De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Het onderbuikgevoel “Your gut has a mind of its own” Peter Klaren Department of Animal Ecology & Physiology – Institute for Water and Wetland Research.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Het onderbuikgevoel “Your gut has a mind of its own” Peter Klaren Department of Animal Ecology & Physiology – Institute for Water and Wetland Research."— Transcript van de presentatie:

1 Het onderbuikgevoel “Your gut has a mind of its own” Peter Klaren Department of Animal Ecology & Physiology – Institute for Water and Wetland Research – Faculty of Science & Graduate School of Education (Radboud Docentenacademie)

2 2

3 Vanmorgen op het menu: Knappe darmen! Smoelenboek. Wetenschap met herrie en gevolgen. Vergeten wetenschap. Foute ikonen. 3

4 4

5 Human gut microbiome: honderden bacterie- en archaea-soorten betrokken bij afweer en extractie van energie uit onze voeding. 5

6 Ondersteboven drinken of auscultatie van de onderste oesophageale sfincter?

7 Drukmetingen in de slokdarm: een slokje of een hapje “valt” niet, maar doet het rustig aan (0,5 tot 0,1 km/h) cm

8 Aandrang na een maaltijd…? 8 Motiliteit van het colon van een gezonde vrijwilliger. De gastrocolische reflex: een “gebeurtenis” in de maag leidt tot een “gebeurtenis” in de dikke darm… Chey et al. (2001) Am. J. Gastroenterol. 96:

9 “Flowchart to show the principal events occurring during defecation” 9 Palit et al. (2012) Dig. Dis. Sci. 57: RAIR: recto-anal inhibitory reflex (reflexmatige ont- spanning van de interne anale sfincter bij uitrekking van het rectum). “Discrimination of the nature of rectal contents”

10 We hebben niet één, maar twee kringspieren rond de anus! 10

11 Diarree? Stimuleer het opioïde systeem in je darm! 11 Mainguet & Fiasse (1977) Gut 18: Bijwerking: obstipatie

12 Is colonhydrotherapie – (hoge) darmspoeling noodzakelijk? Medisch gezien, dan? 12

13 “Housekeeper activity” – het rommelen van de (lege) maag betekent “schoonmaken”! migrating myoelectric complex (uit: Johnson LR (1997) Gastrointestinal Physiology, 5 th ed., Mosby, St. Louis) 100 mmHg = 13,3 kN/m 2 = 1360 kilogramkracht/m 2 13

14 Alles rustig daar beneden? Schijn bedriegt! Klassieke plaatjes vs. de weerbarstige realiteit Röntgenopname van maag en dunne darm (gevuld met een contrastmiddel) in een gezonde proefpersoon. 14

15 Drukmetingen in de dunne darm tijdens de vertering van een maaltijd 1 cm 2 cm 3 cm 4 cm peristaltische contractie peristaltische contractie afzonderlijke segmentale contracties afzonderlijke segmentale contracties segmentale contractie segmentale contractie (uit: Johnson LR (1997) Gastrointestinal Physiology, 5 th ed., Mosby, St. Louis) 15

16 De digestietractus is flexibel en verricht haar werk zonder ons nadenken Aangepast aan: Grote diversiteit aan input (diëten en voedingsmiddelen). Continue veranderingen in de samenstelling (chemisch, fysisch) van de voedselbrij in het lumen. Variërende input, relatief constante output Er mòet een regelsysteem zijn! 16

17 Feed back vs. feed forward. 17

18 Feed back vs. feed forward. feed back feed forward Er mòet een regelsysteem zijn! 18

19 19 William Beaumont & Alexis St. Martin, door Dean Cornwell.

