Tarmens opbygning

 

Tarmen er både involveret i fordøjelse samt transport og optag af næringsstoffer, men er også kroppens første og største barriere i immunforsvaret. Derfor er tarmen et af kroppens mest komplekse organer. Her fås en kort introduktion i tarmens opbygning og fakta om tarmenes funktion og derefter en beskrivelse af tarmens udvikling fra undfangelse til fødsel. Læs med og øg din viden om tarmen.

 

Tarmens rolle

Tarmen er et af kroppens største og mest komplicerede organer. Dens vigtigste opgave er at fordøje maden, absorbere næringsstoffer (proteiner, kulhydrater, fedtstoffer, mineraler og vitaminer) og udskille ufordøjede rester. Tarmsystemet er delt op i en række segmenter, som hver har deres vigtige funktion i fordøjelsesprocessen. 

 

>> LÆS OGSÅ: Sådan fungerer fordøjelsessystemet

 

Tarmens opbygning fra yderst til inderst

Tarmen er opbygget, som et langt rør. På ydersiden er tarmen glat og muskulær, mens indersiden er komplekst foldet og har et meget stort overfladeareal. Et billede af tarmsystemet findes længere nede i artiklen, og her vises hvordan ser tarmsystemet ud indvendigt og udvendigt.

 

Tarmens yderside

Tarmens yderside er glat og meget muskulær. Musklerne ligger i to lag, som vender på kryds af hinanden. Et lag muskler følger tarmen i dens længde, mens det andet lag af muskler liger rundt om tarmen. På den måde kan der skabes muskelsammentrækninger (peristaltiske bevægelser), som hele tiden skubber indholdet i tarmen fremad.

 

>> LÆS OGSÅ: Hjælp til en regelmæssig fordøjelse

 

Tarmens inderside

Indersiden af tarmen kaldes for tarmepitelet og udgør tarmens funktionelle barriere. Den har en apikal og en basolateral overflade, som vender mod henholdsvis tarmens lumen (det indre af tarmen) og det underliggende væv (tarmrøret med blodbaner og muskulatur). Det er tarmepitelet, som indeholder de specifikke celler, som er involveret i udskillelse af fordøjelsesenzymer, optagelse af forskellige næringsstoffer og immuncellerne i tarmen. Du kan se tarmens opbygning på illustrationen længere nede. 

 

Tarmens apikale overflade, er meget komplekst foldet, og hver enkel fold er foldet i mange små villi, som igen er foldet i mikrovilli. Dette betyder at tarmens indre areal hos en gennemsnitlig person er omkring 30 m². Det store areal giver et stort arbejdsområde og sikrer en effektiv fordøjelse. Tarmepitelet er indadtil dækket af en slimhinde, eller et mucinlag, som beskytter tarmens indre overflade mod skader fra tarmens indhold.

 

Tarmsystemet billede
Figur 1: Opbygningen og struktur af tyndtarmen hos mennesker med villi og mikrovilli på overfladen af tarmens inderside, epitelet (1A).
Tarmepitelet består af en række forskellige celler, er foldet i villi og mikrovilli, og er dækket af en slimhinde.
Fra pjecen "Tarmens udvikling fra undfangelse til fødsel" af Stine Ostenfeldt Rasmussen.

 

Billede af tarmsystemet
Figur 2: Alle cellerne i tarmens epitel er tæt forbundne, så der ikke opstår åbninger mellem cellerne, som kunne risikere at blive udnyttet af fremmede stoffer.
Fra pjecen "Tarmens udvikling fra undfangelse til fødsel" af Stine Ostenfeldt Rasmussen.


 

Tarmens mikrobiota

I tyktarmen lever flere millioner bakterier i symbiose med os mennesker. Hele samlingen kaldes for vores mikrobiota, og den er yderst vigtig for vores udnyttelse af maden. Mennesker kan nemlig ikke selv fordøje fibre, men det kan bakterierne i vores mikrobiota, som decideret lever af kostfibre. Under nedbrydelsen af kostfibrene danner bakterierne til gengæld en masse næringsstoffer, som vi mennesker optager over tarmens epitel.

