16 Speiseröhre und Magen-Darm-Kanal

Transkript

1 .1 Grundsätzlicher Wandaufbau 367 Speiseröhre und Magen-Darm-Kanal.1 Grundsätzlicher Wandaufbau Der Rumpfteil des Verdauungskanals umfasst den Ösophagus (Speiseröhre) und den Magen-Darm-Trakt. Der Darm gliedert sich in Dünndarm (Duodenum, Jejunum, Ileum) und Dickdarm (Zäkum, Kolon, Rektum). Die Wand ist in allen Abschnitten grundsätzlich gleich aufgebaut. Sie besteht von innen nach außen aus folgenden Schichten (Abb..1): Mukosa (Schleimhaut, Tunica mucosa), mit den Unterabteilungen Epithel (Lamina epithelialis), Lamina propria (Lamina propria), Muscularis mucosae (Lamina muscularis mucosae); Submukosa (Tela submucosa); Muskularis (Tunica muscularis), mit den Unterabteilungen Ringmuskelschicht (Stratum circulare) und Längsmuskelschicht (Stratum longitudinale); Serosa (Tunica serosa) mit Subserosa (Tela subserosa), oder Adventitia (Tunica adventitia), wenn der Peritonealüberzug (Serosa) fehlt. Die Mukosa weist die größten regionalen Unterschiede auf. Dies betrifft besonders das Epithel und die räumliche Gestalt der Mukosa. Außer am Anfang (Ösophagus) und am Ende (Analkanal) trägt die Mukosa überall einschichtiges Zylinderepithel. Es erfüllt, abgesehen von seinen regional spezifischen Aufgaben, überall die Funktion einer Diffusionsbarriere junktionale Komplexe mit Tight junctions). Die Lamina propria besteht meist aus zellreichem Bindegewebe mit retikulären Fasern. Sie beherbergt terminale Verzweigungen von Blutgefäßen und Nerven sowie Lymphkapillaren und zahlreiche freie Zellen der Abwehr. Die Muscularis mucosae ist eine Besonderheit von Ösophagus und Magen-Darm-Trakt und kommt in keinem anderen Hohlorgan vor (wichtig für die histologische Unterscheidung von Hohlorganen). Sie besteht aus glatten Muskelzellen und verleiht der Mukosa eine eigene Motilität. Die Submukosa besteht aus lockerem Bindegewebe. Sie führt die größeren Blutund Lymphgefäße für die Mukosa und enthält ein Nervengeflecht (Plexus submucosus, s.u.). Als Verschiebeschicht erlaubt sie der Mukosa eine gewisse Eigenbeweglichkeit gegenüber der Muskularis.

2 368 Speiseröhre und Magen-Darm-Kanal Ösophagus Submukosa Magen Mukosa Epithel Lamina propria Plexus submucosus Plexus myentericus Muscularis mucosae Fibrae obliquae Drüse Dr Meso Serosa Subserosa Tänie Kr Z Kr Peritoneum parietale Peritoneum viscerale Muskularis Ringschicht Adventitia Längsschicht Dickdarm (Kolon) Dünndarm Abb.. 1 Wandschichten des Verdauungskanals (Querschnitte durch die Hauptteile, Schema). Ösophagus, Dünn- und Dickdarm sind regional unterschiedlich entweder von Serosa oder Adventitia umgeben. Dr, Drüse.Kr, Krypte. Z, Zotte. Entwurf: B. Kurz, Anat. Inst., Kiel. Die Muskularis besteht aus glatter Muskulatur (Ausnahme: die oberen zwei Drittel des Ösophagus) und ist in eine innere Ring- und eine äußere Längsmuskelschicht gegliedert. Zwischen den beiden Schichten liegt ein Nervengeflecht (Plexus myentericus, s.u.). Die Muskularis ist für Pendel- und Segmentierungsbewegungen (Durchmischung des Nahrungsbreis) sowie Peristaltik (Weiterbeförderung des Inhalts) verantwortlich. Die Serosa ist das Peritoneum viscerale (Bauchfell), von dem die meisten Abschnitte des Magen-Darm-Traktes überzogen sind. Die Serosa trägt an der freien Oberfläche zur Bauchhöhle hin ein einschichtiges Plattenepithel (Mesothel), das auf einer dünnen Bindegewebsschicht (Lamina propria serosae) sitzt. Mancherorts ist die Serosa durch eine etwas breitere bindegewebige Verschiebeschicht, die Subserosa (Tela subserosa), von der Muskularis getrennt. Abschnitte, die extraperitoneal (Teile von Ösophagus und Rektum) oder retroperitoneal liegen (Duodenum, Teile des Kolon) und daher keinen Serosaüberzug haben, sind durch Vermittlung einer Adventitia aus lockerem Bindegewebe in der Umgebung verankert.

