Først flere måneders faste – så et enkelt, kæmpestort ... - Viden (JP)

More documents

Recommendations

Info

som gælder hos alle dyr. Det fortæller os altså også noget om, hvordan vores eget – mere gennemsnitlige – fordøjelsessystem virker. . Økonomisering med energiressourcer Det er et grundvilkår for alle dyr, at længerevarende perioder uden føde indebærer, at al den energi, som bruges til fysisk aktivitet og på at opretholde kroppens forskellige funktioner, skal dækkes af kroppens eksisterede depoter. Det er derfor en fordel at kunne nedregulere energiforbrugende funktioner, så ressourcerne kan vare længere. Det er samtidig vigtigt, at denne tilpasning ikke formindsker dyrenes evne til udføre almindelige funktioner, da det er vigtigt f.eks. at kunne undslippe rovdyr og andre farer i livet. Alle kroppens celler udskiftes hele tiden, ved at de gamle udtjente celler dør og erstattes af nye friske celler. Denne stadige celledeling koster energi og bidrager sammen med cellernes øvrige aktiviteter til hvilestofskiftet. Fordøjelsesorganerne, såsom mave og tarm, er karakteriserede ved en meget høj rate af celledeling, hvilket blandt andet skyldes den mekaniske påvirkning fra føden. Desuden udfører disse celler mange aktive processer såsom udskillelse af Fotos: Matthias Starck, Jena Universitet. mavesyre og enzymer, og det er dermed ikke overraskende, at tarmen og maven forbruger en stor mængde energi. Det er anslået, at fordøjelsesorganerne lægger beslag på mellem 20- 40% af hvilestofskiftet. Da disse organer jo ikke bruges under faste, kan dyr med fordel nedregulere fordøjelsesorganernes funktion i perioder uden føde og dermed spare på den energi, som ellers ville være brugt på vedligeholdelse. Tarmens op- og nedture Alle dyr er i et vist omfang i stand til at nedregulere funktionen af deres fordøjelsesorganer under faste, og i praksis sker der bl.a. det, at tarmen skrumper ind – dvs. dens størrelse og vægt reduceres. Dette kan i princippet sammenlignes med, at vores muskler også reduceres, når vi ikke styrketræner eller dyrker sport. At reducere tarmens størrelse sparer energi, men indebærer også, at tarmens funktioner gradvist nedsættes – dvs. evnen til at transportere næringsstoffer fra føden eller udskille enzymer bliver nedsat. For at dyret skal drage fordel af at nedregulere tarmens størrelse og funktion kræver det, at dyrene kan restituere fordøjelsesprocesserne umiddelbart efter de igen indtager et måltid. Hvis tarm-funktionen ikke genetableres hurtigt, vil de nor- A k t u e l N a t u r v i d e n s k a b | 4 | 2 0 0 2 F Y S I O L O G I Mikroskopfotos af tarmceller fra hhv. en fastende (tv) og en fordøjende (th) slange. Tarmcellernes cellevægge hos den fastende slange er sammenfoldede nærmest som en harmonika. Ved at indkorporere små fedtpartikler i tarmcellerne, vokser tarmen lynhurtigt til fuld størrelse igen. Stofskifte Ordet stofskifte har fra gammel tid – i overensstemmelse med dets bogstavelige betydning -betegnet kroppens optagelse af føde, dens nedbrydning og omdannelse til andre kemiske forbindelser samt udskillelse af affaldsprodukter. Vi bruger stadig ordet i denne betydning, når vi f.eks. taler om organismens fedtstofskifte eller calciumstofskifte. I vore dage bruges ordet til at betegne kroppens energiomsætning. Næringsstofferne (fedtstoffer, sukkerarter og aminosyrer) fra føden, optages gennem tarmvæggen, og spaltes videre i cellerne, hvorved der frigøres kemisk energi. En del af den frigjorte energi oplagres i energirige ATP-molekyler, som bruges som energikilde for stort set alle energikrævende processer i cellerne. De cellulære processer, der står for energioverførslen er ikke fuldstændig effektive. En del af den energi, der frigøres ved næringsstoffernes nedbrydning og forbruget af ATP, fremkommer derfor som varme. Varmen kan på en måde anses som et