Die Verdauung des Fettes im Darm

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W. Hfupk«.· u. G; Kost,
Pel. 284 ()9 )>
Die Verdauung des Fettes im Darm
Von
W. Heupfce und O. Kost
Aus dem Hospital turn Heiligen Geist Frankfurt u . M . — Kopperii (Taiimi*)
(Der Sehrfftleitung zugegangen am 21. Tebniar 1949)
Durch die Versuche von H e u p k e 1 wurde der Nachweis erbracht»
daß die Pflanzenzellen beim Kochen nicht platzen oder kf anderer Weise
mechanisch eröffnet werden, und daß die Nährstoffe im Darm aus den
geschlossenen Zellen herausgelöst werden. Dies gilt auch für fetthaltige
pflanzliche Nahrungsmittel, die wie Nüsse ungekocht verzehrt werden.
Sie werden durch das Gebiß mechanisch zerkleinert, aber in kleinen
Teilchen verschluckt, die noch hunderte von uneröffneten Zellen enthalten. Nach den quantitativen Ausnutzungsversuchen von Heupke
wird das FettTsehr vollständig aus den Nüssen verdaut, so wurde von "
655 g Haselnüssen mit 447 g Fett 81% des Fettes im Darm aufgesaugt.
In Versuchen an Mäusen habenHeupke und M a r x 2 durch hist ologis ehe
Untersuchungen den Nachweis erbracht, daß das Fett im Dünndarm
in zunehmendem Maße aus den geschlossenen Zellen herausgelöst wird,
so daß die Zellen der Nüsse im Dickdarm kein Fett mehr enthalten.
Diese Versuchstechnik muß die Möglichkeit bieten, die Verdauung
des Fettes im Darm, über die es mehrere widersprechende Hypothesen
gibt, klarzustellen.
Nach allgemein a n e r k a n n t e r A n s c h a u u n g muß Fett
wasserlöslich werden, ehe es in die D a i m w a n d a u f g e n o m m e n
werden kann. Es ist selbstverständlich, daß auch Fett im Inneren
geschlossener Pflanzenzellen in wasserlösliche Form gebracht" werden
muß, ehe es die Zellwand durchdringt. So sind die P f l a n z e n z e l l e n
a u s g e z e i c h n e t e T e s t o b j e k t e , um den V o r g a n g des Wasserl ö s l i c h w e r d e n s der Fette, der die V o r a u s s e t z u n g für die
Resorption ist, zu untersuchen.
Bevor wir unsere eignen Ergebnisse besprechen, wollen wir kurz
die einzelnen Hypothesen über die Verdauung des Fettes erörtern.
Die besten und giündlichstcn Versuche über dieses Gebiet sind vcn E. Pf 1 ger 3 vorgenommen worden. Pf lüger wies nach, daß 100 ccm Ochsengalle in Gegenwart äquivalenter Mengen 1-proz. NaaCOg-Lösung in der Lage sind, 13,46g Oleinsäure, 14,7 "g eines Gemisches von Oleinsäure und Stearinsäure oder 19,17 g
eines Oleinsäure-Palmitinsäuregemisches in wasserlösliche Form zu bringen. Die
Lösung enthält das Fett als freie Fettsäuren und als Seifen. Der Anteil der Seifen
ist nach Pflüger hei Verwendung von Fettsäuregemischen größer als bei reiner 01säurc. . Da man über die aktuelle-Reaktion damals keine klaren Vorstellungen
1
W. Heupke, Dtsch. Arch. klin. Med. 172, 575 [1932]; W. Heupke,
Münch.
med. Wschr 1933, 1969.
2
W.
Heupke u. A, V. Marx, Arch. Verdgskrankh. 44, 23 [1928].
3
E. Pflüger, Pflügers Arch. ges. Physiol. Menschen Tiere
1902, 299, 431.'
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Bd. 2S4 (1949)
Verdauung des Fettes im Darm
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hatte und die Methoden zus ihrer Bestimmung nicht entwickelt waren, wurde sie
von Pflüger nicht bestimmt. In der Kritik der Versuche wird angenommen, daß
die Reaktion des Gemisches alkalisch gewesen sei und daß den Versuchen deshalb keine Beweiskraft zukomme, weil Seifen bei einem
-Wert oberhalb von
8,7 in \Vasser leicht löslich sind.
Im menschlichen Dünndarm herrscht keine alkalische Reaktion, die pn-Werte
der einzelnen Abschnitte, die durch zahlreiche
Untersuchungen gesichert sind, ergchen sich aus der folgenden Tabelle4:
Duodenum
pn 5,9—6,6
Oberes Jejunum . . . pa 6,2—6,7 Unteres Jejunum . .. . j>H 6,2—7,3
. Ileum
neutral bis schwach alkalisch
Da in dem größten Teil des Dünndarmes keine alkalische Reaktion vorhanden
ist, war die Hypothese von Pflüger in Frage gestellt.
Die nächsten Untersuchungen stammen von Wieland und Sorge5, welche
.zeigten, daß'eine der Gallensäuren, die Desoxycholsäure, mit Fettsäuren
kristallisierbare, wasserlösliche Verbindungen bildet, die sie Choleinsäuren
nannten. Das Molekulargewicht der Stearin-Choleinsäure beträgt 3420. Die Analyse
ergibt, daß 8 Mol. Desoxycholsäure l Mol. Stearin- oder Palmitinsäure wasserlöslich machen. Zur Resorption von 100 g Fettsäuren ist das Vielfache an Desoxycholsäure notwendig, außerdem enthält die Galle nur einen kleinen Anteil
Desoxycholsäure. Glykochol- und Tauro.cholsäure, die Hauptmengen der Gallensäuren, bilden keine Choleinsäuren. Mit dieser Hypothese kann man die Resorption
von 100 g Fett im menschlichen Darm im Verlauf von 24 Stdn. nicht erklären,
denn bei einer täglichen Produktion von 1000 ccm Galle, die 2 bis 3 % Gallensäuren
enthält, würden 20—30 g Gallensäuren und nur wenige Gramm Desoxycholsäure
zur Verfügung stehen. Auch wenn man eine rasche Ausscheidung der resorbierten
Desoxycholsäure in Betracht zieht, würde es nicht möglich sein, verständlich zu
machen, wie 100g Fett aufgesaugt werden können. Daraus folgt, daß das
Choleinsäureprinzip von Wieland und Sorge die Fettresorption
nicht ausreichend erklären kann.
Andere Anschauungen entwickelte Verzar 6 ; er prüfte die Resorption von
Ölsäure in einem 50 cm langen, abgebundenen Darmstück von Ratten und fand,
daß die Aufsaugung der Ölsäure durch Glykochol- und Taurocholsäure beschleunigt
wird, und daß die Beigabe von Glycerophosphaten die Fettresorption bei Gegenwart
von Gaue steigert. Verzar nahm an, daß in der Epithelzelle der JDarmschleimhaut
eine Phosphorylierung der Fettsäuren zu Phosphatiden stattfinde, welche die
Transportform der Fette darstellen soll. Die gesteigerte Resorption von Fettsäure
in gallensaurer Lösung bei Zugabe von Glycerophosphaten erklärt er damit, daß
durch den beschleunigten Aufbau zu Phosphatiden ein schneller Abtransport der
resorbierten Fettsäuren erfolgt und daß dadurch das Resorptionsgefälle größer
wird. Gegen die Theorie von Verzar spricht die Beobachtung von Süllmann
und Wiibrandt 7 , nach der bei der Fettresorption sich das Verhältnis von Phosphatiden zu Neutralfett in der Darmlymphe nicht ändert, sondern prozentual
gleichmäßig ansteigt.
Es ist nicht bewiesen, daß im Darm eine Phosp'horylierung der
Fettsäuren statt hat, so daß die Hypothese von Verzar nicht ausreichend begründet ist.
4
E. Lehnartz, Einführung in d. Chem. Physiologie, Springer-Verlag,
7. Aufl., S. 318 [1947J.
* H. \Vieland u. Sorge, diese Z. 07, l [1916].
