Kiedy pies ma problemy z trzustką…

Tytułem wstępu o dzielnym chirurgu i traperze z dziurą w brzuchu.

Trzustka była od zarania dziejów tajemniczym narządem o nieznanych funkcjach. Wiedziano o niej tyle, co zobaczono na sekcji – ciemnoróżowy, cienki pasek rozłażącej się w palcach tkanki, który okazalej prezentował się jedynie u nieboszczyków prowadzących co bardziej swawolny żywot, suto zakrapiany alkoholem. Tak było do lat 20. XIX w., czyli do czasu badań amerykańskiego medyka, Williama Beaumonta, zresztą bardzo przypadkowo rozpoczętych.

Tekst: prof. dr hab. Romuald Zabielski

Katedra Chorób Dużych Zwierząt z Kliniką, Instytut Medycyny Weterynaryjnej SGGW w Warszawie

dr Joanna Zarzyńska redaktor naczelna

Otóż pewnej nocy wezwano Beaumonta do trapera postrzelonego w brzuch w czasie awantury w knajpie. Kula przebiła mu powłoki brzuszne i ścianę żołądka, ale szczęśliwie nie naruszyła aorty ani innych żywotnych organów. Ku ogólnemu zdziwieniu, człowiek ten przeżył operację usunięcia kuli, tyle że rana nijak nie chciała się wygoić i tuż pod mostkiem utworzyła się trwała przetoka żołądkowa. Można było do niej zajrzeć, pooglądać ścianę żołądka, odessać ze środka płyn na czczo, ale i treść, co pojawia się po jedzeniu, a nawet sięgnąć głębiej przez odźwiernik do dwunastnicy, by zebrać porcję ciemnej, zielonkawej żółci czy odrobinę przezroczystego soku trzustkowego. 

Myśliwy, jako że nie mógł polować, bo siły go opuściły, a rana wymagała regularnej pielęgnacji, przystał na układ z medykiem i przez kilka lat służył mu jako królik doświadczalny w badaniach. To były pierwsze w historii, regularnie i planowo prowadzone badania nad fizjologią trawienia! Owocem tych badań była książka Experiments and Observations on the Gastric Juice, and the Physiology of Digestion, którą William Beaumont wydał w 1838 r. Pierwsza naukowa monografia o wynikach badań nad istotą wydzielania soków trawiennych, głównie soku żołądkowego, i o trawieniu pokarmów. Można w niej też znaleźć kilka opisów doświadczeń nad wydzielaniem soku trzustkowego. Beaumont jako pierwszy powiązał eksperymentalnie soki wydzielane przez trzustkę człowieka z procesami rozpadu składników pokarmu w jelicie. Badania Beaumonta zostały niedługo potem podchwycone w wielu ośrodkach uniwersyteckich, m.in. w Ameryce, Rosji, Niemczech, Anglii, Austro-Wegrzech, ale z oczywistych względów trudno było gdzie indziej o taki dar, jaki spadł Amerykaninowi nie tyle z nieba, co ze stołu biesiadnego na podłogę, i to z ołowianą kulką w brzuchu. 

Zaczęto więc poszukiwać odpowiedniego modelu zwierzęcego do badań i niejako z wyboru takim modelem okazał się pies – zwierzę ogólnie dostępne, stosunkowo łatwe w utrzymaniu i prowadzeniu na nim badań fizjologicznych. W podsumowaniu ponad stu kolejnych lat należy uznać, że pies odegrał olbrzymią rolę w rozwoju nowoczesnej fizjologii i medycyny. Szczury i myszy jako zwierzęta laboratoryjne pojawiły się w badaniach blisko sto lat po badaniach Beaumonta. Cała współczesna kardiologia, neurologia, a szczególnie postęp, jaki dokonał się w gastroenterologii, swoje podstawy zbudowały na wiedzy o czynnościach narządów wewnętrznych psów. Dzisiaj z tej wiedzy czerpiemy, często nie zdając sobie z tego sprawy. Nic też nie jest za darmo, pies wiele na tym zyskał – weterynaria uzyskała cenną wiedzę niezbędną do diagnostyki i leczenia wielu chorób u tego gatunku.

