Anatomie & Physiologie: Verdauungssystem
Dr. John V. Urbas, <dr.john.urbas@online.de>
Dr. John V. Urbas, <dr.john.urbas@online.de>
Einführung
Mit den Begriffen Verdauungstrakt und Verdauungsapparat (lat.: Apparatus digestorius) werden die Organe zusammengefasst, die der Aufnahme, der Zerkleinerung und dem Weitertransport der Nahrung dienen, um diese letztlich zu verdauen und die darin enthaltenen Nährstoffe für den Körper verwertbar zu machen.
Der Verdauungstrakt bildet ein durchgehendes „Rohr”, das mit dem Mund beginnt und mit dem Anus (After) endet.
Übersicht
Muskelkontraktionen der Wand des Gastrointestinaltraktes (= GI-Trakt) fördern die mechanische Zerkleinerung und die ständige, intensive Durchmischung des Nahrungsbreies.
Im GI-Trakt findet der eigentliche enzymatische Aufschluss der Nahrung (chemische Verdauung), die Resorption von Nahrungsstoffen und Wasser sowie die Ausscheidung unverdaulicher oder nicht verwertbarer Nahrungsbestandteile statt.
Gesamtaufbau der Mundhöhle
Die Mundhöhle stellt den Beginn des Verdauungstraktes dar. Sie ist von Mundschleimhaut ausgekleidet.
Die Mundhöhle wird in das Vestibulum oris (Vorhof) und die Cavitas oris (die eigentliche Mundhöhle im engeren Sinne) gegliedert.
Lippen und Wangen
Die Labia oris (Lippen) begrenzen die Mundspalte (Ober- und Unterlippe) und nach innen den vorderen Abschnitt des Vorhofs.
Übersicht
Die Speicheldrüsen sind exokrine Drüsen des Körpers, die Speichel produzieren und in die Mundhöhle sezernieren.
Man unterscheidet zwischen großen und kleinen Speicheldrüsen.
Zusammensetzung des Speichels
Pro Tag wird ca. 0,6 – 1,5 l Speichel gebildet. Speichel ist etwa 99% Wasser.
Der Speichel enthält durchschnittlich 0,5% gelöste Bestandteile. Unter diesen sind hervorzuheben:
Speichelsekretion
Ein zeitweise verstärkter Speichelfluss (Sekretion) wird zumeist auf dem Wege des bedingten Reflexes (reflektorischer Weg) durch bestimmte äußere Einflüsse hervorgerufen.
Funktion
Der Mundspeichel des Menschen befeuchtet zunächst die Mundhöhle, was das Schlucken, Sprechen und Schmecken erst möglich macht.
Anatomie und Physiologie
Zur Hautoberfläche hin wird die Ohrspeicheldrüse von der Fascia parotidea begrenzt, einer derben bindegewebigen Hülle, die das gesamte Organ umhüllt. Sie bildet auch das oberflächliche und tiefe Blatt der sog. Parotisloge.
Überblick
Die Kaumuskeln haben sich aus dem ersten Schlundbogen entwickelt. Es gibt vier Muskeln pro Seite, die in zwei Gruppen eingeteilt werden.
M. masseter
Der „Masseter” ist ein besonders starker Muskel — nach bestimmten Kriterien sogar der stärkste Muskel des Körpers (Abb. 1).
M. pterygoideus medialis (der innere Flügelmuskel)
Der M. pterygoideus medialis unterstützt die Wirkung des M. masseter (Abb. 1).
M. temporalis
Der M. temporalis (Schläfenmuskel) ist auch ein sehr starker Muskel. Er zieht von der Schläfe unter dem Arcus zygomaticus (Jochbein) bis hin zum Kronenfortsatz des Unterkiefers (Abb. 3).
M. pterygoideus lateralis (der äußere Flügelmuskel)
Der M. pterygoideus lateralis (auch M. pterygoideus externus genannt) ist ein zweiköpfiger Muskel (Abb. 1).
Der Processus alveolaris
Der Proc. alveolaris (Synonyme: Alveolarknochen, Alveolarkamm, Alveolarfortsatz) ist der bogenförmige Knochenteil der Maxilla (Proc. alveolaris maxillae) und der Mandibula (Proc. alveolaris mandibulae), in dem sich die Alveolen (Zahnfächer) befinden.
Die Anatomie des Alveolarfortsatz ist funktionell bestimmt und kann daher je nach Bezahnung in ihrer Form erheblich variieren.
Die Gingiva
Die Gingiva (Zahnfleisch) ist der Teil der Mundschleimhaut, der kragenförmig die Zähne umgibt.
Die Zahnsubstanzen
Zähne bestehen aus einer Hartsubstanz, die sonst nirgends im Körper vorkommt. Diese Substanz besteht aus:
Makroskopie
An jedem Zahn kann man eine Krone, einen Hals und eine oder mehrere Wurzeln unterscheiden (Abb. 1).
Zahnhalteapparat
Das Parodontium (Zahnhalteapparat) besteht aus:
Mundboden
Der Mundboden (Diaphragma oris) ist eine mit Mundschleimhaut bedeckte Muskelplatte, die sich zwischen Zungenbein und Unterkiefer befindet. Der Mundboden besteht aus Teilen der Zungenmuskulatur und den folgenden oberen Zungenbeinmuskeln:
Die Muskeln des Mundbodens wirken bei der Mundöffnung mit, gehören zum Halte- und Bewegungsapparat des Kehlkopfes, haben aber auch eine wichtige Funktion im Zusammenhang mit den Zungenbewegungen.
Die Zunge
Die Zunge hat ein breites Aufgabenspektrum zu erfüllen:
Die Zungenmuskulatur besteht ausschließlich aus Skelettmuskeln.
Aufbau
Die Oberseite der Zunge (der Zungenrücken, Dorsum linguae) ist etwas gewölbt, liegt ganz frei und wird durch den Sulcus terminalis in den ventralen Zungenkörper (Corpus linguae) und die dorsale Zungenwurzel (Radix linguae) unterteilt (Abb. 1).
Außenmuskulatur der Zunge
Es gibt vier Muskeln, die zur Außenmuskulatur der Zunge gehören (Abb. 1).
Innenmuskulatur der Zunge
In der Mittellinie der Zunge ist eine Art senkrechte Scheidewand, das Septum linguae. Im Übrigen besteht die Zunge jedoch vorwiegend aus Muskelfasern mit zahlreichen dazwischen verlaufenden Nerven und Blutgefäßen.
Die Innenmuskulatur der Zunge hat keinen wirklichen Ursprung und Ansatz. Stattdessen beginnen und enden ihre Muskelfasern blind in der Zunge, lassen sich aber in drei Gruppen einteilen (Abb. 1):
Alle Innenmuskeln der Zunge werden durch den N. hypoglossus (N. XII) innerviert.
Die regionalen Lymphknoten der Zunge sind die Nll. submandibulares, die auch für den Lymphabfluss des Gaumens zuständig sind, und die Nll. submentales, die in die Nll. cervicales profundi drainieren.
Funktion des Ösophagus (Speiseröhre)
Als elastisch-verformbares muskuläres Hohlorgan dient der Ösophagus dem Transport der Nahrung vom Pharynx (Rachen) in den Magen.
Lage
Der Ösophagus (Speiseröhre) ist Teil des Rumpfdarms. Er verläuft zunächst im oberen, dann im unteren hinteren Mediastinum in einem leicht geschwungenen Bogen zunächst links und dann etwas rechts der Medianebene nach unten und entfernt sich dabei zunehmend von der Wirbelsäule.
Abschnitte und Form
Beim Erwachsenen hat der Ösophagus eine Länge von ca. 25 cm. Etwa 15 cm nach der vorderen Zahnreihe ist der Ösophaguseingang. Der Ösophagus wird in drei lagebedingte Abschnitte eingeteilt (Abb. 1).
Die physiologischen Engstellen
Beim Ösophagus unterscheidet man folgende drei physiologische Engstellen (Abb. 1):
Einführung
Unter Digestion (Verdauung) verstehen wir alle Vorgänge, durch die der Körper aus der Nahrung Energieträger gewinnt. Die Digestion wird unterteilt in:
Nach der Digestion müssen die Aminosäuren, Fette und Zucker in den Organismus aufgenommen werden.