F. Verzar u. L. Laszt, Biochem. Z. 270, 24 |1934).
' H. Sülimann u. . Wiibrandt, Biochem. Z. 270, 52
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Bd. 284 (l940)
W. Hcupkc und G. Rost,
Tn neucHtor Zeit haben Seh ramm und Wolf 8 behauptet, daß die Fettsäuren
als Cholostorinofiter von der Darmwand aufgenommen würden, und daß die Esterbildung an der Oberfläche der Darmepithelzellen stattfindet. Wenn man bedenkt,
daß im Chymun dor Cholesteringohalt nur wenige mg%
beträgt und daß auch die
Kpithclzelle wenig Cholesterin enthält, erscheint die \foratellung nicht wahrscheinlich. Es sind keine Beweise für die Richtigkeit der Annahme vorhanden.
Wir stellen f e s t , daß keine der vorhandenen H y p o thesen die Fettaufsaugung im Darm genügend erklärt.
In unseren ersten Experimenten benutzten wir die Zellen der
Soj abohnen als T es t ob j ekt, da sie viel Fett enthalten. Wir kochten
Sojabohnen 2 Stdn., bis sie völlig erweicht waren und sich zu Brei zerdrücken ließen. Unter dem Mikroskop sah man die isolierten Zellen,
deren Hüllen intakt waren und die von zahlreichen Fettropfen erfüllt
waren, die sich mit alkoholischer Sudanlösung intensiv rot färbten
(Abb. 1). Im Brutschrank wurden die Sojazellen bei 38° mehrere Stunden
der Einwirkung von Duodenalsaft ausgesetzt, der mehrfach frisch zugefügt wurde, weil die Lipase außerhalb des Körpers bald unwirksam
wird. Der />H-Wert des Duodenalsaftes betrug durchschnittlich 7. Nach
jeder neuen Einwirkung des Duodenalsaftes war der Fettgehalt der
Zellen vermindert, bis schließlich die Zellen kein Fett mehr enthielten
(Abb. 2). Aus diesen Versuchen folgt mit zwingender Notwendigkeit, daß Fett durch Duodenalsaft wasserlöslich
gemacht wird, denn sonst könnte es die Zellwände nicht
durchdringen. Das Fett wurde bei neutraler Reaktion des
, Duodenalsaftes in wasserlösliche Form übergeführt.
Abb. l
Abb. 2
Wenn die Zellen der Sojabohne mit Ochsengalle oder mit Galle aus
einer operierten menschlichen Gallenblase versetzt wurden, gelang es
niemals, das Fett in den Zellen zu vermindern. Daraus folgt, daß Neutralfett mit Hilfe der Galle allein nicht in einer solchen Weise wässerlöslich
8
G. Schramm u. A. Wolff, diese Z. 2G3, 6l [1040j.
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Bd. 284 (1949)
Verdauung des Fettes im Darm
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gemacht werden kann, daß es pflanzliche Zellwände durchdringt. OffenT
bar ist immer die Einwirkung der Lipase des Pankreassaftes notwendig,
welche das Neutralfett in freie Fettsäuren zerlegt. Manchmal beobachteten wir eine Verringerung des Fettgehaltes der Zellen, wenn wir
sogenannte Blasengalle, die bei der Duodenalsondierung mit Hilfe von
Magnes. sulf. gewonnen worden war, den Pflanzenzellen zusetzten.
Dies ist leicht verständlich, weil Blaseiigalle in der Regel nicht rein
sondern mit Pankreassaft vermischt ist, der einen Teil des Neutralfettes spaltet. Es ist-uns niemals gelungen,'Neutralfett mit
Hilfe von reiner Galle aus den Zellen zu lösen.
In den nächsten Versuchen haben wir mit einem Pankreaspräparat
das Neutralfett innerhalb der Zellen in Fettsäuren und Glycerin zerlegt
und nachträglich die Fettsäure mit reiner Galle aus den Zellen herausgelöst. Wir verdauten die Zellen der Sojabohnen mit Pankreon und
brachten sie in eine 5-proz. Lösung von Ochsengalle. Das Fett verschwand
aus den Zellen. Aus diesen Versuchen folgt, daß Galle ohne
Mitwirkulig anderer Substanzen in der Lage ist, Fettsäuren
wasserlöslich und diffusibel für die Zellwände der Pflanzen
zu machen.
