Die Digestion und Resorption von Makronährstoffen sowie von Mikronährstoffen im Gastrointestinaltrakt ist ein hochkomplexer und regulierter Prozess, der essenziell für die Homöostase und die nutritive Versorgung des Organismus ist. Im Folgenden wird eine detaillierte Übersicht über die physiologischen Vorgänge im Kontext der Verdauung und Absorption dargelegt, orientiert an den jeweiligen Substratklassen.
Proteine
- Initiale Denaturierung und Hydrolyse: Im Magen erfolgt unter dem Einfluss von Pepsin und Salzsäure (HCl) die initiale Denaturierung und partielle Hydrolyse der Proteine zu Polypeptiden.
- Fortführung der Proteolyse im Duodenum: Der neutrale pH-Wert im Duodenum inhibiert temporär die Magenpepsinaktivität. Die weitere Hydrolyse wird durch pankreatische Proenzyme – Trypsinogen und Chymotrypsinogen – initiiert, die durch die Enteropeptidase des Duodenums in ihre aktive Form überführt werden. Diese Enzyme katalysieren die Spaltung der Polypeptide in Oligopeptide.
- Terminale Peptidhydrolyse und Aminosäurenabsorption: Carboxypeptidase und Aminopeptidase, ebenfalls sekretiert vom Pankreas, spalten die Oligopeptide weiter in Di- und Tripeptide sowie freie Aminosäuren. Die Absorption dieser Moleküle erfolgt primär im Jejunum über spezifische Transportmechanismen.
Kohlenhydrate
- Amylolytische Phase: Beginnt mit der enzymatischen Spaltung von Polysacchariden durch Alpha-Amylase im Speichel zu Dextrinen und setzt sich im Duodenum mit pankreatischer Alpha-Amylase fort, die die Dextrine weiter in Oligo- und Disaccharide zerlegt.
- Disaccharidase-Aktivität: Spezifische Disaccharidasen an den Mikrovilli des Jejunums, wie Maltase, Lactase und Saccharase, katalysieren die Spaltung der Disaccharide zu Monosacchariden (Glukose, Galaktose, Fruktose), die anschließend ins Blut diffundieren und zur Leber transportiert werden.
Lipide
- Lipolyse: Die Lipidverdauung beginnt mit einer geringfügigen Spaltung durch Zungengrundlipasen im Magen. Die Hauptlipolyse erfolgt im Jejunum unter Einfluss von Gallensäuren und pankreatischen Lipasen, die Triglyzeride in Monoglyzeride und freie Fettsäuren umwandeln.
- Mizellenbildung und Fettresorption: Die entstandenen Monoglyzeride und Fettsäuren formieren sich in Anwesenheit von Gallensäuren zu Mizellen, die eine effiziente Resorption an den Mikrovilli ermöglichen. Kurz- und mittelkettige Fettsäuren werden direkt ins Pfortadersystem aufgenommen, während langkettige Fettsäuren in Chylomikronen verpackt und lymphatisch transportiert werden.
Elektrolyte und Wasser
- Elektrolytresorption: Die im Darm präsenten Elektrolyte werden größtenteils aus den Verdauungssäften reabsorbiert, überwiegend im Jejunum durch aktive und passive Transportmechanismen.
- Wasserresorption: Folgt osmotisch den resorbierten Elektrolyten und trägt zur Flüssigkeitshomöostase bei.
Vitamine
- Fettlösliche Vitamine (A, D, E, K): Werden über Mizellenbildung in Anwesenheit von Lipiden resorbiert.
- Wasserlösliche Vitamine: Werden größtenteils im Jejunum über passive Diffusion aufgenommen. Vitamin B12 stellt eine Ausnahme dar und benötigt für die Absorption im terminalen Ileum den Intrinsic-Faktor.