Physiologie: Verdauung

• Vergrösserung der Oberfläche
  • Kerckringsche Falten
  • (Mikro-)Villi
• Motorik
  • slow waves
  • propulsive Motorik (Peristaltik)
  • nicht propulsive Motorik
  • Zottenbewegung
• Verdauung
  • Peptide
  • KH
  • Lipide
• Resorption
  • Ionen 
  • Wasser

• nach Funktion
  • Endopeptidasen: Spalten irgendwo mittendrin
  • Exopeptidasen: Erste und letzte AS werden gespalten
• gelöst/membrangebunden
  • gelöst: gelöst im Sekret einer Drüse, intraluminale Aktivität
  • membrangebunden: in der Membran des Bürstensaumes (Dünndarmepithel) -> lokale Aktivität am Bürstensaum 

Pepsinogene ---> Pepsine ---> inaktive Enzyme

• Pepsinogene werden aktiviert durch:
  • saures pH
  • autokatalytisch
• Pepsinogene werden inaktiviert durch
  • neutrales pH

Pepsine sind gelöste Endopeptidasen (~8 verschiedene Enzyme), mit einer optimalen Wirkung bei saurem pH. 

Endopeptidasen: Trypsin, Chymotrypsin, Elastase
(inaktive Vorstufen: Trypsinogen, Chymotrypsinogen, Proelastase)

Exopeptidasen: Carboxypeptidasen A und B, Aminopeptidasen
(inaktive Vorstufen: Procarboxypeptidasen A und B, Proaminopeptidase 

Aminopeptidasen, Oligopeptidasen, Endopeptidasen 

• Luminal
  • Di- und Tripeptide: durch H -Kotransport absorbiert Aminosäuren: durch Na+-Kotransport absorbiert. 5 verschiedene Na+-Aminosäuren Kotransporter: (neutrale, saure, Iminosäuren, basische und beta-AS)
• Intrazellulär
  • Di- und Tripeptide werden von zytoplasmatischen Aminopeptidasen in Aminosäuren gespalten. 
• Basolateral
  • Na+-Kotransportsysteme Na+-unabhängige Carriersysteme 

• Monosaccharide
  • Hexosen:
    • Glukose
    • Galaktose
    • Mannose
    • Fructose
  • Pentosen
    • Ribose
    • Desoxyribose
• Disaccharide
  • Maltose (2x Glucose)
  • Laktose (Glucose + Galaktose)
  • Saccharose (Glucose + Fructose)

• Cellulose
  • Cellulose 1-4 β glycosidische Bindungen 
• Amylose
  • 1-4 α glycosidische Bindungen 
• Amylopektin
  • Amylose mit Verzweigungen, 1-6 α glycosidisch gebunden 
• Stärke (pflänzlich): ~80% Amylopektin, ~20% Amylose
• Glykogen (tierisch): wie Amylopektin, mehr verzweigt als in der Stärke 

α-Amylase: (Pankreas, Speicheldrüsen, vorw. Parotis):
spaltet 1-4 glycolitische Bindungen in der Amylose und im Amylopektin 

Maltase: (Pankreas): Maltose -> 2x Glukose 

• Maltase:  
  • Maltose -> 2x Glukose
  • Maltotriose -> Maltose + Glukose 
• Isomaltase: 
  • Isomaltose -> 2x Glukose
  • α-Grenzdextrine -> Maltose, Glukose 
• Saccharase:
  • Saccharose -> Glukose + Fruktose
• Laktase: 
  • Laktose -> Glukose + Galaktose 

Säugetiere verfügen über kein Enzym, das die 1-4 β glycosidische Bindungen der Cellulose spalten kann.

-> Nahrungsfaser, Ballaststoffe

Zellulosespaltung kann jedoch durch bakteriellen Glykosidasen im Dickdarm teilweise erfolgen (Herbivoren). 

• Luminal
  • Glukose und Galaktose werden (dank dem Na+-Gradienten) durch einen Na+-Kotransporter absorbiert (SGLUT 1)
  • Glukose und Galaktose: derselbe Na+-Symport -> Kompetitiv 
  • Fruktose wird durch einen Na+- unabhängiger Transporter absorbiert (GLUT 5) 
• Basolateral: 
  • Na+-unabhängiger Transporter (GLUT 2) (Erleichterte Diffusion) 

Die Resorption ist schnell (bis 120 g/h)und erfolgt vor allem im oberen Dünndarm. Die schnelle Resorption vermindert die Erhöhung der Osmolarität im Lumen nach der Spaltung der Polysaccharide (Monosaccharide sind osmotisch aktiver als Polysaccharide). 

