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Übersicht des Verdauungssystems (Verdauungstrakt…)

Abstract

Unter dem Begriff „Verdauungssystem“ fasst man die Organe zusammen, die dazu dienen, die Nahrung aufzunehmen, zu zerkleinern, weiterzuleiten und in verwendbare Nährstoffe umzuwandeln (= assimilieren). Zusätzlich gehören zum Verdauungssystem noch die Drüsen (Speicheldrüsen, Magendrüsen, Darmdrüsen, Pankreasdrüsen), die ihre Sekrete in den Verdauungskanal abgeben und dadurch bei der Aufschlüsselung der Nahrung helfen. Topographisch wird der Verdauungskanal in einen Kopf- und einen Rumpfdarm untergliedert, wobei sich letzterer in seinen verschiedenen Abschnitten (also Oesophagus, Magen, Dünn- und Dickdarm) durch einen gemeinsamen histologischen Grundaufbau aus Tunica mucosa, Tela submucosa, Tunica muscularis und Tunica serosa (bei intraperitonealen Organen) bzw. Tunica adventitia (bei extra- und retroperitonealen Organen) auszeichnet.

Weg der Nahrung

Die Nahrung wird über den Mund aufgenommen und dort durch die Zähne und teilweise auch durch die Zunge mechanisch zerkleinert. Zudem wird der Nahrung im Mund Speichel hinzugefügt, der zum einen die Gleitfähigkeit der Speisen verbessert und zum anderen ein Enzym (Amylase) zur Spaltung von Kohlenhydraten hinzufügt. Der Speisebrei gelangt von der Mundhöhle weiter in den Pharynx und wird über ihn in den Oesophagus geleitet. Dieser dient als reine Transportstrecke und befördert die Nahrung weiter in den Magen, wo die enzymatische Aufspaltung beginnt. Der weitere Weg führt in den Dünndarm, wo die Resorption von Nährstoffen stattfindet. Die Endstrecke bildet der Dickdarm mit seinen verschiedenen Abschnitten, der den Speisebrei eindickt, unverdauliche Nahrungsbestandteile zwischenlagert und kontrolliert ausscheidet (= Defäkation).

Kopfdarm

Abschnitte Anteile Funktion
Mundhöhle (= Cavum oris)
  • Durchmischung der Nahrung mit Speichel
  • Zerkleinerung der Nahrung
Pharynx (= Rachen)
  • Luftleitung
  • Schluckvorgang
  • Transportstrecke

Rumpfdarm

Abschnitte Anteile Funktion
Oesophagus (= Speiseröhre)
  • Pars cervicalis
  • Pars thoracalis
  • Pars abdominalis
  • Transportstrecke
Magen (= Gaster)
  • Enzymatischer Nahrungsaufschluss
  • Reservoir
  • Portionierung des Speisebreis (= Chymus)
Dünndarm (= Intestinum tenue)
  • Neutralisierung des sauren Speisebreis
  • Enzymatischer Nahrungsaufschluss
  • Resorption von Nährstoffen
Dickdarm (= Intestinum crassum)

Verdauungssekrete

Auf dem Weg durch den Gastrointestinaltrakt werden dem Nahrungsbrei viele verschiedene Verdauungssekrete zugeführt. Diese stammen aus den Speicheldrüsen, den Magendrüsen, den Drüsen des exokrinen Pankreas und der Leber sowie aus den Dünndarmdrüsen. Insgesamt werden so pro Tag etwa 8 Liter Verdauungssekrete gebildet.

