale exocytose van prote´nen (enzymen en zymogenen) door de acini van de pancreas gaat stimuleren. Opm.: het belang van de cefale fase bij herkauwers is verwaarloosbaar.

gastrische fase : distentie van de maag brengt bepaalde neuro-endocriene processen op gang, waaronder de vagovagale reflex. Hierbij sturen mechanoreceptoren uit de maag signalen naar de vagale centra via de n.vagus, waarna efferente signalen via dezelfde zenuw de pancreas en de maag bereiken. Ook lokaal zal cholinerge stimulatie de vrijstelling van gastrine veroorzaken. Resultaat in beide gevallen is een verhoogde output van enzymen. De bicarbonaatproductie en het volume van het pancreassap blijven eerder ongewijzigd, behalve bij paard en varken (stijgen beide). Bij de herkauwers is er een continue distentie van het abomasum door de digesta en is bijgevolg ook het belang van de gastrische fase verwaarloosbaar.

intestinale fase : door de aankomst van zuur chymen (pH rond 3-4,5) in het duodenum start de belangrijkste fase in de pancreassecretie, met name deze gemedieerd door secretine. Bij deze pH worden grote hoeveelheden secretine (vanuit het inactieve prosecretine) vrijgesteld door een beperkte zone van de darmmucosa. Dit secretine zet de cellen van de ducti van de pancreas aan tot productie van water en bicarbonaat (effect op synthese en exocytose van pancreasenzymen is slechts beperkt). Ook andere darmhormonen zoals VIP, enteroglucagon en GIP stimuleren de secretie van water en electrolyten in het pancreassap (hun effect is echter minder sterk, zodat een zekere vorm van competitieve inhibitie ontstaat). CCK stimuleert dan weer vooral de exocytose van pancreasenzymen, maar tevens de secretie van bicarbonaat. Bovendien potentieert dit hormoon het effect van secretine op de bicarbonaatsecretie door de pancreas. Gastrine stimuleert de synthese en exocytose van pancreasenzymen. Chymodenine (chymotrypsinogeen-trypsinogeen duodenaal stimuline) veroorzaakt een specifieke toename van de productie van chymotrypsinogeen door de pancreas. Lokaal geproduceerd acetylcholine stimuleert de release van secretine en CCK, en draagt op die manier bij tot de productie van bicarbonaat en enzymen door de pancreas.

Remming van de pancreassecretie gebeurt via de n.splanchnicus (sympathisch zenuwstelsel).

functies van pancreassap :

neutraliseren van zuur chymen in het duodenum met behulp van bicarbonaat

cecocolon bij omnivoren (su) en bij sommige herbivoren (eq) voorzien van een grote hoeveelheid iso-osmotische vloeistof, geschikt voor postgastrische fermentatie van de digesta

aanvoer van proteolytische, amylolytische en lipolytische enzymen die hun functie uitoefenen bij neutrale tot licht alkalische pH (amylase hydrolyseert zetmeel tot maltose, maltotriose en dextrines ; lipase hydrolyseert triglyceriden tot vrije vetzuren en monoglyceriden, intermediaire triglyceridevormen en glycerol ; exo- en endopeptidasen splitsen prote´nen : wel is er slechts een geringe afbraak tot enkelvoudige AZ, de hydrolyseproducten zijn vnl. peptiden met 2 tot 6 AZ). Opm.: bij wegvallen van luminale proteolyse bvb. na pancreatectomie kan die functie overgenomen worden door membraangebonden endopeptidasen van de intestinale mucosa zelf : hierdoor wordt de vermindering in prote´ne-verteerbaarheid deels gecompenseerd.

endocriene secreties van de pancreas : om de rol van insuline en glucagon in het lichaam beter te begrijpen moet een onderscheid gemaakt worden tussen de absorptiefase en de post-absorptiefase. Tijdens de absorptiefase worden nutriŰnten door het lichaam opgenomen en domineren de processen waarbij deze stoffen in de vorm van vetten en glycogeen worden opgeslagen. Tijdens de post-absorptiefase komen geen nutriŰnten het lichaam binnen en moet er dus een ommekeer plaatsvinden in de metabolisatieprocessen : in plaats van het opslaan van voedingsstoffen moeten deze reserves juist afgebroken worden en aan het lichaam ter beschikking gesteld worden (energie-aanvoer, synthese van nieuwe stoffen). Tijdens de absorptiefase regelt insuline (gesecreteerd door de beta-cellen van de eilandjes van Langerhans) het binnentreden van glucose en AZ in de cellen. De sterkste stimulus voor de vrijstelling van insuline is dan ook een stijging van de bloedglucose-spiegel. Andere stimuli zijn : een gestegen AZ-spiegel, GIP, CCK en hoge parasympathische activiteit. Insuline is een anabool hormoon : het stimuleert het herstel van weefselstructuren die opgebouwd zijn uit prote´nen en lipiden. Verder stimuleert het de opbouw van reserves met het overschot aan nutriŰnten, d.w.z. onder vorm van glycogeen (spier, lever) of vet (lever, vetweefsel). Tegelijk inhibeert insuline die katabole processen waarbij de glycogeen- en vetreserves aangesproken zouden worden. Glucagon wordt tijdens de post-absorptiefase vrijgesteld door de alfa-cellen van de Langerhans-eilandjes. Het is een katabool hormoon dat de glycogenolyse (afbraak van glycogeen) en de gluconeogenese (nieuwvorming van glucose uit melkzuur, AZ, glycerol,...) ter hoogte van de lever stimuleert. Ter hoogte van het vetweefsel wordt lipolyse gestimuleerd : de hierbij vrijgestelde vetzuren circuleren in de bloedbaan gebonden aan albumine tot zij door de cellen worden opgenomen. Glucagon doet dus de bloedspiegel aan glucose, vetzuren en glycerol stijgen. Bij lage insuline-spiegels zal glucose niet gemakkelijk in de meeste lichaamscellen kunnen binnentreden : de meeste cellen metaboliseren immers bij voorkeur vetzuren, zodat het glucose gespaard blijft voor die cellen (vnl. neuronen) die geen insuline-afhankelijk opnamemechanisme hebben. Glucagon heeft een glucose-sparend effect, aangezien het de aanwending van vetzuren als "alternatieve" energiebron stimuleert (ter hoogte van de lever stijgt hierdoor het gehalte aan acetylcoŰnzyme A en bijgevolg het gehalte aan ketonlichamen nl. aceton, acetoacetaat en beta-hydroxyboterzuur, die op hun beurt ook als alternatieve energiebron kunnen gebruikt worden).

color_left(1).jpg (1320 bytes)sftyicon(1).jpg (1206 bytes)color_right(1).jpg (1260 bytes)