Optimale Umgebung für die Enzymwirkung. Optimale Umgebung für Magenenzyme. Welche Umgebung im Magen gilt als Standard, Norm und Abweichungen? Gastritis mit normaler oder erhöhter Sekretionsfunktion. Gruppen von Verdauungsenzymen
Eine wichtige Rolle im Verdauungsprozess spielen Magenenzyme, die durch die Arbeit des Magen-Darm-Trakts entstehen. Das Verdauungssystem ist eines der wichtigsten, da die Funktion des gesamten Körpers von seiner Funktion abhängt. Unter Verdauung versteht man eine Reihe chemischer und physikalischer Prozesse, durch deren Wechselwirkung verschiedene notwendige Verbindungen, die mit der Nahrung in den Körper gelangen, in einfachere Verbindungen zerlegt werden.
Grundlagen der menschlichen Verdauung
Die Mundhöhle ist der Ausgangspunkt des Verdauungsprozesses und der Dickdarm ist der Endpunkt. Gleichzeitig besteht die Verdauung in ihrer Struktur aus zwei Hauptkomponenten: der mechanischen und chemischen Verarbeitung der Nahrung, die in den Körper gelangt. Am Anfang steht eine mechanische Art der Verarbeitung, die das Mahlen und Mahlen der Lebensmittel umfasst.
Der Magen-Darm-Trakt verarbeitet die Nahrung durch Peristaltik, was die Durchmischung fördert. Der chemische Prozess der Speisebreiverarbeitung umfasst Speichelfluss, bei dem Kohlenhydrate abgebaut werden und die in den Körper gelangende Nahrung mit verschiedenen Vitaminen gesättigt wird. In der Magenhöhle wird leicht verarbeiteter Speisebrei Salzsäure ausgesetzt, was den Abbau von Mikroelementen beschleunigt. Danach beginnen die Substanzen mit verschiedenen Enzymen zu interagieren, die durch die Arbeit der Bauchspeicheldrüse und anderer Organe entstehen.
Was sind die Verdauungsenzyme des Magens?
Im Magen des Patienten werden hauptsächlich Eiweißpartikel und Fette abgebaut. Als Hauptbestandteile des Abbaus von Proteinen und anderen Partikeln gelten verschiedene Enzyme sowie Salzsäure, die von der Schleimhaut produziert werden. Alle diese Bestandteile zusammen werden Magensaft genannt. Im Magen-Darm-Trakt werden alle für den Körper notwendigen Mikroelemente verdaut und aufgenommen. Gleichzeitig gelangen die für die Verdauung notwendigen Enzyme aus der Leber, den Speicheldrüsen und der Bauchspeicheldrüse in den Darm.
Die obere Darmschicht ist mit vielen sekretorischen Zellen bedeckt, die Schleim absondern, der Vitamine, Enzyme und tiefere Schichten schützt. Die Hauptaufgabe des Schleims besteht darin, Bedingungen für eine leichtere Bewegung der Nahrung in den Darmbereich zu schaffen. Darüber hinaus erfüllt es eine Schutzfunktion, die darin besteht, chemische Verbindungen abzuwehren. So können pro Tag etwa 7 Liter Verdauungssäfte, zu denen Verdauungsenzyme und Schleim gehören, produziert werden.
Es gibt eine Vielzahl von Faktoren, die die sekretorischen Prozesse von Enzymen beschleunigen oder verlangsamen. Jegliche Störungen im Körper führen dazu, dass Enzyme in falschen Mengen freigesetzt werden, was zu einer Verschlechterung des Verdauungsprozesses führt.
Arten von Enzymen und ihre Beschreibung
In allen Teilen des Magen-Darm-Trakts werden Enzyme ausgeschüttet, die den Verdauungsprozess fördern. Sie beschleunigen und verbessern die Verarbeitung des Speisebrei erheblich und spalten verschiedene Verbindungen auf. Wenn sich jedoch ihre Anzahl ändert, kann dies auf das Vorhandensein von Krankheiten im Körper hinweisen. Enzyme können eine oder mehrere Funktionen erfüllen. Je nach Standort werden mehrere Arten unterschieden.
Im Mund produzierte Enzyme
- Eines der in der Mundhöhle produzierten Enzyme ist Ptyalin, das Kohlenhydrate spaltet. Darüber hinaus bleibt seine Aktivität in einer leicht alkalischen Umgebung bei einer Temperatur von etwa 38 Grad erhalten.
- Der nächste Typ sind die Elemente Amylase und Maltase, die die Disaccharide von Maltose in Glucose abbauen. Sie bleiben unter den gleichen Bedingungen wie Ptyalin aktiv. Das Enzym kann in der Struktur von Blut, Leber oder Speichel gefunden werden. Dank ihrer Arbeit beginnen verschiedene Früchte schnell in der Mundhöhle verdaut zu werden, die dann in leichterer Form in den Magen gelangen.
In der Magenhöhle produzierte Enzyme
- Das erste proteolytische Enzym ist Pepsin, durch das Protein abgebaut wird. Seine ursprüngliche Form ist Pepsinogen, das aufgrund der Tatsache, dass es einen zusätzlichen Teil enthält, inaktiv ist. Bei Einwirkung von Salzsäure beginnt sich dieser Teil abzutrennen, was letztendlich zur Bildung von Pepsin führt, das in verschiedene Typen unterteilt ist (z. B. Pepsin A, Gastricsin, Pepsin B). Pepsine dissoziieren so, dass sich die dabei gebildeten Proteine leicht in Wasser lösen können. Danach wandern die verarbeiteten Massen in den Darmbereich, wo der Verdauungsprozess abgeschlossen wird. Hier werden absolut alle zuvor produzierten proteolytischen Enzyme endgültig absorbiert.
- Lipase ist ein Enzym, das Fett (Lipide) abbaut. Bei Erwachsenen ist dieses Element jedoch nicht so wichtig wie in der Kindheit. Aufgrund der hohen Temperatur und der Peristaltik zerfallen die Verbindungen in kleinere Elemente, unter deren Einfluss die Wirksamkeit der enzymatischen Wirkung zunimmt. Dies trägt dazu bei, die Verdauung von Fettverbindungen im Darm zu vereinfachen.
- Im menschlichen Magen erhöht es die Aktivität von Enzymen durch die Produktion von Salzsäure, die als anorganisches Element gilt und eine der Hauptrollen im Verdauungsprozess spielt. Es fördert die Zerstörung von Proteinen und aktiviert die Aktivität der aufgeführten Substanzen. Gleichzeitig desinfiziert die Säure den Magenbereich perfekt und verhindert so die Vermehrung von Bakterien, die in Zukunft zur Fäulnis der Nahrungsmassen führen können.
Welche Folgen hat ein Enzymmangel?
Patienten, die Alkohol missbrauchen, leiden häufig unter einem Enzymmangel.
Elemente, die den Verdauungsprozess unterstützen, können im Körper in Mengen enthalten sein, die von der Norm abweichen. Am häufigsten wird dies beobachtet, wenn der Patient alkoholische Getränke, fetthaltige, geräucherte und salzige Lebensmittel oder Rauchen missbraucht. Dadurch entwickeln sich verschiedene Erkrankungen des Verdauungstraktes, die einer sofortigen Behandlung bedürfen.