In den Versuchen mit Duodenalsaf t haben wir das Fett bei neutraler
Reaktion aus den Pflanzenzellen gelöst. In den Versuchen mit reiner
Galle haben wir festgestellt, daß Galle bei neutraler Reaktion in der
Lage ist, Fettsäuren innerhalb von Pflanzenzellen in wasserlösliche und
diffusible Form zu bringen. Nun erhebt sich die Frage, ob die
Galle Fettsäuren auch bei saurer Reaktion aus den Zellen
herauslösen kann.
Wir haben zuerst einige Modellversuche an Hand der Pflügerscheii
Angaben gemacht und Ölsäure in Galle gelöst. Wenn wir 100 ccm einer
14-proz. Auflösung von neutraler Ochsengalle mit 190 ccm einer 1-proz.
Na2C03-Lösung versetzten,' konnten wir 10 g Ölsäure zu einer klaren,
filtrierbaren Auflösung bei ps. 6,5 bringen. Zum gleichen Resultat
kamen wir bei Verwendung äquivalenter Mengen NaHCO3 oder NaOH
an Stelle von Sodalösung. Beim Natriumbicarbonat hatte die Lösung
ein £H von 6,5, bei Natronlauge war sie alkalisch, sie konnte aber durch
Zufügen von Salzsäure auf ps 6 bis 6,5 gebracht werden, ohne daß eine
Trübung eintrat.
x
In einer 2-proz. Gallelösung, die mit der äquivalenten Menge NaOH
versetzt war, gelang es, Oleinsäure bei £H 6 bis 6,5 im Verhältnis l: l
zur Trockensubstanz der Galle zu lösen, d. h. mit anderen Worten,
Trockengalle löst bei schwachsaurer Reaktion unter bestimmten Bedingungen gleiche Teile Ölsäure.
Die Pflügerschen Versuche zeigten, daß bei Verwendung von Fettsäuregemischen an Stelle reiner Ölsäure noch wesentlich größere Mengen
Fettsäure gelöst werden können, die das Verhältnis l : l übersteigen.
Wir haben auch diese Versuche überprüft und ein Stearin-ölsäuregeinisch in Ochsengalle bei px 6,5 bis 7 gelöst.
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W. lleupko und O. Host,
Bd. 284 (1940)
Durch die Versuche wurde bewiesen, daß l Tl. Galle l—2 Tie.
I'Vttsütiiv in wisse r lösliche Form bringen kann, wenn Natron zugegen
ist, und daß die lockeren Doppel Verbindungen, die offensichtlich ans
(lulle- und Fettsäuren entstehen, im sauren Bereich bis zu pH 6,5 beständig sind. Dieses V e r h ä l t n i s ist so günstig, daß es keine
S c h w i e r i g k e i t e n b e r e i t e t , die Ilesorption von so g r o ß e n
F e t t m e n g e n , wie sie in der menschlichen Kost e n t h a l t e n
s i n d , mit Hilfe der z u r V e r f ü g u n g s t e h e n d e n G a l l e n m e n g e
xu e r k l ä r e n .
