background image

 

 

L1                                                        

D. Faez 

 

 

GIT Introduction 

 


background image

 

 

Alimentary tract and pancreatic disease 

  Diseases  of  the  gastrointestinal  tract  are  a  major  cause  of  morbidity  and  mortality. 

Infective  diarrhoea  and  malabsorption  are  responsible  for  much  ill  health  and  many 
deaths in the developing world.  

  The gastrointestinal tract is the most common site for cancer development. Colorectal 

cancer is the second most common cancer in men.  

  Functional bowel disorders affect up to 10–15% of the population . 

   The inflammatory bowel diseases, Crohn’s disease and ulcerative colitis, together affect 

1 in 250 people in the Western world, with substantial associated morbidity. 

Functional Anatomy And Physiology  Esophagus, Stomach And Duodenum 

  This muscular tube extends 25 cm from the cricoid cartilage to the cardiac orifice of the 

stomach.  

  It has an upper and a lower sphincter. 

  A peristaltic swallowing wave propels the food bolus into the stomach 

  The stomach acts as a ‘hopper’, retaining and grinding food, then actively propelling it 

into the upper small bowel  


background image

 

 

 

 


background image

 

Gastric secretion 

  Gastrin, histamine and acetylcholine are the key stimulants of acid secretion. 
  Hydrogen and chloride ions are secreted from the apical membrane of gastric parietal 

cells  into  the  lumen  of  the  stomach  by  a  hydrogen–  potassium  adenosine 
triphosphatase (ATPase) (‘proton pump’).  

  The  hydrochloric  acid  sterilises  the  upper  gastrointestinal  tract  and  converts 

pepsinogen – which is secreted by chief cells – to pepsin.  

  The  glycoprotein  intrinsic  factor,  secreted  in  parallel  with  acid,  is  necessary  for 

vitamin B12 absorption. 

Gastrin, somatostatin and ghrelin 

  The  hormone  gastrin  is  produced  by  G  cells  in  the  antrum,  whereas  somatostatin  is 

secreted from D cells throughout the stomach.  

  Gastrin stimulates acid secretion and mucosal growth, whilst somatostatin suppresses it.  

  Ghrelin, secreted from oxyntic glands, stimulates acid secretion but also appetite and 

gastric emptying. 

Protective factors 

Bicarbonate ions, stimulated by prostaglandins, mucins and trefoil factor family (TFF) peptides 
together protect the gastroduodenal mucosa from the ulcerative properties of acid and pepsin. 

 


background image

 

Small intestine 

  The small bowel extends from the ligament of Treitz to the ileocaecal valve.  

  During  fasting,  a  wave  of  peristaltic  activity  passes  down  the  small  bowel  every  1–2 

hours.  

  Entry of food into the gastrointestinal tract stimulates small bowel peristaltic activity.  

  Functions of the small intestine are: 

1.  digestion (mechanical, enzymatic and peristaltic) 
2.  absorption – the products of digestion, water, electrolytes and vitamins 
3.  protection against ingested toxins 
4.  Immune regulation. 

 

Digestion and absorption    
Fat 

  Dietary lipids comprise long-chain triglycerides, cholesterolesters and lecithin.  
  Lipids  are  insoluble  in  water  and  undergo  lipolysis  and  incorporation  into  mixed 

micelles  before  they  can  be  absorbed  into  enterocytes  along  with  the  fat-soluble 
vitamins A, D, K and E.  

  The lipids are processed within enterocytes and pass via lymphatics into the systemic 

circulation.  

  Fat absorption and digestion can be considered as a stepwise process.. 


background image

 

 

Carbohydrates 

  Starch  is  hydrolysed  by  salivary  and  pancreatic  amylases  to  alpha-limit  dextrins 

containing 4–8 glucose molecules; to the disaccharide, maltose; and to the trisaccharide, 
maltotriose. 

  Disaccharides are digested by enzymes fixed to the microvillous membrane to form the 

monosaccharides, glucose, galactose and fructose. 

   Glucose and galactose enter the cell by an energy-requiring process involving a carrier 

protein, and fructose enters by simple diffusion. 

Protein 

  Intragastric digestion by pepsin is quantitatively modest but important because the 

resulting polypeptides and amino acids stimulate CCK release from the mucosa of the 
proximal jejunum, which in turn stimulates release of pancreatic proteases, including 
trypsinogen, chymotrypsinogen, pro-elastases and procarboxypeptidases, from the 
pancreas.  