3 .1 Grundsätzlicher Wandaufbau 369 Das Peritoneum parietale kleidet die Bauchhöhle (Peritonealhöhle) aus und geht am Mesenterium in das Peritoneum viscerale über. Es ist histologisch wie das Peritoneum viscerale aufgebaut: Mesothel und Lamina propria, darunter Subserosa; diese führt somatosensible Nervenfasern und kann viele Fettzellen enthalten. Das Peritoneum parietale ist außerordentlich schmerzempfindlich (heftigste Bauchschmerzen bei Bauchfellentzündung, Peritonitis). Enterisches Nervensystem (ENS). Ösophagus und Magen-Darm-Trakt besitzen in der Wand ein eigenes Nervensystem (ENS oder intramurales Nervensystem). Seine wichtigsten Bestandteile sind zwei ganglienzellhaltige Nervenfasergeflechte (Abb..2): (1) Der Plexus submucosus ist in zwei unterschiedlicher Teile gegliedert: (a) Innerer submuköser Plexus (Meissner-Plexus), direkt unter der Muscularis mucosae lokalisiert und für die Mukosa zuständig; (b) äußerer submuköser Plexus, der Ringmuskelschicht anliegend und an deren Innervation beteiligt. (2) Der Plexus myentericus (Auerbach-Plexus) liegt zwischen den beiden Schichten der Muskularis und innerviert diese. Für die Motorik des Verdauungskanals sind außerdem die interstitiellen Zellen von Cajal (ICC) als Schrittmacher und als Vermittler zwischen ENS und Muskulatur wichtig. RM LM a b c Abb.. 2 Enterisches Nervensystem. a Aufsicht auf den Plexus myentericus. Häutchenpräparat, Anfärbung der Gliazellen durch immunhistochemische Darstellung von GFAP (S. 30). Der Plexus ist ein Netz aus Nervenfasen, an dessen Knotenpunkten (Pfeil) jeweils ein Ganglion (Ansammlung von Ganglienzellen) liegt. b Ganglion bei höherer Vergrößerung. Der Pfeil weist auf eine Ganglienzelle. Färbung: immunhistochemische Darstellung eines für enterische Neurone typischen Antigens (protein-gene peptide 9.5). c Ganglion im Schnittpräparat; Plexus myentericus (zwischen Ring- und Längsmuskulatur, RM, LM) im menschlichen Kolon. Ganglienzellen (Pfeil) und Zellkerne von Gliazellen sind zu sehen. Azan. Abb. a und b: H. J. Krammer, Med. Klinik, Mannheim. Abb. c: B. Kurz, Anat. Inst., Kiel. Vergr. 20fach (a), 200fach (b), 300fach.

4 370 Speiseröhre und Magen-Darm-Kanal Das ENS ist ein kompliziertes System aus erregenden und hemmenden motorischen Neuronen, sensorischen Neuronen und Interneuronen, die alle Abkömmlinge der Neuralleiste sind. Als Überträgersubstanzen und Modulatoren dienen u.a. Acetylcholin, Noradrenalin, diverse Peptide, ATP und Stickstoffmonoxid ( = NO, wichtigster inhibitorischer Transmitter im ENS; nitrerge Ubertragung). Das ENS kann als Gehirn des Verdauungskanals angesehen werden und verleiht diesem weitgehende funktionelle Autonomie, z.b. bei der Sekretionstätigkeit der Drüsen und der sehr komplexen Koordination der Motorik. Allerdings untersteht das ENS dem Einfluss von Sympathikus und Parasympathikus. Interstitielle Zellen von Cajal (ICC) sind fibroblastenähnliche Zellen, die in der Tunica muscularis Netzwerke bilden und über Gap junctions mit glatten Muskelzellen verbunden sind. Sie sind elektrisch spontanaktiv und generieren langsame Depolarisationswellen, auf die sich Aktionspotenziale aufpflanzen können (Ergebnis: Kontraktionswellen). Die ICC werden von cholinergen und nitrergen Axonen des ENS innerviert, wahrscheinlich leiten sie die erregenden bzw. inhibitorischen Impulse an die glatte Muskulatur weiter. Zur mikroskopischen Darstellung der ICC werden immunhistochemische Färbungen benutzt. Funktionelle Transportstörungen können die Symptome eines Darmverschlusses verursachen (Pseudoobstruktion). Angeborenes Megakolon (Hirschsprung-Krankheit): Aufgrund gestörter Migration der Neurone während der Ontogenese des ENS können die Ganglienzellen im Rektum oder einem Rektum-Segment völlig fehlen, Agangliose. Folge: Dauerkonstriktion der aganglionären Strecke (wegen fehlender inhibitorischer Einflüsse auf die glatte Muskluatur); Passage behindert oder unmöglich; monströse Erweiterung des proximal davon gelegenen Kolon. Auch die verzögerte Reifung der ICC bei Neugeborenen oder eine Reduktion der ICC-Zahl oder der enterischen Neurone (Hypogangliose) kann mit schweren Störungen der Darmmotilität einhergehen. Enteroendokrine Zellen bilden Darmhormone (Enterohormone), die für die Koordination der komplizierten Funktionsabläufe im Gastrointestinaltrakt und seinen Anhangsdrüsen genauso wichtig sind wie die neuronalen Mechanismen. Die enteroendokrinen Zellen sitzen einzeln verstreut zwischen den Epithelzellen des gesamten Magen-Darm-Traktes. Ihre Hormone sind Monoamine und Peptide, die entweder über die Blutbahn (endokrin) ihre Zielzellen erreichen oder auf benachbarte Zellen (parakrin) wirken. Einige enteroendokrine Zellen werden im Zusammenhang mit dem jeweiligen Abschnitt des Verdauungskanals besprochen. Alle gehören zum übergreifenden Diffusen Neuroendokrinen System (DNES), das auf S. 438f genauer erklärt wird (Tabelle 18.2, S. 440). Muzine bilden den Hauptbestandteil des Schleimteppichs, mit dem die Epitheloberfläche des gesamten Verdauungskanals bedeckt ist. Die grundsätzlichen Eigenschaften von Muzinen sind auf S. 108 kurz zusammengefasst. Bisher sind nicht beschränkt auf den Verdauungskanal mindestens 14 Muzin-Gene beschrieben, sie bzw. ihre Genprodukte werden in der Reihenfolge der Entdeckung als MUC1, MUC2 usw. bezeichnet. Einige Muzine werden sezerniert und sind Gel-bildend (z.b. MUC2, 5AC, 5B, 6) oder gut löslich (MUC7), einige andere (z.b. MUC1, 3, 4) sind Transmembranproteine und tragen mit ihrer extrazellulären Domäne zur Glykokalyx bei. Die einzelnen Abschnitte des Verdauungskanals weisen

5 .2 Ösophagus (Speiseröhre) 371 ein jeweils typisches Muster der MUC-Gen-Expression auf (Einzelheiten an entsprechender Stelle). Die Kenntnis des MUC-Musters im Verdauungskanal und seinen Anhangsdrüsen hat praktische Bedeutung für die pathohistologische Tumordiagnostik. Muzine sind Marker für bestimmte Zellen und Gewebe; Abweichungen vom normalen MUC- Expressionsmuster, die sich im Laufe der Tumorentwicklung herausbilden, sind von diagnostischer und prognostischer Bedeutung. Mikroskopierhilfe Verdauungskanal allgemein Durch Beachtung der Muscularis mucosae lassen sich alle Verwechslungen zwischen den Abschnitten des Verdauungskanals und anderen Hohlorganen vermeiden. Einzelheiten S. 379, Ösophagus (Speiseröhre) Die Wand des Ösophagus lässt den Schichtenbau des Verdauungskanals besonders klar erkennen (Abb..3). Die Mukosa ist von mehrschichtigem unverhorntem Plattenepithel bedeckt (Abb. 7.5, S. 103), das durch Bindegewebspapillen mit der Lamina propria eng verzahnt ist. Die Lamina propria ist reicher an Kollagenfasern Mu Ep Lpr Ep Lpr Mm SMu Mm R Musk L Dr Adv a b Abb.. 3 Ösophagus (Querschnitt) des Menschen. a Übersichtsbild, das die Wandschichten zeigt: Mu, Mukosa mit Epithel (Ep, unverhorntes Plattenepithel), Lamina propria (Lpr) und Muscularis mucosae (Mm). SMu, Submukosa. Musk, Muskularis mit Ring- und Längsschicht (R, L). Adv, Adventitia, teilweise abgerissen. b Der Ausschnitt aus (a) zeigt muköse Drüsen (Dr) in der Submukosa. H.E. Vergr. 12fach (a) und 75fach (b).

