Physiologie: Verdauung

• Cholesterin ist eine fettähnliche Substanz, die kristallisieren kann. In der Anwesenheit von Phospholipiden und Gallensäuren passiert es normalerweise nicht. 
• Steigt die Cholesterinkonzentration oder sinkt der Gallensäuren- beziehungsweise der Phospholipidanteil unter einen kritischen Wert, kristallisiert Cholesterin aus! 
• Ausfällung von Cholesterin -> bildet 80% der Gallensteine = Cholelithiase
• Folge:
  • Entzündung der Gallenwege = Cholecystitis
  • Verstopfung der Gallenwege = Cholestase 

• Bilirubin: ein Abbauprodukt von Häm (Teil vom Hämoglobin)
• Hydrophobe Vitamine: A, D, E, K
• Steroidhormone (z.B. Sexualhormone)
• Hydrophobe Pharmaka oder Metaboliten von Pharmaka 

1. Transformation (in der Leber) in einer weniger lipophilen Substanz durch kovalente Bindung an einem hydrophilen Stoff -> Ausscheidung durch die Niere ermöglicht
2. Aktiver Transport durch die Leberzellen und Ausscheidung in die Galle

Wichtig für die Pharmakotherapie mit lipophilen Medikamenten bei Leberinsuffizienz (oder Cholestase): Dosis verringern ! Sonst: Ueberdosierung! 

Hämoglobin wird abbgebaut in Häm, Fe²⁺, Globin (dieses in AS)

Häm wird zu Bilirubin abgebaut. Bilirubin wird mit Glukuronsäure via Glucuronyltransferase konjugiert zum Bilirubindiglukuronat (gibt dem Urin die Farbe) und wird zur Galle geleitet.

• Bilirubin gelangt via Blutkreislauf in die Leber und wird dort Glukuronisiert.
• Von dort gelangt es über die Gallenwege in den Darm (Pathophysiologie: Verschluss der Gallenwege --> Ikterus (=Gelbsucht): stark erhöhte Plasmakonz. von Bilirubin --> Stuhl und Urin entfärbt) 
• Das konjugierte Bilirubin wird z.T. via Pfortader wieder in die Leber aufgennommen und von dort via Blutkreislauf zur Niere gebracht, oder  wieder in den Darm geschickt.
• Das konjugierte Bilirubin, welches nicht aufgenommen wurde wird durch Dickdarmflora weiter umgewandelt und mit dem Stuhl ausgeschieden

• 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 

• Das parasympathische Nervensystem fördert Prozesse, die mit Regeneration zu tun haben, und somit fördert es die GIT-Funktion: Motilität, Drüsensekretion, Durchblutung, etc...
• Das sympathische Nervensystem fördert Prozesse, die mit Aktivität (Stress) zu tun haben, und hemmt die GIT-Funktion. 

• Rezeptoren: Mechanorezeptoren, Chemorezeptoren, Nozizeptoren, Osmorezeptoren
• Effektoren: Glatte Muskulatur, Drüsenzellen, Blutgefässe (Glatte Muskulatur) 

passt die Funktion des Magens (Produktion von Säure und Proteasen, Motilität) an seinem Inhalt an (Menge, Chemische Zusammensetzung) 

kontrolliert die Enzymproduktion des Pankreas und fördert die Kontraktion der Gallenblase (die Galle trägt bei der Verdauung der Fette bei) 

reguliert das pH im Duodenum (und weiter im Dünndarm) (Sollwert: Neutral)