Tentamen NMET1 5 juni, 2013 (maxpoäng 59 p) Svar på fråga 1-5 läggs i separat mapp 1. Mag-tarmkanalens glatta muskelvävnad delas in i muscularis mucosae, respektive muscularis externa (även kallad muscularis propria). a. Gör en jämförelse mellan kolon och rectum vad gäller uppbyggnaden av muscularis externa. (3 p) b. delfrågan utgår pga att 87 % av studenterna missuppfattat frågan. c. Beskriv hur den glatta muskelvävnaden i mag-tarmkanalen regleras. (2 p) Svarsförslag: a) Närmast lumen ligger det cirkulära muskellagret som är kontinuerligt i både kolon och rectum. Det yttre, longitudinella muskellagret är samlat i 3 kraftiga muskelband, tenia, i kolon, medan detta lager är kontinuerligt runt hela rektum. c) Kontrolleras av distension; autonoma nervsystemet, och av hormoner (endokrin och parakrin kontroll). 2. Snart hägrar sommarlov och du ser fram emot många trevliga grillkvällar med dina vänner. I år kan du imponera med faktakunskap om vad som händer med födan när vi äter. Du tänker berätta om magsäcken och att det i magsäcken finns en saltsyraproducerande slemhinna med parietalceller. a. Beskriv hur parietalcellen producerar saltsyra. (2 p) b. Vilka faktorer stimulerar saltsyraproduktion och via vilka mekanismer? (4 p) c. Vilken celltyp i magsäckens slemhinna producerar pepsinogen och vilken funktion har pepsinogen? (2 p) Svarsförslag: a) Parietalcellens protonpump transporterar aktivt ut vätejoner till parietalcellens utsöndringskanal i utbyte mot kaliumjoner. En närliggande pump transporterar ut kloridjoner som möter vätejoner i utsöndringskanalen varefter saltsyra bildas. Utsöndringskanalerna mynnar i slemhinnas kryptor och därifrån flödar saltsyran ut i magsäckens hålrum. b) Den kefala fasen som stimuleras av lukt och smak förmedlas via vagus nerven som sedan aktiverar enteriska nervsystemet. Gastrinproducerande celler i antrums slemhinna frisätter gastrin till blodbanan och gastrin stimulerar ECL-celler i corpus/fundus slemhinna. ECL.celler frisätter histamin. När histamin och/eller acetylkolin (från enteriska nervsystemet) 1
binder till histamin-2 respektive muskarin-3 receptorer på parietalceller stimuleras protonpumpens aktivitet. c) Pepsinogen bildas i magsäckens huvudceller. Pepsinogen är ett inaktivt förstadium (zymogen) till enzymet pepsin. Pepsinogen aktiveras i maginnehållets sura miljö, varvid en peptid spaltas av från den aminoterminala änden (dvs pepsin). Funktion: spjälka/bryta ned proteiner. 3. Efter magsäcken tänker du berätta om tunntarmens funktion. Beskriv vad som händer, nervöst och hormonellt, när magsäcksinnehållet kommer in i duodenum. (5 p) Svarsförslag: Poäng för Enterogastrisk reflex parasympaticus inhiberas och sympaticus aktivitet ökar; magsäckens motilitet minskar då tillfälligt för att inte överbelasta duodenum med innehåll (1 p) Syra i duodenum stimulerar sekretin: hormon som stimulerar frisättning av cholecystokinin och gastric inhibitorypeptide (GIP) (2 p) Sekretin stimulerar frisättning av bikarbonat från pancreas (1 p) Cholecystokinin stimulerar frisättning av galla (1 p) 4. Vad är det för skillnad på okonjugerat och konjugerat bilirubin samt vilken roll spelar levern i sammanhanget. (2 p) Svarsförslag: När makrofager fagocyterar röda blodkroppar bryts hemoglobinet ned till bl.a. okonjugerat bilirubin som frisätts till plasma. Det okonjugerade bilirubinet binds till albumin och transporteras i blodet tills det absorberas av leverns hepatocyter. Här kommer nästan allt okonjugerat bilirubin att, tillsammans med glukuronsyra, bilda konjugerat bilirubin. Det konjugerade bilirubinet transporteras sedan via gallan till tarmen. 5. Noradrenalin är en neurotransmittor, men även ett hormon. Förklara varför noradrenalin har mer än en benämning. (1 p) Svarsförslag: Noradrenalin är en signalmolekyl som deltar både vid synaptisk signalering och benämns då neurotransmittor samt vid endokrin signalering och benämns då hormon. 2
