2 LITERATUR
2.8 Resorptionsvorgänge am Vogeldarm
Der Großteil der Resorptionsvorgänge findet im Dünndarm statt. Dies geschieht einerseits in Form von Diffusion entlang des Konzentrationsgradienten. Andererseits erfolgt die Resorption auch über einen aktiven, in der Regel Carrier vermittelten und oft Natrium abhängigen Transport (DENBOW 2000).
2.8.1 Kohlenhydrate
Der Großteil der Kohlenhydrate wird im Dünndarm resorbiert, ein kleinerer Anteil auch in den Caeca. Dabei erfolgt die Resorption im Dünndarm schneller als in den Caeca. Die Caeca haben jedoch die Fähigkeit, auch bei geringeren Konzentrationen an Kohlenhydraten in der Ingesta noch Resorption durchzuführen. Glucose wird schneller resorbiert als andere Kohlenhydrate. Es handelt sich dabei zu 80 % um einen aktiven, Na+-K+-ATPase abhängigen Transport. Innerhalb des Dünndarms findet die stärkste Resorption von Glucose im Duodenum statt (DENBOW 2000).
2.8.2 Aminosäuren
Die Hauptlokalisation der Aminosäurenresorption liegt im Dünndarm, aber auch die Caeca sind hierfür von Wichtigkeit. Auch der Kropf, der Drüsen- und der Muskelmagen sollen eine Rolle in der Aminosäurenaufnahme spielen. Im Darm ist noch nicht geklärt, welcher Dünndarmabschnitt den wichtigsten Stellenwert hinsichtlich der Aminosäurenresorption innehat. Sie erfolgt über einen sekundär aktiven Transport, der an einen Natriumtransport gekoppelt ist und unter ATP-Verbrauch stattfindet (DENBOW 2000).
2.8.3 Fettsäuren und Gallensäuren
Die Fettsäurenresorption erfolgt im distalen Jejunum und in geringerem Maße auch im Ileum (DENBOW 2000). Die Salze der Gallensäuren werden analog zum Säuger bei den Vögeln im Ileum resorbiert (v. ENGELHARDT 2004).
2.8.4 Flüchtige Fettsäuren
Flüchtige Fettsäuren werden sowohl vom Dünndarm als auch von den Caeca resorbiert. Hierbei handelt es sich um einen passiven Transport. Während die Resorptionsrate von Propionat und Butyrat im Dünndarm und in den Caeca gleich hoch ist, wird Acetat dagegen schneller in den Caeca resorbiert. Die Angaben des Autors beziehen sich in diesem Fall nur auf galliforme und anseriforme Spezies (DENBOW 2000).
2.8.5 Wasser, Natrium und Chlorid
Wasser wird sowohl im Dünndarm als auch im Dickdarm sowie den Caeca resorbiert.
Die Wasserresorption geschieht sekundär als Folge der aktiven Aufnahme von anderen Komponenten wie Glucose, Natrium oder Aminosäuren. Der Großteil der Natriumresorption erfolgt im proximalen Jejunum, weniger wird im Rectum resorbiert.
Es handelt sich hierbei um einen sekundär aktiven Transport, der abhängig von einer Na+-K+-ATPase ist. Die Natriumresorption ist mit der Chlorid- und der Wasserresorption verknüpft (DENBOW 2000).
2.8.6 Kalium, Magnesium, Calcium und Phosphat
Die Hauptlokalisation für die Aufnahme von Magnesium, Kalium, Phosphat und Calcium liegt im oberen Dünndarm. Die Calciumresorption erfolgt über einen aktiven Transport, der durch 1,25-Dihydroxyvitamin D3 beeinflusst wird. Das Calcium diffundiert zunächst durch die luminale Zellmembran in den Enterozyten, wird dann aber aktiv aus der Zelle hinaus in die Blutbahn geschleust. 1,25-Dihydroxyvitamin D3
induziert die Bildung von Calbindin D28k, sowie Calcium-Pumpen-Einheiten in der basolateralen Membran der Enterozyten von Hühnern. Magnesium, Kalium und Calcium werden teilweise in das Duodenum sezerniert. Zusätzlich gibt es eine geringe Sekretion von Magnesium in das Ileum und das Rectum (DENBOW 2000).
