BB007 – Vet vertering Basis

Schematisch overzicht macronutrienten
Dit is deel drie van de miniserie over macronutrient opname. Deze keer zal ik de afbraak en opname van vetten bespreken. De post is wat langer dan de vorige (meer afbeeldingen), omdat de vetvertering een stuk ingewikkelder is dan de eiwit en koolhydraat vertering. De stappen van vetvertering heb ik daarom met meer afbeeldingen proberen uit te leggen. Ook deze informatie komt uit het boek ‘Medical Physiology’ van Boron & Boulpaep, 2e editie. Mijn doel in deze post was om de afbeeldingen voor zich te laten spreken en zo weinig mogelijk extra tekst toe te voegen. Ik hoop dat je wil laten weten hoe goed dat gelukt is :).
Wat ik in de tekst van de blog zet is niet altijd belangrijk voor het begrip, maar vooral extra info voor de liefhebber.
Let wel op: voor het begrip van deze post is het goed om de vorige posts gelezen te hebben, omdat ik dezelfde weergave van bijvoorbeeld zout ionen en enzymen gebruik.
BP%2B007%2B %2B015  1%2B %2BLegenda%2BNL - BB007 - Vet vertering Basis
Even een kort overzicht van de symbolen die ik in de volgende afbeeldingen ga gebruiken.
BP%2B007%2B %2B015 00%2B %2BIntro%2Bto%2Bfats%2BNL - BB007 - Vet vertering Basis
BP%2B007%2B %2B015 01%2B %2BMechanical%2BEmulsification%2BNL - BB007 - Vet vertering Basis

 

BP%2B007%2B %2B015 02%2B %2BTAG%2Bstabil.%2BNL - BB007 - Vet vertering Basis

 

BP%2B007%2B %2B015 03%2B %2BTAG%2Bdigestion%2BNL - BB007 - Vet vertering Basis

 

BP%2B007%2B %2B015 04%2B %2BTAG%2Bdroplet%2Bevol.%2BNL - BB007 - Vet vertering Basis
BP%2B007%2B %2B015 05%2B %2BFat%2Babsorption%2B1%2BNL - BB007 - Vet vertering Basis
BP%2B007%2B %2B015 06%2B %2BFat%2Babsorption%2B2%2BNL - BB007 - Vet vertering Basis

En dat is alles dat ik tot nu toe redelijkerwijs kan uitleggen over vetvertering en opname. Dit is de eenvoudigste manier waarop ik toch alle essentiele concepten heb kunnen behandelen. Daarmee hebben we nu de vertering van alle macronutrienten behandeld! YESSS! En de volgende blogpost zal ik verder gaan met NOG MEER BASICS, want dat wil ik zelf graag weten. De vraag is namelijk: wat gebeurt er dan met de macro’s als ze zijn opgenomen in het lichaam. Dan wordt het pas echt leuk (en ingewikkeld … vooral ingewikkeld, dus extra leuk ! (voor mij, misschien niet voor jullie (too bad ;-p))!