  On  exposure  to  brush  border  enterokinase,  inert  trypsinogen  is  converted  to  the 

active proteolytic enzyme trypsin, which activates the other pancreatic proenzymes. 
Trypsin digests proteins to produce oligopeptides, peptides and amino acids. 


background image

 

   Oligopeptides are further hydrolysed by brush border enzymes to yield dipeptides, 

tripeptides and amino acids.  

  These  small  peptides  and  the  amino  acids  are  actively  transported  into  the 

enterocytes, where intracellular peptidases further digest peptides to amino acids.  

  Amino  acids  are  then  actively  transported  across  the  basal  cell  membrane  of  the 

enterocyte into the portal circulation and the liver. 

 

Water and electrolytes 

  Absorption and secretion of electrolytes and water occur throughout the intestine. 

Electrolytes and water are transported by two pathways: 

1.  the paracellular route, in which passive flow through tight junctions between cells 

is a consequence of osmotic, electrical or hydrostatic gradients 

2.  the  transcellular  route  across  apical  and  basolateral  membranes  by  energy-

requiring specific active transport carriers (pumps).  

 

  In healthy individuals, fluid balance is tightly controlled, such that only 100 mL of the 

8 litres of fluid entering the gastrointestinal tract daily is excreted in stools  

  Vitamins and trace elements 

  Water-soluble vitamins are absorbed throughout the intestine.  


background image

 

 

Protective function of the small intestine 

Physical defence mechanisms 

  There are several levels of defense in the small bowel.  

  Firstly, the gut lumen contains host bacteria, mucins and secreted antibacterial products, 

including defensins and immunoglobulins which help combat pathogenic infections. 

   Secondly, epithelial cells have relatively impermeable brush border membranes, and 

passage between cells is prevented by tight and adherens junctions.  

  These cells can react to foreign peptides (‘innate immunity’) using pattern recognition 

receptors found on cell surfaces (Toll receptors) or intracellularly. 

  Lastly, in the subepithelial layer, immune responses occur under control of the adaptive 

immune system in response to pathogenic compounds. 

Immunological defence mechanisms 

  Gastrointestinal mucosa-associated lymphoid tissue (MALT) constitutes 25% of the total 

lymphatic tissue of the body and is at the heart of adaptive immunity.  

  Within Peyer’s patches, B lymphocytes differentiate to plasma cells following exposure 

to antigens, and these migrate to mesenteric lymph nodes, to enter the blood stream via 
the thoracic duct.  

  The plasma cells  return  to the lamina propria  of the gut  through the circulation  and 

release immunoglobulin A (IgA), which is transported into the lumen of the intestine. 


background image

 

   Intestinal T lymphocytes help localise plasma cells to the site of antigen exposure,as well 

as producing inflammatory mediators. 

   Macrophages in the gut phagocytose foreign materials and secrete a range of cytokines, 

which mediate inflammation. Similarly, activation of mast-cell surface IgE receptors leads 
to degranulation and release of other molecules involved in inflammation 

 

Pancreas: 

  The exocrine pancreas  is necessary for the digestion of fat, protein and carbohydrate.  
  Proenzymes are secreted from pancreatic acinar cells in response to 
  circulating gastrointestinal hormones and are activated by trypsin. 
  Bicarbonate-rich fluid is secreted from ductular cells to produce an optimum alkaline 

pH for enzyme activity. 

 


background image

 

10 

 

Colon 

  The colon  absorbs water and electrolytes. 

   It also acts as a storage organ and has contractile activity. 

  Two types of contraction occur.  

o  The first of these is segmentation (ring contraction), which leads to mixing but not 

propulsion; this promotes absorption of water and electrolytes. 

o  Propulsive  (peristaltic  contraction)  waves  occur  several  times  a  day  and  propel 

faeces to the rectum.  

  All activity is stimulated after meals, probably in response to release of motilin and CCK.  

  Faecal  continence  depends  upon  maintenance  of  the  anorectal  angle  and  tonic 

contraction of the external anal sphincters.  

  On defecation, there is relaxation of the anorectal muscles, increased intra-abdominal 

pressure  from  the  Valsalva  manoeuvre  and  contraction  of  abdominal  muscles,  and 
relaxation of the anal sphincters 


background image

 

11 

 

Secretion, absorption, motor activity, growth and differentiation of the gut are all modulated by 
a combination of neuronal and hormonal factors. 

