Hoofdstuk 10 Voeding en Vertering PDF

## Hoofdstuk 10 Voeding en Vertering ### 10.4 Overgewicht en Vet Eten **Dik-dun-dik** Onderzoekers gaven erg dikke muizen een streng dieet. Na enige tijd zagen deze muizen er net zo uit als hun soortgenoten die nooit dik geweest waren. Waarden zoals glucosegehalte van het bloed bleken gelijk. Maar...

## Hoofdstuk 10 Voeding en Vertering ### 10.4 Overgewicht en Vet Eten **Dik-dun-dik** Onderzoekers gaven erg dikke muizen een streng dieet. Na enige tijd zagen deze muizen er net zo uit als hun soortgenoten die nooit dik geweest waren. Waarden zoals glucosegehalte van het bloed bleken gelijk. Maar kregen de ex-obese muizen de kans, dan aten ze zich in een mum van tijd weer dik. Daarna transplanteerden de onderzoekers darmbacteriën van de oorspronkelijk dikke muizen naar magere muizen. Die aten zich vervolgens helemaal bol. De darmflora van muizen beïnvloedt blijkbaar hun eetlust. Je leert dat overgewicht samenhangt met veel factoren en dat vetten lastiger zijn af te breken dan koolhydraten en eiwitten. **Dik door voedsel, DNA of bacteriën** Te veel koolhydraten eten leidt tot de productie van vetten en daarmee tot dikke muizen. Bij mensen gebeurt hetzelfde. Te veel koolhydraatrijk voedsel (en te weinig bewegen), leidt tot overgewicht. Dat geldt niet voor alle koolhydraten. Cellulose is prima voedingsbron voor sommige micro-organismen, maar jij hebt er niets aan. Mensen kunnen namelijk geen cellulase maken: we hebben het gen voor dit enzym niet. Anders maakt zelfs sla eten je dik. Voor een belangrijk deel bepaalt je DNA wat je wel of niet kunt verteren. Lactose uit de moedermelk bijvoor-beeld, kunnen de meeste baby’s prima afbreken. Maar vanaf 3 jaar kunnen de cellen van veel mensen het gen voor lactase niet meer aflezen. Melk is dan voor hen geen geschikt voedingsmiddel meer. Drinken zij toch melk, dan krijgen ze buikpijn door het gas dat ontstaat doordat darmbacteriën de lactose gaan vergisten. Darmbacteriën zijn een belangrijk deel van je microbioom, alle micro-organismensoorten die in en op je lichaam leven. In je darmen leven zo’n 10^14 bacteriën. Het grootste deel hiervan leeft in je dikke darm (§2, bron 18). Zo zijn er soorten die plantenvezels afbreken tot kleine vetzuren met slechts een paar C- atomen. Je darmcellen nemen die vetzuren op, gebruiken een deel ervan en brengen de rest in je bloed. Heb je die bacteriesoorten, dan neem je meer energierijke stoffen op uit je voedsel dan andere mensen die dezelfde plantenvezels eten. Omdat de soortensamenstelling van persoon tot persoon verschilt, is je darmflora net zo uniek als je vinger-afdruk. Het is lastig te zeggen welke combinatie van soorten je dik maakt. Bovendien is de soortensamenstelling niet constant. Zo hebben de Hadza, een stam uit Tanzania, elk half jaar een andere darmflora. In de droge tijd eten zij veel vlees, eiwitten. Dan lijkt de samenstelling van hun darmflora op die van westerse mensen. In de regentijd eten zij veel bessen en honing. Die bevatten vooral koolhydraten. Dan hebben de Hadza veel darmbacteriën die bij ons totaal ontbreken. Naast de invloed van voedsel verandert je microbioom door medicijngebruik, beweging, leeftijd, stress en ziekten. ### 10.5 Opname van voedingsstoffen **Gezondouder** Door het Lifelines-onderzoek hoopt het team van Groningse wetenschappers bij te dragen aan het gezond ouder worden van mensen. Tijdens het leven verandert door allerlei omstandigheden de soortensamenstelling van de darmflora. Dat is niet altijd gunstig voor een evenwichtige opname van voedingsstoffen. Het team hoopt de samenstelling van de darmflora bij te sturen. Dan kunnen mensen van elke leeftijd