Der menschliche Körper: Verdauungssystem

Das Verdauungssystem besteht aus mehreren Hauptabschnitten, die alle spezifische Funktionen erfüllen. Der Verdauungsprozess beginnt im Mund und endet am After. Die Hauptabschnitte sind:

• Mundhöhle: Hier wird die Nahrung zuerst zerkleinert und mit Speichel vermengt. Der Speichel enthält das Enzym α-Amylase, welches beginnt, Stärke zu Zucker zu spalten. Dieser erste Schritt der Verdauung bereitet die Nahrung auf die weiteren Stationen vor.

• Rachen: Dieser Bereich verbindet die Mundhöhle mit der Speiseröhre und hilft beim Schlucken der Nahrung.

• Speiseröhre (Ösophagus): Die Speiseröhre transportiert die Nahrung durch wellenartige Muskelbewegungen, genannt Peristaltik, in den Magen.

• Magen (Gaster): Der Magen kann bis zu 1,5 Liter Nahrung aufnehmen. Hier wird die Nahrung durch Magensäure und Verdauungsenzyme weiter zersetzt. Belegzellen produzieren Salzsäure, die gefährliche Erreger abtötet. Hauptzellen produzieren Pepsinogen, das in Pepsin umgewandelt wird und Proteine spaltet. Nebenzellen produzieren schützenden Schleim, der die Magenschleimhaut vor der aggressiven Salzsäure schützt.

• Dünndarm (Enteron, Intestinum tenue): Der Dünndarm ist etwa 3-5 Meter lang und in drei Abschnitte unterteilt: Duodenum (Zwölffingerdarm), Jejunum (Leerdarm) und Ileum (Krummdarm). Im Dünndarm findet die Hauptresorption der Nährstoffe statt. Die Nahrung wird mit Verdauungsenzymen aus der Bauchspeicheldrüse und Galle aus der Leber vermischt, um Fette, Proteine und Kohlenhydrate zu spalten und aufzunehmen.

• Dickdarm (Intestinum crassum): Der Dickdarm ist etwa 1,5 Meter lang und für die Resorption von Wasser sowie die Eindickung des verbleibenden Speisebreis zu Stuhl verantwortlich. Er besteht aus mehreren Abschnitten: Colon ascendens (aufsteigend), Colon transversum (querverlaufend), Colon descendens (absteigend) und Colon sigmoideum (S-förmig). Der Stuhl wird letztlich im Rektum gespeichert und über den After ausgeschieden.

Die Bauchorgane sind im Bauchraum spezifisch verteilt:

• Rechter Oberbauch: Hier befinden sich die Galle, Leber, der querverlaufende Dickdarm, der Zwölffingerdarm und die rechte Niere.

• Rechter Unterbauch: In diesem Bereich liegen der Blinddarm mit dem Wurmfortsatz, das Ileum, das Jejunum, der aufsteigende Dickdarm und der rechte Harnleiter. Bei Frauen sind hier auch der rechte Eierstock, der Eileiter und die Gebärmutter zu finden.

• Linker Oberbauch: Hier liegen der Magen, die Bauchspeicheldrüse, die Milz, der querverlaufende Dickdarm und die linke Niere.

• Linker Unterbauch: In diesem Bereich befinden sich das Jejunum, der absteigende Dickdarm, der linke Harnleiter und die Blase. Bei Frauen sind hier auch der linke Eierstock, der Eileiter und die Gebärmutter.

Der Wandaufbau des Verdauungstraktes ist entscheidend für seine Funktion:

• Mukosa (Schleimhaut): Die innerste Schicht, die im Dünndarm Darmzotten zur Oberflächenvergrößerung bildet und im Dickdarm Krypten (Einbuchtungen) aufweist.

• Submukosa: Eine Bindegewebsschicht, die Blutgefäße, Lymphbahnen und Nerven enthält.

• Muskularis: Diese Schicht aus Muskelgewebe ermöglicht durch Längs- und Querbewegungen die Peristaltik, welche den Nahrungsbrei weitertransportiert.

• Serosa oder Adventitia: Die äußerste Schicht besteht aus dünnem Bindegewebe. In Bereichen, die vom Bauchfell (Peritoneum) bedeckt sind, wird sie Serosa genannt, andernfalls Adventitia.

Die Verdauung beginnt in der Mundhöhle, wo die Nahrung durch Kauen mechanisch zerkleinert wird. Speicheldrüsen produzieren Speichel, der die Nahrung befeuchtet und das Schlucken erleichtert. Speichel enthält das Enzym α-Amylase, das beginnt, Stärke in kleinere Zuckerbausteine (Maltose) zu zerlegen. Dieser chemische Verdauungsschritt macht die Nahrung für die nachfolgenden Abschnitte des Verdauungstrakts besser verdaulich.

Nach dem Schlucken gelangt die Nahrung in den Rachen und weiter in die Speiseröhre (Ösophagus). Die Speiseröhre transportiert die Nahrung durch wellenartige Muskelbewegungen, die als Peristaltik bezeichnet werden, in den Magen. Dabei sorgt ein gut koordinierter Verschlussmechanismus, der untere Ösophagussphinkter, dafür, dass Magensäure nicht in die Speiseröhre zurückfließt und diese schädigt.

