Anatomie und Physiologie der exokrinen Sekretion

Gastrointestinale Anatomie und
Physiologie
der exokrinen Sekretionen
Anatomie
“A TUBE”: 10 Meter lang
Mund/Speicheldrüsen
Oesophagus
Magen
Duodenum/Pankreas
Dünndarm:
Jejunum/Ileum
Dickdarm (Kolon)
Rektum
Anus
Christoph Beglinger
Departement für Gastroenterologie
Universität Basel
Histologie:
Magendarm Innervation
Epithelium: Lamina propria, Muscularis mucosa, Plexus,
Zirkuläre Muskelschicht, Plexus myentericus , Longitudinale
Muskelschicht, Serosa
Extrinsisch:
Intrinsisch:
Blutzufluss
• Arteriell
– Abdominale Aorta: Arteria coaliaca,
Arteriae Mesentericae sup und inf
• Venös
– Zentral: Portalvene (Nahrungsreiches
Blut)
Parasympathisch
Excitatorisch VAGUS
Pelvische Nerven
Sympathisch
Inhibitorisch
Parasympathetische
Ganglien
Enterisch
Submucos.
Plexus
Sekretion und
Blutfluss
Myenter.
Plexus
GI Motilität
Mund/Speicheldrüsen
• Die Verdauung beginnt hier!
– Kauen
– Speichel SEKRETIONEN
• Amylase (Stärke)
• Speichel Lipase (Triglyceride)
• Bikarbonat (HCO3)
1
Oesophagus
• Muskuläre Röhre
• Koordinierte Muskelkontraktion
– VAGUS
– Unterer Oesophagussphinkter
Magen Histologie
Magen
• Epithel: Falten, Drüsen
• Muskulatur: “washing
machine”; Nahrung wird
zerkleinert auf Partikel <
1.5 mm
5 Anatomische Teile:
Cardia
Fundus
Corpus
Antrum
Pylorus
MAGENSÄURESEKRETION: SÄURE (HCl), Pepsinogen
(Pepsin)
HORMON: Gastrin
Magensäure
FUNDUS/CORPUS Parietal-Zelle:
Hauptzelle
ANTRUM
G Zelle
Säure (HCl)
Intrinsic Faktor (Vitamin B12)
Pepsinogen (Pepsin)
Historischer Rückblick
Heidenhain 1879
Nahrung im Magen stimuliert Säure
Edkins 1905
Chemische Stimulation der Säuresekretion
Dale 1920
Histamin im Magen
Grossman 1948
Nachweis der hormonalen Stimulation der
Säuresekretion
Gregory 1959
Identifizierung von Gastrin
Black 1972
H2-Rezeptornachweis
Sachs 1976
Protonenpumpe identifiziert
Gastrin
2
Patient mit Magenfistel (Dr. W. Beaumont)
Bayliss und Starling: Hormone als Regulationsprinzip (1902)
I.P. Pavlov mit seinen Schülern
J.S. Edkins: Entdecker von Gastrin (1905)
Rod Gregory and Hilda Tracy: Struktur von Gastrin
Regulation der
Säuresekretion
3
Regulation der Säuresekretion
Nahrung
Parietalzelle
ZNS
Acetylcholin
Som
Ganglienzelle
D
L
N
M1
C
ECL Zelle
Gastrin
Acetylcholin
Elektronenmikroskopische
Aufnahme (16‘000-fach)
M
M1
CCK-B
B Basolaterale Membran
C Canaliculäres System
Histamin
Lumen der Fundusdrüse
M Mitochondrien
B
M3
W1.1
H2
CCK-B
L
C
Kromer 2001 (Aufnahme:
Prof. G. Reznik, Byk Gulden )
HCl
Aktivierung der Protonenpumpe
Rezeptoren der Parietalzelle
HCl
Stimulation
Canalicus
Hemmung
Cl
K
H
Aktive Pumpen
Tubulovesikeln
PG-E2
H
K
Cl
cAMP
Gastrin
Ca
Somatostatin
Ca
ACh
Muscarin M3
Histamin
EGF
Histamin H2
9
24-Stunden pH-Profile
in Abhängigkeit von
der PPI-Dosis
1 x täglich 20 mg Pantoprazol (n = 17)
8
7
6
pH-Wert
Hemmung der Säuresekretion
durch PPI
HCl
Pantoprazol
5
4
3
2
1
Canalicus
Basal
0
16 18
20 22
0
2
V. Savarino, Alim. Pharm. Ther. 12 (1998) 1241-47
9
8
Aktive Pumpen
Gehemmte Pumpen
ACh
Ca
Histamin
6
8
10 12 14 16 18
2 x täglich 40 mg Pantoprazol (n = 20)
8
7
Pantoprazol
5
4
3
2
Pantoprazol
6
pH-Wert
pH-Wert
cAMP
PPI aus
dem Blut
9
1 x täglich 40 mg Pantoprazol (n = 18)
7
6
Ruhende Pumpen
4
Zeit (h)
5
4
3
2
1
Basal
1
Basal
0
0
16 18
20 22
0
2
4
6
Zeit (h)
8
10 12 14
16 18
16 18
20 22
0
2
4
6
8
Zeit (h)
4
10 12
14 16 18
Säureproduktion
• 1 - 2 L Säure pro 24 Stunden
• Die Säure spielt für die Verdauung nur eine
untergeordnete Bedeutung
• Produktion von Intrinsic Factor: wichtig für die Vit B12
Resorption (R-Protein aus Speichel bindet B12, im
Dünndarm Spaltung durch Enzyme und Kopplung an
Intrinsic Factor)
DÜNNDARM: ABSORPTION
(SURFACE AREA)
Plicae circulares
Villi
Microvilli
“Brush Border”
enthält Enzyme
Anatomie
Dünndarm
• etwa 5-7 Meter lang
• Duodenum etwa 25 cm lang
– empfängt angesäuerten Chymus vom Magen
– Stimuliert PANKREAS SEKRETION um Säure zu
neutralisieren und Enzyme für Verdauung
freizusetzen
• Jejunum und Ileum Hauptort für Nahrungsabsorption
Duodenum
• “C” Form, ums Panreas herum
• Pankreassaft fliesst ins Duodenum via Ampulla
Vateri (Kontrolle durch Sphincter of Oddi).