Zunächst verspürt der Patient Sodbrennen, Blähungen und unangenehmes Aufstoßen. In diesem Fall darf das letzte Zeichen nicht berücksichtigt werden, wenn es einmalig aufgetreten ist. Darüber hinaus kann es aufgrund der Wirkung des Pilzes zu einer übermäßigen Produktion verschiedener Enzyme kommen. Seine Aktivität trägt zu Verdauungsproblemen bei, die zu pathologischem Aufstoßen führen. Dies beginnt jedoch häufig bei der Einnahme von Antibiotika, wodurch die Mikroflora abstirbt und sich eine Dysbiose entwickelt. Um unangenehme Symptome zu beseitigen, müssen Sie Ihre Ernährung normalisieren, indem Sie Lebensmittel aus ihr entfernen, die die Gasproduktion erhöhen.
Wie behandelt man die Erkrankung richtig?
Welche Behandlungen gibt es für die Erkrankung? Diese Frage stellen sich viele Patienten, die Probleme mit dem Verdauungstrakt haben. Aber jeder Mensch muss bedenken: Nur ein Arzt kann Ihnen sagen, welches Medikament unter Berücksichtigung der individuellen Eigenschaften des Körpers besser geeignet ist.
Dies können verschiedene Medikamente sein, die die Produktion von Enzymen normalisieren (z. B. Mezim) und auch das Magen-Darm-Milieu wiederherstellen (Lactiale, das den Magen-Darm-Trakt mit nützlicher Flora anreichert). Jede Krankheit lässt sich immer leichter verhindern. Um dies zu erreichen, müssen Sie einen aktiven Lebensstil führen, auf Ihre Ernährung achten, keinen Alkohol missbrauchen und nicht rauchen.
Kommentare:
- Klassifizierung von Enzymen
- Krankheiten aufgrund unzureichender Enzymproduktion
- Zusätzliche Empfehlungen
Magenenzyme sind chemische Substanzen, die als Katalysatoren wirken und an allen Stoffwechselprozessen beteiligt sind, was es ermöglicht, alle Reaktionen bei der Verdauung von Nahrungsmitteln tausendfach zu beschleunigen und zu verbessern. Eine Veränderung der Enzymmenge im Körper weist auf die Entstehung von Krankheiten hin. Enzyme können entweder für eine Reaktion oder für mehrere Prozesse verantwortlich sein, die im Magen ablaufen, wenn Nahrung in den Magen gelangt.
Die Aktivität der Magenenzyme hängt von einer Reihe von Faktoren ab: Temperatur, Menge und Zusammensetzung der Nahrung, pH-Wert der Umgebung, Vorhandensein von Salzen und anderen Verunreinigungen. Die optimale Temperatur, bei der die enzymatische Aktivität am höchsten ist, liegt bei 38 – 45 °C. Bei niedrigeren Temperaturen nimmt ihre Aktivität ab, da Enzyme Proteine enthalten und bei höheren oder niedrigeren Temperaturen zerstört werden.
Der abgesonderte Speichel enthält Verdauungsenzyme. Und sie gelangen in den Magen, gleichzeitig werden sie in die Arbeit einbezogen, die wiederum Enzyme produzieren und darauf warten, dass Nahrung in den Magen gelangt. Es ist jedoch zu beachten, dass bestimmte Lebensmittel Verdauungsenzyme absondern und alle Gerüche und Geschmäcker dieser Lebensmittel vom Gehirn gespeichert werden. Dabei werden genau die Enzyme freigesetzt, die zur Verdauung allein dieser Nahrung notwendig sind.
Klassifizierung von Enzymen
Enzyme können nach den sechs Arten von Reaktionen, die sie katalysieren, klassifiziert werden. Sie werden in Oxidoreduktasen unterteilt, dies können Alkoholdehydrogenase und Katalase sein, sie sind an Redoxreaktionen beteiligt.
Die zweite Gruppe sind Transferasen, die die Übertragung eines Moleküls auf ein anderes erleichtern. Die dritte bewirkt die Hydrolyse aller chemischen Bindungen, und dazu gehören Enzyme wie Lipoproteinlipase, Amylase, Trypsin, Pepsin und Esterase.
Die vierte Gruppe umfasst Lyasen, die das Aufbrechen chemischer Bindungen beschleunigen, die fünfte Gruppe sind Isomere, die die geometrischen Konfigurationen im Molekül verändern. Letzteres ist eine Ligase, die die Hydrolyse von Adinazintriphosphorsäure bildet.
Es ist zu beachten, dass Enzyme eine hohe selektive Fähigkeit haben, daher gibt es Enzyme, die nur zum Abbau von Proteinen beitragen, darunter Protease, Pepsin, Chymotrypsin und Trypsin. Sie alle sind an der Verdauung des Nahrungsbolus im Magen beteiligt.
Die Enzyme, die Fette abbauen, sind Gallensäuren und Lipase, während die Gallensäure nach der Alkalisierung des Nahrungsbolus in den Zwölffingerdarm gelangt und aus der sauren Umgebung in den Magen gelangt.
Am Abbau kohlenhydrathaltiger Lebensmittel sind Enzyme wie Maltase, Saccharose, Laktose und Amylase beteiligt.
Die Verdauung der Nahrung beginnt in der Mundhöhle, wenn sie mit Hilfe der Zähne zerkleinert und gleichzeitig von Speichel umhüllt wird, der Enzyme enthält, die Zucker abbauen (dies ist Maltriose, Maltose sowie ein Enzym, das Zucker abbaut). Stärke, das ist Ptyalin oder Alpha-Amylase).
Im Magen wird ein Enzym namens Pepsin ausgeschüttet; es hilft beim Abbau von Proteinen und wandelt sie in Peptide um, wodurch die Verdauung verbessert werden kann.
Gelatinase wird abgesondert und zersetzt Kollagen und Gelatine, die hauptsächlich in Fleischprodukten enthalten sind.
Amylase, die im Magen vorhanden ist, ist in der Lage, Stärke abzubauen, hat jedoch im Vergleich zur Amylase der Speicheldrüsen keine große Bedeutung.
Magenlipase ist in der Lage, Tributyrinöle abzubauen, spielt aber auch bei der Verdauung eine untergeordnete Rolle. Es ist bekannt, dass der Mensch den Verdauungsprozess braucht, damit er alle für sein Leben notwendigen Nährstoffe (Kohlenhydrate, Fette, Proteine, Vitamine, Mikroelemente) erhält. Bei Magenstörungen können Magenenzyme eingesetzt werden, die die Verdauung, insbesondere von Proteinen, deutlich verbessern. Dazu gehören Festal, Mezim Forte, Digestal, Panzinorm und andere.
Enzyme für den Magen können in Form von natürlichem Magensaft vorliegen, zu dem die Enzyme Abomin, Pepsidil, Acedin-Pepsin und Pepsin gehören.
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Krankheiten aufgrund unzureichender Enzymproduktion
Es ist bekannt, dass Stoffe, die in den Magenwänden abgesondert werden, eine entscheidende Rolle im Verdauungssystem spielen. Wenn ihre Sekretion unzureichend ist, kann dies durch Rauchen, Alkoholkonsum sowie den Verzehr von fetthaltigen, geräucherten und salzigen Lebensmitteln verursacht werden. Es entwickeln sich Magen-Darm-Erkrankungen.