 

>> LÆS OGSÅ: Derfor skal du spise fibre

 

Tarmen er en vigtig del af immunforsvaret

Tarmen er tæt knyttet til kroppens immunforsvar, og op til 80% af immunforsvaret er relateret til tarmen. Den agerer også barriere mod uønskede bakterier og fremmede stoffer, og denne funktion er afgørende for helbredet. Tarmens indre overflade udfordres og angribes konstant af fremmede stoffer, toksiner og mikrober, som skal forhindres i at passere gennem tarmens epitel. Samtidig skal tarmens epitel hele tiden kunne optage næringsstoffer, ioner og væske effektivt.

 

Selve barrieren består af adskillige fysiske og kemiske elementer, som indgår i et komplekst sammenspil, blandt andet slimhinden, mavesyren, peristaltikken, immunceller og mikrofloraen. I en sund tarm fungerer tarmceller, immunceller, slimhinde og den naturlige tarmflora i en slags alliance, der danner en effektiv barriere mod bakterier, virus, allergener og andre uønskede stoffer.

 

Tarmen er først færdigudviklet kort tid før de 42 uger en graviditet normalt varer. Børn, som fødes for tidligt, har derfor en stor risiko for at have en påvirket tarmfunktion, fordi deres tarm ved fødslen er umoden og endnu ikke færdigudviklet. Det betyder at den første ernæring, som spædbarnet modtager gennem munden umiddelbart efter fødslen, har stor betydning for tarmens modning og dens funktion i forhold til fordøjelsen og immunforsvaret.

 

>> LÆS OGSÅ: Alt om colostrum

 

Tarmens udvikling fra undfangelse til fødsel

Introduktion

Spædbørn, der fødes før udgangen af den 37. graviditetsuge, defineres som præmature. Præmatur fødsel er relativt almindeligt på verdensplan, men er forbundet med øget mortalitet og morbiditet. Forbedringer i pleje og behandling af nyfødte har reduceret mortaliteten blandt præmature spædbørn. Dette har medført en øgning i antallet af spædbørn, der er i risiko for at udvikle morbiditeter, der relaterer sig til præmaturitet. Sådanne komplikationer kan have livslange konsekvenser og er svære at forudsige.

 

Nekrotiserende enterocolitis (NEC) er blandt de mest alvorlige mave-tarmsygdomme hos præmature spædbørn og forårsager både kort- og langvarige komplikationer. Det er uvist, hvilke biologiske mekanismer der forårsager NEC, men patogenesen er anerkendt som værende multifaktoriel og opstår efter opstart af oral ernæring. Hos præmature spædbørn er mave-tarmkanalen funktionelt og immunologisk umoden, og flere af de basale gastrointestinale funtioner er endnu ikke færdigudviklede.

 

Der forelægger evidens for, at typen af den første orale ernæring og ernæringsstrategi har en betydning for tarmens modning umiddelbart efter fødsel. Generelt set har der været tre typer af orale mælkediæter, som kan anvendes til præmature spædbørn; modermælk, donormælk og modermælkserstatning, baseret på komælk. Modermælk er den naturlige og optimale, første orale ernæring til spædbørn generelt og er derfor også den optimale ernæring til præmature spædbørn. Modermælk er desuden forbundet med nedsat mortalitet og morbiditet efter præmatur fødsel. Disse effekter ses også ved donormælk, men ikke modermælkserstatning. I øjeblikket bliver colostrum (råmælk) fra køer testet som tilskud til donormælk og som alternativ til modermælkserstatninger.

 

Teksten er fra pjecen Tarmens udvikling fra undfangelse til fødsel, skrevet af Ph.d. Stine Ostenfeldt Rasmussen på vegne af Biodane Pharma A/S. Pjecen beskriver tarmens udvikling fra undfangelsen til fødslen, samt tarmens funktioner og vigtigheden af den første ernæring efter fødslen. Stine Ostenfeldt har en Ph.d. i mælk, ernæring og tarm hos for-tidligt-fødte spædbørn. Pjecen er skrevet til den faguddannede og den fagligt interesserede privatperson.

