SLUTTENTAMEN del 2, Namn: Skriv redan vid tentamens början Ditt NAMN & MAPPNUMMER i rutorna ovan. Skriv sedan mappnumret på VARJE sida i tentan (sidorna kommer att separeras före rättning!) AVSNITT: DEL 1 Respiration 9.00-12.00 Hjärtat Endokrinologi Omgivningsfysiologi/Träningsfysiologi Digestion DEL 2 Njure/vb/syrabas 13.00-16.00 Nervsystemet Cirkulation Nervsystemet SUMMA Gräns för VG För Godkänt 81p 6 54p Vid inlämning av din tenta ska du visa upp giltig fotolegitimation. Läs i början av skrivningstiden igenom samtliga frågor för att kontrollera att de är språkligt begripliga. Om Du finner att någon fråga är så oklart formulerad att Du inte förstår dess innebörd, skall Du be om ett klarläggande vid skrivningens början. SKRIV TYDLIGT! Tydlig stil är en förutsättning för att skrivningen skall kunna bedömas. SKRIVNINGSRESULTAT Mappnummer, poäng och betyg anslås på kursens hemsida den 16 december. LYCKA TILL! KAROLINSKA INSTITUTET Inst för Fysiologi och Farmakologi Fysiologiundervisningen Tfn 08-524 87229
NJURE/VÄTSKEBALANS/SYRABAS (Mattias Carlström/Rafael Krmar) Summa poäng: (detta avsnitt) 6. Din kompis, 25 år gammal, har under det senaste 12 månaderna tränat väldigt hårt för årets upplaga av Stockholm Maraton. Nu denna varma och soliga sommardag står han äntligen på startlinjen. Efter cirka 2/3 av loppet flåsar han, men säger att allt fortfarande känns OK. Under loppet har flera kardiovaskulära förändringar skett (se tabell nedan). () Innan loppet (startlinjen) Under loppet (28 km) Hjärtfrekvens (slag/min) 65 160 Systoliskt blodtryck (mmhg) 105 170 Diastoliskt blodtryck (mmhg) 70 85 Hjärtminutvolym (L/min) 6 25 Blodflöde Skelettmuskulatur (L/min) 1.2 20 RBF (L/min) GFR (ml/min) 1a) Hur tror du att värdena ser ut för njurblodflöde (RBF) och glomerulär filtrationshastighet (GFR) vid dessa två tillfällen (fyll i värdena i tabellen ovan)? Motivera ditt svar genom namnge och tydligt beskriva njurens två mekanismer för autoreglering. 1b) Under maratonloppet förloras stora mängder vatten. Detta försöker kroppen motverka genom sympatikusaktivering och stimulering av flera olika hormonella system. Speciellt ett hormon som påverkar njurarna är viktigt i detta sammanhang. Namnge och beskriv effekten för det hormon som du anser vara av störst betydelse. Svaret skall förutom namn på hormonet innehålla beskrivning av var i nefronet och med vilken mekanism hormonet utövar sin effekt, samt vad ökad stimulering via detta hormon bör resultera i (= effekten). 1c). Stockholm maraton slutar med en hård spurtstrid, och flera löpare "stupar på mållinjen" helt utpumpade. Du försöker dra dig till minnes vad som händer med syrabas-status vid denna typ av muskelansträngning. Ett arteriellt syra-bas prov från en av de utmattade löparna har följande värden. ph = 7.21 pco2 = 4.7 kpa BE = -6 HCO3 - = 18 mm Analysera syra-bas status genom att diskutera normalvärden och eventuell förändring av de olika syra-bas termerna ovan. Om störning föreligger, vad kallas denna typ av syra-bas rubbning? 2 (8)
Svarsaspekter 1a) Studenten bör ange ungefärliga normalvärden för RBF och GFR (se nedan). Studenten ska namnge och beskriva de två mekanismer som svarar för njurens autoreglering, dvs myogen mekanism och tubuloglomerulär feedback (TGF). RBF Innan loppet: 1.2 L/min Under loppet: 1.2 L/min GFR Innan loppet: 120 ml/min Under loppet: 120 ml/min Kommentarer: Vid fysiskt arbete ökar CO, blodtryck (fr.a. systoliskt) och puls. Detta är associerat med en dramatisk ökning av blodflödet till den arbetande muskulaturen (men även huden), vilket beror på minskad perifer resistans (vasodilatation av muskelarterioler). I njuren finns det specifika autoregleringsmekanismer som bidrar till att försöka hålla RBF och GFR relativt konstant. Beroende på det fysiska arbetets intensitet och duration kommer RBF att sjunka. Trots ett minskat RBF kan GFR till viss del bibehållas relativt normal pga resistansförändring av afferent och efferent arteriole. Beroende på graden av RBF sänkning så kan man även tänka sig att GFR kommer att minska i denna situation. Vid normala variationer i blodtryck så hålls såväl RBF