Dulloo VL 10.08-10.09 Absorption intestinale

Question 1

Welche Modifikationen (5) gibt es im Verdauungstrakt für Verdauung & Absorption?

Answer 1

• Länge
• Plicae
• Villi
• Mikrovilli mit Mikrofilamenten auf der Oberfläche der Enterozyten
• Glykokalyx (Glykoproteine & Mukopolysaccharide), Enzyme & Transporter auf der Oberfläche der Mikrovilli

Question 2

Zellen des Dünndarmepithels (funktionelle Einheiten)?

Answer 2

• Enterozyten: absorbierend & calciform
• Becherzellen: sekretieren Mucus
• Enterozyten: absorbieren Wasser & Elektrolyte, sekretieren Verdauungsenzyme (Sucrase, Maltase, Lactase, Peptidase, Intestinale Lipase)

Question 3

Welche Verdauungsarten gibt es (4) & wie funktionieren sie?

Answer 3

• luminal oder kavitär: durch Enzyme, die durch Speicheldrüsen, Magen & exokrinen Pankreas in Lumen sekretiert werden
• Kontaktverdauung: durch pankreatische Enzyme an Oberfläche des Bürstensaums
• Membranverdauung: durch Enzyme, die Teil des Bürstensaums sind (maximale Aktivität an Spitze der Villi)
• zytoplasmatisch: durch Enzyme in Zytoplasma

Question 4

Wie werden die Disaccharide Sucrose, Maltose & Laktose abgebaut?

Answer 4

Sucrose -> Glukose + Fructose (Sucrase)
Maltose -> Glukose + Glukose (Maltase)
Lactose -> Glukose + Galaktose

Achtung: nur Monosaccharide werden absorbiert

Question 5

Wie funktioniert die Verdauung der Zucker (Stärke, Laktose, Sukrose)? Abbauprodukt & Enzyme

Answer 5

Luminaler Abbau -> Speichelamylase teilverdaut Stärke, anschliessend Aufspaltung über Pankreasamylase zu alpha-Dextrin, Maltotriose + Maltose

Membranärer Abbau:

• Lactose: Galaktose / Glukose (Laktase)
• alpha-Dextrin: Glukose (Isomaltase)
• Maltotriose: Glukose (Maltase)
• Maltose: Glukose (Maltase)
• Sucrose: Fruktose / Glukose (Fructase)

Question 6

Transportwege der Zucker durch Membran (Transportproteine?)

Answer 6

apikal:
- sekundär aktiv: SGLT1 (Glukose & Galaktose), Na+ gekoppelt (Na+-K+-ATPase für Gradient)
- vereinfachte Diffusion: GLUT5 -> Fruktose-Absorption im Jejunum (über Carrier)
basolateral:
- vereinfachte Diffusion: GLUT2 -> Glukose, Fruktose, Galaktose

Question 7

Wie funktioniert der Abbau der Ballaststoffe?

Answer 7

Metabolisierung über Mikrobiota in Colon zu Oligo- & Monosacchariden, anschliessend fermentiert zu Endprodukten der kurzkettigen Fettsäuren (Acetat, Proprionat & Butyrat) -> Absorption in Colon
Butyrat: Energie für Epithelzellen des Colons (über Acetyl-CoA)
Acetat & Proprionat: über Leber zu peripheren Organen -> Substrate für Glukoneogenese & Lipogenese

Question 8

Funktion der kurzkettigen / flüchtigen Fettsäuren (2-6 C-Atome)?

Answer 8

• Energiequelle (Erklärung auf Ballaststoffkarte)
• Kontrolle der Genexpression des Colons: Inhibition der Histon-Deacetylase (HDAC)
• Metabolische Regulation: Signal über GPCRs

Question 9

Woraus resultiert eine Laktaseinsuffizienz?