• Empfängt sauren Chymus
• Sensoren für Fett/Aminosäuen und Peptide
• SECRETIN und CHOLECYSTOKININ (CCK)
• PANKREAS SEKRETION
Anatomie – ductales System
• Retroperitoneales
Organ (Höhe L1-2)
• Anliegend an grosse
Gefässe
• Enge Beziehung zu
Magen, Duodenum
und Gallengang
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ACINI
• Mikroskopische Anatomie
• Exocrines Gewebe
• Acini
• Ductuli
• Gänge
– Verdauungssäfte
• Amylase
• Lipase
• Peptidases (trypsin &
chymotrypsin)
The Pancreas
• Endocrines Gewebe
Regulation der
Pankreassekretion
– Langerhans´sche
Inseln
• A: glucagon
• B: insulin
• D: somatostatin
STIMULATION des Pankreassaftes
1. Nerven
2. CCK
Gallenblasenkontraktion
PANKREAS SEKRETION
duodenale/jejunale Gallenblasenkontraktion
I-Zellen
Relaxation Sphincter Oddi
PANKREAS ENZYM SEKRETION
Hemmung der
Magenentleerung
Sekretin
3. Secretin duodenale S-Zellen PANKREAS BIK SEKRETION
hemmt Magen H+ Sekretion
6
E. H. Starling mit Assistent.
E. Starling
(1866-1927)
1902 zeigten Bayliss and
Starling das Prinzip des
Hormones:
Ein Extrakt aus der
Duodenalmukosa stimulierte
nach iv Applikation die
Pankreasbikarbonatsekretion.
W.Bayliss (left) and E.H.
Starling, his brother in
law, collaborated in the
identification of a
chemical messenger
system.
Freisetzung von Cholecystokinin
Cholecystokinin
• Stimulation durch freie Fettsäuren (> 12 C)
• Weniger stark durch Aminosäuren
• KH setzen praktisch kein CCK frei.
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Metabolismus von Triglyceriden
Intestinal lumen
Mucosa
TG
FFA
MG
circulation
lipase
I-cells
CCK
TG
Wirkungen von Cholecystokinin
Pankreassekretion
1.5 - 3 L Pankreassaft pro Tag
• Stimulation der Gallenblasenkontraktion
• Stimulation der exokrinen Pankreassekretion
– Interaktion mit dem VAGUS
• Hemmung der Magenentleerung
• Hemmung von Appetit
Pankreas Enzyme
150 - 300 mmol Bikarbonat pro Tag (pH > 8)
20 verschiedene Enzyme (= 6 - 20 g Protein pro Tag)
Pankreas Enzyme
KH Digestion: Amylase
Fett Digestion: Lipase, Co-Lipase
Protein Digestion:
Sezerniert in inaktiver Form (Autodigestion)!
Trypsinogen
Chymotrypsinogen
Procarboxypeptidase
Enterokinase: Enzym im Bürstensaum des Dünndarms,
aktiviert Trypsinogen durch Spaltung zu Trypsin
Trypsin aktiviert ander Enzyme
Exokrine Pankreassekretion
Sekretionseinheit: Acinus-acinäre Zellen, sezenieren Enzyme
Nerven/CCK stimulieren Sekretion
Ductus-ductale Zellen stimulieren Bikarbonat
Secretin stimuliert Sekretion
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Absorption Von Nahrungssubstraten
KH:
Amylase zu Oligosacchariden zu Monosacchariden
Bürstensaumenzyme
Maltase, Sucrase, Lactase, andere
Proteine:
Pepsin, Pancreasenzyme zu Aminosäuren, Dipeptiden, Tripeptiden
Lipide:
Lipase, Gallensalze zu freien Fettsäuren and Glycerol
Na+Cotransport: Aminosäuren, Monosaccharide in die Zelle
und von der Zelle ins Blut (Kapillaren)
Lipide: FFS und Glycerol ins lymphatische System
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