och GFR väldigt konstanta, men vid extrema situationer såsom ett maraton kan man tänka sig att även dessa mekanismer inte är tillräckliga för att undvika en minskning av de båda. Studenten kan således resonera att RBF & GFR sjunker alternativt att effektiva autoregleringsmekanismer bidrar till att hålla de båda konstanta. Viktigast är att de resonerar kring och motiverar sitt svar! Se även: Figur 22.11 (Medical Physiology) Figur 19.7 (Human Physiology) Figur 25.7 (Human Physiology) 1b) Studenten bör diskutera vasopressin (ADH), men kan även tänkas ta upp aspekter av aldosteron eller angitensin II. Var och hur ett av dessa hormon utövar sin effekt i nefronet skall beskrivas. För full poäng ska mekanismen beskrivas på ett begripligt vis (se nedan). ADH Effekt fr.a. i samlingsrören: -V2-receptor medierad inkorporering av vattenkanaler (AQ2) i apikalmembranet. (-V1-receptor medierad vasokonstriktion) Resultat: -Ökad vattenreabsorption -Ökad ECV & blodtryck 3 (8)
Aldosteron Effekt fr.a. i distala tubuli: -Fler Na+-kanaler (apikalt) -Fler Na-K-pumpar (basolateralt) -Fler mitokondrier som producerar ATP Resultat: -Ökad reabsorption av Na+ och H2O -Ökad sekretion av K+ -Ökad ECV & blodtryck ANG II Se figur i föreläsningsmaterial (Njure & Vätskebalans Hormonell reglering) 1c) Studenten bör känna till normalvärden för syra-bas parametrarna: ph = 7.35 7.45 pco2 = 4.7 kpa BE = -3 - +3 HCO3 - = 21-27 mm Utifrån givna data skall de kunna resonera sig fram till att det rör sig om en partiellt kompenserad metabol acidos, enligt motivering nedan ph = 7.21 (lågt; acidos) pco2 = 4.7 kpa (lågt; kan inte vara orsak till acidosen utan snarare en respiratorisk kompensation genom ökad andning där CO2 vädras ut) BE = -6 (lågt; dvs underskott på buffrande baser. Detta kan ge en acidos och i detta fall sannolikt orsakat pga laktatproduktion) HCO3 - = 18 mm 4 (8)
NERVSYSTEMET HÖGRE FUNKTIONER (Peter Århem/Johanna Nilsson) Summa poäng: (detta avsnitt) 7. Sensorik/Nervsystemet Hos alla amniotiska arter (däggdjur + fåglar + reptiler) finns två parallella system av banor som transporterar syninformation från fotoreceptorerna till hjärnbarken. Det ena passerar superior colliculus och sedan pulvinar i thalamus för att nå extrastriatala områden i hjärnbarken. Den andra banan, som dominerar hos primater och människan, går från retina direkt till thalamus och sedan till den striatala barken. Beskriv i mer detalj denna senare bana; vilka celler och strukturer som ingår och var den striatala barken är belägen. Beskriv också hur syninformationen påverkar den elektriska aktiviteten i den primära projektionensarean, som den registreras med EEG. Beskriv aktiviteten när försökspersonen blundar respektive öppnar ögonen. () Svar: Fotoreceptorer (tappar, stavar), bipolära celler, ganglieceller, via synnerven och tractus opticus till laterala knäkroppsceller och sedan till neuron i primära synbarken (V1) i occipitalloben (lager fyra). När försökspersonen blundar fås alfaaktivitet (10 Hz), vid öppna ögon betaaktivitet (15-30 Hz). 5 (8)
CIRKULATION (Lennart Lindbom) Summa poäng: (detta avsnitt) 8. Skador orsakade av trauma i samband med trafikolyckor etc. är den vanligaste dödsorsaken före 40 års ålder i Sverige. Ofta är sådana skador förknippade med en betydande blodförlust vilket inverkar på förmågan att upprätthålla normalt blodtryck. a) Vad är normal blodvolym hos en vuxen individ och hur stor andel utgörs av röda blodkroppar? b) Förklara hur hypovolemi (minskad blodvolym) inverkar på hjärtminutvolymen, samt beskriv hur det autonoma nervsystemet kan kompensera för detta till viss del i hjärtat. c) Vid måttlig blodförlust (<0,5 l) kan blodvolymen återställas inom en relativt kort tidsperiod utan att vätska tillförs utifrån. Vad är mekanismen för detta? () Svar: a) Blodvolym: cirka 5 l; hematokrit: 40-45% b) Minskad blodvolym ger minskat venöst återflöde vilket kommer att minska hjärtats fyllnad samt leda till en sänkt kontraktionskraft via Frank-Starlingmekanismen. Detta leder till en minskad slagvolym och därmed sänkt hjärtminutvolym. Minskad aktivering av arteriella baroreceptorer (p.g.a. minskat arteriellt blodtryck) leder till minskad signalering till kardiovaskulära centrat i medulla vilket ger ett sympatikuspåslag och stimulering av hjärtats beta1 receptorer. Detta ger ökad kontraktilitet samt ökad hjärtfrekvens. c) Minskat kapillärtryck (pga blodtrycksfall samt kompensatorisk prekapillär kärlkontraktion) leder till absorption av interstitiell vätska in i blodbanan (autotransfusion). 6 (8)
