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Ernährung

So wird aus Essen Energie

20.01.2009  12:07 Uhr

Stößt der Speisebrei an den Gaumen, wird ein Schluckreflex ausgelöst, und die zerkleinerte Nahrung wird von etwa 20 verschiedenen Muskeln der Speiseröhre (Ösophagus) in den Magen (Gaster) geschoben. Dieser Vorgang dauert je nach Konsistenz des geschluckten Bissen unterschiedlich lang. Flüssigkeiten gelangen bereits nach einer Sekunde in den Magen, breiige Nahrung benötigt fünf Sekunden und feste Partikel zehn Sekunden.

 

Saure Sekrete

 

Der muskulöse Magen speichert und durchmischt die Nahrung mit Verdauungsenzymen. Er hat ein Fassungsvermögen von etwa 1,5 bis 2 Litern. Den Eingang bildet der Magenmund (Kardia), an den sich die Magenkuppel (Fundus), der Körper (Corpus) und der erweiterte Ausgang (Antrum) anschließen. Die starke Muskulatur des Magens presst den Nahrungsbrei in Richtung Magenpförtner (Pylorus). Über diesen verlässt der Speisebrei den Magen nach einer Dauer von etwa ein bis fünf Stunden wieder.

 

Das Organ ist von einer Schleimhaut ausgekleidet, die mehrere Typen von Drüsenzellen enthält. Die sogenannten Hauptzellen bilden Pepsinogene, inaktive Formen von eiweißspaltenden Enzymen. Diese werden im sauren Milieu des Magens in die aktive Form, die Pepsine, überführt, die das Nahrungseiweiß aufspalten. Zudem setzen die Hauptzellen eine Lipase frei, die mit der Fettverdauung beginnt.

 

Der zweite Drüsentyp, die Belegzellen, produziert die für den Magen typische Salzsäure (HCl). Diese durchsäuert den Speisebrei innerhalb von einer halben Stunde und senkt dessen pH-Wert auf etwa 2 bis 4. Die Salzsäure hat die Aufgabe, mit der Nahrung aufgenommene Pathogene zu töten und Proteine zu denaturieren. Dabei setzt sie Eisen, Calcium und Vitamin B12 aus Nahrungsproteinen frei. Die Belegzellen produzieren zudem noch das als Intrinsic Faktor bezeichnete Glykoprotein, das für die Resorption von Vitamin B12 im Dünndarm benötigt wird.

 

Wegen der aggressiven Salzsäure und den gewebezersetzenden Pepsinen im Magensaft ist es nötig, die Schleimhaut zu schützen. Diese Funktion erfüllt vor allem der dritte Drüsenzelltyp. Die Nebenzellen produzieren Mucine, die den gesamten Magen mit einer 0,6 mm dicken gelartigen Schleimschicht auskleiden. Dieser Gleitfilm schützt den Magen vor mechanischen sowie vor chemischen Schäden durch Säure und Enzyme. Täglich produziert die Magenschleimhaut 2 bis 3 Liter Magensaft, dessen Freisetzung nerval und hormonal gesteuert ist. Der Geruch von Nahrung und deren Kontakt mit der Mundschleimhaut lösen die Bildung des Magensaftes aus. Durch eine Dehnung des Magens und durch Spaltprodukte von Eiweiß wird die Produktion am Laufen gehalten. Eine ausreichende Durchsäuerung des Speisebreis bremst die Sekretion des Magensaftes wieder.

 

Ist die Nahrung auf eine Partikelgröße unter 2 mm Durchmesser zerkleinert, wird der Magen portionsweise entleert. Durch Erschlaffen der Pylorus-Muskulatur gelangt der Speisebrei in den Dünndarm. Während die Nahrung bisher nur zerkleinert und aufgespalten wurde, werden im Dünndarm die einzelnen Bestandteile ins Körperinnere aufgenommen. Der Dünndarm ist der Hauptort der Resorption. Er besteht aus drei Abschnitten. An den Magen schließt sich der Zwölffingerdarm (Duodenum) an, auf ihn folgen der Leerdarm (Jejunum) und der Krummdarm (Ileum). Insgesamt hat der Dünndarm im tonisierten (angespannten) Zustand eine Länge von etwa 3,75 m, wobei das Duodenum zwölf Finger breit ist (25 cm), der Leerdarm 1,5 m und der Krummdarm 2 m umfasst.

 

Ort der Aufnahme

 

Um die Nahrungsbestandteile gut aufnehmen zu können, ist die resorbierende Oberfläche, die Schleimhaut, stark vergrößert. Sie ist gefaltet (Kerckring-Falten), hat an diesen Falten Ausstülpungen, sogenannte Zotten, und das Epithel dieser Zotten besteht zudem aus Saumzellen, die ebenfalls Ausstülpungen der Zellmembran (Mikrovilli) aufweisen. Durch diese drei Faktoren ist die resorbierende Oberfläche um den Faktor 600 vergrößert und umfasst fast 200 m2.