Das erste Anzeichen einer unzureichenden Enzymsekretion im Magen äußert sich in Sodbrennen, Blähungen und Aufstoßen, die sich in Form einer unwillkürlichen Freisetzung von Gasen aus dem Mund äußern. Aufstoßen kann jedoch als normal angesehen werden, da die Nahrung mit Hilfe verdaut wird von Säuren. Gase treten auf und entweichen.
Allerdings kann es sich hierbei um einen Einzelfall handeln, doch eine starke Gasfreisetzung aus dem Magen kann auf eine unzureichende Produktion von Enzymen zurückzuführen sein, die die Verdauung erheblich beeinträchtigt. Eine Person beginnt nicht nur unter Aufstoßen, sondern auch unter Blähungen zu leiden.
Neben einer unzureichenden Produktion von Elementen im Magen kann es auch zu einer übermäßigen Produktion kommen, die durch einen Hefepilz der Gattung Candida verursacht wird. Dies führt zu Verdauungsstörungen und pathologischem Aufstoßen. Solche Prozesse treten normalerweise nach einer Antibiotikatherapie auf, wenn die natürliche Flora gestört ist und sich eine Dysbakteriose entwickeln kann.
Wenn saures Aufstoßen auftritt, deutet dies auf die Entwicklung eines Magengeschwürs oder einer Gastritis hin, insbesondere bei erhöhter Magensäure.
Um Aufstoßen zu vermeiden, sollten Sie Ihre Ernährung normalisieren, alle Lebensmittel ausschließen, die zu einer erhöhten Gasbildung führen, und Medikamente einnehmen, die die Produktion von Enzymen normalisieren.
Die Verdauung ist ein komplexer mehrstufiger physiologischer Prozess, bei dem Nahrung (eine Energie- und Nährstoffquelle für den Körper), die in den Verdauungstrakt gelangt, einer mechanischen und chemischen Verarbeitung unterzogen wird.
Merkmale des Verdauungsprozesses
Die Verdauung von Nahrungsmitteln umfasst mechanische (Befeuchtung und Mahlen) und chemische Verarbeitung. Der chemische Prozess umfasst eine Reihe aufeinanderfolgender Schritte, bei denen komplexe Substanzen in einfachere Elemente zerlegt werden, die dann vom Blut absorbiert werden.
Arten von Gerinnungsgerinnseln und Enzymen
Es gibt drei Arten von Enzymen.
Durch Fermentation hergestelltes Chymosin
Der Aktivierungsprozess erfolgt je nach Enzym und Bedingungen durch eine mono- oder bimolekulare Reaktion. Dies weist darauf hin, dass bei immunchemischen Kreuzreaktionen in den meisten Fällen mindestens 85 % der Aminosäuren identisch sein müssen.Das Enzym hat hauptsächlich Endopeptidaktivität und sehr wenig Exopeptidaktivität, was auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass das aktive Zentrum umfangreich ist und sieben Aminosäurereste enthalten kann. Aus diesem Grund weist es eine komplexe Spezifität auf und das Enzym scheint unspezifisch zu sein. Einige existierende Asparaginproteasen verfügen über molekulare Varianten mit mehr oder weniger enzymatischen Zusammensetzungen, wobei die Mikroheterogenität mehr oder weniger durch den Satz gerinnungsfördernder Enzyme ausgedrückt wird. Mikroheterogenität führt zu Glykolyse, Phosphorylierung, Desamidierung oder teilweiser Proteolyse.
Dies geschieht unter obligatorischer Beteiligung von Enzymen, die Prozesse im Körper beschleunigen. Katalysatoren werden produziert und sind Teil der Säfte, die sie absondern. Die Bildung von Enzymen hängt davon ab, welches Milieu sich zu einem bestimmten Zeitpunkt im Magen, in der Mundhöhle und in anderen Teilen des Verdauungstrakts etabliert.
Nach dem Passieren von Mund, Rachen und Speiseröhre gelangt die Nahrung in Form einer Mischung aus Flüssigkeit und zerkleinertem Fleisch in den Magen. Diese Mischung verwandelt sich unter dem Einfluss von Magensaft in eine flüssige und halbflüssige Masse, die gründlich vermischt wird aufgrund der Peristaltik der Wände. Anschließend gelangt es in den Zwölffingerdarm, wo es von Enzymen weiterverarbeitet wird.
Spezifische molekulare Aspekte
Es zeichnet sich durch eine hohe Spezifität der Milchkoagulation und in der Regel eine geringe proteolytische Aktivität aus. Quimogen, auch Prochymosin genannt, wird durch Säurebehandlung in ein aktives Enzym umgewandelt. Dies geschieht durch das Pseudochymosin-Zwischenprodukt bei pH 2, wo die Aktivierungsrate schnell ist, das sich bei hohem pH-Wert in Chymosin umwandelt. Sie zeichnen sich durch ein hohes Maß an proteolytischer Aktivität und Beständigkeit gegen Wärmebehandlung aus. Diese Enzyme sind homolog, weisen jedoch unterschiedliche Spezifitäten auf. . Die Verdauung von Nahrungsmitteln erfolgt durch eine als Hydrolyse bezeichnete Reaktion, bei der bestimmte Stoffe unter Beteiligung von Wassermolekülen abgebaut werden.
Die Art der Nahrung bestimmt, welches Milieu im Mund und Magen entsteht. Normalerweise herrscht in der Mundhöhle ein leicht alkalisches Milieu. Früchte und Säfte bewirken einen Abfall des pH-Wertes der Mundflüssigkeit (3,0) und die Bildung eines sauren Milieus. Ammonium- und harnstoffhaltige Produkte (Menthol, Käse, Nüsse) können dazu führen, dass die Speichelreaktion alkalisch wird (pH 8,0).
Struktur des Magens
Der Magen ist ein Hohlorgan, in dem Nahrung gespeichert, teilweise verdaut und aufgenommen wird. Das Organ liegt in der oberen Hälfte der Bauchhöhle. Wenn Sie eine vertikale Linie durch Nabel und Brust ziehen, liegen etwa 3/4 des Magens links davon. Bei einem Erwachsenen beträgt das Magenvolumen durchschnittlich 2-3 Liter. Bei der Aufnahme einer großen Nahrungsmenge nimmt sie zu, bei Hungersnot nimmt sie ab.
Diese Hydrolysereaktionen werden durch Enzyme katalysiert, die üblicherweise als hydrolytische Enzyme bezeichnet werden. Verdauungsenzyme sind biologische Katalysatoren, die in den Organen des Verdauungssystems freigesetzt werden und chemische Reaktionen fördern, die in Lebensmitteln vorhandene Moleküle, kleinere organische Verbindungen, reduzieren und es ihnen ermöglichen, vom Körper aufgenommen und verwertet zu werden.
Verdauungsenzyme werden nach dem Substrat benannt, auf das sie wirken, seien es Kohlenhydrate, Lipide oder Proteine. Protease-Carbohydrase, Lipase-Nuklease, Maltase-Amylase. . Enzyme sind sehr große und komplexe Proteinmoleküle, die als Katalysatoren bei biochemischen Reaktionen fungieren. Sie wirken auf Stärke, indem sie verschiedene Produkte freisetzen, darunter Dextrine und nach und nach kleine Polymere, die aus Glucoseeinheiten bestehen. Amylase wird im Speichel und in der Bauchspeicheldrüse produziert und auch von verschiedenen Pilzen, Bakterien und Gemüse produziert.
Die Form des Magens kann sich je nach Füllung mit Nahrung und Gasen sowie je nach Zustand benachbarter Organe verändern: Bauchspeicheldrüse, Leber, Darm. Die Form des Magens wird auch durch den Tonus seiner Wände beeinflusst.
Der Magen ist ein erweiterter Teil des Verdauungstraktes. Am Eingang befindet sich ein Schließmuskel (Pylorusklappe), der es der Nahrung ermöglicht, portionsweise von der Speiseröhre in den Magen zu gelangen. Der Teil neben dem Eingang zur Speiseröhre wird Herzteil genannt. Links davon befindet sich der Magenfundus. Der mittlere Teil wird „Magenkörper“ genannt.
Amylasen werden in zwei Gruppen eingeteilt: Endoamylasen und Exoamylasen. Endoamylasen katalysieren die zufällige Hydrolyse im Stärkemolekül. Exoamylasen hydrolysieren ausschließlich -1,4-glycosidische Bindungen wie α-Amylase oder sowohl α-1,4- als auch α-1,6-Bindungen wie Amyloglucosidase und Glycosidase. Amylase fungiert wie alle anderen Enzyme als Katalysator, was bedeutet, dass sie durch die Reaktion nicht verändert wird, sondern sie erleichtert, wodurch die dafür erforderliche Energiemenge reduziert wird. Amylase verdaut Stärke durch Katalyse der Hydrolyse, also der Zerstörung durch Zugabe eines Moleküls Wasser.
Zwischen dem Antrum (Ende) des Organs und dem Zwölffingerdarm befindet sich ein weiterer Pylorus. Sein Öffnen und Schließen wird durch chemische Reize gesteuert, die vom Dünndarm abgegeben werden.
Merkmale der Struktur der Magenwand
Die Magenwand ist mit drei Schichten ausgekleidet. Die innere Schicht ist die Schleimhaut. Es bildet Falten und seine gesamte Oberfläche ist mit Drüsen bedeckt (insgesamt etwa 35 Millionen), die Magensaft und Verdauungsenzyme absondern, die für die chemische Verarbeitung von Nahrungsmitteln bestimmt sind. Die Aktivität dieser Drüsen bestimmt, welches Milieu im Magen – alkalisch oder sauer – in einem bestimmten Zeitraum entsteht.
Somit entsteht in Maltose Stärke plus Wasser. Andere Enzyme spalten die Maltose dann in Glukose auf, die durch die Wände des Dünndarms aufgenommen und, sobald sie in die Leber gelangt ist, als Energie genutzt wird. Zusätzlich zum katalytischen Abbau von Stärkemolekülen ist die Pilz-Alpha-Amylase ein Multienzym, das mehr als 30 enzymatische Funktionen ausführen kann, darunter den Abbau von Fett- und Proteinmolekülen. Es ist außerdem in der Lage, das 450-fache seines Eigengewichts an Stärke in Maltose umzuwandeln. -Amylase katalysiert die Hydrolyse von Fetten und wandelt sie in Glycerin und Fettsäuren, Proteine in Proteosen und Stärkederivate in Dextrin und einfachere Zucker um.
Die Submukosa hat eine ziemlich dicke Struktur, die von Nerven und Gefäßen durchzogen ist.
Die dritte Schicht ist eine leistungsstarke Membran, die aus glatten Muskelfasern besteht, die für die Verarbeitung und Förderung von Nahrungsmitteln notwendig sind.
Die Außenseite des Magens ist mit einer dichten Membran bedeckt – dem Peritoneum.
Es hat einen Aktivitäts-pH-Wert nahe 7. Indikationen:? -Amylase beschleunigt und erleichtert die Verdauung von Stärke, Fetten und Proteinen. Dadurch kann es die Nahrungsverwertung des Körpers steigern und unter anderem zur Behandlung von Pankreassekretionsmangel und chronischer Pankreasentzündung eingesetzt werden.
Gegenanzeigen: Sollte nicht an Patienten mit bekannter Überempfindlichkeit gegen das Pilzenzym verabreicht werden. Nebenwirkungen: Möglichkeit allergischer Reaktionen bei Personen mit Überempfindlichkeit gegen das Pilzenzym. Lipasen können pflanzlichen, porcinen oder mikrobiellen Ursprungs sein, wobei letzteres einen erheblichen Vorteil hat. Lipase ist ein Enzym, das bei einem Produktionsmangel in der Bauchspeicheldrüse hilfreich ist und dessen Ergänzung bei Verdauungsstörungen, Zöliakie, Mukoviszidose und Morbus Crohn hilfreich sein kann.
Magensaft: Zusammensetzung und Eigenschaften
Die Hauptrolle in der Verdauungsphase spielt der Magensaft. Die Drüsen des Magens sind in ihrer Struktur vielfältig, die Hauptrolle bei der Bildung der Magenflüssigkeit spielen jedoch Zellen, die Pepsinogen, Salzsäure und Schleimstoffe (Schleim) absondern.
Lipase ist für den Abbau und die Aufnahme von Fetten im Darm verantwortlich. Lipase ist ein Enzym, das für die Aufnahme und Verdauung von Nährstoffen im Darm unerlässlich ist und für den Abbau von Lipiden, insbesondere Triglyceriden, verantwortlich ist. Lipase ermöglicht es dem Körper, Nahrung leichter aufzunehmen, indem es die Nährstoffe auf einem angemessenen Niveau hält. Im menschlichen Körper wird Lipase hauptsächlich in der Bauchspeicheldrüse produziert, aber auch in der Mundhöhle und im Magen abgesondert. Die meisten Menschen produzieren ausreichende Mengen an Pankreaslipase.
Bei chronischen Verdauungsstörungen kann die Einnahme von Lipase-Ergänzungsmitteln ratsam sein. In einer Studie mit 18 Personen wurde gezeigt, dass Nahrungsergänzungsmittel, die Lipase und andere Pankreasenzyme enthalten, Magendruck, Tränenfluss, Blähungen und Beschwerden nach dem Verzehr einer fettreichen Mahlzeit reduzieren. Da einige dieser Symptome mit dem Reizdarmsyndrom verbunden sind, kann es bei manchen Menschen mit dieser Erkrankung durch die Anwendung von Pankreasenzymen zu einer Besserung kommen.
Verdauungssaft ist eine farb- und geruchlose Flüssigkeit und bestimmt, welches Milieu im Magen sein sollte. Es hat eine ausgeprägte saure Reaktion. Bei der Durchführung einer Studie zur Erkennung von Pathologien kann ein Spezialist leicht feststellen, welche Umgebung in einem leeren (nüchternen) Magen herrscht. Dabei wird berücksichtigt, dass der Säuregehalt von Saft auf nüchternen Magen normalerweise relativ niedrig ist, bei Anregung der Sekretion jedoch deutlich ansteigt.