Inhaltsstoffe Menge (pro Tag)
Speichel
  • 0,5-1,5 Liter
Magensaft
  • Etwa 2 Liter
Pankreassekret
  • 1,5-2 Liter
Galle
  • 0,5-1 Liter
Dünndarmsekret
  • Mucine
  • Bicarbonat
  • 1-2 Liter

Gemeinsame Histologie des Rumpfdarmes

Die verschiedenen Abschnitte des Rumpfdarmes haben einen gemeinsamen histologischen Grundaufbau, wobei es jedoch regionale Unterschiede abhängig von der jeweiligen Funktion des Organs gibt. Folgender Aufbau ist ihnen aber gemeinsam (von innen nach außen):

  • Tunica mucosa (= Schleimhaut)
    • Lamina epithelialis mucosae
    • Lamina propria mucosae
    • Lamina muscularis mucosae
  • Tela submucosa: Mit dem Plexus submucosus und größeren Blut- und Lymphgefäßen sowie Nerven zur Versorgung der Schleimhaut, enthält stellenweise Drüsen (z.B. Gll. oesophageae; duodenale Brunner-Drüsen)
  • Tunica muscularis
    • Innen: Stratum circulare (= Ringmuskelschicht)
    • Mitte: Plexus myentericus
    • Außen: Stratum longitudinale (= Längsmuskelschicht)
  • Tunica serosa mit Tela subserosa (bei intraperitonealen Organen) bzw. Tunica adventitia (bei extra- und retroperitonealen Organen)

Mit Ausnahme des Oesophagus und des Analkanals ist das Epithel der Schleimhaut einschichtiges Zylinderepithel!

Die Durchlässigkeit der Schlussleisten (Tight Junctions) nimmt von proximal nach distal ab. Während im Kolon dichtes Epithel zu finden ist (→ geringe Ionenpermeabilität, hoher transepithelialer elektrischer Widerstand), herrscht im Jejunum lockeres Epithel vor (→ hohe Ionenpermeabilität, geringer transepithelialer elektrischer Widerstand). Entsprechend ist der parazelluläre Einstrom von Elektrolyten im Jejunum erleichtert (Resorption von Nährstoffen), während er im Kolon kaum stattfindet (Resorption von Wasser)!

Steuerung der gastrointestinalen Motilität

Der Rumpfdarm besitzt in seiner Wand ein intramurales Nervensystem, das als Plexus entericus bzw. enterisches Nervensystem bezeichnet wird. Das enterische Nervensystem gliedert sich in zwei Plexus, den Plexus submucosus (= Meissner-Plexus) und den Plexus myentericus (= Auerbach-Plexus). Zudem spielen für die Motorik des Rumpfdarmes die sog. interstitiellen Zellen von Cajal (= ICC) als Schrittmacher eine wichtige Rolle. Für die komplizierten Funktionsabläufe des Gastrointestinaltraktes sind außerdem noch enteroendokrine Zellen und das vegetative Nervensystem wichtig.

Neuronale Mechanismen

Enterisches Nervensystem (= intramurales Nervensystem)

Das enterische Nervensystem besitzt komplexe Netzwerke aus afferenten und efferenten Nervenfasern. Es funktioniert weitgehend autonom, wird aber in seiner Grundaktivität vom vegetativen Nervensystem moduliert.

Plexus Lage Aufbau Innervation Funktion
Plexus submucosus (= Meissner-Plexus)
  • Tela submucosa
  • Ganglienhaltiges Nervenfasergeflecht
  • Lamina muscularis mucosae
  • Drüsen
  • Schleimhautfältelung
  • Sekretion der Drüsen (Wasser und Elektrolyte)
  • Regulation der Darmdurchblutung zur Aufrechterhaltung der eigenen Sauerstoff- und Nährstoffversorgung
Plexus myentericus (= Auerbach-Plexus)
  • Tunica muscularis (zwischen Stratum circulare und Stratum longitudinale)
  • Ganglien, die durch Nervenfaserbündel verknüpft sind
  • Tunica muscularis
  • Darmmotilität
    • Propulsive Peristaltik: Durch Dehnung oder Scherreize werden sensorische Neurone aktiviert und führen reflektorisch oral zur Kontraktion, aboral zur Erschlaffung der zirkulären Muskulatur und einer Kontraktion der longitudinalen Muskulatur des Dickdarms → Durchmengung des Speisebreis bei gleichzeitigem Transport nach aboral
    • Segmentation
    • Pendelbewegungen
    • Nicht-propulsive Peristaltik

Durch das enterische Nervensystem kann ein Darmabschnitt, der vollständig vom Parasympathikus und Sympathikus getrennt ist, noch peristaltische Bewegungen durchführen!

Opioide
Opioide sind Schmerzmittel, die u.a. auch an Rezeptoren der Zellen des enterischen Nervensystems binden. Durch die Bindung werden die Zellen gehemmt und die Motorik und Sekretion im Darm herunterreguliert. Als Nebenwirkung muss bei einer Opioidgabe somit mit Verstopfungen (= Obstipation) gerechnet werden. Diese Nebenwirkung kann man sich aber bspw. auch bei der Therapie starker Durchfälle zu Nutze machen.

Transmitter

Als Überträger und Modulatoren spielen viele Transmitter eine wichtige Rolle bei der Steuerung der gastrointestinalen Motilität. In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten noch einmal zusammengefasst.

Transmitter Syntheseort Wirkung
Acetylcholin
Noradrenalin
Serotonin
ATP
  • Modulation der Darmmotorik
Stickstoffmonoxid (NO)
Gastrin-Releasing Peptide (GRP)
  • Gastrinsekretion ↑
Vasoaktives intestinales Peptid (VIP)
  • Sekretion im Dickdarm
  • Durchblutung ↑
  • Gastrinsekretion ↓

Interstitielle Zellen von Cajal (= ICC)

Die interstitiellen Zellen von Cajal liegen in der Wand des Rumpfdarmes und fungieren als Schrittmacherzellen für die Darmmotilität.

Morbus Hirschsprung
Beim Morbus Hirschsprung liegt ein genetischer Defekt vor, durch den die Zellen des enterischen Nervensystems sowie die interstitiellen Zellen von Cajal (= ICC) im Dickdarm fehlen. Als Folge kann die Muskulatur im betroffenen Darmabschnitt nicht mehr relaxieren. Der Stuhl kann also nicht weitertransportiert werden und die davor liegenden Darmabschnitte sind stark erweitert (= Megacolon). Betroffene Kinder fallen meist bereits kurz nach der Geburt durch einen verzögerten Mekoniumabgang (= erster Stuhl des Neugeborenen) auf. Die Therapie besteht in einer Entfernung des betroffenen Darmabschnitts.

Vegetatives Nervensystem

Das enterische Nervensystem funktioniert zwar weitgehend autonom, ist aber trotzdem über Äste mit dem vegetativen Nervensystem verbunden. Über diese Verbindung erfolgt eine Modulation des enterischen Nervensystems.

Die sympathischen Verbindungen wirken hemmend und die parasympathischen Verbindungen fördernd auf die Sekretion und Motilität des Rumpfdarmes!

Viscerale Afferenzen

Nervenendigungen visceraler Afferenzen liegen als freie Enden in der Organwand und wirken als Mechano-, Chemo- und Nozizeptoren. Sie verlaufen zum ZNS und führen bspw. zu vagovagalen Reflexen.

Humorale Mechanismen

Enteroendokrine Zellen

Die enteroendokrinen Zellen sezernieren Hormone, die für die Steuerung der gastrointestinalen Funktionen eine ähnlich wichtige Rolle wie die neuronalen Mechanismen spielen. Funktionell ähneln sie den Zellen der Langerhans-Inseln des Pankreas und kooperieren teilweise auch mit diesen. Aus diesem Grund werden beide Gruppen zum gastro-entero-pankreatischen-System (= GEP-System) zusammengefasst. Außerdem zählen die enteroendokrinen Zellen zum diffusen neuroendokrinen System (= DNES).

