Voeding / endocrinologie Zenuwstelsel / Hersenen Muis met een gemuteerd ob-gen (ob gen codeert voor het hormoon leptine): kan geen leptine aanmaken, hongergevoel wordt niet onderdrukt bij de opslag van overmatige calorieen in vet. Voeding / endocrinologie dia’s 23 t/m 46

Voeding Verzadigingscentrum hormonen betrokken bij hongergevoel Voeding / endocrinologie Voeding Verzadigingscentrum (hypothalamus) hormonen betrokken bij hongergevoel Leptine door vetweefsel geproduceerd onderdrukt eetlust lich.vet ↓, leptine ↓, eetlust ↑ PYY door dunne darm (na maaltijd) onderdrukt eetlust Leptine heeft nog meer complexe functies, ondermeer de betrokkenheid bij de ontwikkeling van het zenuwstelsel. Obese mensen vaak een hoog leptine gehalte dat de eetlust niet (meer) vermindert. Ghrelin Ghreline door maagwand triggert hongergevoel Insulin Leptin PYY Insuline door pancreas bij stijging bloedglucose onderdrukt eetlust

Endocriene systeem Hormoon chemische signaalstof endocrinologie Endocriene systeem Hormoon chemische signaalstof uitgescheiden in extracellulaire vloeistof bereikt het hele lichaam via circulatie (bloed of lymfe) alleen targetcellen reageren (hebben receptoren) communicatie over langere afstanden langzamer en langduriger dan zenuwimpuls amine: uit een enkele aminozuur gemaakt (molecuul dat de functionele groep –NH2 bevat) steroidhormoon, lipide met 4 ringen (uit cholesterol gemaakt) electrisch signaal

Endocriene systeem Hormoon endocrinologie Endocriene systeem Hormoon polypeptide (eiwitten en peptides, bv insuline, LH, FSH) amine (uit 1 aminozuur gemaakt, bv epinephrine) steroidhormoon (lipide met 4 ringen, uit cholesterol gemaakt bv oestradiol, testosteron, cortisol) amine: uit een enkele aminozuur gemaakt (molecuul dat de functionele groep –NH2 bevat) steroidhormoon, lipide met 4 ringen (uit cholesterol gemaakt) oplosbaarheid ? plaats receptor: celoppervlak, of in de cel?

Regulatie bloedsuikergehalte endocrinologie Regulatie bloedsuikergehalte Glucose Belangrijke brandstof Belangrijke bron voor biosynthese Mens bloedglucose ca 90 mg/100 ml “Opslag” glucose zie dia 26 glycogeen (polymeer van glucose) vet Regulatie bloedsuikergehalte eenvoudig endocrien pad, geregeld door negatieve feedback

Regulatie bloedsuikergehalte endocrinologie Regulatie bloedsuikergehalte Glucose Belangrijke brandstof Belangrijke bron voor biosynthese Mens bloedglucose ca 90 mg/100 ml Bloedglucose ↑ insuline ↑ gluc opname uit bloed Bloedglucose ↓ glucagon ↑ gluc afgifte aan bloed Pancreas (alvleesklier) Exocriene cellen: verteringsenzymen bicarbonaat-ionen via pancreasbuis naar dunne darm antagonisten α cellen: glucagon β cellen: insuline Endocriene cellen: Eilandjes van Langerhans:

endocrinologie Regulatie bloedsuikergehalte Eenvoudig endocrien pad Lich cellen nemen meer glucose op Insulin Eenvoudig endocrien pad Beta cellen pancreas geven insuline af aan bloed Lever neemt glucose op en slaat het op als glycogeen STIMULUS: concentratie glucose bloed stijgt. Bloed glucose concentratie ↓ Homeostase: Bloed glucose (ca 90 mg/100 mL) STIMULUS: concentratie glucose bloed daalt Bloed glucose concentratie ↑ Alpha cellen pancreas geven glucagon af Lever breekt glycogeen af en produceert glucose. Glucagon

Regulatie bloedsuikergehalte endocrinologie Regulatie bloedsuikergehalte Targetcellen Insuline bijna alle lich. cellen muv hersenen nemen glucose op uit bloed lever glycogeen-afbraak ↓ ↓ productie glucose uit aa en glycerol ↓ ↓ Glucagon lever glycogeen-hydrolyse ↑ ↑ aa + glycerol glucose ↑ ↑ Voor beide hormonen is de lever een kritisch target voedingsstoffen gaan vanuit dunne darm direct naar lever!

