Powerpoint Alcohol en Lever bij paragraaf 3.3

Rijden onder invloed
Module vwo
NLT
1
Alcohol en het menselijk lichaam
Wat doet de lever met alcohol?
2
Welke weg volgt alcohol
in het lichaam?
Net als ander voedsel en drank gaat de
verbruikte alcoholische drank via de slokdarm
naar de maag.
• Hier en in de twaalfvingerige darm worden
voedingstoffen door enzymen verteerd, dat wil
zeggen omgezet in kleinere moleculen.
• Alcohol, of ethanol, is een relatief klein
molecuul. Vertering is niet nodig, het molecuul
is klein genoeg om via het darmepitheel in het
bloed te kunnen belanden.
3
Welke weg volgt alcohol
in het lichaam?
Omdat ethanol zo klein is gebeurt de absorptie vanuit
de dunne darm in het bloed via diffusie.
De snelheid waarmee stoffen via diffusie verplaatst
worden is evenredig met de concentratieverschil. Hoe
meer ethanol er in het spijsverteringsstelsel aanwezig is,
des te sneller zal deze zich naar de bloedbaan
verplaatsen.
In principe stopt de diffusie op het ogenblik dat de
concentratie alcohol in de darminhoud en in het
bloedplasma gelijk zijn. Alcohol wordt vrij snel
afgebroken en dus aan het plasma onttrokken. Daarom
komt praktisch alle alcohol in het bloed terecht.
4
Welke weg volgt alcohol
in het lichaam?
Daarnaast beïnvloedt de hoeveelheid voedsel in maag
en darmen de snelheid waarmee ethanol in het bloed
terecht komt.
Meer voedsel veroorzaakt een verhoogde afscheiding
van spijsverteringssappen in maag en twaalfvingerige
darm. Dat geldt vooral voor vetrijk voedsel. De alcohol
wordt dus enigszins verdund en daardoor zal de
diffusiesnelheid iets lager worden.
Maar de maag is uiteraard ook langer bezig met zijn
verteringswerk. Daardoor komt de alcoholrijke
voedselbrij met enige vertraging in de dunne darm
terecht, waar de absorptie naar het bloed plaats vindt.
5
Welke weg volgt alcohol
in het lichaam?
Opgelet!
Het eten van een vette hamburger en veel friet met
mayonaise betekent niet dat je dan ook meer bier kunt
drinken!
Het duurt alleen iets langer voordat de effecten van
alcohol merkbaar zijn.
De kater
komt net iets later!
6
Welke weg volgt alcohol
in het lichaam?
Net als gewone voedingsstoffen zal alcohol
geabsorbeerd worden in het bloed, ter hoogte van de
darmvlokjes in de epitheellaag van de dunne darm.
Dit maakt het mogelijk om via een bloedafname de
‘bloed alcohol concentratie’ (BAC) te bepalen.
Het bloed vervoerd de geabsorbeerde alcohol dan door
het hele lichaam.
7
Welke weg volgt alcohol
in het lichaam?
Een klein gedeelte van de alcohol in het bloed wordt via
de longen uitgescheiden. Dat maakt het mogelijk om de
concentratie aan alcohol via een ademtest te bepalen.
Ook de nieren kunnen via de urine een geringe
hoeveelheid alcohol uitscheiden.
Zweet kan eveneens sporen alcohol vertonen.
Maar de lever speelt de hoofdrol:
tot 90% van de opgenomen alcohol wordt hier
afgebroken.
8
De lever
Ik wil eerst wat meer uitleg over de structuur van de lever.
Ik wil dadelijk informatie over de manier waarop de lever alcohol afbreekt.
9
Bouw van de lever
De lever is het grootste orgaan in het menselijk lichaam.
Hij bevindt zich aan de rechterkant, net onder het
middenrif en boven de maag. De lever heeft vele
functies, maar wat ons hier vooral interesseert is de
manier waarop de lever de kwaliteit van het bloed
controleert en regelt.
10
Bouw van de lever
De lever ontvangt zijn bloed via twee wegen:
De poortader voert bloed aan afkomstig van de
haarvaatjes rond de dunne darm. Dit bloed is
zuurstofarm, maar rijk aan voedingsstoffen die het
via absorptie opgenomen heeft uit de darminhoud.
