SSA opgave om alkohol

Side 1

Indholdsfortegnelse.

Indledning side 1

Problemformulering side 1

Alkohol side 2

Promilleberegning side 3

Alkohol som næringsstof side 4

Rusmidlers optagelse, fordeling og udskillelse side 5

Centralnervesystemet side 6

Psykisk afhængighed side 7

Fysisk afhængighed side 9

Natrium-kaliumpumpen side10

Konklusion side12

Litteraturliste side12

Bilag1 side13

Side 2

Naturfagsopgave SSA Feb. 03

[navn fjernet] og [navn fjernet]

1

Indledning

Vi har valgt at undersøge hvordan indtagelse af alkohol påvirker centralnervesystemet, samt hvilke konsekvenser denne påvirkning giver på længere sigt, om det f.eks. vil have indflydelse på den enkeltes arbejde, uddannelse og familie. Vil det mon være nogle af de borgere vi kommer i berøring med i vores arbejde. Vi vil se på hvilke skader alkohol påfører centralnervesystemet, og herunder vil vi komme ind på evt. ændringer der sker i

synapsen, og i Na^{+} /K^{+} pumpen.

Problemformulering

Hvorfor er alkohol giftig for kroppen? Hvordan kan det være at nogen mennesker nærmest kun lever af alkohol? Hvordan er disse menneskers centralnervesystem blevet påvirket efter flere års misbrug? Vil skaderne kunne genoprettes, eller er færdighederne tabt for altid?

Side 3

Naturfagsopgave SSA Feb. 03

[navn fjernet] og [navn fjernet]

2

Alkohol

Når man siger alkohol tænker de fleste mennesker på et enkelt stof, nemlig etylalkohol eller etanol, som er det kemiske stof der indgår i alkoholiske drikke. I virkeligheden er alkoholer en gruppe kemiske stoffer. Det eneste andet stof i den gruppe af stoffer, som har interesse i denne forbindelse, er metylalkohol eller metanol, som også kaldes ”træsprit”. Det har en vis lighed med alkohol og en vis berusende virkning, men det er stærkt giftigt og kan give blindhed og i større doser dødelig forgiftning. Etylalkohol har den kemiske formel C H OH og er opbygget således:

2 5

H H

| |

H – C – C – OH

| |

H H

Metanol har tilsvarende formlen CH

3

OH, og er opbygget således:

H

|

H – C – OH

|

H

Etanol er en væske, som kan blandes med vand i alle forhold. Den er lettere end vand, idet 1 l ætanol kun vejer lige knapt 880 g, hvor en l vand vejer 1000 g. hvis man blander en ½ l etanol og ½ l vand, får man 1 l væske, som vejer 900 g. I virkeligheden får man lidt mindre end 1 l, fordi molekylerne i de to slags væsker pakker sig lidt tættere, men det er kun en lille forskel, som specielt ved lavere koncentrationer at alkohol, ikke spiller nogen væsentlig rolle. Det spiller derimod en rolle, om man angiver styrken af væsken i såkaldt volumen-procent eller i vægt-procent. I volumen-procent eller helt

nøjagtigt i volumen/volumen-procent, d.v.s volumen-alkohol pr. volumen blanding

bliver alkoholstyrken 500 ml i 1000 ml blanding eller 50 %. hvis man ser på

vægt/volumen-procent, bliver det 400 g alkohol i 1000 ml blanding eller 40 %.

Side 4

Naturfagsopgave SSA Feb. 03

[navn fjernet] og [navn fjernet]

3

Alkoholen nedbrydes i leveren, det sker ved hjælp af nogle helt specielle enzymer, som kun findes i leveren. Den kemiske proces der foregår i leveren ser således ud:

C H -OH → CH - COH + 2H

2 5 3

Alkohol → Acetaldehyd + brint

CH - COH + 2H +2O → CH - COOH + H O

3 3 2

Acetaldehyd + brint + ilt → eddikesyre + vand

CH - COOH + O → 2CO + 2H O

3 2 2

Eddikesyre + ilt → kuldioxid + vand

Det ses at alkohol nedbrydes over acetaldehyd og eddikesyre. Herfra til kuldioxid og vand ligesom de fleste andre næringsstoffer.

Promilleberegning

Over et kvarter indtager Alice 2 almindelige øl. Dette svarer til en alkoholmængde på

24 gram. Alice vejer 58 kg vil dette give en promille i blodet på 0,75.

Dette er beregnet på følgende måde:

Alkohol fordeler sig i kroppens vand. Dette udgør ca. 68% af legemsvægten hos mænd og ca. 55% hos kvinder. Alice vejer 58 kg, så de 24 g alkohol vil fordele sig således:

58 × 0,55 = 31,9 kg = 31,9 liter vand.

De 24 g alkohol vil altså fordeles i 31.900 g vand

24/31.900 = 0,00075

Promille betyder pr. tusind. Der er således 0,75g alkohol pr. 1.000 g vand ~ 0,75 ‰ En tilsvarende udregning på Jeanette der vejer 74 kg ville give 0,58 ‰

En mand på 80 kg ville få 0,44 ‰ i blodet af de samme 2 øl.

Side 5

Naturfagsopgave SSA Feb. 03

[navn fjernet] og [navn fjernet]

4

Alkohol som næringsstof.

Alkohol er, sammenlignet med alle andre rusmidler, noget helt specielt.

For det første er alkoholmolekylet lille og kan derfor let passere biologiske membraner.

For det andet kan alkohol, som tidligere nævnt, blandes med både fedt og vand. Dette har betydning, når alkohol skal passere gennem fedtlaget i cellemembranerne. Det gælder nemlig, at jo lettere et stof blandes med fedt, jo lettere trænger det gennem cellemembranerne. Alkohol er det eneste rusmiddel der opfylder begge betingelser.

Stoffet trænger derfor hurtigt igennem cellemembranen. Alkoholen vil desuden, p.g.a.

sin høje blandbarhed med vand, fordele sig i alt det vand, som er i kroppen (kroppens vandfase), hvilket svarer til ca. 60 % af vores vægt.

For det tredje er der det specielle ved alkohol, at der skal indtages relativt store mængder af stoffet for at opnå en ruspåvirkning. De fleste vil f.eks. føle sig påvirket af fem øl, hvilket svarer til ca. 60 gram rent alkohol. Indtagelse af 60 gram amfetamin, heroin, eller kokain ville være dødeligt.

Den store mængde alkohol, som indtages, betyder at alkohol også får betydning som næringsmiddel og energikilde.

• 1 g alkohol indeholder 7 kalorier, eller knapt 30 kJ.

• 1 g fedt indeholder 9 kalorier eller ca. 38 kJ.

• 1 g kulhydrat indeholder 4 kalorier eller ca. 17 kJ.

• 1 g protein indeholder 4 kalorier eller ca. 17 kJ.

Det ses således, at alkohol har et endda højt næringsindhold, og at 10 daglige genstande med ca. 100 g alkohol, giver ca. 700 kalorier eller ca. 3000 kJ og således tilfører

organismen omkring 1/4 af et nogenlunde normalt døgnforbrug.

Side 6

Naturfagsopgave SSA Feb. 03

[navn fjernet] og [navn fjernet]

5

Rusmidlernes optagelse, fordeling og udskillelse

Alkohol indtages gennem munden. Det optages meget let fra fordøjelseskanalen, og noget optages allerede i mavesækken, men det meste gennem tyndtarmsvæggen ligesom andre næringsstoffer. Alkohol transporteres derefter med blodet rundt til kroppens forskellige organer. Det passerer let ind i hjernen og påvirker derved hurtigt centralnervesystemet.

Efterfølgende skal stofferne igen fjernes fra kroppen. De biologiske processer, der her er tale om, kaldes absorption (optagelse), distribution (fordeling), metabolisme

(nedbrydning) og udskillelse.

(Billedkilde www.sst.dk)

De steder, hvor pilene går fra blodet til et organ eller omvendt, skal rusmidlerne passere biologiske membraner. En sådan membran kan bestå af et eller flere lag celler. Da rusmidlerne for det meste passerer igennem cellerne og ikke imellem dem, bliver det cellemembranerne, der udgør den fælles barriere.

Kroppen kan skaffe sig af med ca. 8 gram alkohol pr. time. Dermed bliver vi i stand til rimelig præcist at beregne, hvor lang tid der går, inden en given alkoholmængde er ude af kroppen.

Side 7

Naturfagsopgave SSA Feb. 03

[navn fjernet] og [navn fjernet]

6

Centralnervesystemet.

Nervesystemet inddeles i tre grupper, den viljestyrede del der kontrollerer muskelbevægelser, den sensoriske del der registrerer sanseindtryk og den sidste del, det autonome nervesystem der regulerer de funktion der foregår i kroppens organer.

Nervesystemet er opbygget af nerveceller der hver især er beskyttet af en cellemembran denne har en lipofil del som vender ind mod kernen og en hydrofil del der vender væk fra kernen. Nerveceller – neuroner har vi 1000 milliarder af, hver enkelt af disse består af et cellelegeme hvor der findes cellekernen, i denne findes DNA, denne indeholder de genetiske informationer der bestemmer hvordan den enkelte celle fungerer ned til mindste detalje. Neuronet har nogle udløbere – akson. Nervecellerne kommunikerer med hinanden, ved at den første neuron via akson udsender elektriske impulser, kemiske stoffer og transmitter stoffer som bl.a. serotonin, dopamin og GABA, disse opfanges så af den næste neuron igennem dennes dendrit og sådan fortsætter processen.

En neuron afgiver altid det samme transmitter stof, den kan ikke skifte fra f.eks.

serotonin til dopamin. En neuron har altid kun en akson men kan have op til flere hundrede dendritter. Imellem alle disse neuroner ligger nogle særlige støtte celler, der har til opgave at holde sammen på det hele, dendritterne og aksonerne tilsammen udgør så det vi kalder en nerve.

Gennem dette netværk af neuroner transporteres beskeder til hjernen, hjernen analyserer så disse beskeder og sikrer at handlingen bliver udført.

Transmitterstoffernes opbygning:

(Billedkilde www.sst.dk)

Side 8

Naturfagsopgave SSA Feb. 03

[navn fjernet] og [navn fjernet]

7

Synapsespalten: (billedkilde www.sst.dk)

I. Afgivelse af transmitterstoffer

II. Diffusion over den synaptiske spalte sker hurtigt, hvorefter tredje fase indtræder.

III. Det udskilte dopamin binder sig til dopamin-receptorer i den postsynaptiske membran.

IV. Samtidig med at dopamin bliver udskilt til den synaptiske spalte, begynder der en genoptagelse af stoffet.

Psykisk afhængighed.

Der er to former for afhængighed ved alkohol, den psykiske og det fysiske.

Den psykiske afhængighed er, når man har en fortsat trang til alkohol på trods af ophørt

forbrug, misbrugeren kan have meget svært ved at modstå denne trang selv om han/hun

godt kender konsekvensen ved fortsat at indtage alkohol, de ved de risiker en truende social nedtur med tab af familie, job og helbred, men alligevel fortsætter mange med at drikke.

Jo tidligere men starter med at indtage alkohol i store mængder, jo større risiko vil der være for at blive afhængig.

Side 9

Naturfagsopgave SSA Feb. 03

[navn fjernet] og [navn fjernet]

8

Årsagen til denne psykiske afhængighed er at alkohol påvirker nogle bestemte områder i hjernen, disse områder er hjernens belønnings system, dette omfatter nogle neuroner i midten af hjernen der kaldes ventrale tegmentale area (VTA). Herfra går der nerver til en anden gruppe af neuroner til et område af mellemhjernen kaldet nucleus accumbens, fra dette område er der forbindelse til frontale cortex. Kommunikationen mellem disse områder foregår vi ved hjælp af transmitterstoffet dopamin, ved indtagelse af alkohol går nogle af de kemiske processer ind og sætter sig på dopamin-receptorerne og alkoholen lammer derved kommunikationen imellem centrene.

Belønningssystemet har til opgave at sikre vores overlevelse, når vi føler sult, tørst og lyst til seksuelt samvær. Opfyldes disse behov ikke bliver vi rastløse, irritable og aggressive. Det er en tilstand der kan få et menneske til at foretage grænseoverskridende ting for at få opfyldt sig behov. Det kan f.eks. være den psykiske afhængighed af alkohol der fremprovokerer disse reaktioner.

Ved at opfylde sin trang til alkohol, fjernes det fysiske ubehag, der indtræder så et psykisk velvære som afslappethed og ro.

Alkohol har en sulthæmmende virkning, idet den går ind og påvirker belønningssystemet på samme måde som maden ville have gjort det. Derved udebliver lysten til, og det psykiske behov for at spise.

(Billedkilde www.sst.dk)

Angivelse af de vigtigste områder, der indgår i belønningssystemet.

Side 10

Naturfagsopgave SSA Feb. 03

[navn fjernet] og [navn fjernet]

9

Fysisk afhængighed.

Den fysiske afhængighed opstår fordi

– receptorerne i centralnervesystemet påvirkes af alkoholen, hvordan denne påvirkning sker vides endnu ikke da der er tvivl om hvor på receptorerne alkoholen binder sig. Man ved at receptorernes ionkanal (der hvor ionerne kan trænge igennem cellemembranerne) påvirkes af alkoholen, ved denne påvirkning kan Cl-ioner komme ind i cellerne, derved bliver miljøet i cellerne mere negativt, og det bliver mere vanskeligt for cellerne at udløse et aktionspotentiale, dette medfører så en påvirkning af de ca. 20% af hjernen hvor neuronerne har GABA – receptorer i deres A cellemembran. Derfor bliver alkoholens skade på centralnervesystemet stor. Et af de områder af hjernen der specielt påvirkes er lillehjernen hvor musklernes bevægelse koordineres, ved indtagelse af alkohol hæmmes den finere koordination af musklerne, derved bliver ens bevægelser usikre og upræcise, f.eks. som når man kommer beruset hjem fra byen og ikke kan ramme nøglehullet i hoveddøren.

Ved indtagelse af større doser alkohol end sundhedsstyrelsens genstandsgrænse, som er

21 genstande for mænd og for kvinder 14 genstande om ugen, vil det kunne føre til alvorlige skader på organismen. De organer der skades er dem der har en stor blodgennemstrømning, og derved udsættes for en større alkoholkoncentration, end organer med mindre blodgennemstrømning. Disse organer er bl.a. leveren

(leverbetændelse, leversvigt m. m.), bugspytkirtlen (betændelse i bugspytkirtlen) og hjertet (ødelæggelse af hjertemuskulaturen, forstyrret hjerterytme).

Se Bilag 1, for yderligere skader på organer og centralnervesystemet.

Hvorfor denne afhængighed opstår kender man heller ikke svaret på, men man mener det kan skyldes alkoholens stimulerende virkning på centralnervesystemet.

Når man har indtaget alkohol gennem flere uger, vil der optræde abstinenssymptomer når indtagelsen ophører. Disse er blandt andet kuldegysninger, svedeture, hovedpine, kramper, syns - og følehallucinationer (oplevelsen af ting der ikke eksisterer som f.eks.

insekter der kravler under huden) m.m. disse symptomer vil forsvinde igen ved indtagelse af alkohol. Delirium tremens er den værste form for abstinenser man kender, og den kræver indlæggelse, da tilstanden kan føre til døden.

