HOMEOSTASE 2014/15 Week 2 AUTONOME ZENUWSTELSEL EN FARMACOLOGIE Cursuscoördinator: Mw. dr. A.M.W. van Dam Mobile Learning Initiative VUmc Amsterdam COLLEGES & LEERDOELEN De tijden en locaties zijn altijd onder voorbehoud. Kijk voor de actuele tijd en plaats: www.rooster.vu.nl Colleges Week 2 Openingscolleges 1e uur Patiënt met ervaring met bewustzijnsverlies Docenten Dr. D.P. Veerman Onderwerpen Tijdens de openingssessie zal er een patiënt aan het woord komen die ervaring heeft met bewustzijnsverlies en zal uitgelegd worden wat een vasovagale collaps is en hoe het autonome zenuwstelsel daar een rol in speelt. Dit zal in het tweede uur verder besproken worden. 2e uur Functionele aspecten van het autonome zenuwstelsel Docenten Dr. D.P. Veerman Onderwerpen • Verstoring van homeostatische regelmechanismen, in bijzonder het autonome zenuwstelsel. • Verschillende functionele aspecten van het autonome zenuwstelsel • Het belang van homeostatische regelmechanismen voor het in stand houden van een adequate bloeddruk voor het voldoende hersenperfusie en het in stand houden van het bewustzijn. 3e uur Introductie farmacologie en farmacotherapie Docenten Dr. B. Drukarch, drs. J. Tichelaar Onderwerpen Ruimte en tijd • De vakgebieden farmacologie en farmacotherapie zullen geïntroduceerd worden en aangegeven wat het belang is voor de geneeskunde Zie www.rooster.vu.nl 2 Colleges Week 2 Tussencolleges 1e uur + 2e uur Basisprincipes van de Farmacologie: Farmacodynamiek Docent Dr. B. Drukarch Onderwerp De mogelijke farmacologische aangrijpingspunten die de verschillende receptoren bieden om homeostatische regelsystemen en daarmee (patho)fysiologische processen te beïnvloeden. Ruimte en tijd www.rooster.vu.nl Colleges Week 2 Slotcolleges 1e uur Klinisch redeneren: patient met shock Docenten dr. J. Kooter 2e uur Vervolg farmacodynamiek Docenten Dr. B. Drukarch Ruimte en tijd www.rooster.vu.nl 3 LEERDOELEN De student: Kent de opbouw van het autonome zenuwstelsel en kan de interactie tussen de elementen beschrijven Kent de gevolgen van fysiologische receptorbezetting van cholinerge en adrenerge systemen op hart en bloedvaten, luchtwegen, maagdarmkanaal, oogspieren, zweet- en speekselklieren daarmee de hoofd- en bijwerkingen van geneesmiddelen te kunnen onderscheiden De student heeft kennis over de gesprekstechnieken waarmee men kan structureren De student kan structuur aanbrengen in een anamnesegesprek De student kan op eenvoudige wijze klinisch redeneren in een rollenspel Kent de effecten van farmacologische interventies van adrenerge en cholinerge systemen zoals benoemd onder 2. Kan de relatie leggen tussen de fysiologische en farmacologische effecten van receptorbezetting op adrenerge en cholinerge systemen zoals benoemd onder 2. Kan het autonome zenuwstelsel plaatsen als homeostatisch regelsysteem Kent de baroreflex als voorbeeld van een homeostatisch regelsysteem binnen het autonome zenuwstelsel Kent de farmacologische begrippen: agonist, antagonist, (competatieve) receptorbinding, tolerantie, desensitisatie en hoofd- en bijwerkingen van farmaca. Heeft begrip van de farmacodynamiek (werkingsmechanisme) van geneesmiddelen om 4 STUDIEOPDRACHTEN 1. Malika valt flauw 2. Dhr. De Jong krijgt een oogoperatie 3. Mw. De Waal heeft pijn in haar onderbuik 4. Mw. Jansen lijdt aan dementie SO 1: MALIKA VALT FLAUW LEERDOELEN De student: Kent de opbouw van het autonome zenuwstelsel en kan de interactie tussen de elementen beschrijven. Kent de baroreflex als voorbeeld van een homeostatisch regelsysteem binnen het autonome zenuwstelsel. Leert de vragen te hanteren om een gerichte anamnese af te nemen (ALTIS). Leert het referentiekader van de patiënt te exploreren (DVD). Casus Malika, een sportieve meid van 14 jaar, en haar moeder, mevrouw Mejdoubi, hebben een dag gewinkeld in de Kalverstraat. Het is een mooie zomerse dag en erg warm. Eindelijk komen ze bij de Dam en gaan ze met de tram terug naar huis. De tram is vertraagd en als die eindelijk vertrekt, zit die bomvol. Ze kunnen zich nog net naar binnen wurmen. In de trein is het heet en benauwd en na een minuut of 10 trekt Malika wit weg en zakt langzaam in elkaar. Geschrokken leggen omstanders Malika op de grond. Mevrouw Mejdoubi voelt Malika’s pols en voelt eerst helemaal geen pulsaties en begint aan Malika te schudden om haar weer wakker te maken. Het valt mevrouw Mejdoubi op dat op haar voorhoofd allemaal zweetdruppeltjes parelen. Gelukkig komt Malika weer snel bij, maar ze voelt zich nog een aantal uren helemaal niet lekker. De volgende dag gaan Malika en haar moeder naar de huisarts om te bespreken wat er gebeurd is. Vraag 1 Welke oorzaken van plotseling intredend bewustzijnsverlies kunt U noemen en wat is in dit geval, gezien de vermoeidheid en warmte, de meest waarschijnlijke oorzaak? 6 Vervolg casus Vraag 5 De huisarts maakt zich op zich niet veel zorgen vanwege de leeftijd van Malika en de omstandigheden van het incident. Hij weet echter dat flauw vallen veel angst kan oproepen en wil een aantal ziekten uitsluiten bij Malika. Daarom vervolgt hij zijn gesprek met Malika (en moeder). Welke effecten heeft het autonome zenuwstelsel via de baroreflex op de totale vaatweerstand en de hartfrequentie bij stijging en daling van de bloeddruk ? Vraag 2 Welke vragen zal hij stellen aan Malika in de gerichte anamnese? Denk aan specificeren hoofdklacht/overige klachten, medische context, hypothesetoetsende vragen. Vraag 3 Vraag 6 Noem een aantal andere organen waarin zich receptoren bevinden waar het autonome # zenuwstelsel op aangrijpt. Deel de effecten van sympathicus en parasympathicus op die organen in 2 tegengestelde groepen in Welke vragen zal hij stellen bij het Exploreren van het referentiekader van de patiënt? Denk aan uitvragen hulpvraag (m.b.v. DVD) en betekenis klacht voor de patiënt. Vraag 4 Bloeddruk en hartfrequentie wordt onder andere geregeld door het autonome zenuwstelsel, namelijk door het sympatische en parasympatische zenuwstelsel. Via welke receptoren oefenen deze onderdelen van het zenuwstelsel hun effecten uit? 7 SO 2: DHR. DE JONG KRIJGT EEN OOGOPERATIE Casus LEERDOELEN Meneer de Jong is 82 jaar en woont in een verzorgingstehuis. Hij heeft recent een hartinfarct gehad. Omdat zijn gezichtsvermogen de laatste tijd sterk achteruit is gegaan heeft hij nog maar weinig plezier in zijn leven en hoeft het voor hem niet meer. Hij brengt met zijn dochter een bezoek aan de oogarts en daar horen ze dat hij staar heeft in beide ogen en dat met een relatief eenvoudige chirurgische ingreep zijn gezichtsvermogen weer sterk kan verbeteren. Na het bezoek aan de oogarts brengen ze nog een bezoek aan de anesthesioloog voor een pre-operatief consult omdat de oogarts van mening is dat de ingreep het beste onder algehele narcose plaats kan vinden. De procedure rondom de operatie en de risico’s die aan deze ingreep zitten worden besproken. De dokter bespreekt dat alhoewel het een beperkte ingreep is er toch risico’s aan kleven gezien zijn matige gezondheid. Gezien het belang van de ingreep besluiten hij en zijn dochter dat ze er ondanks dat toch mee willen doorgaan. Enige weken later is het zover en is hij aan de beurt voor de operatie. De student: Kent de gevolgen van fysiologische receptorbezetting van cholinerge en adrenerge systemen op hart en bloedvaten, luchtwegen, maag-darmkanaal, oogspieren, zweet- en speekselklieren. Kent de effecten van farmacologische interventies van adrenerge en cholinerge systemen. Kan de relatie leggen tussen de fysiologische en farmacologische effecten van receptorbezetting op adrenerge en cholinerge systemen. De ingreep wordt uitgevoerd door een assistent in opleiding. Tijdens de ingreep trekt deze jonge dokter iets te hard aan een van de oogspieren en de anesthesioloog ziet op de monitor een asystolie ontstaan en maant de oogarts in opleiding om de oogspier los te laten. 8 Vraag 1 Hoe kan trekken aan de oogspier een bradycardie of hartstilstand veroorzaken. Welke receptoren zijn hierbij betrokken ? Denk hierbij aan de informatie over het autonome zenuwstelsel zoals bestudeerd in week 1. Vervolg casus Nadat de operateur de oogspier heeft losgelaten ziet men op de monitor dat het hart weer langzaam begint te kloppen, er blijft echter een bradycardie met hypotensie bestaan. De anesthesioloog besluit hierop om atropine toe te dienen. Daarna herstelt de hartfrequente en bloeddruk wederom. klachten die hij had toen hij een hartinfarct had. Geschrokken belt hij de verpleegkundige die een cardioloog waarschuwt die na het maken van een electrocardiogram concludeert dat er inderdaad sprake is van een myocardinfarct en meneer de Jong laat overplaatsen naar de coronary care unit. Daar krijgt hij een aantal geneesmiddelen toegediend waarna de klachten weer snel verdwijnen. Een van deze middelen is atenolol. Vraag 3 Vraag 2 Een myocardinfarct ontstaat door afsluiting van een coronairarterie waarna een gedeelte van het hart te weinig bloed en dus zuurstof krijgt. Indien we de arbeid die het hart verricht kunnen verminderen heeft dat een gunstig effect. Bespreek waarom het dus zinvol is om een middel als atenolol toe te dienen. Leg uit waarom de anesthesioloog dit middel toedient. Bespreek andere farmacologische interventies die de anesthesioloog had kunnen plegen. Vervolg casus Vervolg casus De operatie verloopt verder zonder problemen en meneer de Jong ligt kort daarna bij te komen van de ingreep op de uitslaapkamer en na enige uren mag hij weer terug naar de afdeling. De volgende ochtend wordt hij vroeg wakker en voelt zich erg benauwd en heeft een krampende pijn op de borst. Het lijkt op de In eerste instantie gaat het goed met meneer de Jong totdat hij ’s avonds ventrikelfibrilleren krijgt. Dit is een ernstige ritmestoornis van het hart met als gevolg dat het hart geen bloed meer rondpompt (circulatiestilstand). Meneer de Jong wordt gereanimeerd. De behandelende artsen van het speciaal daarvoor geroepen reanimatieteam besluiten onder andere tot de toediening van adrenaline. 9 Vraag 4 Bespreek de effecten van adrenaline en leg uit waarom dit in dit geval een gunstig effect kan hebben. Vervolg casus De reanimatie verloopt succesvol en meneer de Jong wordt daarna overgeplaatst naar de intensive care voor verdere behandeling. Omdat hij tijdens de circulatiestilstand ook stopte met ademen wordt hij beademd. Op de intensive care krijgt hij na enige dagen een longontsteking en dientengevolge een sepsis. Dit heeft onder andere een ernstige algehele vaatverwijding tot gevolg waardoor de bloeddruk veel te laag wordt. Vraag 5 De intensivist grijpt in en geeft meneer de Jong noradrenaline. Leg uit waarom dit middel gunstig is om de vaatverwijding en bloeddrukverlaging te bestrijden. Vervolg casus Helaas mag dit allemaal niet baten en een dag later is meneer de Jong overleden. 