Funktion Dünndarm & Anhangsdrüsen

Welche sekretorischen Prozesse finden im Dünndarm statt?

1. Schleim- & Bicarbonatsekretion Brunner'sche Zelle
2. Bicarbonatsekretion Duodenalepithel
3. Schleimsekretion der Becherzellen
4. Cl^- Sekretion der Glandulae intestinales (Lieberkühn'sche Krypten)

Sekretion Brunner'sche Drüsen

Brunner'sche Drüsen = tubuloalveoläre Drüsen in Submucosa
-> Ausführungsgänge münden in Duodenum 

• Sekretion von Schleim & Bicarbonat 
  -> Schutz der Duodenalschleimhait vor saurem Mageninhalt
• Schleimsekretion durch Exocytose 
• Bicarbonatsekretion mittels Cl^-/HCO₃^- Austauscher
• Parasympathicus = erregend
• Sympathicus = hemmend

Bicarbonat-Sekretion Duodenalepithel

-> erfolgt trans- & parazellulär 

• transzelluläre Sekretion
  -> Na⁺/HCO₃^- Cotranspoert in basolateraler Membran
  -> Cl^-/HCO₃^- Austauscher in apikaler Membran
  -> HCO₃^- und Cl^- Anionenkanal in apikaler Membran
• Aufnahme HCO₃^- über NaHCO₃^- Cotransport/Carboanhydrase in Zelle
  -> anfallendes H⁺ über Na⁺/H⁺ Austauscher ausgeschleust
• HCO₃^- an Neutralisierung von HCl beteiligt 
• Sekretion ausgelöst durch vagovagalen Reflex & Prostaglandin E
• Sympathicus hemmt HCO₃^- Sekretion

Schleimsekretion Becherzellen

• unterscheiden sich von Epithelzellen der Dünndarmzotten & -krypten durch schleimhaltige Sekretgranula 
• Anzahl nimmt von proximal nach distal zu
  -> größte Anzahl im Dickdarm
• Sekretion durch kollektive Exocytose
  = alle gespeicherten Sekretgranula werden zusammen entleert 
• Stimulation der Sekretion über Acetylcholin & Prostaglandin E
  -> Freisetzung über luminale chemische & mechanische (Acetylcholin) Reize
• bakterielle Toxine auch sekretionsfördernd
  -> auch Zunahme der Becherzellen mit Anstieg Sekretion möglich
• Dünndarmepithel mit 0,5mm dicker Schleimschicht
  -> Schutzschicht gegen mechanische, chemische (pH Wert) und Bakterien/Parasiten

Funktionen Glandulae intestinales (Lieberkühn'sche Krypten)

= von Basis der Zotten ausgehende Schleimhauteinstülpungen
-> mit Becherzellen,Paneth-Zellen, endokrinen Zellen (Hormonabgabe)

1. sekretorische Funktion

2. Epithelzellreplikation

• Entstehung neuer Zellen durch Zellteilung
  -> wandern von Basis zu Spitze, dabei Differenzierung 

3. Bildung wässriges Darmsekret über Cl^- Sekretion

• Na⁺/K⁺/2Cl^- Cotransport
  -> Cl^- gegen Konzentrationsgradient in Zelle
• über Cl^- Kanal in Kryptenlumen
• Na⁺ für Aufrechterhaltung des transmembralen Na⁺ Gradienten (Na/K ATPase)
• K⁺ rezirkuliert durch K⁺ Kanäle in basolateral
• sekundäre Sekretion von Na⁺, K⁺ und Cl^- 
  -> Wasser folgt aus osmotischen Gründen
• Aktivierung der Sekretion über Plexus submucosus
  -> über parasympatische Neruone: Acetylcholin & VIP
  -> 2nd messenger Ca²⁺ (Acetylcholin) & cAMP (VIP)
  -> Verstärkung der Cl^- Sekretion
  -> v.a. bei Nahrungsaufnahme (lokale + vagovagale Reflexe)

-> durch Durchfallerreger und deren Toxine extreme Stimulation der Cl^- Sekretion möglich
-> binden an Toxinrezeptoren in Kryptenzellen: mittel 2nd Messenger Öffung Cl^- Kanäle