Regulatie bloedsuikergehalte endocrinologie Regulatie bloedsuikergehalte Diabetes mellitus Cellen kunnen glucose niet opnemen Insuline-deficiëntie Verminderde respons targetcellen op insuline Type 1 Insuline-afhankelijke diabetes Cellen vernietigd door autoimmune reactie: geen insuline Insuline-injecties Type 2 Targetcellen verminderde respons op insuline Ouderdom, overgewicht Vet: belangrijk substraat voor cel-respiratie: Zure metabolieten

Endocriene systeem Twee systemen voor communicatie en regulatie endocrinologie Endocriene systeem Twee systemen voor communicatie en regulatie Endocriene systeem via circulatie (bloed, lymfe) door hele lichaam naar specifieke targets (receptoren) chemisch Zenuwstelsel signalen langs gerichte paden (zenuwen) locaal; regelen andere cellen (neuronen, spiercellen, endocriene cellen) electrisch Wat doet epinephrine? Neurohormonen; hormonen door neuronen geproduceerd (bv) Epinephrine; werkt als neurotransmitter & hormoon

Integratie endocriene systeem en zenuwstelsel endocrinologie Endocriene systeem Neurendocrien signaal Neurohormonen speciale neuronen produceren hormonen die van de zenuwcellen naar de bloedbaan diffunderen van daaruit targetcellen beïnvloeden Integratie endocriene systeem en zenuwstelsel Hypothalamus Hypofyse

gereguleerd door hormonen hypothalamus endocrinologie Hypothalamus Hypofyse pijnappelklier Hypothalamus Achterkwab Neurohypofyse Hypothalamus geeft hormonen af die opgeslagen worden in neurohypofyse, en hormonen die afgifte hormonen neurohypofyse en adenohypofyse reguleren. Voorkwab Adenohypofyse uitgroei hypothalamus opslag & afgifte Neurohormonen uitgroei monddak oxytocine, ADH gereguleerd door hormonen hypothalamus geproduceerd in hypothalamus

Melkklieren, baarmoederspieren endocrinologie Fig. 45-15 Hypothalamus Neurosecretorische cellen van hypothalamus Axon Achterkwab (neurohypofyse) Voorkwab (adenohypofyse) HORMOON ADH Oxytocin TARGET Niertubuli Melkklieren, baarmoederspieren

Positieve feedback Eenvoudig neurohormoon- pad Pad Stimulus Zogen + Sensorisch neuron Hypothalamus/ neurohypofyse Neurosecretory cell Neurohypofyse scheidt oxytocine ( ) uit Positieve feedback Bloed vat Target cellen gladde spieren in borst Response Laten schieten van melk

Endocriene systeem Neurohypofyse (achterkwab) endocrinologie Endocriene systeem Neurohypofyse (achterkwab) ontstaat uit verlenging hypothalamus neurohormonen oxytocine en ADH Oxytocine melkafgifte, partus, stemming, sexuele opwinding ADH antidiuretish hormoon (vasopressine) regulatie osmolariteit waterterugname in nieren: volume urine ↓

Liver, bones, other tissues Fig. 45-17 Adenohypofyse (voorkwab) Hypothalamus hormonen: stimulerende (releasing) en remmende (inhibiting) hormonen Neurosecretory cellen hypothalamus HORMONE TARGET Achterkwab Poortvaten Endocrine cells of the anterior pituitary Pituitary hormones alleen “trofe” effecten: FSH LH TSH ACTH niet-”trofe” effecten: Prolactin MSH Zowel “trofe” als niet-”trofe” effecten: GH Testes or ovaries Thyroid FSH and LH TSH Adrenal cortex Mammary glands ACTH Prolactin MSH GH Melanocytes Liver, bones, other tissues schildklier bijnierschors

