โดย รอง ศาสตราจารย์ แพทย์หญิงดวงพร ทองงาม ภาควิชาสรีรวิทยา คณะแพทยศาสตร์

Physiology of Gastrointestinal and Pancreatic secretion • โดย รองศาสตราจารย์ แพทย์หญิงดวงพร ทองงาม • ภาควิชาสรีรวิทยา คณะแพทยศาสตร์ • จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

Secretion Salivary secretion Esophageal secretion Gastric secretion Small bowel secretion Large bowel secretion Pancreatic secretion Bile secretion

Salivary secretion Function of saliva - Lubrication ( by mucus ) - Protection ( by dilution and buffering of ingested food ) - Initial digestion of starch ( by amylase ) - Initial digestion of triglyceride ( by lingual lipase )

Composition of saliva - High K+ and bicarbonate concentration - Low Na+ and Cl- concentration - Hypotonicity - Alpha amylase , lingual lipase , and Kallikrein โดยรวมแล้วน้ำลายหลั่งประมาณ 1.0– 2.0 ลิตรต่อวัน

การควบคุมการสร้างและหลั่งน้ำลายการควบคุมการสร้างและหลั่งน้ำลาย • ถูกควบคุมโดย parasympathetic + sympathetic • โดยผลการกระตุ้นที่ parasympathetic จะเด่นชัดกว่า • (ผ่านทาง cranial nerve คู่ที่ 7, 9) • ถูกกระตุ้นได้จากอาหาร, การกลืน, รสชาดของอาหาร, • conditioned reflex, การคลื่นไส้อาเจียน • ถูกยับยั้งโดยการนอนหลับ, dehydration, ความกลัว • และยา anticholinergic เช่น atropine

Esophageal secretion - ไม่มีการสร้างน้ำย่อย - มีแต่ mucous เพื่อหล่อลื่นและ ป้องกันอันตราย

Gastric secretion กระเพาะอาหารหลั่งน้ำย่อยได้ประมาณ 2.5-3.0 ลิตรต่อวัน เป็นสารละลาย Isotonic ประกอบด้วยน้ำ, electrolyte , enzyme pepsin , gastric lipase , Intrinsic factor, mucin พบได้ตั้งแต่แรกเกิด เพิ่มมากขึ้นตาม maturity จนถึงอายุ 2 ปี จะเท่าผู้ใหญ่ และลดลง เมื่ออายุ > 70 ปี

เซลล์ในกระเพาะอาหาร - Parietal cellbody , fundus HCl , Intrinsic factor - Chief cell body , fundus pepsinogen ( PG I , PG II ) - MNC antrum , cardia mucin - G cell antrum สร้าง gastrin - EC cell fundus , body histamine

รูปร่างของ parietal cell มี 2 กลุ่ม - secreting cell จะมี long abundant microvilli - non-secreting cell จะมี abundant tubulo vesicular membrane cimetidine และ atropine สามารถยับยั้งการเปลี่ยนแปลงรูปร่างนี้ได้

Regulation control of GI secretion phase 1 Cephalic phase : phase 2 Gastric phase : phase 3 Intestinal phase :

Cephalic phase Cephalovagal stimulation จากการเห็น ได้กลิ่น รู้รส เคี้ยวหรือนึกถึงอาหารที่ชอบรวมทั้งภาวะ hypoglycemia สามารถกระตุ้น cerebral cortex และ lateral hypothalamus ผ่านทาง brainstem มาทาง vagus nerve ทำให้มีการสร้างและหลั่งน้ำย่อยในกระเพาะอาหาร

Gastric phase - gastric distension : mechanoreceptor - hormonal control : gastrin - neuronal control : vagal stimulation

Intestinal phase - intestinal distension - hormonal control

Gastric secretion ACh Histamine Gastrin Muscarinic receptor H2 receptor CCK-B receptor IP3 , Ca2+ Cyclic AMP IP3 , Ca2+ H+ secretion H+ secretion

Gastric secretion ACh Histamine Gastrin AtropineCimetidine Muscarinic receptor H2 receptor CCK-B receptor IP3 , Ca2+ Cyclic AMP IP3 , Ca2+ Omeprazole Proglumide PG E2 H+ secretion

