Verdauung ist der chemische Abbau der aufgenommenen Nahrung in resorbierbare Moleküle. Absorption bezieht sich auf die Bewegung von Nährstoffen, Wasser und Elektrolyten aus dem Lumen des Dünndarms in die Zelle und dann in das Blut.

In diesem Artikel werden wir die Verdauung und Absorption von Kohlenhydraten, Proteinen und Lipiden betrachten.

Kohlenhydrate

Verdauung

Es gibt drei Kohlenhydratprodukte, die vom Dünndarm aufgenommen werden; Glucose, Galactose und Fructose.

Die Verdauung von Stärke wird im Mund eingeleitet, was durch Speichelamylase erleichtert wird. Der Großteil der Kohlenhydratverdauung findet im Dünndarm statt. Das Hauptenzym ist Pankreas-Amylase, die durch Verdauung der Alpha-1-4-glykosidischen Bindungen Disaccharide aus Stärke liefert. Die produzierten Disaccharide (Maltose, Maltotriose und α-Dextrine) werden alle durch Bürstengrenzenzyme in Glucose umgewandelt.

Disaccharide, die natürlicherweise in Lebensmitteln vorkommen, benötigen keine Amylase, um sie abzubauen. Brush Border Enzyme (Lactase, Sucrase, Trehalase) hydrolysieren diese Verbindungen in Moleküle von Glucose, Galactose und Fructose.

Absorption

Glucose und Galactose werden über die apikale Membran durch sekundären aktiven Transport (zusammen mit Na +) durch den Natrium-Glucose-Cotransporter (SGLT1) absorbiert. Sowohl Glucose als auch Galactose verlassen die Zelle über GLUT2-Rezeptoren über die basolaterale Membran in das Blut. Fructose gelangt durch erleichterte Diffusion über GLUT5 in die Zelle und wird über GLUT2-Rezeptoren in das Blut transportiert.

Abb. 1 – Natrium bewegt seinen Konzentrationsgradienten nach unten und bringt Glukose in die Zelle.

Protein

Verdauung

Die Proteinverdauung beginnt im Magen mit der Wirkung von Pepsin, das Protein in Aminosäuren und Oligopeptide aufspaltet. Der Verdauungsprozess wird im Dünndarm mit Brushless- und Pankreasenzymen abgeschlossen. Sie spalten die Oligopeptide in Aminosäuren, Dipeptide und Tripeptide.

Absorption

Aminosäuren werden über einen Natriumkotransporter absorbiert, in einem ähnlichen Mechanismus wie die Monosaccharide. Sie werden dann über erleichterte Diffusion über die basolaterale Membran transportiert. Di- und Tripeptide werden über separate H + -abhängige Cotransporter absorbiert und innerhalb der Zelle zu Aminosäuren hydrolysiert.

Abb. 2 – Der Natrium-Aminosäuretransporter, der nahezu identisch mit dem Natrium-Glucosetransporter ist.

Lipide

Verdauung

Lipide sind hydrophob und daher in der wässrigen Umgebung des Verdauungstrakts schlecht löslich. Ihre Verdauung wird durch linguale und gastrische Lipasen gestartet, die jedoch nur 10% der aufgenommenen Lipide verdauen.

Der Rest der Lipide wird im Dünndarm verdaut. Hier unterstützt die Galle die Verdauung, indem sie die Fettbecher in kleinere Stücke, sogenannte Mizellen, emulgiert, die eine viel größere Oberfläche haben.

Pankreaslipase, Phospholipase A2 und Cholesterinesterhydrolase (3 wichtige Enzyme, die an der Lipidverdauung beteiligt sind) hydrolysieren die Mizellen und zerlegen sie in Fettsäuren, Monoglyceride, Cholesterin und Lysolecithin.

Absorption

Die Verdauungsprodukte werden an der apikalen Membran freigesetzt und diffundieren in die Enterozyten. Innerhalb der Zelle werden die Produkte erneut verestert, um die ursprünglichen Lipide, Triglyceride, Cholesterin und Phospholipide zu bilden. Die Lipide werden dann in Apoproteine verpackt, um ein Chylomikron zu bilden. Die Chylomikronen sind zu groß, um in den Kreislauf zu gelangen, so dass sie über Lacteals in das Lymphsystem gelangen.

Abb. 3 – Die Wirkung von Gallensäuren. Durch die Umhüllung des Lipids verbessert die Galle die Absorption.

Wasseraufnahme

Der durchschnittliche Erwachsene nimmt normalerweise 1-2 L Wasser pro Tag auf, aber die Flüssigkeitsbelastung des Dünndarms beträgt 9 bis 10 L, wobei 8 bis 9 L durch Sekrete des GI-Systems hinzugefügt werden.

Die meiste Absorption von Wasser und Elektrolyten erfolgt im Dünndarm, wobei etwas Wasser auch im Dickdarm absorbiert wird. Die Wasseraufnahme ist abhängig von der Absorption von gelösten Stoffen wie (Na + und Cl−). Na + wird aus dem Darmlumen absorbiert, die meisten verwenden den Cotransport mit Glucose und Aminosäuren und den Na + / H-Austausch, wodurch Na + -Ionen aus dem Lumen in die Enterozyten gelangen können. Na + wird über die Na + -Pumpen schnell aus den Enterozyten entfernt, sodass Wasser über Osmose entweder transkellulär oder paracellulär (zwischen den Tight Junctions der Enterozyten) folgen kann. Wasser sowie Na+-Ionen können dann in die Kapillaren diffundieren.

Klinische Relevanz – Steatorrhoe

Steatorrhoe ist auf eine Störung der normalen Absorption von Lipiden zurückzuführen, die zu fettgefüllten Fäkalien führt. Dafür gibt es zahlreiche Ursachen wie Pankreatitis, die die korrekte Sekretion von Pankreaslipase verhindert und so Lipide unverdaut bleiben. Eine weitere Ursache sind Gallensteine, die verhindern, dass Galle in den Zwölffingerdarm gelangt, und wiederum die maximale Absorption von Lipiden verhindern. Die Resorption im Dünndarm kann jedoch beeinträchtigt sein, beispielsweise bei entzündlichen Darmerkrankungen.

Um zwischen den zugrunde liegenden Ursachen der Steatorrhoe zu unterscheiden, müssen Dünndarm und Gallenwege sichtbar gemacht werden. Der Dünndarm kann mittels Endoskopie oder Radiographie visualisiert werden, während der Gallenbaum mit endoskopischer retrograder Cholangiopankreatographie visualisiert werden kann.