The nervous system and gastrointestinal function 

The central nervous system (CNS), the autonomic system (ANS) and the enteric nervous system 
(ENS) interact to regulate gut function. The ANS comprises: 

•  parasympathetic pathways (vagal and sacral efferent), which are cholinergic, and 

increase smooth muscle tone and promote sphincter relaxation 

•  Sympathetic  pathways,  which  release  noradrenaline  (norepinephrine),  reduce 

smooth muscle tone and stimulate sphincter contraction. 

The enteric nervous system 

  In conjunction with the ANS, the ENS senses gut contents and conditions, and regulates 

motility, fluid exchange, secretion, blood flow and other key gut functions. It comprises 
two major networks intrinsic to the gut wall.  

  The myenteric (Auerbach’s) plexus in the smooth muscle layer regulates motor control; 

and  the  submucosal  (Meissner’s)  plexus  exerts  secretory  control  over  the  epithelium, 
enteroendocrine cells and submucosal vessels. 

  Together, these plexuses form a two-layered neuronal mesh along the length of the gut. 


background image

 

12 

  Although connected centrally via the ANS, the ENS can function autonomously using a 

variety  of  transmitters,  including  acetylcholine,  noradrenaline  (norepinephrine),  5- 
hydroxytryptamine (5-HT, serotonin), nitric oxide, substance P and calcitonin gene-related 
peptide (CGRP). 

  There  are  local  reflex  loops  within  the  ENS  but  also  loops  involving  the  coeliac  and 

mesenteric ganglia and the paravertebral ganglia.  

  The  parasympathetic  system  generally  stimulates  motility  and  secretion,  while  the 

sympathetic system generally acts in an inhibitory manner 

Peristalsis 

  Peristalsis is a reflex triggered by gut wall distension, which consists of a wave of circular 

muscle contraction to propel contents from the oesophagus to the rectum. 

  It can be influenced by innervation but functions independently. 
  It results from a basic electrical rhythm originating from the interstitial cells of Cajal in the 

circular layer of intestinal smooth muscle.  

  These are stellate cells of mesenchymal origin with smooth muscle features, which act as 

the ‘pacemaker’ of the gut 

Migrating motor complexes 

  Migrating motor complexes (MMC) are waves of contraction spreading from the stomach 

to  the  ileum,  occurring  at  a  frequency  of  about  5  per  minute  every  90  minutes  or  so, 
between meals and during fasting. 

  They may serve to sweep intestinal contents distally in preparation for the next meal and 

are inhibited by eating. 

 


background image

 

13 

Investigation Of Gastrointestinal Disease 

  A wide range of tests are available for the investigation of patients with gastrointestinal 

symptoms.  

  These can be classified broadly into  tests of structure,  tests for infection and tests of 

function. 

Imaging  Plain X-rays 

Plain X-rays of the abdomen are useful in the diagnosis of intestinal obstruction or paralytic 
ileus, where dilated loops of bowel and (in the erect position) fluid level may be seen.  

Calcified lymph nodes, gallstones and renal stones can also be detected.  

 


background image

 

14 

 

Tests of function 

  A number of dynamic tests can be used to investigate aspects of gut function, including 

digestion, absorption, inflammation and epithelial permeability.  

  Some of the more commonly used ones .  
  In the assessment of suspected malabsorption, blood tests (full blood count, erythrocyte 

sedimentation  rate  (ESR),  C-reactive  protein  (CRP),  folate,  vitamin  B12,  iron  status, 
albumin, calcium and phosphate) are essential, And endoscopy is undertaken to obtain 
mucosal biopsies. 

  Faecal calprotectin is very sensitive at detecting mucosal inflammation. 

Gastric emptying 

This  involves  administering  a  test  meal  containing  solids  and  liquids  labelled  with  different 
radioisotopes and measuring the amount retained in the stomach afterwards  

It is useful in the investigation of suspected delayed gastric emptying (gastroparesis) when other 
studies are normal. 

Colonic and anorectal motility 

A plain abdominal X-ray taken on day 5 after ingestion of different-shaped inert plastic pellets on 
days 1–3 gives an estimate of whole gut transit time.  


background image

 

15 

The test is useful in the evaluation of chronic constipation, when the position of any retained 
pellets  can  be  observed,  and  helps  to  differentiate  cases  of  slow  transit  from  those  due  to 
obstructed defecation.  

The mechanism of defecation and anorectal function can be assessed by anorectal manometry, 
electrophysiological tests and  defecating proctography. 

 

 


background image

 

16 

 

 


background image

 

17 

 

 

 


background image

 

18 

 

 


background image

 

19 

 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 6 أعضاء و 199 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل