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Humanphysiologie (Fach) / Allgemein (Lektion)

Grundlagen und GI-Trakt

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  • Welche Funktion hat die Pankreatische Cholesterinesterase bei der Fettverdauung im Dünndarm? Hydrolysiert Ester des Cholesterins, aber auch die von Vitamin A, D und E und Fettsäuren an Position 2 des Glycerins Verwandt mit der Lipase in Muttermilch (Vorverdauung der Fette für eine erleichterte Absorption durch den Säugling)
  • Bedeutung der Galle bei der Fettverdauung? Gallensalze und Lecithin sind wichtig für die Bildung und Stabilisierung einer Emulsion Gallensäuren sind amphipatisch  Gallensäuren verarbeiten freiwerdende FS, indem sie sie in Micellen einbauen (Kügelchen 3‐6 nm) Durchmesser; bestehend aus 30‐40 Molekülen Gallensäure und deren Salze „Kritische Masse“ an Gallensäuren und –salzen erforderlich Micellen sind Transportmedium für Fette zur Bürstensaummembran Zu wenig Galle → Mangel an fettlöslichen Vitaminen, allg. Malabsorption an Lipiden Option: → MCT‐Fette
  • Welche Wirkung hat die Bildung von Micellen auf die Fettverdauung? - Mit Micellen werden 97% der Nahrungsfette absorbiert- Ohne Micellen < 40%
  • Absorptionsfläche im Dünndarm: Valvulae conniventes (Kerckring‐Falten, besonders im Duodenum und Jejunum) → Vergrößerung der Oberfläche um das ca. 3‐fache Kleine Ausstülpungen (Villi) auf der Oberfläche des Epithels, → Vergrößerung der Oberfläche um das ca. 10‐faches Weitere Ausstülpungen an der Bürstensaummembran (Mikrovilli) ragen in den Chymus → Vergrößerung der Oberfläche um das ca. 20‐faches
  • Um das wie viel fache vergrößern die Kerckring-Falten in Duodenum und Jejunum die Oberfläche? Ca. 3-fache
  • Um das wie viel fache vergrößern die Villi (Ausstülpungen) die Oberfläche? Ca. 10-fache
  • Um das wie viel fache vergrößern die Mikrovilli die Oberfläche? Ca. 20-fache
  • Absorption von Natrium im Dünndarm? 25‐35 g/Tag Alle Epithelzellen des Darms besitzen die Na+/K+‐ ATPase → Transport von Na+ in das Gewebe ( Na+‐ in der Zelle sinkt auf ~ 50 mmol/l) Na+‐Konzentration im Chymus beträgt ~ 140 mmol/l → elektrochemischer Gradient für Natrium aus dem Lumen in das innere der Epithelzellen
  • Was und wozu wird der Na+-Gradient im Dünndarm verwendet? Gradient verursacht Sogwirkung, die nicht nur für Na+ genutzt wird sondern auch für:  • Absorption von Cl‐  • Austausch von Natrium mit Protonen  • Absorption von Bicarbonat  • Absorption (osmotischer Transport) von Wasser  • Absorption von Vitamin C  • Kotransport von Natrium mit Glukose  • Kotransport von Natrium mit Aminosäuren
  • Osmotische Transport von Wasser durch den Na+-Gradienten bewirkt? • Na+‐Konzentration im Gewebe verursacht osmotische Anziehungskraft für Wasser• Wasser kann durch die Zelle hindurch (transzellulär) oder zwischen den Zellen hindurch (parazellulär)• Transport ist nicht gerichtet, theoretisch auch in der anderen Richtung denkbar
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  • Welche Absorptionen von Mikronährstoffen gibt es noch, die nicht von Na+-Gradienten gestrieben sind? Calcium: Aktiver Prozess unter Kontrolle von Parathormon und Vitamin D, deren Aktivität abhängt von der Calciumkonzentration im Blutplasma Eisen: Aktiver Prozess über zahlreiche Transportproteine, deren Bildung durch den Gehalt an freiem Eisen im Organismus gesteuert wird Fettlösliche Vitamine: Wie andere Fette Vitamin B12
  • Der Mechanismus der Absorption von Vitamin B12 im Dünndarm erfolgt in welchen Schritten? • Im Magens wird B12 an Haptocorrin aus der Speicheldrüse gebunden• Im Dünndarm wird B12 durch den Intrinsic factor (IF) aus den Parietal‐ Zellen des Magens übernommen• IF erkennt den Intrinsic factor‐Cobalamin receptor (IFCR) auf Dündarmepithelzellen• IFCR und Ligand werden in die Zelle aufgenommen  (IF wird abgebaut)• B12 wird freigesetzt und mit Transcobalamin II aus den Zellen komplexiert• Abgabe in den Kreislauf (Komplex wird von Rezeptoren im Organismus erkannt)
  • Absorption von KH erfolgt in welchen Weise? 80% als Glucose, 20% als Galactose und Fructose Nutzung des Na+‐Gradienten durch sekundär aktive Cotransporter, z.B. Natrium‐Glucose‐Cotransporter (SGLT‐1) Bindung von Na+ und Glucose → Konformationsänderung des Proteins → Transfer von Natrium und Glucose in die Epithelzelle Glucose wird auf basolateraler Seite durch Na+- unabhängige Transporter ins Blut weitergereicht (z.B. GLUT2) Galactose nimmt den gleichen Weg
  • Wie geschieht die Absorption von KH – insbesondere Fructose? Fructose wird luminal durch GLUT5 aufgenommen und über GLUT2 (GLUT 2 Insulinunabhängig) an das Blut abgegeben (beides Na‐unabhängig) In der Epithelzelle wird Fructose metabolisiert (Phosphorylierung, Umwandlung in Glucose) → es braucht Zeit, um einen Fructosegradienten aufzubauen, die Transportrate ist ca. die Hälfte der von Glucose GLUT5 ist schnell überfordert → Fructose wird durch Bakterien genutzt (Flatulenz) und nach Wasserbindung ausgeschieden (Diarrhöe)
  • Die Absorption von Proteine im Dünndarm geschieht durch welche Vorgänge? • Die meisten Aminosäure‐Transporter sind Na+- abhängig• Alternativen dazu:     - Zusammenarbeit mit Protonen     - Reiner Peptidtransport
  • Wie geht die Absorption von Lipiden im Dünndarm von statten? Fette können den Bilayer der luminalen Membran der Enterozyten frei passieren Größere Lipidmoleküle (inkl. fettlösliche Vitamine) werdeninder Zelle gebunden an Fettsäure‐bindende Proteine (FABP) → gerichteter Transport zum glatten ER → „Reveresterung“ (ca. 75% der langkettigen FS) Im rauhen ER der Epithelzellen werden Apoproteine hergestellt, im Golgi‐Apparat treffen sie auch auf die Lipid‐Ester → Entstehung von Chylomicronen  Chylomicrone verlassen die Zelle durch Exozytose Chylomicrone zu groß für Transport über Kapillaren daber Transport über die Lymphe
  • Alternative Fettverdauung, wenn der „Gallen-Weg“ nicht geht? Über Medium chain fatty acids (MCT, mittelkettige Fettsäuren) 6‐12 C‐Atome (z.B. Capronsäure, Laurinsäure aus Kokosfett, Palmkernöl) Besser wasserlöslich als langkettige Varianten Keine Gallenflüssigkeit zur Verdauung erforderlich!! Direkt absorbiert durch para‐ und transzelluläre Mechanismen Keine weitere Verarbeitung in Enterozyten Diffundieren in kapilläres Blut und von dort in die Pfortader → Energielieferant bei eingeschränkter Gallentätigkeit mit Malabsorption und Steatorrhöe langkettiger Fettsäuren
  • Absorption im Dickdarm – Eigenschafte, Charakteristika, ... ? Ca. 1,5 l/Tag an Chymus passieren die Ileozökaklappe Größter Teil an Wasser und Elektrolyten werden im oberen Abschnitt absorbiert Mechanismen wie im Dünndarm (Na+/K+‐ATPase, Nutzung des Gradienten für sekundär aktive Transportvorgänge, Nutzung des osmotischen Gradienten für Wasser) 100 ml/Tag an Flüssigkeit und 1‐5 mmol/Tag an Na+ und Cl‐ gelangen in tiefere Abschnitte des Dickdarms
  • Zusammensetzung des Fäces? 75% Wasser25% Feststoffe, davon:   -  30% abgestorbene Bakterien   -  10‐20% Fett   -  10‐20% inorganische Substanzen   -  2‐3% Protein   -  30% unverdauliche Anteile (Ballaststoffe) und Zutaten aus GI-Trakt (Galle, abgeschilferte Epithelzellen)   -  Farbstoffe (Stercobilin, Urobilin)   -  Geruchsstoffe (Indole, Skatole, Schwefelwasserstoff, Mercaptane)
  • Sensorische Neuronen - sind wo zu finden und haben welche Aufgabe? Aus der Mucosa  des GI-Traktes Vermitteln Informationen an den myenterischen und submukosalem Plexus, ANS und ZNS Können Reflexe innerhalb des Darmnervensystems auslösen = short reflexes  Können Reflexe über das ANS/ZNS auslösen = long reflexes 
  • Was ist der gastronomische Reflex? Stuhlgang und Darmentleerung nach Dehnung in Mund, Speiseröhre und Magen
  • Was ist der duodenokolische Reflex? Stuhldrang und Darmentleerung nach Dehnung im Dünndarm 
  • Was ist der enterogastrische Reflex? Hemmung der Magenbewegung nach Ansäuerung des Dünndarms
  • Was sind die Eigenschaften der Magenlipase? Wird in den Hauptzellen des Magens produziert pH-Optimum bei 4,0-5,5 Resistenz gegenüber Pepsin  Bevorzugt FS an Position C1 des Glycerins Freigesetzte FS & Diglyceride hemmen die Magenlipase → keine vollständige Lipolyse im Magen! 
