Physiologie des Gastrintestinaltraktes Flashcards

Question

Strukturelle Grundlagen: Darmzotte | Nenne die Bestandteile& derer Funktion

Answer 1

reife Enterozyten (Resorption & Sekretion) Becherzellen (Schleimsekretion) Lieberkühnsche Kryptenzellen (Zellteilung) (Sekretion von Wasser & Elektrolyten) Blut-/Lymphgefäße (Transport von Substraten, Elektrolyten, Wasser & Atemgasen) endokrine Zellen

Answer 2

``` zentrales Stoffwechselorgan • Nährstoffumwandlung & - speicherung • Entgiftungsfunktion • Gallesekretion Fettemulgierung HCO3-Sekretion Aufkonzentrierung der organischen Bestandteile der Galle in der Gallenblase Gallenfluss wird durch CCK und Acetylcholin stimuliert ```

Answer 3

``` • Endokrines Pankreas (hormonelle Regulation des Stoffwechsels: Insulin, Glukagon) • Exokrines Pankreas gelappte, tubuloazinäre Drüse Sekretion des Pankreassaftes Tägliche Sekretion Hund: 0,2 - 0,4 L Mensch/Schwein: 1 - 2 L Rd: 10 - 15 L Pferd: 30 - 35 L ```

Answer 4

``` Exokrines Pankreas: • Azinusepithel: Verdauungsenzyme teils als aktive Enzyme teils als Zymogene (Schutz vor Eigenverdau) • Gangepithel: HCO3- Na ```

Answer 5

1) Emulgierung durch die Galle 2) enzymatische Hydrolyse 3) Mizellen-Bildung 4) Resorption 5) Resynthese von Triazylglyzerinen 6) Verpackung in Chylomikronen 7) Abtransport der Chylomikronen über die Lymphe

Answer 6

• Innervation von Muskulatur und Epithel durch zwei Plexus • Verschaltungen erfolgen in darmeigenen Ganglien ("Gehirn im Bauch") • hoher Autonomiegrad, funktioniert unabhängig von Willen und Bewusstsein Mechano- bzw. chemosensensitive Nervenendigungen messen: • Dehnung in zirkulärer Richtung: stimulierend (insbes. Peristaltik) • Dehnung in longitudinaler Richtung/Überdehnung: hemmend (Zerreißschutz) • pH-Wert • Nährstoffkonzentration • Osmolarität

Answer 7

Wie am Magen, gibt es auch am Dünndarm eine postprandiale (digestive) Motorik, die sich über kürzere Abschnitte erstreckt, und eine interdigestive Motorik, die unverdauliches Material über den gesamten Dünndarm weitertransportiert.

Answer 8

``` Postprandiale Motorik • Rhythmische Segmentationen: Kontraktionen der Ringmuskulatur über mehrere cm, die nach einigen Sekunden wieder an anderer Stelle auftreten. • Peristaltischer Weitertransport über kurze Strecken, wonach wieder rhythmische Segmentationen auftreten • Funktion: Mischung und intensiver Kontakt des Chymus mit der Darmwand ```

Answer 9

``` Interdigestive Motorik • Massive Kontraktionsabfolgen, die mit langsamen Wellen vom Duodenum (Schrittmacherzone) bis zum Ende des Ileums ablaufen (Motorischer Migrationskomplex, MMC = migrating motor complex). • Funktion: Abtransport unverdaulichen Materials durch den ileozäkalen Sphinkter in den Dickdarm. Verhindert Ausbreitung von Darmbakterien in den Dünndarm. ```

Answer 10

Aufgaben • Transport des Chymus • Durchmischung des Chymus • Unterstützung der Nährstoffresorption: - Peristaltik, Segmentation - sog. "Zottenpumpe" im Dünndarm • Reinigung von Magen und Darm: interdigestive Motorik Darmmuskulatur = Single-unit-Typ (Gap junctions)

Answer 11

``` 1. Ebene: Schrittmacherzellen • Interstitielle Zellen nach Cajal (ICC) • Rhythmische Depolarisationen der glatten Muskulatur = "slow waves" • Slow waves entscheiden darüber, ob der Darm überhaupt APs (Spikes) ausbilden kann ! 2. Ebene: Intrinsische Innervation durch ENS • Sensorische, Inter- und Motoneurone • Autonome Reflexe 3. Ebene: Extrinsische Afferenzen und Efferenzen • Bestimmen Grundaktivität • Lösen „lange Reflexe“ aus Gastrokolischer Reflex Magendehnung => Dickdarmmotilität Ileale Bremse Hemmung der Magen und Dünndarmmotorik durch hohe Nährstoffkonzentrationen im Ileum (insbes. Glukose, Fett) ``` Peristaltischer Reflex "Gesetz des Darms" (Bayliss & Starling)

Answer 12

• Am Ösophagus, Vormagen (Wdk.) und Magen sind extrinsische Reflexe besonders ausgeprägt: Adaptive Relaxation des Magens beim Abschlucken Vormagenmotorik der Wiederkäuer Erbrechen Hoflund-Syndrom: Sistieren der Vormagenmotorik der Wiederkäuer bei Vagusläsion

Answer 13

``` Bedeutung • Durchmischung durch: • Peristaltik (A) • Haustrennbewegungen (B) • Aboral wandernde Segmentation (C) • Aboraler Weitertransport: • Peristaltik (A) • Haustrennbewegungen (B) • Aboral wandernde Segmentation (C) • Riesenkontraktionen: (z.T. Bestandteil des gastrokolischen Reflexes) ```

Answer 14

• Zwei Sphinktermuskeln: Beide tonisch kontrahiert • M. sphincter ani internus (glatt): Unwillkürliche Kontraktion (myogen & α1-adrenerg) • M. sphincter ani externus (quergestr.): Unwillkürliche & willkürliche Kontraktion • Schubweise Rektumfüllung durch Kolonmotorik -> Phasische rektosphinkterische Reflexe Erschlaffung des M. sphincter ani internus Kontraktion des M. sphincter ani externus -> Schrittweise Entstehung eines Stuhldranges -> Defäkationsreflex Anspannung Bauchdecke und Zwerchfell Erschlaffung des M. sphincter ani externus Parasympathische Kontraktion von Colon descendens und Rectum

Answer 15

``` Bedeutung Vormagenverdauung Vormagenverdauer Pansenmikroorganismen Kohlenhydratfermentation Proteinsynthese/-verdau Fettverdauung Resorptionsprozesse Durchflussnährstoffe Vormagenmotorik Dickdarmverdauung vergleichend zum Vormagen ```

Answer 16

Symbiose: mikrobielles Ökosystem eingebettet in Wirtsorganismus Leistungen des Wirtes: • kontinuierliche Versorgung der Mikoorganismen mit Substrat • Schaffung optimaler Mileubedingungen für die Fermentation Leistungen der Mikroorganismen: • Verdauung pflanzlicher Strukturkohlenhydrate zu nutzbaren Energieträgern: Zellulose -> kurzkettige Fettsäuren (SCFA) • De-novo-Synthese von Aminosäuren aus (anorganischem) NH3 • Synthese wasserlöslicher Vitamine • Entgiftung toxischer Substrate: Nitrite, Phytoöstrogene, Pflanzen- und Pilztoxine

Answer 17

Retikulorumen: Große Gärkammer (Rind: ca. 80 - 150 l; Schaf ca. 6 - 15 l) Resorptionsorgan (SCFA, Elektrolyte) Psalter: Resorptionsorgan (Wasser, SCFA, Elektrolyte, HCO3-)

Answer 18

``` Drei Bakterienpopulationen: Epithelassoziierte Flora • O2-tolerant • Urease-positiv Flora der Pansenflüssigkeit Partikelassoziierte Flora ```

Answer 19

Bakterien erbringen die Hauptleistungen bei der Fermentation: • Verdauung pflanzlicher Strukturkohlenhydrate • De-novo-Synthese von Aminosäuren • Synthese wasserlöslicher Vitamine

Answer 20

Leicht verdauliche Kohlenhydrate (KH): • nahezu identisch mit monogastrisch abbaubaren KH • Mono- und Disaccharide ■ junges Gras, (Zucker)rüben • Stärke ■ Getreidekörner Faser-KH : • im Wesentlichen pflanzliche Zellwandbestandteile • Rohfaser (Rfa); ältere, wenig aussagefähige Klassifizierung • Neutral detergent fiber (NDF) = Rückstand nach Kochen in neutraler Detergenzienlösung • Acid detergent fiber (ADF) = Rückstand nach Kochen in schwefelsaurer Detergenzienlösung Krustierende Substanzen (keine Kohlenhydrate!): • v.a. Lignin (Holzstoff): erschwert/verhindert Faserabbau • Acid detergent lignin (ADL) = Rückstand nach Schwefelsäure-Hydrolyse der ADF

Answer 21

Überschießende Säureproduktion führt zu gefährlicher Absenkung des pHWertes im Pansen • normaler Pansen-pH-Wert: pH 5,5 – 7,0 • subakute Pansenazidose: pH < 5,5; Leistungsminderung • akute Pansenazidose: pH < 5,0; massive Pansenepithelschädigung, lebensbedrohliche Erkrankung pH-Homöostase im Pansen wird aktiv durch den Wirt reguliert • Effiziente Säureresorption aus dem Pansen • hohe Speichelsekretionsrate • alkalischer pH-Wert: 8,2 • hohe Pufferkonzentration ca. 120 mM HCO3- ca. 20 mM HPO4^2-

Answer 22

1. Proteinverdauung • Verdaulichkeit 30 – 70% prozesstechnisch steuerbar ■ Erhitzen schützt Proteine vor Abbau (protected proteins) • hauptsächlich bakterielle Proteasen • auch Proteasen von Protozoen und Pilzen • auch pflanzliche Proteasen (frisches Gras) 2. Proteinassimilation! • Nutzbarmachung anorganischen Stickstoffes (NH4+, NO3-, NO2-) De-novo-Synthese von Aminosäuren Ausgangssubstrat für bis zu 95% des mikrobiellen Proteins Harnstoff-Fütterung möglich • durch verfügbare Energie limitiert • produzierte Proteinmenge: ca. 10 g Protein je 10 MJ ME • effizientes Recycling von Stickstoff: ruminohepatischer Kreislauf

Answer 23

