Medizinische Physiologie/Gastrointestinale Physiologie/Sekrete
Der Magen-Darm-Trakt wird täglich von etwa 10 Litern Flüssigkeit durchströmt, von denen nur etwa 2 Liter aufgenommen werden, der Rest sind Sekrete aus dem System selbst. Etwa die Hälfte, 3,5 Liter, wird von den exokrinen Drüsen, den Speicheldrüsen, dem Magen und der Leber abgesondert, die andere Hälfte wird von den Epithelzellen des Verdauungstrakts selbst abgesondert. Fast die gesamte Flüssigkeit wird resorbiert, so dass die Stuhlkügelchen nur bei Durchfall eine nennenswerte Menge an Flüssigkeit enthalten.
Um dies zu verdeutlichen, hat ein 70 Kilogramm schwerer Mensch etwa 42 Liter Flüssigkeit, so dass die Sekrete etwa ein Sechstel des Körpervolumens ausmachen. Der Blutkreislauf enthält etwa 3,5 Liter, so dass diese Sekrete das Doppelte des zirkulierenden Volumens des Körpers ausmachen. Eine mangelhafte Absorption der Darmsekrete kann daher zu einer schnellen Dehydrierung und einem Elektrolyt-Ungleichgewicht führen.
Die Sekrete bestehen aus Verdauungsenzymen, Schleim und erheblichen Mengen an Flüssigkeit und Ionen.
| Tagesvolumen | pH | |
|---|---|---|
| Speichel | 1000 | 6,0 – 7.0 |
| Magen | 1500 | 1.0 – 3.0 |
| Zwölffingerdrüsen (Zwölffingerdarm) | 200 | 8.0 – 9.0 |
| Pankreas | 1000-1500 | 8.0 – 8.3 |
| Galle | 1000 | 7.8 |
| Dünndarm | 1800 | 7.5 – 8.0 |
| Großdarm | 200 | 7.5 – 8.0 |
| Gesamt | 6700-7200 |
Arten von DrüsenBearbeiten
Im GI-Trakt finden sich verschiedene Arten von Drüsen:
- Einzellige Schleimdrüsen und Becherzellen.
- Grübendrüsen. Einstülpungen der Epithelien in die Submukosa. Im Dünndarm werden sie Krypten von Lieberkuhn genannt.
- Tiefe Röhrendrüsen. Diese befinden sich im Magen – die Magendrüsen – und im oberen Zwölffingerdarm – Brunners-Drüsen.
- Komplexe Drüsen, die Speicheldrüsen, die Bauchspeicheldrüse und die Leber. Die Speicheldrüsen und die Bauchspeicheldrüse sind zusammengesetzte Talgdrüsen.
Mechanismen der StimulationEdit
Die Stimulation erfolgt durch lokale Effekte, autonome Stimulation und Hormone
Lokale EffekteEdit
Die mechanische Anwesenheit von Nahrung bewirkt eine Stimulation nicht nur lokal, sondern auch in angrenzenden Regionen. Dies kann entweder ein direkter Effekt sein oder über das enterische Nervensystem erfolgen.
Autonome StimulationEdit
Die Stimulation des Parasympathikus führt immer zu einer erhöhten Sekretion. Die Stimulierung der Sympathikusnerven kann einige Sekrete erhöhen, verringert aber in der Regel die Durchblutung, was die Sekretion insgesamt verringert.
HormoneBearbeiten
Viele verschiedene Hormone beeinflussen die Sekretion. Sie werden in der regionalen Übersicht über die Sekretion betrachtet.
VerdauungsenzymeBearbeiten
Verdauungsenzyme werden von Drüsenzellen abgesondert, die das Enzym in sekretorischen Bläschen speichern, bis sie zur Freisetzung bereit sind. Diese Zellen zeichnen sich durch ein robustes raues endoplastisches Retikulum und zahlreiche Mitochondrien aus. Der Transport des Materials von den Ribosomen über das endoplasmatische Retikulum und den Golgi-Körper zu den sekretorischen Vesikeln dauert etwa 20 Minuten.
Beachten Sie das Vorhandensein von Nervenfasern auf der Basalseite der Zelle.
Wasser & ElektrolytsekretionBearbeiten
Drüsensekrete müssen neben den organischen Substanzen auch Wasser und Elektrolyte absondern. Die folgende Abbildung zeigt den wahrscheinlichsten Mechanismus dafür.