Um unsere Schlüsse noch stärker zu unterbauen, halben wir versucht, Fett mit Hilfe von Galle in Zellen hineinzubringen, die kein Fett
enthalten und es später durch Galle wieder herauszulösen. Hierzu eignen
sich die Kartoffelzellen. Wenn man einen Tropfen Kartoffelbrei mit
einer halbprozentigen Lugolschen Lösung vermischt und unter dem
Mikroskop betrachtet, sieht man die Zellen von Stärke erfüllt. Die
großen blasigen Zellen haben eine glasklare Hülle und sind völlig erfüllt
von blaugefärbter Stärke. Wenn Kartoffelzellen mit SpeicHel verdaut
werden, verwandelt sich die Stärke im Innern der Zellen in Traubenzucker, diffundiert durch die Hülle und kann mit Hilfe der Tromm ersehen Probe in der über den Zellen stehenden Flüssigkeit nachgewiesen
werden. Nach ausreichender Einwirkung des Speichels sind die Kartoffelzellen stärkefrei und die Reaktion mit Lugolscher Lösung fällt negativ
aus (Abb. 3). Die Erklärung für den Vorgang liegt darin, daß die Stärke
als hochmolekulare Verbindung die Zellwand nicht durchdringt, daß
die Diastase die Zellhülle durchwandert und daß der Traubenzucker als
diffusible Verbindung sehr leicht aus den Zellen herausgelangen kann.
Wenn wir Kartoffelzellen, aus denen die Stärke durch mehrstündige
Einwirkung von Speieheldiastase herausgelöst war, in eine Flüssigkeit brachten, die 5% Ochsengalle, 3% Ölsäure enthielt und einen
^ -Wert von 635 hatte, und wenn wir nach 12 Stdn. den ^H-Wert mit
Hilfe von Salzsäure auf 3 brachten, wurden die löslichen GallensäureFettsäureverbindungen zerstört und fielen teils innerhalb teils außerhalb
der Zellen aus. Wir wuschen die Zellen mehrfach mit dest. Wasser und
mit Äther, um das außen an den Zellen haftende Fett zu entfernen. Dann
wurden die Kartoffelzellen mit Sudanlösung gefärbt und unter dem
Mikroskop betrachtet; sie enthielten zahlreiche Fettropf en (Abb. 4).
Damit war der Beweis e r b r a c h t , daß die wasserlösliche
Gallensäure-Fettsäureverbindung die i n t a k t e Zellwand von
außen nach innen bei ps. 6>5 d u r c h d r u n g e n hat.
In der folgenden Versuchsreihe haben wir Kartoffelzellen, welche
wir in der beschriebenen Weise jnit Fettropfen gefüllt hatten, 12 Stdn.
in eine 5-proz. Lösung von Ochsengalle von pn 6,5 gebracht. Nach dieser
Zeit war alles Fett aus den Zellen verschwunden. Die F e t t s ä u r e ,
die wir künstlich, mi't Hilfe von Galle bei einer R e a k t i o n ,
wie sie im D ü n n d a r m herrscht, in die K a r t o f f e l z e l l e h i n e i n -
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Bd. 284 (1940)
Verdauung des frettesr hn t)arin
Abb. 3
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Abb. 4
gebracht hatten, konnten wir durch Galle bei saurer Reaktion aus den Pflanzenzellen herauslösen.
. Mit unseren Versuchen haben wir bewiesen, daß im Innern von
Pflanzenzellen bei einer schwachsauren Reaktion, wie sie im Dünndarm
herrscht, aus Fettsäuren und Galle wasserlösliche Verbindungen entstehen, welche die Zellwand durchdringen. Die gleiche Verbindung von
Galle mit Fettsäure, die im Verhältnis l: l entsteht, ist in der Lage,
die Pflanzenzelle von außen nach innen zu durchwandern, so daß es
möglich ist, Fett in Pflanzenzellen hineinzubringen, die keines enthalten.
Die tierische Zelle des Darmepithels gleicht der Pflanzenzellwand in
vieler Hinsicht und wir können mit guten Gründen folgern, daß das
Fett in der gleichen Weise, wie es in Pflanzenzellen aufgenommen wird,
auch von dem Epithel des menschlichen Dünndarmes resorbiert wird.
Die im Darm entstandenen Fettsäuren bilden mit den Gallensäuren
wasserlösliche Verbindungen, welche bei einer Reaktion beständig sind,
wie sie im .menschlichen Dünndarm herrscht. In quantitativer
Hinsicht entspricht unsere Theorie der Fettresorption völlig den Verhältnissen, wie wir sie bei Menschen beobachten, da l Tl. Trockengalle in der Lage ist, bei #H 6,5 l Tl.