กลไกของการกระตุ้นการหลั่งกรดในกระเพาะอาหารกลไกของการกระตุ้นการหลั่งกรดในกระเพาะอาหาร 1. กระตุ้นผ่านระบบประสาท Parasympathetic โดยที่ ACh จะไปกระตุ้น muscarinic receptor บนผิวของ parietal cell ส่งต่อให้ second messenger ที่ IP3 ทำให้เพิ่ม intracellular Ca2+ เพิ่มการหลั่งกรด ยับยั้งโดยใช้ muscarinic blocking agent เช่น atropine

2. กระตุ้นผ่านทาง Histamine หลั่งมาจาก mast cell กระจายทั่วไปในเยื่อบุผิว กระตุ้นที่ H2-receptor มีผลเพิ่ม cAMP กระตุ้นการ หลั่งกรด ยับยั้งโดยใช้ยา H2 RA เช่น cimetidine , ranitidine หรือยับยั้งการเพิ่มของ cAMP โดยใช้ prostaglandin E2

3. Gastrin หลั่งจากการตอบสนองต่ออาหารเมื่อกระเพาะ อาหารขยาย (mechanoreceptor), ลักษณะของอาหาร (chemoreceptor) กระตุ้นผ่านเส้นประสาท vagus โดยที่ตัวรับรู้ของ gastrin อยู่ที่ CCK-B receptor มี second messenger ทำให้เพิ่ม intracellular Ca2+ กระตุ้นให้หลั่งกรดได้ สามารถยับยั้งขั้นตอนนี้โดยใช้ Proglumide

H-K-ATPase pump ถูกยับยั้งโดย -covalent antagonist ได้แก่ benzimidazole (proton pump inhibitor, PPI) เช่น omeprazole -K-competitive antagonistเป็นยากลุ่มใหม่ คือ Imidazopyridine

Lumen of stomach Gastric parietal cell Blood Cl- Cl- HCl H+ H+ + HCO3- HCO3- (“alkaline tide”) K+ H2CO3 CA Na+ CO2 + H2O K+ Simplified mechanism of secretion of H+ by gastric parietal cells.

กลไกการหลั่งกรดในระดับเซลล์กลไกการหลั่งกรดในระดับเซลล์ เริ่มจาก CO2ใน plasma และ metabolism ของ parietal cell ทำปฏิกิริยากับ H2O ได้เป็น H2CO3 โดยอาศัยเอนไซม์ carbonic anhydrase ถูกเปลี่ยนแปลงได้เป็น H+ + HCO3- ใน parietal cell

H+ ถูกหลั่งเข้าสู่กระเพาะอาหารโดยแลกเปลี่ยน กับ K+ อาศัย H+-K+ ATPase pump การแลกเปลี่ยนนี้เป็นแบบ 1:1 ในระหว่างนี้ Cl- จะถูกหลั่งออกมาด้วย รวมกันอยู่ในรูปกรดเกลือ (HCl)

HCO3- ที่ถูกสร้างขึ้นในเซลล์ จะถูกดูดซึมเข้าสู่ กระแสเลือดโดยแลกเปลี่ยนกับ Cl- เรียกว่า Cl--HCO3- exchange โดยอาศัยพลังงาน ดังนั้นในระหว่างการย่อยอาหารจะเกิดภาวะ alkaline tide คือ PH ของบริเวณนั้นเป็นด่างได้

Inhibition of gastric H + secretion Negative feedback 1. Low PH < 3.0 in stomach - inhibit gastrin secretion 2. Chyme in duodenum - inhibit H+ secretion via GIP , secretin 3. Gut Hormone - CCK, somatostatin, Prostaglandin

การวิเคราะห์ Gastric acid secretion การใส่ NG tube เพื่อดูดน้ำย่อยในกระเพาะอาหารมาตรวจวิเคราะห์เป็นวิธีที่ง่ายที่สุด หาปริมาณ H+ ทำได้จากการ titrate in vitro ด้วย base (NaOH) หรือการวัดจาก pH electrodeโดยตรง

Basal Acid Output (BAO) • คือภาวะการหลั่งกรดโดยไม่มีการกระตุ้นใดๆ • ค่าเฉลี่ยประมาณ 1.4-2.6 mmol/hr • มีค่าแตกต่างในแต่ละคน และมี diurnal variation • ช่วงเวลาที่มีการหลั่งกรดต่ำสุดคือเช้า 5-11 AM , • สูงสุดคือบ่ายและเย็น 2-11 PM • ผู้ชายสูงกว่าผู้หญิง • upper normal limit10 mmol/hr.