- Im Ruhezustand liegt das Ruhepotential der Membran bei etwa -30-40 mV
- Neurale Stimulation bewirkt einen Einstrom von -ve Chlorid-Ionen, wodurch das Ruhepotential um 10-20 mV sinkt
- Natrium-Ionen folgen dem elektrischen Gradienten nach unten. Der Zellinhalt wird hyperosmotisch.
- Wasser folgt. Der intrazelluläre Druck steigt
- Der erhöhte Druck öffnet die Öffnungen auf der apikalen Seite der Zelle und spült Wasser und Elektrolyte aus
Studien mit Mikroelektroden zeigen, dass der gesamte Prozess etwa eine Sekunde dauert!
Verdauungsenzyme des GI-TraktsBearbeiten
Die folgende Tabelle zeigt eine Übersicht über die Verdauungsenzyme des GI-Trakts:
| Ort | Enzymname | Wirkung |
|---|---|---|
| Speicheldrüsen | Amylase Lingual Lipase |
Stärke Triglyceride (begrenzte Wirkung) |
| Magen | Pepsin (Pepsinogen) Magenlipase |
Proteine |
| Pankreas | Amylase
Lipase & Colipase |
Stärke |
| Intestinales Epithel |
Enterokinase |
Aktiviert Trypsin |
Beachten Sie, dass sowohl im Magen als auch in der Bauchspeicheldrüse die eiweißverdauenden Enzyme in nicht-aktiver FormPepsinogen im Magen und Tripsinogen und Chymotripsinogen in der Bauchspeicheldrüse. Dies soll die Selbstverdauung verhindern. Sie werden dann im Lumen aktiviert, im Falle von Tripsinogen und Chymotripsinogen durch das Dünndarm-Enzym Enterokinase.
Verdauungshormone des GastrointestinaltraktesBearbeiten
Zahlreiche Hormone werden vom Gastrointestinaltrakt ausgeschieden. Hier eine Übersicht über die wichtigsten Hormone, die der Darm ausschüttet.
| Hormon | Ausgeschieden von: | Ziel(e) | Auslösende Reize | Wirkungen |
|---|---|---|---|---|
| Gastrin | G-Zellen des Magens | Histamin sezernierende und parietale Zellen des Magens | Peptide im Lumen | Erhöht die Säuresekretion im Magen und die Magenmotilität |
| Cholecystokinin (CCK) | Endokrine Zellen des Dünndarms | Gallenblase; Bauchspeicheldrüse; Magenmuskel | Teilweise verdaute Proteine und Fettsäuren im Zwölffingerdarm | Kontraktion der Gallenblase; hemmt die Magenentleerung; stimuliert die Sekretion von Pankreasenzymen |
| Sekretin | Endokrine Zellen des Dünndarms | Bauchspeicheldrüse; Magen | Säure und teilweise verdaute Proteine und Fettsäuren in Zwölffingerdarm und Dünndarm | Stimuliert Bikarbonatsekretion und Pepsinfreisetzung; hemmt die Magensäuresekretion, Galleausstoß |
| Motilin | Endokrine Zellen des oberen Dünndarms | Glattmuskel von Antrum und Duodenum | Fasten | Stimuliert Magenkontraktionen (Heißhunger) |
Secretin ist von besonderem historischem Interesse, da es das erste Hormon war, das 1902 entdeckt wurde
SchleimsekretionszellenBearbeiten
Schleim ist ein zähflüssiges Sekret, das zum Schutz und zur Schmierung dient. Er besteht hauptsächlich aus Glykoproteinen. Es wird von Schleimzellen im Magen und Becherzellen im Dünndarm gebildet. Bis zu 25 % der Darmepithelzellen sind Becherzellen, im Mund werden etwa 70 % des Schleims von den kleinen Speicheldrüsen abgesondert.
Schleim hat folgende Eigenschaften:
- Adhärente Eigenschaften, er haftet gut an Oberflächen
- Groß genug, um den Kontakt der meisten Nahrungspartikel mit dem Gewebe zu verhindern
- Schmiert gut – hat einen geringen Widerstand gegen das Abrutschen
- Stark resistent gegen Verdauungsenzyme
- Neutralisierende Eigenschaften. Neben einer pufferartigen Wirkung kann Schleim auch große Mengen an Bikarbonat enthalten.
Die Steuerung der Sekretion erfolgt durch eine Vielzahl von Neuropeptiden im enterischen Nervensystem, parasympathische Innervation und Zytokine aus dem Immunsystem.
Querschnitt durch die Villus mit Becherzellen
Elektrolyte und FlüssigkeitenBearbeiten
Ein großer Teil der 7 Liter besteht aus Wasser und Ionen. Die Ionenzusammensetzung variiert von Region zu Region.
- Die Azini der Speicheldrüsen sezernieren ein natrium- und chloridreiches Sekret, das dann in ein kalium, bikarbonatreiches Sekret umgewandelt, wenn es das Lumen und die Gänge der Drüsen hinunterwandert
- Die Oxyntischen Zellen des Magens sezernieren Salzsäure
- Die Schleimzellen des Magens sezernieren einen Schleim, der reich an Bikarbonaten
- Die Bauchspeicheldrüsengänge und -kanälchen sezernieren eine bikarbonatreiche Lösung
- Die Krypten des Liberkuhn des Dünndarms sezernieren eine Lösung, die kaum von interstitieller Flüssigkeit zu unterscheiden ist.
MundEdit
Die Speicheldrüsen bestehen aus den Ohrspeicheldrüsen, den submandibulären und den sublingualen Drüsen sowie aus zahlreichen kleineren Wangendrüsen, die sowohl seröse als auch mukoide Sekrete absondern. Die Ohrspeicheldrüsen sezernieren hauptsächlich seröses Sekret, die Wangendrüsen schleimiges Sekret und die sublingualen und submandibulären Drüsen eine Mischung aus beidem. Die Azinusdrüsen scheiden Proteine und eine Flüssigkeit aus, die in ihrer Konsistenz der interstitiellen Flüssigkeit ähnelt, und die Ausführungsgänge tauschen Natrium gegen Kalium und Bikarbonat gegen Chlor aus, wobei Speichel entsteht, der reich an Kalium- und Bikarbonationen ist.
Die Drüsen sezernieren zwischen 800-1500 ml pro Tag
Die Natriumionen werden aktiv rückresorbiert, und die Kaliumionen werden aktiv an der luminalen Seite der Zelle sezerniert, wobei ein Überschuss an Natriumrückresorption einen -70mV-Gradienten verursacht. Dies führt zu einer passiven Rückresorption von Chlor-Ionen. Bicarbonat-Ionen werden sowohl passiv ausgetauscht als auch aktiv im Austausch gegen Chlor ausgeschieden. Dies wird im folgenden Diagramm veranschaulicht.
Der Speichel enthält das Enzym Ptyalin, eine Amylase zum Abbau von Kohlenhydraten sowie eine Lipase.
Antibakterielle Wirkung des SpeichelsBearbeiten
Im Mund leben zahlreiche Bakterien, und eine wichtige Funktion des Speichels ist die Mundhygiene. Der Speichel enthält Thiocyanat, ein starkes antibakterielles Mittel. Die Lipase im Speichel baut auch die Zellwände von Bakterien ab und erleichtert den Übergang von Thiocyanat in die Bakterien.
Die Lipase ist eigentlich nicht sehr wichtig für die Verdauung von Nahrungsmitteln, die meisten Fettverdauung erfolgt durch die Enzyme der Bauchspeicheldrüse, aber sie ist wichtig in ihrer antibakteriellen und mundhygienischen Funktion.
Regulation der SpeichelsekretionEdit
Der Speichelfluss wird über das parasympathische System von den Speichelkernen im Hirnstamm gesteuert. Zu den Faktoren, die den Speichelfluss auslösen, gehören:
- Geschmacksreize, insbesondere der saure Geschmack
- Höhere Zentren, insbesondere Appetiterwartung, Gerüche und visuelle Anhaltspunkte
- Als Reaktion auf Signale aus dem Magen und dem oberen Magen-Darm-Trakt, insbesondere auf reizende Reize. Speichelfluss kann auch als Vorstufe zum Erbrechen auftreten.
Klinischer Hinweis – Sjögren-SyndromBearbeiten
Das Sjögren-Syndrom ist eine Autoimmunerkrankung, bei der Immunzellen die Speichel- und Tränendrüsen angreifen. Dies kann sich negativ auf die Mundhygiene auswirken und zu einer starken Kariesbildung führen.
Link zum Histologie-Präparat der Universität Ottawa
SpeiseröhreBearbeiten
Speiseröhrensekrete sind durchweg schleimig und unterstützen die Passage der Nahrung und schützen das untere Ende der Speiseröhre vor Magenreflux.
MagenBearbeiten
Der Magen eines Erwachsenen sondert an einem normalen Tag etwa 1500 ml Salzsäure, bikarbonatreichen Schleim und die Vorstufe des Verdauungshormons Pepsinogen ab. Pepsinogen wird durch die Säure des Magens zu seiner aktiven Form Pepsin aktiviert. Die G-Zellen sezernieren auch das Hormon Gastrin.
Die Magengruben des Magens öffnen sich zu verzweigten Drüsen: Pylorusdrüsen im antralen Teil des Magens; gastrische oder oxyntische (säurebildende) Drüsen im Fundus und Körper des Magens. Eine schematische Darstellung einer oxyntischen Drüse ist hier zu sehen (siehe auch Anatomie).
Die parietalen oder oxyntischen Zellen sezernieren Salzsäure; die peptischen oder Hauptzellen sezernieren Pepsinogen; die Schleimzellen sezernieren einen bikarbonatreichen Schleim; und die G-Zellen (nur in den Antraldrüsen zu finden) sezernieren das Hormon Gastrin.
SalzsäuresekretionBearbeiten
Die oxzyntische oder parietale Zelle enthält eine große Anzahl intrazellulärer Kanäle, die hier schematisch dargestellt sind:
Der pH-Wert der sezernierten Säure liegt bei etwa 0,8 und hat eine Wasserstoffionenkonzentration, die etwa das 3-Millionenfache der des arteriellen Blutes beträgt. Um diese Konzentration zu erreichen, wird viel Energie benötigt, etwa 1500 Kalorien pro Liter Sekretion. Der Mechanismus der Wasserstoffionenbildung ist hier schematisch dargestellt.
- Kohlendioxid und Wasser gelangen in die Zelle und verbinden sich unter dem Einfluss des Enzyms Kohlensäureanhydrase zu Kohlensäure.
- Bicarbonat wird aktiv an der Basalseite der Zelle ausgeschieden und gegen Chlor ausgetauscht.
- Kalium wird an der apikalen Seite der Zelle gegen Wasserstoff-Ionen ausgetauscht
- Chlor-Ionen (in der Abbildung nicht dargestellt) werden ebenfalls aktiv ausgeschieden.
Klinische Anmerkung: Intrinsischer Faktor und perniziöse AnämieBearbeiten
Die oxzyntischen oder parietalen Zellen sezernieren auch den intrinsischen Faktor, eine Substanz, die für die Absorption von Vitamin B12 im Dünndarm wesentlich ist. Bei chronischer Gastritis wird dieser Faktor möglicherweise nicht ausgeschieden, und es kommt zur perniziösen Anämie.
Bikarbonatreiche SchleimsekretionEdit
Die bikarbonatreiche Schleimsekretion schützt den Magen vor der Salzsäure des Magensaftes.
Bicarbonat-Ionen werden durch den unten dargestellten Mechanismus gebildet:
- Kohlendioxid und Wasser gelangen in die Zelle und verbinden sich unter dem Einfluss des Enzyms Kohlensäureanhydrase zu Kohlensäure.
- Wasserstoffionen werden aktiv auf der Basalseite der Zelle im Austausch gegen Natrium sezerniert.
- Bicabonat-Ionen werden aktiv auf der Apikal- oder Lumenseite der Zelle im Austausch gegen Chlor sezerniert
Sekretion und Aktivierung von PepsinogenEdit
Pepsinogen wird von den peptischen oder Hauptzellen der Drüse sezerniert.
Bei der ersten Absonderung ist das Pepsinogen inaktiv, aber der Kontakt mit Säure wandelt es in die aktive Form Pepsin um, indem das Pepsinogenmolekül gespalten wird. Pepsin funktioniert am besten bei einem pH-Wert zwischen 1,8 und 3,5
Stimulation der Magensäuresekretion.Bearbeiten
Die oxzytischen Zellen arbeiten in enger Verbindung mit histaminproduzierenden Zellen, den sogenannten enterochromaffinähnlichen Zellen (ECL), die Histamin sezernieren. Diese Zellen setzen in direktem Kontakt mit den oxzyntischen Drüsen Histamin frei und fördern die Sekretion von HCl. Die Aktivierung dieses Komplexes wird durch Hormone (Gastrin) und Nerven gesteuert.
- Gastrin, das von den G-Zellen im Antrum des Magens als Reaktion auf das Vorhandensein von Eiweiß ausgeschüttet wird, ist der stärkste Stimulator des Histamin-Säure-Komplexes. Gastrin wird nicht nur mit dem Blutstrom transportiert, sondern gelangt auch direkt in die Lumen der Magengruben und hat eine direkte stimulierende Wirkung.
- Der Histamin/HCl-Komplex wird auch durch Acetylcholin aktiviert, das vom Vagusnerv freigesetzt wird
- Auch andere Substanzen steuern die Säuresekretion, hauptsächlich durch ihre Wirkung auf die Gastrinproduktion.
Hemmung der Magensäuresekretion.Bearbeiten
Faktoren, die die Magenentleerung verlangsamen, was bei der Betrachtung der Motilität erörtert wurde, reduzieren auch die Gastrinproduktion und damit die Säuresekretion.
Regulation der PepsinogensekretionEdit
Die Pepsinogensekretion erfolgt in Reaktion auf zwei Signale:
- Acetylcholin-Freisetzung vom Nervus vagus
- Stimulation der Sekretion der Peptuszellen als Reaktion auf die Magensäure, wahrscheinlich nicht direkt, sondern über das enterische Nervensystem
DünndarmEdit
Der obere Dünndarm sezerniert die Hormone Cholecystokinase und Sekretin, Schleim, Verdauungssäfte und möglicherweise Enzyme. Die Verdauungsenzyme werden vom Dünndarm in einer Menge von etwa 1800 ccs pro Tag ausgeschieden. Der pH-Wert der Dünndarmsekrete beträgt durchschnittlich 7,5 bis 8,0.
HormonsekretionEdit
Cholecystokinin (CCK) wird als Reaktion auf Fette und Peptide im oberen Dünndarm, insbesondere im Zwölffingerdarm, ausgeschüttet. Zu den Wirkungen von CCK gehören:
- Sekretion von Bauchspeicheldrüsenenzymen
- Kontraktion der Gallenblase
- Entspannung des Schließmuskels von Oddi
- Erhöhte Spannung des Pylorus-Schließmuskels, wodurch die Magenentleerung gehemmt wird
Sekretin wird als Reaktion auf das Vorhandensein von Säure im Zwölffingerdarm freigesetzt.Zu den Wirkungen von Secretin gehören:
- Ausscheidung großer Mengen bikarbonatreicher Flüssigkeit durch die Gallengänge und die Gallenblase
- Ausscheidung von alkalireichem Schleim durch die Brunners-Drüsen
- Erhöhte Spannung im Pylorus-Schließmuskel, Hemmung der Magenentleerung
Brunners DrüsenEdit
Die ersten paar Zentimeter des Zwölffingerdarms, zwischen dem Pylorus des Magens und der Ampulla of Vater, enthalten zahlreiche zusammengesetzte Schleimdrüsen, die Brunners Drüsen genannt werden. Diese sezernieren einen basenreichen Schleim – pH-Wert zwischen 8,0 & 8,9 – als Reaktion auf verschiedene Reize:
- Lokale Reizung und das Vorhandensein von Säure
- Vagale Stimulation
- Gastrointestinale Hormone, insbesondere Sekretin.
Der Mechanismus zur Sekretion des basenreichen Schleims ähnelt dem bereits für den Magen diskutierten.
Klinischer Hinweis – MagengeschwüreBearbeiten
Magen- und Zwölffingerdarmgeschwüre sind hauptsächlich auf den Zusammenbruch der Schutzbarriere aus alkalischem Schleim zurückzuführen.
Die folgenden Faktoren wurden als Ursachen identifiziert:
- Nichtsteroidale entzündungshemmende Medikamente (NSAIDs).
- Das Bakterium Heliobacter Pylori.
- Übermäßige Säuresekretion, die die Abwehrkräfte überwältigen kann. Dies kann insbesondere beim Zollinger-Ellison-Syndrom auftreten, das durch gutartige, Gastrin absondernde Tumore verursacht wird, die sich im Magen oder Zwölffingerdarm entwickeln können.
Interessant ist, dass die Sekretion der Brunner-Zellen durch die Stimulation des Sympathikus gehemmt wird, so dass dies ein Zusammenhang zwischen der „hyper“-Persönlichkeit und ihrer Neigung zu Zwölffingerdarmgeschwüren sein könnte. Es wird möglicherweise weniger Schleim abgesondert, was den Zwölffingerdarm anfälliger für Magensäure und Magenpepsin macht.
Krypten von LieberkuhnEdit
Sie befinden sich über die gesamte Oberfläche des Dünndarms neben den Zotten. Sie sezernieren eine reichliche Lösung, die fast identisch mit der interstitiellen Flüssigkeit ist. Der Mechanismus der Sekretion ist nicht gut verstanden, aber hier wird eine Hypothese illustriert, die sich nur geringfügig von der zuvor beschriebenen Hypothese unterscheidet:
Natrium- und Chlorionen werden in die Zelle gepumpt; Wasser folgt durch Osmose; die Chlorionen werden aktiv in das Lumen gepumpt; Wasser und Natrium folgen aus der Zelle selbst oder gelangen möglicherweise durch „undichte“ enge Verbindungsstellen.
SchleimhautzellenBearbeiten
Die Zotten sind mit Becherzellen bedeckt. Etwa ein Viertel bis die Hälfte der Zottenzellen sind schleimproduzierend.
EnzymsekretionEdit
Die Dünndarmsekrete, die frei von Zelltrümmern sind, enthalten fast keine Enzyme! Die Enzyme sind also entweder in der Zelle eingeschlossen, oder sie sind möglicherweise an den Bürstensaum gebunden. In jedem Fall werden sie nicht in das Lumen gespült und bleiben lokal.
Regulierung der DünndarmsekreteBearbeiten
Sekrete werden fast ausschließlich durch lokale enterische Nervenreflexe als Reaktion auf lokale Reize produziert.
BauchspeicheldrüseEdit
Die Bauchspeicheldrüse ist eine große endokrine und exokrine Drüse, die retroperitoneal unter dem Magen liegt. Der endokrine Teil der Drüse sondert Insulin und Glukagon aus den Langerhans-Inseln ab (siehe Miniaturansicht der Histologie). Auf diese Funktion der Bauchspeicheldrüse wird an anderer Stelle eingegangen. Die mikroskopische Struktur der Bauchspeicheldrüse ähnelt den Speicheldrüsen, die Azini sezernieren Enzyme, und die Ductuli und Gänge sezernieren große Mengen eines bikarbonatreichen Saftes. Dieser gelangt über den Pankreasgang in den zweiten Teil des Zwölffingerdarms, wo er über die Ampulla vater, geschützt durch den Schließmuskel von Oddi, austritt.
Zu den von den Azini abgesonderten Enzymen gehören proteolytische Enzyme, Amylasen und Lipasen. Die proteolytischen Enzyme werden alle in einer inaktiven Form sezerniert, um eine Selbstverdauung zu verhindern (siehe unten).
Verdauungsenzyme der BauchspeicheldrüseBearbeiten
In der folgenden Tabelle sind die von der Bauchspeicheldrüse ausgeschiedenen Verdauungsenzyme zusammengefasst:
| Gruppe | Enzyme | Substrate |
|---|---|---|
| Kohlenhydrate und Stärke | Amylase | Stärke |
| Fette | Lipase& Colipase
Phospholipase |
Triglyceride
Phospholipide |
| Proteine und Peptide | Trypsin (Tripsinogen)
Chymotripsin (Chymotripsinogen)Carboxypolypeptidase |
Peptide |
- Amylase spaltet Kohlenhydrate (außer Zellulose) zu Di-Sacchariden und einigen Trisacchariden auf.