voldoende geschikte stoffen uit hun voedsel opnemen. Je leert hoe je vanuit je darmen voedingsstoffen opneemt. **Darmbacteriën maken het verschil** Uit onderzoeken blijkt keer op keer dat mensen de stoffen die darmbacteriën maken, opnemen en dat die stoffen ons beïnvloeden. De variabelen zijn echter talrijk. Kinderen hebben andere darmbacteriën dan ouderen en de darmflora tussen obese en slanke mensen verschilt. Bacteriën blijken betrokken bij het ontstaan van diabetes type 2. Er is een overeenkomst: al die stoffen gaan vanuit het verteringskanaal via darmepitheelcellen naar het bloed. **Bouw darmepitheel** De opname van voedingsstoffen vindt vooral plaats in het grote geplooide oppervlak van de dunne darm. Ook de villi en de darmepitheelcellen met hun geplooide uitstulpingen, de microvilli, dragen bij aan de grote opnamecapaciteit (§2, bron 23). De opname van voedingsstoffen heet resorptie. Resorptie vindt vooral plaats via transporteiwitten (H2). Kleine moleculen, zoals glucose en aminozuren, passeren via deze eiwitten het membraan van de darmepitheelcellen. Om te voorkomen dat allerlei moleculen en darmbacteriën tussen de cellen door het lichaam binnengaan, zijn alle darmepitheelcellen strak met elkaar verbonden door middel van tight-junctions (eiwitstructuren, bron 23). De cellen vormen een ondoordringbare laag tussen het darmlumen en het interne milieu. **Opname van wateroplosbare voedingsstoffen** De opname van wateroplosbare voedingsstoffen via een darmepitheelcel verloopt in twee stappen: allereerst vanuit het darmlumen (bron 11) via de microvilli de cel in en vervolgens aan de andere kant de epitheelcel uit via de weefselvloeistof naar het bloed. Voor het transport van de meeste van deze voedingsstoffen is de aanwezigheid van een Na+-gradiënt essentieel. Aan de bloedvatkant heeft het celmembraan van een darmepitheelcel Na+-K+-pompen (bron 23), die Na+-ionen actief de cel uitpompen en K+-ionen de cel in. Een dergelijke vorm van cotransport waarbij stoffen samen in tegengestelde richting bewegen, heet antiport. Dit kost ATP. Door de lage concentratie Na+ in de cel binden Na+-ionen aan de kant van het darmlumen aan een speciaal transporteiwit in het membraan, dat vervolgens ook glucose (of een aminozuur of een nucleotide) bindt. Die binding verandert de vorm van het transporteiwit. Glucose en Na+-ionen komen aan de binnenkant van het membraan vrij, in het grondplasma van de cel (bron 23). Het transporteiwit springt daarbij terug in zijn oude vorm. Een dergelijke vorm van cotransport, waarbij stoffen samen in dezelfde richting bewegen, heet symport. Deze stap kost zelf geen energie, de voorbereiding wel en daarom heet het ook wel secundair actief transport. Aan de andere kant van de darmcel gaat glucose nogmaals door het celmembraan, via een transporteiwit dat alleen glucose doorlaat. Dit is gefacitiliteerd, passief transport (H2 en bron 23). Andere transporteiwitten nemen vitaminen op. Tegelijk met de voedingsstoffen nemen de epitheelcellen door osmose (H2) veel water op (bron 23) uit het darmlumen, wat ze via de weefselvloeistof weer afgeven aan het bloed. **Opname van vetoplosbare voedingsstoffen** De opname van producten van de vetvertering door de darmepitheelcellen wijkt af van de wateroplosbare stoffen. Vetzuren met twaalf of minder C- atomen zijn, net als de fosfaatgroepen van de fosfolipen in het celmembraan (H2, Binas 79D), naar de watermoleculen in de omgeving. Zij vormen de buitenkant van de vetdruppel. Veel vetmoleculen zijn gebouwd uit een molecuul glycerol met daaraan gekoppeld één, twee of drie, al dan niet verzadigde, vetzuurmoleculen: respectievelijk mono-, di- of triglyceriden (bron 