Einfluss der Nahrungsaufnahme auf den pH-Wert im Chymus

Der generell niedrige pH-Wert des Mageninhaltes (Nüchtern: pH 1-3 (GREGORY 1996), pH 1-2 (SCHWEGLER u. LUCIUS 2011) bzw. etwa pH 1,35 bei CF-Kindern (ROZMANIC et al. 2010)) ist durch die HCl-Sekretion der Belegzellen im Magen bedingt und bewirkt eine Abtötung von Mikroorganismen, die ggf. mit der Nahrung bzw. dem Futter aufgenommen wurden (SCHARRER u. WOLFFRAM 2005). Zudem bewirkt der saure pH die Aktivierung von Pepsinogen zu Pepsin, das der intragast-ralen Proteinverdauung dient (SCHARRER u. WOLFFRAM 2005).

Regulation der gastralen sekretorischen Aktivität in Abhängigkeit von der Nah-rungsaufnahme

Die Futter- bzw. Nahrungsaufnahme stimuliert im Magen allgemein die Salzsäure- und Enzymsekretion, weniger die Bikarbonat- und Schleimsekretion. Die gastrale sekretorische Aktivität kann in drei Phasen der Nahrungsaufnahme eingeteilt wer-den (SCHARRER u. WOLFFRAM 2005):

• „Cephale Phase“: Magensaftsekretion ↑ durch Erwartung der Nahrungs-aufnahme, Geruch, Geschmack (N. Vagus: Gastrin ↑)

• „Gastrale Phase“: Magensaftsekretion ↑, HCl↑ durch Dehnung der Magenwand (vago-vagaler Reflex) sowie durch Aminosäuren und Peptide im Magen (N. Vagus: Gastrin ↑↑, gastrale Enzymsekretion ↑)

• „Intestinale Phase“: Magensaftsekretion ↑ aufgrund mechanischer und chemi-scher Reize (Aminosäuren) im proximalen Dünndarm

Übersicht zu den periprandial variierenden pH-Werten im Magen-Darm-Trakt Sowohl beim Menschen als auch beim Schwein variieren die pH-Werte in Magen und Dünndarm abhängig vom Zeitpunkt der Nahrungsaufnahme (BENN u. COOKE 1971; DIMAGNO et al. 1977; REGAN et al. 1977; DUTTA et al. 1979; OVESEN et al. 1986; KAMPHUES 1988; ROBINSON et al. 1990; GUARNER et al. 1993), siehe Abbildung 2-4.

Periprandiale pH-Werte beim gesunden Individuum Magen

Der postprandiale gastrale pH-Wert wird zum einen von der individuellen HCl-Sekretionsleistung und zum anderen von der Pufferkapazität, der Menge und der Verweildauer der aufgenommenen Nahrung beeinflusst. Im gesunden Individuum steigt der pH-Wert im Magen unmittelbar nach der Nahrungsaufnahme an - auf-grund der Pufferkapazität der aufgenommenen Mahlzeit (BOVO et al. 1995; GRE-GORY 1996; KLEIN 2011) - und fällt danach (BOVO et al. 1995; GREGRE-GORY 1996) infolge der vermehrten HCl-Bildung stark ab.

Dünndarm

Für möglichst physiologische Verdauungsprozesse ist es notwendig, dass die saure Ingesta, die den Magen verlässt, bereits im proximalen Duodenum einen pH-Wert von ca. 7-8 erreicht, um eine optimale Aktivität der pankreatischen Enzyme zu ge-währleisten (MAKKINK u. VERSTEGEN 1990). Der intraduodenale pH-Wert ist ab-hängig von der Menge der Magensäure, die zusammen mit dem Nahrungsbrei das Duodenum erreicht, der Bikarbonatsekretion des exokrinen Pankreas und der Se-kretion biliärer Säuren in das Duodenum (LÖSER u. FÖLSCH 1995).

Der „Nüchtern-pH-Wert“ im Inhalt des Duodenums variiert um Werte von etwa 6 (DUTTA et al. 1979; OVESEN et al. 1986; GREGORY 1996), nach der Nahrungs-aufnahme fällt der pH-Wert ab und steigt dann langsam wieder an (OVESEN et al.

1986; GUARNER et al. 1993; GREGORY 1996): Es wurde beispielsweise ein An-stieg des duodenalen pH-Wertes von pH 2 auf pH 5 im nüchternen Zustand und von pH 1,7 auf pH 4,3 zwei bis drei Stunden nach der Aufnahme einer flüssigen Testmahlzeit (300 ml Schokoladenmilch²) beobachtet (OVESEN et al. 1986) und ein pH-Wert von etwa pH 6 bis vier Stunden postprandial (GUARNER et al. 1993).