- Proteolytische Enzyme werden in inaktiver Form ausgeschieden, um eine Selbstverdauung zu verhindern; sie werden im Dünndarm in die aktive Form umgewandelt. Trypsin wird durch Enterokinase aktiviert, die von der Darmschleimhaut abgesondert wird;
- Tripsin aktiviert dann das Chymotripsinogen
- Lipase wandelt Fette in Fettsäuren und Monoglyceride um
- Phospholipase spaltet Fettsäuren von Phospholipiden ab
- Cholesterin Esterase hydrolisiert Cholesterinester
Hemmung und Aktivierung von EnzymenEdit
Die Zellen, die proteolytische Enzyme absondern, sondern auch eine andere Substanz ab, die Tripin-Inhibitor genannt wird. Dieser verhindert, dass Tripsin, das sich in den Zellen oder Gängen bilden kann, aktiv wird oder die anderen Enzyme aktiviert. Wenn die Bauchspeicheldrüse jedoch geschädigt wird oder die Bauchspeicheldrüsengänge verstopft sind, kann die Wirkung des Tripsin-Inhibitors überfordert werden, und es kann sich eine sehr ernste akute Pankreatitis entwickeln. Diese kann auch auftreten, wenn es zu einem Aufstoßen von Darminhalt durch die Vaterampulla kommt. Wiki-Artikel zur akuten Pankreatitis
Sekretion von BikarbonationenEdit
Die Gänge und Ductuli der Bauchspeicheldrüse sezernieren als Reaktion auf das Hormon Secretin große Mengen an Bikarbonat-ionenreichen Lösungen. Die Mechanismen ähneln denen der Schleimzellen des Magens, mit dem Unterschied, dass ebenfalls große Mengen an Flüssigkeit produziert werden.
- Kohlendioxid und Wasser treten in die Zelle ein und verbinden sich unter dem Einfluss des Enzyms Kohlensäureanhydrase zu Kohlensäure.
- Wasserstoffionen werden aktiv auf der Basalseite der Zelle im Austausch gegen Natrium ausgeschieden.
- Bicabonat-Ionen werden aktiv auf der apikalen oder Lumen-Seite der Zelle im Austausch gegen Chlor sezerniert
- Natrium- und Wasser-Ionen folgen entweder passiv durch „undichte“ tight junctions oder durch die Zelle durch den oben in „Wasser & Elektrolyt-Sekretionen“ beschriebenen Mechanismus.
Phasen der VerdauungBearbeiten
Wie die Magensekrete lassen sich auch die Pankreassekrete in drei Phasen einteilen:
- Kephalisch
- Magen
- Intestinal
Die kephalische Phase tritt auf, wenn wir an Essen denken oder es erwarten. Sie wird durch den Vagusnerv vermittelt. Sie bewirkt die Sekretion von etwa 20 % der Enzyme, aber da diese Sekretion nicht von Flüssigkeitsabsonderungen begleitet wird, werden die Enzyme nicht ausgeschwemmt und verbleiben in den Gängen.
Die gastrische Phase tritt auf, wenn die Nahrung in den Magen gelangt, und wird ebenfalls durch neurale Reize vermittelt. Sie macht weitere 5-10 % aus, und auch hier verbleiben diese Sekrete in den Gängen, wenn kein seröser Fluss vorhanden ist.
Die intestinale Phase tritt ein, wenn die Nahrung in den Dünndarm gelangt und die seröse Pankreassekretion durch das Hormon Sekretin reichlich wird.
Regulation der PankreassekretionEdit
Drei grundlegende Reize steuern die Pankreassekretion
- Acetylcholin aus den parasympathischen Nerven des Vagus und den cholinergen Nerven des enterischen Nervensystems.
- Cholecystokinin, das im Zwölffingerdarm und im oberen Dünndarm ausgeschüttet wird
- Secretin, das ebenfalls im Zwölffingerdarm und im oberen Jejunum ausgeschüttet wird.
Das folgende Diagramm fasst die Faktoren zusammen, die die Sekretion der Bauchspeicheldrüse steuern.
Acetylcholin und Cholecystokinin bewirken die Sekretion von Verdauungsenzymen, die jedoch in der Regel in der Drüse verbleiben, da es keine Sekrete gibt, die sie abfließen lassen.
Sekretin bewirkt eine reichliche Sekretion von natriumbikarbonatreichen Flüssigkeiten, die die Enzyme in den Dünndarm spülen und auch die Salzsäure aus dem Magen neutralisieren.
2HCl + Na2CO3 --> 2NaCl + H2CO3 --> H2O + CO2
Die Kohlensäure (eine schwache Säure) dissoziiert sofort in Kohlendioxid und Wasser Das Kohlendioxid wird in den Blutstrom aufgenommen.
