Physiologie des gastrointestinalen Systems

Das gastro-intestinale System dient nicht nur der Verdauung: Es wirkt als Sinnesorgan, Hormonquelle, Blutspeicher, Immunpolizei und hat einen wesentlichen Anteil an der Funktion anderer Körpersysteme: Herz, Kreislauf, Abwehrsystem, Wasserhaushalt, Nervensystem. Beschwerden mit Ernährung und Verdauung (Bauchschmerzen, Übelkeit, Schluckbeschwerden, Appetitlosigkeit, Verstopfung oder Durchfall, Blähungen, Gewichtsverlust / Übergewicht..) finden sich in der Klinik sehr häufig. Funktionell-diagnostisch spielen unter anderem Resorptionstests, Sekretanalysen, Manometrie, Langzeit-pH-Metrie oder Atemtests eine Rolle.

Das enterale Nervensystem koordiniert Motorik (z.B. peristaltische Transportwellen), Sekretion (Schleim, Enzyme und andere Faktoren) und endokrine Aktivität (das gastrointestinale System gehört zu den größten Hormonproduzenten des Körpers, so wie Muskulatur und Fettgewebe). Weiters dient es der Weiterleitung und Verarbeitung sensorischer Information (Dehnung, chemische Zusammensetzung des Darminhalts), die zum Teil an das Gehirn gemeldet wird.

Speichel hat mechanische und Schutzwirkungen, der Salivationreflex vermehrt seine Bildung. Neben Anfeuchtung, Pufferung und Synthese antibakterieller Stoffe unterstützt er Transport und Aufschließung (Ptyalin). Speichel kann diagnostisch genutzt werden, da die Konzentrationen einiger Stoffe mit ihren Blutwerten korreliert (Geschlechtshormone, Melatonin u.a.).

Der Magen hat mehrere Abschnitte mit spezieller Funktion: Der Fundus dient als Zwischenspeicher ("rezeptive Relaxation", bis zu 1-2 Liter), der obere Teil des Corpus produziert Salzsäure und Pepsinogen (Verdauung), im unteren Corpus und im Antrum wird der Chymus "zerrieben", bis eine ausreichende Zerkleinerung fester Bestandteile des Mageninhalts die Passage durch den Pförtner (Pylorus) in den Zwölffingerdarm (Duodenum) freigibt.

Hormonproduktion: Unter anderem gibt der Magen Gastrin, das Duodenum Cholezystokinin-Pankreozymin (Entleerung der Gallenblase, Enzymproduktion des Pankreas) und Sekretin (Pufferung des Chymus) an das Blut ab. Damit erfolgt ein wesentlicher Teil der Steuerung der Funktion von Bauchspeicheldrüse, Magen und Darm.

Der Dünndarm ist für die endgültige physikalische (Zerkleinerung, Emulgierung) und chemische (Sekretion von Peptidasen, Lipasen, Amylase usw.) Aufschließung der Nährstoffe zuständig. Darauf folgt die Aufnahme in Schleimhautzellen (Absorption, "Resorption") und deren Weitertransport in Blut- und Lymphgefäße. Die Resorptionsfläche beträgt etwa 200 m², bedingt vor allem durch Mikrovilli der Darmschleimhautzellen. Die Transportmechanismen (für Kohlenhydrate, Aminosäuren u.a.) gleichen denen, die auch Nierentubuluszellen nutzen.

Im Dickdarm befinden sich Unmengen von Bakterien, sie schließen den Darminhalt weiter auf (dabei entstehen Fettsäuren und Darmgase), bilden ein individuell charakteristisches Mikrobiom und tragen zum Stuhlvolumen bei. Die Resorption von Wasser ist an die von Elektrolyten geknüpft. Dichtigkeit (Kontinenz) und Entleerung des Enddarms (Defäkation) sind teils autonom-nervös, teils somatomotorisch gesteuert.

Der Körper bedarf der Zufuhr von Makronährstoffen zur Versorgung mit Energie (Kohlenhydrate, Fette) und essentiellen Bausteinmolekülen (z.B. Aminosäuren) in der Größenordnung von ~g/kg/d. Mineralien müssen im ~g/d-Bereich zugeführt werden. Mikronährstoffe sind Vitamine und Spurenelemente; diese dienen u.a. als Kofaktoren für Enzyme. Ihr Bedarfsbereich liegt im mg/d- bis µg/d-Bereich. Für einige von ihnen bildet der Körper Vorräte (Leber), sodass unregelmäßige Zufuhr (z.B. saisonal) ausgeglichen werden kann.