Magen (Phyisiologie)

Im Magen gibt es verschiedene Drüsenzellen, die unterschiedliche Sekrete produzieren.

Die Belegzellen produzieren die Magensäure, diese besteht aus HCl, das auch als Salzsäure bezeichnet wird. Weiterhin produzieren die Belegzellen Intrinsic Factor, der wichtig für die Vitamin-B12-Resorption ist.

Der Magen ist mit einer Schleimhaut aus Zylinderepithel ausgekleidet. Die Nebenzellen produzieren Schleim und sezernieren HCO₃^- und Cl^-. HCO₃^- puffert die Salzsäure und dient somit als Schutz der Magenzellen vor der Magensäure.

Die Nebenzellen und die Hauptzellen produzieren Pepsinogen. Dieses ist die Vorstufe des Verdauungsenzyms Pepsin.

Zusätzlich gibt es weitere Zellen, die Hormone wie Gastrin, Somatostatin oder Histamin sekretieren. Diese beeinflussen die Sekretion der Magensäure.

 Tipp

Merkspruch: Die Belegschaft ist sauer, weil die Nebenschaft schleimt und die Hauptschaft Pepsi trinkt.

Einleitung

Von den Drüsenzellen des Magens werden täglich ca. 2-4 l Magensaft produziert. Der Magensaft enthält unter anderem Salzsäure (HCl), Muzine, Intrinsic Factor und säurestabile Enzyme. Aufgrund der hohen Konzentration an H⁺-Ionen hat der Magensaft einen niedrigen pH-Wert (0,8-2,3) und ist somit stark sauer.

Bildungsort und Funktionen der Salzsäure:

Die Salzsäure wird von den Belegzellen gebildet. Der niedrige pH-Wert der Salzsäure hat folgende Funktionen: 

• Abtötung von Bakterien
• Aktivierung der Magenenzyme
• Denaturierung von Proteinen, um sie für Proteasen zugänglich zu machen
• Freisetzung von Eisen, Calcium und Vitamin-B12 aus der Nahrung 

Säuresekretion:

Zu Beginn werden H⁺-Ionen durch eine H⁺/K⁺-Pumpe unter Verbrauch von ATP in das Lumen sezerniert und K⁺-Ionen in die Belegzelle aufgenommen (1). Die aufgenommenen K⁺-Ionen rezirkulieren (2). Die H⁺-Ionen werden in den Belegzellen durch die Carboanhydrase (3) in der folgenden Reaktion hergestellt:

Co₂ + H₂O ⇌ HCO₃^- + H⁺

Das ebenfalls gebildete HCO₃^-  gelangt über einen Cl^-/ HCO₃^--Antiport aus der Zelle und Cl^- in die Zelle hinein (4). Das Cl^- gelangt über einen calciumabhängigen Chloridkanal (= CaCC) in das Lumen (5). Die ionale Homöostase wird durch die basolaterale Na⁺/K⁺-ATPase und einen H⁺/Na⁺-Antiport aufrechterhalten (6).

Regulation der HCl-Produktion durch Hormone und Neurotransmitter

HCl-Produktion ↓:

Somatostatin: Wird bei einem niedrigen pH-Wert im Magen und durch Nahrungsaufnahme freigesetzt. Es hemmt die Gastrin- und Histaminfreisetzung.

Cholezystokinin (CCK): Die Freisetzung von CCK wird hauptsächlich durch Fette und teilweise von Proteinen im Dünndarm stimuliert. Es bewirkt die Sekretion von Enzymen aus dem Pankreas und die Kontraktion der Gallenblase. Es verdrängt Gastrin von den CCKb-Rezeptoren und reduziert somit die Salzsäuresekretion.

Sekretin: Wird freigesetzt, wenn der saure Inhalt des Magens in den Dünndarm gelangt. Es stimuliert den Pankreas ein Natriumhydrogencarbonat-reiches Sekret abzugeben, um die Säure zu neutralisieren. Gleichzeitig hemmt es die Magensäureproduktion.

Prostaglandin E2 (PGE2): Wird durch verschiedene Faktoren freigesetzt, einschließlich mechanischer Reizung und Entzündungen und hemmt die Protonenpumpe in den Belegzellen. NSAIDs (nichtsteroidale Antirheumatika wie z.B. Acetylsalicylsäure (ASS)) können die PGE2-Produktion hemmen und so zu einem Magenulcus (Schädigung der Magenschleimhaut) führen.

Glucose-dependent Insulinotropic Peptide (GIP): Wird freigesetzt, wenn Glucose, Fette und Aminosäuren im Dünndarm ankommen, um die Insulinfreisetzung zu stimulieren.

Neurotensin: Wird durch Fette im Dünndarm freigesetzt. Stimuliert die Darmkontraktion und die Glucagonfreisetzung.

HCl-Produktion ↑:

Gastrin: Die Freisetzung wird hauptsächlich durch die Dehnung des Magens bei Nahrungsaufnahme, durch Proteine und Aminosäuren im Mageninhalt und durch vagale Stimulation (über den Nervus vagus) angeregt.

Acetylcholin: Wird als Neurotransmitter bei der Vagusaktivierung freigesetzt, typischerweise als Reaktion auf den Gedanken, Geruch oder Geschmack von Essen.

Histamin: Wird lokal in der Magenschleimhaut freigesetzt, insbesondere in Reaktion auf Gastrin und Acetylcholin.

Pepsinogen:

Das Peptid Pepsinogen wird von den Hauptzellen des Magens gebildet und ist die inaktive Vorstufe des Verdauungsenzyms Pepsin. Pepsin dient dem Abbau von Proteinen. Die Bildung von Pepsinogen wird unter anderem durch Gastrin, Acetylcholin und Histamin stimuliert.

Vitamin-B12-Absorption – Intrinsic Factor:

Das mit der Nahrung aufgenommene Vitamin-B₁₂ (Cobalamin) bindet im Speichel und im Magen zunächst an Haptocorrin (R-Protein). Das an Haptocorrin gebundene Vitamin-B12 wird in das Duodenum transportiert. Der in den Belegzellen sezernierte Intrinsic Factor bindet im Duodenum an Vitamin-B12, nachdem sich Haptocorrin dort abgespalten hat. Im Ileum kann Vitamin-B₁₂ an Cubilin gebunden durch rezeptorvermittelte Endozytose aufgenommen werden. Vitamin-B₁₂wird nach intrazellulär resorbiert und freigesetzt. Vitamin-B₁₂ spielt eine wichtige Rolle in der Zellteilung, Blutbildung und Funktion des Nervensystems.