10 SO 3: MW. DE WAAL HEEFT PIJN IN HAAR ONDERBUIK LEERDOELEN De student: Kan de effecten van adrenerge en cholinerge receptorbezetting van het autonome zenuwstelsel beredeneren. Kent de farmacologische begrippen: agonist, antagonist, (competatieve) receptorbinding, tolerantie, desensitisatie en hoofd- en bijwerkingen van farmaca. Casus Josefien De Waal (45 jaar) is reeds enige jaren verslaafd aan heroïne. Een jaar geleden is zij haar baan als bibliotheekmedewerkster kwijtgeraakt omdat ze te vaak afwezig was. Sinds die tijd brengt Josefien veel tijd op straat door, heeft weinig geld en verwaarloost haar gezondheid. Op een ochtend wordt mw. De Waal wakker met pijn in haar onderbuik. Ze besteed er geen aandacht aan en gaat gewoon de straat op. Na een uurtje is de pijn zo hevig dat ze in een hoekje gaat zitten en kreunt. Voorbijgangers zien haar zitten en besluiten 112 te bellen. Vervolgens neemt het ambulancepersoneel mw. De Waal mee en in het ziekenhuis blijkt dat ze een appendicitis heeft. Er wordt besloten om haar direct te opereren. Als onderdeel van de anesthesie worden opioiden toegediend. Het blijkt dat de dosering die normaal nodig is om pijn te bestrijden te laag is en de anesthesist verhoogt de dosis. Tevens wordt als onderdeel van de anesthesie middelen gegeven die dwarsgestreepte spieren doen verslappen. Deze middelen zijn acetylcholine receptor antagonisten. Aan het eind van de operatie moet de werking van de acetylcholine receptor antagonisten geantagoneerd worden om te zorgen dat de patiënt weer voldoende spierkracht heeft. Hiervoor wordt aan mw. De Waal neostigmine, een acetylcholinesterase remmer, gegeven. 11 Nadat mw. De Waal enige dagen op de ziekenhuiszaal heeft gelegen, krijgt ze koorts en opnieuw buikpijn. Het blijkt dat ze een peritonitis heeft. Hiervoor wordt zij behandeld met antibiotica. Gelukkig knapt ze snel weer op, maar houdt last van darmatonie. Uiteindelijk wordt mw. de Waal hiervoor behandeld met carbachol, een parasympathicomimeticum. Het middel heeft een positief effect op haar stoelgang, maar leidt er ook toe dat ze meer dan normaal “met consumptie” spreekt. 12 SO 4: MW. JANSEN LIJDT AAN DEMENTIE LEERDOELEN De student: Kan de relatie leggen tussen de fysiologische en farmacologische effecten van receptorbezetting op adrenerge en cholinerge systemen. Heeft begrip van de farmacodynamiek (werkingsmechanisme) van geneesmiddelen om daarmee de hoofd- en bijwerkingen van geneesmiddelen te kunnen onderscheiden Casus Mevrouw Jansen is een 78-jarige alleenstaande weduwe. Sinds een half jaar is het de familie van mevrouw Jansen opgevallen, dat haar geheugen haar regelmatig in de steek laat. Op aandringen van de familie, die uit de krant heeft opgevangen dat je tegenwoordig pillen hebt voor dementie, wordt mevrouw Jansen voor deze klacht door de huisarts doorgestuurd naar een neuroloog. Deze constateert dat mevrouw Jansen inderdaad lijdt aan een lichte tot matig ernstige vorm van Seniele Dementie van het Alzheimer type (SDAT). Rivastigmine is een zgn. cholinesterase remmer (indirect parasympathicomimeticum) die is geindiceerd voor gebruik bij beginnende SDAT. De gedachte hierbij is dat rivastigmine het bij SDAT optredende tekort in de hersenen aan de neurotransmitter acetylcholine (Ach) gedeeltelijk kan opheffen, waardoor een (geringe) verbetering van de geheugenstoornissen optreedt. Gezien de diagnose en vooral ook de druk die de familie uitoefent, overweegt de neuroloog om te beginnen met een behandeling met rivastigmine. 13 Vraag 1 Formuleer het begrip “farmacologisch aangrijpingspunt”. Vraag 2 Wat is het farmacologische aangrijpingspunt van cholinesterase remmers zoals rivastigmine en verklaar (beschrijf mechanisme) hoe dit soort verbindingen een optredend tekort aan Ach (kunnen) verminderen dan wel opheffen? behandeling met cholinesteraseremmers zoals rivastigmine. Vraag 4 Bij de gebruikelijke doseringen van rivastigmine, blijken de parasympathische bijwerkingen te overheersen over de sympathische. Wat is hiervoor naar uw mening de meest waarschijnlijke verklaring? Vraag 5 Vraag 3 Welke effecten van toediening van rivastigmine verwacht u op de activiteit van het autonome zenuwstelsel (sympathicus en parasympathicus)? Beschrijf het farmacologisch mechanisme hierachter. Welke bijwerkingen verwacht u dat er optreden op basis van de door u beschreven effecten op de activiteit van het autonome zenuwstelsel? Waarom twijfelt de neuroloog over het toedienen van rivastigmine bij mevrouw Jansen? Vervolg casus Echter, omdat in de verwijzingsbrief van de huisarts vermeld staat dat mevrouw Jansen, naast geheugenverlies, sinds enige jaren tevens bekend is met incidenteel optredende geleidingsstoornissen van het hart, twijfelt de neuroloog over het instellen van een 14 PRACTICA 1. Fysiologie: De beïnvloeding van de contractiliteit van glad spierweefsel 2. Medische consultvoering: Structureren Leerdoelen FYSIOLOGIE: DE BEÏNVLOEDING VAN DE CONTRACTILITEIT VAN GLAD SPIERWEEFSEL De student: krijgt inzicht in de regulatie van spierkracht en in signaal-transductieroutes in cellen. krijgt inzicht in een belangrijk principe uit de farmacologie, nl. de concentratie-afhankelijkheid van receptor activatie door een agonist. doet ervaring op met het uitvoeren van een experiment met functionerend weefsel. N.B. Vragen over dit practicum kunnen worden gesteld in de CAT. Meenemen: witte jas, pen en papier of iPad. PRACTICUMLEIDERS Voorbereiden is verplicht, er zal een ingangstoets zijn. dr. W.J. van der Laarse, Afdeling Fysiologie E [email protected] dr. A.A. van Lambalgen, Afdeling Fysiologie E [email protected] In samenwerking met dr. B. Drukarch Afdeling Anatomie en Neurowetenschappen E [email protected] RUIMTE & TIJD Practicumzaal Fysiologie B039 zie www.rooster.vu.nl Voorbereiding • Handleiding van het practicum • Vander’s 12e druk, pg 279-285; Vander’s 13e druk, pg. 286-292 Algemene regels fysiologie practica: Zie enkele pagina’s verder of klik hier. 16 Achtergrond Dit is het enige resterende