 

Mave-tarm-kanalens udvikling og den umodne tarm

Udviklingen af det humane foster starter umiddelbart efter undfangelsen, og fostrets dannelse anses for at være fuldendt efter en graviditet på fulde 40 uger. Udviklingen af mave-tarmkanalen starter allerede tidligt efter undfangelse, og dens udvikling er yderst organiseret. Tarmens anatomiske inddeling starter med at være primitiv, mens dannelse af tarmens villi sker 8-12 uger efter undfangelse. Samtidig med dannelse af villi kan der påvises enterocytter (absorberende celler), som danner fordøjelsesenzymer, og tarmens primitive anatomi omdannes til et mere kolonneformet epitel med differentierede celletyper (Figur 1).

 

Tarmens epitelceller er forbundet via tætte sammenføjninger, der dannes af forskellige samlingssystemer og tætner det paracellulære rum mellem epitelcellerne. Disse samlingssystemer danner tarmens funktionelle barriere med en apikal og basolateral overflade, der støder op mod henholdsvis tarmlumen og det underliggende væv (Figur 2A). Omkring midten af fostrets dannelse forbindes mave-tarm-kanalen til mund og endetarmsåbning, hvorefter fostret kan begynde at øve sig i at synke.

 

Således er udviklingen af den humane mave-tarm-kanal med spiserør, mave, tynd-, tyktarm og galdesystemet og bugspytkirtlen stort set færdigdannet omkring 20. graviditetsuge. Fra dette tidspunkt og frem til sent i fosterdannelsen undergår mave-tarm-kanalen dog massiv vækst, accelereret modning og aktiv differentiering. Samtidig med dette øges produktionen og aktiviteten af forskellige fordøjelsesenzymer og næringsstoftransportører. I modsætning til mave-tarm-kanalens relativt tidlige dannelse udvikles synkerefleksen og organiseret tarmperistaltik ikke fuldt ud før sent i fostertilstanden.

 

Samlet set er den komplekse og integrerede udvikling og modning af mave-tarm-kanalens morfologi og funktioner igennem fostertilstanden med til at forberede tarmen på de funktioner, den skal udføre udenfor livmoderen. Dette inkluderer for eksempel indtagelse af den første orale føde. Tarmens udvikling fortsætter dog udenfor livmoderen, som reaktion på den føde, der indtages. Herved stimulerer den første orale føde antigenpræsentation, tarmens mikrobielle kolonisering og slimhinde(mucinlag)-differentiering og -udvikling samt slimhindens immunsystem, der tilsammen leder til effektiv tolerance af oralt fødeindtag.

 

Sammenfattende er udviklingen af mave-tarm-kanalen en yderst kompleks proces, der foregår både før og efter fødsel. Præmatur fødsel vil medføre, at spædbarnet fødes med en umoden mave-tarm-kanal, der er kompromitteret ved umodenhed af både fysiologiske og immunologiske funktioner.

 

Peristaltisk bevæglse

Allerede tidligt under en graviditet forsynes fostrets mave-tarm-kanal med næringsstoffer gennem moderkagens blodcirkulation. Cirka halvvejs i graviditeten vil den fostervæske, der er i moderkagen, forsyne fostret med små mængder næring, der 
samtidig stimulerer fostrets synkerefleks. Når fostret har sunket fostervæske, er det nødvendigt, at tarmens bevægelser formår at transportere og fordøje indholdet ned gennem mave-tarm-kanalen.

 

Synkerefleksen begynder at udvikle sig cirka midtvejs i en graviditet, men færdigudvikles først i tiden fra graviditetsuge 36-40. Tilmed udvikles normal mavetømning og sutte-synkekoordination ikke før graviditetsuge 32-36. Sutte-synkekoordinationen er derfor anderledes hos spædbørn født før graviditetsuge 32, hvilket gør det nødvendigt at ernære spædbarnet ved brug af oral sondeernæring, så den umodne sutte-synkerefleks forbigås.

 

Tarmens bevægelser er desuden med til at styrke integriteten af tarmepitelets barriere. Desorganiseret bevægelse starter omkring graviditetsuge 25, og tyndtarmens bevægelser anses for at være mindre organiserede - i hvert fald frem til graviditetsuge 34. Dette ses ved en transittid fra mavesæk til endetarm på 8-96 timer, hvilket er mere varierende end transittiden hos voksne, der er på 4-12 timer. Hermed er et umodent bevægelsesmønster forbundet med langsom tømning af mavesækken og større mængde rest af maveindhold, hvilket giver øget risiko for tilbageløb og fødeintolerance.