11
Bouw van de lever
De lever ontvangt zijn bloed via twee wegen:
De leverslagader zorgt voor het zuurstofrijke bloed.
De levercellen verbruiken immers veel zuurstof. Via de
celademhaling maken zij voldoende energie vrij voor
hun vele activiteiten.
12
Bouw van de lever
Na bewerking door de levercellen wordt het bloed
afgevoerd via de leverader en de onderste holle ader
naar het hart.
13
Bouw van de lever
De duizenden lobjes waaruit de lever bestaat zijn zo
opgebouwd dat er een intens contact tussen bloed en
levercellen plaatsvindt.
14
Bouw van de lever
 De levercellen liggen straalsgewijze gerangschikt in leverbalkjes.
 Door de haarvatvertakkingen van de leverpoortader
en van de leverslagader
vloeit het bloed tussen de leverbalkjes naar het midden van het lobje.
 Daar wordt het terug afgevoerd via een haarvaatje van de leverader.
15
Bouw van de lever
Dit optimale contact tussen het bloed en de levercellen
zorgt voor een efficiënte uitwisseling van stoffen,
waarbij de samenstelling van het bloed door de lever
bijgestuurd wordt.
16
Wat doet de lever met alcohol?
Pure ethanol kan als brandstof gebruikt worden. Zelfs
dranken met een hoog alcoholgehalte kunnen gebruikt
worden om te ‘flamberen’.
De energie uit ethanol kan door het lichaam ook nuttig
gebruikt worden.
De levercellen maken alcohol onschadelijk door
omzetting van ethanol naar een stof, die dan verder kan
verbrand worden in de gewone aërobe ademhaling.
Dit proces gebeurt in stappen en elk van deze stappen
is natuurlijk weer een enzymatisch proces.
17
Wat doet de lever met alcohol?
Nu gaan we dit proces stap voor stap onderzoeken. We
bekijken telkens welke enzymen een rol spelen en waar
in de cel de deelstappen uitgevoerd worden.
18
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap
De omzetting van ethanol in ethanal
H
H
H
H
C
C
O
H
H
H
H
C
H
H
C
O
In een eerste stap wordt ethanol (ethylalcohol)
omgezet in ethanal (aceetaldehyd).
19
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap
De omzetting van ethanol in ethanal
CH3CH2OH
ethanol
CH3CHO
ethanal
2H
Welke atomen worden afgesplitst bij deze omzetting?
Inderdaad, twee waterstofatomen.
20
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap
De omzetting van ethanol in ethanal
Binnen de levercel kunnen deze waterstofatomen op
drie wijzen uit ethanol verwijderd worden:
- via het enzym alcoholdehydrogenase
- via het enzym katalase
- via het MEOS
21
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap, eerste systeem:
De omzetting van ethanol in ethanal
via het enzym alcoholdehydrogenase
Alcoholdehydrogenase (ADH) is een enzym dat zijn
werking uitvoert in het cytosol van de lever.
22
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap, eerste systeem:
De omzetting van ethanol in ethanal
via het enzym alcoholdehydrogenase
De waterstofatomen van ethanol worden overgedragen
aan NAD+. Dit complexe molecuul fungeert als
waterstofdrager in de aërobe ademhaling.
23
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap, eerste systeem:
De omzetting van ethanol in ethanal
via het enzym alcoholdehydrogenase
CH3CH2OH
CH3CHO
ADH
NAD+
NADH + H+
24
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap, eerste systeem:
De omzetting van ethanol in ethanal
via het enzym alcoholdehydrogenase
Veruit de meeste alcohol wordt door ADH of
alcoholdehydrogenase afgebroken, zeker in geval van
matige en sporadische alcoholconsumptie. Toch zijn er
individuele verschillen.
25
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap, eerste systeem:
De omzetting van ethanol in ethanal
via het enzym alcoholdehydrogenase
ADH is namelijk een complex enzym, opgebouwd uit
een drietal eiwiteenheden. Voor elk van deze drie
subunits bestaan er meerdere genetische varianten, die
in werkzaamheid van elkaar verschillen.
De combinatie van al deze eenheden tot het
uiteindelijke enzym, maakt een hele waaier aan
varianten van ADH mogelijk.
