Magen

Synonyme

  • Gaster, Stomachus, Ventriculus

Übersicht

Medizin

Untersuchungsmethoden

  • Gastroskopie / CT
  • Intubationsmethode
  • Röntgenuntersuchungen
  • Isotopenmethode
  • Transmurale Potentialmessungen
  • Intragastrale Titration (obsolet, direkte Titration der Salzsäure des Magens im Magen)
  • Aspirationmethode
    • BAO (Basic Acid Output)
    • PAO (Peak Acid Output)
      • Nach i.v. Gabe von Pentagastrin
    • FAO (Food associated Acid Output)
      • Nach Einnahme eines standardisierten Frühstücks
    • Vagale Säuresekretion (nur auf den stimulierenden Einfluss des Parasympathikus hin auftretende Säurefreisetzung)

Erkrankungen

  • Motilitätsstörungen des Magens
    • Störungen der Motilität können sich entweder durch verzögerte oder beschleunigte Entleerung von Mageninhalt äußern.
  • Funktionelle Dyspepsien
  • Chronische Gastroparese
  • Chronische Gastritis
  • Chronisch-peptisches Ulkus
  • Peptisches Ulkus als Begleiterkrankung
  • Akute Magenschleimhautläsionen
  • Gastropathien (Gastrosen)
  • Magenkarzinom
  • Motilitätsstörungen des Magens

Pharmakologie

Bemerkungen

  • Der Magen spielt aufgrund seiner geringen Oberfläche von 0,1 - 0,2 m2 nur eine untergeordnete Rolle bei der Resorption der meisten peroral aufgenommenen Arzneistoffe. Wichtiger und - aufgrund der v.a. vom Füllungszustand sowie der Art der aufgenommen Nahrung abhängigen, stark wechselnden Verweilzeiten - häufig auch problematischer, ist seine Funktion als Nahrungsspeicher.
  • Aufgrund der Variabilität der Magenentleerung können monolithische Arzneiformen (insbesondere Gerüst- und Erosionstabletten, sowie magensaftresistente Arzneiformen) stark unterschiedliche Magenverweilzeiten aufweisen.
    • Während bei der Einnahme auf nüchternen Magen von Verweilzeiten von unter 1 h ausgegangen werden kann, schwanken die Zeiten bei gefülltem Magen von ca. 0,5 - 12 h.
  • Polydisperse Arzneiformen (z.B. Pellets, Granulate, Mikrokapseln) sind weit weniger abhängig vom Füllungszustand des Magens; hier sind stets Verweilzeiten von unter etwa 1,5 h zu erwarten.
    • Die Zeit für die nachfolgende Passage des Dünndarms ist unabhängig von der verwendeten Arzneiform.

Physiologie

Definition

  • Der Magen ist ein dem eigentlichen Verdauungstrakt vorgeschaltetes Organ, dessen Funktion die Nahrungsspeicherung mit langsamer Abgabe in den Darm bzw. die Durchmischung der Nahrung ist.

Bemerkungen

  • Der Magen ist nicht nur Speicher-, sondern auch drüsiges Organ, dessen hochspezialisierte Schleimhaut exokrine und endokrine Eigenschaften aufweist.
  • Vom Nahrungsinhalt geht eine Reihe von Impulsen aus, die sich auf den Stoffwechsel im Verdauungskanal wie auch im übrigen Organismus beziehen.
  • Durch die Motilität des Magens wird die aufgenommene feste Nahrung mit den Sekreten der Schleimhaut durchmischt und auf eine bestimmte Teilchengröße zerkleinert.
  • Dieser isoosmotische Speisebrei (Chymus) wird dann fraktioniert in das Duodenum weitertransportiert.
  • Damit wird die umweltabhängige, ungleichmäßige Nahrungsaufnahme den digestiv-resorbtiven Funktionen des übrigen Verdauungstraktes angepasst.