Endocriene systeem Adenohypofyse (voorkwab) uit uitstulping monddak endocrinologie Endocriene systeem Adenohypofyse (voorkwab) uit uitstulping monddak synthese en secretie vele hormonen wordt gereguleerd door hormonen van hypothalamus releasing hormonen inhibiting hormonen afgegeven aan capillairen basis hypothalamus van daaruit via poortvaten naar hypofyse bv. TRH thyrotropine releasing hormoon: adenohypofyse: TSH (thyroid stimulerend hormoon)

Endocriene systeem Adenohypofyse (voorkwab) endocrinologie Endocriene systeem Adenohypofyse (voorkwab) “Tropic effects”: “~ trofe” hormonen reguleren functies van endocriene klieren TSH thyroid stimulerend hormoon FSH follikel stimulerend hormoon LH luteïniserend hormoon ACTH adenocotricotroop hormoon gonadotrofe hormonen “non-tropic effects” target: niet-endocriene klieren prolactine, melanocyt stimulerend hormoon (MSH) GH (groeihormoon); zowel tropic als non-tropic

Fig. 45.2 hormoon neurohormoon (hormoon) (neurohormoon) Pathway Example Stimulus Low blood glucose Receptor protein Pancreas secretes glucagon ( ) Endocrine cell Blood vessel Liver Target effectors Response Suckling Sensory neuron Hypothalamus/ posterior pituitary Neurosecretory Posterior pituitary secretes oxytocin ( ) Smooth muscle in breast Milk release Hypothalamic neurohormone released in response to neural and hormonal signals Hypothalamus secretes prolactin- releasing hormone ( ) Voorkwab Anterior pituitary prolactin ( ) Mammary glands Milk production (c) Simple neuroendocrine pathway (b) Simple neurohormone pathway (a) Simple endocrine pathway Glycogen breakdown, glucose release into blood (hormoon) Fig. 45.2 (neurohormoon) hormoon neurohormoon (hormoon en neurohormoon)

Voortplanting spermatogenese endocrinologie Complexer endocrien pad Fig. 46-13 Hypothalamus GnRH FSH Voorkwab (adenohypofyse) Sertoli cellen Leydig cellen Inhibine Spermatogenese Testosteron Testis LH Negatieve feedback –

Degenererend corpus luteum Voortplanting Fig. 46-14 (a) Control by hypothalamus Hypothalamus GnRH adenohypofyse 1 Geremd door combinatie van oestradiol en progesteron Gestimuleerd door hoge concentraties oestradiol Geremd door lage concentraties oestradiol 2 FSH LH gonadotrofe hormonen van de hypofyse in bloed (b) 6 FSH and LH stimuleren follikelgroei LH piek triggert ovulatie 3 Ovarian cycle 8 (c) 7 Groeiende follikel Maturerend follikel Corpus luteum Degenererend corpus luteum Folliculaire fase Ovulatie Luteale fase toename afgifte oestradiol door groeiend follikel Progesteron en oestradiol uitgescheiden door corpus luteum 4 Ovarium hormonen in bloed Piek veroorzaakt LH piek (d) 5 Oestradiol Progesteron 9 10 Zeer lage oestradiol concentratie Progesteron en oestra- diol bevorderen dikker worden van endometrium Uterine (menstrual) cycle Endometrium (e) Menstrual flow phase Proliferative phase Secretory phase Days 14 20 25 28 | 15 – + endocrinologie Complexer endocrien pad http://www.bioplek.org/animaties/voortplanting/vrouwcycluseenvoudig.html Pil: bijvoorbeeld een mengsel van oestrogeen en progestine (een synthetisch progesteron)

door neuro-hypofyse van foetus en moeder Fig. 46-18 endocrinologie Oestradiol Oxytocine + door ovaria door neuro-hypofyse van foetus en moeder meer oxytocin receptoren in uterus Positieve feedback Stimuleert baarmoeder contractie Stimuleert placenta tot prod. + Prostaglandines Stimuleert nog meer contractie baarmoeder

Voeding

Voeding Brandstoffen (energie) waarom Brandstoffen (energie) Bouwstoffen (biosynthese, groei, herstel) Essentiële voedingsstoffen stoffen die het lichaam niet zelf kan maken vitaminen, mineralen, essentiële aminozuren essentiële vetzuren (vegetariërs) Brandstoffen Carbohydraten (koolhydraten), Lipiden (vetten), Proteïnen (eiwitten) verbranden (oxideren) koolhydraten, vetten en eiwitten ‘laatste redmiddel’ vet 2x zoveel energie als carbohydraten of eiwitten ATP (‘chemische energie’) & warmte

Energie uitgedrukt in caloriën Voeding Energie uitgedrukt in caloriën Als inname caloriën > verbruik caloriën: 1) opslag glycogeen (glucose polymeer) in lever spieren 2) glycogeen-depots vol, dan opslag in vetcellen Als inname caloriën < verbruik caloriën: 1) eerst glycogeen lever opgebruiken 2) dan glycogeen spieren en vet opgebruiken 3) zeer langdurig, dan eiwitten opgebruiken

Kwantitatieve ondervoeding (undernourishment) chronisch tekort aan caloriën → afbraak lichaamseiwitten Kwantitatieve overvoeding (overnourishment) chronisch teveel aan caloriën → overgewicht, obesitas (extreme accumulatie vet) Kwalitatieve ondervoeding (malnourishment) tekort aan een of meer essentiële voedingsstoffen

Stadia van voedselverwerking Voeding Stadia van voedselverwerking Kleine moleculen Stukjes Voedsel Chemische vertering (enzymatische hydrolyse) Moleculen komen lichaams cellen binnen Mechanische vertering Voedsel Undigested material 1 Ingestion 2 Digestion 3 Absorption 4 Elimination inname vertering opname verwijdering mechanisch chemisch (enzymatisch)

Enzymatische, chemische vertering Voeding Enzymatische, chemische vertering Koolhydraten monosacchariden (b.v. glucose, fructose, Vetten glycerol en vetzuren Eiwitten aminozuren

Voeding Spijsverteringsstelsel Voeding spijsverterings-kanaal Anus Lever Pancreas Dunne darm Dikke darm Rectum Maag Gal- blaas Slokdarm Speekselklieren Mond Spijsverteringsstelsel spijsverterings-kanaal assessoire klieren: speekselklieren lever pancreas galblaas Route: mond farynx (keelholte) slokdarm maag (12v darm) dunne darm dikke darm rectum anus

Mond Farynx (keelholte) Spijsverteringsstelsel; mond Voeding Spijsverteringsstelsel; mond Mond mechanische vertering kauwen chemische vertering amylase zetmeel en glycogeen polysacchariden tanden speeksel amylase bevochtingen voedsel, glijden, makkelijk slikken buffer pH anitbacteriëel (lysozyme) tong smaak, selectie vormen, verplaatsen voedselbrij hulp slikken Farynx (keelholte) slikken epiglottis (strottenklepje) sluit luchtpijp af

Spijsverteringsstelsel; slokdarm Voeding Spijsverteringsstelsel; slokdarm Oesophagus (slokdarm) Ontspannen spieren Epiglottis naar boven sphincter oesophagus gecontraheerd Sphincter ontspannen gecontraheerde spieren maag Glottis naar beneden en open dwarsgestreepte en gladde spieren peristaltiek: voedsel mond maag Sphincters afsluiten verschillende compartimenten maagdarmsysteem

Maag Spijsverteringsstelsel; maag Voedselopslag (elastisch) Voeding Spijsverteringsstelsel; maag Maag Voedselopslag (elastisch) Kneden (gespierd) Secretie HCl en pepsinogeen Maagsap: Antibacteriëel Chemische vertering Pepsine proteïnen polpeptiden HCl (pH=2) denaturatie eiwitten uiteenvallen extracellulaire matrix Mucus HCl zet pepsinogeen om in pepsine; pepsine activeert nog meer pepsinogeen = Positieve feedback! glycoproteinen, cellen, zouten, water: bescherming epitheel Elke 3 dgn nieuwe epitheellaag HCl zet pepsinogeen om in pepsine; pepsine activeert nog meer pepsinogeen