6 372 Speiseröhre und Magen-Darm-Kanal und die Muscularis mucosae breiter als in den anschließenden Abschnitten des Magen-Darm-Traktes. Die Bauweise der Mukosa entspricht ihrer hohen mechanischen Beanspruchung durch vorbeigleitende Speisebrocken. Die Mukosa liegt längsverlaufenden Falten der Submukosa auf (daher meist sternförmiges Lumen bei Querschnitten durch den Ösophagus); sie dienen als Reservefalten, die die Erweiterung des Lumens erlauben. In der Submukosa liegen muköse Drüsen (Glandulae oesophageae), die Gleitschleim (MUC5B) für die Epitheloberfläche sezernieren. Die Muskularis besteht lediglich im unteren Drittel des Ösophagus vollständig aus glatter Muskulatur, im oberen Drittel dagegen ganz aus Skelettmuskulatur (Ausläufer der Pharynxmuskulatur). Im mittleren Drittel kommen beide Muskelarten nebeneinander vor. Der thorakale Teil des Ösophagus ist von Adventitia umgeben; der kurze abdominale Teil besitzt einen Serosaüberzug. Am Mageneingang wird die Ösophagusschleimhaut abrupt von der des Magens abgelöst. Ösophagusvarizen. Bei Pfortaderhochdruck (z.b. infolge Leberzirrhose) wird viel Blut aus den unpaaren Bauchorganen über Venen der Ösophaguswand in die V. cava superior umgeleitet (portokavale Anastomosen). Die Venen der Lamina propria und Submukosa sind dünnwandig und massiv erweitert. Bei Ruptur (Zerreißung) dieser Venen kommt es zu lebensbedrohlicher Blutung. Refluxösophagitis. Insuffizienz des Verschlussmechanismus am Übergang Ösophagus/Magen führt zum Rückfluss (Reflux) von aggressivem Magensaft in den Ösophagus ( Sodbrennen ) und zur Schädigung und Entzündung der Mukosa (Ösophagitis). Bei chronischer Refluxkrankheit kann sich das Plattenepithel des distalen Ösophagus in Schleim-bildendes Zylinderepithel vom Magen- oder Darmtyp umwandeln (Barrett-Ösophagus) mit stark erhöhtem Risiko der malignen Entartung: Barrett- Karzinom) (ein Adenokarzinom). Das häufigere Plattenepithelkarzinom des Ösophagus entsteht weiter oral. Mikroskopierhilfe: Verwechslungsmöglichkeiten Ösophagus Harnblase und Ureter (S. 104, 464) besitzen Urothel (kein Plattenepithel), keine Muscularis mucosae, keine Drüsen, andere Schichtung der Muskulatur. Der Ureter hat außerdem einen wesentlich kleineren Durchmesser als der Ösophagus.

7 .3 Magen Magen Der Magen (Gaster) dient der Speicherung, mechanischen und chemischen Aufbereitung sowie Portionierung des Nahrungsbreis (Chymus). Die Magenschleimhaut ist mit einem einheitlichen Schleim-bildenden Oberflächenepithel sowie tubulösen Magendrüsen ausgestattet, die regionale Unterschiede aufweisen. Der Magensaft (bis zu 3000 ml pro Tag) ist eine Gemeinschaftsproduktion des Oberflächenepithels und der Magendrüsen und enthält u.a. Muzine, Salzsäure (maximal ph 1,5) und Pepsine (proteolytische Enzyme). Außerdem werden in der Schleimhaut Hormone und der Intrinsische Faktor (zur Resorption von Vitamin B 12 im Ileum) gebildet. Die Magendrüsen unterscheiden sich histologisch und funktionell in den einzelnen Magenregionen: Pars cardiaca, Corpus/Fundus, Pars pylorica..3.1 Wandschichten Die Mukosa und Submukosa sind in Längsfalten aufgeworfen, die bei starker Magenfüllung verstreichen. Die Muskularis weist im Korpusbereich außer der Ring- und Längsmuskelschicht stellenweise eine zusätzliche Schicht schräg verlaufender Muskelzellen (Fibrae obliquae) auf. Am Magenausgang (Pylorus) ist die Ringmuskelschicht zu einem Schließmuskel verdickt (M. sphincter pyloricus). Der Magen ist von Serosa überzogen..3.2 Magenschleimhaut Die Mukosa ist etwa 1 mm hoch und mit einem μm dicken Schleimteppich bedeckt, der in Routine-Präparaten meist nicht erhalten ist. Er besteht