Gastro-intestinale fysiologie
Hoofdstuk 1 – algemene begrippen
1.1. Delen en algemene structuren van het spijsverteringskanaal
De totale lengte van het kanaal bedraagt in vivo 450 cm – 600cm.
- Bovenste segment (mond, slokdarm en maag) = 65cm
- Duodenum = 25cm
- Jejunum en ileum = 250cm
- Colon en rectum = 110-150cm
Het spijsverteringskanaal bevat meerdere sfincters die een verdikt glad of dwars spierweefsel
hebben. Enkel de anale sfincter heeft een echte sfincterfunctie, terwijl de andere vnl de functie
hebben om reflux tegen te gaan.
Enkel de bovenste oesophagale sfincter en de externe anale sfincter zijn dwarsgestreept (DGS).
Deze sfincters kunnen we daarom dan ook willekeurig controleren. De andere sfincters zijn
gladgestreept spierweefsel (GGS) waarbij we dus geen controle hebben (onwillekeurig
bezenuwd).
Van binnen naar buiten kunnen we in de wand van het gastro-intestinaal stelsel 4 lagen
onderscheiden:
1) Mucosa: epitheel, subepitheel bindweefsel (lamina propria), muscularis mucosae.
2) De submucosa: sterk gevasculariseerd en bevat de plexus van Meissner (intrinsiek
zenuwstelsel secretie van de klieren)
3) Muscularis propria: binnenste circulaire spierlaag, plexus myentericus van Auerbach
(intrinsiek zenuwstelsel contractie en dilatatie: motorische controle) en een buitenste
longitudinale spierlaag.
1
, In deze laag zijn er verschillende lokale variaties; bovenste deel van de slokdarm = DGS.
In de maag bevindt zich aan de binnenkant van de circulaire spierlaag nog een 3de
schuingerichte spierlaag.
4) Advintitia: losmazig bindweefsel. Als het orgaan intraperitoneaal ligt, is de buitenlaag
een serosa (= visceraal peritoneum, bestaande uit mesotheel en bindweefsel). Als het
extraperitoneaal ligt, is het een advintitia (zonder mesotheel)
Zeer belangrijk voor de regulatie van het GIS, is het enterisch (intrinsiek) zenuwstelsel
(cellichamen liggen in de plexus van Meissner en de plexus myentericus van Auerbach).
Functioneel kan met 3 grote types neuronen onderscheiden:
- De sensorische neuronen = chemische/mechanische prikkeling
- Interneuronen = geven signalen door tussen neuronen
- Motorische neuronen = innerveren gladde spiercellen of kliercellen
1.2. Functies van het spijsverteringsstelsel
Grote moleculen moeten eerst afgebroken worden vooraleer ze
geabsorbeerd kunnen worden. Dit gebeurt door de vertering (2).
Voor kleine moleculen (water, vitaminen, glucose) is er geen
voorafgaande vertering nodig. De absorptie (3) van al deze moleculen
doorheen de mucosa gebeurt passief en actief.
De vertering van grote moleculen gebeurt door de secretie (1) van een
aantal verteringsenzymen.
De spierlaag van het spijsverteringsstelsel staat in voor de motiliteit (4).
Door verschillende types van beweging wordt:
- De inhoud van het spijsverteringskanaal goed gemengd
(vertering en absorptie ↑).
- Voedselbolus wordt richting de anus voortgestuwd.
Hierna gebeurt er excretie (5). In het GIS hebben we ook een
immuniteit barrière (6): immuuncellen en lever
2
,1.3. Motiliteit
1.3.1. Peristaltiek
Door dit mechanisme wordt een bolus van oraal naar anaal (aboraal) voortgestuwd. Dit gebeurt
door een gecoördineerde relaxatie van de spierlaag aan de aborale zijde van de bolus en een
contractie van de spierlaag aan de orale zijde van de bolus.
Dit mechanisme berust op het intramurale reflex (= enterisch zenuwstelsel en kan dus
autonoom doorgaan). De prikkeling van de mucosa door uitrekking, wat gebeurt door de
voedselbolus, leidt tot activatie van de sensorische neuronen die in de mucosa zitten. Deze
leiden via interneuronen tot activatie van contractiele motorneuronen en relaxerende
motorneuronen.
Het signaal dat dus wordt gegeven via de sensorische neuronen in de mucosa wordt
doorgegeven aan de IPANs (intrinsieke primaire a erente neuronen), dit geeft het signaal door
aan:
- De stijgende interneuronen wat op zijn beurt het signaal doorgeeft aan de stimulerende
motor neuronen. Dit heeft als gevolg dat er contractie ontstaat bij de circulaire alsook
longitudinale spierlagen.