Anatomie

  • Am menschlichen Magen unterscheidet man:
    • Kardia
      • Die Kardia ist das Mündungsgebiet des Ösophagus in den Magen.
    • Fundus (Fornix, Magenkuppel, Magengewölbe)
    • Korpus (Magenkörper)
      • An der kleinen Kurvatur (s.u.) bildet sich ein scharfer Winkel (Angulus ventriculi, Incisura angularis), der die (innere) Grenze zwischen Korpus und Antrum markiert.
    • Sinus (tiefstgelegene Stelle)
      • Der Sinus stellt den (äußeren) Übergang zwischen Korpus und Antrum dar.
    • Antrum (Pars pyorica ventriculi, Regio praepylorica, Canalis egestorius)
      • Das Antrum ist eine Erweiterung vor dem Magenausgang.
      • Es geht über in den Pylorus.
    • Pylorus (Magenpförtner)
      • Der Pylorus bildet den Übergang vom Magen in das Duodenum.
  • Die seitlichen Ränder bei der Vorderansicht werden als große und kleine Kurvatur (Curvatura major bzw. Curvatura minor) bezeichnet.
  • Die Magenwand ist 2 - 3 mm stark und besitzt vier Schichten:
    • Serosa
    • Muskularis
    • Submukosa
    • Mukosa
  • Die Mukosa besteht aus einschichtigem Zylinderepithel mit grübchenförmigen Einsenkungen (Foveolae gastricae), in welche die spezifischen Magendrüsen (Glandulae gastricae) einmünden.
  • Die Drüsen im Bereich der Kardia und des Pylorus produzieren - wie die Epithelzellen - nur Schleim, die Korpus- und Fundusdrüsen dagegen Schleim, Salzsäure und proteolytische Enzyme.
  • Dementsprechend findet man in den Korpus- bzw. Fundusdrüsen drei Zellarten:
    • Nebenzellen
      • Die Nebenzellen produzieren einen leicht basischen Schleim (durch HCO3-), der den Magen vor der Selbstverdauung schützt.
    • Belegzellen
      • Die Belegzellen des Magens produzieren Salzsäure und den Intrinsic-Faktor.
    • Hauptzellen
      • Die Hauptzellen des Magens bilden proteolytische Enzyme, v.a. das Pepsinogen, das durch die Magensäure in aktives Pepsin überführt wird.
  • Im Bereich des Antrums finden sich auch enterochromaffine Zellen, so genannte G-Zellen, die
  • Gastrine (Big-, Little- und Minigastrin mit unterschiedlicher Aminosäurenzahl) - meist nur als Gastrin bezeichnet - bilden. Gastrine führen zu einer Steigerung der HCl-Sekretion in den Belegzellen.
  • Das Fassungsvermögen des Magens beträgt bei Neugeborenen etwa 30 ml, bei Erwachsenen 1600 - 2400 ml. Im Nüchternzustand ist das Volumen des Magens jedoch deutlich geringer, wie die nachfolgende Tabelle zeigt.
Altersstufe Nüchterninhalt [ml]
Durchschnitt Wertebereich
Neugeborenes 2,65 ± 2,05 0,4 - 12,3
Säugling 2,4 ± 0,7 1,0 - 3,5
Kind 8,8 ± 8,2 0,4 - 80
Erwachsener ca. 50 0 - 180

Magenmotilität & Magenentleerung

Allgemeines

  • Die Motilität und Entleerung des Magens wird sowohl nerval, als auch hormonal gesteuert.
  • Parasympathische, über den Nervus vagus geleitete Nervenimpulse steigern die Motilität; auch wird die Magenentleerung reflektorisch durch den Nervus vagus ausgelöst.
    • Dieser Entleerungsreflex wird bei starker Füllung, hoher Fettkonzentration und saurer Reaktion im Anfangsteil des Dünndarms durch gastrointestinale Hormone, insbesondere durch Sekretin und Cholecystokinin, die in der Dünndarmschleimhaut gebildet werden und auf dem Blutweg zum Magen gelangen, gehemmt.
    • Die Magenentleerung unterliegt somit einem humoralen Rückkopplungsprozess.
  • Weitere Mechanismen sind an der Steuerung der Magenmotorik beteiligt. So wird eine Beeinflussung durch Dopamin und Serotonin diskutiert.