aus zwei Muzin-Typen (MUC5AC, MUC6), die in alternierenden Lagen geschichtet sind. Der Schleimteppich schützt das Oberflächenepithel vor den aggressiven Komponenten des Magensaftes (S. 378). Bei Lupenvergrößerung weist die Mukosa ein Oberflächenrelief in Form der Magenfelder (Areae gastricae) auf. Diese sind von mikroskopisch kleinen trichterförmigen Vertiefungen, den Magengrübchen (Foveolae gastricae), durchsetzt. Die Bedeckung der Mukosa einschließlich der Foveolae besteht in allen Magenregionen einheitlich aus einem einschichtigen zylindrischen Oberflächenepithel (Abb..4). Dieses bildet das Muzin MUC5AC des Schleimteppichs. Von den Foveolae aus ziehen tubulöse Magendrüsen in die Lamina propria und nehmen die restliche Höhe der Schleimhaut bis zur Muscularis mucosae ein. Der Übergang von der Foveola zum Drüsenschlauch wird als Isthmus bezeichnet. Die Drüsen im Corpus und Fundus weisen mehrere Typen von exokrinen Zellen auf,

8 374 Speiseröhre und Magen-Darm-Kanal diejenigen von Pars cardiaca und Pars pylorica besitzen jeweils einen einheitlichen mukösen Zelltyp. Außerdem kommen in den Magendrüsen enteroendokrine Zellen (s.u. und S. 370, 439) vor. Drüsen von Corpus und Fundus Die Drüsen in den Regionen von Corpus und Fundus (Glandulae gastricae propriae) besitzen Nebenzellen, Parietalzellen (Belegzellen) und Hauptzellen sowie enteroendokrine Zellen. Die exokrinen Zelltypen sind nicht ganz gleichmäßig über den Drüsenschlauch verteilt (Abb..4): Die obere Hälfte (Drüsenhals) enthält vor IS DH Fo OEp SZ PZ NZ EZ b Mm c Mukosa Submukosa Muskularis d DH HT HT HZ Lpr Fo Lpr HZ PZ a Mm c Dr d Abb.. 4 Magenschleimhaut (Corpus/Fundus). a Aufbau der Foveola (Fo) und Magendrüse (Schema; die Drüse ist im Verhältnis zur Foveola tatsächlich viel länger). IS, Isthmus. DH und HT, Drüsenhals und Hauptteil der Drüse. OEp, Oberflächenepithel. SZ, Stammzelle. PZ, Parietalzelle. NZ, Nebenzelle. EZ, endokrine Zelle. HZ, Hauptzelle. Lpr, Lamina propria. Mm; Muscularis mucosae. b Histologisches Übersichtsbild (menschlicher Magen, Färbung H.E. und PAS zur Darstellung der Muzine). Die Foveolae nehmen höchstens 1/5 der Schleimhauthöhe ein. Die Region der Drüsenhälse ist wegen der zahlreichen Parietalzellen azidophil, der Hauptteil wegen der vielen Hauptzellen basophil. c und d Ausschnitte aus (b). Dr, Drüse. Entwurf: B. Kurz, Anat. Inst., Kiel. Vergr. 13fach (b), 150fach (c), 300fach (d).

9 .3 Magen 375 allem Nebenzellen und Parietalzellen. In der unteren, gewundenen Hälfte (Hauptteil) herrschen die Hauptzellen vor. Die Nebenzellen (engl.: mucous neck cells) tragen durch Sekretion von Muzinen (MUC6) zum oberflächlichen Schleimteppich bei. In üblichen Präparaten (z.b. H.E.-Färbung) sind die Nebenzellen leicht zu übersehen: Sie sitzen als schmale, blass gefärbte Elemente zwischen den dicken Parietalzellen. Die Parietalzellen (Belegzellen) sezernieren Protonen und Chlorid-Ionen ( Salzsäure) sowie den Intrinsischen Faktor, ein Glykoprotein, das für die Resorption von Vitamin B 12 im Ileum erforderlich ist. Die Salzsäure wirkt bakterizid, denaturiert die Nahrungsproteine und ist Voraussetzung für die Aktivität der Pepsine (s.u.). Die Parietalzellen sind wegen ihres Reichtums an Mitochondrien azidophil. Ihre Basis buckelt sich in die Lamina propria vor, die Zellen wirken wie basal aufgelagert (daher Belegzellen ). Die apikale Plasmamembran ist unter Bildung von intrazellulären Canaliculi eingestülpt (Abb..5). Diese Membran ist Sitz einer Protonenpumpe (H + /K + -ATPase), die (im Austausch gegen K + -Ionen) Protonen gegen ein riesiges Konzentrationsgefälle aus der Zelle (ph 7) in den Magensaft (maximal ph 1,5) transportiert (Abb..6). Bei sekretorisch aktiven Parietalzellen ist die apikale Plasmamembran im Bereich der Canaliculi durch Mikrovilli enorm vergrößert. Beim Übergang in den ruhenden Zustand wird ein Großteil des Membranmaterials in den Intrazellulärraum zurückgenommen, hier in Form von Tubuli und Vesikeln gelagert und bei erneuter Aktivierung wiederum nach Art der Exozytose in die Plasmamembran eingefügt (S. 59). Für die sehr komplexe Regulierung der Säuresekretion sind das vegetative Nervensystem, das intramurale ENS und Enterohormone verantwortlich. Stimuliert werden die Parietalzellen u.a. durch Acetylcholin (Parasympathikus), Histamin aus benachbarten ECL-Zellen (enterochromaffin-like cells, S. 440) und Gastrin aus den G-Zellen der Pylorusdrüsen und des Duodenum. Gastrin und Acetylcholin bewirken durch Aktivierung der ECL-Zellen zusätzlich indirekt eine Stimulierung der Parietalzellen. Genau so wichtig sind inhibitorische Faktoren: z.b. Somatostatin (aus den D-Zellen der Magenmukosa) senkt die Säureproduktion direkt durch Hemmung der Parietalzellen und indirekt durch Hemmung der G- und ECL-Zellen. Auch Prostaglandin E 2 (aus Stromazellen der Mukosa) und ein Peptidhormon (GIP, s. Tabelle 18.2, S. 440) aus der Duodenalschleimhaut wirken inhibierend. Näheres s. Physiologie-Bücher. Zur Drosselung der Säuresekretion werden Arzneistoffe verwendet, die entweder die Histaminrezeptoren der Parietalzellen blockieren oder selektiv die Protonenpumpe hemmen (z.b. Omeprazol). Verlust der Parietalzellen (z.b. durch Autoantikörper gegen die H + /K + -ATPase) führt (a) zum Mangel an Magensäure (Anazidität) und (b) wegen des Fehlens von Intrinsischem Faktor zu einer speziellen Störung der Blut-

10 376 Speiseröhre und Magen-Darm-Kanal tj PZ ic aktiv N ic Mi ruhend rer N HZ Go tj Abb.. 5 Ultrastruktur von Parietalzelle (PZ) und Hauptzelle (HZ) (Schema). Bei der aktivierten Parietalzelle sind die intrazellulären Canaliculi (ic) von Mikrovilli gesäumt, in deren Membran die H + /K + -ATPase sitzt (rot). Bei der ruhenden Zelle ist ein Großteil dieser Membranen in den Intrazellulärraum verlagert (rote Tubuli). Die Hauptzelle zeigt die Merkmale einer Protein-sezernierenden Zelle. Go, Golgi-Apparat. Mi, Mitochondrium. N, Nukleus. rer, raues endoplasmatisches Retikulum. tj, Tight junction. Entwurf: B. Kurz, Anat. Inst., Kiel. H + ph1,5 H + K + Cl HCO 3 ph7 OEp + NZ PGE 2 HCO 3 H 2 O + CO 2 CAH Blut H 2 CO 3 PZ H + HCO 3 Mi Cl + Gastrin tj ACh Histamin Somatostatin Abb.. 6 HCl-Produktion und Schutzmechanismen (vereinfachtes Schema). Die Parietalzelle (PZ) pumpt Protonen entgegen einem starken Gefälle (ph 7 gegen ph 1,5) ins Drüsenlumen (H + /K + -ATPase, rote Kreise, in der apikalen Membran). Cl - Ionen folgen durch Vermittlung eines Anionenaustauschers in der basalen Membran (grüne Kreise) und eines Cl -Kanals in der apikalen Membran. K + strömt durch einen Kanal in der apikalen Membran wieder aus (nicht gezeigt). Für die Bereitstellung von H + und HCO 3 ist das Enzym Carboanhydrase (CAH) verantwortlich. Stimulierung der HCl-Sekretion durch Acetylcholin, Histamin, Gastrin; Hemmung durch Somatostatin und Prostaglandin E 2 (PGE 2 ). Nebenzellen (NZ) und Oberflächenepithel (OEp) bilden einen Schleimteppich. Die Muzinsekretion wird u.a. durch PGE 2 stimuliert. HCO 3 wird mit dem Blutstrom dem OEp zugeführt und von diesem in die aufliegende Schleimschicht sezerniert (Abpufferung der Protonen innerhalb der Schleimschicht). Mi, Miaus: Lüllmann-Rauch, Histologie (ISBN ) 2009 Georg Thieme Verlag KG