Peak Acid Output (PAO) คือการหลั่งกรดที่มากสุด หลังถูกกระตุ้นด้วย pentagastrin หรือ histamine สามารถบอกถึง parietal cell mass ได้ พบว่า PAOผู้ชายสูงกว่าผู้หญิง, ในคนสูบบุหรี่ สูงกว่าคนไม่สูบ มีค่า upper normal limit คือ 65 mmol/hr.

Gastric enzyme - Pepsinogen : PG I , PG II ถูกเปลี่ยนเป็น pepsin เพื่อย่อยโปรตีน - Gastric lipase : เพื่อย่อยไขมัน - Rennin : เพื่อย่อย โปรตีน casein ในน้ำนม - Gelatinase : เพื่อย่อย gelatin - Gastric amylase : เพื่อย่อยแป้ง

Gastric mucin secretion หลั่งจาก mucous neck cell เป็นสาร neutral glycoprotein ทำหน้าที่ Barrier to H+ Combine with HCO3- ให้เป็น gel Protect surface epithelial injury จาก H+ , Pepsin ความหนา เฉลี่ย 0.2 - 0.6 mm. ลดลงโดย aging , ยา NSAIDs , N - acetyl cysteine

Gastric bicarbonate secretion การหลั่ง HCO3- เป็น energy dependent , metabolic process ปกติจะตรวจไม่พบใน gastric juice ถูกหลั่งจาก surface epithelial cell เพื่อป้องกัน การทำลายผิวจากกรด ถูกกระตุ้นโดย vagal stimulation , PGE2

Intrinsic factor เป็น glycoprotein ทำหน้าที่เป็น vit B12 binding protein ความผิดปกติ ของ IF พบได้ในโรค pernicious anemia โดยจะตรวจพบมี antibody ต่อ parietal cell IF ไม่ถูกยับยั้งโดย H+ K+ ATPase แต่ลดลงได้จาก cimetidine

ภาวะที่มี increase acid secretion Duodenal ulcer ZE syndrome Systemic mastocytosis Antral G cell hyperplasia Hyperparathyroid H. pyroli gastritis

ภาวะที่มี decrease acid secretion Chronic atrophic gastritis Chronic active superficial gastritis ซึ่งเกิดได้จาก autoimmune , HIV , H. pyroli , aging , severe hypocalcemia

Pancreatic secretion ตับอ่อนประกอบด้วยทั้งส่วนที่เป็น exocrine คือสร้างน้ำย่อย และ bicarbonate ประมาณวันละ 1.5-2.5 ลิตรและส่วนที่เป็น endocrine เพื่อสร้างฮอร์โมน เช่น Insulin , glucagon , somatostatin หลั่งเข้าสู่กระแสเลือด

ส่วนที่เป็น exocrine ประกอบด้วยต่อมเล็กๆ เรียกว่า acinar cell สร้างและหลั่งเอนไซม์กับเมือก ส่วน centroacinar cell จะหลั่งน้ำและอิเลคโตรไลท์ เข้าสู่ intercalated duct ไปท่อขนาดใหญ่ขึ้นจนถึง pancreatic duct ชื่อ duct of Wirsung รวมกับท่อน้ำดี เปิดเข้าสู่ 2 nd duodenum ที่ Ampulla of Vater ควบคุมการหลั่งโดยหูรูดชื่อ Sphincter of Oddi

โดย รอง ศาสตราจารย์ แพทย์หญิงดวงพร ทองงาม ภาควิชาสรีรวิทยา คณะแพทยศาสตร์