practicum in de bachelor fase waarbij alle studenten ervaring opdoen met een fysiologisch laboratorium experiment. Naast het opdoen van ervaring met de kwetsbaarheid van levende organen is deze ervaring van belang voor de keuze van de specialisatie die de studenten later in de opleiding moeten maken. Deze ervaring kan niet worden opgedaan via een simulatieprogramma. Dit leidt ertoe dat er darmweefsel van een minimaal aantal proefdieren gebruikt wordt tijdens dit practicum. We zullen in dit practicum de regulatie van de contractiliteit van glad spierweefsel in de darm bepalen. Het inhoudelijk doel is inzicht verkrijgen in de electromechanische koppeling van intracellulaire Ca2+ ionen en contractiekracht, de spontane activiteit van glad spierweefsel, de invloed van rek en het farmacodynamische effect van concentratie-afhankelijke activatie van een acetylcholinerge receptor op de activiteit van glad spierweefsel. In contractiele cellen spelen Ca2+ ionen een centrale regulerende rol: een lage intracellulaire Ca2+ concentratie (ongeveer 50 nM) leidt tot volledige relaxatie, en een hoge Ca2+ concentratie (1 µM) leidt tot maximale contractiekracht. De vrije Ca2+ concentratie buiten de spiercellen is ongeveer 1 mM, dus veel hoger dan intracellulair. Bovendien is de membraanpotentiaal van spiercellen negatief, waardoor een sterke electrochemische gradient voor Ca2+ over de celmembraan ontstaat. Opening van calciumkanalen in de celmembraan heeft een passieve influx van Ca2+ tot gevolg, waardoor de intracellulaire calciumconcentratie stijgt en de cel contraheert. De calcium die naar binnen stroomt maakt zelf nog meer calcium vrij die is opgeslagen in het sarcoplasmatisch reticulum. Hoe hoger de calciumconcentratie in de cel, hoe hoger de kracht. De signaal transductie routes die door de stijging van de calciumconcentratie in gang worden gezet, en uiteindelijk leiden tot activatie van de contractiele eiwitten, zullen worden besproken (waarbij ook aandacht besteedt zal worden aan verschillen tussen verschillende typen spiercellen). Relaxatie van een spiercel is alleen mogelijk als de Ca2+ in de cel weer daalt. Een deel van de calcium wordt de cel uitgepompt, maar het grootste deel wordt teruggepompt in het sarcoplasmatisch reticulum. Zowel het leveren van kracht, mechanisch vermogen en relaxatie zijn actieve processen, die energie (ATP) kosten. De calciuminflux die tot contractie leidt, kan op verschillende manieren tot stand komen. Er zijn calciumkanalen in de celmembraan die gevoelig zijn voor rek, voor neurotransmitters, en voor de membraanpotentiaal. Bovendien bevat de celmembraan van gladde spiercellen in de darm receptoren voor hormonen, b.v. voor adrenaline, die de cellen ongevoelig maken voor calcium. Inhoud Het practicum omvat de volgende onderdelen: • Spontane contracties • Het effect van rek • Het effect van cholinerge receptor stimulatie • Het effect van EDTA 17 ALGEMENE REGELS - PRACTICUM FYSIOLOGIE Aangenomen wordt dat elke deelnemende student van deze regels op de hoogte is. Voorbereiding U dient vooraf de practicumhandleiding èn theorie, dus de betreffende collegestof en opgegeven pagina's uit Vander of ander leerboek, goed te bestuderen. Op tijd De practica beginnen precies op tijd; te laat komen betekent het niet meer kunnen volgen van het betreffende practicum op die tijd. Ingangstoets Om uw voorbereiding te testen begint het practicum met 7 meerkeuzevragen; met minder dan 3 goed kunt u het practicum niet meemaken. U moet het practicum dan op een andere tijd volgen (zie 8). De vragen kunnen zowel uit de handleiding als uit de andere verplichte leerstof gesteld worden. NB: Deze ingangstoetsen zijn specifiek bedoeld om de voorbereiding te stimuleren voor de practica. Het is absoluut niet toegestaan op welke wijze dan ook de vragen van deze ingangstoets(en), c.q. de antwoorden hierop, te kopiëren, te verspreiden en/of openbaar te maken. Witte jas Wordt aangeraden, in ieder geval tijdens bloedpractica. De afdeling Fysiologie is voor schade aan kleding niet aansprakelijk. Vaccinatiepaspoort NB! Voor bloedpractica is een vaccinatiepaspoort verplicht! Verboden Roken, eten of drinken op de practicumzaal is verboden; mobiele telefoons moeten uitgeschakeld zijn. Na afloop U dient uw unit in goede staat achter te laten en u af te melden bij uw assistent, een handtekening te zetten èn een stempel te halen. Pas hierna heeft u aan alle verplichtingen voldaan. Practicum volgen op een andere tijd dan ingedeeld Zie hiervoor de algemene practicum-regels van het IOO Practicum gemist? Zie hiervoor de algemene practicum-regels van het IOO Indien u toestemming heeft gekregen van de examencommissie voor een vervangende opdracht kunt u contact opnemen met: Dr. A.A. van Lambalgen, hoofd practica Fysiologie; e-mail: [email protected] Voor algemene vragen over de practica: Onderwijs Service Centrum; 1e etage richting D-gang; e-mail: [email protected] Voor inhoudelijke vragen en problemen t.a.v. de practica Fysiologie: Dr. A.A. van Lambalgen - hoofd practica Fysiologie; MF-gebouw, kamer B134; e-mail: [email protected] – Tel. Secr. Fysiologie: 020 4448110. 18 Het gehele practicum bestaat uit het op verschillende wijzen beïnvloeden van het vrije Ca++ intracellulair. PRACTICUMHANDLEIDING DEEL I: Theorie Maak onderscheid tussen twee belangrijke principes: • Elektromechanische koppeling door Ca++. Dit betekent dat Ca++‑influx afhankelijk is van een depolarisatie van de celmembraan. • Farmaco-dynamische koppeling door Ca++. Dit betekent dat beïnvloeding van de [Ca]++ intracellulair plaatsvindt na activatie van receptoren door middel van farmaca (bijvoorbeeld carbachol) en zonder depolarisatie van de celmembraan. Introductie Doel van de proef is het onderzoeken van enkele eigenschappen van glad spierweefsel (darmweefsel van konijn) en vervolgens de farmacologische beïnvloeding van glad spierweefsel te bestuderen. Door het uitvoeren van deze proef maakt u kennis met laboratorium onderzoek aan levend weefsel. Dit type onderzoek ligt ten grondslag veel fundamenteel medisch en biologisch onderzoek. Het darmweefsel is overgebracht naar een gebufferde isotonische oplossing waaraan glucose is toegevoegd (Tyrode). Darmspierweefsel is opgebouwd uit cellen van het zogenaamde "viscerale glad spierweefsel"‑type. Zenuwprikkels worden geleid via nauwe verbindingsplaatsen tussen de cellen, de "gap junctions". Dit zijn plaatsen met een geringe elektrische weerstand, waardoor geleiding van de actiepotentialen mogelijk is en waardoor de spiercellen een "functional syncytium" (single‑unit) vormen. Voor begrip van de werking van spierweefsel kan men het volgende stellen: • vrij Ca++ intracellulair betekent contractie • geen Ca++ intracellulair betekent relaxatie De proefopstelling van deze middag stelt u alleen in staat mechanische verschijnselen van glad spierweefsel te meten, zoals spiertonus en ritmiek (amplitudo en frequentie van de contracties). De gemeten activiteit van het stukje darm wordt bepaald door 2 factoren namelijk: • De activiteit van de afzonderlijke gladde spiercellen. • De mate van synchronisatie van de afzonderlijke cellen (hoeveel er tegelijkertijd actief zijn). • Het effect van een toegediende prikkel kan zowel spontane activiteit van de gladde spiercellen als de synchronisatiegraad betreffen. Over het algemeen neemt de synchronisatiegraad toe bij toenemende celactiviteit. 19 De volgende proeven zullen deze middag worden gedaan: SPONTANE CONTRACTIES 1. Spontane contracties. 2. Het effect van rek. 3. Dosis-werkingsrelatie van een acetylcholinerge receptor agonist. 4. Het effect van EDTA# " Visceraal glad spierweefsel is spontaan actief ten gevolge van instabiliteit van de membraanpotentiaal veroorzaakt door een grote permeabiliteit van de celwand voor Na+‑ionen, die mede de oorzaak is van de in vergelijking met skeletspierweefsel gemiddeld minder negatieve rustpotentiaal (‑50 tot ‑60 mV). Bij het overschrijden door de membraanpotentiaal van de drempelwaarde (‑35 mV) ontstaan actiepotentialen, welke leiden tot spiercontracties. De activiteit welke geregistreerd kan worden, kan worden onderverdeeld in: • De ritmische activiteit (frequentie). • De tonische activiteit (amplitudo). De ritmische activiteit De volgende ritmes kunnen bij glad spierweefsel worden onderscheiden (volgens Golenhofen, Pflügers Archiv 315: 336‑356, 1970): • de basale ritmes • de elektrofysiologische ritmes De basale ritmes worden benoemd naar hun periodeduur. Men onderscheidt uurritmiek, minutenritmiek en “Basale Orgaanspecifieke Ritmes” (BOR). Tot de BOR behoren o.a. de peristaltiek en de segmentatieritmiek van de darm. Deze BOR zijn orgaan‑ en soortspecifiek. 20 Zo bedraagt de periodeduur van de segmentatieritmiek en peristaltiek in de darm bij de mens +6 seconden, bij het konijn +4 seconden (afhankelijk van de plaats in de darm). Bij het registreren van de spontane activiteit van de darm (zoals dat plaats vindt op het practicum) valt de BOR (peristaltiek) het meeste op. Soms is echter ook minutenritmiek waarneembaar, welke zich uit in modulatie van de amplitude en/of de frequentie. De amplitude van de basale ritmes bedraagt 10 tot 30 mV (zie Widmaier EP, et al., Vander, Sherman, Luciano’s Human Physiology: The mechanisms of body function, Fig 9-36B). Het belang van de basale ritmes is gelegen in het feit dat ze actiepotentialen kunnen initiëren. De ritmiek is myogeen van aard en treedt dus op zonder dat stimulatie nodig is door zenuwweefsel of farmaca. Alhoewel peristaltiek dus in principe onafhankelijk is van de aanwezigheid van een actieve plexus myentericus, vereist een effectieve peristaltiek deze aanwezigheid wel. NB: De elektrofysiologische ritmes zijn alleen door elektrische meting vast te stellen (dus niet met de opstelling op het practicum). De elektrofysiologische ritmes zijn gesuperponeerd op de basale ritmes. Over het algemeen initieert 1 secondengolf 1 actiepotentiaal (de secondengolven zijn dus prepotentialen). De amplitude van de secondengolven is gering (ongeveer 5 mV), die van de actiepotentialen 30 tot 40 mV. Op een actiepotentiaal volgt met een kleine vertraging een contractie van de spiercel. De tonische activiteit Onder tonus wordt bij glad spierweefsel verstaan een langdurig volgehouden contractietoestand van de gladde spiercellen. De tonische activiteit ontstaat op twee manieren: • sommatie van afzonderlijke actiepotentialen (tetano‑tonus). (Via de elektromechanische koppeling van Ca++); • directe activatie van de gladde spiercel zonder actiepotentialen (farmaco‑dynamische tonus via farmaco‑dynamische koppeling van Ca++). HET EFFECT VAN REK Bij verschijnselen die bij rek worden waargenomen spelen de elektromechanische koppeling van Ca++ en de elastische‑ en plastische eigenschappen van de darm een rol: • snelle rek geeft een hoge spanning en verlaagt de stabiliteit van de membraan: depolarisatie en contractie, • langzame rek ontwikkelt weinig spanning: de depolarisatie en contractie is gering. 