Wydzielanie soku trzustkowego

Każdy pewnie słyszał coś o psach Pawłowa, ale pewnie mniej osób wie, że Iwan Pawłow, rosyjski fizjolog, który w 1904 r. otrzymał nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny, nie pracował wyłącznie nad odruchowym wydzielaniem śliny. Opracowana przez Pawłowa metoda chirurgiczna umożliwiająca zbieranie soku żołądkowego, żółci i soku trzustkowego u świadomych psów zarówno przed, jak i po jedzeniu bardzo przysłużyła się do poznania procesów wydzielniczych przewodu pokarmowego. Podczas badań okazało się, że u psów na czczo sok trzustkowy jest wydzielany w niewielkiej ilości, a w chwili wyczucia pokarmu zmysłami węchu, wzroku czy smaku wydzielanie to zaczyna wzmagać się, zanim jeszcze pokarm dostanie się do żołądka. To pobudzenie Pawłow nazwał fazą głowową wydzielania – zależną od nerwów błędnych, którymi informacje nerwowe biegną od mózgu do trzustki i powodują krótkotrwały wzrost wydzielania soku bogatego w enzymy trzustkowe. Do zniesienia fazy głowowej wydzielania wystarczyło przerwać przewodzenie impulsów w nerwach błędnych. 

Druga faza – żołądkowa, faza najsilniejszego pobudzenia wydzielania następuje, kiedy pokarm trafi do żołądka i zaraz za nią pojawia się faza trzecia, jelitowa, najdłuższa i związana z przemieszczeniem treści pokarmowej do jelita cienkiego i trawieniem jej przez enzymy soku trzustkowego. Po fazie jelitowej trwającej kilkadziesiąt minut wydzielanie soku trzustkowego obniża się do poziomu wyjściowego. Pawłow udowodnił rolę odruchów nerwowych z udziałem nerwów błędnych w sterowaniu wydzielania trzustkowego, ale niemal równocześnie prowadzone badania przez Brytyjczyków, Williama Baylissa i jego szwagra Ernesta Starlinga, wykazały udział sekretyny, odkrytego przez nich hormonu produkowanego w błonie śluzowej dwunastnicy, w wydzielaniu soku trzustkowego. Badacze ci za odkrycie sekretyny zostali uhonorowani Nagrodą Nobla w 1902 r. 

Jak łatwo przewidzieć, utworzyły się dwa przeciwne obozy – zwolenników teorii nerwowej i teorii hormonalnej wydzielania soku trzustkowego. W ciągu kolejnych kilkudziesięciu lat lepiej poznano przebieg dróg nerwowych oraz odkryto wiele (blisko 50) hormonów żołądkowo-jelitowych, w znakomitej większości o budowie peptydowej. Jednak dopiero w latach 90 XX w. pojawiły się badania wskazujące, że zarówno jedni, jak i drudzy mieli wiele racji. Obowiązująca od tego czasu kompromisowa teoria neurohormonalnej regulacji soku trzustkowego łączy drogi nerwowe oraz peptydy żołądkowo-jelitowe wytwarzane w ścianach przewodu pokarmowego w jeden zintegrowany mechanizm regulacyjny. W międzyczasie zmieniono określenie „hormony jelitowe” na „jelitowe peptydy regulacyjne” po to, aby podkreślić ich lokalne działanie na terenie żołądka i jelit, nieprzystające do klasycznej definicji hormonu. 

Neurohormonalna regulacja soku trzustkowego

W największym skrócie mechanizm neurohormonalny polega na pobudzaniu składnikami pokarmu komórek błony śluzowej jelita, szczególnie wyspecjalizowanych komórek enteroendokrynnych, do wytwarzania peptydów jelitowych (m.in. sekretyny i cholecystokininy), które po uwolnieniu z komórki oddziałują w pobliżu na swoiste receptory zlokalizowane na zakończeniach aferentnych (czuciowych) włókien nerwowych, którymi informacja na zasadzie łuku odruchowego dociera do efektorów umieszczonych na obszarze trzustki. Włókna odruchu mogą być zarówno krótkie – drobne połączenia nerwowe między jelitem a trzustką, jak i długie – przez nerw błędny. Ten długi fizjologiczny odruch jest ważną składową osi mózgowo-jelitowej regulującej przyjmowanie pokarmu, jak i procesu trawienia w przewodzie pokarmowym. 

Wydzielanie soku trzustkowego w okresie trawiennym podlega autokorekcie przez mechanizm sprzężenia zwrotnego. Jednym z takich czynników korygujących w tym mechanizmie jest „peptyd monitorujący” uwalniany w soku trzustkowym do dwunastnicy. W okresie trawiennym, kiedy w jelicie jest dużo białek pokarmowych, trypsyna soku trzustkowego angażuje się w ich trawienie i zostawia nietknięty peptyd monitorujący, który z kolei pobudza komórki wytwarzające cholecystokininę do zwiększenia wydzielania enzymów trzustkowych. Kiedy z czasem zostaje coraz mniej pokarmu do strawienia, trypsyna coraz intensywniej zabiera się za trawienie peptydu monitorującego i tym samym wyłącza stymulację peptydem monitorującym komórek produkujących cholecystokininę i wydzielanie soku obniża się. Kolejnym ważnym elementem regulacji neurohormonalnej jest mechanizm hamujący pobudzenie wydzielnicze na końcowym etapie trawienia, w którym istotną rolę odgrywają peptydy hamujące wydzielanie soku trzustkowego (peptyd glukagonopodobny-2 i polipeptyd YY), uwalniane pod wpływem treści pokarmowej napływającej do dalszej części jelita czczego i do jelita krętego (tzw. ileal brake). 