Untersuchungen deuten darauf hin, dass Lipase bei Zöliakie von Nutzen sein kann, einer Erkrankung, bei der Gluten aus der Nahrung Schäden im Darmtrakt verursacht. Zu den Symptomen zählen Bauchschmerzen, Gewichtsverlust und Müdigkeit. In einer Studie mit 40 Kindern mit Zöliakie zeigten diejenigen, die eine Bauchspeicheldrüsentherapie erhielten, im Vergleich zur Placebogruppe eine leichte Gewichtszunahme. Menschen mit Pankreasinsuffizienz und Mukoviszidose benötigen häufig Lipase und andere Enzympräparate. Menschen mit Zöliakie, Morbus Crohn oder Verdauungsstörungen können einen Mangel an Pankreasenzymen, einschließlich Lipase, aufweisen.
Wer sich normal ernährt, produziert tagsüber 1,5-2,5 Liter Magensaft. Der Hauptprozess im Magen ist der anfängliche Abbau von Proteinen. Da Magensaft die Sekretion von Katalysatoren für den Verdauungsprozess beeinflusst, wird deutlich, in welcher Umgebung die Magenenzyme aktiv sind – in einem sauren Milieu.
Indikationen: Bei Pankreasenzymmangel, Dyspepsie, Mukoviszidose und Zöliakie, Morbus Crohn. Kontraindikationen: Es gibt keine Hinweise in Nachschlagewerken. Nebenwirkungen: Es liegen keine Berichte über Nebenwirkungen bei der oben empfohlenen Dosierung vor.
Vorsichtsmaßnahmen: Lipase sollte nicht gleichzeitig mit Betainhydrochlorid oder Salzsäure eingenommen werden, da diese das Enzym zerstören können. Wechselwirkungen: Sprechen Sie mit Ihrem Arzt, wenn der Patient Orlistat einnimmt, da es die Aktivität von Lipasepräparaten beeinträchtigt und deren Fähigkeit zum Fettabbau blockiert.
Enzyme, die von Drüsen der Magenschleimhaut produziert werden
Pepsin ist das wichtigste Enzym im Verdauungssaft und am Abbau von Proteinen beteiligt. Es entsteht unter dem Einfluss von Salzsäure aus seinem Vorgänger Pepsinogen. Die Wirkung von Pepsin beträgt etwa 95 % des Spaltsaftes. Wie hoch seine Wirkung ist, zeigen konkrete Beispiele: 1 g dieser Substanz reicht aus, um 50 kg Eiweiß zu verdauen und 100.000 Liter Milch in zwei Stunden gerinnen zu lassen.
Es handelt sich um ein von der Bauchspeicheldrüse abgesondertes Enzym, das am Abbau von Proteinen beteiligt ist, die durch die Wirkung von Magenpepsin entstehen. Die Protease wird als Proenzym sezerniert und durch Darmsaft aktiviert. Es wird zusammen mit anderen Pankreas-Amylasen und Propancin-Lipasen verabreicht, wenn die Pankreassekretion abnimmt.
Proteasen sind Enzyme, die Peptidbindungen zwischen Aminosäuren in Proteinen abbauen. Dieser Vorgang wird als proteolytische Spaltung bezeichnet und ist ein üblicher Mechanismus zur Aktivierung oder Inaktivierung von Enzymen, die hauptsächlich an der Verdauung und Blutgerinnung beteiligt sind.
Mucin (Magenschleim) ist ein komplexer Komplex aus Eiweißstoffen. Es bedeckt die gesamte Oberfläche der Magenschleimhaut und schützt sie sowohl vor mechanischer Beschädigung als auch vor Selbstverdauung, da es die Wirkung von Salzsäure abschwächen, also neutralisieren kann.
Lipase ist auch im Magen vorhanden – Magenlipase ist inaktiv und wirkt sich hauptsächlich auf Milchfette aus.
Proteasen kommen natürlicherweise in allen Organismen vor und machen 1–5 % ihres genetischen Inhalts aus. Diese Enzyme sind an einer Vielzahl von Stoffwechselreaktionen beteiligt, von der einfachen Verdauung von Nahrungsproteinen bis hin zu stark regulierten Kaskaden. Proteasen kommen in einer Vielzahl von Mikroorganismen wie Viren, Bakterien, Protozoen, Hefen und Pilzen vor. Die Unfähigkeit pflanzlicher und tierischer Proteasen, den weltweiten Bedarf an Enzymen zu decken, hat zu einem zunehmenden Interesse an Proteasen mikrobiellen Ursprungs geführt.
Mikroorganismen sind aufgrund ihrer hohen biochemischen Vielfalt und einfachen genetischen Manipulation eine ausgezeichnete Quelle für Proteasen. Zahlreiche Proteinasen werden je nach Art von einzelnen Mikroorganismen oder sogar von verschiedenen Stämmen derselben Art produziert. Durch veränderte Kulturbedingungen können auch unterschiedliche Proteinasen vom gleichen Stamm produziert werden.
Ein weiterer erwähnenswerter Stoff ist der Castle-Intrinsic-Faktor, der die Aufnahme von Vitamin B12 fördert. Wir möchten Sie daran erinnern, dass Vitamin B 12 für den Transport von Hämoglobin im Blut notwendig ist.
Die Rolle von Salzsäure bei der Verdauung
Salzsäure aktiviert Enzyme im Magensaft und fördert die Verdauung von Proteinen, da sie diese aufquellen und auflockern. Darüber hinaus tötet es Bakterien ab, die mit der Nahrung in den Körper gelangen. Salzsäure wird in kleinen Dosen freigesetzt, unabhängig von der Umgebung im Magen, ob sich darin Nahrung befindet oder ob er leer ist.
Dosierung: Die Dosis variiert zwischen 600 und 500 Einheiten. Gegenanzeigen: Sollte nicht an Patienten mit bekannter Überempfindlichkeit gegen das bakterielle Enzym verabreicht werden. Nebenwirkungen: Möglichkeit allergischer Reaktionen bei Personen mit Überempfindlichkeit gegen das bakterielle Enzym.
Nehmen Sie 1 bis 2 Kapseln zu jeder Mahlzeit ein. Pepsinogen ist eine inaktive Form des Enzyms. Dieser Vorläufer wird von der Magenschleimhaut abgesondert und muss mit Salzsäure behandelt werden, um aktiv zu werden. Etwa 1 % Pepsinogen kann in den Blutkreislauf gelangen und ein nützlicher Indikator für Magenerkrankungen sein. Insbesondere werden bei der Zweckbestimmung dessen Werte berücksichtigt.
Seine Sekretion hängt jedoch von der Tageszeit ab: Es wurde festgestellt, dass das Minimum der Magensekretion zwischen 7 und 11 Uhr und das Maximum nachts beobachtet wird. Wenn Nahrung in den Magen gelangt, wird die Säuresekretion aufgrund der erhöhten Aktivität des Vagusnervs, der Aufblähung des Magens und der chemischen Wirkung von Nahrungsbestandteilen auf die Schleimhaut angeregt.
