Motilität des Magen-Darm-Traktes

Cajal-Zellen

Die intrinsische Motilität des Gastrointestinaltrakts wird hauptsächlich durch die glatte Muskulatur gesteuert. Die verschiedenen Bewegungsmuster werden durch die spezifischen Eigenschaften der einzelnen Darmabschnitte und das enterische Nervensystem reguliert.

Eine zentrale Rolle in diesem Prozess spielen die interstitiellen Cajal-Zellen (ICC), die als Schrittmacherzellen agieren und rhythmische „Slow Waves“ erzeugen. Diese elektrischen Wellen stellen eine Grundlage für potentielle Muskelkontraktionen dar, führen jedoch nicht direkt zu Kontraktionen. Erst durch zusätzliche neuronale oder hormonelle Signale, die auf dieses elektrische Grundmuster einwirken, werden Muskelkontraktionen ausgelöst. Die Cajal-Zellen fungieren dabei als wichtige Schnittstelle zwischen dem vegetativen Nervensystem und den glatten Muskelzellen. Die „Slow Waves“ schaffen ein elektrisches Umfeld, das durch Depolarisation verstärkt werden kann. Dies führt über Gap Junctions zu phasischen Kontraktionen der Muskelzellen. Bei längerem Überschreiten des Schwellenwertes durch eine Depolarisation kommt es zu tonischen Kontraktionen.

Enterisches Nervensystem

Das enterische Nervensystem befindet sich im Magen-Darm-Trakt und ist in 2 Plexus unterteilt. Die Plexi bestehen aus kleinen Ganglien, die ein Geflecht aus Nervenzellen und Fasern des vegetativen Nervensystems bilden. 

1. Plexusmyentericus(Auerbach-Plexus) 

• Liegt zwischen der Längs- und der Ringmuskelschicht der Muscularis externa im gesamten Magen-Darm-Trakt. Die interstitiellen Cajal-Zellen werden zum Plexus myentericus gezählt. 
• Funktion: Steuerung der Darmmotilität und der Sekretion von Enzymen in das Darmlumen 

2. Plexus submucosus (Meissner-Plexus) 

• Liegt in der Submukosa des Gastrointestinaltraktes 
• Funktion: Reguliert die Feinbewegungen der Darmschleimhaut, die Sekretion der Drüsen, den epithelialen Transport und die Durchblutung des Darms 

Der Plexus myentericus und submucosus weisen untereinander Verbindungen auf. Das enterische Nervensystem funktioniert weitestgehend autonom. Seine Grundaktivität wird jedoch durch das vegetative Nervensystem reguliert. Der Sympathikus hemmt die Motorik des Darms, der Parasympathikus fördert sie. 

Bei der Nahrungsaufnahme unterscheidet man 3 Phasen: 

1. Orale Phase: 

• Diese Phase lässt sich in zwei Teilphasen gliedern: die orale Vorbereitungsphase, in der die Nahrung gekaut und mit Speichel vermischt wird, und die orale Transportphase. 
• In der Transportphase drückt die Zunge den Nahrungsbolus gegen den harten Gaumen und bewegt ihn in Richtung Rachen. 
• Mechanorezeptoren im Rachenbereich lösen den unwillkürlichen Schluckreflex aus. 

2. Pharyngeale Phase:

• Peristaltische Kontraktionen befördern den Nahrungsbolus durch den oberen Ösophagussphinkter (auch pharyngoösophagealer Sphinkter genannt). 
• Der Kehlkopf hebt sich, um die Luftröhre zu verschließen, was die Atmung kurzzeitig hemmt (Schluckapnoe). Dies verhindert ein Eindringen von Nahrung in den Atmungstrakt. 
• Zusätzlich verschließt sich der weiche Gaumen, um zu verhindern, dass Nahrung in die Nasenhöhle gelangt. 

3. Ösophageale Phase: 

• Der Nahrungsbolus passiert den Ösophagus. Die Dauer dieses Vorgangs kann variieren, liegt aber typischerweise zwischen 6 und 10 Sekunden, abhängig von Faktoren wie der Konsistenz der Nahrung und individuellen Unterschieden. 
• Die Nahrung erreicht schließlich den Magen. 

Proximaler Magen: 

• Der proximale Magen dient als Nahrungsspeicher und erzeugt daher keine Peristaltik 
• Bei der Passage der Nahrung in den Magen kommt es durch Erregung von Dehnungssensoren im Rachen und Kehlkopf zu einer Erschlaffung der tonischen Wandspannung des proximalen Magens 
• Die Wandspannung des Magens wird durch vago-vagale Reflexe an die Nahrungsaufnahme angepasst 

➜ Der Innendruck bleibt auch bei erhöhtem Füllungsvolumen konstant 

Distaler Magen: 

• Durch die Aktivität der Cajal-Zellen werden im distalen Magen peristaltische Wellen erzeugt, die die Nahrung durchmischen, homogenisieren und in Richtung des Pylorus befördern 

Magenentleerung:

• Die Magenentleerung wird nerval und humoral gesteuert

• Um die Nahrung ins Duodenum zu befördern, muss sich der Pylorus erschlaffen

  und gleichzeitig die Antrummuskulatur kontrahieren

• Flüssigkeiten und kleine Nahrungsbestandteile können den Magen schneller verlassen als große, unverdauliche Bestandteile

➜ Letztere können den Magen erst in der interdigestiven Phase verlassen

• Die Verweildauer im Magen wird auch durch Chemosensoren im Duodenum reguliert

➜ Chemosensoren messen den pH-Wert, die Osmolarität und die Zusammensetzung des Chymus 

Dünndarmmotilität

• Der Darminhalt wird durch rhythmische Segmentierungen und lokale Pendelbewegungen durchmischt
• Erregungsimpulse aus dem Plexus myentericus erzeugen propulsive peristaltische Wellen, die den Darminhalt nach aboral transportieren

Dickdarm- und Rektummotilität

• Im Dickdarm findet kaum propulsive Peristaltik statt, sondern hauptsächlich Segmentierung zur Durchmischung des Darminhaltes
• Das Rektum fungiert als Speicher und dient der Ausscheidung des Fäzes
• Die Gesamtpassagezeit kann stark variieren und liegt bei etwa 20-48 Stunden. Die Kolonpassage dauert etwa 6-8 Stunden

Einleitung

Die Motilität, die Freisetzung von Verdauungsenzymen, die Peristaltik und viele weitere Funktionen des Gastrointestinaltraktes werden durch hormonelle Stimuli und die Aktivität des parasympathischen und sympathischen Nervensystems (vermittelt durch das enterische Nervensystem) reguliert.

Steuerung durch Hormone

Steuerung durch Neurotransmitter: