3 + 4. Stoffutveksling og endotelbiologi

Question 1

Hvordan reguleres kapillær perfusjon (blodgjennomstrømning) av terminale arterioler?

Answer 1

• Kontraksjonstilstanden avgjør perfusjon (åpen eller lukket) - vha. vasomotion: naturlige svingninger i kardiameter.
• Gir heterogenitet i perfusjon

Question 2

Hva heter de tre hovedtypene av kapillærer?

Hvordan ser ultrastrukturen til hver av dem ut?

Answer 2

Kontinuerlige, fenestrerte og diskontinuerlige.

a) Kontinuerlig: endotelcellene ligger tett i tett. Har pericytter rundt, glycocalyx på innsiden. Transport via intercellulære spalter og caveolae - vesikler.
b) Fenestrerte: enkelte “vinduer” mellom endotelcellene (som et kjerrehjul) -> væskeutveksling
c) Diskontinuerlige: store åpninger mellom endotelcellene (>100nm vide) -> svært permeable for celler (rød/hvit cellemigrasjon)

Question 3

Hvilke prosesser er ansvarlige for utveksling av vann og småmolekylære stoffer?

Answer 3

Passiv transport.
Diffusjon - avhenger av konsentrasjonsgradient
Osmose av vann - avhenger av trykkgradient (vann flyter)

Question 4

Hvilke faktorer påvirker diffusjonen i følge Ficks lov?

Answer 4

• Konsentrasjonsforskjell ΔC (trykkforskjell)
• Diffusjonsavstand Δx (membrantykkelse)
• Overflateareal A (for membranen)
• Diffusjonskoeffisient D (omvendt relatert til størrelsen av løst stoff)

Question 5

Angi de tre hovedgruppene av molekyler som diffunderer over kapillærmembranen

Answer 5

Kategorisering vha. størrelse og lipidløselighet, fordi dette er svært avgjørende for diffusjonshastigheten

1) Lipidløselige/lipofile: rask diffusjon
2) Små lipid-uløselige/lipofobe: små-pore-system (f.eks. fenestrae)
3) Store lipid-uløselige/lipofobe: stor-pore-system

Question 6

Beskrive blod-hjerne barrieren fysiologisk

Answer 6

Blod-hjerne-barrieren dannes av endotelceller som ligger så tett at selv småmolekylære stoffer ikke kan passere direkte fra blodet til hjerne-ryggmargsvæsken (med få unntak). Mange lipofobe stoffer holdes ute for at hjernen ikke skal påvirkes av tilfeldige svingninger i konsentrasjonen, men lipofile stoffer kan passere.

Question 7

Hva er diffusjonsbegrenset og blodgjennomstrømningsbegrenset (flow-limited) transport?

Answer 7

• Diffusjonsbegrenset transport/utveksling: endotelial permeabilitet og diffusjonsegenskapene til stoffene. Gjelder for store molekyler ved normal flow og små molekyler ved høy flow.
• Flowbegrenset transport/utveksling: blodgjennomstrømning påvirker utveksling av stoffer. Når blodflow øker, vil løsningens flow øke proposjonalt med denne.

Question 8

Hva er kapillær rekruttering?

Answer 8

En arbeidende muskel trenger mer blodtilførsel enn en hvilende muskel. Derfor, ved fysisk arbeid, vil dilatasjon av arterioler resultere i kapillær rekruttering - altså at flere arterioler ‘aktiveres’. Vha. denne mekanismen, øker overflatearealet for diffusjon og diffusjonsavstanden minker, slik at diffusjonen skjer fortere og mukelcellene får bedre perfusjon.

Question 9

Hva er Krogh sylinder?

Når er Krogh sylinder stor og når er den liten?

Answer 9

Krogh sylinder er en tenkt sylinder med sentrum i en arteriole og radius fram til neste sylinder (sirkel).
Jo færre kapillærer som er rekruttert, desto større Krogh sylinder - altså jo flere muskelceller er avhengig av ett kapillær (ved hvile).
Ved fysisk aktivitet, vil flere kapillærer rekrutteres, slik at Kroghs sylinder minker.

Question 10

Hva er det vesicale system?

Answer 10

Stoffer kan transporteres over endotelcellene vha. vesikulær transport - altså vha. endocytose, så vesikler og deretter eksocytose på andre siden.
Denne typen transport benyttes særlig av store, lipofobe stoffer (fordi de ikke kan diffundere over den lipofile cellemembranen)

Question 11

Hva er glycocalyx?