19). De ladingverdeling in een watermolecuul is niet gelijkmatig. Water is een polaire stof. Het molecuul heeft een positief en een negatief geladen kant. Daardoor trekken watermoleculen elkaar aan, maar binden ze niet aan vetmoleculen. Gal helpt lipase om vetten in een waterige omgeving te verteren. Gal bevat onder andere galzure zouten, gemaakt uit cholesterol. De lever produceert voortdurend gal. Via de galgang stroomt dit naar de darm en naar de galblaas, de opslagplaats voor gal. Eet je veel vetten, dan trekt de galblaas samen en stroomt de gal de twaalfvingerige darm in (bron 10). Doordat de galzure zouten een polair en een apolair deel hebben, binden ze aan zowel water als aan vetten. De grote vetdruppels vallen uiteen in duizenden kleine vetdruppeltjes van enkele tientallen nanometers, de micellen. Er ontstaat een emulsie (bron 20, Binas 82F en G), een mengsel van vetten en water. De micellen geven een enorme vergroting van het vetoppervlak waar lipase sneller op kan inwerken. Naast galzure zouten bevat gal ook bilirubine. Dat ontstaat bij de afbraak van hemoglobine in de lever. In de dikke darm breken bacteriën bilirubine af. Dat geeft de ontlasting zijn bruine kleur. ### 10.3 Enzymen **Bacteriebehoefte bij muizen** Kweek je muizen zonder darmflora in een volkomen steriele omgeving, dan eten zij meer dan normaal. Hun behoefte aan energierijk voedsel is 30% hoger dan van hun soortgenoten mét darmbacteriën. Toch worden zij niet dikker. Muizen met darmbacteriën halen meer energie uit hun voedsel dan muizen zonder darmbacteriën. Dat heeft te maken met de verteringsactiviteit van de bacteriën. Je leert hoe organismen voedselmoleculen afbreken. **Zonder enzymen gaat het niet** Bacteriën in de dikke darm van de muizen breken bepaalde voor muizen onverteerbare suikers, zetmeel en vezels af. Bij die afbraak ontstaan kleine, energierijke moleculen. De bacteriën leven daarvan, maar ook de darmcellen van de muizen nemen deze moleculen op. Het levert de muizen zoveel energie, dat zij met minder eten toe kunnen dan hun soortgenoten zonder darmbacteriën. Niet alleen mensen, muizen en darmbacteriën gebruiken enzymen om grote moleculen af te breken: alle organismen doen dat. Enzymen zijn eiwitten die een bepaalde reactie versnellen zonder zelf te veranderen. Bij vrijwel elke chemische reactie in het lichaam is een enzym betrokken. Vaak is de naam van het enzym afgeleid van de stof die het enzym omzet, met de uitgang -ase. Zo zet amylase de stof amylose (zetmeel) om en zet lipase lipiden (vetten) om. Je lichaam bevat duizenden verschillende grote moleculen. Denk aan eiwitten, koolhydraten, DNA en vetten. De grondstoffen om deze macromoleculen op te bouwen haal je uit (verteerde) voedingsstoffen. Bij de vertering in je darmen verbreken de atoombindingen in de macromoleculen. Dit gaat niet vanzelf, het kost energie om de reactie te starten, de activeringsenergie. Voor het afbreken van koolhydraten, eiwitten of vetten is de activeringsenergie erg groot. De lichaamstemperatuur van 37 °C levert onvoldoende activeringsenergie voor een vertering die snel genoeg gaat. De vertering zou veel te langzaam gaan of stoppen. Enzymen helpen: zij werken als katalysator door de benodigde activeringsenergie te verlagen (bron 13). De reactie verloopt volgens vaste stappen. Het om te zetten macromolecuul, het substraatmolecuul, bindt aan het enzym. **Opname van water** Aan het eind van de dunne darm hebben de verteringssappen je voedsel onherkenbaar gemaakt. De voedingsstoffen zijn opgenomen. Wat overblijft nadat de verteringsproducten en 85% van het water zijn opgenomen, is een nog steeds waterige brij van niet verteerd voedsel met