 

Når antigener opholder sig længere tid i mave-tarmkanalen og har de bedre mulighed for at interagere med receptorer på tarmepitelets overflade, så der dannes antigen-antistofkomplekser. Langsom bortskaffelse af antigen-antistofkomplekser vil give risiko for øget fermentering af tilstedeværende næringsstoffer, hvilket tilsammen kan forårsage inflammation. Som konsekvens af ovenstående kan det være svært at opnå tilstrækkeligt oralt næringsindtag hos præmature spædbørn. Tidspunktet, hvorpå et spædbarn er i stand til at tolerere oral føde, kan bruges som indikator for, hvorvidt tarmens peristaltik og kapacitet er moden.

 

Fordøjelse og absorption

En stor del af tarmens evne til effektivt at fordøje og absorbere føde er bestemt ud fra dens overfladeareal, aktiviteten af fordøjelsesenzymer og ekspressionen af næringsstoftransportører. Sammen med tarmens længde, danner dens udformning med villi, mikrovilli og krypter et enormt overfladeareal (Figur 1A), der udvides 100.000 gange i løbet af fostertilstanden. Tarmens overfladestruktur dannes i løbet af graviditetsuge 9-20, hvormed der også dannes enterocytter, og evnen til at fordøje bliver etableret via gradvis øgning i ekspressionen og aktiviteten af fordøjelsesenzymer fra mikrovilli.

 

Omkring graviditetsuge 34 er evnen til at nedbryde sukrose 70 % af, hvad der ses efter en fuldbåren graviditet og hos voksne. Evnen til at nedbryde laktose udgør kun 30 % af, hvad der ses hos voksne, hvilket dog ændrer sig, når spædbarnet indtager den første orale føde. Således er tarmens evne til at nedbryde disakkarider (især laktose, men også sukrose og maltose) sammenhængende med fødselstidspunkt og -vægt efter præmatur fødsel.

 

Evnen til at nedbryde peptider udvikles hurtigere, hvorfor nedbrydning af disse ikke er markant begrænset efter præmatur fødsel. Fordøjelsen af lipider er kompleks, men sammenligneligt med proteinnedbrydning begynder nedbrydningen ved hjælp af fordøjelsesenzymer. Frigivelse af galdesyre hjælper til med at pakke lipider i miceller og gøre dem mere opløselige. Dette muliggør deres transport hen til tyndtarmens epitel, hvorfra de kan absorberes.

 

Hos større børn og voksne er der et surt miljø i mavesækken, der fungerer som barriere over for mikroorganismer og katalysator for adskillige fordøjelsesenzymer. Aktiviteten af disse fordøjelsesenzymer stiger gradvist igennem fosterdannelsen, men er stadig betydeligt lavere ved fødslen end hos ældre babyer. Hos præmature spædbørn er aktiviteten reduceret for både basale og fødeinducerede fordøjelsesenzymer. Dette forårsager et mere basisk miljø i mavesækken og en begrænset
fordøjelsesevne, og intakte mikro-organismer får bedre mulighed for at passere tarmepitelets barriere.

 

Effektivt fordøjede næringsstoffer absorberes via aktiv eller passiv transport, der kan være enten para- eller transcellulær. Na+/K+-pumpen sørger for, at der dannes en elektrongradient henover tarmens epitel, hvilket er nødvendigt for transcellulært næringsstofoptag (Figur 2B). Denne elektrongradient dannes i graviditetsuge 17-30, hvorefter ekspression og aktivitet af natriumafhængige glukosetransportører øges

 

Det er især det transcellulære næringsstofoptag, der er kompromitteret efter præmatur fødsel, hvilket primært reducerer evnen til at absorbere kulhydrater. Ufordøjede kulhydrater vil nå frem til tyktarmen, hvor de bliver fermenteret af tarmens mikroflora, der således danner organiske syrer, som nemt absorberes i tyktarmen. Under normale omstændigheder hjælper tyktarmens fermenteringsprodukter til at danne et surt miljø i tyktarmen, der, som i den øvrige mave-tarmkanal, nedsætter belastningen af mikroorganismer. De er tilmed vigtige for andre funktioner i tyktarmen.