Answer 9

Malabsorption der Karbohydrate -> Laktoseintoleranz (Hypolactasia) / verringerte Lactase im Alter
-> nicht in allen Populationen (geringe Inzidenz in Nordeuropa, hohe Inzidenz in Asien / Afrika)

Question 10

Was sind die Konsequenzen einer Laktoseintoleranz? Wie diagnostiziert man KH?

Answer 10

• Akkumulation der intakten Lactose verursacht osmotischen Gradient, welcher Wasser ins Lumen zieht
• Verwendung durch Kolonbakterien produziert grosse Mengen an Gas (CO2, H2, CH4)
• Dehnung des Darms durch Flüssigkeit & Gas verursacht Schmerzen & Durchfall
  Symptom: von einer leichten Verdauungsschwierigkeit zu schwerem Durchfall mit Dehydrierung
  Diagnostik: Wasserstoff- / Methantest -> produzierte Gase werden teilweise über Lungen abgeatmet (detektierbar)

Question 11

Wie funktioniert die Verdauung der Proteine?

Answer 11

Luminal: Abbau über Pepsin & pankreatische Proteasen (Trypsin, Chymotrypsin) zu langkettigen Peptiden / AS
Membranär: Spaltung der langkettigen Peptide über Peptidase zu kurzkettigen Peptiden & einzelnen AS -> Aufnahme über Transporter
Zytoplasmatisch: Aufspaltung der kurzkettigen Peptide zu einzelnen AS (über ic Peptidasen)

Question 12

Erklärung des Transports der Peptide & AS durch Membran:

Answer 12

Apikal:
- AS-Transporter: Na+-gekoppelt 
- PepT1: H+/Oligopeptide (H+-Na+-Antiport -> H+ in Lumen, angetrieben über basolaterale Na+-K+-ATPase)
Basolateral:
- AS-Transporter: Na+-unabhängig
- Peptid-Transporter

Gewisse alimentäre Proteine ohne Transporter absorbiert: zB Antikörper in Muttermilch (apikale Endozytose, basolaterale Exozytose)

Question 13

Erklärung der Glutenintoleranz:

Answer 13

Dünndarm reagiert hypersensibel auf Gluten = Protein aus Weizen & anderen Getreiden
Mechanismus (nicht vollständig bekannt): Gluten beschädigt Bürstensaum (Atrophie), Anzahl der Villi ist reduziert, die Mukosa ist abgeflacht & die Mikrovilli verkürzt & verdickt -> Absorptionsoberfläche wird verkleinert

Question 14

Wie funktioniert die Pathogenese der Zöliakie (Duodenum & Jejunum)?

Answer 14

Gliadin (Peptid aus Gluten) kann digestives Epithel durchdringen & darunterliegendes Immunsystem aktivieren über Zytokine (IFN, IL) –> Angriff der Mukosa (villositäre Atrophie, Hyperplasie der Krypten)

Question 15

Was sind die Auswirkungen & Behandlung der Zöliakie?

Answer 15

• Hyperplasie der Kryptenzellen (keine Enterozyten mit Bürstensaumenzymen)
• abgeflachte Villi
• Malabsorption:
  Proteinmalabsorption -> Mangel essentielle AS, wenn kein Albumin vorhanden entsteht tiefer onkotischer Druck und somit Ödeme (Kwashiorkor-Symptome = Protein-Energie-Mangelernährung)
  Fettmalabsorption (Steatorrhea) -> fettiger Stuhl
  Lactasemangel -> Messung über H2 in Atem

Behandlung: Gluten aus Ernährung entfernen, ersetzen durch andere Proteine (zB aus Mais oder Milch)

Question 16

Erkläre die 2 Arten der Lipide im Gastrointestinaltrakt:

Answer 16

Exogen: Aufnahme über Nahrung -> Triglyceride (90%), Phospholipide, Sterole (zB Cholesterol), Sterolesther
Endogen: aus Galle, Freisetzung durch intestinale Epithelzellen

Question 17

Welche Enzyme verdauen Lipide?