Pepsinogen und Pepsin: biologische Rolle und Proteinverdauung
Überwachen Sie die Gesundheit und Funktionalität der Magenschleimhaut; Bewerten Sie das Risiko einer Gastritis. Bestimmen Sie den Anteil der Betroffenen aufgrund bestimmter pathologischer Zustände. Pepsin wird als Zymogen ausgeschieden, also in einer inaktiven Form, die erst nach einer präzisen Strukturveränderung ihre Funktionsfähigkeit erlangt. Insbesondere wandelt die von den Belegzellen des Magens abgesonderte Salzsäure Pepsinogen, seinen Vorläufer in Pepsin, durch einen proteolytischen Schnitt um, was zur Entfernung von etwa vierzig Aminosäuren führt.
Welche Umgebung im Magen gilt als Standard, Norm und Abweichungen?
Wenn man über das Milieu im Magen eines gesunden Menschen spricht, sollte man berücksichtigen, dass verschiedene Teile des Organs unterschiedliche Säurewerte aufweisen. Der höchste Wert liegt also bei 0,86 pH und der minimale bei 8,3. Der Standardindikator für den Säuregehalt im Magenkörper auf nüchternen Magen beträgt 1,5-2,0; Auf der Oberfläche der inneren Schleimschicht beträgt der pH-Wert 1,5 bis 2,0 und in den Tiefen dieser Schicht 7,0. im letzten Teil des Magens variiert zwischen 1,3 und 7,4.
Magenerkrankungen entstehen durch ein Ungleichgewicht von Säureproduktion und Neiolyse und hängen direkt vom Milieu im Magen ab. Wichtig ist, dass die pH-Werte immer normal sind.
Eine längere Hypersekretion von Salzsäure oder eine unzureichende Säureneutralisation führen zu einem Anstieg des Säuregehalts im Magen. In diesem Fall entwickeln sich säureabhängige Pathologien.
Ein niedriger Säuregehalt ist charakteristisch für (Gastroduodenitis) und Krebs. Der Indikator für Gastritis mit niedrigem Säuregehalt liegt bei 5,0 pH oder mehr. Krankheiten entwickeln sich hauptsächlich mit einer Atrophie der Zellen der Magenschleimhaut oder deren Funktionsstörung.
Gastritis mit schwerer sekretorischer Insuffizienz
Die Pathologie tritt bei reifen und älteren Patienten auf. Am häufigsten ist es sekundär, das heißt, es entwickelt sich vor dem Hintergrund einer anderen Krankheit, die ihm vorausgeht (zum Beispiel ein gutartiges Magengeschwür) und ist das Ergebnis des Milieus im Magen – in diesem Fall alkalisch.
Die Entwicklung und der Verlauf der Krankheit sind durch das Fehlen einer Saisonalität und eine klare Periodizität der Exazerbationen gekennzeichnet, das heißt, der Zeitpunkt ihres Auftretens und ihre Dauer sind unvorhersehbar.
Symptome einer sekretorischen Insuffizienz
- Ständiges Aufstoßen mit fauligem Geschmack.
- Übelkeit und Erbrechen während der Exazerbation.
- Anorexie (Appetitmangel).
- Schweregefühl in der Magengegend.
- Abwechselnd Durchfall und Verstopfung.
- Blähungen, Knurren und Transfusionen im Magen.
- Dumping-Syndrom: Schwindelgefühl nach dem Verzehr von kohlenhydrathaltigen Nahrungsmitteln, das durch den schnellen Eintritt von Speisebrei aus dem Magen in den Zwölffingerdarm entsteht und mit einer Abnahme der Magenaktivität einhergeht.
- Gewichtsverlust (Gewichtsverlust beträgt bis zu mehreren Kilogramm).
Gastrogener Durchfall kann verursacht werden durch:
- schlecht verdaute Nahrung gelangt in den Magen;
- ein starkes Ungleichgewicht im Prozess der Ballaststoffverdauung;
- beschleunigte Magenentleerung bei Störung der Schließfunktion des Schließmuskels;
- Verletzung der bakteriziden Funktion;
- Pathologien der Bauchspeicheldrüse.
Gastritis mit normaler oder erhöhter Sekretionsfunktion
Diese Krankheit tritt häufiger bei jungen Menschen auf. Es ist primärer Natur, das heißt, die ersten Symptome treten für den Patienten unerwartet auf, da er zuvor keine ausgeprägten Beschwerden verspürte und sich subjektiv für gesund hielt. Die Krankheit verläuft mit abwechselnden Exazerbationen und Atempausen, ohne ausgeprägte Saisonalität. Um die Diagnose genau zu bestimmen, müssen Sie einen Arzt konsultieren, damit dieser eine Untersuchung, auch eine instrumentelle, verschreiben kann.
In der akuten Phase überwiegen Schmerzen und dyspeptische Syndrome. Schmerzen hängen in der Regel eindeutig mit der Umgebung im menschlichen Magen zum Zeitpunkt der Nahrungsaufnahme zusammen. Der Schmerz tritt fast unmittelbar nach dem Essen auf. Späte Nüchternschmerzen (einige Zeit nach dem Essen) treten seltener auf, eine Kombination aus beidem ist möglich.
Symptome einer erhöhten Sekretionsfunktion
- Der Schmerz ist normalerweise mäßig, manchmal begleitet von Druck und Schweregefühl in der Magengegend.
- Späte Schmerzen sind intensiv.
- Das dyspeptische Syndrom äußert sich durch Aufstoßen von „saurer“ Luft, einem unangenehmen Geschmack im Mund, Geschmacksstörungen und Übelkeit, die durch Erbrechen Schmerzen lindert.
- Die Patienten leiden unter Sodbrennen, das manchmal schmerzhaft ist.
- Das intestinale Dyspepsie-Syndrom äußert sich in Verstopfung oder Durchfall.
- Typischerweise gekennzeichnet durch Aggressivität, Stimmungsschwankungen, Schlaflosigkeit und Müdigkeit.
E) gastrogene Insuffizienz während der Gastrektomie, Gastrektomie, atrophische Gastritis.
2. Verletzung der parietalen Verdauung aufgrund eines Mangels an Disaccharidasen (angeborener, erworbener Laktase- oder anderer Mangel an Disaccharidase), mit Störung des intrazellulären Transports von Nahrungsbestandteilen infolge des Absterbens von Enterozyten (Morbus Crohn, Zöliakie-Enteropathie, Sarkoidose, Strahlung, ischämische und andere Enteritis).
3. Beeinträchtigter Lymphabfluss aus dem Darm – Verstopfung der Lymphwege mit Lymphangektasie, Lymphom, Darmtuberkulose, Karzinoid.
4. Kombinierte Erkrankungen bei Diabetes mellitus, Giardiasis, Hyperthyreose, Hypogammaglobulinämie, Amyloidose, AIDS, Sepsis.
Alle oben aufgeführten Erkrankungen stellen in gewisser Weise Indikationen für eine Enzymtherapie dar.