Peristaltik im Nüchternzustand (migrating motor complex, interdigestive migrating myoelectric complex [IMMC])

  • Im nüchternen Zustand stellt der Magen einen kontrahierten Muskelschlauch dar, dessen Innenwände dicht aneinander liegen. Die in diesem Zustand ablaufende Peristaltik lässt sich in 4 Phasen einteilen, die nacheinander ablaufen:
    • Phase I (Basalphase)
      • Dauer: 40 – 60 min
      • Keine oder nur geringe Aktivität
    • Phase II
      • Dauer: 30 – 45 min
      • Gelegentliche Aktivität
    • Phase III
      • Dauer: 5 – 15 min
      • Kräftige Kontraktionen ("Housekeeper-waves"), die unverdauliche Partikel (unzerkleinerte Nahrungsbestandteile oder auch monolithische, magensaftresistente Arzneimittel) aus dem Magen entfernen sollen
    • Phase IV
      • Abnahme der Kontraktionsstärke und -häufigkeit und Überleitung zur Basalphase des folgenden Zyklus

Peristaltik während der postprandiale Phase (Digestive Phase)

  • Nahrungsaufnahme führt - durch NANC-Transmitter gesteuert - zur Erschlaffung der glatten Muskulatur, die Magenwände dehnen sich also ohne intraluminale Drucksteigerung aus.
  • Die Durchmischung und weitere Zerkleinerung der aufgenommenen Nahrung, die dabei in den Chymus (Speisebrei) umgewandelt wird, erfolgt - bei geschlossenem Magenausgang - während der gesamten Phase relativ einheitlich mit etwa 4 bis 5 Kontraktionen der Magenmuskulatur pro Minute, wobei die Kontraktionskraft geringer ist als in Phase III des Nüchternzustands.

Magenentleerung

  • Bei der Magenentleerung öffnet sich kurzfristig der Pylorus, während gleichzeitig ein Teil des Chymus durch peristaltische Kontraktionen im Antrumbereich in den Zwölffingerdarm abgegeben wird.
  • Die peristaltischen Kontraktionen im Antrum und Pylorusbereich sind abhängig von:
    • Nahrungsparametern (z.B. Temperatur, Viskosität, Volumen, Zerkleinerungsgrad, Zusammensetzung)
    • Psychogenen Faktoren (z.B. Schmerz, Übelkeit, Aufregung)
  • Die oben genannten Parameter führen zu:
    • Druck- und Dehnungsreizen, die die nervalen Steuerungsmechanismen der Magenmotorik beeinflussen
    • Änderungen des pH-Wertes des Magens, wobei Werte unterhalb 3,5 über pH-sensitive Rezeptoren die Magenmotilität verringern (enterogastrischer Reflex).
    • Änderungen des osmotischen Drucks im Magen, wobei Werte über 200 mosmol/l die Magenmotilität herabsetzen.

Magensaft

Allgemeines

  • Die Magendrüsen bilden pro Tag etwa 2 - 3 l Magensaft, eine nahezu blutisotone Salzsäure-Lösung mit einem pH-Wert von 0,8 - 1,5, die außerdem Verdauungsenzyme, Schleim und den für die Resorption von Vitamin B12 notwendigen Intrinsic-Faktor enthält.
    • Die Salzsäure führt zur Denaturierung der Nahrungseiweiße und macht sie dadurch einem enzymatischen Abbau leichter zugänglich.
    • Sie stellt ferner einen günstigen pH-Wert für die Magenenzyme ein und überfuhrt inaktives Pepsinogen in die verschiedenen Pepsine.
    • Außerdem werden durch die Salzsäure mit der Nahrung aufgenommene Bakterien abgetötet.
  • Im Lumen des nüchternen Magens fand man die in der folgenden Tabelle wiedergegebenen pH-Werte:
Alterstufe pH-Wert (nüchtern)
Durchschnitt Wertebereich
Neugeborenes 2,52 ± 1,53 1,2 – 7,4
Kind 3,27 ± 2,01 0,9 – 7,7
Erwachsener (Mann) 1,92 ± 1,28 -
Erwachsene (Frau) 2,59 ± 2,08 -