Enteroendokrine Zellen des GEP-Systems

Zelltyp Lokalisation Hormon Wirkung
A-Zellen (Alpha-Zellen, α-Zellen)
  • Blutzuckerspiegel ↑
B-Zellen (Beta-Zellen, β-Zellen)
  • Blutzuckerspiegel ↓
D-Zellen (Delta-Zelle, δ-Zellen)
EC-Zellen (Enterochromaffine Zellen)
  • Darmmotilität ↑

ECL-Zellen (Enterochromaffin-ähnliche Zellen)

  • Magensäureproduktion ↑
G-Zellen
  • Magensäureproduktion ↑
  • Pepsinogensekretion ↑
  • Stimulation der ECL-Zellen
I-Zellen
K-Zellen
  • GIP (= Gastric Inhibitory Peptide)
L-Zellen
M-Zellen
  • Motilin
  • Magenmotilität ↑
P/D1-Zellen
  • Auslösung von Hunger (Hungerhormon)
S-Zellen
  • Pankreas, Duodenaldrüsen, Gallengänge: Sekretion von Wasser und Bicarbonat
  • Magensäureproduktion ↓

Embryologie des Verdauungsapparates

Die Mundhöhle

Der Hohlraum, aus dem sich das Epithel der Mundhöhle entwickelt, wird Mundbucht genannt. Die Strukturen, die sich in der Mundhöhle befinden, entwickeln sich aus allen drei Keimblättern (siehe Zunge und Zähne). Durch die Entwicklung des Gaumens wird die Mundhöhle von der Nasenhöhle abgegrenzt.

  • Entwicklung der Mundhöhle: etwa ab der 4. Embryonalwoche
    • Einstülpung des Ektoderms zu einer primitiven Mundbucht (= Stomadeum)
    • Bildung eines von Ektoderm überzogenen Mesenchympolsters um die Mundbucht: Bildung der Gesichtswülste (Ober- und Unterkieferwulst)
    • Proliferation des Epithels
  • Entwicklung des Gaumens: etwa ab der 6. Embryonalwoche
    • Aus den paarigen Oberkieferwülsten wachsen zwei Gaumenwülste in die Mundhöhle vor
    • Die Gaumenwülste richten sich auf und wachsen nach medial aufeinander zu
    • Es schiebt sich von ventral eine dreieckige Mesenchymplatte als primärer Gaumen zwischen die beiden Gaumenwülste
    • Die Strukturen verschmelzen und trennen die Mundhöhle von der Nasenhöhle
    • Die vorderen ⅔ verknöchern zum harten Gaumen und das hintere Drittel entwickelt sich zum Gaumensegel

Der Darmkanal

Gliederung

Der Darmkanal erstreckt sich von der Rachenmembran bis zur Kloakenmembran und gliedert sich in vier Abschnitte.

Abschnitt Verlauf
  1. Schlunddarm (Kranialer Teil des Vorderdarms)
  1. Kaudaler Teil des Vorderdarms
  1. Mitteldarm
  • Von der Leberknospe bis zur hinteren Darmpforte (die hintere Darmpforte entspricht beim Erwachsenen dem sog. Cannon-Böhm-Punkt)
  1. Enddarm

Grundsätzliches

Vorderdarm

Der Pharynx, der Oesophagus, der Magen und (teilweise) das Duodenum entwickeln sich aus dem Vorderdarm.

Entwicklung des Oesophagus

  1. Zunächst ist die Oesophagusanlage nur ein kurzes Rohr
  2. Mit der Streckung der oberen Körperhälfte verlängert sich das Rohr
  3. Das umgebene Mesenchym bildet um das Rohr zwei Muskelschichten

Entwicklung des Magens

  1. Spindelförmige Erweiterung im unteren Abschnitt des Vorderdarms
  2. Schnelleres Wachstum der hinteren Wand der Magenanlage: die große und kleine Kurvatur entstehen
  3. Die Magenanlage dreht sich um 90° um ihre Längsachse im Uhrzeigersinn (= Magendrehung)
  4. Magenkippung (= zweite Magendrehung) um eine sagittale Achse
    • Die Cardia wird nach links und leicht nach unten verlagert
    • Der Pylorus wird nach rechts und etwas nach oben gerichtet

Im Verlauf der embryonalen Entwicklung kommt es zweimal zu einer Lageveränderung, bis der Magen seine endgültige Form und Ausrichtung erreicht hat!