20 Een geluk bij een ongeluk (Michigan, 1822) 20 William Beaumont (1785 – 1853) Alexis B. St. Martin (1802 – 1880) “When stationed at Michillimackinac, Michigan Territories, in 1822, in the military service of the United States, the following case of surgery came under my care and treatment…”

21 “Experiments and Observations on the Gastric Juice and the Physiology of Digestion” by William Beaumont, M.D. (1838) 21 “On applying the tongue to the mucous coat of the stomach, in its empty, unirritated state, no acid taste can be perceived.” “August 1, 1825 – At 12 o’clock, AM, I introduced through the perforation, into the stomach, the following articles of diet, suspended by a silk string…” “March 12, 1831 – (…) This experiment shows the effect of violent passion on the digestive apparatus…” “January 20, 1833 – (…) This experiment proves that the sense of hunger resides in the stomach, and is well allayed by putting the food directly into the stomach…” “July 28, 1833 – St. Martin has been drinking ardent spirits, pretty freely, for eight or ten days past – (…) – says he feels well and has good appetite.” * * “The morbid appearances of the stomach (…) as the result of drinking ardent spirits, are particularly deserving of the reader’s attention.” - E DITOR Er mòet een regelsysteem zijn!

22 Leopold Auerbach (1828 – 1897) en Georg Meissner (1829 – 1905), ontdekkers van zenuwnetwerken in de darmwand 22 Plexus van Auerbach (plexus myentericus) Plexus van Auerbach (plexus myentericus) Plexus van Meissner (plexus submucocus) Plexus van Meissner (plexus submucocus)

23 23

24 24 Indeling van het perifere zenuwstelsel volgens het boekje. Klassiek(e fout) Perifere zenuwstelsel SomatischAutonoom Sympatisch (thoracolumbaal) Parasympathisch (craniosacraal)

25 Autonome vs. somatische zenuwstelsel: worden skeletspieren geïnnerveerd of niet? ruggemerg skeletspier Somatische (motorische) zenuwstelsel ganglion hartspier bloedvaten gladde spier Autonome (vegetatieve) zenuwstelsel 25

26 Parasympathicus vs. sympathicus: lange of korte pre- en post- ganglionaire axonen? ruggemerg ganglion hartspier bloedvaten glad spierweefsel Autonome (vegetatieve) zenuwstelsel parasympathicus sympathicus 26

27 ...nog eens goed kijken... waar zijn de parasympathische ganglia? Plexus van Auerbach (plexus myentericus) Plexus van Auerbach (plexus myentericus) Plexus van Meissner (plexus submucocus) Plexus van Meissner (plexus submucocus) 27

28 John Newport Langley (1852 – 1925): de “ontdekker” van het autonome zenuwstelsel 28 “I propose the term ‘autonomic nervous system’ for the sympathetic system and the allied nervous system of the cranial and sacral nerves and for the local nervous system of the gut.” (J. Physiol. 1898)

29 Wat zegt J.N. Langley (1921) er van: “The autonomic nervous system consists of the nerve cells and nerve fibres, by means of which efferent impulses pass to tissues other than multi-nuclear striated muscle.” “Het autonome zenuwstelsel bestaat uit die zenuwcellen en zenuwen waardoor efferente signalen worden vervoerd naar weefsels anders dan dwarsgestreepte spieren.” (uit: Langley JN (1921) The Autonomic Nervous System, Part I, Cambridge) 29

30 Wat zegt J.N. Langley er nog meer van: “I pointed out that we should expect the cells of the myenteric and submucosal plexuses to be on the course of the bulbar and sacral nerves, but (…) as their obvious histological characteristics differed from those of any other peripheral nerve cell, I placed them in a class by themselves as the enteric nervous system.” “Hoewel de myenterische en submucosale plexi een onderdeel van de parasympathicus lijken te vormen, zijn de verschillen met elke andere perifere zenuwcel zó groot dat ik ze in een aparte klasse, het darmzenuwstelsel, heb ingedeeld.” (uit: Langley JN (1921) The Autonomic Nervous System, Part I, Cambridge) 30

31 31 (Correcte) indeling van het perifere zenuwstelsel Perifere zenuwstelsel SomatischAutonoom Sympatisch (thoracolumbaal) Parasympathisch (craniosacraal) Darmzenuwstelsel (ENS) NoradrenalineAcetylcholine Noradrenaline Acetylcholine (en meer…?)