 

Sammenfattende er præmatur fødsel forbundet med nedsat evne til at fordøje og optage næringsstoffer, hvorfor relativt store mængder kulhydrater og andre substrater (så som proteiner, mucus, afstødte celler og mave-tarm-sekreter) vil nå frem til den distale tyndtarm og tyktarmen for at blive fermenteret. Hos det præmature spædbarn kan det resultere i akkumulering af bakterielle metabolitter, herunder organiske syrer.

 

Organiske syrer spiller en vigtig rolle for opretholdelse og regulering af tarmens normale funktioner, men det er kontroversielt, hvorvidt et for højt indhold af organiske syrer kan forårsage ødelæggelse af tarmens mucinlag og øge risikoen for udvikling af NEC. Derudover kan et for højt indhold af organiske syrer overstige tarmens nedbrydningskapacitet, hvilket vil forårsage osmotisk diarré og bidrage til en række kliniske komplikationer, som primært opstår hos præmature spædbørn.

 

Bakteriel kolonisering

Tarmen anses for at være steril i fostertilstanden, mens dens bakteriekolonisering begynder ved fødslen og fortsætter i løbet af de første 18 måneder. Herefter ændres tarmens bakteriesammensætning og -antal hen imod den mikroflora, der ses hos voksne. En velbalanceret kolonisering af tarmen mens barnet er spædt er vigtig for modningen af mave-tarm-kanalens funktioner, oprettelse af et balanceret mucinlag og udvikling af tarmens immunitet.

 

Forskellige faktorer påvirker moduleringen af mikrofloraen og inkluderer gestationsalder ved fødsel, fødselsmetode, brug af antibiotika, ernæringsstrategi og eksponering for mikrober i det omgivende miljø. De optimale forudsætninger for oprettelse af en sund og velafbalanceret mikroflora anses herved som mest sandsynlig hos raske spædbørn, der fødes vaginalt efter en fuldbåren graviditet og ernæres ved fuld amning.

 

Præmatur fødsel forårsager i højere grad interindividuel variabilitet og forsinket kolonisering med gavnlige bakterier såsom Lactobaciller og Bifidobakterier, mens et større antal af (potentielle) patogene bakterier såsom Enterokokker og Clostridium
forekommer oftere.

 

Dog relaterer præmaturitet sig ofte også til andre faktorer, der er bestemmende for tarmens kolonisering. Disse faktorer kan tilsammen tænkes at forårsage en ændret kolonisering. Disse andre faktorer inkluderer fødsel ved kejsersnit, længere ophold på en neonatal intensivafdeling, forsinket opstart af oral ernæring, ernæring via en blanding af forskellige orale diættyper og profylaktisk brug af bredspektret antibiotika.

 

Det er uklart hvorvidt præmaturitet i sig selv kan have betydning for tarmens kolonisering, eller om flere faktorer i samspil er ansvarlige for en ændret tarmkolonisering efter præmatur fødsel. Uanset årsag, vil en ændret kolonisering hos det præmature spædbarn kunne forsinke modningen af tarmens immunsystem og derved øge risikoen for inflammation og NEC. Desuden kan de bakterier, der ender i tyktarmen, have adgang til en overflod af substrater, hvilket igen kan føre til fermentering og dannelse af organiske syrer. En ændret mikroflora hos det præmature spædbarn kan således forårsage en ændring i tarmens indhold af organiske syrer.

 

Barriefunktion

Tarmens overfladeepitel, som er dækket af et mucinlag, udgør den ultimative overgang mellem vært og omverden. Beskyttelse af værten er essentiel, da tarmens luminale overflade konstant udfordres af irritamenter såsom antigener, toksiner og mikrober. Irritamenter bør forhindres i at passere ind i de underliggende væv, mens tarmen samtidig skal være i stand til at optage næringsstoffer, ioner og væske, uden at der opstår et overdrevent inflammatorisk respons.

 

Tarmens barriere er reguleret i høj grad og består af adskillige samarbejdende elementer, der danner en fysisk-kemisk barriere (Figur 1). Første trin i tarmens barrierefunktion er mucinlaget, der dækker enterocytterne. Mucinlaget opfanger irritamenter fra tarmens lumen, hvilket også inkluderer ikkepatologiske bakterier. Som støtte hertil forhindrer mavesyre et højt optag af skadelige substanser, fordøjelsesenzymer hydrolyserer antigener, og tarmens peristaltik forebygger tæt og langvarig kontakt mellem epitel og skadelige substanser, såvel som deres deponering.