- De dalende interneuronen wat op zijn beurt het signaal doorgeeft aan de inhibitorische
motor neuronen. Dit geeft als gevolg dat er relaxatie ontstaat bij de circulaire alsook
longitudinale spierlagen.
De contractiele NT: ACh en tachykinines (= voor cholinerge neuronen)
De relaxerende NT: NO, vasoactief intestinaal polypeptide (VIP) en ATP
De proces herhaalt zich constant door het verschuiven van de bolus, waardoor er dan een
nieuwe prikkeling ontstaat wat contractie en relaxatie stimuleert. De intrinsieke snelheid van de
verplaatsing van de darminhoud = 2-25cm/s. het externe autonoom ZS kan de peristaltiek
beïnvloeden.
3
,1.3.2. Basaal elektrisch ritme (BER)/elektrische controle activiteit (ECA)
Dit ritme ontstaat mid-darm, dus bevindt zich niet bij de slokdarm en het proximale deel van de
maag. Hierbij vertonen de gladde spiercellen een automatische ritmische fluctuatie van de
membraanpotentiaal tussen de -65 en -45 mV.
De spontane depolarisatie (slow waves) veroorzaken geen contractie van de spiercellen.
Contracties treden op wanneer er zich AP ontwikkelen op de slow waves zelf. Dit noemt men de
spikes potential. Het optreden van deze spikes kunnen door NT versterkt of onderdrukt worden.
Zo versterkt acetylcholine (ACh) de spikes en onderdrukt adrenaline (epinephrine) de spikes.
4
,De frequentie van het BER is niet constant over het GIS:
Essentieel voor het ontstaan van het BER = interstitiële cellen van Cajal (ICC). Deze cellen
hebben een soort van Pace)maker functie en geven een elektrische activiteit door waardoor de
contractie makkelijker tot stand komen (= BER slow waves; dichter tegen threshold). Deze
cellen zijn met elkaar verbonden en vormen een netwerk binnen en/of tussen de spierlagen. Ze
communiceren dus met elkaar maar ook met de gladde spiercellen dmv. gap junctions.
1.3.3. Migrerend motorisch complex (MMC)
Wanneer de vertering en absorptie in de dunne darm is beëindigd, treedt in de maag en dunne
darm in nuchtere toestand een cyclus van motorische activiteit op. Dit zorgt er voor dat tussen
de maaltijden de overgebleven resten door gestuwd worden (hierbij zitten ook dode cellen;
epitheel wordt om de 5-14d gewisseld) intestinale house keeper. Deze motorische activiteit
migreert van maag naar distale ileum.
Elke cyclus bestaat uit 3 fasen:
1) Fase 1: bevat geen contracties, enkel de slow waves zonder spike potentials
2) Fase 2: onregelmatige contracties, er enten zich op onregelmatige wijze spike potentials
op de slow waves
3) Fase 3: regelmatige contracties, systemische spike potentials op de slow waves.
Het MMC migreert zich naar aboraal met een snelheid van 5 cm/min (trager als de peristaltiek).
Het interval tussen de opeenvolgende cycli is 90 minuten.
Tijdens de verwerking van de maaltijd is er geen MMC maar is er de peristaltiek die de
voedselbolus naar aboraal voortstuwt. MMC stopt dus onmiddellijk bij inname van voedsel.
Hormonale controle: Motiline (wordt geproduceerd door de M-cellen in het duodenum).
Dit hormoon wekt de MMC op (vnl fase 3).
Neurogene controle:
- Enterisch zenuwstelsel lokale coördinatie van de motiliteit; werkt samen met motiline
om de contracties te initiëren.
- PS (n. vagus) stimuleert over het algemeen de motiliteit, maar minder de MMC
- OS (sympathicus) remt de MMC
5
, 1.4. Regulatie van secretie en motiliteit
Controle van de secretie en motiliteit gebeurt op twee manieren: hormonaal en neurogeen. Voor
de hormonale controle spreken we verder in ‘Hoofdstuk 6 – gastro-intestinale peptiden’. Wat de
neuronale controle betreft, kunnen we deze onderverdelen in intrinsieke (enterische)
bezenuwing en extrinsieke bezenuwing.
Intrinsieke bezenuwing (= enterisch zenuwstelsel):
- Bevat miljoenen neuronen die zich lokaliseren in de plexussen van Meissner en van
Auerbach. Deze staan respectievelijk in voor de secretie en motiliteit.
- Deze twee plexussen kunnen een aantal functies van het GIS volledig autonoom regelen
(bv. peristaltiek).
- Controle en coördinatie door de extrinsieke autonome bezenuwing: PS en OS.