Svar på fråga 6-9 läggs i separat mapp 6. Äntligen efter 11 terminers slit är du färdig med din läkarutbildning, men efter ett kort sommarvikariat inser du att den tomhet du känner inte är resultatet av alla journätter utan är en saknad av Örebro universitet Du söker desperat efter doktorandtjänster vid universitetet och hittar som tur var en utlyst doktorandtjänst i metabolism. Glad i hågen går du ovetande till anställningsintervjun som hålls av en åldrande Dr. Kruse med barsk uppsyn. Beskriv detaljerat hur adrenalin anpassar din kropps metabolism för flykt. (3 p) Svarsförslag: Adrenalin ökar produktion och tillgänglighet av glukos genom ökad nedbrytning samt minskad syntes av glykogen i muskel och lever. Ökar glukoneogenes i levern. Ökar glykolys i muskler samt ökar lipolys i fettväv. Minskar insulin och ökar glukagon frisättning. Ökar blodflödet till muskulatur och minskar till magtarmkanalen. 7. Intervjun startar och för att bedöma dig som lämplig ber Dr. Kruse dig att: a. Beskriva detaljerat hur de för metabolismen viktiga organen (lever, skelettmuskel, fettvävnad) buffrar kroppens blodglukos under fasta. (3 p) b. Beskriva detaljerat hur de för metabolismen viktiga organen (lever, skelettmuskel, fettvävnad) buffrar kroppens blodglukos under födointag. (3 p) Svarsförslag: a) Generellt en beskriven förståelse över hur levern höjer blodglukosnivån genom glykogenolys samt glukoneogenes av laktat, aminosyror och glycerol. Samtidig minskad förbrukning av glukos hos de flesta organ så som lever, muskulatur och fettväv. Insulin och glukagon nivåer och dessas betydelse för ovan. b) Svarsförslag: Generellt en beskriven förståelse över hur levern sänker blodglukosnivån genom upptag via GLUT2, glykogenes och lipogenes. Samtidig ökad förbrukning av glukos hos de flesta organ så som lever, muskulatur och fettväv för sin egen energiförsörjning (fett och aminosyror sparas). Insulin och glukagon nivåer och dessas betydelse för ovan. Insulinmedierad ökning av GLUT4-transportörer i muskulatur och fettväv för högt upptag av glukos för lagring i form av muskelglykogen och triglycerider. 8. Dr. Kruses barska uppsyn mildras något av dina lysande svar och ni börjar diskutera allmänt om metabolism och det tilltänkta doktorandprojektet. Under diskussionen kommer han dock med lite påståenden som du börjar fundera på om de verkligen stämmer. Motivera och förklara varför du anser att Dr. Kruses nedanstående påståenden är rätt eller fel: (6 p) a. Levern reagerar snabbare än andra organ på frisatt insulin och glukagon. b. Levern nås först av alla näringsämnen (kolhydrater, fett och aminosyror) som absorberas i tarmen. c. Hjärtmuskulatur och levern förbränner främst fett. d. Njurbarken, där reabsorption sker, är metabolt mycket aktiv och kräver mycket syre och substrat. e. Alla GLUT-transportörer är insulinkänsliga men GLUT-4 är extra känsligt. f. Röda blodkroppar är helt beroende av glukos för sin energiförsörjning. 3
Svarsförslag: A Sant då leverns lokalisation gör att endokrina pankreas frisätter insulin och glukagon direkt till leverns blodflöde. B Falsk. Fetter (generellt) transporteras via lymfan och når därmed levern sekundärt C Falskt. Stämmer för hjärta och skelettmuskulatur men lever förbränner främst aminosyror D Sant. E Falsk. Det är endast GLUT4 som är insulinkänslig och direkt inducerbar via insulinstimulering. F Sant. De saknar mitokondrier och andra organeller och har därför endast glykolys att tillgå. Efter att ha rättat Dr. Kruse säger han Öhhh. tack, jag menar grattis, du genomskådade mina öhhh försök att lura dig!, men du har en känsla av att han försöker släta över sina felsägningar. 9. Du är nu nyanställd som doktorand på universitetet och i din första studie vill ni studera vadmuskelns energimetabolism. Till din hjälp har du radioaktivt inmärkt glukos som ges intravenöst. Försökspersonerna är vilande, har fastat och ligger ned under infusionen. Muskelbiopsier av vadmuskeln tas under försöken, men när muskelcellernas glukosinnehåll i efterhand analyseras så ser du tyvärr ett nästan obefintligt upptag av inmärkt glukos. Insiktsfull som du är så ser du istället för ett nederlag en möjlighet att förbättra nästa studie. a. Ange och motivera minst 3 orsaker som kan förklara det mycket låga upptaget av glukos. (3 p) b. Beskriv för Dr. Kruse hur studien kan ändras för att få ett mycket högt upptag av glukos i muskeln. (2 p) Svarsförslag (fler varianter finns): a) Personerna är vilande och ligger ned vilket innebär att blodcirkulationen till vadens muskulatur är mycket liten. Personerna har fastat vilket innebär att insulin är lågt och därmed är upptaget av glukos i muskulatur mycket lågt. Insulin stimulerar ju muskulaturs GLUT4 att ta upp