Voor ADH bestaat er bijgevolg een groot aantal isoenzymen.
26
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap, eerste systeem:
De omzetting van ethanol in ethanal
via het enzym alcoholdehydrogenase
Het bestaan van deze iso-enzymen, die niet allemaal
even efficiënt werken, is een eerste oorzaak dat de
tijdsduur om te ontnuchteren van individu tot individu
sterk kan verschillen.
Ook populaties onderling kunnen op dit gebied grondig
van elkaar verschillen. Bij Japanners komt een snelle
variant van ADH veel voor. Zo ontstaat er bij hen al snel
een hoge concentratie aan ethanal.
27
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap, tweede systeem:
De omzetting van ethanol in ethanal
via het enzym katalase
Katalase (= peroxidase) is een enzym dat zorgt voor de
afbraak van waterstofperoxyde (H2O2).
Deze zeer reactieve stof ontstaat als bijproduct bij
bepaalde oxidaties in de lever.
Het bevindt zich in de peroxisomen. Dat zijn
lysosoomachtige celorganellen binnen de levercellen.
28
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap, tweede systeem:
De omzetting van ethanol in ethanal
via het enzym katalase
2 H2O
Catalase
2 H2O2
O2
Katalase neutraliseert het schadelijke
waterstofperoxide; hierbij komt zuurstof vrij.
29
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap, tweede systeem:
De omzetting van ethanol in ethanal
via het enzym katalase
Het katalase is echter ook in staat om waterstofperoxide
te neutraliseren met behulp van ethanol. Daarbij
ontstaat eveneens ethanal
2 H2O
CH3CH2OH
H 2O 2
Catalase
CH3CHO
30
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap, tweede systeem:
De omzetting van ethanol in ethanal
via het enzym katalase
De H2O2-concentratie in het lichaam is gewoonlijk zeer
laag. Daarom is de hoeveelheid alcohol die via deze
weg afgebroken wordt zeer gering.
31
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap, derde systeem:
De omzetting van ethanol in ethanal
via het MEOS
Bij regelmatige, hoge alcoholconsumptie zullen de
levercellen alcohol via een derde manier gaan afbreken.
Het MEOS wordt ingeschakeld.
Microsomaal ethanol oxidizing system
32
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap, derde systeem:
De omzetting van ethanol in ethanal
via het MEOS
Dit MEOS bevindt zich in het glad endoplasmatisch
reticulum (S.E.R.), in microsomen.
33
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap, derde systeem:
De omzetting van ethanol in ethanal
via het MEOS
CH3CH2OH
O2
NADPH + H+
CH3CHO
2 H 2O
NADP+
34
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap, derde systeem:
De omzetting van ethanol in ethanal
via het MEOS
Bij chronisch alcoholgebruik wordt het MEOS de
belangrijkste afbraakweg voor ethanol (meer dan 60%).
Gewoontedrinkers zullen hierdoor in het begin minder
snel dronken worden. Dat effect wordt echter teniet
gedaan, als de lever beschadigd wordt door overdreven
drankmisbruik.
MEOS werkt niet specifiek: het breekt ook andere
stoffen af. Dat kunnen lichaamseigen stoffen zijn, maar
ook vreemde stoffen zoals bepaalde medicijnen.
35
Wat doet de lever met alcohol?
Eerste stap, derde systeem:
De omzetting van ethanol in ethanal
via het MEOS
Het MEOS wordt door overmatig alcoholgebruik
geactiveerd.
Eenmaal actief zal het MEOS nog geruime tijd blijven
werken, ook al stopt de persoon volledig met het
drinken van alcohol.
36
Wat doet de lever met alcohol?
Tweede stap
De omzetting van ethanal tot ethaanzuur
H
H
C
H
H
C
O
O
H
H
C
H
C
H
O
Het gevormde ethanal (aceetaldehyd) wordt nu verder
omgezet tot ethaanzuur (azijnzuur)
37
Wat doet de lever met alcohol?
Tweede stap
De omzetting van ethanal tot ethaanzuur
De omzetting tot ethaanzuur gebeurt in de
mitochondriën van de levercellen.