Fettsäure wasserlöslich zu machen.
Zusammenfassung
Wir haben nachgewiesen, daß die Hypothesen der Fettresorption,
die inMer Physiologie zur Erklärung der Fettverdauung aufgestellt
wurden, sich mit den Beobachtungen bei Menschen nicht vereinbaren
lassen und haben deshalb eigene Versuche unternommen.
Als Modell verwandten wir die reichlich mit Fett gefüllten Zellen
der Sojabohnen, aus denen wir mit Hilfe von Duodenalsaft das Fett
herauslösen konnten. Duodenalsaft ist ein Gemisch von Magensaft,
Galle und Pankreassaft. Galle allein kann das in den Zellen enthaltene
Bbppe-Seylera Zeitschrift f. physiol. Chemie. 2dl
14
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12. W a l d e o h m i d t - L c i t z , Bemerkungen
Bd. 284(1940)
Neiitralfctt nicht herauslösen. Wenn durch die Lipase der Bauchspeicheldrüse das in den Sojazellen enthaltene Neutralfett in Fettsäure umgewandelt ist, wird diese durch reine Ochsengalle oder durch reine Galle
uns menschlichen Gallenblasen aus den Zellen bei Pu 6,5 quantitativ
gelöst. In Modellversuchen konnten wir zeigen, daß Ochsengalle Fettsäuren im Verhältnis l: l wasserlöslich macht bei einer Reaktion, wie
sie im menschlichen Dünndarm herrscht. Unter diesen Bedingungen
haben wir Fettsäuren mit Hilfe von Galle durch die geschlossene Zellwand in Kartoffelzellen hineingebracht und später das in den Kartoffelzellen enthaltene Fett mit Galle wieder herausgelöst. Aus^diesen Versuchen folgt, daß Fettsäuren mit Hilfe von Galle die pflanzlichen Zellmembranen nach beiden Richtungen durchwandern. Da die Membran
der Epithelzelle des Dünndarmes ähnliche Eigenschaften einer auswählenden Permeabilität hat wie die Wand der Pflanzenzellen, dringt
das Fett in der gleichen Weise in die Darmepithelzelle ein wie in die
Pflanzenzelle. Diese Theorie der Fettresorption, die sich auf den Pflügerschen Anschauungen aufbaut, steht mit allen Beobachtungen in Einklang, die in der Physiologie und in der Klinik über die Verdauung des
Fettes gesammelt worden sind.
Bemerkungen zur Arbeit von H. H e r k e n „Zur
enzymatischen
Hydrolyse racetnischer Peptide"1
Von
Ernst Waldsehmidt-Leitz *
(Der Schriftleitung zugegangen am 14. September 1949)
In der angeführten Arbeit hat H. Herken verschiedentlich zu einer von mir
mit M. E xner im^ Jahre 1944 ausgeführten und. 1947 zur Veröffentlichung gelangten
Untersuchung „Über die
sterische Spezifität tierischer Dipeptidase gegenüber
racemischen Peptiden"2 Stellung genommen und den Wunsch nach einer Bekanntgabe ergänzender Belege dazu geäußert. Da wir mit Kriegsende in Prag sämtliche
Aufzeichnungen eingebüßt haben, ist mir zu meinem Bedauern eine solche nicht
mehr möglich; auch war es mir aus äußeren Gründen bisher verwehrt, diese Untersuchung wieder aufzunehmen und fortzuführen.
Der wesentliche Befund* aus unseren Versuchen, die Parallelität von Carboxylzuwachs und Drehungsänderung bei der enzymatischen Spaltung racemischcr
Peptide, nämlich im Sinne einer ausschließlichen Spaltung der Z-Romponenten,
wird durch die von H. Herken vorgebrachten Bemerkungen nicht berührt. Ich
beabsichtige aber, diese vergleichende Methode auf weitere Beispiele anzuwenden,
wenn sich mir demnächst dazu eine Möglichkeit bietet.
* München 23, Kraepelinstraße 2.
Diese Z. 283, 277 [1948/49].
Diese Z. 282,120 [1945/47].
1
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