glukos. Personerna har fastat vilket innebär att glukagon är högt och därmed har muskulatur fram för allt övergått till att använda fett som energikälla och tar därmed ej upp glukos. Personerna ges glukos intravenöst vilket innebär att glukos passerar levern före det kan cirkulera till vaden. Då personen är fastande kommer en lokal ökning av glukos aktivera GLUT2 och glukos tas därmed upp snabbt av levern. b) (fler varianter finns): Personerna ges insulin samtidigt som glukos. Personerna får aktivt träna vadmuskeln (ex cykling). Personerna ges glukos i benartär för att ge vaden glukos direkt före venöst återflöde. Personerna är i absorptiva fasen (ej fastande) och har en hög insulin/glukagon ratio. 4
Svar på fråga 10-14 läggs i separat mapp 10. a) Ange vilka fyra strukturer som är markerade i histologipreparatet ovan. (A, stjärna, pil och pilspets) (2 p) Svar: A= glomerulus, Pil = Bowmans kapsel (yttre cell-lager), Pilspets = distal tubuli, *=proximal tubuli b) Beskriv kortfattat en funktionell egenskap för varje identifierad struktur. (2 p) Svarsförslag: A= kapillärnystan som utgör en filtrationsbarriär, Pil = filtratet hamnar i Bowmans kapsel som utgör nefronets första del, det hydrostatiska trycket i Bowmans kapsel påverkar nettofiltration, Pilspets = de tidiga delarna av distala tubuli är impermeabelt för vatten, de senare delarna består av principal och intercalated celler med funktion bla att reglera Na+/K+ balans och syrabas-balans. * = proximala tubuli har en hög kapacitet för reabsorption av tex natrium, glukos, bikarbonat och vatten. 11. Hur undviks en överbelastning av tubulisystemet om GFR ökar tex från 125 ml/min till 150 ml/min? (2 p) 5
Svarsförslag: 1) Autoreglerande mekanismer (myogen reglering och tubuloglomerulär feedback) och 2) Genom glomerulotubulär balans. Reabsorptionshastigheten i proximala tubuli ökar om GFR ökar. Kan betraktas som andra linjens försvar och motverkar stora förändringar av natrium- och vätskeutsöndring. 12. Beskriv den juxtaglomerulära apparatens uppbyggnad/struktur samt dess fysiologiska funktion. Rita gärna. (5 p) Svarsförslag: Uppbyggnad: Den juxtaglomerulära apparaten (JGA) består av två strukturer: Macula densa celler (specialiserade epitelceller i distala tubuli) och juxtaglomerulära celler (granulära celler i det glatta muskelskiktet) som omger vas afferens. Denna uppbyggnad och nära kontakt medför att macula densacellerna kan sprida information om koncentrationen av NaCl i urin till vas afferens och vas efferens. Funktion: Juxtaglomerulära apparaten är ett system för reglering av blodtryck, GFR och urinproduktion. JGAs huvudfunktion är att anpassa GFR till sammansättningen hos den filtrerade vätskan som passerar distala tubuli. Detta sker genom kontaktion/dilatation av vas afferens och vas efferens. Om flödet och NaCl minskar (detekteras av macula densa) stimuleras reninproduktion från de juxtaglomerulära cellerna, Ang II bildas med i huvudsak kontraktil effekt på vas efferens, GFR ökar. Om flödet och NaCl ökar (detekteras av macula densa) utsöndras lokala mediatorer (tex adenosin) som kontraherar vas afferens, GFR minskar. 13. Kroppens syra-basbalans regleras via njuren i samspel med lungornas funktion. Nedan finns olika påståenden om syra-basbalans. Vilka är korrekta? Rätta felaktiga påståenden. (5 p) a) proteiner är viktiga intracellulära buffertar b) vid metabol acidos sker en respiratorisk kompensation i form av hypoventilation c) vid metabol acidos sker en renal kompensation i form av exkretion av bikarbonat d) vid alkalos är kvoten mellan HCO3- och CO2 i extracellulär vätska förhöjd e) vid metabol alkalos sker en respiratorisk kompensation i syfte att öka pco2 f) bikarbonat kan nybildas med hjälp av ammoniak- och fosfatbuffert systemen g) cirka 85% av filtrerat bikarbarbonat reabsorberas i distala tubuli Svar: a, d, e, f är korrekta b) vid metabol acidos sker en respiratorisk kompensation i form av hyperventilation c) vid metabol acidos sker en renal kompensation i form av nybildning av bikarbonat g) cirka 85% av filtrerat bikarbarbonat reabsorberas i proximala tubuli 14. Var i kroppen bildas det tredje stadiet i njurarnas utveckling och vad kallas detta stadium? (2 p) Svar: Det tredje stadiet i njurarnas utveckling heter metanephroi, och dessa metanephroi ligger långt ner i det blivande bäckenet. 6