Malabsorption --> Diarrhöe

• Zungengrunddrüsen (Gl. sublingualis): säurestabile Lipase
• Pankreas: Lipase + Colipase, Phospholipase A, Cholesterolesterase 

• Luminal:
  • Dank der Gallenprodukte werden Fette zuerst emulgiert. Kurzkettige Fettsäuren und Glycerol können durch Membranen diffundieren.
  • Andere Fettabbauprodukte werden in der Form vom gemischten Mizellen absorbiert. 
  • In den Enterozyten werden durch Re-Veresterung Triglyceride und Cholesterinester wieder synthetisiert und in Vesikeln verpackt. Die Vesikel werden mit Apolipoproteinen "markiert".  
• Basolateral:
  • Exocytose dieser Vesikel in der Form von Chylomikronen.
  • Abtransport mit der Lymphe.
  • Die Apolipoproteine dienen als Liganden für Zellen, die den entsprechenden Rezeptor aufweisen, und die die Lipide weiter verarbeiten (Leber). Kurzkettige Fettsäuren und Glycerol: Diffusion 

Die Wasserresorption im Dünndarm ist von der Resorption von Na+ und von den Verdauungsprodukten abhängig ! (bei Dehydratation -> Wasser + NaCl + Saccharose geben !) 

• Kontrolle der Abgabe ins nächste Kompartimen (Sphinkter)
• Zerkleinerung, Mischung, Transport

• Tonische Aktivität
  • Tonus = konstant anhaltende Kontraktion. Die glatte Muskulatur des GIT weist immer eine solche Grundspannung auf. Einen stark erhöhten Tonus findet man im Bereich der Sphinkter.
• Kontraktion
  • Erfolgt nach elektrischer Erregung (=Aktionspotential) -> Zunahme des zytoplasmatischen Ca2+ 

Die glatte Muskulatur des GIT (Magenantrum bis Kolon) ist elektrisch spontan aktiv.
Diese Aktivität stammt aus Schrittmacherzellen (interstitielle Cajal-Zellen), die mit den glatten Muskelzellen durch "gap junctions" elektrisch gekoppelt sind.
Das Membranpotential der Cajal-Zellen weist Oszillationen auf, die man "slow waves" nennt. Diese "slow waves" verbreiten sich dann durch das Muskelgewebe (Vergleich: Herzmuskel).

Die Amplitude der "slow waves" und die Erregbarkeit steht unter neuronaler und humoraler Kontrolle.Kontraktion erfolgen aber erst,wenn durch die Potentialwellen Aktionspotentiale ausgelöst werden ! 

• Die Phasen der "slow waves" sind räumlich verschoben --> die "slow waves" breiten sich von einer "Schrittmacherregion" aboral aus. 
• Auf diesen Wellen, die normalerweise nicht von Kontraktionen begleitet sind, können sich AP aufpflanzen, die sich dann ebenfalls aboral ausbreiten und von einer Kontraktionswelle begleitet sin
• --> Grundlage der Peristaltik

Oesophagus, Magen (Antrum), Dünndarm, Kolon

Propulsiv: Transport, Nichtpropulsiv: Durchmischung

Dünndarm, Kolon

Durchmischung

Dünndarm, Kolon

Verschiebung der Wand über dem Darminhalt, Durchmischung

Sphinkter

Verschluss

Krypten: Magen, Kolon

Zotten (Villi)

Krypten + Zotten: Dünndarm

• Exokrine Sekretion:
  • Das Produkt wird in den extrakorporalen Raum sezerniert.
• Endokrine Sekretion:
  • Das Produkt wird in den interzellulären Raum sezerniert. 

• durch die tight junctions (H2O & kleine Ionen (Na+)
• solvent drag
• passiv, Diffusion (konzentrationsgradient)

• Diffusion
• Pumpen (ATP!)
• Symports
• ANtiports
• Carriers

• Sekretion ca 7.5L
• Resorption ca. 8L
• Aufnahme ca. 1.5L
• Stuhl: 0.1L
• Urin ca 1L

• etwa gleich viel Neurone (10⁸) wie im Rückenmark ("gut brain", "enterisches Gehirn")
• plexus myentericus (Auerbach), plexus submucosus (Meissner)
• arbeitet grundsätzlich autonom
• das zentrale Nervensystem übt durch das autonome Nervensystem (ANS) eine modulierende Wirkung aus