21 HET EFFECT VAN CHOLINERGE RECEPTOR STIMULATIE adrenerg, omdat hun signaaloverdracht met behulp van noradrenaline geschiedt. De neurotransmitter (algemeen) De signaaloverdracht met behulp van neurotransmitters vindt in de synapsen plaats. Een synaps wordt onderverdeeld in een presynaptisch element, de synaptische spleet en een post‑synaptische element (zie Widmaier EP, et al., Vander, Sherman, Luciano’s Human Physiology: The mechanisms of body function, Fig 6-25). Met behulp van het autonome zenuwstelsel (AZS) is het organisme in staat zijn orgaanfuncties aan momentele behoeften aan te passen. Het AZS bestaat uit twee, functioneel en anatomisch gescheiden onderdelen: • de sympathicus • de parasympathicus Men kan deze als antagonisten van elkaar beschouwen. De sympathische centra zijn in het thoracale en lumbale ruggenmerg gelokaliseerd en de parasympathische in de hersenstam en in het sacrale ruggenmerg. Of een farmacon al dan niet invloed kan uitoefenen op de cel is afhankelijk van het al dan niet aanwezig zijn van sensoren voor dat farmacon in de celmembraan. Deze sensoren worden receptoren genoemd (bv, (nor)adrenerge receptoren, acetylcholinerge receptoren: Widmaier EP, et al., Vander, Sherman, Luciano’s Human Physiology: The mechanisms of body function, p. 185-186 (10e druk) of p. 167-169 (11e druk). Cellen zonder adrenerge receptoren zijn ongevoelig voor adrenaline, net zoals cellen zonder acetylcholine receptoren niet reageren op de endogene agonist acetylcholine of exogene, vaak synthetische agonisten zoals carbachol of nicotine. Vanuit deze centra lopen zenuwvezels naar perifere schakelcentra, de ganglia. Met behulp van neurotransmitters worden de signalen aan de zenuwuiteinden overgedragen. De signaaloverdracht van preganglionaire op postganglionaire vezels gebeurt in alle ganglia met behulp van acetylcholine. Postganglionaire vezels zijn zenuwen, die de ganglia met het doelorgaan verbinden. Alle parasympathische postganglionaire vezels worden cholinerg genoemd, omdat zij van acetylcholine als neurotransmitter gebruik maken. De sympathische postganglionaire zenuwen heten met een uitzondering Noradrenaline (NA)/Adrenaline/Isoprenaline (=catecholaminen) Noradrenaline is de neurotransmitter van de postganglionaire sympathische zenuwuiteinden, waar 22 het NA als granula opgeslagen ligt. In de bijnier wordt adrenaline geproduceerd, een nauw verwante stof, die qua werking ook op noradrenaline lijkt. Stimulatie van adrenerge receptoren in gladde spiercellen van de darm leidt tot: • hyperpolarisatie van de celmembraan; • Muscarine‑achtige receptoren, deze bevinden zich in alle parasympathische cholinerge doelorganen. Muscarine werkt, afhankelijk van de receptoren in de doelorganen, exciterend of inhiberend. • Ca++‑efflux; • inactivatie van het myosine. De werking van de catecholaminen berust op zowel het elektromechanische als farmaco-dynamische koppeling van Ca++. Het gevolg is verminderde motiliteit van de darm. De werkingsduur van acetylcholine zelf is kort want het wordt in de synaptische spleet binnen enkele milliseconden door (acetyl)choline‑esterase afgebroken. Acetylcholine De parasympathische invloed op de darm is verhoging van de tonus en toename van de peristaltiek. In dit practicum zullen wij gebruik maken van de muscarine agonist carbachol en hiermee bestuderen wat het effect is van parasympathische stimulatie op het gladde spierweefsel van de darm. Bij het hart is het effect van parasympathicus anders.Hier zien we een duidelijk negatief chronotroop effect en door de remmende invloed op de sympaticus ook een negatief inotroop effect. Hoge doses zijn hier dodelijk. In alle parasympathische zenuwuiteinden wordt acetylcholine opgeslagen. Een actiepotentiaal heeft secretie van acetylcholine in de synaptische spleet tot gevolg. Aan de postsynaptische membraan bevinden zich specifieke receptoren. We onderscheiden nicotine‑achtige en muscarine‑achtige receptoren die beide door acetylcholine geactiveerd worden. • Nicotine‑achtige receptoren, die zich bevinden in de autonome ganglia en bij de motoire‑eindplaten. Zij worden door nicotine in lage doses gestimuleerd, maar in hoge doses geblokkeerd door uitputting van het ionkanaal dat deel uitmaakt van het receptorcomplex. Farmacodynamiek De farmacodynamiek is het onderdeel van de farmacologie dat de werking van biologisch actieve stoffen, waaronder geneesmiddelen, probeert te verklaren. Een belangrijk aangrijpingspunt voor dergelijke stoffen zijn receptoren die zich bevinden in de celmembraan en die signaaloverdracht bewerkstelligen door koppeling aan zgn. G-eiwitten. De muscarine receptor is een voorbeeld van dergelijke G-eiwit 23 gekoppelde receptoren, die ook wel bekend staan als metabotrope receptoren. Een speciale karakteristiek van de activatie van deze receptoren is dat deze afhankelijk is van de concentratie van de activerende verbinding, de zogenaamde agonist, in de omgeving van de receptor (zie Rang and Dale’s Pharmacology hoofdstuk 2 en 3). In dit practicum gebruiken we het darmpreparaat en de daarin aanwezige muscarine receptoren om te illustreren wat de consequentie is van dit farmacologische principe voor de werking van de synthetische muscarine receptor agonist carbachol. HET EFFECT VAN EDTA EDTA (ethyleenglycoltetraamino‑acetaat) is een stof die calcium bindt (een chelator) en zo de extracellulaire calciumconcentratie verlaagt. Daar de calciumpomp blijft werken (en uiteindelijk ook door diffusie) neemt ook de intracellulaire calciumconcentratie af met als gevolg een elektromechanische ontkoppeling en een farmaco‑dynamische ontkoppeling. EDTA heeft dus effect zowel op de ritmische als de tonische activiteit, die immers ook, gedeeltelijk door sommatie van actiepotentialen ontstaat (tetano‑tonus). Echter ook de tonus die ontstaat door farmaca (farmaco‑dynamische