voedingsvezels en bacteriën. Langs een klep schuift deze brij de dikke darm in. Doordat de dunne darm en de dikke darm niet recht in elkaars verlengde liggen, heeft de dikke darm een 'blind eindigend' stuk. Dit is de blindedarm (bron 12). De wandcellen van de dikke darm nemen veel water op, zodat de ontlasting steeds meer indikt. In de endeldarm of het rectum sla je de ontlasting op tot je naar het toilet gaat. **Bacteriën in je maag-darmkanaal** In je verteringskanaal zijn overal bacteriën actief. Door het vocht, de warmte en de aanwezige voedselresten is de mondholte een ideale plaats voor micro-organismen. In tandplak bijvoorbeeld, kun je wel 10^11 bacteriën per mL aantreffen. Een van die soorten is Streptococcus mutans. Deze bacteriesoort zet sacharose om in melkzuur dat je tandglazuur aantast. Je speeksel doodt helaas niet alle bacteriën. En tandenpoetsen helpt ook niet altijd voldoende. In het maagzuur sterven veel bacteriën. Maar er zijn ook soorten die het zure milieu kunnen overleven, zoals melkzuurbacteriën (uit probiotica) en bacteriën die je ziek maken. Aan het einde van de dunne darm nemen de concentraties bacteriën weer toe. In de blindedarm en de dikke darm zijn opnieuw grote hoeveelheden aanwezig (10^11 per mL) en ook het grootste aantal soorten. Al deze bacteriën leven van organische stoffen uit het darmkanaal. Elk plekje van de wand is wel bezet door een bacterie. Veel van de in de dikke darm levende bacteriesoorten beïnvloeden je lichaam positief. Zo zijn bifidobacteriën waarschijnlijk betrokken bij de versterking van je immuunsysteem. Eigenlijk wil je die niet kwijt. Ook niet na een diarreeaanval, waarmee niet alleen de ziekmakende, maar ook de goede bacteriën verdwijnen. In de blindedarm en de appendix, het wormvormig aanhnangsel, blijven bacteriën aanwezig. Als het nodig is, kunnen zij de dikke darm snel herbevolken. ### 10.2 Verteringsstelsel **Grootschalig onderzoek** In 2006 startte in Groningen, Friesland en Drenthe het bevolkingsonderzoek Lifelines. Er zijn 167 000 mensen geselecteerd, die dertig jaar lang allerlei gezondheidsgegevens aan onderzoekers zullen leveren. Een deel van deze groep leverde ook een beetje ontlasting in bij de vragenlijst over darmklachten, gezondheid, leefomgeving en voeding. Hiermee hopen de wetenschappers een verband te vinden tussen de activiteit van de darmbacteriën en gezond ouder worden. Een goede kennis van de verteringsorganen waarin de bacteriën leven, is van groot belang. Je leert wat de functie is van de organen van je verteringsstelsel. **Ontstaan van de ontlasting** Uit een schepje ontlasting kun je veel informatie halen. Ontlasting ontstaat tijdens een 8,5 m lange reis van je voedsel door verschillende organen van je verteringsstelsel. Onderweg is er van alles met je eten gebeurd. Grote moleculen in je voedsel zijn afgebroken door enzymen. Zetmeel bijvoorbeeld is door amylase afgebroken en vetten door lipase. De afbraak van moleculen uit het voedsel door enzymen heet vertering. Maar jij bent niet de enige die van jouw voedsel leeft. Ook bacteriën doen dat. In je maag-darmkanaal leven meer dan 500 soorten. In het schepje ontlasting zijn alle soorten darmbacteriën in jouw darmen terug te vinden. **Mondholte** De reis van je voedsel begint in de mond. Je eet een boterham en je kiezen malen het brood in kleine stukjes. Deze mechanische verkleining maakt de vertering van het voedsel gemakkelijker. Al die kleine stukken hebben samen een groot oppervlak. Zo kunnen de enzymen uit het speeksel de voedingsstoffen in de boterham beter bereiken. Er zijn zes grote speekselklieren (Binas 82C). Daarnaast zijn er heel veel kleinere speekselkliertjes, die in de wangen