Regulation der Magensaftsekretion

  • Wie bei der Steuerung der Magenmotilität und -entleerung sind an der Regulation der Magensaftsekretion nervale und hormonale Vorgänge beteiligt.
  • Nach dem zeitlichen Ablauf unterteilt man die Magensaftsekretion in:
    • Kephalische Phase
      • Die kephalische Sekretionsphase ist rein nerval gesteuert.
      • Geruchs- und Geschmacksempfindungen lösen afferente Nervenimpulse aus, die im Zentralnervensystem eine Erregung von des Parasympathikus hervorrufen.
      • Diese Erregung bewirkt die Freisetzung von Acetylcholin in der Magenwand, das die Beleg- und Hauptzellen über M3-Rezeptoren direkt aktivert.
      • Daneben bewirkt die Aktivierung Parasympathikus auch eine Freisetzung von Gastrinen aus den G-Zellen des Antrums.
      • Die Gastrine erreichen die Belegzellen über den Blutweg und lösen dort eine vermehrte HCl-Sekretion aus.
      • An der Salzsäuresekretion ist darüber hinaus Histamin beteiligt, das bei einer Erregung des Parasympathikus aus Mastxellen bzw. anderen Histamin-bildenden Zellen (Enterochromaffin-like Cells; ECL) freigesetzt wird.
      • Auch die Gastrine sollen z.T. indirekt über eine gesteigerte Histaminbildung und -freisetzung wirken.
    • Gastrische Phase
      • Die gastrische Phase der Magensaftsekretion wird durch die in den Magen gelangte Nahrung ausgelöst.
      • Dehnungs- sowie chemische Reize, z.B. Eiweißabbauprodukte, Calciumionen, Coffein oder Ethanol, lösen lokale cholinerge Reflexe und die Freisetzung von Gastrinen aus.
      • Fällt der pH-Wert unter 3 ab, wird die Gastrinfreisetzung gehemmt.
    • Intestinale Phase
      • Bei der intestinalen Phase kommt es zunächst zu einer Steigerung, später zu einer Abnahme der Magensaftsekretion.
      • Tritt frisch aufgenommene, nicht saure Nahrung in das Duodenum über, werden aus G-Zellen des Duodenums Gastrine abgegeben.
      • Gelangt später saurer Chymus in den Zwölffingerdarm, wird Sekretin freigesetzt.
        • Dieses unterdrückt die Salzsäure-Sekretion, fördert jedoch die Ausschüttung von Pepsinogen.
      • Eine weitere Hemmung der Magensaftsekretion erfolgt durch Cholecystokinin, insbesondere dann, wenn fetthaltiger Chymus in die oberen Dünndarmabschnitte gelangt.
  • Neben den genannten Substanzen sind noch weitere gastrointestinale Hormone an der Regulation von Sekretion und Motilität beteiligt:
    • Entero-Glucagon, Glucose-abhängiges insulinotropes Peptid (GIP)
      • Entero-Glucagon sowie das Glucose-abhängige insulinotrope Peptid (GIP) unterdrücken die HCl-Sekretion des Magens und fördern außerdem die Insulinsekretion in der Bauchspeicheldrüse.
    • Somatostatin
      • Somatostatin, das nicht nur im Hypothalamus, sondern auch in zahlreichen anderen Organen, u.a. in den D-Zellen der Magen- und Dünndarmschleimhaut sowie der Bauchspeicheldrüse, gebildet wird, hemmt die Sekretion von Salzsäure, Gastrinen und Pepsin im Magen sowie die Freisetzung von Sekretin im Dünndarm.
      • Auch die endokrine und exokrine Pankreasfunktion (Sekretion von Insulin und Glucagon sowie von Hydrogencarbonat und Verdauungsenzymen) wird herabgesetzt.
      • Die Durchblutung im Splanchnikusgebiet wird (bei unverändertem systemischem Blutdruck) um etwa 20 - 30 % gesenkt.
  • Auch emotionale Erregungen beeinflussen die Magensaftsekretion: So steigern Stress, Ärger und Zorn die Magensaftsekretion, während Angst oder Traurigkeit sie verringern.
Bemerkungen
  • Infolge des Transports mit dem Blut gehören Substanzen wie die Gastrine oder Sekretin formal zu den Hormonen. Da sie aber außerdem teilweise auch auf benachbarte Zellen einwirken bzw. z.T. der Signalvermittlung zwischen Nervenzellen dienen, ist eine eindeutige Abgrenzung zu Mediatoren und Neurotransmittern nicht möglich.

