Verdauung und Resorption: Verdauung der Fette im Duodenum

4.
Grundlagen des Stoffwechsels
4.2 Verdauung und Resorption
Darm –

Verdauung der Fette im Duodenum

Der Hauptteil der fetthaltigen Nahrung besteht
aus Triglyceriden, Verbindungen von Glycerin
mit drei Fettsäuren. Ansonsten sind freie Fettsäuren,
Phosphoglyceride, Steroide
wie Cholesterin
oder Glycolipide enthalten.

Der Pankreassaft enthält als wichtigste fettspaltende
Enzyme:

  • Lipase,
    Lipase spaltet die Fettsäure am 1. und 3.
    C-Atom eines Triglycerids ab, wobei ein 2-Monoglycerid entsteht. Sie
    benötigt einen Colipase für die Anlagerung an die Micelloberfläche
    der Lipidtröpfchen.

tripalm2

lipp1


cb1
cb2

cb3

  • Cholesterinesterase
    spaltet die Esterbindung
    in einem Cholesterinester in eine Fettsäure und Cholesterin

cholest2

  • Phospholipase A2.
    spaltet Phospholipide (meist Lecithin) in Fettsäure und Lysolecithin

lecit1

Voraussetzung für die enzymatische
Spaltung durch die fettspaltenden Enzyme des Pankreas ist die Emulgierung
großer Fettpartikel in kleine Lipidmicellen (ca. 1nm). Diese
Aufgabe übernehmen die Inhaltsstoffe des Gallensaftes,
der in den Leberzellen und den Gallengangzellen
gebildet wird.
SpaceDie Gallenblase wird durch das Hormon
Cholecystokinin (CCK),
einem Peptid der Duodenum-Epithelzellen zur Kontraktion angeregt, Leber-
und Gallengangzellen werden stimuliert, Gallensaft zu bilden. Gleichzeitig
wird durch dasselbe Hormon im Pankreas die Produktion der fettspaltenden
und proteinspaltenden Enzyme angeregt. Gallensaft kann bis zu 4 x konzentriert
zwischen den Verdauungsphasen in der Gallenblase
gespeichert werden.

Der Gallensaft besteht
hauptsächlich aus:

  • HCO3–Ionen: werden in großen Mengen
    von den Gallengangzellen, stimuliert durch das Hormon Sekretin
    produziert.
  • Gallensalze: werden
    aus
    der
    aus
    Cholesterin gebildeten
    Cholsäure
    und den Aminosäuren
    Glycin,
    bzw. Taurin
    gebildet und sind als
    Emulgatoren
    wesentlich an der Emulgierung der Nahrungsfette
    beteiligt.

glytauc

  • Phospholipide: meist
    Lezithin
    , das zur Stabilisierung der Lipidmizellen
    dient
    . (siehe Abb. oben)
  • Cholesterin: überschüssiges
    Material aus der Leber; ist Hauptbestandteil der Gallensteine

cholest1

  • Gallenpigmente: hauptsächlich
    Bilirubin
    und Biliverdin;
    sind Abbauprodukte des Hämoglobinfarbstoffs
    Häm, der in der Leber gebildet wird. Die Pigmente haben keine Bedeutung
    bei der Verdauung und werden im Stuhl ausgeschieden. Anreicherung im
    Blut führt zur Gelbsucht.

bilir

Emulgierung durch den Gallensaft – Verdauung
durch Lipasen

Wie schon gesagt besteht der Hauptteil der zu verdauuenden
Fette aus Triglyceriden (=Neutralfetten).
Diese sind hydrophob, die Verdauungsenzyme
jedoch hydrophil. Deshalb müssen die Lipide
emulgiert also “wasserlöslich” werden, damit z.B. die Lipasen
aktiv werden können. Dabei werden größere Fettaggregate
in kleine Partikel (Micellen) zerteilt
(siehe Abb. 4.48). Eine Micelle sieht dann
wie folgt aus:

emul41

Die Lipasen lagern sich mit Hilfe einer Colipase
an der Grenzfläche hydrophil/hydrophob an, die Geschwindigkeit der
Verdauung hängt von der Grenzflächenoberfläche ab. Diese
wird durch die Verdauungsbewegungen (= Peristaltik) des Dünndarms vergrößert.