Der Magen ist ein dehnbarer Muskelbeutel, der mehrere Funktionen erfüllt:

1. Speicherung der Nahrung: Der Magen kann bis zu 1,5 Liter Nahrung aufnehmen.
2. Mechanische Zerkleinerung und Durchmischung: Durch Kontraktionen der Magenmuskulatur wird die Nahrung weiter zerkleinert und mit Magensaft vermischt.
3. Chemische Verdauung:
   • Belegzellen produzieren Salzsäure (HCl), die den pH-Wert im Magen auf etwa 2 senkt. Dieser saure pH-Wert denaturiert Proteine und aktiviert das Enzym Pepsin.
   • Hauptzellen produzieren Pepsinogen, eine inaktive Vorstufe von Pepsin. Pepsin spaltet Proteine in kleinere Peptide.
   • Nebenzellen produzieren einen schützenden Schleim, der die Magenwand vor der aggressiven Salzsäure schützt. Dieser Schleim enthält auch Hydrogencarbonat, das die Magensäure teilweise neutralisiert.

Der Dünndarm ist in drei Abschnitte unterteilt: Duodenum, Jejunum und Ileum. Hier findet die Hauptverdauung und Resorption der Nährstoffe statt.

• Duodenum (Zwölffingerdarm):
  • Hier werden Verdauungsenzyme aus der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) und Gallenflüssigkeit aus der Leber beigemischt.
  • Pankreasenzyme:
    • Lipasen spalten Fette in Fettsäuren und Glycerin.
    • Proteasen (z.B. Trypsin und Chymotrypsin) spalten Proteine in kleinere Peptide.
    • Amylasen spalten komplexe Kohlenhydrate in einfache Zucker (Monosaccharide und Disaccharide).
  • Gallenflüssigkeit: Emulgiert Fette, wodurch sie für Lipasen besser angreifbar werden.
• Jejunum (Leerdarm) und Ileum (Krummdarm):
  • Die Schleimhaut des Dünndarms ist mit Zotten und Mikrovilli ausgestattet, die die Oberfläche vergrößern und die Resorption von Nährstoffen verbessern.
  • Monosaccharide und Aminosäuren werden durch spezialisierte Transporter in die Blutbahn aufgenommen.
  • Fettsäuren und Monoglyceride bilden mit Gallensalzen Mizellen, die durch die Zellmembran diffundieren und in den Enterozyten zu Chylomikronen verpackt werden, die dann in die Lymphbahnen gelangen.

Der Dickdarm ist für die Resorption von Wasser und Elektrolyten sowie die Bildung und Ausscheidung von Stuhl verantwortlich. Er gliedert sich in verschiedene Abschnitte:

• Colon ascendens, Colon transversum, Colon descendens, Colon sigmoideum:

  • Im Dickdarm werden keine Nährstoffe mehr resorbiert, sondern hauptsächlich Wasser und Elektrolyte.
  • Die im Dünndarm nicht verdauten Nahrungsreste werden durch Bakterien fermentiert. Diese Bakterien produzieren Vitamine (z.B. Vitamin K und Biotin) und kurzkettige Fettsäuren, die teilweise resorbiert werden.

• Rektum und After:

  • Der Stuhl wird im Rektum gespeichert, bis er durch Defäkation über den After ausgeschieden wird. Dies erfolgt durch die koordinierte Kontraktion der Darmmuskulatur und die Entspannung des inneren und äußeren Schließmuskels.

Die Leber ist das zentrale Stoffwechselorgan und erfüllt zahlreiche wichtige Funktionen:

• Produktion von Galle: Die Leber produziert täglich etwa 500-1000 ml Galle, die in der Gallenblase gespeichert wird und bei Bedarf in den Dünndarm abgegeben wird.
• Stoffwechsel:
  • Glykogenolyse und Glykogenese: Speicherung und Freisetzung von Glukose.
  • Glukoneogenese: Produktion von Glukose aus Nicht-Kohlenhydrat-Quellen.
  • Lipidstoffwechsel: Synthese und Abbau von Fettsäuren, Lipoproteinen und Cholesterin.
• Entgiftung: Abbau und Ausscheidung von toxischen Substanzen, Medikamenten und Stoffwechselprodukten.
• Synthese von Plasmaproteinen: Produktion von Albumin, Gerinnungsfaktoren und anderen wichtigen Proteinen.

Die Bauchspeicheldrüse hat sowohl exokrine als auch endokrine Funktionen:

• Exokrine Funktion:

  • Produktion von Verdauungsenzymen (z.B. Trypsinogen, Chymotrypsinogen, Pankreaslipase) und Bikarbonat, das die Magensäure neutralisiert.
  • Diese Enzyme werden in das Duodenum abgegeben und unterstützen die Verdauung von Fetten, Proteinen und Kohlenhydraten.

• Endokrine Funktion:

  • Die Langerhans-Inseln produzieren Hormone, die den Blutzuckerspiegel regulieren:
    • α-Zellen: Produzieren Glucagon, das den Blutzuckerspiegel erhöht.
    • β-Zellen: Produzieren Insulin, das den Blutzuckerspiegel senkt.
    • δ-Zellen: Produzieren Somatostatin, das die Ausschüttung von Verdauungshormonen hemmt.
    • ε-Zellen: Produzieren Ghrelin, das den Appetit anregt.
    • PP-Zellen: Produzieren pankreatisches Polypeptid, das die exokrine Funktion des Pankreas reguliert.

Die Gallenblase speichert und konzentriert die von der Leber produzierte Galle. Diese Galle wird bei Bedarf in den Dünndarm abgegeben, um die Verdauung und Absorption von Fetten zu unterstützen. Die Entleerung der Gallenblase wird durch das Hormon Cholecystokinin (CCK) stimuliert, das bei fetthaltigen Mahlzeiten freigesetzt wird.