32 Oliver W. Sacks (1933 – 2015): “Scotoma – Forgetting and neglect in science.” 32 Scotoom: blinde vlek(ken), uitval van een stukje gezichtsveld. Wetenschappelijke ontdekkingen kunnen prematuur zijn (Mendels overervingswetten, ontdekking van DNA als drager van erfelijke eigenschappen door Avery). Bestaande resultaten kunnen worden vergeten, “weggepoetst”, bijvoorbeeld omdat ze in strijd zijn met persoonlijke overtuigingen, of vanwege een dogmatische houding (Darwins evolutietheorie met natuurlijke selectie).

33 Extrinsieke innervatie door het autonome zenuwstelsel. 33

34 Darmzenuwstelsel: plexus myentericus (Auerbach), plexus submucosus (Meissner), en meer… 34

35 “Physiologische und pharmakologische Versuche über die Dünndarmperistaltik” von Paul Trendelenburg (1917) 35 Fig. 6. Einfluss der Höhe des lnnenüberdrucks (=Wandspannung) auf die Frequenz der peristaltischen Wellen der Ringmuskeln des Meerschweinchendünndarmes. (Die Peristaltik trat beim Übergang von 2 cm Flüssigkeitsdruck auf 3 cm auf, sie schwand beim Überschreiten von 6 cm Flüssigkeitsdruck.) Zeitschreibung = Sekunden.

36 Peristaltiek in geïsoleerde dunne-darmsegmenten: een rol voor het darmzenuwstelsel Herbert et al. ( 2005 ) Anesth. Analg. 100: PPT: peristaltic pressure threshold 36

37 Aandrang na een maaltijd…? 37 Chey et al. (2001) Am. J. Gastroenterol. 96: Motiliteit van het colon van een gezonde vrijwilliger. Wordt deze gastrocolische reflex gemedieerd door een zenuwstelsel? Motiliteit van het colon van een patiënt met het prikkelbare-darmsyndroom (“spastisch colon”, irritable bowel syndrome). (Spasme: verhoogde spiertonus)

38 In je broek poepen van angst? 38 Narducci et al. (1985) Dig. Dis. Sci. 10: 40-4 Stroop test: rood groen blauw geel Chlordiazepoxide: anxiolyticum, blokkeert de GABA A -receptor (GABA is een neurotransmitter)

39 Ivan Petrovitsj Pavlov ( ) 39

40 “Does the name ‘Pavlov’ ring a bell?” Uit: Biologie voor Jou, 4H 40

41 “Werkzaamheid van de pancreas van een hond na de consumptie van 600 ml melk.” (Pavlov, 1896) “Volkomen duister en onbegrijpelijk blijft echter de ingewikkeld verlopende stijging van de curve. Hoe is bijvoor- beeld te verklaren dat de pancreas op zo’n laat moment, namelijk twee tot drie uur na de voedselopname, zijn maximale secretie bereikt?” 41

42 De experimenten van Ernest H. Bayliss en William Starling aan de pancreas: ontdekking van secretine duodenum pancreas jejunum ileum 42

43 “The crucial experiment” (Ofwel: met blijdschap geven wij kennis van de geboorte van een nieuw vakgebied; de endocrinology) Intraveneuse toediening van een extract uit de mucosa van de dunne darm (jejunum). Ca. 70 seconden (!) na injectie start de secretie van pancreassap. “We have already suggested the name ‘secretin’ for this body…” toediening darmextract (uit: Bayliss WM, Starling EH (1902) J. Physiol. 28: ) 43

44 16 januari 1902: geboorte van de endocrinologie (uit: Bayliss WM, Starling EH (1902) The mechanism of pancreatic secretion. J. Physiol. 28: ) “We soon found, however, that the secretion of the pancreas is normally called into play (…) by a chemical substance which is formed (…) in the upper parts of the small intestine under the influence of acid, and is carried thence by the blood-stream to the gland-cells of the pancreas. 44 “Of course they are right.”

45 1905: Starling munt de term “hormoon” voor signaalstoffen die via het bloed hun doelwitorgaan bereiken. 45 Starling (1905) Lancet 166(4275):  (Gr.): (zich) in beweging zetten.

46 The brown dog riots (1903 – 1910), opmaat voor een wet op Dierproeven in Engelend 46 In Memory of the Brown Terrier Dog done to death in the laboratories of University College in February 1903 after having endured vivisection extending over more than two months and having been handed over from one vivisector to another till death came to his release. Also in Memory of the 232 dogs vivisected at the same place during the year Men and Women of England how long shall these things be? Lizzy Lind af Hageby (1878 – 1963)

47 47

48 Een diffuus enteroendocrien systeem in de dunne darm: wellicht het grootste hormoonproducerende orgaan in ons lichaam secretine GIP CCK El-Salhy et al. (2010) Dig. Dis. Sci. 55: (Junqueira & Carneiro) 48

49 Ghreline: een recent ontdekt hormoon. Geproduceerd in de maag, en veroorzaker van het hongergevoel 49 Inui (2001) Nature Rev. Neurosci. 2: Kojima et al. (1999) Nature 402: µm 40 µm

50 Michael D. Gershon M.D. had het lef te suggereren dat er een derde neurotransmitter (en misschien wel meer) in de darm voorkomt 50 “I was (…) able to speak, but the panic attack had not abated and I simply forgot what I had to say, I really was speechless. (…) I may have lost the ability to speak, but at least I could still read [the lines on the slides].” “I was (…) able to speak, but the panic attack had not abated and I simply forgot what I had to say, I really was speechless. (…) I may have lost the ability to speak, but at least I could still read [the lines on the slides].” “The volitional difference between the [autonomic nervous system and skeletal motor system] is not absolute. Some people can be conditioned to will changes to occur in autonomic activities, such as their heartbeat or their blood pressure.” (1998)

51 Herbert et al. (2005) Anesth. Analg. 100: Peristaltiek in de geïsoleerde dunne darm van een cavia: afhankelijk van serotonine? Een derde neurotransmitter?! PPT: peristaltic pressure threshold acetaminophen: paracetamol, inhibeert serotonerge neuronen PPT: peristaltic pressure threshold acetaminophen: paracetamol, inhibeert serotonerge neuronen 51

52 Het darmzenuwstelsel zoals we het nu zo’n beetje kennen: ca. 500 miljoen neuronen in 20 functionele klassen 52 Whole-mount preparation of the mouse small bowel myenteric plexus after staining for NADPH dehydrogenase (cover J. Neurosci. 27, Nov. 2007). Confocal fluorescence images of CB 2 receptor immuno- reactivity colocalizing with enteric neuronal markers in whole-mount preparations of rat ileal myenteric plexus (Duncan et al. (2008) Am. J. Physiol. 295: G78-87). (CB2: cannabinoid type 2 receptor; NSE: neuron specific enolase; calret: calretinine; nNOS: neural nitric oxide synthase. Bar is 100 µm) The enteric nervous system of a rat’s stomach visualized by injecting a tracer derived from a horseradish enzyme into the nervus vagus.

53 Sensorische neuronen, interneuronen, motorneuronen en andere efferente neuronen: een “echt” zenuwstelsel! 53 The Varenna Group (2005) Neurogastroenterol. Motil. 17 (Suppl. 3): 4-19

54 54 Neurotransmitters en andere signaalstoffen in de darm. eiwitten: angiotensine I angiotensine II calcitonin gene-related peptide (CGRP) cholecystokinine (CCK)-8 dynorfine A [Leu]-enkephaline [Met]-enkephaline galanine gastrin-releasing peptide (GRP) neuropeptide Y (NPY) neurotensine peptide histidine isoleucine (PHI) somatostatine substance K (neurokinine A) substance P (SP) thyrotropin-releasing hormone (TRH) vasoactive intestinal peptide (VIP) niet-eiwitten: acetylcholine (ACh) noradrenaline 5-hydroxytryptamine (serotonine)  -aminoboterzuur (GABA) adenosinetrifosfaat (ATP) stikstofmonoxide (NO)