11 .3 Magen 377 zellbildung (Perniziöse Anämie); diese ist Folge der mangelhaften Resorption von Vitamin B 12 (S. 387), das für die Blutzellbildung unentbehrlich ist. Die Hauptzellen sezernieren Pepsinogene. Dies sind inaktive Vorstufen ( Zymogene ) von verschiedenen proteolytischen Enzymen des Magensaftes, die als Pepsine zusammengefasst werden. Die Hauptzellen sind reich an rauem ER (LM- Äquivalent: basophiles Zytoplasma). Bis zur Exozytose werden die Pepsinogene in Sekretgranula (Zymogengranula) gelagert, nach der Ausschüttung werden sie im sauren Milieu des Magensaftes durch Abspaltung einer Peptidkette aktiviert. Die Hauptzellen werden vor allem durch den Parasympathikus sowie durch Gastrin stimuliert. Zellerneuerung. Die Zellen des Oberflächenepithels haben eine Lebensdauer von nur 3 6 Tagen. Der kontinuierliche Nachschub von Ersatzzellen geht von undifferenzierten Stammzellen aus, die im Isthmus und im obersten Teil des Drüsenhalses sitzen. Auch die Drüsenzellen müssen ersetzt werden, allerdings leben sie länger (Wochen) als die Oberflächenzellen. Drüsen der Pars cardiaca und Pars pylorica Am Mageneingang liegt eine 1 3 cm schmale Zone (Pars cardiaca), deren Schleimhaut spezielle Drüsen besitzt: Kardiadrüsen. Sie enthalten nur einen Typ von mukösen Zellen, die für eine Schleimbarriere zwischen dem sauren Magenmilieu und dem Ösophagus sorgen. Dem Magenausgang ist eine breitere Zone (Pars pylorica) mit ebenfalls rein mukösen Drüsen vorgelagert: Pylorusdrüsen (Abb..7). Die Schleimhaut der Pars pylorica ist durch folgende Merkmale von derjenigen in Corpus/Fundus zu unterscheiden: (a) Die Foveolae sind wesentlich tiefer, sie können fast die halbe Höhe der Mukosa einnehmen; (b) die Drüsen sind stark gewunden (viele Querschnitte von Drüsenschläuchen) und enthalten nur einen Typ von mukösen Zellen (Produktion von MUC6); (c) in der Lamina propria liegen häufig einzelne Lymphfollikel. Mit geeigneten Methoden lassen sich in den Drüsen außerdem endokrine Zellen (G-Zellen, S. 440) darstellen. Sie sezernieren Gastrin, ein Peptidhormon, das über den Blutweg die ECL-, Parietal- und Hauptzellen erreicht und stimuliert. Die G-Zellen ihrerseits werden durch das ENS (S. 369) und chemische Reize aus dem Magenlumen (Proteinbruchstücke) stimuliert. Lymphfollikel sind zwar häufig in der Pylorus-Mukosa zu beobachten. Nach heutiger Kenntnis enthält die Mukosa des gesunden Magens jedoch keine Lymphfollikel. Ihr Vorkommen ist vielmehr Folge einer Infektion mit Helicobacter pylori, einem Bakterium, das zwischen Schleimteppich und Oberflächenepithel lebt und sich an die im Magen herrschenden Extrembedingungen angepasst hat (s.u.).

12 378 Speiseröhre und Magen-Darm-Kanal Z Z tochondrium. tj, Tight junction. Fo Fo Fo Mu LyF SMu BDr Mm PyDr RM GZ a Duodenum Pylorus b Abb.. 7 Pars pylorica. a Übergang Pylorus/Duodenum (Mensch). Grenze durch senkrechte gestrichelte Linie markiert. Der Verlauf der Muscularis mucosae (Mm, gestrichelt) zeigt die Grenze zwischen Mukosa (Mu) und Submukosa (SMu) an. In der Pylorus-Schleimhaut nehmen die Foveolae (Fo) fast die halbe Schichthöhe ein, die Pylorus-Drüsen (PyDr) sind geknäuelt und bestehen aus mukösen (hellen) Zellen (alles Unterscheidungsmerkmale gegenüber der Fundus/Corpus-Schleimhaut). Die Brunner-Drüsen (BDr) des Duodenum liegen überwiegend in der Submukosa. LyF, Lymphfollikel. RM, Ringmuskelschicht. Z, Zotten (verbogen). H.E. b Gastrin-Zellen (GZ, braun gefärbt) in Pylorus-Drüse (Ratte). Immunhistochemische Darstellung von Gastrin, Hämalaun. Vergr. etwa 15fach (a), 320fach (b). Schutzmechanismen der Magenschleimhaut Für den Schutz der Mukosa vor den aggressiven Komponenten (Säure, Pepsine) des Magensaftes sind mehrere Faktoren