6
Hoofdstuk 1 – algemene begrippen
1.1. Delen en algemene structuren van het spijsverteringskanaal
De totale lengte van het kanaal bedraagt in vivo 450 cm – 600cm.
- Bovenste segment (mond, slokdarm en maag) = 65cm
- Duodenum = 25cm
- Jejunum en ileum = 250cm
- Colon en rectum = 110-150cm
Het spijsverteringskanaal bevat meerdere sfincters die een verdikt glad of dwars spierweefsel
hebben. Enkel de anale sfincter heeft een echte sfincterfunctie, terwijl de andere vnl de functie
hebben om reflux tegen te gaan.
Enkel de bovenste oesophagale sfincter en de externe anale sfincter zijn dwarsgestreept (DGS).
Deze sfincters kunnen we daarom dan ook willekeurig controleren. De andere sfincters zijn
gladgestreept spierweefsel (GGS) waarbij we dus geen controle hebben (onwillekeurig
bezenuwd).
Van binnen naar buiten kunnen we in de wand van het gastro-intestinaal stelsel 4 lagen
onderscheiden:
1) Mucosa: epitheel, subepitheel bindweefsel (lamina propria), muscularis mucosae.
2) De submucosa: sterk gevasculariseerd en bevat de plexus van Meissner (intrinsiek
zenuwstelsel secretie van de klieren)
3) Muscularis propria: binnenste circulaire spierlaag, plexus myentericus van Auerbach
(intrinsiek zenuwstelsel contractie en dilatatie: motorische controle) en een buitenste
longitudinale spierlaag.
1
, In deze laag zijn er verschillende lokale variaties; bovenste deel van de slokdarm = DGS.
In de maag bevindt zich aan de binnenkant van de circulaire spierlaag nog een 3de
schuingerichte spierlaag.
4) Advintitia: losmazig bindweefsel. Als het orgaan intraperitoneaal ligt, is de buitenlaag
een serosa (= visceraal peritoneum, bestaande uit mesotheel en bindweefsel). Als het
extraperitoneaal ligt, is het een advintitia (zonder mesotheel)
Zeer belangrijk voor de regulatie van het GIS, is het enterisch (intrinsiek) zenuwstelsel
(cellichamen liggen in de plexus van Meissner en de plexus myentericus van Auerbach).
Functioneel kan met 3 grote types neuronen onderscheiden:
- De sensorische neuronen = chemische/mechanische prikkeling
- Interneuronen = geven signalen door tussen neuronen
- Motorische neuronen = innerveren gladde spiercellen of kliercellen
1.2. Functies van het spijsverteringsstelsel
Grote moleculen moeten eerst afgebroken worden vooraleer ze
geabsorbeerd kunnen worden. Dit gebeurt door de vertering (2).
Voor kleine moleculen (water, vitaminen, glucose) is er geen
voorafgaande vertering nodig. De absorptie (3) van al deze moleculen
doorheen de mucosa gebeurt passief en actief.
De vertering van grote moleculen gebeurt door de secretie (1) van een
aantal verteringsenzymen.
De spierlaag van het spijsverteringsstelsel staat in voor de motiliteit (4).
Door verschillende types van beweging wordt:
- De inhoud van het spijsverteringskanaal goed gemengd
(vertering en absorptie ↑).
- Voedselbolus wordt richting de anus voortgestuwd.
Hierna gebeurt er excretie (5). In het GIS hebben we ook een
immuniteit barrière (6): immuuncellen en lever
2
,1.3. Motiliteit
1.3.1. Peristaltiek
Door dit mechanisme wordt een bolus van oraal naar anaal (aboraal) voortgestuwd. Dit gebeurt
door een gecoördineerde relaxatie van de spierlaag aan de aborale zijde van de bolus en een
contractie van de spierlaag aan de orale zijde van de bolus.
Dit mechanisme berust op het intramurale reflex (= enterisch zenuwstelsel en kan dus
autonoom doorgaan). De prikkeling van de mucosa door uitrekking, wat gebeurt door de
voedselbolus, leidt tot activatie van de sensorische neuronen die in de mucosa zitten. Deze
leiden via interneuronen tot activatie van contractiele motorneuronen en relaxerende
motorneuronen.
Het signaal dat dus wordt gegeven via de sensorische neuronen in de mucosa wordt
doorgegeven aan de IPANs (intrinsieke primaire a erente neuronen), dit geeft het signaal door
aan:
- De stijgende interneuronen wat op zijn beurt het signaal doorgeeft aan de stimulerende
motor neuronen. Dit heeft als gevolg dat er contractie ontstaat bij de circulaire alsook
longitudinale spierlagen.