Het enzym dat deze omzetting uitvoert is het
aldehyddehydrogenase ALDH.
38
Wat doet de lever met alcohol?
Tweede stap
De omzetting van ethanal tot ethaanzuur
CH3CHO
CH3COOH
ALDH
NAD+
H 2O
NADH + H+
39
Wat doet de lever met alcohol?
Tweede stap
De omzetting van ethanal tot ethaanzuur
Ook van het ALDH-enzym bestaan er verschillende
varianten of iso-enzymen, die elk een andere
afbraaksnelheid hebben.
De meeste van de ALDH-varianten breken het
schadelijke ethanal sneller af dan het gevormd wordt
door ADH.
40
Wat doet de lever met alcohol?
Tweede stap
De omzetting van ethanal tot ethaanzuur
Gezien het schadelijke karakter van ethanal is dit maar
goed ook.
Een onwerkzaam ALDH komt veel voor onder de
Aziatische bevolking.
Geringe alcoholconsumptie brengt bij hen al snel een
aantal onaangename lichamelijke gebeurtenissen op
gang: rood worden, hoofdpijn, zweten, misselijkheid…
41
Wat doet de lever met alcohol?
Tweede stap
De omzetting van ethanal tot ethaanzuur
Bij het behandelen van alcoholisme dient men de
patiënten soms het geneesmiddel Disulfiram (Antabuse)
toe. Dit medicament blokkeert het ALDH zodat ethanal
zich ophoopt en gelijksoortige symptomen teweeg
brengt.
42
Wat doet de lever met alcohol?
Derde stap
De omzetting van ethaanzuur tot acetylco-enzymA
Het gevormde azijnzuur kan via bloed vanuit de lever
alle organen van het lichaam bereiken. Elke
lichaamscel kan azijnzuur binden aan het co-enzymA.
Zo ontstaat dan het acetylco-enzymA of geactiveerd
azijnzuur.
Acetylco-enzymA is een tussenproduct dat ook bij de
gewone aërobe ademhaling ontstaat.
Acetylco-enzymA wordt via de citroenzuurcyclus –
onderdeel van de aërobe ademhaling- verder
afgebroken tot CO2 en H2O.
43
Wat doet de lever met alcohol?
Toxische effecten van ethanal
Het tussenproduct ethanal ontstaat in het lichaam en is
duidelijk schadelijker dan ethanol zelf.
Een aantal gezondheidseffecten van alcoholmisbruik
zijn verbonden met de schadelijke eigenschappen van
ethanal.
44
Wat doet de lever met alcohol?
Toxische effecten van ethanal
Zo veroorzaakt ethanal vochtverlies van het lichaam. Dit
vochtverlies uit zich onder andere door hoofdpijn,
misselijkheid, braken, zweten, rood worden,versnellen
of vertragen van de hartslag, algemene spierzwakte,
ademhalingsmoeilijkheden.
Kortom, dit veroorzaakt het katergevoel.
Ethanal zorgt ook voor een verminderde aanmaak van
het mannelijk hormoon testosteron.
45
Wat doet de lever met alcohol?
Neveneffecten door de activatie van MEOS
Het MEOS als afbraaksysteem voor ethanol wordt pas
actief, als er regelmatig grote hoeveelheden alcohol
gedronken worden.
Wanneer iemand volledig stopt met drinken zal het
MEOS ook weer uitgeschakeld worden, maar pas na
enkele weken tot maanden is het systeem helemaal
uitgewerkt.
46
Wat doet de lever met alcohol?
Neveneffecten door de activatie van MEOS
Het MEOS zal ook stoffen die nuttig zijn voor het
lichaam, afbreken.
Personen met een drankprobleem hebben dikwijls een
tekort aan vitaminen. Deels komt dit door het
verwaarlozen van voeding (alcohol levert immers ‘lege
calorieën’). Bovendien breekt het MEOS een aantal
vitaminen (o.a. A, B6, D) af.
Het MEOS kan zelfs het mannelijke hormoon
testosteron omzetten tot vrouwelijke oestrogenen.
47
Wat doet de lever met alcohol?
Neveneffecten door de activatie van MEOS
Het MEOS kan het mannelijke hormoon testosteron
omzetten tot vrouwelijke oestrogenen.
48