NERVSYSTEMET (Bo Rydqvist) Summa poäng: (detta avsnitt) 9. Redogör för de två huvudtyperna av smärta: nociceptiv respektive neurogen smärta och vad som skiljer dem åt. Ge exempel på smärta av respektive typ. Du skall också kortfattat redogöra för de viktigaste smärthämmande systemen. () Svar: Nociceptiv smärta: Receptorer för smärta anses vara fria nervändslut till A-delta och C-fibrer. Många olika modaliteter kan förorsaka smärta: temperatur, mekanik etc. Unimodala, Polymodala. Smärtreceptorer förekommer i nästan all vävnader utom ben och hjärnvävnad. Vid vävnadskada destrueras celler från vilka Kalium och H + - joner strömmar ut kalium ökningen i interstitiet leder till depolarisering av nervändslut bl.a. nociceptorer. Anoxi i skadeområdet kan också leda till att kalium strömmar ut ur friska celler p.g.a. att Na-K pumpen stannar. Skador på celler leder till nedbrytning av cellmembranen vilket leder till bildande av prostaglandiner och leukotriener Prostaglandiner har förmåga att aktivera nociceptorer och kan också öka känsligheten för bradykinin. Histamin som frisätts vid vävnadskadan från mastceller leder till läckage av plasmaproteiner. Vissa alfa2-globuliner kan omvandlas till bradykinin som har en retande effekt på nociceptorer men som också kan potentiera effekten av prostaglandiner. Blodplättar som läcker ut i vävnaden kan frisätta serotonin som kan reta nociceptorer ev. genom potentiering av bradykinin När nociceptorerna aktiveras kommer de att frisätta substans P vilken påverkar mastceller som frisätter histamin (se ovan) och CGRP (calcitonin gene related peptide) som ökar kärlpermeabiliteten. Typiska exempel på nociceptiv smärta är hudskador av olika typ, kläm-, bränn och skärskador. Magsår, huvudvärk vanligen smärta från nociceptorer i kärlen. Led och ligament skador. Neuropatisk smärta beror på fel eller skador i nervsystemet typ att nerver är sjuka eller skadade. Några nociceptorer är inte inblandade. Typexempel är änkestöten dvs om man mekaniskt slår till på ulnarisnerven där den löper över armbågen. Andra exempel är diskbråck då bråcket trycker på spinalroten och därigenom förorsakar smärta i t ex benen. Andra typer av rotretning är mycket vanlig. Fantomsmärta vid amputation är annat exempel där avskurna smärtfibrer kan aktiveras av mekanisk retning pga att små neurinom utvecklas i ändsluten som blir mycket smärtkänsliga. Omkoppling i ryggmärgen: Smärtfibrer (A-delta och C fibrer) sprider sig i Lissauers bana och aktiverar nociceptiva sekundära neuron i ryggmärgen. En del kopplingar till alfa-motorneuron leder till motoriska smärtrefexer (man drar undan en extremitet från skadestället) flexorreflex. Omkopplingar till det sekundära sensoriska neuronet som går i den spinothalamiska banan till VPL i thalamus + collateraler till bla periakvedutal grå (PAG) i hjärnstammen och Formatio 7 (8)
Retikularis. I thalamus kopplas sedan neuronen om och det tredje neuronet går till sensoriska cortex för perception av smärta. Andra områden kontaktas också som har förbindelse med limbiska systemet affektiv del av smärtan. Smärthämning: På ryggmärgsnivå kan A-beta fibrer som leder mekaniska (taktila) stimuli hämma överföringen av smärtimpulser. Denna teori (delvis verifierad) brukar kallas portteorin. Genom att blåsa (gäller särskilt brännskador) eller stryka över det skadade området kan alltså dessa taktila fibrer aktiveras och viss smärtlindring erhållas. Aktivering av periakveduktala grå kan också via descenderande bansystem hämma överföringen av smärt impulser på ryggmärgsnivå. Viktigt är här att vissa bansystem använder serotonin vilket har gjort det möjligt att använda antidepressiva medel som serotonin-upptagshämmare i smärtlindrande syfte. 8 (8)