Salzsäuresekretion

  • Die Salzsäure im Magen wird, wie bereits erwähnt, durch die Belegzellen gebildet, deren intrazelluläre Sekretkanälchen mit dem Drüsenlumen in Verbindung stehen.
  • Der wesentliche Teil des Sekretionsprozesses besteht in einem aktiven Transport von Protonen durch die Membran der Sekretkanälchen in deren Lumen.
  • Dieser Transport erfolgt gegen einen großen H+-Konzentrationsgradienten, da der pH-Wert in der Zelle 7,0 - 7,2, im Sekretkanälchen dagegen nur ca. pH 1 beträgt.
  • Die Energie für den aktiven Transport der Protonen aus der Belegzelle in den Magensaft wird durch ATP-Spaltung bereitgestellt. Das diesen Vorgang katalysierende Enzym ist die H+/K+-ATPase in der Membran der sekretorischen Mikrovilli.
  • Das Enzym besteht aus zwei Untereinheiten (α und β) und wird durch cAMP und Ca2+ aktiviert.
  • Es bewirkt den Austausch von Protonen gegen Kalium-Ionen im gleichen Verhältnis.
  • Die Protonen entstammen vor allem der Dissoziationsreaktion der Kohlensäure, wobei äquivalente Mengen HCO3- entstehen.
  • HCO3- tritt dem Konzentrationsgradienten folgend im Austausch gegen Cl- ins Blut über.
  • Zusätzlich zu den Protonen wird Cl- und K+ in den Magen sezerniert, wobei K+ mittels der H+/K+-ATPase wieder aktiv in die Zelle aufgenommen wird.
  • Eine verstärkte Salzsäure-Sekretion wird durch folgende Mediatoren und deren Interaktion mit ihren spezifischen Rezeptoren in der Zellmembran ausgelöst:
  • Bei der Reaktion der einzelnen Subtanzen mit ihren Rezeptoren wird eine starke und obligate Interaktion zwischen Histamin und Gastrinen und eine schwächere zwischen Histamin und Acetylcholin angenommen.
  • Diese Interaktion resultiert aus der Stimulation der Histaminfreisetzung durch Acetylcholin und Gastrine sowie einem Synergismus der Second messenger cAMP und Ca2+ bei der Stimulation der H+/K+-ATPase.
  • Dies erklärt, warum eine Blockade von H2-Rezeptoren durch H2-Rezeptor-Antagonisten nicht nur die Histamin-stimulierte Sekretion herabsetzt, sondern auch die Effekte von Gastrinen und Acetylcholin bei der Stimulation der Säureproduktion vermindert.
  • Hemmend auf die Säuresekretion wirken:
  • Die Säureproduktion des Magens ist auch abhängig vom Innendruck des Magens. Bei höherem Mageninnendruck, ist die Säureproduktion gesteigert. Ein "Völlegefühl" ist daher häufig auch mit saurem Aufstoßen und Sodbrennen verbunden.

Magenschleim

  • In den Oberflächenzellen der Magenschleimhaut und in den Nebenzellen der Drüsen wird der Magenschleim produziert.
  • Seine Zähigkeit und Haftfähigkeit ist auf den Gehalt an hochmolekularen Glykoproteinen zurückzuführen.
  • Der hydrogencarbonathaltige Schleim überzieht die Magenwände und trägt zum Schutz vor Selbstverdauung durch HCl und Pepsin bei ("Mukosabarriere").
  • Der wesentliche Schutzfaktor ist jedoch die Intaktheit der Membranen aller Oberflächenzellen, die durch eine gute Schleimhautdurchblutung gewährleistet wird, bzw. eine rasche Beseitigung oberflächlicher Defekte durch Zellneubildung.
  • An diesen Schutzmechanismen ist Prostaglandin E2 beteiligt.

Pepsinbildung

  • In den Hauptzellen der Magendrüsen wird Pepsinogen, ein Gemisch von mindestens 7 inaktiven Vorstufen proteolytischer Enzyme, gebildet.
  • Nach seiner exozytotischen Freisetzung wird es durch Abspaltung inhibitorischer Molekülteile in Pepsin, dem Gemisch der aktiven Proteasen, überführt.
  • Diese Reaktionen werden durch die Magensalzsäure eingeleitet und autokatalytisch fortgesetzt.
 

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