en in het slijmvlies onder de tong liggen. Samen maken zij meer dan 1 L speeksel per dag. Speeksel bevat onder andere: het enzym amylase, dat zetmeelmoleculen in het brood afbreekt, slijm waardoor je voedselbrokken makkelijker kunt doorslikken, eiwitten met een mondbacterie- en schimmeldodende werking. Lang niet alle bacteriën gaan dood. In tandplak bijvoorbeeld blijven er heel veel in leven. **Een eendaagse reis** Tijdens de slikreflex duwt je tong het voedsel naar achteren, de slokdarm in. Daarbij sluit het strotklepje de luchtpijp en sluit de huig de neusholte af (bron 6). De volgende stap in de vertering gaat beginnen (bron 7). Spieren in de wand van je slokdarm duwen de voedselbrokken naar beneden. Dat gebeurt met peristaltische bewegingen. Bij deze bewegingen trekken lengtespieren vóór de voedselbrok samen, waardoor er ruimte ontstaat. **Maag** Na het passeren van de slokdarm komt het voedsel in het derde orgaan: de maag (bron 7). Met sterke spieren kneedt de maag de voedselbrokken en vermengt ze met maagsap, afkomstig uit de talloze maagsapklieren in de maagwand (bron 9). Per dag maken deze klieren zo’n 2,5 L maagsap. Het maagsap bestaat uit drie klierproducten: zoutzuur (HCI), afgescheiden uit dieper gelegen cellen van de maagsapklieren. De pH van het maagsap is laag (1,5-3,5). Het zoutzuur laat eiwitten opzwellen, zodat enzymen er beter bij kunnen. Verder speelt zoutzuur een rol bij het activeren van eiwitsplitsende enzymen en bij het doden van veel bacteriën. pepsinogeen, een inactief pro-enzym, ook gemaakt door dieper gelegen cellen van de maagsapklieren. Onder invloed van het zoutzuur ontstaat hieruit het actieve peptase (pepsine, Binas 82E, F en G) dat eiwitten afbreekt tot polypeptiden. slijm, gemaakt door cellen dichtbij de uitgang van de maagsapklieren. Het maagslijmvlies bedekt de binnenkant van de maag en beschermt de cellen van de maagwand tegen het zoutzuur en peptase. Aan de bovenkant sluit een kringspier de maag af van de slokdarm, aan de onderkant gebeurt de afsluiting door de kringspier van de maagportier (bron 9). Deze kringspieren voorkomen dat de zure voedselbrij terug naar de slokdarm gaat of ongehinderd de twaalfvingerige darm instroomt. ## Hoofdstuk 10 Voeding en Vertering (cont.) ### 10.1 Je lichaam en je voedsel **Dik of dun** 'Hij doet zeker veel aan sport, met zo’n lijf'. 'Elk pondje gaat door het mondje, dat zie je zo.' Een oordeel over andermans lichaam is snel gegeven. Toch is het niet zo eenvoudig. De relatie tussen lichaamsomvang, beweging en voedsel is duidelijk. Maar bij hoe je eruit ziet en hoe je functioneert, spelen meer factoren een rol. De kwaliteit van je voedsel en je genen hebben bijvoorbeeld ook invloed. Net als je darmbacteriën bepalen die voor een deel je omvang. Je leert hoe voedsel, je genen en je darmbacteriën jou beïnvloeden. **Je eigen darmbacteriën** De eerste darmbacteriën kreeg je van je moeder, tijdens en mogelijk ook al voor je geboorte. Onder andere via de moedermelk en contact met de borst, via de box en door knuffelen kwamen daar andere soorten bij. In de loop van je leven zijn daar nog meer soorten bijgekomen. Naar schatting heb je 500-1000 verschillende soorten in je darmkanaal: je darmflora. Ze zijn met veel: schattingen spreken over 100 000 miljard (10^14); dat is meer dan al je lichaamscellen bij elkaar. Samen wegen al die darmbacteriën meer dan een kilo. Een goede darmflora is belangrijk voor een goede vertering, stimuleert de ontlasting en speelt een rol bij de afweer. **Bacteriën stimuleren en weren** Met je voedsel krijg je nuttige, maar ook schadelijke bacteriën binnen. Gebruik je voedingsmiddelen zoals yoghurt en karnemelk, dan