Trotz der Vielfalt der Ursachen, die Verdauungsstörungen verursachen, werden die schwerwiegendsten Störungen durch Erkrankungen der Bauchspeicheldrüse verursacht, die mit einer exokrinen Insuffizienz einhergehen. Sie tritt bei Erkrankungen der Bauchspeicheldrüse auf, die mit einer unzureichenden exokrinen Funktion einhergehen (chronische Pankreatitis, Pankreasfibrose usw.). Die exokrine Pankreasinsuffizienz ist nach wie vor eines der drängendsten Probleme der modernen Medizin. Jedes Jahr gehen in Russland mehr als 500.000 Menschen wegen verschiedener Erkrankungen der Bauchspeicheldrüse, begleitet von exokriner Insuffizienz, in medizinische Einrichtungen. Darüber hinaus führen bereits geringfügige Abweichungen in der chemischen Struktur der Nahrung zur Entstehung einer exokrinen Pankreasinsuffizienz. Bei der chronischen Pankreatitis entwickelt sich in späteren Krankheitsstadien eine exokrine Pankreasinsuffizienz aufgrund des fortschreitenden Verlusts des funktionell aktiven Parenchyms des Organs und seiner Atrophie. In diesem Fall treten klinische Anzeichen einer Maldigestion mit Gewichtsverlust in den Vordergrund, es können sich auch systemische Komplikationen (Immunschwäche, infektiöse Komplikationen, neurologische Störungen etc.) entwickeln. In manchen Fällen sind Patienten mit chronischer Pankreatitis von der Schmerzsymptomatik nicht betroffen und die Krankheit äußert sich in einer exokrinen und/oder endokrinen Insuffizienz. Eine langjährige chronische Pankreatitis erhöht das Risiko, an Bauchspeicheldrüsenkrebs zu erkranken, deutlich. Bisher wurde festgestellt, dass die Hauptursache für die Entwicklung einer chronischen Pankreatitis mit exokriner Insuffizienz toxisch-metabolische Wirkungen auf die Bauchspeicheldrüse sind. In entwickelten Ländern ist Alkoholmissbrauch die Hauptursache für die Entstehung einer chronischen Pankreatitis, insbesondere in Kombination mit einem hohen Protein- und Fettgehalt in der Ernährung der Trinker. Bei 55–80 % der Patienten mit chronischer Pankretitis mit exokriner Pankreasinsuffizienz wird die Ätiologie der Erkrankung durch Alkohol bestimmt. Es gibt auch Hinweise darauf, dass eine genetische Veranlagung für die Entwicklung einer chronischen Pankreatitis vorliegt. Darüber hinaus wurde kürzlich das Rauchen von Zigaretten mit der Entwicklung einer chronischen Pankreatitis in Verbindung gebracht. Klinische Anzeichen einer exokrinen Pankreasinsuffizienz sind Blähungen, Steatorrhoe, Übelkeit, Gewichtsverlust, Muskelschwund und Mangel an fettlöslichen Vitaminen. Das Symptom Bauchschmerzen bei exokriner Pankreasinsuffizienz kann nicht nur durch eine begleitende Pankreatitis, sondern auch durch eine Überdehnung der Darmwand durch übermäßige Gasansammlung und beschleunigten Stuhlgang verursacht werden. Nach Ansicht einiger Autoren kann das Schmerzsymptom bei exokriner Pankreasinsuffizienz darauf zurückzuführen sein, dass eine verminderte Sekretion von Pankreasenzymen bei exokriner Insuffizienz zu einer Überstimulation der Bauchspeicheldrüse durch hohe Cholecystokininspiegel im Blutplasma und in der Folge zu einem Bauchschmerzsyndrom führt . Zur Diagnose einer exokrinen Insuffizienz werden auch Labor- und Instrumentenforschungsmethoden eingesetzt. Die koprologische Forschung hat bis heute nicht an Relevanz verloren und ist eine zugängliche aussagekräftige Methode zur Feststellung des Vorliegens einer exokrinen Pankreasinsuffizienz. Bei Funktionsmangel tritt polyfäkales Material auf, der Kot nimmt eine gräuliche Färbung an, sieht „fettig“ aus, es kommt zu einem stinkenden, fauligen Geruch, Steatorrhoe, Creatorrhoe und selten Amilorrhoe. Bei leichten Störungen der exokrinen Funktion ist die skatologische Untersuchung nicht immer aussagekräftig. Die Bestimmung des Elastase-1-Gehalts im Stuhl ist eine der modernen Methoden zur Beurteilung des Schweregrads einer exokrinen Pankreasinsuffizienz, da die Pankreas-Elastase beim Durchgang durch den Magen-Darm-Trakt ihre Struktur nicht verändert. Unverzichtbare Methoden zur Diagnose der Ursache, die zur Entstehung einer exokrinen Pankreasinsuffizienz geführt hat, sind außerdem die Ultraschalluntersuchung der Bauchspeicheldrüse, die Computertomographie etc.
Die Therapie von Verdauungsstörungen basiert auf dem Einsatz von Enzympräparaten, deren Auswahl unter Berücksichtigung der Art, Schwere, Reversibilität pathologischer Veränderungen und motorischer Störungen des Magen-Darm-Trakts erfolgen sollte. Typischerweise handelt es sich bei Enzympräparaten um Mehrkomponenten-Arzneimittel, deren Basis ein Komplex von Enzymen tierischen, pflanzlichen oder pilzlichen Ursprungs in reiner Form oder in Kombination mit Hilfskomponenten (Gallensäuren, Aminosäuren, Hemicellulase, Simethicon, Adsorbentien etc.) ist.
In der klinischen Praxis wird die Auswahl und Dosierung von Enzympräparaten vor allem von folgenden Faktoren bestimmt:
- Zusammensetzung und Menge aktiver Verdauungsenzyme, die für den Nährstoffabbau sorgen;
- Freisetzungsform des Arzneimittels: Gewährleistung der Resistenz von Enzymen gegen die Wirkung von Salzsäure; sorgt für eine schnelle Freisetzung von Enzymen im Zwölffingerdarm; Gewährleistung der Freisetzung von Enzymen im Bereich von 5–7 Einheiten. pH-Wert;
- gut verträglich und keine Nebenwirkungen;
- lange Haltbarkeit.
Schauen wir uns das Medikament Unienzyme mit MPS mit seiner einzigartigen komplexen Enzymzusammensetzung genauer an (Tabelle 1).
Magen ist ein Abschnitt des Verdauungstraktes, in dem mit Speichel vermischte, mit zähem Schleim der Speicheldrüsen der Speiseröhre bedeckte Nahrung für ihre mechanische und chemische Verarbeitung 3 bis 10 Stunden lang zurückgehalten wird. Zu den Funktionen des Magens gehören: (1) Lebensmittelpfand;(2) Sekretariat - Trennung von Magensaft, der die chemische Verarbeitung von Lebensmitteln ermöglicht; (3) - Motor- Nahrung mit Verdauungssäften vermischen und portionsweise in den Zwölffingerdarm befördern; (4) - Saugen kleine Mengen von Stoffen, die über die Nahrung aufgenommen werden, gelangen ins Blut. In Alkohol gelöste Stoffe werden in viel größeren Mengen aufgenommen; (5) - Ausscheidung- Freisetzung von Metaboliten (Harnstoff, Harnsäure, Kreatin, Kreatinin), deren Konzentration hier Grenzwerte überschreitet, und von außen in den Körper eingedrungenen Stoffen (Schwermetallsalze, Jod) zusammen mit dem Magensaft in die Magenhöhle , pharmakologische Arzneimittel); (6) - endokrin- die Bildung von Wirkstoffen (Hormonen), die an der Regulierung der Aktivität des Magens und anderer Verdauungsdrüsen beteiligt sind (Gastrin, Histamin, Somatostatin, Motilin usw.); (7) - schützend- bakterizide und bakteriostatische Wirkung von Magensaft und Rückführung minderwertiger Nahrung, wodurch deren Eintritt in den Darm verhindert wird.