tonus) neemt af, omdat deze tonus ook door middel van de intracellulaire calciumconcentratie tot stand komt. Ca++ vervult een heel belangrijke functie bij de spiercontracties en heeft er door twee verschillende werkingsmechanismen invloed op: • de hoeveelheid beschikbaar vrij Ca++ intracellulair; • de stabiliserende invloed van Ca++ op de transmembraanpotentiaal van zenuw‑ en spiercellen. Beschikbaar Ca++ In het skelet‑ en hartspierweefsel stroomt het Ca++ vanuit de luminale cisterne van het sarcoplasmatisch reticulum in de cel als gevolg van een depolarisatie. Hoe hoger de intracellulaire Ca++ concentratie hoe sterker de contractie, omdat meer actine‑, myosine bindingsplaatsen geactiveerd worden. Het gladde spierweefsel heeft maar heel weinig sarcoplasmatisch reticulum, waardoor het Ca++ van de celmembraan een belangrijke Ca++ bron wordt. Verlaging van de (Ca++) extracellulair betekent een verlaging van de (Ca++) influx en een afname van de contractiekracht. Verandering van de stabiliteit van zenuw‑ en spiercellen Een zeer hoge [Ca++] extracellulair werkt verlammend. Een verhoging van het [Ca++]e en daarmede een verhoging van het membraan Ca++ leidt tot stabilisatie van de membraan en zo tot een afname van de contractie. 24 PRACTICUMHANDLEIDING DEEL II: Omschrijving opdrachten practicum Taak 1: Krijg een goed signaal in beeld De proefopstelling bestaat uit een bak met water dat op 37 oC wordt gehouden. Hierin bevindt zich een reactie vaatje dat doorborreld wordt met 95%O2/5%CO2, waarin de darm wordt opgehangen. Het bevestigen van de darm in het vaatje wordt gedemonstreerd. De darm wordt bevestigd aan een vast punt onder in het reactievat en aan een transducer waarmee de lengte van de darm kan worden geregistreerd, dus de contracties. De transducer is via een voedingspaneel aangesloten op de computer die de lengte registreert. Door middel van het computerprogramma 'de Schrijver' kunt u signalen zichtbaar maken en registreren. • Start de Schrijver door te dubbelklikken op het betreffende icoon. (Eventueel via start, practicum) • Stel de loopsnelheid van de monitor in op 1 mm/ sec. • De DC‑versterking van de schrijver moet u zelf bepalen aan de hand van de grootte van de uitslag. Begin met 0.2 V/divisie. Bepaal op het scherm het maximale bereik van de transducer. Regel de versterking zodanig dat u de breedte van het scherm volledig benut. • De transducer is gemonteerd aan een statief met behulp van een houder die voorzien is van een fijnregulatie-schroef zodat u de transducer omhoog en omlaag kunt draaien. • Hang nu het darmsegmentje op. De assistent brengt bij iedere unit een segmentje darm (2 à 3 cm lang). Let op: Het darmpje mag niet gerekt worden, daar het gauw beschadigd wordt met als gevolg: geen resultaten. • Raak het darmpje niet met een pincet aan (!), maar alleen met de handen. • Wees voorzichtig met het manipuleren van het darmpje. Het verdient aanbeveling dit te doen nadat u uw handen goed hebt gewassen (vooral rokers dienen hun handen goed te wassen en in Tyrode te spoelen). • Laat het segmentje darm in het petrischaaltje met Tyrode. • Knoop zoals gedemonstreerd een stukje garen aan elk uiteinde van het darmsegmentje, hang het stukje darm in de opstelling, en span de darm iets met een gewichtje aan de korte arm van de transducer. 25 • Nu draait u de transducer met de fijnregulatie van de houder omhoog zodat het touwtje juist gespannen wordt en de arm van de transducer begint te bewegen. • De arm van de transducer moet vrij naar boven en naar beneden kunnen bewegen. Achtergrond bij het maken van een dosis-werkingscurve met carbachol" • Zoek een positie voor de transducer op, waarbij u een mooi signaal met niet te grote amplitude verkrijgt. • Noteer in welke richting een verkorting van de darm wordt geregistreerd. • Als u een signaal verkrijgt, dat boven of beneden is afgekapt, betekent dit, dat de arm niet maximaal kan uitslaan. • Als het signaal tijdens contractie afgekapt wordt moet u de transducer omlaag draaien. • Als het signaal tijdens de relaxatie afgekapt wordt moet u de transducer omhoog draaien. Bij elke eindconcentratie van carbachol in het reactievat meet u bepaalde mate van effect op de contractie van de darm. De contractie gemeten alvorens te starten met toedienen van carbachol noemt u 0%. De concentratie carbachol waarbij u het maximale effect op de contractie meet (maximale respons), noemt u 100%. De effecten gemeten na toediening van de verschillende, tussenliggende concentraties carbachol (bij iedere pijl op de x-as wordt 1x toegediend) kunnen nu berekend worden in %. Voorbeeld van een uitdraai ! Copyright:Fysiologie VUmc Taak 2:Volg de opdrachten zoals omschreven in deel III van de handleiding Zodra u het signaal goed in beeld hebt, kunt u de opgaven doorlopen omschreven in practicumhandleiding deel III. Bij iedere meting zet u door het midden van de gemeten contracties een horizontale streep (zie ook in voorbeeld uitdraai). Ten opzichte van de eerste meting zonder carbachol (=0%) kunt u het aantal (verticale) hokjes tellen tot de volgende horizontale streep, en zo verder tot de laatste meting (maximale respons =100%). Bv. als bij100% er 10 hokjes veranderde contractie zijn tov. 0%, dan is 10 hokjes =100% en bv. bij 1 van de tussenliggende concentraties toegediend carbachol zijn 6 hokjes veranderd in contractie = 60%.De berekende percentages kunt u op de y-as van het semi-logaritmisch papier (volgende bladzijde) uitzetten tegen de bijbehorende gebruikte eindconcentraties (in M) carbachol op de x-as. 26 PRACTICUMHANDLEIDING DEEL III: Opgaven en vragen Proef 1. Spontane