verantwortlich: (a) Intakte Regulierung der Drüsenaktivitäten durch neuronale Einflüsse und Enterohormone; (b) lokale Faktoren wie der bedeckende Schleimteppich, der Blutfluss in den Propria-Gefäßen, die Sekretion von Bikarbonat und die kontinuierliche Zellerneuerung. Der Schleimteppich wird oben abgenutzt und von unten durch Oberflächenepithel und Drüsenzellen kontinuierlich nachgeliefert. Er stellt eine ruhige Zone dar, in der die Protonen durch Bikarbonat (Abb.. 6) abgepuffert werden, ehe sie das Oberflächenepithel erreichen. Außerdem wirkt das molekulare Netz der Muzine als Diffusionshindernis für Pepsine, sodass diese nicht bis zum Oberflächenepithel vordringen. Die Schleimproduktion wird u.a. durch das Darmhormon Sekretin sowie Prostaglandin PGE 2 stimuliert (daher die Möglichkeit von Magenschleimhaut-Läsionen bei Einnahme von Prostaglandinsynthese-Hemmern, z.b. Acetylsalizylsäure, ASS). Ulkus. Eine Läsion, die über die Muscularis mucosae hinaus bis in die Submukosa reicht, ist ein Ulkus (Geschwür); im Gegensatz zu einer Erosion, die auf die Mukosa beschränkt ist. Ulzera bilden sich nicht nur im Magen sondern fünfmal häufiger im

13 .4 Dünndarm 379 Duodenum (S. 386). Die Ulkusentstehung beruht stets auf einem Ungleichgewicht zwischen den aggressiven und den protektiven Kräften. Ein Faktor, der besonders zum Ulcus duodeni beiträgt, ist die Infektion der Magenmukosa mit Helicobacter pylori. Das Bakterium induziert Entzündungsvorgänge, die z.b. verstärkte Säurebildung nach sich ziehen (u.a. wegen fehlender Inhibition durch Somatostatin nach Untergang von D-Zellen). Folge: Überflutung des Duodenum mit Magensäure. Therapie: Drosselung der Säureproduktion (z.b. mit Hemmstoffen der Protonenpumpe) und Ausrottung ( Eradikation ) der Infektion mittels Antibiotika. Mikroskopierhilfe: Zuverlässige histologische Merkmale zur Unterscheidung der Magenregionen Corpus/Fundus: Drüsen mit verschiedenen Zelltypen: Nebenzellen blass, Parietalzellen azidophil und nach basal vorgebuckelt, Hauptzellen basophil. Kardia: Drüsen mit nur einem Typ von mukösen (blassen) Zellen. Pylorus: Foveolae tiefer als in den anderen Magenregionen, Drüsen geknäuelt und mit nur einem Typ von mukösen (blassen) Zellen versehen. Dicke Ringmuskelschicht. Verwechslungsmöglichkeiten Pylorus (Py)/Duodenum (Duod) (Pars superior): Tiefe Foveolae (Py) und Zwischenräume zwischen den Zotten (Duod) nicht verwechseln! Lage der Drüsen beachten! Py: Drüsen oberhalb der Muscularis mucosae, d.h. in der Schleimhaut. Duod: Brunner-Drüsen überwiegend unterhalb der Muscularis mucosae, d.h. in der Submukosa. Besonders bei Präparaten, die Pylorus und Duodenum enthalten (vgl. Abb..7), ist die Identifizierung der Muscularis mucosae wichtig für die histologische Analyse. Derartige Präparate kommen in der Pathohistologie öfters vor, da dieser Bereich der häufigste Sitz von Magen- bzw. Duodenalulzera ist..4 Dünndarm Der Dünndarm (Länge ca. 3 m) dient der Verdauung und Resorption der Nahrungsstoffe. Er beginnt jenseits des Pylorus, gliedert sich in Duodenum (Zwölffingerdarm), Jejunum und Ileum. DieVerdauung, also die enzymatische Spaltung der in der Nahrung enthaltenen Makromoleküle zu kleineren Bruchstücken, spielt sich zunächst im Lumen des Dünndarms ab. Die letzten Spaltungsschritte zur Freisetzung der Einzelbausteine sowie deren Resorption (selektive Durchschleusung durch die Epithelbarriere) laufen an der Oberfläche der Schleimhaut ab. Diese ist durch Falten, Zotten und Mikrovilli enorm vergrößert und wird auf m 2 geschätzt. Der Dünndarm ist von einschichtigem Zylinderepithel mit Bürstensaum (Enterozyten) und Becherzellen ausgekleidet.