Die Resorptionskapazität des Darms wird selten überschritten: Der minimale Energiebedarf beträgt
~7,5 MJ/d (Gehirn, Immunsystem, aktive Muskulatur) ~20 MJ/d bei intensivem Training. Die maximale Kapazität liegt meist eine
Zehnerpotenz über den Durchschnittswerten: Glucose 3000 g/d
(Bedarf ~300 g/d), Aminosäuren ~600 g (Bedarf ~60 g/d), Cholesterin
4000 mg/d (Bedarf ~200 mg/d oder
weniger), Eisen 12 mg/d (Bedarf 1-2 mg/d) (funktionelle Reserve)
Hauptort der Resorption ist der Dünndarm (~200 m2): Eisen und Calcium werden bereits im Duodenum, die meisten Nahrungsstoffe im Jejunum vollständig resorbiert; Magnesium,
intrinsic factor, Vitamin B12 und
Gallensäuren im Ileum (Reserve für die Resorption anderer Nährstoffe). Der Dickdarm (0,5-1 m2) resorbiert Flüssigkeit, Elektrolyte, einige
Fettsäuren. Bioverfügbarkeit ist der Anteil eines
resorbierten Stoffes, der unverändert in den
Kreislauf geallgengenwärtigelangt; sie hängt von Durchblutung, Darmmotilität, pH im Magen,
enzymatischem Ab- bzw. Umbau in Darm und Leber ab
Lipide
werden aus Mizellen besser resorbiert, Emulsion
durch Gallensäurern ist essentiell. Aus dem Mundspeichel zugesetzte
Lipasen und deren Aktivierung im sauren Milieu des Magens verseifen die
Fette des Nahrungsbreies bereits teilweise. Im oberen Duodenum treten
durch die Papilla Vateri Gallensäuren aus der Galle und weitere Lipasen
aus dem Pankreas hinzu, womit der Nahrungsbrei fortschreitend emulgiert
wird bis zu fein verteilten Micellen und in dieser Größe von der
Mucosa resorbiert werden kann.
Im
glatten endoplasmatischen Retikulum der Mukosa entstehen Triglyceride, Phospholipide und Cholesterinester (Fetttröpfchen), im
rauhen endoplasmatischen Retikulum Apoproteine; die Komponenten werden
zusammengebracht, Chylomikronen und VLDL-Partikel im Golgi-Apparat
glykosyliert, anschließend freigesetzt, und gelangen über die Darmlymphe unmittelbar zur
fettkonsumierenden Peripherie. Die Leber nimmt nicht
verbrauchte Fette auf und verwandelt sie z.T. in Phosphoglyzeride. Fettlösliche Vitamine (A, D, E, K) werden in analoger Weise resorbiert. Aus Linolsäure und α-Linolensäure (essentiell) entstehen Eikosanoide. Mit
steigendem Cholesterinangebot mit der Nahrung nimmt der Prozentsatz
resorbierten Cholesterins ab
Durch Cotransport mit Natriumionen kann ein mehr als 103-facher
Konzentrationsgradient überwunden und Glucose vollständig resorbiert
werden. Fruktose gelangt über den Transporter GLUT5 in die Epithelzelle
(erleichterte Diffusion).
Die basolaterale Membran transportiert Monosaccharide mittels GLUT2
weiter Richtung Blutkreislauf. Gelangt Glucose in den oberen Dünndarm,
produziert dieser GIP und GLP-1, beide regen die Insulinsekretion an (Inkretineffekt: orale Glucose ist stärker insulinwirksam als i.v. verabreichte)
Pepsin und Pankreasproteasen spalten Proteine zu ~70% zu Oligopeptiden, ~30% zu Aminosäuren (luminal); Exo-, Endo- und Dipeptidasen des Mukosa-Bürstensaums Oligopeptide zu Aminosäuren, Di- und Tripeptiden. Oligopeptide werden besonders rasch aufgenommen (kinetischer Vorteil gegenüber Aminosäuren). Für
den transzellulären Transport der Aminosäuren stehen ein "neutrales"
(neutrale Aminosäuren), "basisches" (kationische Aminosäuren, Zystein),
"saures" (Glutamat und Aspartat), "β-aminosaures" (ß-Alanin, Taurin) und ein "Iminoglyzinsystem" (Glyzin, Prolin, Hydroxyprolin) zur Verfügung, die teilweise natriumabhängig funktionieren. Weiters gibt es elektrogene PAT-Proteine im Bürstensaum, die Glyzin, Alanin, Serin und Prolin zusammen mit H+ in die Zelle transportieren. Etwa 10% der aufgenommenen Aminosäuren verwenden Enterozyten für ihre eigene Proteinsynthese. In der basolateralen Membran befinden sich mindestens fünf verschiedene Aminosäurepermeasen. Aminosäuren
können auch parazellulär resorbiert werden. Eiweißmoleküle können z.T.