W podsumowaniu tej części należy podkreślić, że neurohormonalne mechanizmy wydzielania soku trzustkowego angażują wiele narządów i struktur anatomicznych – mózg, drogi nerwowe autonomicznego układu nerwowego oraz struktury przewodu pokarmowego – żołądek, dwunastnicę, wątrobę, jelito czcze, kręte oraz okrężnicę, zatem dysfunkcje któregokolwiek z nich będą odbijały się na wielkości wydzielania trzustkowego. Na przykład w zapaleniach jelit wydzielanie soku trzustkowego będzie hamowane, nierzadko w sposób drastyczny, przez uwalniane czynniki humoralne zapalenia. Podobnie silne hamowanie wydzielania soku trzustkowego będzie towarzyszyło infekcjom bakteryjnym wywołanym np. enteropatogennymi szczepami pałeczki okrężnicy lub salmonelli. Konsekwencją silnego efektu hamującego wydzielanie soku trzustkowego przez lipopolisacharydy (LPS) pałeczek okrężnicy będzie zaburzenie procesu trawienia w świetle jelita, a biorąc pod uwagę fakt, że taki stan przebiega zazwyczaj z zahamowaniem motoryki jelitowej, to pojawia się jeszcze problem szybkiego rozwoju drobnoustrojów na pożywce z niestrawionych składników treści pokarmowej.

Ilość i skład soku trzustkowego „gdy mi ciebie zabraknie…”

Rodzi się też pytanie, ile soku trzustkowego wydziela się w czasie każdego pobudzenia pokarmem? Precyzja mechanizmów neurohormonalnych nie mierzy się z precyzją szwajcarskiego zegarka i pozwala na wydzielanie soków trawiennych z pewnym naddatkiem, ale zgodnie z fizjologiczną zasadą Jareda Diamonda „enough, but not too much” dlatego, że niedobór soków trawiennych jest bardziej niebezpieczny niż ich nadmiar. Niedobór będzie wiązał się z upośledzonym trawieniem, głównie tłuszczów (i biegunką tłuszczową), natomiast krótkotrwały nadmiar soku trzustkowego nie pociąga za sobą niekorzystnych efektów, co najwyżej pewna ilość energii zostanie zmarnowana na wytworzenie enzymów proteo-, lipo-, nukleo- i amylolitycznych oraz elektrolitów i wody przez część zewnątrzwydzielniczą trzustki.

W zdrowym jelicie jest wiele mechanizmów zabezpieczających ten narząd przed działaniem enzymów trzustkowych. Jedynie w dłuższej perspektywie nadmierna eksploatacja trzustki może przynieść jednoznacznie negatywne konsekwencje. Warto też wiedzieć, że trzustka jest narządem nieparzystym i ma pewne, lecz ograniczone, możliwości regeneracji po jej uszkodzeniu lub wycięciu. Jak wykazały badania i praktyka kliniczna, usunięcie około 70% miąższu trzustki nie powoduje większych problemów z trawieniem pokarmu. W warunkach fizjologicznych do takich okresów, kiedy wydzielany nadmiar soku jest najmniejszy, należy okres wzrostu i intensywnej przebudowy trzustki u szczeniąt, w czasie przejścia z żywienia mlekiem matki na pokarm stały. Pokarm zwierząt dorosłych wymaga większej ilości enzymów trzustkowych z uwagi na mniejszą strawność pokarmu mięsnego niż mleka i także nieco innego składu enzymów, głównie proteolitycznych i lipolitycznych. W tym czasie część zewnątrzwydzielnicza trzustki musi zatem zwiększyć produkcję enzymów, a także zaadaptować skład produkowanych enzymów trzustkowych do pokarmu zwierząt dorosłych.