Entwicklung des Duodenums

Das Duodenum entsteht aus dem Endabschnitt des Vorderdarms und dem Anfangsabschnitt des Mitteldarms.

  1. Starkes Längenwachstum der Duodenalanlage: eine C-förmige Schlinge entsteht
  2. Nach der Magendrehung zeigt die Wölbung der Schlinge nach rechts
    • Der obere Schenkel wird zur Pars superior
    • Der konvexe Schenkel wird zur Pars descendens
    • Der untere Schenkel wird zur Pars horizontalis
  3. Zu Beginn des 2. Embryonalmonats proliferieren die Epithelzellen so stark, dass das Duodenum zeitweise obliteriert ist
    • Gegen Ende des 2. Monats ist das Lumen wieder vollständig rekanalisiert

Da das Duodenum sowohl aus dem Vorder- als auch aus dem Mitteldarm entsteht, wird es aus Ästen des Truncus coeliacus und der A. mesenterica superior versorgt!

Duodenalatresie
Wird das Lumen des Duodenums im Laufe der Embryonalzeit nicht wieder rekanalisiert, kommt es zu einer sog. Duodenalatresie. Betroffene Neugeborene fallen bereits in den ersten Lebenstagen durch galliges Erbrechen auf. Häufig ist zudem der Oberbauch aufgetrieben, während der Unterbauch eher eingefallen ist. Die Behandlung einer Duodenalatresie erfolgt durch eine Operation.

Mitteldarm

Der Mitteldarm ist durch ein sehr schnelles Längenwachstum gekennzeichnet, wodurch sich die sog. Nabelschleife entwickelt. Im Verlauf der weiteren Entwicklung der Nabelschleife entsteht ein physiologischer Nabelbruch. Anschließend kommt es zur Darmdrehung.

Nabelschleife

Meckel-Divertikel
Der Ductus omphaloentericus bildet sich normalerweise in der 6. Embryonalwoche zurück. Wenn dies unterbleibt oder nur unvollständig geschieht, bleibt eine kleine Ausbuchtung des Ileums zurück: das sog. Meckel-Divertikel. Im Normalfall verursacht ein Meckel-Divertikel keine Beschwerden, es kann sich jedoch auch entzünden oder perforieren.

Physiologischer Nabelbruch

Im weiteren Verlauf der Entwicklung der Nabelschleife ist das Längenwachstum so ausgeprägt, dass die Darmschlingen keinen Platz mehr in der Bauchhöhle finden und zeitweise in das sog. Nabelzölom verlagert werden müssen. Man spricht hierbei von einem physiologischen Nabelbruch, der sich zwischen der 6. und 10. Embryonalwoche ereignet.

Omphalozele (Nabelschnurbruch)
Durch einen zu weiten Nabelring kann es zu einer Persistenz des physiologischen Nabelbruchs kommen. Die Darmschlingen werden also nicht in den Bauchraum zurück verlagert, sondern verbleiben in der Nabelschnur. Bei Geburt findet sich also eine Auftreibung der Nabelschnur bestehend aus Darmanteilen und Mesenterium, die von Amnion bedeckt wird. Die operative Rückverlagerung sollte beim Neugeborenen innerhalb von 24h nach der Geburt erfolgen.

Darmdrehung

Im Verlauf des Wachstums der Nabelschleife vollzieht diese eine Drehung um ihre Achse. Insgesamt beträgt die Drehung 270° entgegen dem Uhrzeigersinn. Durch die Drehung gelangt der kaudale Schenkel der Nabelschleife nach oben (das Caecum liegt dann unter der Leberanlage). Durch weiteres Längenwachstum gelangt das Caecum dann weiter nach unten und das Colon ascendens entsteht.