Hvilke 4 funksjoner har glycocalyx?

Answer 11

En sukkerkappe utenpå endotelcellene (på lumensiden).

• Negativ ladningsbarriere.
• ‘Smører’ erytrocytter gjennom kapillærer
• Gir semipermeabilitet av endotel
• Mekano-sensor

Question 12

Hvilke ionekanaler påvirker Ca2+ strømmen inn i cellen?

Answer 12

• Receptor operated channels (ROC)

- Store operated channels (SOC)

Question 13

Hva er rollen til endotelialt Ca2+?

Answer 13

• Regulerer produksjon av NO og hyperpermeabilitet

- Påvirker elektrokjemisk drivkraft

Question 14

Oppgi 4 viktige vasoaktive sekreter til endotelet (og som produseres av endotelet i blodårene) og deres virkning

Answer 14

• Prostacyclin: vasodilatasjon + hindrer plateaggregasjon
• NO: vasodilatasjon, senker vaskulær tonus, gap-dannelse, hemmer myocytt-proliferasjon, hemmer plateaggregasjon
• EDHF: hyperpolarisasjon, vasodillatasjon
• Endoteliner: vasokonstriksjon (kraftig og langvarig)

Question 15

Hva er 5 av hovedvirkningene til endotelialt NO?

Answer 15

• Senker vaskulær tonus i vener og store muskulære arterier (koronarkar)
• Flow-mediert dilatasjon av store arterier
• Ved inlfammasjon: vasodilatasjon og gap-dannelse
• Hemmer myocytt-proliferasjon
• Hemmer plateaggregasjon

Question 16

Fra hvilket stoff genereres NO og vha. hvilket enzym?

Hvordan er produksjonen av NO regulert (blokkering, stimulering og inaktivering)?

Answer 16

• NO genereres fra L-arginin vha. eNOS
• Blokkeres av L-NAME
• Stimuleres av shear stress fra blodflow (IP3-kinase) og agonister (Ca2+calmodulin)
• Rask inaktivering (oksidativ metabolisme og fortynnet i sirkulasjonen)

Question 17

Hvilke 3 hovedeffekter har endotelet på blod?

Answer 17

a) Vasokonstriksjon: Endotelet inneholder enzymet ACE som katalyserer reaksjonen antiotensin I -> angiotensin II (vasokonstriktor)
b) Koagulasjon: Endotelet skiller ut von Willebrand faktor -> omdanner protrombin til trombin (koagulasjonsfaktor)
- Balanserer hemostasen: Endotelet skiller ut NO og prostacyclin som hemmer plateaggregasjon

Question 18

Hvilke 2 roller har endotelet ved inflammasjon?

Hvilke symptomer vil pasienten da få?

Answer 18

Bidrar til inflammatorisk forsvar mot patogener:

• Adhesjonsmolekyler: molekyler på innsiden av endotelcellene som leukocyttene fester seg til for å sakte ned farten - 1) Rulling og fanging. 2) Arrest. 3) Diapedese (emigrasjon av leukocytter gjennom gaps).
• Endring av struktur: dannelse av ‘gaps’ for å muliggjøre diapedese av leukocytter
• Rubor, calor (pga. vasodilatasjon), tumor (pga. lekkasje via gaps), dolor, functio laesa

Question 19

Hvilke 3 faktorer øker endotel-permeabilitet?

Answer 19

• Økt hastighet av plasma-flow (via NO)
• Atrialt natriuretisk peptid (ANP)
• VEGF (vascular endothelial growth factor)

Question 20

Hvilke 2 faktorer reduserer endotel-permeabilitet?

Answer 20

• Beta-2-reseptor-agonister (isoprenalin)

- cAMP fra endotel

Question 21

Diffusjon er bare et effektivt transportsystem for avstander under:

Answer 21

0,1 mm

Question 22

Endotelet bestemmer utvekslingen av stoffer mellom ___ og ___.

Answer 22

blod og vev

Question 23

Endotelsekreter regulerer ____ ____

Answer 23

vaskulær tonus

Question 24

Overflateenzymer fra endotel transformerer ____

Answer 24

plasmakomponenter

Question 25

Endotelet utskiller ___ og en ____

Answer 25

antihemostatiske stoffer

koagulasjonsfaktor

Question 26

Endotelet er en del av det ________ forsvaret mot ___

Answer 26

antiinflammatoriske

patogener