Übersicht
Der Gastrointestinaltrakt (Verdauungstrakt,
Magen-Darm-Trakt) ist ein ca. 5 meter langes „Rohr”,
das vom Mund bis zum Anus (After) den Körper durchzieht.
Dieses „Rohr” hat:
Verschiedene Organe (z.B. das Pankreas (Bauchspeicheldrüse), die Mundspeicheldrüsen, die Leber) entlang des Gastrointestinaltraktes stellen enzymreichen Sekrete bereit, die die chemische Verdauung verrichten.
Die vier Wandschichten
Obwohl der Gastrointestinaltrakt verschiedene Abschnitte mit
unterschiedlicher Wandstruktur hat, besteht die Wand immer aus
vier übereinander liegenden Geweben (Abb. 1 (rechts),
Abb. 2, und
Abb. 3).
Von der Lumenseite nach außen finden wir:
Aufteilung
Die Organe des Gastrointestinaltraktes vom Magen bis zum Dickdarm befinden sich im Abdomen (Bauchraum).
Das Bauchfell
Der ganze Bauchraum ist vom spiegelglatten Peritoneum
(Bauchfell) ausgekleidet.
In der Embryonalzeit entwickeln sich die Bauchorgane zunächst im Retroperitonealraum, schieben sich aber dann in den Peritonealraum vor.
Das Omentum majus (das große Netz) ist eine mit Fettgewebe durchsetzte Serosaduplikatur, die ausgehend von der großen Magenkurvatur wie eine Schürze zwischen der Hinterseite der vorderen Bauchwand und den Dünndarmschlingen liegt.
Lage und Funktion
Der Magen liegt intraperitoneal im oberen Bereich des Abdomens im Bereich der Regio epigastrica und der Regio hypochondriaca sinistra (Abb. 1 und Abb. 2).
Im Magen wird die zerkleinerte und geschluckte Nahrung gemischt, in kleinere Partikel zerlegt und bis zum Weitertransport gespeichert (Reservoirfunktion).
Abschnitte des Magens
Man unterteilt den Magen in (Abb. 3):
Krümmungen und Wände
Man unterscheidet am Magen zwei Krümmungen und zwei Flächen bzw. Wände:
Die Außenwand des Magens ist glatt.
Durchschnittlich ist der Magen 25–30 cm lang und hat beim Erwachsenen eine Füllungskapazität von 1200–1600 ml (bei Neugeborenen ca. 30–35 ml).
Aussehen und Aufbau
Die Magenschleimhaut ist beim entleerten Magen in ausgedehnte Längsfalten gelegt, welche am Pylorus zusammenlaufen (Abb. 1). Sie hat eine rötlich-graue Farbe.
Zellen der Magenschleimhaut
Es gibt vier wichtige Zellarten in der Magenschleimhaut (Abb. 3):
Die Hauptzellen, Beleg-/Parietalzellen und Nebenzellen findet man in den Fundus- und Korpusdrüsen. Die Drüsen der Pars pylorica besitzen Nebenzellen und enteroendokrine Zellen.
Lymphgefäße
Die wichtigsten Lymphgefäße verlaufen netzartig in der Bindegewebsschicht (Submukosa).
Nerven
Das vegetative Nervensystem kontrolliert den Magen über sympathische und parasympathische Nerven:
Intestinum tenue (Dünndarm)
Der Dünndarm des Menschen ist bis zu 5 m lang (typisch ist aber etwa 3 m) und besteht aus drei Abschnitten:
Der Dünndarm liegt bis auf Teile des Zwölffingerdarmes intraperitoneal.
Übersicht
Das Duodenum, der erste Teil des Dünndarms, ist C-förmig und umschließt den Pankreaskopf, wobei beiden Enden nach links gerichtet sind. Das Duodenum besteht aus vier Abschnitten:
Die Lumenwand
In der Wand des Duodenums finden sich sehr hohe Ringfalten, sog. Plicae circulares, die mit recht dicken Zotten besetzt sind (Abb. 1 und Abb. 2).
Abschnitte des Duodenums
Die Grenze zwischen Pars superior und Pars descendens bildet die Flexura duodeni superior.
Das Lig. hepatoduodenale verbindet die Leberpforte mit dem Duodenum und beinhaltet die V. portae hepatis, A. hepatica propria und den Ductus choledochus (führt die Galle der Leber und Gallenblase in das Duodenum).
Das Jejunum (Leerdarm)
Im Gegensatz zum größten Teil des Duodenums liegt das Jejunum intraperitoneal, d.h., es ist mit Peritoneum viscerale überzogen und über das Mesenterium mit der hinteren Bauchwand verwachsen.
Das Ileum (Krummdarm)
Zwischen Ileum und Jejunum gibt es keine klare Trennlinie, sondern einen kontinuierlichen Übergang — daher ist der Übergang von Jejunum zum Ileum nicht klar definiert.
Überblick
Im Dünndarm findet man folgende Zellpopulationen:
Duodenum
Eine Besonderheit des Duodenums sind die Brunner-Drüsen (Gll. duodenales), die in der Submukosa vorkommen.
Ileum
In Gegensatz zu Duodenum und Jejunum liegen in der Mukosa (Schleimhaut) des Ileums Ansammelungen von 10 bis 50 Lymphfollikeln, die sog. Peyer-Plaques (Peyer-Drüsen, -Haufen, -Platten oder Folliculi lymphatici aggregati)
Lymphgefäße
Die Lymphgefäße des Dünndarms ziehen mit den Blutgefäßen zu folgenden Lymphknoten:
Bei den meisten Menschen vereinigen sich die Lymphgefäße zum sog. Truncus intestinalis, der in den Truncus lumbalis sinister oder direkt in die Cisterna chyli mündet.
Nerven
In der Tunica muscularis findet sich zwischen der äußeren Längs- und der inneren Ringmuskelschicht ein Nervengeflecht, der Plexus myentericus (Auerbach-Plexus).
Im Dünndarm werden die Nahrungsbestandteile weiter bis in ihre Grundbestandteile zerlegt und diese Spaltprodukte zusammen mit Wasser, Elektrolyten und Vitaminen resorbiert.
Die Motorik des Dünndarms
Die lokalen Pendelbewegungen und rhythmischen Segmentationen im Dünndarm dienen dazu, den Darminhalt zu durchmischen und in Kontakt mit dem absorbierenden Epithel zu bringen (Abb. 2).
Für die propulsiven peristaltischen Wellen, die den Chymus in Richtung Zäkum (Blinddarm, Caecum) verlagern, sind vor allem die Erregungsimpulse aus den Plexus myentericus verantwortlich.
Funktion des Pankreas (Bauchspeicheldrüse)
Das Pankreas ist sowohl eine exokrine als auch eine endokrine Drüse. Der Fokus hier wird das exokrine Pankreas sein.
Das exokrine Pankreas bildet pro Tag etwa 1 – 1,5 l Pankreassekret und stellt die wichtigste Verdauungsdrüse des Menschen dar.
Abschnitte, Form und Lage des Pankreas
Die Bauchspeicheldrüse ist 13 – 18 cm lang und wiegt 70 – 80 g.
Feinbau der Bauchspeicheldrüse
Das Organ ist von einer dünnen Bindegewebskapsel (Capsula fibrosa) umgeben, die das Parenchym bereits makroskopisch sichtbar in zahlreiche rundliche Drüsenläppchen von 1 – 3 mm Durchmesser untergliedert.
Die Langerhans-Inseln
Aus dem Epithel des Gangsystems des exokrinen Pankreas wachsen ab der 7. Woche der Entwicklung endokrine Zellen aus, die sich zu inselförmigen Zellaggregaten von 0,1 – 0,4 mm Durchmesser vereinigen.