Exokrines Pankreas: Aufbau

• zusammengesetzte tubuloalveoläre Drüse mit Endstücken und komplexen Gangystem
• ausgekleidet mit kubischen Zellen
• Sekret = Bauchspeichel
  -> gelangt über Ausführungsgänge (Ductus pancreaticus) in Duodenum
• Endstücke mit großem Golgi Apparat & raues ER, viele Sekretgranula
  -> Acinuszellen um Sammelkanälchen
  -> Sekretion Verdauungsenzyme
• Gangzellen mit kleinem ER, ohne Sekretgranula
  -> Sekretion bicarbonatreicher Elektrolytlösung
• Flussrate bei Monogastriden abhängig von Fressaktivität
  -> beeinflusst Elektrolytzusammensetzunh und pH Wert
  -> mit zunehmender Flussrate Anstieg HCO₃^- und Abnahme Cl^- 
  -> Na⁺ und K⁺ Konzentration unabhängig, vgl Plasmakonz.

Pankreas: Elektrolyt- & Wassersekretion

• in Gang- und Acinuszellen
  -> aber vermerht Gangzellen
• Acinuszellen
  - Elektrolytlösung ähnlich Primärspeichel: plasmaähnliche Zusammensetzung
  - Cl^- über Kanal in Lumen abgegeben, Na⁺ und K⁺ folgen aus osmotischen Gründen
  - Aufnahme Cl über Na/K/2Cl Cotransporter
  - Ausschleusen von Na & K über Na/K Pumpe & K Kanäle
  -> Aktivierung Cl & K Kanäle führt zu Stimulation der Elektrolyt & Wassersekretion
• Gangzellen
  - HCO₃^- reich -> alkalisch
  - HCO₃^-  Sekretion abhängig von cytoplasmatischer Carboanhydrase, Cl^-/HCO₃^- Austauscher und Na⁺/H⁺ Austauscher
  -> energetisiert durch Na/K Pumpe (Aufrechterhaltung Na Gradient)
  - Na & K folgen HCO₃^- parazellulär passiv nach, Wasser osmotisch überführt

Pankreas: Sekretion von Verdauungsenzymen

von Acinuszelle sezerniert
-> Sekretion inaktiver Proenzymen dient Schutz Pankreas vor Selbstverdauung (über Trypsininhibitor)
-> Aktivierung dann erst im Dünndarm über Enteropeptidase
-> Enteripeptidase aktiviert Trypsin, das durch Peptidabspaltung Enzyme aktiviert

1. Peptidasen (inaktiv)
   - Trypsinogen, Chymotrypsinogen,...
2. Nucleasen (aktiv)
   - Ribonuclease, Desoxyribonuclease
3. Amylase
   - a-Amylase, aktiv
4. Lipasen 
   - Lipase (aktiv), Pro-Clipase (inaktiv), Cholesterinesterase (aktiv)

-> Sekretgranula enthalten Gemisch der Verdauungsenzyme
-> Sekretionsmuster adaptiert sich bei Monogastriden an Futterzusammensetzung
-> bei Wdk. vermehrt Nucleasen, da durch MO deutlich mehr Nucleinsäuren in Dünndarm + Zusammensetzung Ration Einfluss auf Sekret
-> bei Pfd. vermehrt Amylase, da Grasfresser

Pankreas: Regulation der Sekretion

1. Gangzellen

• Sekretabgabe hormonal und nerval vermittelt
• niedriger Chymus pH löst im proximalen Dünndarm Abgabe Secretin aus 
  -> geht einher mit Aktivierung der Sekretion der Gangzellen
• Secretin stimuliert über Rezeptoren Adenylatcyclase -> Bildung cAMP -> regt Sekretion an
• whsl. über Stimulation von Na/H Austauscher + Cl Kanal
• Sekretion NaHCO₃ reichen Sekrets
  -> neutralisiert H⁺ unter Bildung von H₂O und CO₂
  -> schwächt dann Secretinabgabe ab
• weitere Aktivierung über Parasympathicus
  -> VIP -> Adenylatcylcase -> cAMP -> Kanäle -> Sekret

2. Acinuszellen

• Sekretion gesteigert durch Cholecystokinin (CKK) und über Parasympathicus mit Acetylcholin
• CKK
  - v.a. durch Spaltprodukte von Proteinen & Fett angeregt
  - Bindung an CCK Rezeptoren
  - 2nd Messenger: Freisetzung von Diacylglycerin & Inositoltriphosphat
  - IP₃: Öffnung Ca²⁺ Kanäle
  - DAG. mit Ca²⁺ Aktivierung Proteinkinase C
  - Phosphorylierung von Proteinen: Exocytose + Cl^- Sekretion
• Acetylcholin
  - Bindung an muscarinartige cholinerge Rezeptoren
  - dann vgl CCK
   