Bemerkenswert ist die Aktivierung
des Enzyms
. Bei niedriger Substratkonzentration
und in wässriger Lösung ist das Enzym inaktiv. Ist die Substratkonzentration
groß genug, um Micellen zu bilden wird das Enzym katalytisch aktiviert,
vermutlich durch Konformationsänderung.

Die Pankres-Lipasen hydrolysieren dabei die primäre
Esterbindungen, so daß meist
2-Monoglyceride
und
Fettsäuren
entstehen.

Die Gallenbestandteile sind weiterhin bei der Emulgierung
der Lipasenspaltprodukte behilflich.

emul423·

Zusammenfassung Verdauung im Dünndarm

Die Verdauung im Dünndarm ( ca. 80% der gesamten
Verdauung ) produziert ein Gemisch von Disacchariden, Peptiden, Fettsäuren
und Monoglyceride. Disaccharide und Peptide werden durch membrangebundene
Enzyme an den Dünndarmschleimhauzellen zu Aminosäuren und Monosacchariden
gespalten und gleichzeitig resorbiert. Diese Resorption
für alle Verdauungsendprodukte wollen wir uns nun genauer anschauen.

Resorption

Um die Resorption besser zu verstehen
müssen wir uns ein wenig mit der Anatomie des Dünndarms im Bereich
des Jejunums und Ileums beschäftigen. Der Feinbau ist in Abb.
4.61.

zott4

Die Oberfläche der Darmfalten ist durch Ausstülpungen,
den Darmzotten weiter vergrößert
(ca. 10-fach). Im Inneren der Darmzotten befinden sich Blutkapillaren
in Form von Arterien und Venen mit einer Ausstülpung eines Lymphgefäßes.
Die Darmzotten besitzen als äußere Zellschicht die Mucosa
(= Darmschleimhaut) mit den Enterozyten
als Epithelzellen. In den Vertiefungen, den Krypten
findet man wie in der Magenschleimhaut zusätzlich verschiedene Belegzellen,
die Sekrete produzieren. Die Enterozyten im oberen Bereich der Zotten
besitzen ebenfalls nach außen Ausstülpungen, genannt Microvilli.
Durch diese Zellen geschieht die Aufnahme der Verdauungsendprodukte ins
Blut bzw. bei einem Teil der Fette in die Lymphe.

verres

Dabei werden die Aminosäuren
und Monosaccharide aktiv
und die Fettspaltungsprodukte passiv aufgenommen.
Die Aminosäuren und Monosaccharide gelangen dann in die kapillaren
Blutgefäße im Innnern der Darmzotten, die sich außerhalb
des Darms zur Pfortader vereinigen
und zur Leber führen.

prtvrin

Kurzkettige Fettsäuren und Monoglyceride
können im oberen Ileum passiv in die Enterozyten aufgenommen werden
und gelangen teilweise ins Blut. Längerkettige Fettsäuren und
Monoglyceride gelangen ebenfalls passiv in die Mucosazellen, werden dort
aber mit zu Triglyceriden aufgebaut und Proteinen und Chlolesterin zu
Lipoproteiden , den Chylomikronen aufgebaut und in die Lymphe abgegeben.
Die Lymphgefäße der Darmzotten vereinigen sich außerhalb
im zum Milchbrustgang der in die linke Halsvene mündet.

Die verbleibenden Gallensalze werden je
nach Struktur aktiv bzw. passiv im Ileum resorbiert.

Die Transportmechanismen zum aktiven- und
passiven Transport in Zellen können im Biokurs Klasse 11 www.biokurs.de/skripten/bkurse1.htm
nachgelesen werden oder durch Klick auf die nachfolgenden Buttons:

transp31

Resorption von Vitaminen

Fettlösliche Vitamine
wie die Vitamine A,D,E,K werden passiv aufgenommen.
Wasserlösliche Vitamine
wie z.B. B,C, Folsäure werden dagegen aktiv resorbiert (Na+-gekoppelt).
Vitamin C
wird hauptsächlich im Ileum über den aktiven Na+-abhängigen
Transporter SVCT1zu maximal 5g/Tag resorbiert.
Für die
Vitamin B12
– Resorption im Ileum ist ein spezielles Protein, der IF-Faktor und Komponenten
des Speichels notwendig.

