Physiologie

Der Dünndarm erfüllt eine ganze Reihe von Aufgaben: Verdauung und Absorption von Fetten, Proteinen und Kohlenhydraten, Wasser, Vitaminen und Mineralstoffen.

Alle drei bis sechs Tage wird die gesamte Epithelschicht erneuert. In den Krypten laufen Mitosen ab, die entstehenden Zellen wandern im Epithel nach luminal und werden nach Ablauf ihrer Lebenszeit dorthin abgestoßen. Die Aufspaltung der Nahrungsbestandteile erfolgt mit Hilfe von Enzymen und Sekreten, die von Magen, Pankreas und Leber in den Darm abgegeben werden. Fette werden u.a. durch Lipasen und Gallensäuren zu kleinsten Fetttröpfchen emulgiert. Dadurch kommt es zur Oberflächenvergrößerung und somit zur erleichterten Kontaktaufnahme mit den Enterozyten. Aufgenommen werden können Fette erst in der Größenordnung von Monoglyzeriden und Fettsäuren. Proteine werden zu Tri- und Dipeptiden, sowie Aminosäuren verdaut. Pepsine aus dem Magen sind hierfür essenziell. Kohlenhydrate werden zu Glucose, Fructose und Galactose gespalten, da sie nur als Monosaccharide absorbiert werden können. (4,11)

1.1.2.1 Motilität

Die glatte Muskulatur des Dünndarmes führt drei Bewegungen durch, um den Speisebrei, oder altgriech. Chymus zu zerkleinern und weiter zu transportieren. Pendel- und Segmentationsbewegungen werden durch interstitielle Cajal-Zellen gesteuert, die für eine basale Grundspannung sorgen. Die Häufigkeit der ausgelösten Kontraktionen nimmt im Verlauf des Dünndarmes ab, was bedeutet, dass Nahrung das Duodenum und den anfänglichen Teil des Jejunums schneller passiert als das Ileum. Vom enterischen

Nervensystem gesteuert, bewegt der Darm den Chymus mittels propulsiver Peristaltik voran. Mechanische Wanddehnung ist einer der Hauptauslöser dieser Bewegung, zusätzlich kann sie mittels bestimmter Hormone und Transmitter moduliert werden.

Darüber hinaus haben Sympathikus und Parasympathikus hemmenden, bzw.

stimulierenden Einfluss auf die Darmmotilität. Besonders ausgeprägt ist die Peristaltik zwischen den Nahrungsaufnahmen. (4)

Je nach Zusammensetzung der Nahrung kann der Transport von Duodenum bis zum terminalen Ileum zwischen 7-9 Stunden dauern. (11)

1.1.2.2 Sekretion

Verschiedenste Zellen der Darmschleimhaut bilden diverse Sekrete. Brunner-Drüsen sondern basischen Schleim ab, der die Mucosa des Duodenums vor dem sauren Speisebrei schützt. In den Krypten produzieren Epithelzellen HCO3- und NaCl. Becherzellen sind für die Muzinbildung verantwortlich und nehmen im Verlauf des Darmes mengenmäßig zu.

Im Duodenum wird von endokrinen Zellen Gastrin und Sekretin produziert.

Cholecystokinin (CCK) wird in der Darmmucosa ubiquitär gebildet und wirkt auf die Gallenblasenmuskulatur, die Magenentleerung und die exokrine Sekretion des Pankreas.

GIP aus dem Duodenum und dem Jejunum fördert u.a. die Ausschüttung von Insulin.

Motilin steuert die Darmmotilität. Die Gesamtmenge der Sekrete macht pro Tag etwa 1 Liter aus. (4)

1.1.2.3 Absorption

Etwa 95% der gespaltenen Fette werden im Dünndarm absorbiert. Ihre Aufnahme konzentriert sich hierbei besonders auf Duodenum und anfängliches Jejunum; bis zum Ende dieses Darmstückes ist sie abgeschlossen. Bis Blut oder Lymphe erreicht werden, müssen die Fette einen Zerkleinerungsprozess durchlaufen. Dieser erfolgt sowohl mechanisch als auch enzymatisch. Lipasen aus den Speicheldrüsen, dem Magen und dem Pankreas reduzieren große Fetttropfen bis auf die Größe von Monoglyzeriden, freien Fettsäuren, Cholesterinester und Cholesterin. In Gegenwart von Gallensalzen formen sie sich zu Mizellen. In dieser Form weisen sie eine polare Hülle auf, apolare Strukturen (darunter die fettlöslichen Vitamine A, D, E, K) befinden sich in ihrem Inneren. An der lipophilen Oberfläche des Bürstensaumes werden die Lipide passiv in die Enterozyten aufgenommen. Die bei diesem Prozess frei werdenden Gallensalze können durch