2.8.6.1 Mechanismen der Calciumaufnahme im Vogeldarm
Der Großteil der Calciumaufnahme findet im Duodenum statt (HURWITZ et al. 1973).
Bezüglich der Calciumaufnahme können die passive Calciumaufnahme und die aktive Calciumresorption unterschieden werden.
Die passive Calciumaufnahme erfolgt parazellulär und ist damit von dem elektrochemischen Gradienten abhängig. Das bedeutet, dass sie unter anderem von der luminalen Calcium-Konzentration beeinflusst wird (WILKENS 2006). Über Versuche an Legehennen der Rasse Weißes Leghorn konnte ermittelt werden, dass ein spezielles Ionenverhältnis von Kalium, Magnesium und Phosphat sich positiv auf die passive Calciumaufnahme im Darm auswirkt, wohingegen der pH-Wert nur einen geringen Effekt hat. Es findet sowohl eine Calciumdiffusion von luminal nach außen als auch in umgekehrter Richtung statt. Die Calcium-Diffusion aus dem Darmlumen heraus überwiegt jedoch. Sie unterliegt einer Sättigungskurve (BAR u. HURWITZ 1969).
Die aktive Calciumresorption erfolgt in drei Schritten:
• Eintritt von Calcium in die Enterozyten durch die apikale / luminale Membran
• Transzellulärer Transport des Calciums
• Ausschleusung des Calciums durch die basolaterale Membran
Es gibt derzeit drei Modelle für einen möglichen Ablauf des Calciumtransports durch die Enterozyten:
• Erleichterte Diffusion
Hierbei tritt Calcium über Calciumkanäle in das Zytoplasma der Enterozyten über und bindet dort an das Calciumtransportprotein Calbindin D28k, welches das Calcium zur basolateralen Membran transportiert. Hier wird das Calcium dann über eine Ca-ATPase oder über Na/Ca-Austauscher, welche eine höhere Affinität zum Calcium besitzen müssen als das Calbindin, aus den Enterozyten in das extrazelluläre Medium überführt (LARSSON u. NEMERE 2002).
Beim Säuger werden in der apikalen Membran spannungsgesteuerte Calciumkanäle (TRPV-5 und TRPV-6) beschrieben (HOENDEROP et al.
2005).
• Transport über Vesikel
Über Endozytose wird das Calcium an der apikalen Membran in die Enterozyten aufgenommen, durch diese hindurchgeschleust und an der basolateralen Membran über Exozytose wieder abgegeben (NORMAN 1995).
in Vesikeln oder Lysosomen, gebunden an Calbindin D28k (NEMERE et al.
1991). Des Weiteren wird beschrieben, dass eine Kopplung von Membrankanälen und anschließendem vesikulären transzellulären Transport des Calciums möglich sein kann (LARSSON u. NEMERE 2002).
• Transport über intrazelluläre Tunnel / Speicher
Hierbei gelangt das Calcium über Calciumkanäle in die Zelle und wird dann über das Endoplasmatische Retikulum von der apikalen zur basolateralen Seite transportiert. Auch hier ist eine Pufferung des Calciums mittels Calbindin notwendig. Dieser Vorgang wurde bereits an Pancreas-Azinus-Zellen beschrieben. In Muskelzellen liegt Calcium im Sarcoplasmatischen Retikulum vor, daher wird diese Möglichkeit auch für Enterozyten diskutiert (LARSSON u. NEMERE 2002).
2.8.6.2 Steuerung der aktiven Calciumresorption in die Enterozyten des Vogels
Die aktive Calciumresorption wird über die hormonell aktive Form des Vitamins D3, das 1,25(OH)2-Vitamin D3 bzw. Calcitriol gesteuert. Hierfür werden zwei Mechanismen beschrieben. Zum einen wirkt 1,25(OH)2-Vitamin D3 über eine Steroid-Signaltransduktion im Zellkern (NISS: nuclear-initiated steroid signal transduction).