contracties Registreer een aantal contracties. Zoals u reeds opgemerkt kunt hebben is voor het verkrijgen van een contractie geen kunstmatige prikkel nodig. Registreer totdat het computerscherm gevuld is en sla de registratie op. Bepaal aan de hand van uw registraties de volgende waarden: a. een contractie/relaxatie cyclus duurt ……...sec; b. de frequentie van deze contractie bedraagt ……......contracties/sec. c. Welk(e) ritme(s) neemt u waar? Proef 2. Effect van rek Registreer een aantal contracties. Rek het darmpje nu heel voorzichtig en kort door even aan het touwtje te trekken, als de darm gerelaxeerd is! Welk effect neemt u waar? Bevestig nu 4 gewichtjes aan de transducer. Wacht tot een steady state is bereikt. Neem dan de gewichtjes weer weg. Verklaar uw waarneming. Proef 3. Dosis-werkingseffect van de muscarine receptor agonist carbachol Registreer een aantal contracties. Voeg carbachol toe in een reeks van 1x10-8 tot 3x10-6 M volgens het pipeteerschema Carbachol: Er staan 5 stockoplossingen (5x10-6, 10-5, 5x10-5, 10-4 en 5x10-4 M) van carbachol voor u klaar Wacht na elke Pipeteerschema Carbachol Stap 1 Pipeteer 250 μl uit stockoplossing 5x10-6 M carbachol: eindconcentratie 1x10-8 M carbachol Stap 2 Pipeteer 500 μl uit stockoplossing 5x10-6 M carbachol: eindconcentratie 3x10-8 M carbachol Stap 3 Pipeteer 850 μl uit stockoplossing 10-5 M carbachol: eindconcentratie 1x10-7 M carbachol Stap 4 Pipeteer 350 μl uit stockoplossing 5x10-5 M carbachol: eindconcentratie 3x10-7 M carbachol Stap 5 Pipeteer 850 μl uit stockoplossing 10-4 M carbachol: eindconcentratie 1x10-6 M carbachol Stap 6 Pipeteer 350 μl uit stockoplossing 5x10-4 M carbachol:# eindconcentratie 3x10-6 M carbachol toediening van carbachol tot u een effect ziet op de contractie van het darmweefsel, daarna pas de volgende concentratie carbachol toevoegen. Druk op de spatiebalk van het toetsenbord om het moment van toevoegen te markeren. Teken een dosis-werkingscurve (in %) op bijgaand semi-logaritmisch papier in de widget rechts. 27 Interactive 3.1 iPad Widget Tekenen 28 Bij welke concentratie carbachol wordt zijn halfmaximale effect (IC50) gemeten? Proef 4. Invloed van EDTA • Draai niet meer aan de nullijn! • Voeg voldoende (10‑15 druppels) EDTA toe om een effect te verkrijgen. Hoe kunt u het effect van carbachol op de darm verklaren? Wat neemt u waar? Verklaar! Verdiepende vragen Wat zijn de klinische symptomen van een hypokaliemie met betrekking tot de darm? Welke klinische symptomen kunt u hieruit bij een hypercalciemie afleiden met betrekking tot de darm? Waarom ontstaan bij een hypocalciemie zware spierkrampen? 29 Practicumleider MEDISCHE CONSULTVOERING: STRUCTUREREN Mw. drs. J. Jeltes, Afdeling Medische Psychologie & Medisch Maatschappelijk Werk Ruimte en tijd www.rooster.vu.nl Let op: Practicum alleen in de eigen studiegroep te volgen! Alleen dringende vragen worden via [email protected] beantwoord. Leerdoelen De student: heeft kennis over de gesprekstechnieken waarmee men kan structureren. kan structuur aanbrengen in een anamnesegesprek. Leerstof Esch, van S.C.M., Vries, de H., Kreeke, van de J.J.S. Recepten voor een goed gesprek (5e geheel herziene uitgave, 2014). • H6: Structuur en regulerende vaardigheden. kan op eenvoudige wijze klinisch redeneren in een rollenspel Meenemen: ‘Recepten voor een goed gesprek’, pen en papier of iPad. 30 De serie practica Medische Consultvoering De serie MCV, Medische Consultvoering, bestaat uit een aantal practica die tijdens het eerste en tweede semester in jaar 1 gegeven worden door de vakgroepen Medische Psychologie, Huisartsgeneeskunde, Verpleeghuisgeneeskunde en Interne geneeskunde. Er is in deze serie afwisselend aandacht voor klinisch redeneren (KR) en communicatieve vaardigheden (COM) zoals gesprekstechnieken, opbouw van een iPad Widget goede relatie met de patiënt en regievoering tijdens het consult. Doel van deze serie practica De student leert kennis en vaardigheden toepassen in een anamnesegesprek. De nadruk ligt op het benutten van aanwezige medische kennis, het inzetten van de juiste gesprekstechnieken op het juiste moment, waarbij aandacht is voor de relatie met de patiënt. Zowel medische kennis als ook uitstekende communicatieve vaardigheden zijn onontbeerlijk om tot een goede diagnose en behandeling te komen. De student wordt door middel van deze practica voorbereid op de Praktijkstage Huisartsgeneeskunde in jaar 2, waarin de student zelf anamnesegesprekken voert met patiënten. Toetsing van de serie Introductievideo MCV - Structureren http://vumc.mediacore.tv/media/b1-mcv-05-comstructureren De leerstof van dit practicum wordt getoetst in de semestertoets. De vaardigheden worden getoetst in de STAT van semester 1.2, waarbij de student een eenvoudig anamnesegesprek voert met een acteur. De rollen medisch expert en communicator worden dan geïntegreerd getoetst. De medische kennis uit de casuïstiek wordt getoetst in de CAT en PAK van de betreffende cursus. 31 Inhoud van dit practicum In dit practicum ligt de nadruk op het aanleren van gesprekstechnieken waarmee de student een anamnesegesprek kan structureren: Hoe zorg je dat een gesprek een logisch verloop heeft? Oefentaken De werkvormen variëren: korte oefeningen met gesprekstechnieken, rollenspellen waarin een volledige anamnese wordt afgenomen, het bespreken van theorie en casuïstiek. De studenten observeren elkaar en voorzien elkaar van feedback. Op deze wijze krijgen zij niet alleen inzicht in hun eigen communicatiestijl, kwaliteiten en verbeterpunten, maar ook in de communicatiestijl van anderen. 32
© Copyright 2024 ExpyDoc