W odróżnieniu od zwierząt roślinożernych, u których adaptacja trzustki do zmian rodzaju pokarmu jest ważnym zagadnieniem, trzustka zdrowego psa stosunkowo łatwo i szybko adaptuje się do zmian w udziale i zawartości różnych białek i tłuszczów w pokarmie. Dzięki obecności amylazy w soku trzustkowym organizm psa ma zdolność trawienia niewielkich ilości wysokocząsteczkowych węglowodanów w pokarmie w postaci warzyw i surowców zbożowych. Jednakże trzustka psa nawet po dłuższej adaptacji nie pozwoli na pełne spożytkowanie wysokowęglowodanowej diety, charakterystycznej dla zwierząt wszystkożernych, z człowiekiem na czele. Stąd też nigdy ciastko czy cukierek nie będą zdrową i chętnie akceptowaną przez trzustkę nagrodą dla naszego ulubieńca. Niewielki udział włókna pokarmowego w diecie reguluje motorykę przewodu pokarmowego, ale niech nikt nie myśli, że pies będzie podobnie sprawnie trawił wielocukry, jak zwierzęta roślinożerne. Szczególnie składniki pokarmowe uwięzione w pułapce roślinnej ściany komórkowej nie będą wykorzystywane. 

Oddzielnej uwagi wymagają psy starsze, u których procesy trawienia zachodzą z mniejszą sprawnością, czemu winny jest nie tylko sam wiek i osłabione procesem starzenia organizmu motoryka przewodu pokarmowego i wydzielanie soków trawiennych, lecz także wcześniej przebyte choroby, jak i zaburzenia metaboliczne oraz zmiany w składzie mikrobiomu jelitowego.

Trawienie śniadania, trawienie kolacji – czyli o pojemności wydzielniczej trzustki

Wróćmy jeszcze do samego wydzielania soku trzustkowego w ciągu doby. Otóż badania z końca XX w. u ludzi, u których rejestrowano wydzielanie soku trzustkowego sondą wprowadzoną do dwunastnicy, wykazały, że odpowiedź na poranne śniadanie, mimo że najskromniejsze pod względem ilości pobranych kalorii i białka, była silniejsza niż na podany w połowie dnia lunch, a wieczorna kolacja (najbardziej kaloryczne i obfite danie dnia) wywołała najsłabszą reakcję wydzielniczą. Wyjaśnieniem tego zjawiska może być brak odpowiedniego czasu między posiłkami na pełne odtworzenie zapasu enzymów wydzielniczych w ciągu dnia, podczas gdy w nocy jest go o wiele więcej na syntezę enzymów soku trzustkowego. Na potwierdzenie tego powtarzalne, częste podawanie peptydów jelitowych (np. sekretyny i cholecystokininy) szczurom powoduje sukcesywne obniżanie odpowiedzi wydzielniczej, ale jeśli zwiększyć dawki obu peptydów na dawki farmakologiczne, można doprowadzić do ostrego zapalenia trzustki. Czy można doprowadzić do takiej sytuacji pokarmem? Przez tydzień, dwa nie, ale długotrwałe żywienie pokarmem wybitnie silnie stymulującym wydzielanie trzustkowe może pociągać za sobą takie niebezpieczeństwo. 

Wydzielanie trzustkowe w okresie międzytrawiennym – czas relaksu?

Na zakończenie jeszcze nieco o wydzielaniu soku trzustkowego w okresie międzytrawiennym. Jak wcześniej wspomniano, w okresie trawiennym, w fazach głowowej, żołądkowej i jelitowej wydziela się znaczna część dobowej produkcji soku trzustkowego, u psa średniej masy żywionego raz dziennie może to być znacznie więcej niż połowa całej dobowej aktywności wynoszącej do około 1 litra soku trzustkowego. Tym, jak kształtuje się wydzielanie międzytrawienne soku trzustkowego, jako pierwszy zainteresował się Wasilij von Boldyreff, pierwszy asystent profesora Pawłowa, który był odpowiedzialny za funkcjonowanie zwierząt przygotowywanych do badań noblisty. W swoich doświadczeniach von Boldyreff zauważył, że przy próżnym żołądku i jelicie wydzielanie soków trawiennych (soku żołądkowego, trzustkowego i żółci) wykazuje cykliczny i przejściowy wzrost wydzielania, mniej więcej co dwie godziny, i że te aktywności pojawiają się zaraz po serii regularnych skurczów w żołądku i dwunastnicy. Praca von Boldyreffa na ten temat, samodzielnie opublikowana w języku niemieckim w 1910 r., szybko poszła w zapomnienie. Dopiero w latach 70. XX w. wygrzebało ją z archiwów kilku badaczy, którzy następnie powtórzyli badania von Boldyreffa i uzyskali takie same wyniki, jak uczeń Pawłowa, zarówno na ludziach, jak i na psach. 

Pełną treść artykułu znajdziesz w numerze Pies Rasowy 33/2021!