Zelltypen des endokrinen Pankreas
Man kann in den Inseln vier verschiedene endokrine Zelltypen unterscheiden, die unterschiedliche Hormone in die Blutbahn abgeben.
| Zelltyp | Lage | Hormon |
| B-Zellen (70%) |
gleichmäßige Verteilung über eine Insel |
Insulin |
| A-Zellen (20%) |
v.a. in der Inselperipherie | Glukagon |
|
D-Zellen (5%) |
Inselperipherie | Somatostatin |
|
PP-Zellen (5%) |
gleichmäßige Verteilung | pankreatisches Peptid |
Mehr zu den Hormonen des Pankreas finden Sie im Kursabschnitt Hormonsystem.
Steuerung der Pankreassekretion
Die Pankreassekretion wird v.a. durch den N. vagus (Parasympathikus) und die beiden gastrointestinalen Hormone Cholecystokinin und Sekretin angeregt.
Enzyme
Die Pankreasenzyme stammen aus den Azinuszellen der Drüsenläppchen.
Bikarbonat (HCO3-)
Bikarbonat neutralisiert den sauren Chymus aus dem Magen.
Das Hormon Sekretin steigert den HCO3--Gehalt im Pankreassaft.
Übersicht
In der Klinik werden Leber, die ableitenden Gallenwege und die Gallenflüssigkeit speichernde Gallenblase als hepatobiliäres System bezeichnet.
Funktion der Leber
Als zentrale Stoffwechselorgan nimmt die Leber die Nährstoffe auf, die ihr über die V. portae hepatis aus dem Verdauungstrakt zur „Weiterverarbeitung” zugeführt werden.
Produktion und Funktion der Galle
Die Leberzellen produzieren pro Tag kontinuierlich etwa 400 – 700 ml Gallenflüssigkeit.
Bilirubin und die Gallensäuren
Im Darm wird ein Teil des Bilirubins unter der Mitwirkung von Bakterien zu Sterkobilinogen, Sterkobilin, Urobilinogen und Urobilin umgewandelt.
Die Fettverdauung, für die die Gallensäuren benötigt werden, findet bereits im oberen Teil des Dünndarms statt.
Form, Abschnitte und Lage
Mit einem Gewicht von 1,4 – 1,8 kg ist die Leber die größte Drüse des menschlichen Körpers.
Die Leber liegt im rechten Oberbauch und ist aufgrund ihrer Verwachsung mit dem Zwerchfell im Bereich der Area nuda atemverschieblich (bei Inspiration tritt sie weiter nach kaudal).
Aufbau und funktionelle Gliederung
Die Leber ist von einer Organkapsel (Tunica fibrosa) aus Bindegewebe umgeben, die mit dem ihr aufliegenden Peritoneum verbunden ist.
Im Hinblick auf die klinische Relevanz sinnvoller ist die Gliederung der Leber in acht Segmente, die aber an der Organoberfläche nicht sichtbar sind.
Für die Unterscheidung der acht Segmente, aber auch bis hin zum mikroskopisch sichtbaren Feinbau der Leber spielt der gemeinsame Verlauf von folgenden Strukturen, die die sog. portale Trias bilden, eine bedeutende Rolle:
Von dieser Trias unabhängig verlaufen die Äste der Vv. hepaticae als abführende Blutgefäße.
Baueinheiten
Das Leberparenchym wird durch kollagenes Bindegewebe in einzelne polyedrische Lobuli hepatis (Leberläppchen; Höhe 2 mm, Durchmesser 1 – 1,3 mm) unterteilt.
Je nach der im Mittelpunkt der Betrachtung stehenden Funktion des Lebergewebes kann man drei verschiedene funktionelle Einheiten unterscheiden (Abb. 2).
Blutabfluss
Das arteriovenöse Mischblut, das durch die Sinusoide der Leber fließt, wird in den Vv. centrales der Leberläppchen gesammelt (Abb. 1).
Sympathische Innervation
Die sympathischen Fasern stammen aus dem Ganglion coeliacum.
Parasympathische Innervation
Die parasympathischen Fasern stammen aus dem N. vagus (Hirnnerv X).
Sensible Innervation
Anders als bei anderen intraperitonealen Organen, wo eine sensible Innervation des Peritoneum viscerale fehlt, innervieren sensible Fasern des rechten N. phrenicus den Peritonealüberzug der Leber.