Pankreas: Stimulation Sekretion durch Futteraufnahme

• Geruch, Geschmack, Magendehnung, niedriger pH ind Duodenum, Protein- & Fettverdauungsprodukte im Dünndarm fördern Pankreassekretion bei Monogastriden sehr stark
• je nach Wirkort der Stimulation cephale, gastrale oder intestinale Phase der Pankreassekretion

1. cephale Phase

• durch Geruch + Geschmack & kaubedingte taktile Stimuli
• vermittelt über N.vagus (Parasympathicus)

2. gastrale Phase

• Dehnung Magenwand durch Futteraufnahme
• vagovagaler Reflex steigert Sekretion

3. intestinale Phase

• vermehrte Abgabe von Secretin und CCK durch pH Erniedrigung und Spaltprodukte Protein- & Fettverdauung

-> bei Wdk Steigerung durch Nahrungsaufnahme deutlich geringer, da durch Vormagensystem keine gastrale & intestinale Phase

Pankreas: Störungen der Sekretion

= Pankreasinsuffizienz, v.a. beim Hund

• häufig durch chronische Entzündung des Pankreas
• Zerstörung der Acini durch Selbstverdauung und durch Bindegewebe ersetzt
• zeigt sich erst bei ausgedehnter Zerstörung der Acini als Maldigestion
  -> betrifft v.a. Fett- & Proteinverdauung
  -> gesteigerte Fett- & Proteinausscheidung

Galle: Allgemeines

• Gallenbildung durch Hepatozyten + Epithelzellen der hepatischen Gallengänge
  -> vgl. Gangzellen Pankreas
• Galle wird in Gallenblase gespeichert und durch Elektrolyt- & Wasserresorption eingedickt
  -> wenn keine Gallenblase (Tier) dann direkt in Ductus choledochus zu proximalem Dünndarm
• Galle in Leber & Gallenblase hat andere Zusammensetzung

Konzentrierung der Galle in Gallenblase

• Konzentrierung von organischen Komponenten 
  = konjugierte Gallensäure, Gallenfarbstoffe, Phospholipide, Cholesterin
  -> erfolgt durch Resorption von Wasser
• KEINE Resorption/Sekretion von organischen Bestandteilen 
• Na⁺ über Na/H Austauscher + Cl^- über Cl/HCO₃^- Austauscher in Epithelzellen der GB
  -> Ausschleusen Na über Na/K Pumpe und Cl über Anionenkanal
• durch Ausschleusung Erhöhung der Osmolarität in interzellulären Spalt
  -> Wasserresorption entlang osmothischem Gefälle
• organische Komponenten bilden sich zu Micellen aus
  -> sind nicht osmotisch wirksam
  -> daher auch bei erhöhter Stoffkonzentration Galle der GB und Lebergalle annähernd die gleiche Osmolarität
• Gallensäuremicellen mit negativer Ladung an Außenseite
  -> binden daher Kationen
  -> hohe Konzentration an Na⁺/K⁺ und Ca²⁺ in Galle der GB
  -> durch Bindung geringe osmotische Aktivität

Füllung & Entleerung Gallenblase

• im Nüchternzustand Ductus choledochus an Einmündung ins Duodenum durch Kontraktion des Sphincter Oddi verschlossen
  -> Lebergalle gelangt über Ductus hepaticus in Ductus cysticus und so in Gallenblase
• bei Schw. & Wdk: 
  - Sphincter Oddi mit geringem Tonus
  - Galle eher in Dünndarm
  -> geringe Speicherung & Eindickung
• im Anschluss an Fütterung Freisetzung Cholecystokinin (CKK) durch Spaltung Fette und Proteine
  -> löst Kontraktion glatte Muskulatur Gallenblase + Erschlaffung Sphincter Oddi aus
  -> Entleerung der Gallenblase
• Galle gelangt über Ductus choledochus in proximalen Dünndarm und unterstützt dort Fettverdauung
• unterstützende Wirkung Acetylcholin
  -> wird nach Fütterung freigesetzt, fördert Kontraktion der glatten Muskulatur
• Entleerung erfolgt pulsartig