Side 11

Naturfagsopgave SSA Feb. 03

[navn fjernet] og [navn fjernet]

10

Natrium-kalium pumpen.

Neuronet er, som tidligere nævnt, omgivet af en cellemembran. I membranen findes

indbygget en særlig natrium-kalium pumpe. Pumpen er i stand til at flytte Na^{+} -ioner

              +                                            +
ud af cellen og K -ioner ind i cellen. Hver gang pumpen har flyttet tre Na -ioner ud af

                              +
cellen, har den kun transporteret to K

-ioner ind. Dette giver efterhånden en lavere koncentration af positive ioner inde i cellen. D.v.s. at én milliliter væske uden for cellen indeholder flere positive ioner end én milliliter væske inde i cellen. Man siger således, at neuronets indre miljø er blevet negativt i forhold til omgivelserne, og dermed eksisterer der en spændingsforskel mellem de to sider af cellemembranen. I hvile eksisterer der en spændingsforskel på ca. -70 mV mellem cellens indre og omgivelserne.

(billedkilde www.sst.dk)

Dette er nervecellens hvilemembranpotentiale. Ionerne kan bevæge sig gennem cellemembranen, hvis denne tillader det. Det er den elektriske energi, der kan få ionerne

Side 12

Naturfagsopgave SSA Feb. 03

[navn fjernet] og [navn fjernet]

11 til at flytte sig, signalet, der udløser ionernes bevægelse, er en ændring i

cellemembranen. Her åbnes nemlig nogle særlige Na^{+} -kanaler, som Na^{+} -ionerne

strømmer ind igennem. Herved udlignes spændingsforskellen mellem det indre og det

                                                                 +
ydre miljø. Der bliver oven i købet kortvarigt positivt på indersiden, hvorefter Na -

kanalerne lukkes igen. Ændringen i spændingsforskellen over membranen fører til, at

            +                                       +
der åbnes for K -kanaler. Dette resulterer i en strøm af positive K -ioner ud af cellen.

Denne ændring af spændingsforskellen over membranen får nærliggende kanaler til at åbne sig, dermed opstår den elektriske bølge der kan bevæge sig langs aksonet.

Der sker følgende: I neuronet er hvilemembranpotentialet -70 mV. Når et molekyle

                                               +
binder sig til receptoren, åbnes en kanal, hvorved f.eks. Na -ioner strømmer ind i

cellen. Herved bliver det indre miljø mindre negativt (depolariseres). Først når så mange receptorer er blevet påvirket, at spændingsforskellen når op på ca. -55 mV, sker der noget. Ved denne værdi, som kaldes tærskelværdien, sættes nerveimpulsen i gang.

Sammenfattende kan man sige, at neuronerne har et hvilemembranpotentiale på -70

mV. Dette opretholdes af Na^{+} /K^{+} -pumpen, som sikrer at cellens indre miljø er negativt i

forhold til omgivelserne. Når tilstrækkeligt mange af neuronets receptorer aktiveres, ændres membranpotentialet. Ved en tærskelværdi på ca. -55 mV udløses en elektrisk impuls – et aktionspotentiale. Slutteligt sker der en repolarisering af neuronet, hvorved forstås, at hvilemembranpotentialet genetableres. Repolariseringen forårsages af en

udadgående strøm af K^{+} -ioner.

Alkohol påvirker, bl.a. ionkanalreceptorerne. Det mener man er årsagen til, at alkohol virker stimulerende i små doser.

Alkohol har generelt en virkning på alle cellemembraner i hele kroppen. Der er tale om, at alkohol, p.g.a. sin gode opløselighed i fedt, kan ændre cellemembranernes fysiske egenskaber. Membranerne bliver populært sagt mere flydende, fordi de fosfolipider, som indgår i konstruktionen, får en anden kemisk sammensætning. Resultatet bliver en anden gennemtrængelighed (permeabilitet) gennem cellemembranen med den konsekvens, at fedtopløselige stoffer endnu lettere passerer.