Intestinum crassum (Dickdarm)
Zum Dickdarm gehören:
Neoplasien im Bereich von Kolon und Rektum (kolorektales Karzinom) gehören in Deutschland zu den zweithäufigsten soliden Tumoren.
Funktion von Zäkum und Kolon
Im Dickdarm wird der aus dem Ileum übertretende dünnflüssige Chymus durch Resorption von Wasser eingedickt.
Abschnitte, Form und Lage
Das Zäkum schließt sich aboral (mundfern) an das Ileum an.
Abschnitte, Form und Lage
Die Länge des Dickdarms beträgt etwa 1,5 m.
Besonderheiten
Zäkum und Kolon weisen folgende gemeinsame Charakteristika auf:
Feinbau
Mit Ausnahme der Appendix ist die Schleimhaut in allen Abschnitten des Dickdarms gleichartig gebaut.
Funktion
Der Mastdarm (Rectum) und der Analkanal (Canalis analis) dienen funktionell gemeinsam der Stuhlausscheidung (Defäkation).
Abschnitte und Form des Mastdarms
Das Rectum ist ca. 12–18 cm lang und folgt unmittelbar auf das Colon sigmoideum.
Abschnitte und Form des Canalis analis
Der 3–4 cm lange Canalis analis durchzieht den muskulären Beckenboden und geht am Ende der Flexura perinealis aus dem Rektum hervor.
Überblick und Funktion
Rektum und Analkanal sind von einem komplexen Sphinktersystem umgeben, welches gemeinsam mit anderen Mechanismen den Verschluss des Rektums garantiert.
1. Musculus sphincter ani internus
Der glatte M. sphincter ani internus geht unmittelbar aus einer Verstärkung der Ringmuskulatur des Rektums hervor und umgibt die oberen zwei Dritteln des Analkanals (Abb. 1).
2. Musculus sphincter ani externus
Der M. sphincter ani externus ist quergestreift und umgibt den Analkanal nicht einfach kreisförmig, sondern durch seinen z.T. vom Lig. anococcygeum nach ventral zum Centrum perinei ziehenden Verlauf klemmenartig von beiden Seiten.
3. Musculus puborectalis
Der quergestreifte M. puborectalis ist der direkt unten dem Rektum anliegende Teil des M. levator ani (Abb. 2).
Arterielle Versorgung von Rektum und Analkanal
Die Versorgung von Rektum und Analkanal wird in unterschiedlichem Ausmaß durch drei Arterien gewährleistet:
Venöser Abfluss
Die Venen entsprechen den Arterien.
Überblick
Rektum und Analkanal werden vegetativ über Sympathikus und Parasympathikus innerviert.
Viszeromotorik
Sympathische und parasympathische Fasern haben unterschiedlichen Einfluss auf die Funktion von Rektum und Analkanal.
Viszerosensibilität
Informationen von Dehnungsrezeptoren der Ampulle und auch Schmerz werden über Afferenzen geleitet, die peripher zusammen mit den sympathischen und parasympathischen Geflechten verlaufen.
Somatomotorik
Die willkürliche Innervation des M. sphincter ani externus erfolgt durch den N. pudendus aus dem Plexus sacralis.
Somatosensibilität
Somatoafferenzen für Berührung und Schmerz der Analhaut verlaufen ebenfalls im N. pudendus.
Kontinenz
Als Kontinenz bezeichnet man in der Medizin die Fähigkeit, Körperausscheidungen wie Harn oder Stuhl willkürlich zurückzuhalten.
Der Rektumverschluss erfolgt durch den Dauertonus der Sphinkteren, den Zug des Rektums nach ventral (M. puborectalis) und das gefüllte Corpus cavernosum recti (durch venösen Rückstau infolge Dauerkontraktion der o.g. Sphinkteren).
Defäkation
Eine Dehnung der Ampulle durch die einwandernde Kotsäule führt zu Stuhldrang.
Dehnungsrezeptoren in der Rektumwand melden die Füllung der Ampulle an das Sakralmark.