5 µm Esophagus Stomach Pyloric sphincter Small intestine Pepsin (active enzyme) HCl Parietal cell Chief cell Stomach Folds of epithelial tissue Esophagus Pyloric sphincter Epithelium Pepsinogen 3 2 1 Interior surface of stomach. The interior surface of the stomach wall is highly folded and dotted with pits leading into tubular gastric glands. Gastric gland. The gastric glands have three types of cells that secrete different components of the gastric juice: mucus cells, chief cells, and parietal cells. Mucus cells secrete mucus, which lubricates and protects the cells lining the stomach. Chief cells secrete pepsino- gen, an inactive form of the digestive enzyme pepsin. Parietal cells secrete hydrochloric acid (HCl). Pepsinogen and HCI are secreted into the lumen of the stomach. HCl converts pepsinogen to pepsin. Pepsin then activates more pepsinogen, starting a chain reaction. Pepsin begins the chemical digestion of proteins. 5 µm Small intestine

1) Chemische vertering (enzymen) vnl in duodenum 2) Absorptie Voeding Spijsverteringsstelsel; dunne darm Dunne darm > 6 meter lang 1) Chemische vertering (enzymen) vnl in duodenum 2) Absorptie = 12 v darm Duodenum Ileum Jejenum Pancreas, Lever, Galblaas

proteases, carboxypeptidase, amylases, nucleases, lipase Voeding Spijsverteringsstelsel; dunne darm Dunne darm 1) Vertering Alvleesklier-sap bicarbonaat: pH↑ HCO3- + H+  H2CO3  H2O + CO2 proteases, carboxypeptidase, amylases, nucleases, lipase Gal door lever gemaakt, opgeslagen in galblaas emulgeren vetten Enzymen in darmwand

Lever Gal Acid chyme Maag Pancreassap Pancreas Intestinal juice Duodenum of small intestine Gal- blaas

2) Absorptie water, nutriënten Dunne darm Voeding Spijsverteringsstelsel; dunne darm 2) Absorptie water, nutriënten Dunne darm villi kring- en lengtespieren plooien naar leverpoortader oppervlak 300 m2 plooien, villi, microvilli (borstelzoom) Transport passief (diffusie) actief (pompen) meeste nutriënten via leverpoortader naar lever lever: distributie en detoxificatie

Dunne darm Voeding Microvilli (borstel- zone) aan apicaal celoppervlak Lumen Bloed capillairen Epitheel cellen Basal surface Epitheel cel Lacteal; lymfevaten Lymfe vat Villi Key Nutrient absorption

vetzuren en monoglyceriden Voeding Lumen dunne darm Lacteal Chylomicron Phospholipiden, cholesterol, en eiwitten Triglyceriden Monoglyceriden Triglycerides Vetzuren Epitheel cell uitzondering: vetzuren en monoglyceriden via lymfesysteem naar bloeds- omloop figuur 41.11

Voeding Dikke darm 1.5 meter lang water resorptie osmose (ionenpompen) tegengaan waterverlies indikken feces feces: 1/3 van het drooggewicht: bacteriën sommigen: biotine, vit K, verscheidene B vit (bv foliumzuur) onverteerd materiaal (vezels) Blinde darm (cecum) fermentatie plantenmateriaal Rectum opslag feces Anus

Hormonale regeling van spijsvertering Amino acids or fatty acids in the duodenum trigger the release of cholecystokinin (CCK), which stimulates the release of digestive enzymes from the pancreas and bile from the gallbladder. Liver Gall- bladder CCK Entero- gastrone Gastrin Stomach Pancreas Secretin Duodenum Key Stimulation Inhibition Enterogastrone secreted by the duodenum inhibits peristalsis and acid secretion by the stomach, thereby slowing digestion when acid chyme rich in fats enters the duodenum. Secreted by the duodenum, secretin stimulates the pancreas to release sodium bicarbonate, which neutralizes acid chyme from the stomach. Gastrin from the stomach recirculates via the bloodstream back to the stomach, where it stimulates the production of gastric juices.