zijn dat vooral nuttige bacteriën. Deze bacteriën die je gezondheid bevorderen, kun je ook in capsules eten. Dit zijn probiotica (bron 1). Eet je voedingsmiddelen zoals uien, appels en prei, dan stimuleer je daarmee de groei van deze bacteriën. In deze producten zitten namelijk prebiotica, onverteerbare plantendelen waar nuttige bacteriën van leven (bron 1). Met je voedsel komen ook schadelijke bacteriën (en schimmels) je lichaam binnen. In het maagzuur gaan de meeste dood. Een goede hygiëne verkleint de kans dat je te veel van deze micro-organismen binnenkrijgt. Voedsel koelen, handen wassen, de snijplank schoonmaken en een schoon vaatdoekje gebruiken: alles helpt. **Groepen voedingsstoffen** Natuurlijk eet je niet om bacteriën binnen te krijgen. Je eet omdat het lekker is en je voedingsstoffen nodig hebt. Voedingsmiddelen bestaan uit de volgende voedingsstoffen (bron 2). Koolhydraten (Binas 67F) dienen als brandstof. Zij leveren energie in de vorm van ATP (H2). Je cellen gebruiken koolhydraten ook als bouwstof, bijvoorbeeld als onderdeel van receptoreiwitten (H2). Het koolhydraat glycogeen is een reservestof. **Opname van vetzuurmoleculen en monoglyceriden** Na opname van vetzuurmoleculen en monoglyceriden maken de darmepitheelcellen van de vetzuren met lange ketens nieuwe vetten, die verpakt in chylomicronen via de lymfevaten naar het bloed gaan. Dankzij hun zuurgroep, redelijk oplosbaar in het water van het grondplasma van de darmcel. Aan de andere kant van de cel komen ook zij in de weefselvloeistof. Vetzuren met lange koolstofketens volgen een andere route. De darmcel koppelt ze aan een glycerolmolecuul tot een nieuw vetmolecuul. Een aantal vetmoleculen vormt een vetdruppeltje (bron 24). De cel voorziet het in zijn Golgi-systeem van een enkelvoudige buitenlaag van fosfolipiden en eiwitmoleculen. Deze hydrofiele coating levert een chylomicron (bron 24) op. In de lichaamsvloeistoffen vervoeren chylomicronen vetachtige stoffen, zoals vetmoleculen, vetzuren, sommige vitaminen en cholesterol. De darmcellen scheiden de chylomicronen via exocytose uit naar de weefselvloeistof, waar ze in de lymfevaten van de darmvlokken komen. **De Lever** Via de weefselvloeistof en de bloedvaten van de darmvlokken (villi), die samenkomen in de poortader (H9), bereiken de opgenomen voedingsstoffen (waaronder glucose, Na+, vitaminen, kleine vetzuren en aminozuren) de lever. Dit orgaan houdt de concentraties voedingsstoffen in je bloed zo constant mogelijk. Daardoor zijn alle cellen in je lichaam verzekerd van een constante aanvoer van bijvoorbeeld brandstof. Je lever en je spieren bewaren een voorraad glucose in de vorm van de polysacharide glycogeen (Binas 67F). Grote vetzuren gaan via een omweg naar de lever. Via het lymfevatenstelsel (Binas 84N) reizen de chylomicronen naar de ondersleutelbeenaders (H9). **Tijdens hun verdere reis in het bloed geven ze aan verschillende organen vetzuren af (bron 25).** Ook de levercellen nemen vetzuren op, bewerken ze en maken ze klaar voor transport naar de rest van het lichaam. Dit gebeurt met behulp van transportblaasjes omhuld met lipoproteïnen (fosfolipiden gekoppeld aan eiwitten), vergelijkbaar met chylomicronen. Je bloed bevat meerdere typen blaasjes. De grote HDL-blaasjes ('high density lipoproteins') met veel eiwitten transporte-ren cholesterol uit de bloedbaan naar de lever. De kleine LDL-blaasjes ('low density lipoproteins') geven juist cholesterol af. Zijn er veel LDL-blaasjes, dan is de kans groot dat ze hun cholesterol afgeven aan de wanden van slagaders. Dat vergroot de kans op vetophoping (plaque-vorming, Hg) in de slagaders, die daardoor kunnen dichtslibben: atherosclerose.