 

Die Schleimhaut des Dünndarms produziert pro Tag etwa 2 bis 3 l Sekret. Die darin enthaltenen Mucine schützen die Innenwand, und das enthaltene Bicarbonat hebt den pH des Speisebreis wieder auf Werte von 5 bis 8,3 an. Dies passiert vorwiegend bereits im kurzen ersten Abschnitt des Dünndarms, dem Duodenum. Hier münden auch die Ausführgänge der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) und der Gallenblase.

 

Die Leber bildet täglich etwa 650 ml Galle, die vor allem Gallensäuren, Cholesterol, aber auch Phospholipide und Bilirubin enthält. Die amphiphilen Gallensäuren haben die Funktion, die im Speisebrei vorhandenen Fette zu emulgieren. Es bilden sich Mizellen, die durch peristaltische Bewegungen des Darms in noch kleinere Tröpfchen zerlegt werden. Dadurch vergrößert sich die Oberfläche für den Angriff der fettspaltenden Enzyme, der Lipasen, um das 10.000-Fache. Die Produkte der Lipolyse befinden sich in den Mizellen. Gelangen diese an das Epithel des Dünndarms, zerfallen sie und geben ihren Inhalt frei. Die kurz- und mittelkettigen Fettsäuren diffundieren über die Zellmembran in die Saumzellen. Langkettige müssen aktiv mithilfe von Carriern ins Zellinnere gepumpt werden. Aus den aufgenommenen Spaltprodukten entstehen erneut Lipide, die über die Darmlymphe schließlich ins Blut gelangen. Die Gallensäuren werden zu 95 Prozent rückresorbiert und der Leber zur Verfügung gestellt.

 

Die für die Lipolyse benötigten Lipasen stammen aus dem Pankreas. Dieser bildet zudem noch eine Reihe weiterer Verdauungsenzyme: neben den Exo- und Endopeptidasen, die Peptide aufspalten, sind dies kohlenhydratspaltende Enzyme wie α-Amylase und Maltase. Letztere setzen die Arbeit der im Mund begonnenen Verdauung der Kohlenhydrate fort und zerlegen Polysaccharide in Disaccharide und schließlich in Monosaccharide wie Glucose, Fructose und Galaktose. Nur diese können resorbiert werden und zwar über einen Na+-Glucose-Symport. Dieser funktioniert, indem Natrium-Ionen passiv entlang ihres Konzentrationsgradienten über die Zellmembran wandern. Die so entstehende Energie wird genutzt, um Monosaccharide entgegen ihres Konzentrationsgradienten in die gleiche Richtung zu transportieren. Die in die Saumzellen aufgenommenen Monosaccharide werden über spezielle Transporter in der gegenüberliegenden Zellmembran ins Blut gepumpt.

 

Die im Magen denaturierten Proteine werden durch Peptidasen aus dem Pankreassaft in Oligopeptide zerlegt. Enzyme des Bürstensaums spalten diese weiter in ihre Bestandteile auf. Die so entstehenden einzelnen Aminosäuren gelangen über einen Symport in die Epithelzellen. Die ebenfalls anfallenden Di- und Tripeptide werden über Carrier ins Zellinnere transportiert, wo sie in Aminosäuren zerlegt werden. Alle Aminosäuren gelangen dann über die Pfortader zur Leber. Sie stehen dann zusammen mit den Lipiden und Monosacchariden dem Körper zur Energiegewinnung oder -speicherung zur Verfügung.

 

Wasser zurückgewinnen

 

Neben den Nahrungsbestandteilen wird dem Speisebrei auch der Großteil des enthaltenen Wassers entzogen. Insgesamt 9 Liter werden pro Tag rückresorbiert. Davon stammen etwa 1,5 Liter aus der Nahrung und 7,5 Liter aus Verdauungssekreten wie Speichel, Magen- und Darmsaft. Etwa 85 Prozent werden im Dünndarm resorbiert, der Rest wird vom Dickdarm aufgenommen, sodass nur etwa 1 Prozent des Wassers mit den Faeces ausgeschieden wird.

 

Der 1,2 m lange Dickdarm ist der letzte Abschnitt des Verdauungstraktes. Er umfasst den Blinddarm (Caecum) mit Wurmanhang (Appendix), den Grimmdarm (Kolon) und den End- oder Mastdarm (Rektum). Der Dickdarm ist eine Art Resteverwerter. Er entzieht dem bis dahin noch flüssigen Speisebrei das meiste Wasser und die verbliebenen Elektrolyte. Zudem spalten Milliarden von Bakterien bis dahin unverwertbare Nahrungsbestandteile teiweise in verwertbare Substanzen auf. Während Magen und oberer Dünndarm relativ keimarm sind, nimmt die mikrobielle Besiedlung nach distal immer mehr zu. Etwa 1012 Bakterien befinden sich im Kolon in 1 ml Darminhalt. Mehr als 400 verschiedene Spezies, hauptsächlich Anaerobier, leben im Dickdarm. Sie zerlegen unverdaute Faserstoffe und produzieren dabei kurzkettige Fettsäuren, Vitamin K, Biotin, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff und Methan. Die Fettsäuren decken einen großen Teil des lokalen Energiebedarfs. Die etwa 600 bis 700 ml Darmgas, die pro Tag entstehen, müssen über das Rektum entweichen.

 

Was nicht mehr verwertbar ist, wird nach einer Verweildauer von bis zu zwei Tagen im Kolon über den Anus ausgeschieden. Einen großen Teil der Stuhltrockenmasse (bis zu 50 Prozent) machen dabei die abgestorbenen Bakterien des Kolons aus. Von der aufgenommenen Nahrung bleiben pro Tag etwa 150 g Stuhl zurück.

Serie Ernährung

Grundkenntnisse zur Ernährung sind für Gesundheitsfachleute unentbehrlich. Doch besonders zu diesem Thema kursieren viele Halbwahrheiten und Mythen. Wie sieht eine gesunde Ernährung aus? Wie sinnvoll sind Nahrungsergänzungsmittel? Welche Diät ist für Hypertoniker geeignet? Diesen Fragen geht die PZ in der neuen Serie »Ernährung« nach, von den Grundlagen der Verdauung über den Nährstoffbedarf bis hin zu therapeutischen Diäten. Die nächste Folge zu Nährstoffen wird in der PZ 06/2009 erscheinen. Sie ist online schon ab 2. Februar verfügbar unter »Zum Thema«.

Literatur

Thews, G., Mutschler, E., Vaupel, P., Anatomie, Physiologie, Pathophysiologie des Menschen, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart (2007).

Biesalski, H.-K., Ernährungsmedizin, Georg Thieme Verlag, Stuttgart (2004).

 

Buch-Empfehlungen

Unsere Autorinnen und Autoren haben eine Literaturliste mit empfehlenswerten Büchern zum Thema Ernährung zusammengestellt:

 

Ernährung allgemein

Hans-Konrad Biesalski u. a., Ernährungsmedizin (2004), Thieme Verlag

Hans-Konrad Biesalski und Peter Grimm, Taschenatlas der Ernährung (2007), Thieme Verlag

 

Kalorien/Vitamine

DGE, Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr (2008), Umschau Verlag

Ibrahim Elmadfa u. a., Die große GU Nährwert-Kalorien-Tabelle 2008/2009, Gräfe und Unzer Verlag (2008)

Nestlé Deutschland, Kalorien mundgerecht (2006), Umschau Verlag

Karl-Heinz Bässler u. a., Vitamin-Lexikon (2007), Komet-Verlag

 

Gewichtsreduktion

Alfred Wirth, Adipositas: Ätiologie, Folgekrankheiten, Diagnostik, Therapie, Springer-Verlag Berlin (2007)

Martin Wabitsch und andere, Adipositas bei Kindern und Jugendlichen: Grundlagen und Klinik (2004), Springer-Verlag

Joachim Westenhöfer, Abnehmen ab 50 (2005), Govi-Verlag

Tanja Schweig, Abnehmen und schlank bleiben (2002), Govi-Verlag

 

Diabetes mellitus

A. Liebl und E. Martin, Diabetes mellitus Typ 2 (2005), Govi-Verlag

J. Petersen-Lehmann, Diabetes heute, mehr Sicherheit und Freiheit (2003), Govi-Verlag

J. Petersen-Lehmann, Diabetes-Wissen von A bis Z (2006), Govi-Verlag

Arthur Teuscher, Gut leben mit Diabetes Typ 2 (2006), Trias Verlag

Eberhard Standl, Hellmut Mehnert, Das große Trias-Handbuch für Diabetiker (2005), Trias Verlag

Annette Bopp, Diabetes, Stiftung Warentest (2001)

 

Allergien/Intoleranzen

Andrea Betz-Hiller, Zöliakie. Mehr wissen, besser verstehen (2006), Trias Verlag

Thilo Schleip, Fructose-Intoleranz (2007), Trias Verlag

Thilo Schleip, Lactose-Intoleranz (2005), Ehrenwirth Verlag

 

Cholesterin

C. Eckert-Lill, Kampf dem Cholesterin (2003), Govi-Verlag

 

Hypertonie

M. Conradt, Blutdruck senken, der richtige Weg (2004), Govi-Verlag

 

 

Weitere Informationen finden Sie unter www.govi.de.

Links zum Thema Ernährung

 

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