Absorption im terminalen Ileum erneut verwendet werden. Kurzkettige Fettsäuren und Glycerin passieren die Enterozytenmembran frei und benötigen keine Mizellen. Im weiteren Verlauf des Fettstoffwechsels werden alle Lipide, mit Ausnahmen von Glycerin, kurz- und mittelkettigen Fettsäuren, in der Zelle modifiziert und an die Lymphe abgegeben. Der Rest geht direkt ins Blut der V. porta über. (4,11)

Proteine werden größtenteils als einzelne Aminosäuren, aber auch als Di- und Tripeptide über diverse Transporter in die Zellen aufgenommen. Davor sind sie im Magen und im Duodenum zu immer kleineren Eiweißstrukturen zerlegt worden. Sekrete aus Magen, Pankreas und Dünndarmepithel sorgen für die chemische Aufspaltung der Peptide. So können ca. 80-90% der aufgenommenen Eiweiße im Duodenum und Jejunum absorbiert werden. Die restlichen Anteile gelangen ins Colon und werden dort abgebaut. (4,11)

Abbildung 5: Absorption der Proteine und Transport in die Blutbahn. Aus (12)

Wie bei Lipiden und Proteinen erfolgt die Absorption von Kohlenhydraten mehrheitlich in Duodenum und Jejunum. Enzyme aus Speicheldrüsen, Magen, Pankreas und Dünndarmmucosa reduzieren Kohlenhydrate zunächst zu Oligosacchariden und anschließend zu den Monosacchariden Glucose, Fructose und Galactose. Die zelluläre Aufnahme erfordert einen aktiven Transport ins Zytosol. Glucose und Galactose gelangen über den SGLT1, einen Natrium-Symporter, in die Enterozyten. Fructose passiert die Zellmembran über den GLUT5. Alle drei Monosaccharide verlassen die Zelle über GLUT2

ins Pfortaderblut. Die treibende Kraft dahinter ist ein Konzentrationsunterschied zwischen Zellinnerem und Interstitium, man spricht auch von erleichterter Diffusion. (4,11)

Abbildung 6: Absorption und Transport der Monosaccharide vom Dünndarmlumen ins Blut. Aus (13)

Bei den Vitaminen muss zwischen fett- und wasserlöslichen unterschieden werden. A, D, E und K gehören zu Ersteren und werden gemeinsam mit den Lipiden absorbiert. Einige der Wasserlöslichen (B1, B2, C, H) hingegen benötigen spezielle Membrantransportproteine. Ihre Resorption erfolgt im Jejunum, nur Vitamin C wird im Ileum aufgenommen. Über erleichterte Diffusion erfolgt die passive Aufnahme von Vitamin B6. Folsäure muss zunächst durch Enzyme verstoffwechselt werden, um im Jejunum absorbiert werden zu können. Aufgenommenes B12 Vitamin ist sehr schlecht fettlöslich und muss über einen eigenen Transportmechanismus an seinen Zielort im terminalen Ileum gebracht werden. (4,11)

Wasser folgt entweder osmotisch-aktiven Substanzen passiv in die Enterozyten nach (transzellulär) oder gelangt parazellulär in den Organismus. Die Durchlässigkeit des Zellverbandes ist in Jejunum und Ileum am höchsten, im Colon wird nur noch wenig Flüssigkeit resorbiert. Täglich gelangen etwa acht Liter in den Dünndarm, davon werden

ca. 1,5l oral aufgenommen, die übrige Menge summiert sich aus Sekreten des GIT, der Gallenblase und Pankreas. Da mit dem Stuhl nur ca. 100ml Wasser pro Tag ausgeschieden werden, muss die netto-Absorption wiederum etwa acht Liter betragen. (4,11)

Mineralstoffe wie Kalium, Chlorid und Calcium werden v.a. passiv absorbiert. Die Aufnahme von Natrium kann sowohl transzellulär mittels aktivem Transport, als auch parazellulär, dem Konzentrationsgradienten folgend, vonstattengehen. Magnesium wird duodenal passiv und jejunal aktiv resorbiert. Eisen kann als Häm durch Endozytose die Zellmembranen passieren, oder als freies Eisen im Duodenum über Carrier aufgenommen werden. (4,11)