- De dalende interneuronen wat op zijn beurt het signaal doorgeeft aan de inhibitorische
motor neuronen. Dit geeft als gevolg dat er relaxatie ontstaat bij de circulaire alsook
longitudinale spierlagen.
De contractiele NT: ACh en tachykinines (= voor cholinerge neuronen)
De relaxerende NT: NO, vasoactief intestinaal polypeptide (VIP) en ATP
De proces herhaalt zich constant door het verschuiven van de bolus, waardoor er dan een
nieuwe prikkeling ontstaat wat contractie en relaxatie stimuleert. De intrinsieke snelheid van de
verplaatsing van de darminhoud = 2-25cm/s. het externe autonoom ZS kan de peristaltiek
beïnvloeden.
3
,1.3.2. Basaal elektrisch ritme (BER)/elektrische controle activiteit (ECA)
Dit ritme ontstaat mid-darm, dus bevindt zich niet bij de slokdarm en het proximale deel van de
maag. Hierbij vertonen de gladde spiercellen een automatische ritmische fluctuatie van de
membraanpotentiaal tussen de -65 en -45 mV.
De spontane depolarisatie (slow waves) veroorzaken geen contractie van de spiercellen.
Contracties treden op wanneer er zich AP ontwikkelen op de slow waves zelf. Dit noemt men de
spikes potential. Het optreden van deze spikes kunnen door NT versterkt of onderdrukt worden.
Zo versterkt acetylcholine (ACh) de spikes en onderdrukt adrenaline (epinephrine) de spikes.
4
,De frequentie van het BER is niet constant over het GIS:
Essentieel voor het ontstaan van het BER = interstitiële cellen van Cajal (ICC). Deze cellen
hebben een soort van Pace)maker functie en geven een elektrische activiteit door waardoor de
contractie makkelijker tot stand komen (= BER slow waves; dichter tegen threshold). Deze
cellen zijn met elkaar verbonden en vormen een netwerk binnen en/of tussen de spierlagen. Ze
communiceren dus met elkaar maar ook met de gladde spiercellen dmv. gap junctions.
1.3.3. Migrerend motorisch complex (MMC)
Wanneer de vertering en absorptie in de dunne darm is beëindigd, treedt in de maag en dunne
darm in nuchtere toestand een cyclus van motorische activiteit op. Dit zorgt er voor dat tussen
de maaltijden de overgebleven resten door gestuwd worden (hierbij zitten ook dode cellen;
epitheel wordt om de 5-14d gewisseld) intestinale house keeper. Deze motorische activiteit
migreert van maag naar distale ileum.
Elke cyclus bestaat uit 3 fasen:
1) Fase 1: bevat geen contracties, enkel de slow waves zonder spike potentials
2) Fase 2: onregelmatige contracties, er enten zich op onregelmatige wijze spike potentials
op de slow waves
3) Fase 3: regelmatige contracties, systemische spike potentials op de slow waves.
Het MMC migreert zich naar aboraal met een snelheid van 5 cm/min (trager als de peristaltiek).
Het interval tussen de opeenvolgende cycli is 90 minuten.
Tijdens de verwerking van de maaltijd is er geen MMC maar is er de peristaltiek die de
voedselbolus naar aboraal voortstuwt. MMC stopt dus onmiddellijk bij inname van voedsel.
Hormonale controle: Motiline (wordt geproduceerd door de M-cellen in het duodenum).
Dit hormoon wekt de MMC op (vnl fase 3).
Neurogene controle:
- Enterisch zenuwstelsel lokale coördinatie van de motiliteit; werkt samen met motiline
om de contracties te initiëren.
- PS (n. vagus) stimuleert over het algemeen de motiliteit, maar minder de MMC
- OS (sympathicus) remt de MMC
5
, 1.4. Regulatie van secretie en motiliteit
Controle van de secretie en motiliteit gebeurt op twee manieren: hormonaal en neurogeen. Voor
de hormonale controle spreken we verder in ‘Hoofdstuk 6 – gastro-intestinale peptiden’. Wat de
neuronale controle betreft, kunnen we deze onderverdelen in intrinsieke (enterische)
bezenuwing en extrinsieke bezenuwing.
Intrinsieke bezenuwing (= enterisch zenuwstelsel):
- Bevat miljoenen neuronen die zich lokaliseren in de plexussen van Meissner en van
Auerbach. Deze staan respectievelijk in voor de secretie en motiliteit.
- Deze twee plexussen kunnen een aantal functies van het GIS volledig autonoom regelen
(bv. peristaltiek).
- Controle en coördinatie door de extrinsieke autonome bezenuwing: PS en OS.
6