unverändert aufgenommen werden, insbesondere von M-Zellen (Clathrin-Caveola-Mechanismus, Transzytose),
welche sie an Immunzellen weitergeben. Dieser Mechanismus erlaubt bei
Säuglingen die Aufnahme von Immunglobulinen aus der Muttermilch direkt
in die Blutbahn
Die Wasserbilanz mit der Umwelt beträgt ~2-3 l/d (Erwachsene). Von ca. 8-9 Litern Flüssigkeit, die täglich in den Dünndarm gelangen, resorbiert dieser 6-7 l; ~2 l resorbiert der
Dickdarm, mit dem Stuhl werden ~0,1 l Wasser ausgeschieden. Natrium (Erhaltung des extrazellulären Volumens) gelangt über Natriumkanäle, mit organischen
Substraten, im Cotransport mit Chlorid, oder im Austausch gegen
Wasserstoffionen in Enterozyten. Na/K-ATPasen exportieren es über die basolaterale Membran in das Interstitium. Wasser folgt nach, der Dünndarm arbeitet isoosmotisch. Chlorid wird auch - und Kalium vorwiegend - parazellulär aufgenommen (solvent drag). Kalium wird im Darm sowohl sezerniert als auch resorbiert. Angiotensin
fördert die Natriumaufnahme elektroneutral im Dünndarm, Aldosteron
elektrogen im Colon (Vermehrung der Natriumkanäle); Dehydrierung regt die Bildung beider Hormone an. Distales Ileum und besonders der Dickdarm tauschen Chlorid gegen Bicarbonat aus: Der Stuhl ist bicarbonatreich; Durchfälle bedeuten Bicarbonatverlust (metabolische Azidose). Auch das Colon resorbiert Kochsalz, Kalium kann vor allem unter
Aldosteronwirkung sezerniert werden.
Die Natriumkonzentration im Stuhlwasser kann unter dem Einfluss von
Aldosteron von ~30 auf ~2 mM/l abnehmen, die Kaliumkonzentration von
~75 auf ~150 mM ansteigen
Der proximale Dünndarm resorbiert ~200 mg Ca++ pro Tag - teils passiv-parazellulär (gesamter Dünndarm), teils unter Vitamin D-Wirkung aktiv-transzellulär (Duodenum): Vit.D (Calcitriol) fördert die Expression von Ca++-Kanälen vom Typ TRPV6. Calbindin (Vit-D-abhängig) bindet Ca++, hält [Ca++] im Enterozyten niedrig, den
Konzentrationsgradienten zum Extrazellulärraum aufrecht. Na/Ca-Austauscher in der
basolateralen Membran sowie Vit-D-abhängige H/Ca-Pumpen bringen Ca++
in das Interstitium. Erhöhtes Serum-[Ca++] hemmt die Sekretion von Parathormon (negative Rückkopplung: Parathormon regt die renale
1α-Hydroxylase an). Vit-D regt auch die Resorption von Phosphat im Dünndarm (Jejunum) an; diese erfolgt über Na/PO4-Symporter
Eisen wird im
Duodenum und oberen Ileum resorbiert. Es wechselt zwischen zweiwertiger
(Transport durch die Zellmembran) und dreiwertiger Form (an Proteine
gebunden): Ferroxidasen: Fe2+ → Fe3+, Ferrireduktasen: Fe3+ → Fe2+. Nahrungseisen liegt vorwiegend frei (Nichthämeisen, meist Fe3+)
oder an eine Hämgruppe gebunden vor (Hämeisen). Nichthämeisen wird von
duodenalem Cytochrom B reduziert und vom Metalltransporter DMT als Fe2+, Häm als Ganzes aufgenommen (HCP) und lysosomal abgebaut. Im Bedarfsfall gibt die Mukosa Eisen an das Blut ab: Über Mobilferrin gelangt Fe2+ an die basolaterale Membran, wird durch Ferroportin nach extrazellulär verfrachtet und dabei von Hephaestin zu Fe3+ oxidiert (anschließend Transport durch Transferrin). Wird Eisen nicht benötigt, bleibt es ferritingebunden in der Darmschleimhautzelle. Die Eisenexkretion (Blutverlust) ist nicht reguliert, nur die Aufnahme aus der Darmschleimhaut. Die Eisenresorption beträgt ~1-2 mg/d und kann (Eisenmangel) auf maximal 2-5 mg/d gesteigert werden. Die
Eisenresorption verbessert sich bei gleichzeitiger Anwesenheit von
Vitamin C, Zitronensäure, Eiweiß. Zahlreiche pflanzliche Stoffe hemmen
die Eisenresorption
Vitamin B12
(Kobalamin) bindet zunächst an Haptocorrin (Transcobalamin) aus dem
Speichel. Haptocorrin ist resistent gegenüber Säure- und Pepsineinfluss
und schützt so das Vitamin bei seiner Passage durch den Magen, nach Abbau des Haptocorrins im Dünndarm an (von Belegzellen gebildeten, verdauungsresistenten) Intrinsic factor; dieser Komplex wird im Ileum resorbiert (rezeptorvermittelte Endozytose?), der Intrinsic factor-Kobalamin-Komplex lysosomal gespalten, Kobalamin an Transkobalamin gebunden (Transportform)
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