| Biologie

Funktionen des Magen-Darm-Kanals

Allgemeine Grundlagen der gastrointestinalen Funktionen

• Die Funktionen des Gastrointestinaltraktes gliedern sich in folgende Teilprozesse: Transport des Speisebreis, Reservoirfunktionen, Verdauung und Resorption
• Der Gastrointestinaltrakt verfügt über ein eigenes enterisches Nervensystem, das die elementaren motorischen und sekretorischen Funktionen von Magen und Darm steuert. Seine Aktivitäten werden durch das vegetative Nervensystem moduliert
• Gastrointestinale Hormone und Peptide steuern und koordinieren die Motilität, die Sekretion und das Schleimhautwachstum. Darüber hinaus sind sie an der Regulation der Resorption und der lokalen Durchblutung der Mukosa beteiligt und erlauben dadurch dem Magen-Darm-Kanal ein „endokrines Eigenleben“.
• Die gastrointestinale Motilität wird durch langsame Potentialwellen gesteuert, die von Schrittmacherzellen ausgehen. Sie weist im Nüchternzustand und nach der Nahrungsaufnahme unterschiedliche Aktivitätsmuster auf
• Sekrete, die in den Magen-Darm-Trakt abgegeben werden, enthalten vor allem die für die Verdauung erforderlichen Enzyme

Mundhöhle, Pharynx und Oesophagus

• In der Mundhöhle wird die aufgenommene feste Nahrung durch Kauen und Einspeicheln in einen gleitfähigen Zustand überführt. Der Speichel enthält vor allem Elektrolyte, a-Amylase und Schleimsubstanzen
• Der Schluckakt gliedert sich in eine willkürliche orale Phase sowie eine reflektorisch ablaufende pharyngeale Phase und eine ösophageale Phase, in welcher der Bissen durch peristaltische Wellen in den Magen befördert wird

Magen

• Im Magen werden die geschluckten Speisen gespeichert, zerkleinert und homogenisiert. Nach einer Verweildauer von 1 – 5 Stunden erfolgt die portionsweise Entleerung des Speisebreis (Chymus) in das Duodenum
• Die Magenmukosa sezerniert täglich 2 – 3 Liter Magensaft, dessen wesentliche Bestandteile Salzsäure, Intrinsic-Factor, Pepsinogene, Schleim und Bikarbonat sind
• Die Magensaftsekretion wird im Zusammenhang mit der Nahrungsaufnahme nerval und hormonal gesteuert. Dabei unterscheidet man eine kephale, eine gastrale und eine intestinale Phase der fördernden und hemmenden Einflüsse auf die Sekretion
• Acetylcholin, Histamin und Gastrin fördern durch Reaktion mit Rezeptoren der Belegzellen die HCl-Sekretion. Eine übersteigerte HCl-Produktion kann bei Schädigung der Mukosabarriere zum Ulkus führen

Pankreas

• Das Pankreas produziert täglich etwa 2 Liter eines alkalischen Sekrets, das als wichtige Funktionsbestandteile eine Reihe hydrolytischer Enzyme enthält
• Die Stimulation der Pankreassekretion erfolgt in 3 Phasen. Hierbei fördern eine Vagusaktivierung und Cholezystokinin die Produktion eines enzymreichen, Sekretin dagegen die Bildung eines bikarbonatreichen Sekrets

Leber und Gallenwege

• Die Galle enthält als wichtige Funktionsbestandteile Gallensäuren, Cholesterol, Phospholipide und Bilirubin
• In der Gallenblase wird die Lebergalle eingedickt; in der Verdauungsphase erfolgt – vermittelt durch Cholezystokinin und Vagusaktivierung – die Gallenblasenent-leerung
• Gallensäuren, die als gemischte Mizellen in das Duodenum gelangen, dienen als Emulgatoren bei der Fettverdauung; sie werden zu 95% im terminalen Ileum resorbiert und über die Pfortader wieder der Leber zugeführt
• Bilirubin und dessen Abbauprodukte werden im unteren Ileum und im Kolon teilweise resorbiert und gelangen über die Pfortader wieder in die Leber

Dünndarm

• Die Dünndarmmotilität dient der Durchmischung des Chymus mit den Verdauungssekreten (rhythmische Segmentationen, Pendelbewegungen), dem Weitertransport des Darminhaltes (peristaltische Wellen) und der Resorptionsförderung (Zottenbewegungen)
• Die Dünndarmmukosa produziert täglich 2,5 – 3 Liter eines bikarbonat- und muzinreichen Sekrets

Kolon und Rektum

• Im Kolon wird der Darminhalt durchmischt, eingedickt und gespeichert; 3 – 4 mal täglich auftretende, propulsive Massenbewegungen können mit Stuhldrang und Stuhlentleerung verbunden sein
• Das Kolon, dessen Mukosa nur geringe Sekretmengen bildet, ist mit Bakterien, hauptsächlich Anaerobiern, besiedelt, die unverdauliche Faserstoffe aufspalten und u.a. Vitamin K produzieren

Resorption von Elektrolyten und Wasser

• Der Dünndarm ist der Hauptort für die Resorption von Elektrolyten, Wasser, Vitaminen und den Endprodukten der Verdauung. Die durch Falten, Zotten und Mikrovilli vergrösserte Oberfläche und eine hohe passive (parazelluläre) Permeabilität des Epithels im proximalen Dünndarm bieten hierfür eine günstige Voraussetzung
• Die treibende Kraft für die meisten intestinalen Resorptionsprozesse ist der transzelluläre Na+-Transport. Die Resorption von K+, Cl- und HCO3- erfolgt hauptsächlich durch passiven Transport
• Die Kalziumresorption wird durch das D3-Hormon (Kalzitriol, Vitamin-D3-Hormon) gefördert. Eisen wird in zweiwertiger Form resorbiert.

Verdauung und Resorption von Nährstoffen

• Kohlenhydrate werden durch a-Amylase und Oligosaccharidasen hydrolytisch gespalten. Im oberen Dünndarm erfolgt die Resorption von Glucose und Galaktose im Na+-Kotransport, von Fruktose durch erleichterte Diffusion
• Proteine werden durch Endo- und Exopeptidasen sowie Amino- und Oligopeptidasen hydrolytisch gespalten. Im Dünndarm erfolgt die Resorption von Di- und Tripeptiden im H+-Kotransport, von L-Aminosäuren durch mindestens 4 verschiedene Transportsysteme
• Fette werden im Dünndarm emulgiert, durch Pankreaslipasen hydrolytisch gespalten und die Spaltprodukte in wasserlösliche gemischte Mizellen eingebaut
• Kurz- und mittelkettige Fettsäuren diffundieren in die Enterozyten und von dort in die Blutkapillaren. Langkettige Fettsäuren und Monoacylglycerole werden in den Enterozyten zu Triacylglycerolen resynthetisiert und in die Lymphgefässe aufgenommen

Intestinale Schutzmechanismen und Darmgase

• Der Intestinaltrakt verfügt über ein eigenes Immunsystem, das die Mukosa vor dem Eindringen potentiell schädigender Substanzen, Viren, Bakterien und parasitärer Mikroorganismen schützt
• Die Gase im Gastrointestinalrakt (N2, H2, CO2, O2 und CH4)

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