Kleinere polysaccharides, maltose Koolhydraten eiwitten Nucleinezuren Vetten Mondholte, farynx slokdarm Polysaccharides Disaccharides (starch, glycogen) (sucrose, lactose) Salivary amylase Kleinere polysaccharides, maltose Maag Proteins Pepsin Small polypeptides Lumen dunne darm Polysaccharides Polypeptides DNA, RNA Fat globules Pancreatic amylases Pancreatic trypsin and chymotrypsin Pancreatic nucleases Bile salts Maltose en andere disaccharides Vet druppels Nucleotides Kleindere polypeptides Pancreatic lipase Pancreatic carboxypeptidase Glycerol, fatty acids, monoglycerides Amino zuren Epitheel dunne darm (borstel zone) Kleine peptiden Nucleotidases Nucleosides Disaccharidases Dipeptidases, carboxypeptidase, and aminopeptidase Nucleosidases and phosphatases Monosaccharides Amino zuren Nitrogenous bases, suikers, phosphates

Kleinere polysaccharides, maltose Koolhydraten eiwitten Nucleinezuren Vetten Mondholte, farynx slokdarm Polysaccharides Disaccharides (starch, glycogen) (sucrose, lactose) Salivary amylase Kleinere polysaccharides, maltose Maag Proteins Pepsin Small polypeptides Lumen dunne darm Polysaccharides Polypeptides DNA, RNA Fat globules Pancreatic amylases Pancreatic trypsin and chymotrypsin Pancreatic nucleases Bile salts Maltose en andere disaccharides Vet druppels Nucleotides Kleindere polypeptides Pancreatic lipase Pancreatic carboxypeptidase Glycerol, fatty acids, monoglycerides Amino zuren Epitheel dunne darm (borstel zone) Kleine peptiden Nucleotidases Nucleosides Disaccharidases Dipeptidases, carboxypeptidase, and aminopeptidase Nucleosidases and phosphatases Monosaccharides Amino zuren Nitrogenous bases, suikers, phosphates

Kleinere polysaccharides, maltose Koolhydraten eiwitten Nucleinezuren Vetten Mondholte, farynx slokdarm Polysaccharides Disaccharides (starch, glycogen) (sucrose, lactose) Salivary amylase Kleinere polysaccharides, maltose Maag Proteins Pepsin Small polypeptides Lumen dunne darm Polysaccharides Polypeptides DNA, RNA Fat globules Pancreatic amylases Pancreatic trypsin and chymotrypsin Pancreatic nucleases Bile salts Maltose en andere disaccharides Vet druppels Nucleotides Kleindere polypeptides Pancreatic lipase Pancreatic carboxypeptidase Glycerol, fatty acids, monoglycerides Amino zuren Epitheel dunne darm (borstel zone) Kleine peptiden Nucleotidases Nucleosides Disaccharidases Dipeptidases, carboxypeptidase, and aminopeptidase Nucleosidases and phosphatases Monosaccharides Amino zuren Nitrogenous bases, suikers, phosphates

Homeostase Homeostase Voeding Homeostase Homeostase beschrijft een individu’s ‘steady state’, interne balans dynamisch evenwicht: tussen externe veranderingen en interne regulatiemechanismen die deze veranderingen tegengaan zorgt voor een relatieve constante interne omgeving zelfs wanneer buitenomgeving fluctueert negatieve feedback: respons die een stimulus ‘dempt’ positieve feedback: respons die een stimulus versterkt (meestal geen bijdrage aan homeostase) Mens homeostase voor vele fysische en chemische eigenschappen bv lichaamstemperatuur, pH, glucose-concentratie bloed

Voeding Voeding 1 insuline (β-cellen) Opname van Glucose door Alvleesklier produceert insuline (β-cellen) 1 Opname van Glucose door Lichaamscellen Insuline stimuleert de opslag van glucose als glycogeen 2 STIMULUS: Veel glucose in het bloed Homeostase: 90 mg glucose/ 100 mL blood Glucagon stimuleert het vrijkomen van glucose uit glycogeen 4 STIMULUS: Weinig glucose In het bloed Alvleesklier produceert glucagon (α cellen) 3