Glashelder inzicht in dynamiek maagdarmkanaal

Glashelder inzicht in
dynamiek maagdarmkanaal
Peristaltiek
Maagdarmpassage
De darmwand wordt nagebootst met
flexibele kunststof hulzen, die samengeknepen worden met behulp van waterdruk; hiermee wordt de peristaltiek van
het maagdarmkanaal nagebootst.
De inhoud van maag en darm verplaatst zich,
vergelijkbaar met de werking van een werkelijk
maagdarmkanaal, in kleine porties door het
model heen. Dit gebeurt hier door de verticaal
geplaatste peristaltische kleppen.
Water toe- en afvoer
Wat gebeurt er precies in het maagdarmkanaal bij de vertering van voedsel of met
een ingenomen medicijn? Dat kan worden onderzocht met TIM, het TNO gastroIntestinal Model. Er zijn twee aparte simulatiemodellen: een voor de maag en de
dunne darm, TIM-1, en een voor de dikke darm, TIM-2. Deze modellen simuleren
niet alleen de werking van enzymen en gal bij lichaamstemperatuur, maar ook de
meest in het oogspringende activiteit van het maagdarmkanaal: het kneden en
transporteren van het voedsel. Dit zorgt voor een realistisch model, dat relatief
makkelijk kan worden aangepast aan verschillende onderzoeksvragen, of het nu
gaat om de spijsvertering van een baby of van een volwassene, of om het vrijkomen van een geneesmiddel uit een formulering. TIM-1 en TIM-2 zijn ook geschikt
voor maagdarmkanaalsimulaties van andere eenmagigen, zoals
honden.
Darminhoud
Met stikstofdruk
worden de
peristaltische kleppen
dicht gedrukt
Glas
Verteringssappen
De flexibele buis
sluit af door
stikstofdruk
Flexibele plastic huls
Toevoer van enzymen van speeksel, maagsap en pancreassap voor de vertering van
vetten, eiwitten en koolhydraten.
Darminhoud
TIM-2
Met een sensor in dit vaatje wordt continu
het volume in het colonmodel
gecontroleerd
Maag
Door de inhoud te doorborrelen
met stikstof wordt het colon vrij
van zuurstof gehouden
pH-elektrode
TIM-2 is een gesloten systeem en simuleert de
werking van het colon (dikke darm). Dit systeem
kan specifiek worden aangepast aan een te
onderzoeken doelgroep door de darmflora van
bijvoorbeeld een kind, een volwassene of zelfs
een hond te gebruiken.
Met een pH-elektrode
kan hier de zuurgraad
gemeten worden
Het onverteerde materiaal uit de dunnedarm
komt hier in het colonmodel
Duodenum
Duodenum
In de twaalfvingerige
darm wordt bicarbonaat toegevoegd om
de pH van aangevoerde maaginhoud
te laten stijgen tot 6,3,
samen met gal en
pancreassap.
Jejunum
Coloncompartiment
Membraansysteem
Jejunum
Een dialysesysteem simuleert
de absorptie van water, verteerde
voedingsstoffen en vrijgekomen
geneesmiddelen
door de darmwand
in jejunum en ileum.
In de nuchtere darm
wordt opnieuw een
klein beetje
bicarbonaat
toegevoegd; de pH is
daar 6,8.
Ileum
Dialyse
Ook in TIM-2 is een dialysesysteem aanwezig dat
de absorptie van water en moleculen (zoals
gevormd door de bacteriën in het colon) door de
darmwand van het colon simuleert.
Ileum
In de kronkeldarm
stijgt de pH tot 7,2
door weer een
toevoeging van
bicarbonaat.
Dialysesysteem
Darminhoud
Flexibele huls
Compartimenten
Ieder compartiment heeft zijn eigen specifieke
condities, zoveel mogelijk gelijkend op die van
een werkelijk maagdarmkanaal, bijvoorbeeld:
een vrijwel lege maag heeft een zeer lage pH,
terwijl tijdens het eten de maag-pH stijgt.
Lichaamstemperatuur
Het water dat gebruikt wordt om de peristaltiek te
simuleren houdt tegelijkertijd ook het model op
de juiste temperatuur: lichaamswarmte.
Watertoevoersysteem voor de
peristaltiek
Info: [email protected],
[email protected]