Die Enzyme der Bauchspeicheldrüse arbeiten am besten bei einem pH-Wert von 7-8. Natriumbicarbonat hat einen pH-Wert von etwa 8.
GallensystemBearbeiten
Täglich werden etwa 1500 ml Galle ausgeschieden. Die Gallenflüssigkeit wird kontinuierlich von den Hepatozyten der Leber abgesondert und, wenn sie nicht sofort zur Verdauung benötigt wird, in der Gallenblase gespeichert. Hier wird sie bis zum 15-fachen konzentriert. Anfänglich hat die Gallenflüssigkeit etwa die gleiche Elektrolytkonzentration wie die interstitielle Flüssigkeit, aber während der Konzentration werden große Mengen an Elektrolyten (aber nicht Ca-Ionen) wieder absorbiert.
Bei Vorhandensein von Fetten im Zwölffingerdarm wird Cholesystokinin ausgeschüttet, das starke Kontraktionen der Gallenblase und eine Entspannung des Sphinkters von Oddi bewirkt, wodurch die Galle in den Dünndarm befördert wird. Eine vagale Stimulation kann eine ähnliche, aber sekundäre Wirkung haben.
Galle enthält Gallensalze, ein Emulgator, der für die Verdauung und Aufnahme von Fetten notwendig ist; sowie Bilirubin, Cholesterin und Fettsäuren
| Wasser | 97% |
| Gallensalze | 0.7% |
| Gallenpigmente | 0.2% |
| Cholesterin | 0,07% |
| Anorganische Salze | 0,7% |
| Fettsäuren | 0,15% |
| Fett | 0.1% |
| Lecithin | 0.1% |
Herstellung der Galle und Aufbau der LeberläppchenBearbeiten
Die folgende Abbildung zeigt eine schematische Darstellung eines Leberläppchens. Das Blut wird durch Äste der Leberpfortader und der Leberarterie zu den Läppchen geleitet. Anschließend fließt es durch die Nebenhöhlen, in denen die Hepatozyten gebadet werden, zur Zentralvene des Läppchens, einem Zweig der Vena hepatica, der in die Vena cava inferior mündet. Die Hepatozyten scheiden Galle in die zwischen den Hepatozyten verlaufenden Gallenkanälchen aus, die in Äste des Gallengangs münden.
Galle wird kontinuierlich von den Hepatozyten ausgeschieden. Der flüssige Teil der Sekretion, eine wässrige Substanz, die reich an Natrium und Bikarbonat ist, wird durch die Gänge des Gallensystems zugeführt, und diese Sekretion wird durch Secretin stimuliert.Histologisches Präparat der Universität Ottawa
Recycling von GallensalzenBearbeiten
Gallensalze werden durch das GI-System recycelt. Etwa 95 % der Gallensalze werden aus dem Enddarm resorbiert und über das Pfortadersystem in die Leber zurückgeführt. Außerdem werden einige Salze durch bakterielle Einwirkungen im Dickdarm produziert, und auch diese werden zur Leber zurückgeführt.
Pro Tag werden etwa 0,2 g Gallensalze von der Leber produziert, und der Gesamtbestand an Salzen beträgt etwa 3,5 g, so dass das Recycling sehr wichtig ist. Das Recycling erfolgt 6-8 mal pro Tag oder etwa zweimal pro Mahlzeit. Wenn das Darmbein entfernt oder von einer Krankheit wie Morbus Crohn betroffen ist, ist die Fettverdauung ernsthaft beeinträchtigt, und es kann zu einer Malabsorption von fettlöslichen Vitaminen kommen.
Regulierung der GallensekretionBearbeiten
Das folgende Diagramm fasst die Regulierung der Gallensekretion zusammen:
DickdarmBearbeiten
Die Hauptfunktion des Dickdarms ist die Aufnahme von Flüssigkeit und die Bildung von Fäkalien. Etwa 1-2 Liter Flüssigkeit gelangen in den Dickdarm, und diese werden hauptsächlich absorbiert, wobei nur etwa 200 ml pro Tag ausgeschieden werden.
DurchfallEdit
Der Dickdarm kann als Reaktion auf Reizungen, wie sie bei Infektionen auftreten, große Mengen an Wasser und Elektrolyten produzieren. Dies kann zu einer Dehydrierung führen, hat aber auch den positiven Effekt, die Reizstoffe auszuspülen.