Über die pH-Werte im Inhalt des Jejunums wurden in Vergleichsstudien mit CF-Patienten abweichende Ergebnisse gefunden, so dass hierzu derzeit keine klare Aussage getroffen werden kann (GREGORY 1996). Im Chymus des Ileums eines gesunden Menschen beträgt der pH-Wert im nüchternen Zustand ca. pH 6,5 (Y-OUNGBERG et al. 1987), nach Aufnahme einer flüssigen Testmahlzeit (500 ml

„Pentaset Standard“³) etwa pH 7,5-8 (GUARNER et al. 1993).

Der pH-Wert im Dünndarmchymus von Schweinen (nach ad libitum-Fütterung mit vorheriger Nahrungskarenz) wird ganz erheblich von der Milchsäurebildung durch Mikroorganismen beeinflusst (KAMPHUES 1988). Eine mögliche Vergleichbarkeit mit dem Menschen wäre durchaus zu hinterfragen.

2 Matilde^®, Arla Foods GmbH, Dänemark

3 Firma Nutricia, Zoetermeer, Niederlande

Periprandiale pH-Werte bei EPI

Im Vergleich zu gesunden Menschen sind sowohl die pH-Werte im Magenchymus als auch im Inhalt der folgenden Darmabschnitte, mit Ausnahme des Ileums, bei Abbildung 2-4: Periprandial variierende pH-Werte im Magen-Darm-Trakt (bei gesunden

Menschen und bei EPI-Patienten)

Gründe und Folgen der niedrigeren pH-Werte im Chymus bei Vorliegen einer EPI Magen

Bei einigen der CP- bzw. EPI-Patienten wird eine Hypersekretion der Magensäure und damit verbunden eine „Übersäuerung“ des Magens festgestellt (PIUBELLO et al. 1982; GULLO et al. 1983). Es wird je nach Schweregrad der Erkrankung eine unterschiedlich starke Reduktion der postprandialen pH-Werte im Magen festge-stellt (BOVO et al. 1995). Patienten mit schwerer exokriner Pankreasinsuffizienz zeigen die größte postprandiale gastrische Azidifizierung (BOVO et al. 1995). Kin-der, die an CF erkrankt sind, leiden oft unter einer Magenübersäuerung, die oft auch zusammen mit Gastro-Oesophagealem-Reflux auftritt (ROZMANIC et al. 2010). Die Mechanismen, die zur „Übersäuerung“ des Mageninhaltes bei Vorliegen einer EPI führen können, sind weiterhin lediglich vage bekannt (BOVO et al. 1995). Mögliche, d.h. diskutierte Ursachen sind Störungen der intestinalen Regulationsmechanismen auf die HCl-Sekretion (BOVO et al. 1995), wie z.B. die ungenügende Inhibition der Salzsäure-Sekretion durch zu geringe Mengen an Mono- und Diglyzeriden im Inhalt des Duodenums und Jejunums, welche physiologischerweise eine negative Rück-kopplung bewirken (WORMSLEY 1981).

Dünndarm

Es werden - unter anderem eventuell infolge der „Magenübersäuerung“ (s.o.) - Fälle von Entzündungen bzw. Ulcera des Duodenums beschrieben (PIUBELLO et al.

1982; BOVO et al. 1995). Ein weiterer Faktor, der zur Azidifizierung des duodeno-jejunalen Milieus führt, ist die unzureichende pankreatische Sekretion von Bikarbo-nat in das proximale Duodenum (BOVO et al. 1995). In einer Studie wiesen 62%

der Patienten, bei denen stark verminderte Lipaseaktivitäten im Duodenum festge-stellt wurden, zusätzlich eine beachtliche Reduktion der pankreatischen Bikarbonat-sekretion auf (BOVO et al. 1995). Allgemein wird beobachtet, dass die intestinalen pH-Werte von CF- bzw. EPI-Patienten tendenziell niedriger sind als die gesunder Menschen (DUTTA et al. 1979; ROBINSON et al. 1990), siehe Abbildung 2-4.

Die postprandialen pH-Werte im Inhalt des Jejunums und Ileums von EPI- bzw. CF-Patienten, sind für die Galenik-Entwicklung von Enzymprodukten von besonderem

Interesse, um das Präparat bzw. das „coating“ an die pH-Gradienten vom proxima-len Duodenum zum terminaproxima-len Ileum anpassen und optimieren zu können (GRE-GORY 1996). Über die pH-Werte im Jejunum herrscht noch Uneinigkeit, so dass es hierzu weiterer Studien bedarf (GREGORY 1996). Im Ileum wurde bei EPI-Patienten ein postprandialer pH-Wert von ca. pH 7 gemessen, welcher in etwa dem gesunder Menschen entspricht (GUARNER et al. 1993).

Bei Untersuchungen an pankreasgangligierten Schweinen (ohne Enzymsub-stitution) wurden im Dünndarmchymus stetig sinkende pH-Werte in aboraler Rich-tung festgestellt, was vor allem der bakteriellen Fermentation (Milchsäurebildung) zugeschrieben werden kann (SCHWARZMAIER 2012).

2.3.2 Einfluss der Nahrungsaufnahme auf die gastro-intestinale