``` Harnstoffsekretion Speicheldrüse Pansenepithel Urease der Pansenbakterien • sofortige Überführung in NH4+ Bei Proteinüberversorgung • Belastung Leberstoffwechsel ```

Answer 24

pansendepressive Wirkung der Fette !!! (v.a. Hemmung von Zellulolyten) • in Futterpflanzen kaum Fette enthalten (< 5% TS); Ausnahme Ölsaaten • Abbau durch mikrobielle Hydrolyse Lipasen Phospholipasen • Hydrierung der Fettsäuren (aufgrund H2-Überschuss im Pansen)

Answer 25

Resorption von: Konz. im Pansensaft • SCFA ca. 100 mM • Mineralstoffe Na+ 20 - 110 mM (zs. mit K+: 130 - 160 mM) Cl- 10 – 20 mM Mg2+ 1 – 10 mM Ca2+ 1 – 10 mM • H2PO4 - - wichtige Pufferfunktion im Pansen (10 - 15 mM) - im Pansen kaum resorbiert - wird erst im Darm resorbiert -> enteroruminaler Kreislauf (endogener Phosphatkreislauf der Wiederkäuer) • Glukose - sehr schnell mikrobiell verstoffwechselt -> Glukosekonzentration im Pansen sehr gering (< 1 mM) - bei Anstieg der Konz. sehr effiziente Resorption möglich -> wirkt mikrobieller Entgleisung entgegen -> Azidoseschutz

Answer 26

• Nach dem Vormagen passiert die Ingesta auch beim Wiederkäuer einen Säuremagen und Darm • gastrale und intestinale Verdauung: 1.mikrobiell produzierte organische Substanz 2.Durchfluss-Nährstoffe • Mechanismen: siehe Vorlesung autoenzymatische Verdauung

Answer 27

Durchfluss-Stärke (Resistant starch, RS) • natürlicherweise hoch in Mais • verminderte Gefahr von Pansenazidosen • hohe Energiedichte der Ration möglich Durchfluss-Futterprotein (Rumen undegradable protein, RUP; protected proteins) • durch Prozessierung gesteigert (■ thermische Behandlung, Pelletierung) • höhere Proteinanflutung im Dünndarm (zusätzlich zum mikrobiellen Protein) • geringere Belastung des Leberstoffwechsels (Harnstoffsynthese (gering)) Geschützte Fette (Rumen protected fat) • Ziel: pansendepressive Wirkung der Fette vermeiden • Modulation der Milchzusammensetzung (Milchmenge (hoch); Milchfett% (gering) ) • 3 Hauptstrategien: - Ca2+-Salze langkettiger Fettsäuren -> Dissoziation erst im Labmagen - "Verpacken" mit denaturierten Eiweißen (Hitzebehandlung) - Verfütterung gehärteter Fette

Answer 28

``` Bedeutung • Mischung, wichtig für: Fermentation Resorption • teilw. Zerkleinerung • Freisetzen der Fermentationsgase • Auswaschen löslicher Bestandteile • Transport der Ingesta ``` ``` Muster • Hauben-Pansen-Zyklen A-Zyklus (erster Zyklus) B-Zyklus (zweiter Zyklus) • Rejektionskontration (Haube) • Ruktus • Psaltermotorik koordiniert mit HaubenPansen-Zyklen ```

Answer 29