spildprodukt. Når ilt er til stede nedbrydes næringsstofferne til kuldioxid og vand, og for aminosyrernes vedkommende desuden urinstof, som nyren udskiller. Dette betegnes aerobt stofskifte og svarer kemisk set til en forbrænding. Det giver anledning til den størst mulige udnyttelse af energien i næringsstofferne og dermed til dannelse af mange energirige ATP-molekyler. Er der ikke ilt til stede, kan mange celler gå over til anaerobt stofskifte, hvor sukker kun nedbrydes delvis til mælkesyre. Anaerobt stofskifte giver en langt mindre ATP-dannelse, fordi størstedelen af sukkerets kemiske energi fortsat er bundet i mælkesyren. Det anaerobe stofskifte forekommer f. eks. i forbindelse med hårdt arbejde, hvor musklernes forsyning med ilt ikke er tilstrækkelig til at dække deres energibehov. Hos krybdyr foregår hele det forøgede stofskifte under fordøjelsen i form af aerobt stofskifte. Når et fi rben løber med maksimal hastighed foregår derimod mere end halvdelen af ATP-dannelsen via anaerobt stofskifte. Stofskiftets eller energiomsætningens størrelse kan måles på tre måder: 1. I en periode måles energiindholdet i føden og i urin og fækalier. Forskellen i indtaget og udskilt energi er dyrets energiforbrug, idet der dog eventuelt også skal tages hensyn til opmagasineret energi, hvis dyret er vokset. 2: Dyret anbringes i et kalorimeter, som måler varmeproduktionen. Metoden vil registrere både aerobt og anaerobt stofskifte 3. Forbruget af ilt og/eller udskillelsen af kuldioxid måles, hvorved kun det aerobe stofskifte registreres. 23
24 A k t u e l N a t u r v i d e n s k a b | 4 | 2 0 0 2 F Y S I O L O G I male fordøjelsesprocesser ikke kunne forløbe, og føden kan gå i forrådnelse i maven med fatale følger for dyret. Tarmen som “biologisk opfi ndelse” skal altså udvise en konstant tilpasning til de modsatte krav, der stilles under henholdsvis faste og fordøjelse. Tarmens struktur og funktion skal reduceres under faste for at spare energi, men skal kunne genskabes hurtigt efter et måltid. I denne henseende er krybdyrs tarmsystem ganske enestående. Slanger er som nævnt i stand til at faste i fl ere måneder – ja op til år – og samtidig er de i stand til at opregulere deres fordøjelsesprocesser i et imponerende tempo. Adskillige arter kan således forøge tarmens vægt og evne til at optage næringsstoffer med op til tre gange indenfor 24-48 timer efter, at byttet er slugt. Et klinisk perspektiv Sammenlignet med slangernes ekstreme evne til at ned- og opregulere deres tarmsystem, er mennesket langt mere ordinært, hvilket kan give os problemer. Det kan således være meget svært at få genetableret tarmens Fordøjelsessystemet Fordøjelsens primære funktion består i at nedbryde føden til små enheder af sukker, fedt og protein. Disse næringsstoffer kan derefter optages over tarmen og bruges i cellernes stofskifte forskellige steder i kroppen eller omdannes i leveren. Fordøjelsessystemet bruges derfor som en betegnelse for alle de organer, der er involverede i at nedbryde føden. Slangens fordøjelsessystem består således af: Hovedet. Alle slanger sluger byttet helt – uden at tygge! Slangerne kan lade underkæben “gå af led” for at give plads til store byttedyr. Svælget. Hvis slangen har spist meget kan de sidst indtagne byttedyr ligge i svælget og vente på, at der bliver plads i maven – der foregår ingen synderlig nedbrydning i svælget. funktion efter sygdom. Det gælder specielt, når patienter har modtaget intravenøs ernæring i en periode, hvor føden har været givet direkte som opløste næringsmidler i blodbanen – eller det kan være under sult ved anoreksi eller hungersnød. Der er derfor en stor interesse for at forstå de faktorer, som udløser tarmvækst, og som dermed får tarmens funktion tilbage i fulde omdrejninger. I denne forbindelse har vi og andre forskere håbet på, at slangernes eminente evne til at restituere tarmsystemet kunne være nøglen til at forstå mekanismer, der kunne bane vejen for behandling af rent kliniske problemstillinger. At man øjnede dette perspektiv har stimuleret en anselig forskningsaktivitet indenfor området i de seneste år. Hoved Svælg Mave Maven. I maven udskilles saltsyre og proteinnedbrydende enzymer som pepsin. Enzymer og mavens rytmiske sammentrækning nedbryder byttet til en tyktfl ydende væske, som langsomt fl yder ned til tyndtarmen. Bugspytkirtlen og galdeblæren udskiller en basisk væske, som neutraliserer mavesyren. Her udskilles også en række enzy- Effektiv genopbygning af tarmen Vores undersøgelser af pythonslangens tarmsystem og stofskifte har vist, at slangerne kan genetablere tarmens vægt og funktion kort efter fødeindtagelse, uden at dette forbruger særlig megen energi. Dette kan umiddelbart virke overraskende set i lyset af de kliniske problemer. Men studier udført af vore tyske kolleger ved Jena´s universitet har givet en mulig forklaring på denne forskel. Ved at undersøge tarmcellernes anatomi viste tyskerne, at når pythonslangens tarm skrumper til en tredjedel af den oprindelige størrelse i løbet af få uger uden føde, kan langt størstedelen af disse fabelagtige ændringer forklares ved, at de individuelle celler skrumper, mens det samlede antal celler forbliver stort set uændret. Tilsvarende kan den kraftige vækst efter fødeindtagelse forklares ved en forøgelse af hver enkelt celles størrelse, hvor cellevæggen nærmest foldes ud som en harmonika. Mekanismen, der ligger til grund for denne strukturelt set ret simple ekspansion, er endnu Tyndtarm Galdeblære Bugspytkirtel Tyktarm mer, der nedbryder protein, fedt og sukkerstoffer. Tyndtarmen. Her optages næringsstofferne over tarmvæggen og transporteres med blodet til leveren for videre omdannelse eller til kroppens celler. Tyktarmen hvor vand optages fra tarmvæsken ikke forstået i detaljer, men skyldes i stor grad en inkorporering af små fedtvesikler Denne mekanisme er altså forskellig fra pattedyr, herunder mennesket, hvor genopbygning af tarmen primært er forbundet med en dannelse af nye celler igennem forøget celledeling. Slangens slumrende fordøjelses-beredskab Vi har sammen med kolleger fra Göteborg Universitet udført forsøg med slanger, som viser, at mængden af forskellige regulatoriske signalmolekyler (peptider) i tarmen ikke ændres synderligt mellem faste og fordøjelse. Disse molekyler regulerer forskellige fysiologiske funktioner (f.eks. tarmens sammentrækning, som sikrer at føden transporteres i den rigtige retning) og virker som en slags lokale hormoner. At koncentrationerne og sammensætningen af disse signalmolekyler er uændret tyder på, at de overordnede kontrolprocesser ikke nedreguleres i særlig grad under faste. Dette bekræfter vore tyske kollegers formodning om, at tarmen hos slanger befi nder sig i en slags “slumrende beredskab” under faste, hvor tarmen er nedpakket, mens de funktionelle egenskaber er bibeholdt. Den nedsatte kapacitet for aktiv transport af næringsstoffer over tarmen kan således forklares ved, at der er et mindre overfl adeareal, som transporten kan foregå over, når tarmen er “nedpakket” og cellemembranen dermed er sammenfoldet. Evnen til at restituere tarmens funktion kan derfor foretages gennem en simpel ekspansion af de enkelte tarmceller – hvilket er en nem og energimæssig billig måde at opregulere både størrelse og funktion af tarmsystemet. Denne evne er en vigtig tilpasning til en levevis, hvor føden kun indtages få gange om året. Grundforskningen længe leve! Den nyeste forskning – bl.a. fra vores laboratorium – har altså vist , at tarmens regulering hos mennesker og slanger
Page 1: 22 A k t u e l N a t u r v i d e n

Først flere måneders faste – så et enkelt, kæmpestort ... - Viden (JP)

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?