  • Welchen Transporter braucht man für die Absorption von Fructose? GLUT 5 → GLUT 2 GLUT 5 und GLUT 2 sind jeweils Na+ unabhängig 
  • MCT - Welche Eigenschaften und wozu werden sie benötigt? MCT = Medium chained triglycerids = Mittelkettige Triglyzeride  6-12 C-Atome (z.B. Capronsäure, Laurinsäure aus Kokosfett, Palmkernöl) Besserwasserlösclich als langkettige Varianten Keine Gallenflüssigkeit zur Verdauung erforderlich  Direkt absorbiert durch para- und transzelluläser Mechanismen Keine weitere Verarbeitung in den Enterozyten  Diffundieren in kapilläres Blut und von dort in die Pfortader Energielieferant bei eingeschränkter Gallentätigkeit mit Malapsorption 
  • Was ist die Systole? Unterteilt in die: Anspannungsphase  Austreibungsphase (liken Ventrikel über die Aorter → Körperkreislauf & vom rechten Ventrikel in die Lungenarterie)
  • Wie wird Vitamin B12 resorbiert? Intrinsic Factor  Haptocorrin 
  • Was bewirkt Insulin? Wird in den β-Zellen des Pankreas produziert  Glycogensynthese = Glykogenese = Glykogenbildung  Aerober Metabolismus von Glucose Proteinsynthese und Triglyceridsynthese Hemmung der Glykogenolyse (Abbau von Glykogen zu Glukose) Baut GLUT-Transporter in Muskel und Fettzellen ein
  • Welcher GLUT-Transporter ist als einziger Insulinabhängig? GLUT 4 ist Insulinabhängig → dieser ist in Skelettmuskeln und Fettzellen zu finden
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  • Was ist die Wirkungen des Cortisols? Stresshormon Katabolismus und Bereitstellung von Glukose für die Stressantwort Abbau von Proteinen (Muskel‐ und Bindegewebe) Fördert die Resorption von Nährstoffen Unterdrückung des Immunsystems Unterstützung von Aldosteron (Rückresorption von Natrium und Wasser, Ausscheidung von Kalium und Protonen) → zu viel Cortisol = Cushing-Syndrom (Vollmondgesicht!)
  • Was sind Risikofaktoren der Hypertonie: Alter: für Männer über 55 Jahre, für Frauen über 65 Jahre Herzkreislauferkrankungen in der Familie, die in jüngeren Jahren aufgetreten sind (vor dem 55. Lebensjahr bei Vater oder Bruder, vor dem 65. Lebensjahr bei Mutter oder Schwester) Bereits bestehende Vorerkrankungen des Herzkreislaufsystems: z.B. Apoplex, KHK, periphere Durchblutungsstörung, Bypassoperation Diabetes mellitus Typ 2 Viszerale Adipositas Rauchen
  • Was sind die Besonderheiten von Sensorzellen? Der Reiz wirkt an einer bestimmten Stelle des Rezeptor (z.B. dehnungsaktive Ionenkanäle an Mechano‐Rezeptoren) Es entsteht nicht sofort ein Aktionspotenzial, sondern ein Rezeptorpotenzial Keine Schwelle Keine Erholungsphase (Refraktärzeit) Größe des Potenzials nie gleich, sondern abhängig von der Reizstärke Keine verlustfreie Weiterleitung, daher nur kurze Strecken möglich
  • Wie hoch ist der Anteil der Nahrungsenergie die in ATP umgesetzt wird? ∼ 50 %
  • Wie wird der Grundumsatz ermittelt? • 12‐14 Stunden nach der letzten Mahlzeit• Unbekleidet• Indifferenztemperatur (27‐32°C)• Im Liegen
  • Wir wird der Ruhe-Nüchtern-Umsatz ermittelt? • 12‐14 Stunden nach der letzten Mahlzeit• Bekleidet• Zimmertemperatur (24‐26°C)• Im Sitzen
  • Was beinhaltet der Grundumsatz? Synthesen Wachstumsprozesse Erhaltungsprozesse Transportprozesse Unwillkürliche Muskelaktivität (Herz, Atmung) „Futile cycles“, Substratzyklus
  • Von was ist der Grundumsatz abhängig? • Alter• Geschlecht• Körpergröße• Körpergewicht• Körperzusammensetzung• Zuschläge bei Schwangerschaft:     -  + 1050 kJ/Tag im zweiten Trimester     -  + 2100 kJ/Tag im dritten Trimester     -  Stillzeit (+ 2100 kJ/Tag)
  • Was beeinflusst die Körperliche Aktivität? • Geringer Wirkungsgrad (25%) = hoher Energieverbrauch• Abhängig von:     - Art     - Intensität     - Dauer     - Meist zusammengefasst als Multiplikator zum Grundumsatz GU („physical activity level“ = PA)
  • Welche Prozentwerte und Anteile sind bei Nahrungsinduzierte Thermogenese vorzufinden? •  Kohlenhydrate: 4‐7%•  Lipide: 2‐4%•  Proteine: 18‐25%•  Summe gemischte Kost: ~ 5‐10%
  • Was ist eine Negative Rückkopplung? Die Antwort wirkt dem Reiz entgegen und beendet so die Antwortschleife.