``` • stimuliert durch Kauvorgang Futterstruktur im Pansen (pansenmotorisch wirksame Rohfaser; physically effective NDF) • gehemmt durch Pansenazidose Labmagenüberdehnung / -verlagerung Schmerzen (z.B. Fremdkörpererkrankung) Allgemeinerkrankungen / Fieber Frequenz: ca. 2-3 / 2 min • Rind: 5-12 / 5 min • Schaf: 7-14 / 5 min • Ziege 6-16 / 5 min ```

Answer 30

Mehrere Wiederkauperioden am Tag • Ablauf Rejektion = Hochbringen des Bissens Reinsalivation = Einspeichelung des Bissens Remastikation = eigentliches Wiederkauen phasenweises Abschlucken • Reflexkette Rezeptoren: epitheliale Rezeptoren in Haube und Pansenvorhof bei Ziege: Kopplung mit Mechanosensoren des Euters • wenn Reize länger ausbleiben: Pseudowiederkauen Die Haubenmotorik sortiert relativ unverdautes, grobes Futter gezielt in Richtung Speiseröhrenöffnung Ö Rejektion Kleines, verdautes Futter wird hingegen vor die Hauben-Psalter-Öffnung platziert -> Weitertransport in Psalter und Labmagen

Answer 31

* "leises" Entlassen der Pansengase (Predator-Theorie) * Rind: ca. 500 - 1500 l/d Pansengase (~ 1 l/min) * meist während B-Zyklus ("Ruktuskontraktion") * lebensbedrohend wenn gestört (Schlundverstopfung, schaumige Gärung) Vorarlberg News am 30.03.2009: "Kühe rülpsen und furzen = falsch und schaden damit dem Klima“ = richtig

Answer 32

• Neugeborene Wiederkäuer = funktionelle Monogastrier • Reflektorische Umgehung des Pansen beim Milchsaufen Rezeptoren: Chemorezeptoren in der Maulhöhle • u.U. auch beim erwachsenen Tier durch chemische Stimuli noch auslösbar • reflektorische, spiralige Drehung der Haubenlippen • Öffnen der Hauben-PsalterÖffnung Pansensaufen (von Milch): • schwere Indigestion

Answer 33

Zwei Strategien • Zäkumverdauung • Kolonverdauung * autoenzymatisch verwertbare Nährstoffe werden zuerst im Dünndarm extrahiert * Dickdarm fungiert als "Nachbrenner" für Faserbestandteile

Answer 34

• Faserfermentation findet prinzipiell bei allen Tieren im Dickdarm statt. • Dabei werden ähnliche SCFA-Konzentrationen erreicht wie im Pansen. • Unterschiede bestehen aber in Größe des Dickdarms Rückhaltevorrichtungen (Blinddarm, Haustren, Antiperistaltik) -> Verweildauer -> absolute Menge an gebildeten SCFA

Answer 35

* Hund < 10% * Mensch ~ 10% * Schwein (5 -) 15 - 30% * Kaninchen ~ 40% * Pferd ~ 60% * Vormagenverdauer ~ 80%

Answer 36

Mikroorganismen vergleichbar Vormagen? anaerobe Bedingungen JA Bakterien, Protozoen, Pilze JA Bakteriendichte (1010 - 1012 KBE/g) JA Artenvielfalt JA wand- / partikelassoziiert & in Flüssigkeit JA • pH-Puffersysteme pH 6 - 7 JA HPO4^2- (alle Spezies) JA HCO3- (v.a. Zäkum- und Kolonverdauer) JA • Substrate Faserkohlenhydrate JA leicht verdauliche KH, Proteine & Fette NEIN (nur bei Überangebot) o zusätzlich endogene Substrate (abgeschilferte Epithelzellen, Sekrete) • Fermentationsreaktionen JA • Nutzbarkeit der Fermentationsprodukte SCFA (Menge und Proportionen) JA Fette (fluten kaum im Dickdarm an) NEIN (kaum Resorption) mikrobielles Protein NEIN (keine Resorption) wasserlösliche Vitamine NEIN (keine Resorption) aber: Zäkotrophie mgl.

Answer 37

• kontinuierliche, schwache, antiperistaltische Wellen des Kolons -> Selektives Zurückhalten von (proteinreichen) Mikroorganismen im Zäkum • Abgabe als schleimumantelter Zäkumkot (Weichkot) einmal täglich -> Absammeln vom Anus -> Fressen • Zwischenlagerung im Magen Zäkotrophie ist eine Sonderform der Koprophagie, bei der selektiv Zäkumkot (= protein- und vitaminreich) abgegeben wird und i.d.R. direkt vom Anus abgesammelt und aufgenommen wird. insbesondere Hasenartige (Kaninchen, Hasen, Pfeifhasen) betreiben Zäkotrophie

Answer 38

Skripppptttt!!!!