BB006 – Eiwit vertering Basis

Dit is deel twee van de miniserie over macronutrient opname. Deze keer zal ik de afbraak en opname van eiwitten bespreken. Ook deze informatie komt uit het boek ‘Medical Physiology’ van Boron & Boulpaep, 2e editie. Mijn doel in deze post wasom de afbeeldingen voor zich te laten spreken en zo weinig mogelijk extra tekst toe te voegen. Ik hoop dat je wil laten weten hoe goed dat gelukt is :).
Wat ik in de tekst van de blog zet is niet altijd belangrijk voor het begrip, maar vooral extra info voor de liefhebber.
Let wel op: voor het begrip van deze post is het goed om de vorige post gelezen te hebben, omdat ik dezelfde weergave van bijvoorbeeld zout ionen en enzymen gebruik.
Wat ik bij de vorige post was vergeten te vermelden: de paars-getinte tekstblokken zijn de hoofdlijn, de groen-getinte tekstblokken zijn extra details en weetjes, maar niet essentieel voor het begrip. Voor mensen die iets meer diepgang willen.
BP%2B006%2B %2B006 01%2B %2BProtein%2BDig.%2BStomach%2BNL - BB006 - Eiwit vertering Basis
 Eiwitten zitten in bijna elk type voedsel, tenzij het heel erg ver verwerkt is. Zowel planten als dieren maken eiwitten. Eigenlijk maken alle levende organismes eiwitten (met de uitzondering van virussen, maar je zou kunnen zeggen dat die niet echt ‘leven’).
BP%2B006%2B %2B006 02%2B %2BProtein%2BDig.%2BSI%2BNL%2B - BB006 - Eiwit vertering Basis
 Voor meer info over pepsine: zie ook de posts over maagzuur regulatie. (Basics – Advanced)
Pro-enzymen worden vaak ook geactiveerd door al geactiveerde vormen van het enzym. Bijvoorbeeld: propepsine kan aangezet worden door pepsine. Hierdoor ontstaat een versterkende reactie: hoe meer enzym actief is, hoe meer van het enzym geactiveerd kan worden en andere enzymen kan activeren. Dit is een positieve feedback loop: het resultaat van het proces stimuleert het proces.
Feitje over trypsine: dit is een enzym dat veel in laboratoria wordt gebruikt bij het kweken van cellen (ik weet dit uit eigen ervaring). Cellen worden vaak gekweekt in schaaltjes of flessen. Sommige cellen zweven in het medium (de kweekvloeistof), maar andere plakken vast aan de bodem. De cellen die vastplakken krijg je makkelijk los door trypsine toe te voegen. Trypsine knipt aan de buitenkant van de cellen het houvast weg, waardoor de cellen loskomen van de schaal of fles. De cellen vinden dat niet echt leuk, dus je moet het niet te lang of te vaak doen.
BP%2B006%2B %2B006 03%2B %2BPept.%2BTrans%2BNL - BB006 - Eiwit vertering Basis
 Transport van oligopeptiden en aminozuren wordt met zout ionen aangedreven. Die vorm van aandrijving wordt heel veel gebruikt in het lichaam, dus het is goed om dat echt te snappen. Ik hoor het graag als meer uitleg nodig is voor het begrip.
In tegenstelling tot koolhydraten, hoeven eiwitten niet helemaal afgebroken te worden tot aminozuren om de darmcellen in te komen. Dat komt door de oligopeptide transporters. Volgens Boron & Boulpaep (mijn studieboek) is het efficienter en sneller voor de cel om 2-4 aminozuren per keer op te nemen als oligopeptide dan om dezelfde hoeveelheid aminozuren stuk voor stuk op te nemen.
De volgende en laatste post in deze miniserie zal de afbraak en opname van vetten bespreken (mijn energiebron bij voorkeur 😉 ). Natuurlijk bewaar ik het beste (en meest ingewikkelde) voor het laatst!

BB005 – Koolhydraat vertering Basis

Schematische koolhydraten
Dit is deel 1 van een 3-delige serie over hoe de drie macronutrienten (koolhydraten – eiwitten – vetten) worden opgenomen in het lichaam. Hierbij leg ik uit hoe verteringsenzymen voedsel afbreken en de darmen de voedingsstoffen opnemen in het lichaam. Deze informatie komt uit het boek ‘Medical Physiology’ 2e editie door Boron & Boulpaep.
 
Mijn uitdaging met deze serie is om zo weinig mogelijk uitleg in de blogpost toe te voegen. In plaats daarvan staat de meest essentiele informatie in de figuren zelf. Wat leuke weetjes of extra detail zal ik in de tekst van de blogpost zetten. 
BP%2B005%2B %2BCarb%2BAbsorption Background%2Bpanel%2BNL - BB005 - Koolhydraat vertering BasisEen overzicht van de verschillende suikers die in voeding voorkomen en een legenda voor de schematische weergave hiervan in de volgende figuren.
BP%2B005%2B %2BCarb%2BAbsorption Dig.%2BSaliv.%2BAmylase%2BNL - BB005 - Koolhydraat vertering Basis
Complexe koolhydraten zijn voornamelijk zetmeel uit planten en glycogeen uit het vlees van dieren. Dit zijn lange koolhydraat ketens (veel langer dan hier weergegeven). Afhankelijk van de bron, kunnen de ketens een millioen koolhydraat ringen bevatten.
BP%2B005%2B %2BCarb%2BAbsorption Dig.%2BLumen%2B %2BMonosacch.%2BNL - BB005 - Koolhydraat vertering Basis
Het voorvoegsel ‘oligo-‘ wordt gebruikt om ‘een paar’ aan te duiden (ik weet niet wat de exacte definitie is in deze context). Het ‘mono-‘ voorvoegsel betekent ‘1’, dus hier is een monosaccharide 1 losse koolhydraat ring. De benaming voor complexe koolhydraten is ook polysacchariden, waar ‘poly-‘ vertaald wordt naar ‘veel’. 
De enzymen zijn vernoemd naar de disaccharide (2 koolhydraat keten) die ze kunnen knippen. Lactase knipt lactose (melksuiker), dat bestaat uit glucose en galactose. Sucrase knipt sucrose (kristalsuiker), wat bestaat uit glucose en fructose. 
BP%2B005%2B %2BCarb%2BAbsorption Transepi.%2Btransport%2BNL - BB005 - Koolhydraat vertering Basis
Het gebruik van natrium als versnelling van transporters wordt heel veel toegepast in het lichaam, ook voor andere transporters op andere cellen. 
PS: de transporter die natrium en kalium uitwisselt (Na-K exchanger) is nodig om het natrium de cel weer uit te krijgen, zodat natrium het transport van glucose vanuit het darm lumen kan versnellen. Vanzelfsprekend zijn er veel meer transporters die darm epitheel cellen hebben, maar ik hou het nu even simpel ;).
 