Zum anderen ist 1,25(OH)2-Vitamin D3 in der Lage, über Rezeptoren in der Zellmembran eine Steroid-Signaltransduktion (MISS: membrane-initiated steroid signal transduction) auszulösen (LARSSON u. NEMERE 2003).
Die genomische Wirkung vollzieht sich innerhalb von Stunden bis Tagen. Sie fördert in den Enterozyten die Synthese der zellulären Komponenten, die für den transzellulären Transport von Calcium notwendig sind. Beim Vogel handelt es sich dabei unter anderem um das Calcium bindende Protein Calbindin D28k (HUHTAKANGAS et al. 2004). Das 1,25(OH)2-Vitamin D3 bindet hierbei in seiner 6-s-trans Form an einen nucleären Vitamin D Rezeptor, der als VDRnuc (NORMAN et al.
2002) oder auch als nVDR (LARSSON u. NEMERE 2003) bezeichnet wird. Dieser Rezeptor gehört zur „nuclear receptor superfamily“. Die Bindung des 1,25(OH)2 -Vitamin D3 an den im Zytoplasma vorliegenden VDRnuc führt zur Änderung der dreidimensionalen Struktur des Rezeptors. Dadurch kann nun ein sog. Motor-Protein an den Rezeptor binden (beim Menschen ist dies der Retinoid X Rezeptor), welches für die Translokation des VDR aus dem Zytoplasma in den Zellkern verantwortlich ist.
Des Weiteren führt die Kopplung an den Retinoid X Rezeptor zu einer Konformationsänderung und somit zur Aktivierung der DNA bindenden Domäne.
Letztere hat eine hohe Affinität zu spezifischen DNA-Sequenzen, den Promotorregionen von 1,25(OH)2-Vitamin D3 Ziel-Genen, die auch „vitamin D-responsive elements (VDREs)“ genannt werden. Durch die Bindung der DNA bindenden Domäne an die VDREs wird die Transkription der 1,25(OH)2-Vitamin D3
Ziel-Gene aktiviert und somit die Synthese von z. B. Calbindin D28k induziert (DUSSO et al. 2005).
Das Binden von 1,25(OH)2-Vitamin D3 an Membranrezeptoren führt innerhalb von Sekunden bis Minuten (NORMAN et al. 2002), nach anderen Autoren innerhalb von Minuten bis Stunden (HUHTAKANGAS et al. 2004) zu einem schnellen transzellulären Transport von Calcium (LARSSON u. NEMERE 2003). Der Vorgang der schnellen hormonellen Stimulierung des intestinalen Calciumtransportes wird auch als Transcaltachia bezeichnet (NORMAN 1995). Bei diesem Vorgang bindet 1,25(OH)2-Vitamin D3 in der 6-s-cis-Form an ein „1,25-(OH)2D3 membrane-associated, rapid response steroid binding protein (1,25D3-MARRSbp)“ (LARSSON u. NEMERE 2003) bzw. an einen Vitamin D Rezeptor in der Zellmembran (VDRmem) (NORMAN et al. 2002). Dieser Rezeptor befindet sich in den Caveolae der luminalen Enterozytenmembran (HUHTAKANGAS et al. 2004). Die Bindung an den VDRmem führt zur Aktivierung von einem oder mehreren second messenger Systemen, an denen Phospholipase C, Proteinkinase C und G Protein gekoppelte Rezeptoren beteiligt sind (NORMAN 2006). Dies löst dann einen schnellen transzellulären Calciumtransport aus; der genaue Mechanismus ist jedoch noch nicht geklärt (DUSSO et al. 2005).
NORMAN (2006) geht davon aus, dass es sich bei dem VDRmem und dem VDRnuc um den gleichen Rezeptor handelt, der die Konfiguration seiner 1,25(OH)2D3
bindenden Domäne dahingehend verändern kann, dass er in einem Fall die 6-s-trans-Form und im anderen Fall die 6-s-cis-Form bindet. NEMERE (2005) ist dagegen der Ansicht, dass es sich bei dem 1,25D3-MARRSbp und dem nVDR um unterschiedliche Rezeptoren handelt. Die genaue Struktur des membranständigen 1,25(OH)2-Vitamin D3 Rezeptors ist bis dato jedoch noch nicht beschrieben.