Nogle undersøgelser har vist, at alle biologiske membraner i organismen ændres i deres opbygning efter længere tids alkoholpåvirkning. Cellerne prøver at modvirke det ved at ændre membranernes sammensætning af lipid og protein, hvorved den normale

Side 13

Naturfagsopgave SSA Feb. 03

[navn fjernet] og [navn fjernet]

12 transport af ioner og næringsstoffer påvirkes i negativ retning. Konsekvensen bliver dels en dårligere regulering af spændingsforskellen mellem cellens indre og ydre miljø, dels en ændret funktion af receptorerne i cellemembranen. Slutresultatet kan blive, at cellen går til grunde.

Side 14

Naturfagsopgave SSA Feb. 03

[navn fjernet] og [navn fjernet]

13

Konklusion.

Vi er igennem dette projekt blevet bevidste om hvorfor alkohol er giftigt for kroppen, vi har fundet ud af i hvor stor grad nervesystemet nedbrydes af alkoholen. Vi har opdaget at man faktisk ikke ved ret meget om præcis, hvordan centralnervesystemet påvirkes, da hjernen endnu ikke er blevet kortlagt, med hensyn til hvor på receptorerne alkoholen binder sig. Man ved at hvis der opstår skader på nervecellerne er disse gået tabt, og andre celler vil til en vis grænse kunne gå ind og erstatte disse funktioner, men tabte færdigheder kan ikke genoprettes.

Vi er blevet overrasket over hvor skadeligt alkohol er, og hvordan det langsomt kan nedbryde hele kroppen.

Vi har opdaget at alkohol påvirker belønningssystemet på samme måde som maden gør, derfor oplever alkoholikeren ikke den psykiske sultfornemmelse, samtidig indeholder alkohol næringsstoffer så ved tilstrækkelig stort forbrug, kan man få dækket sit daglige energibehov.

Det har været et spændende emne at arbejde med, vi har fået svar på mange af vores spørgsmål, selvom forskerne endnu ikke har svaret på alle vores spørgsmål. Vi er under opgaven stødt på mange interessante emner vi gerne ville have haft med i denne opgave, så vi har haft svært ved at begrænse vores projekt.

Litteraturliste: www.sst.dk - Henrik Rindom, rusmidlernes biologi.

Social og sundhedsstyrelsens publikation

Side 15

Naturfagsopgave SSA Feb. 03

[navn fjernet] og [navn fjernet]

14

Medicinske skader ved alkoholisme Bilag 1 (billedkilde www.sst.dk)

Nervesystemet Abstinenssyndrom, hallucinationer, kramper, delirium tremens Vitaminmangel syndrom (Wernick-Korsakoff)

Degeneration af lillehjernen

Forgiftning af hjernen, betinget af leversvigt

Psykiske lidelser

Søvnbesvær

Ødelæggelse af nerverne, i specielt benene

Mave/tarm Halsbrand, infektion af mavesækkens slimhinde

Øget cancer-risiko i mundhule, strubehoved og spiserør

Åreknuder i spiserøret og endetarm

Diarré

Betændelse i bugspytkirtlen

Fedtlever, der fører til bindevævsforandringer (levercirrose)

Leversvigt

Hjerte | Øget hjertefrekvens, forstyrret hjerterytme

Ødelæggelse af hjertemusklen

Smerter fra hjertet

Forhøjet blodtryk

Metabolisk | Nedsat blodsukker

effekt

Nedsat dannelse af proteiner

Ophobning af fedt i leveren

Nedsat magnesium og fosfat i blodet

Øget dannelse af ketonsyrer

Hormoner | Nedsat testosteron (impotens)

Muskler/knogler Muskeldegeneration

Afkalkning af knogler

Blod | Nedsat antal blodplader

Forandringer i de røde blodlegemer

Foster | Hæmmet vækst

Mental retardering

Misdannelser

Side 16

Naturfagsopgave SSA Feb. 03

[navn fjernet] og [navn fjernet]

15