Deel 2 van deze serie zal gaan over eiwitten. Deel 3 sluit af met vetten.

BB004 – Maagzuur Gevorderd

Dan nu voor het tweede deel van dit miniprojectje. Iets meer diepgang in hoe maagzuur en vertering wordt gereguleerd.
SB003%2B %2BStomach%2BAcid%2B033 Figure%2B3 - BB004 - Maagzuur Gevorderd
Even kort herhalen:
– Eiwitten worden in de maag afgebroken door het enzym pepsine tot kleinere stukjes, genaamd peptones.
– Pepsine ontstaat uit pepsinogeen, dat wordt gemaakt door chief cells in de maagwand.
– Maagzuur, dat wordt gemaakt door parietal cells in de maagwand, verandert pepsinogeen in pepsine en zorgt voor een zure omgeving waarin pepsine goed werkt.
– De maagwand wordt beschermd tegen het maagzuur en de pepsine door mucous cells, die een basische laag slijm (mucus) maken. Het basische milieu neutraliseert het zuur en inactiveert de pepsine.
Een belangrijk concept in het lichaam is het aan- en uitzetten van verschillende processen om een goed biologisch evenwicht (homeostase) te behouden. Het lichaam is constant aan het veranderen en er moet dan ook op tijd een compensatie zijn voordat de optimale balans verloren gaat. Het proces van constante compensaties om een optimale lichamelijke conditie te behouden, wordt homeostase genoemd. Het zijn voornamelijk de hersenen en het zenuwstelsel die alle relevante factoren in de gaten houden en het lichaam aansturen als compensatie nodig is. Dit gebeurt volledig automatisch, zolang het lichaam gezond is.
De aanknop van de maag is het zenuwstelsel. Zodra je iets ziet om te eten, ruikt om te eten, proeft, kauwt en doorslikt, begint de maag zich al klaar te maken voor vertering. Het autonome zenuwstelsel stuurt namelijk een algemeen signaal dat de vertering moet beginnen, omdat er is/wordt/zal worden gegeten. De maag begint daardoor met het maken van zuur en pepsinogeen, en extra mucus ter bescherming.
Als het eten in de maag terecht is gekomen, is dat weer een extra signaal om maagsappen te maken. Het voedsel rekt de maag wat uit en als reactie wordt er meer zuur gemaakt.
SB003%2B %2BStomach%2BAcid%2B033 Figure%2B4 - BB004 - Maagzuur Gevorderd
ECL cells (EnteroChromaffin-Like cells) liggen in de maagwand onder het epitheel (dus zijn niet direct in contact met de inhoud van de maag) dicht bij de parietal cells. ECL cells maken histamine, dat ze vervolgens om zich heen loslaten. De parietal cells maken meer maagzuur als ze de histamine opmerken.
De ECL cells zijn endocriene cellen, omdat zij de histamine in (endo) het lichaam afgeven (crien), in tegenstelling tot de parietal en chief cells, die hun producten buiten (exo) het lichaam afgeven (crien). Technisch gezien wordt de binnenkant van het verteringskanaal als ‘buiten het lichaam’ beschouwd, omdat het in direct contact staat met de buitenwereld zonder dat er een laag cellen tussen zit. Het verteringskanaal is grofweg een lange buis, geheel bedekt met epitheel. Alles dat zich achter het epitheel bevindt, wordt als intern milieu beschouwd (zo ongeveer).
Histamine komt misschien bekend voor in een andere context. Het is namelijk een belangrijke signaalstof voor het immuunsysteem en is hoofdzakelijk de oorzaak van de symptomen van een allergische reactie. Over het algemeen verhoogt  histamine de ontstekingsreactie, maar hier wordt het dus gebruitk in een andere context.
Kort samengevat: de ECL cell maakt histamine, wat de parietal cell aanzet tot het maken van meer zuur. Dus ECL cells verhogen de zuurtegraad van de maaginhoud.
SB003%2B %2BStomach%2BAcid%2B033 Figure%2B5 - BB004 - Maagzuur Gevorderd
De volgende laag van complexiteit komt vanuit de bodem van de maagwandcrypt, waar de maag endocriene cellen zich bevinden. Een soort daarvan, de G cell, maakt gastrin en verspreidt dit in de directe omgeving. Gastrin bevordert (of stimuleert) de histamine productie van ECL cells en de zuurproductie van parietal cells. Dit verlaagt de pH van de maag dus nog meer.
SB003%2B %2BStomach%2BAcid%2B033 Figure%2B6 - BB004 - Maagzuur Gevorderd
Als de vertering van eiwit een beetje op gang is gekomen, begint een positive feedback loop: het resultaat van het proces versterkt het proces. In dit geval werken de peptones (kleine stukjes eiwit) als signaal voor G cells en chief cells om nog harder te werken. G cells maken daardoor meer gastrin, waardoor ECL cells meer histamine maken en parietal cells meer zuur. Peptones stimuleren chief cells  om meer pepsinogeen te maken, dat in de zure omgeving pepsine wordt, waardoor nog meer eiwit wordt afgebroken. Meer afgebroken eiwit geeft ook meer peptones, dus het signaal versterkt zichzelf. Natuurlijk alleen maar zolang de peptones aanwezig blijven. Zodra de maaginhoud voldoende verteerd is, gaat het verder naar de darmen en wordt de positieve feedback verbroken.
SB003%2B %2BStomach%2BAcid%2B033 Figure%2B7 - BB004 - Maagzuur Gevorderd
Het lichaam vereist regulatie op meerdere niveaus en in de maag komt dat in de vorm van de tweede type endocriene cel op de bodem van de crypt. D cells, via de productie van somatostatin (Grieks voor: zet het lichaam stil (ongeveer)), zijn de rem op maagzuur productie. De D cell doet aan het begin van de vertering in de maag nog niet zo veel. Maar wanneer de pH van de maag lager wordt en de hoeveelheid gastrin in de omgeving hoger, dan begin de afgifte van somatostatin aan de omgeving. Somatostatin remt de processen van ECL, G en parietal cells en remt daarbij de productie van maagzuur. Hoe sterker de signalen zijn voor het produceren van maagzuur, hoe meer D cells worden gestimuleerd, wat dus als tegenreactie leidt tot de afremming van maagzuurproductie door somatostatin. Dit is een typische negatieve feedback loop: het resultaat van een proces remt het proces.
Somatostatin wordt ook gemaakt door cellen in het begin van de darm (duodenum) als reactie op het legen van de maag. Omdat somatostatin endocrien wordt afgegeven, heeft het effect op meer dan alleen de directe omgeving en kan ook via bloed worden gecirculeerd.
Als laatste: de hele maag staat onder de controle van het zenuwstelsel, voornamelijke het parasympatische deel van het autonome zenuwstelsel, zoals eerder besproken. Dit deel werkt in het algemeen om spijsvertering en rust te bevorderen. De signaalstof die hiervoor wordt gebruikt, is acetylcholine. De zenuwuiteindes laten acetylcholine los in de omgeving van de maag. Acetylcholine bevordert de functie van alle maagcellen hier genoemd, met uitzondering van D cells, die juist worden geremd door acetylcholine. Dat was wel te verwachten, gezien de functie van het parasympatische zenuwstelsel en D cells.
SB003%2B %2BStomach%2BAcid%2B033 Figure%2B8 - BB004 - Maagzuur Gevorderd
Dat is zo’n beetje wat ik weet over hoe maagzuurregulatie en eiwitvertering werkt. Dit is volgens mijn studieboek, natuurlijk (immers al 5+ jaar oud). Het boek meldde ook dat er het proces nog niet volledig was begrepen en dat er meerdere ongeidentificeerde cellen ook een effect hebben. En natuurlijk keken we hier alleen naar de maag en niet naar de rest van het lichaam. Ook ging ik er voor de eenvoud vanuit de elke cel maar 1 ding deed, wat niet het geval zal zijn.
Ik hoop dat het interessant was zo. Ik vind het zelf altijd leuk om de complexiteit te vinden achter op het oppervlak eenvoudig ogende processen. In mijn ervaring is niets zo eenvoudig of vanzelfsprekend als dat het lijkt.

BB003 – Maagzuur Basis

Maagzuur regulatie simpel
Ik heb wat interessante feitjes gevonden over de maag in het herlezen van mijn studieboek ‘Medical Physiology’ (Boron & Boulpaep, 2e editie). Omdat dit onderwerp wat complex kan worden, heb ik de uitleg in twee delen opgedeeld. Het eerste deel is, naar mijn inschatting, de basis die nodig is om het algemene beeld te krijgen.

 

SB003%2B %2BStomach%2BAcid%2B029 Figure%2B1 - BB003 - Maagzuur Basis
Figuur 1: Eiwit vertering
In figuur 1 staat de anatomie van de maag (een schematische versie) en eiwit vertering in de maag schematisch weergegeven. Gekauwd voedsel komt de maag binnen en kan de maag pas verlaten als het kleiner is dan 2 mm. Vloeistoffen kunnen dus vrijwel direct door de maag heen het darmkanaal in. Spieren in de maagwand bewegen voedsel heen en weer, tegen elkaar aan en kneden tot het klein genoeg is. Gepaard met enzymen die koolhydraten, vetten en eiwitten afbreken, is het voedsel binnen een paar uur klein genoeg om de darm in te gaan.
De vertering van koolhydraten en vetten begint al in de mond met behulp van enzymen die specifiek koolhydraat ketens afbreken (amylases) of vetten afbreken tot vetzuren (lipases). In de maag gaat dit proces verder en wordt ook eiwit afgebroken tot kleine aminozuur ketens (peptidases). De enzymen worden gemaakt door cellen in de bekleding van de maag (het epitheel). Het maagepitheel heeft veel inhammen (crypten) en is bedekt met een laagje gel of slijm (mucus).
Ik bespreek pepsine hier als een voorbeeld van een cool verteringsenzym, een peptidase die in de maag een belangrijke rol speel bij eiwitvertering. Zoals in figuur 1 te zien is, breekt pepsine een eiwit af tot kleine stukjes, genaamd peptones. Daarbij kan pepsine in het midden van het eiwit knippen, waar andere soorten peptidases alleen aan de uiteindes kunnen knippen. Daarmee kunnen allerlei soorten eiwitten heel snel worden verteerd.
SB003%2B %2BStomach%2BAcid%2B029 Figure%2B2 - BB003 - Maagzuur Basis
Figuur 2: Pepsinogeen en pepsine
Maar pepsine wordt niet als zodanig gemaakt. De ‘chief cell’ in de maagwand maakt pepsinogeen, een voorloper van pepsine, en geeft deze af aan de maaginhoud. Pepsinogeen wordt pas actief als de pH rond 3,5 of lager is. De pH in een cel is ongeveer 7, dus pepsinogeen blijft zoals het is tot het in de maag zelf terecht komt vanuit de crypt. De maaginhoud wordt zuur gemaakt door ‘parietal cells’. Verlaging van de pH door het toegevoegde zuur van de parietal cells verandert pepsinogeen in pepsine. Hoe zuurder de omgeving, hoe sneller deze verandering gaat en ook hoe sneller pepsine eiwitten kan afbreken.
SB003%2B %2BStomach%2BAcid%2B029 Figure%2B3 - BB003 - Maagzuur Basis
Figuur 3: Pepsine inactivatie
Pepsine in een zure omgeving is dus heel handig voor de vertering in de maag, maar wel gevaarlijk voor de cellen in de maagwand. Pepsine kan net zo goed de eiwitten in een cel afbreken en zuur met een pH lager dan 3 of 2 is erg bijtend. Daar beschermt de laag mucus (slijm of gel) tegen. Deze laag mucus wordt gemaakt door ‘mucous cells’ aan de ingang van de crypt, waardoor het slijm de crypt beschermt. Deze laag mucus is moeilijk te doordringen voor maagzuur en heeft een hoge pH. Het basische milieu beschermt de onderliggende cellen en stopt de werking van pepsine. Waar pepsine heel goed werkt in een zure omgeving, werkt het totaal niet in een basische omgeving. Sterker nog, pepsine wordt onomkeerbaar inactief. Op deze manier blijft de vertering van eiwitten beperkt tot de maaginhoud en niet de maag zelf.
Een klein detail: de chief en parietal cells zitten halverwege de crypt. Dus de mucus laag zit tussen hen en de inhoud van de maag. Hoe komt het zuur en de pepsinogeen dan door de mucus laag heen? Mijn boek zei, men denkt: die worden in een soort stroompje onder hoge druk door het midden van de crypt geleid. Ik kan er zelf niets beters voor verzinnen ;).
Zo is de vertering van eiwitten in de maag nog best wel eenvoudig allemaal in vergelijking met de eerdere post. Het wordt natuurlijk wat lastiger als je dieper in de materie duikt. Er zijn allerlei regelsystemen die de productie van maagzuur controleren. Die ga ik in het volgende deel bespreken, voor de liefhebbers. Dus in de volgende post komt de basis van maagzuur regulatie. Tot dan 🙂