Stärkeverdauung

• Stärke = Glucoseeinheiten, die 1,4-a-glykosidisch oder 1,6-a-glykosidisch verknüpft sind
  -> Amylose = 50-2000 Glucoseeinheiten, 1,4-a-glyk. verknüpft
  -> Amylopectin = 2000 - 200 000 Glucoseeinheiten, 1,6-a-glyk. verknüpft
• Amylopectin = 70-80% der Stärke
• Stärke v.a. in Körnern (Getreide) und Knollen (Kartoffeln) = Reservekohlenhydrat 
  -> ähnlich zu Glykogen aus Leber & Muskulatur (tierische Stärke)

Ablauf Stärkeverdauung

1. mechanische (kauen)/thermische (kochen) Zerstörung der inneren Struktur
   -> Vorbehandlung führt zu effektiverer Verdauung, da sich Amylase aus Speichel & Pankreas besser anlagern können
2. Hauptort der Stärkeverdauung = proximales Drittel Dünndarm
   -> Aktivität Pankreas Amylase + BSM Enzyme am Höchsten
3. Spaltung 1,4,-a-glyk. Bindung durch Amylase
   -> Entstehung Bruchstücke Maltose, Maltotriose & a-Dextrine 
   -> a-Dextrine = mit 1,4-a- & 1,6-a-glyk. Bindung, kann durch Amylase nicht gespalten werden
4. Aufspaltung der Bruchstücke durch in BSM verankerte Oligo- & Disaccharide zu Glucose
   -> Glucoamylase (Maltase), a-Dextrinase (Isomaltase), Saccharase

-> 1,6,-a-glyk. Bindungen wie in Stärke können nur durch MO abgebaut werden (Wdk in Vormägen, sonst Dickdarm)
-> Entstehung resorbierbare SCFA 

Verdauung Lactose & Saccharose

• Lactose = Glucose + Galactose über 1,4-ß-glykosidische Bindung
  -> über BSM Enzym Lactase zu Glucose und Galactose hydrolysiert
• Saccharose = Rüben- bzw Rohrzucker, Gluccose + Fructose über 1,2-a-glyk. Bindung
  -> über BSM Enzym Saccharase in Glucose & Fructose zerlegt 

Postnatale Entwicklung der Kohlenhydratverdauung

• Lactaseaktivität im Säuglingsstadium hoch 
  -> fällt nach Maximum (1-3. Woche) ab, grds durch Absetzen von Muttertier, aber auch genetisch programmiert
• andere Enzyme der KH Verdauung mit geringer Aktivität
  -> Anstieg ab 4-6. Woche 
  -> wie bei adulten Tieren ab 2.-3. Monat (Pfd. 1 Jahr)
• entwicklungsbedingte Veränderung aufgrund Ernährungsform
  -> zu Beginn Muttermilch (Lactose!) 
  -> ändert sich mit Umstellung der Ernährung

KH Verdauung: tierartliche Unterschiede

1. Hund

• Stärkeverdauung im Dünndarm NICHT limitiert

2. Katze

• Stärkeverdauung im Dünndarm relativ limitiert

3. Pferd

• wenig Amlysae im Dünndarm 
  -> da Grasfresser und Gras kaum Stärke enthält

4. Schwein

• Stärkeverdauung im Dünndarm sehr effektiv

5. Wdk

• durch Vormagensystem geringe Aktivität der KH Enzyme im Dünndarm
  -> allerdings bestimmter Anteil an Stärke (v.a. bei Maisstärke) = pansenstabile Stärke
  -> wird dann im Dünndarm verdaut 

Störungen KH Verdauung

Lactoseintoleranz

• genetisch bedingte starke Abnahme der Laktaseaktivität in BSM des Dünndarmepithels
• nicht verdaute Lactose wird im Dickdarm nur partiell mikrobiell abgebaut 
  -> Entstehung SCFA UND Milchsäure -> Resorption limitiert
• Milchsäure führt aus osmotischen Gründen zu Durchfall

Resorption Monosaccharide

• Glucose, Galactose, Fructose
• fallen bei Verdauung von Stärke, Lactose und Saccharose im Dünndarm an
• Resorption durch Dünndarmepithel
  -> durch BSM in Epithelzelle aufgenommen und verlassen diese durch basolaterale Membran 
  -> Übertritt in Kapillare
  -> über Pfortader Transport zur Leber + V. cava caudalis
• Glucose & Fructose während Resorption teils zu Lactat umgebaut