Answer 17

• Linguale Lipase: aus Speichel, Abbau von hauptsächlich mittelkettigen Triglyceriden (zB aus Milch), optimaler pH = 4, Lipidverdauung in Magen
• Gastrische Lipase: sekretiert durch Hauptzellen
• Pankreatische Lipase: Triglyceride -> 2-Monoglyceride + FS
• Pankreatische Phospholipase A2: Phospholipide -> FS + Lysolecithin
• Pankreatische Cholesterol Esterase: Abbau Cholesterol Ester

Question 18

Wie werden Lipide abgebaut & absorbiert?

Answer 18

Gallensalze haften an Oberfläche der Lipidtröpfchen (Emulsion) -> Hülle aus negativen Ladungen -> Tröpfchen können nicht mehr fusionieren, zugängliche Oberfläche für Lipase wird vergrössert -> freie FS, Glycerol & 2-Monoglyceride (= Verdauungsprodukte) -> Diffusion in Zelle (Mizellen), Cholesterol über Transporter -> Bildung Chylomikronen (Golgi) -> Exozytose über Basalmembran in Lymphsystem

Question 19

Was ist die Absorptionskapazität des Duodenums?

Answer 19

40-60% der Zucker
60% der Lipide (langsame Verdauung, da langsame Freisetzung aus Magen)
Darm verliert 50 Milliarden Zellen / Tag (“Abschuppung”)
Verlust 5g Proteine (verdaut & reabsorbiert)

Question 20

Was geschieht mit den Gallensalzen?

Answer 20

> 95% der Gallensalze aus Duodenum werden in terminalem Ileum reabsorbiert -> Na+-abhängiger-sekundär-aktiver-Transport (konjugiert) & Diffusion (unkonjugiert)
3-4 Zyklen pro Tag (über Portalsystem zu Leber)

Question 21

Wie viel Wasser wird täglich absorbiert?

Answer 21

Aufnahme: 2l
Absorbtion: 10 l
8l aus Sekretion durch Speichel, Magen, Pankreas, Galle, Darm)
-> Grossteil Wasser & Elektrolyte über intestinale Mukosa absorbiert (Transport immer passiv über osmotisches GGW: Absorption wenn Lumen hypotonisch, Sekretion wenn hypertonisch)

Question 22

Wie funktioniert der Transportmechanismus von Wasser / Elektrolyten im Dünndarm?

Answer 22

Absorption Cl-, Glukose, AS über Na+-gekoppelten Symport (sekundär aktiv), osmotischer Druck der interstitiellen Flüssigkeit steigt (Gradient für passive Wasserdiffusion)

• Absorption über Villi-Zellen (Na+, Cl-)
• Sekretion über Kryptenzellen (Na+, Cl-)

Question 23

Wie funktioniert der Transportmechanismus von Wasser / Elektrolyten im Dickdarm?

Answer 23

• Absorption über oberflächliche Mukosazellen durch Natriumkanal (Na+), basolateral ATPase (zieht Wasser mit, < 0.1 l/Tag werden ausgeschieden), Cl- parazellulär aufgenommen
• Sekretion: basolateraler NaCl-Symport -> Sekretion Cl- durch AMP stimulierten Prozess, Na+ zurück in Interstitium über ATPase (Elektrodiffusion in Lumen durch tight junctions)

Question 24

Erkläre den Mechanismus des Cholera-Toxins:

Answer 24

Adhäsion an intestinale Mukosa -> Toxinsekretion
Absorption: Hemmung des apikalen NaCl-Symports
Sekretion: Stimulation cAMP -> Erhöhung der apikalen Cl-Abgabe aus Enterozyten der Krypten
Konsequenz: Nettoerhöhung NaCl in Lumen, Wasser folgt -> Durchfall
(primäre Todesursache bei Kindern in Entwicklungsländern -> Flüssigkeitsgabe mit Elektrolyten -> Glukose-/AS-Symport nicht durch cAMP inhibiert -> Wasserabsorption verstärken)