55 Intrinsieke innervatie door het autonome zenuwstelsel. (uit: Johnson LR (1997) Gastrointestinal Physiology, 5 th ed., Mosby, St. Louis) 55

56 De hersenen praten not direct met de darm, altijd zit daar het darmzenuwstelsel tussen 56 Rescigno (2008) Mucosal Immunology 1: 328–9

57 Ziekte van Hirschsprung: congenitale aganglionisch megacolon 57 Röntgenopname van het colon (met een bariumklysma) van een gezonde vrijwilliger (links) en een Hirschsprung-patiëntje (rechts).

58 58 De hersenen besteden het vuile werk uit aan het darmzenuw- stelsel, ENS ENS bevat evenveel neuronen als in het ruggemerg. Veel neurotransmitters die in de hersenen voorkomen worden ook in het ENS aangetroffen. Het ENS stelt de digestietractus in staat om in grote mate autonoom van het CZS te werken.

59 “Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour” 59 Cryan & Dinan (2012) Nature Rev. Neurosci. 13:

60 Bottom lines: Pas op met “klassiekers”; ze gaan wel eens te kort door de bocht. Wetenschappelijk werk heeft maatschappelijke gevolgen. Wetenschap is mensenwerk. Uit onze wetenschapsgeschiedenis zijn interessante verhalen te putten Het onderbuikgevoel: 60 enteric nervous system het brein van de buik little brain the second brain the brain below the brain down under downstairs brain “ your gut has a mind of his own ” “ the thoughtful brain ”

61 61 In short, if we want this process of digestion well done, we've got to do it ourselves. Robert Benchley in “The Romance of Digestion” (1937)

62 Verder lezen: Michael D. Gershon (1998), The second brain. –Vlot geschreven persoonlijk verhaal achter de ontdekking van serotonine als neurotransmitter in het ENS. Tevens een korte introductie in neuroanatomie en – fysiologie. Leest als een detective! J.P. Pavlov (1898), De fysiologie van de spijsvertering. Acht colleges; een experimentele benadering. –Nederlandse vertaling van de colleges die Pavlov in 1898 in St. Petersburg gaf. Vermakelijk vanwege het antieke taalgebruik (Pavlov begint elk college met “Mijne heren!”). Waardevol omdat veel van zijn metingen letterlijk worden weergegeven. Daniel P. Todes (2002), Pavlov’s physiology factory. –Biografie van Pavlov met veel aandacht voor zijn experimentele werk en collega’s. Deze biografie is wellicht beter toegankelijk dat Todes’ meest recente Pavlov-biografie: Ivan Pavlov: a Russian life in science (2014). William Beaumont (1838) Experiments and observations on the gastric juice and the physiology of digestion. –Opsomming van de honderden experimenten die Beaumont op St. Martin uitvoerde. Oliver Sacks (1995) Scotoma: forgetting and neglect in science. In: Hidden histories of Science (ed. Robert Silvers) Leonard Johnson (2013) Gastrointestinal physiology, 8 th ed. –Beknopte (176 pp.) studentenversie van de “Grote Johnson’s” (Physiology of the gastrointestinal tract, >1000 pp.) Gevorderde basiskennis beknopt uitgelegd. Prima leesbaar. 62

63 63 De plastische digestietractus van de python (Python molurus) Secor (2008) J. Exp. Biol. 211: 3767 Lignot et al. (2005) Comp. Physiol. Biochem. A 141: 28 fasted 6 h 12 h 24 h 3 d 6 d 14 d time postfeeding Binnen 6 tot 12 uur na een maaltijd neemt de activiteit van verteringsenzymen en de opnamesnelheid van voedingsstoffen toe, en verandert de ultrastructuur van de microvilli in de darm.


Download ppt "Het onderbuikgevoel “Your gut has a mind of its own” Peter Klaren Department of Animal Ecology & Physiology – Institute for Water and Wetland Research."

Verwante presentaties


Ads door Google