  • Die ersten 90° der Drehung erfolgen während die Darmschlingen im Nabelzölom liegen
  • Die weiteren 180° erfolgen nach der Rückverlagerung in die Bauchhöhle

Enddarm

Der Enddarm wird durch Äste der A. mesenterica inferior versorgt und mündet in die sog. Kloake. Die Kloake ist eine Erweiterung des Endabschnitts und stellt den gemeinsamen Körperausgang von Anal- und Urogenitalkanal dar. Die Kloake ist von einem Endoderm ausgekleidet, das kaudal direkt dem Ektoderm der äußeren Körperoberfläche anliegt. Diese Berührungszone nennt man Kloakenmembran. Etwa in der 5. Embryonalwoche wird die Kloake in zwei Höhlen unterteilt.

Aus dem Enddarm entstehen:

Trennung der Kloake

  • 4.-7. Embryonalwoche: In der Kloake bildet sich das Septum urorektale, das von kranial auf die Kloakenmembran zuwächst
    • Unterteilung in den ventral gelegenen Sinus urogenitalis und den dorsal liegenden Analkanal
  • An der Verschmelzungsstelle von Kloakenmembran und Septum urorektale entsteht der primitive Damm (= primitives Perineum)
  • Es werden nun eine ventrale Urogenitalmembran und eine dorsale Analmembran unterschieden
  • Ende der 8. Embryonalwoche: Die Analmembran reißt ein

Analatresie
In der Embryonalentwicklung ist der Analkanal zunächst durch eine Membran (= Analmembran) verschlossen. Im Normalfall reißt diese Membran am Ende der 8. Embryonalwoche. Bleibt dies jedoch aus, kommt es zu einer sog. Analatresie, es fehlt also die Öffnung des Analkanals. Je nach Ausprägung bestehen unterschiedliche Therapieformen (Dilatation, Operation).

Distaler Abschnitt des Analkanals

Der untere Teil des Analkanals entsteht aus einer Einstülpung des Ektoderms, die „Proctodeum“ genannt wird.

Wiederholungsfragen zum Kapitel Übersicht des Verdauungssystems

Gemeinsame Histologie des Rumpfdarms

Beschreibe den gemeinsamen histologischen Grundaufbau des Rumpfdarms.

Woraus besteht die Tela submucosa?

Was versteht man unter dem transepithelialen elektrischen Widerstand des Darmepithels?

Wie verändert sich die Durchlässigkeit der Tight-Junctions des Darmepithels für Elektrolyte von proximal nach distal?

Steuerung der gastrointestinalen Motilität

Mit welcher Nebenwirkung auf den Gastrointestinaltrakt muss man bei Gabe von Opioiden rechnen?

Was sind die interstitiellen Zellen von Cajal? Beschreibe ihre Funktionsweise.

Bei welcher genetischen Erkrankung führt ein Fehlen von Nervenzellen im Dickdarm schon beim Neugeborenen zu einem Megacolon (massive Dilatation des Dickdarms)? Welcher Nervenplexus ist betroffen?

Wo in der Darmwand liegen die Ganglienzellen des Plexus myentericus?

Wann und von welchen Zellen wird Secretin ausgeschüttet und welchen Effekt hat es?

Welchen Effekt hat Motilin auf die gastrointestinale Motilität?

Zu welcher Zellart zählen die ECL-Zellen (enterochromaffin-ähnliche Zellen) und welche Funktion haben sie?

Welcher Mechanismus im Darm führt bei der Aufnahme von Kohlenhydraten zu einer besseren Verstoffwechslung derselbigen?

Wodurch kommt es zur Ausschüttung von Cholecystokinin (CCK) und welches sind seine Zielorgane?

Embryologie des Verdauungsapparats

Wodurch und in welchem Darmabschnitt entsteht ein Meckel-Divertikel?

Zu welchem Zeitpunkt kommt es während der Embryonalentwicklung zum physiologischen Nabelbruch?

Eine Sammlung von allgemeineren und offeneren Fragen zu den verschiedenen prüfungsrelevanten Themen findest du im Kapitel Beispielfragen aus dem mündlichen Physikum.