  • Was ist eine positive Rückkopplung? Die Antwort verstärkt den Reiz, so dass sich die Variable immer weiter vom Sollwert entfernt. Das System schaukelt sich auf Um die positive Rückkopplungsschleife zu beenden, ist eine Intervention von außen erforderlich Bsp.: für eine positive Rückkopplung ist Oxytozin
  • Was ist der Schneeballeffekt und wo wirkt er? Verstärkung des Signals durch zahlreiche Zwischenschritte (erweitert auch die Kontrolloptionen) Bei Hormoneller Kontrolle  Der Ligand-Rezeptor-Komplex aktiviert ein Aplifizierungsenzym → das Signal eines extrazellulären Liganden wird durch die Produktion vieler intrazellulärer Moleküle verstärkt.
  • Was sind typische Amplifizierungsenzyme? • Adenylat-Cyclase  → Substrat = ATP  →  Produkt = cAMP• Guanylat-Cyclase  → Substrat = GTP → Produkt  = cGMP• Phopholipase C     → Substrat = Membranphospholipid → Produkt = IP3 und DAG → „Second messenger“: cAMP, cGMP, IP3 verbreiten die Information des Signals in der Zelle
  • Was sind Steroidhormone? Mineralokortikoide, Glukokortikoide, Testosteron, Östrogene, Progesteron, Vitamin‐D‐Metabolite Produziert in Nebennierenrinde, Ovar, Testes, Placenta Ausgangssubstrat: Cholesterin Fettlöslich
  • Was sind Peptidhormone? ADH, Oxytozin, FSH, LH, Prolactin, growth hormone, TSH, Adrenocorticotrophes Hormon (ACTH), Parathormon, Calcitonin, Insulin, Glukagon Produziert von zahlreichen Organen Ausgangssubstrat: Aminosäuren (produziert als Vorstufen, z.B. Präpro‐Insulin, Pro‐Insulin) Wasserlöslich
  • Was sind Amine? Adrenalin, Noradrenalin, Schilddrüsenhormone (T4, T3), Melatonin Produziert in Nebennierenmark, Schilddrüse und Epiphyse Ausgangssubstrat: Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan Wasser‐ und fettlöslich (T3, T4)
  • Was sind die hormonellen Bestandteile der Hypothalamus – Hypophysen – Nebenierenachse? CRH (Corticotropin Releasing Hormon) → ACTH (Adrenocortikotropes Hormon) → Nebennierenrinde → Cortisol → viele anderen Gewebe
  • Was bewirkt Insulin? Glycogensynthese ↑ = Glykogenese ↑ = Glykogenbildung ↑  Aerober Metabolismus von Glucose  Proteinsynthese und Triglyceridsynthese Hemmung der Glykogenolyse ↓ (Abbau von Glykogen zu Glukose) Baut GLUT-Transporter in Muskel und Fettzellen ein
  • Was passiert mit den Beta-Zellen wenn sie Insulin freisetzten? Stoffwechselaktivität in der Zelle steigt ↑ ATP-Spiegel in der Zelle steigt ↑ KATP- Kanäle schließen sich Zellmembran wird depolarisiert und Ca+II Kanäle öffnen sich Ca+II Einstrom in Zelle wirkt als Signal Das Ca+II Signal löst Exyocytose  und Sekretion von Insulin aus