 

Selve mucinlaget er opdelt i et ydre løstsiddende mucinlag, der tillader tilstedeværelse af mikrober, og et underliggende fasthæftende mucinlag, hvor mikrober normalt ikke er til stede. Det ydre mucinlag er et godt levested for mikrobiel kolonisering, da der her er et stort antal receptorer, hvor mikrober kan binde sig fast og fungere som energikilde. Således foregår der værts- og bakterieinteraktioner i det ydre mucinlag.

 

Adskillige af de strukturer, der er forbundet med tarmens barrierefunktion, er utilstrækkeligt udviklede ved præmatur fødsel, hvilket forårsager, at luminale irritamenter har forlænget opholdstid og øget adgang til tarmens mucinlag. Derudover ændres sammensætningen af mucinlaget i løbet af tarmens udvikling og er derved mere proteinholdigt og basisk sammensat i den umodne tarm. En generel lavere produktion af muciner hos præmature spædbørn kan tænkes at forårsage et dysreguleret mucinlag med relativ lav viskositet, som er mindre modstandsdygtigt over for enzymatisk nedbrydning. Sammenfattende vil dette resultere i, at patogener nemmere binder sig fast til værtsceller og forårsager inflammation, infektion og systemisk hypersensibilitet.

 

Inflammatoriske reaktioner

Tarmens immunsystem udvikles hurtigt som resultat af kontakt mellem føde- og mikrobielle antigener i de første uger efter fødsel. Dog kan det ske, at patogener trænger ind gennem tarmens overfladebarriere og initierer en inflammatorisk reaktion. Den inflammatoriske reaktion må begrænses og kontrolleres, så der opretholdes balance i tarmens mucinlag. Tolerance over for føde og tarmens normale mikrobiota er derfor altafgørende for at undgå overdrevne inflammatoriske reaktioner.

 

Antigener, der er trængt ind gennem tarmens fysio-kemiske barriere, kan binde til receptorer på epitelceller og derved initiere signalkaskader i det underliggende væv, hvilket kan initiere og forstærke et inflammatorisk respons. Dette sker via aktivering af medfødte immunceller (f.eks. monocytter og neutrofiler) og frigivelse af effektormolekyler (f.eks. interleukiner).

 

Etablering af tolerance over for bakterier i tarmen kan være forsinket efter for tidlig fødsel, og studier har vist forskellig regulering af bestemte effektormolekyler, afhængigt af gestationsalder ved fødsel. Sammenfattende med kompromitteret barrierefunktion er tarmens immunrespons underudviklet efter præmatur fødsel, hvilket kan forårsage et overdrevent inflammatorisk respons i den umodne tarm. Dette kan strække sig ud over lokal vævspåvirkning og prædisponere for NEC og systemisk infektion.

 

Den første ernæring til præmature børn

Den første orale ernæring til præmature spædbørn vil ofte være forbundet med øget næringsrest i mavesækken, refluks, opkast, udspilet mavesæk og forstoppelse, som ofte ses på neonatale intensivafdelinger. Forskellige orale diæter og 
ernæringsstrategier har vist sig at influere på, hvor mange og hvilke kliniske komplikationer, der udvikles hos det præmature spædbarn.

 

Herved er det vigtigt, at der er fokus på typen af den første orale ernæring og tidspunktet for, hvornår den introduceres, og hvor hurtigt mængden øges. Disse faktorer har høj klinisk relevans og kan både have betydning for spædbarnet her og nu, men også på lang sigt. Langsigtede komplikationer, der kan opstå i relation til den tidlige ernæring efter præmatur fødsel, inkluderer for eksempel korttarmssyndrom efter svær NEC og formentlig også forskellig grad af kompromitteret kognitiv funktion.

 

Optimal sammensætning af den første orale ernæring samt strategi for dens introduktion har således stor betydning for udvikling og modning af tarmens lokale funktioner, ligesom ny forskning peger på, at disse faktorer i høj grad også har betydning af mere systemisk karakter og for andre organer.

 

Du kan finde pjecen her som pdf: Tarmens udvikling fra undfangelse til fødsel

 

 

>> LÆS OGSÅ: Forskning i colostrum
 

Tilbage til hovedmenuen