 


Abb.4.55

Phospholipase A

phosla

Bitte Bild anklicken für 3D

 


Abb.4.56

Adipozyten = Fettzellen
adipoz4

Fettzellen enthalten vornehmlich Triglyceride als Speicherfett

 


Abb.4.57

Leber mit Gallengang und Gallenblase
duod3

 

 

 

 

 

 


Abb.4.58

endoskopisches Bild des Jejunum
jejunum

 

 


Abb.4.59

endoskopisches Bild des
Ileum
ileum

 

 


Abb.4.60

endoskopisches Bild des Dickdarms
colon

 

 


Abb.4.61

Emulgierung
emulmi

 

Cholesterinstoffwechsel

1. In
der Leber wird Cholesterin in Very Light Density Lipoproteins (VLDL) =
Lipoproteine verpackt und in andere Gewebe transportiert
2. Umwandlung
in Gallensalze
3. Umwandlung
in Steroid-
4. Cholesterin
wird von Zellen benutzt um die Membranbeweglichkeit aufrechtzuerhalten

 


Abb.4.62

Mizellen mit Gallensalzen
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb.4.63

Feinbau des Dünndarms
 

 

 

 


Abb.4.64

Gewebeschnitt durch Darmzotten (gefärbt)

dzot5

 

 


Abb.4.65

Resorption
 

 

 


Abb.4.66

Blutkreislauf

blkrl

 

 


Abb.4.67

Pfortader
 

 

 


Abb.4.68

Lymphgefäßsystem

lympgs2

 

Weiterführende
Quellen:

Endoskopie: http://www.gastrolab.net/pawelcom.htm

Muzine: http://www.med.uio.no/dnr/ISOBM/MUC1back.htm
und http://students.washington.edu/jschuman/

Pankreas: http://www.colorado.edu/epob/epob1220lynch/15digest.html
Resorption von Mineralstoffen: http://arbl.cvmbs.colostate.edu/hbooks/pathphys/digestion/smallgut/absorb_minerals.html
Resorption von Lipiden: http://arbl.cvmbs.colostate.edu/hbooks/pathphys/digestion/smallgut/absorb_lipids.html
Verdauung: http://arbl.cvmbs.colostate.edu/hbooks/pathphys/digestion/index.html
und http://www.sc.edu/union/Sears/120.5.dig.htm
Physiologie: http://www.medicine.mcgill.ca/physio/links_onlinecourses.htm

Resorption: http://meds.queensu.ca/medicine/physiol/undergrad/phase2/phase2e/nutrients.htm
und http://hsc.virginia.edu/med-ed/phys/pdf/Dig_abs.pdf
Resorption der Vitamine:
http://gastroresource.com/GITextbook/en/chapter7/7-4-pr.htm

Lipase:
http://bssv01.lancs.ac.uk/StuWork/BIOS316/BIOS31600/Lipase/lipase1.htm#The%20active%20site

und
http://www.cs.stedwards.edu/chem/Chemistry/CHEM43/CHEM43/Lipases/main.html

Fettverdauunghttp://arbl.cvmbs.colostate.edu/hbooks/pathphys/digestion/smallgut/absorb_lipids.html

Dünndarm: http://courseweb.edteched.uottawa.ca/medicine-histology/English/Gastrointestinal/Gastro_Small_Intest.htm
Histologie des Verdauungstraktes:
http://www.brisbio.ac.uk/bblt/law.html

SchleimhautoberflächeBecherzelle mit SchleimZellkernBasalmembranEpithelzelleKopf und ArmeHalsveneHalsarterieLungenarterieSuperior Vena CavaInferior Vena CavaLeberveneLeberPfortaderNierenveneBeckenveneLungenveneAortaHerzDarm/VerdauungstraktNierenarterieBeckenarterieBeine
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