Die sekretorische Tätigkeit des Magens wird durchgeführt Magen-Drüsen, produziert Magensaft und wird durch drei Arten von Zellen repräsentiert: hauptsächlich(Hauptdrüsenzellen), die an der Produktion von Enzymen beteiligt sind; parietal(Parietaldrüsenzellen), die an der Produktion von Salzsäure (HC1) beteiligt sind zusätzlich(Mukozyten), die schleimiges Sekret (Schleim) absondern.
Die zelluläre Zusammensetzung der Drüsen ändert sich je nach Zugehörigkeit zu dem einen oder anderen Teil des Magens, und die Zusammensetzung und Eigenschaften des von ihnen abgesonderten Sekrets ändern sich entsprechend.
Zusammensetzung und Eigenschaften von Magensaft. Im Ruhezustand können auf nüchternen Magen etwa 50 ml neutral oder leicht sauer reagierender Mageninhalt (pH = b,0) aus dem menschlichen Magen extrahiert werden. Hierbei handelt es sich um eine Mischung aus Speichel, Magensaft (dem sogenannten „Basal“-Sekret) und manchmal dem Inhalt des Zwölffingerdarms, der in den Magen geworfen wird.
Gesamt Magensäure, Bei normaler Ernährung werden bei einem Menschen 1,5-2,5 Liter pro Tag ausgeschieden. Das
farblose, transparente, leicht opaleszierende Flüssigkeit mit einem spezifischen Gewicht von 1,002–1,007. Der Saft kann Schleimflocken enthalten. Magensaft reagiert aufgrund des hohen Salzsäuregehalts (0,3-0,5 %) sauer (pH = 0,8-1,5). Der Wassergehalt im Saft beträgt 99,0–99,5 % und 1,0–0,5 % sind dichte Stoffe. Der dichte Rückstand besteht aus organischen und anorganischen Substanzen (Chloride, Sulfate, Phosphate, Bicarbonate von Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium). Basic anorganisch ein Bestandteil des Magensaftes – Salzsäure – kann in freiem und proteingebundenem Zustand vorliegen. Bio Ein Teil des dichten Rückstands besteht aus Enzymen, Schleimstoffen (Magenschleim), eines davon ist Gastromucoprotein (interner Castle-Faktor), das für die Aufnahme von Vitamin B 12 notwendig ist. Es gibt geringe Mengen stickstoffhaltiger Substanzen nicht proteinischer Natur (Harnstoff, Harnsäure, Milchsäure usw.).
Abb.9.2. Bildung von Salzsäure im Magensaft. Erläuterungen im Text.
Der Mechanismus der Salzsäuresekretion. Salzsäure (HC1) wird von Belegzellen produziert, die sich im Isthmus, im Hals und im oberen Teil des Drüsenkörpers befinden (Abb. 9.2). Diese Zellen zeichnen sich durch einen außergewöhnlichen Reichtum an Mitochondrien entlang der intrazellulären Tubuli aus. Membranbereich
Die Tubuli und die apikale Oberfläche der Zellen sind klein und ohne spezifische Stimulation enthält das Zytoplasma dieser Zone eine große Anzahl von Tubovesikeln. Bei der Stimulation auf dem Höhepunkt der Sekretion entsteht durch den Einbau von Tubovesikeln ein Überschuss an Membranfläche, der mit einer deutlichen Zunahme der bis zur Basalmembran durchdringenden Zelltubuli einhergeht. Entlang der neu gebildeten Tubuli befinden sich viele klar strukturierte Mitochondrien, deren Fläche der Innenmembran im Prozess der HC1-Biosynthese zunimmt. Die Anzahl und Ausdehnung der Mikrovilli nimmt um ein Vielfaches zu und die Kontaktfläche der Tubuli und der apikalen Zellmembran mit dem Innenraum der Drüse nimmt entsprechend zu. Eine Vergrößerung der Fläche sekretorischer Membranen trägt zu einer Erhöhung der Anzahl der darin enthaltenen Ionenträger bei. Somit wird die Erhöhung der sekretorischen Aktivität der Belegzellen durch eine Vergrößerung der Fläche der sekretorischen Membran verursacht. Damit einher geht eine Erhöhung der Gesamtladung des Ionentransports und eine Erhöhung der Anzahl der Membrankontakte mit Mitochondrien – Energielieferanten und Wasserstoffionen für die Synthese von HC1.
Säureproduzierende (oxyntische) Zellen des Magens nutzen aktiv ihr eigenes Glykogen für den Bedarf des Sekretionsprozesses. Die HC1-Sekretion ist als ausgeprägter cAMP-abhängiger Prozess gekennzeichnet, dessen Aktivierung vor dem Hintergrund einer erhöhten glykogenolytischen und glykolytischen Aktivität erfolgt, die mit der Produktion von Pyruvat einhergeht. Die oxidative Decarboxylierung von Pyruvat zu Acetyl-CoA-CO 2 wird durch den Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex durchgeführt und geht mit der Akkumulation von NADH 2 im Zytoplasma einher. Letzteres wird zur Erzeugung von H+ während der Sekretion von HC1 verwendet. Der Abbau von Triglyceriden in der Magenschleimhaut unter dem Einfluss der Triglyceridlipase und die anschließende Verwertung von Fettsäuren führt zu einem 3-4-mal größeren Zustrom reduzierender Äquivalente in die mitochondriale Elektronentransportkette. Beide Reaktionsketten, aerobe Glykolyse und Fettsäureoxidation, werden durch cAMP-abhängige Phosphorylierung der entsprechenden Enzyme ausgelöst, die für die Bildung von Acetyl-COA im Krebszyklus und reduzierende Äquivalente für die Elektronentransportkette der Mitochondrien sorgen. Ca 2+ fungiert hier als unbedingt notwendiges Element des HC1-Sekretionssystems.
Der Prozess der cAMP-abhängigen Phosphorylierung sorgt für die Aktivierung der Magenkohlensäure, deren Rolle als Regulator des Säure-Basen-Gleichgewichts in säureproduzierenden Zellen besonders groß ist. Die Arbeit dieser Zellen geht mit einem langfristigen und massiven Verlust von H+-Ionen und der Anreicherung von OH in der Zelle einher, was sich schädigend auf Zellstrukturen auswirken kann. Die Neutralisierung von Hydroxylionen ist die Hauptfunktion der Carbanhydrase. Die entstehenden Bikarbonat-Ionen werden über einen elektrisch neutralen Mechanismus an das Blut abgegeben und die Ionen freigesetzt Lebenslauf Betreten Sie die Zelle.
Säureproduzierende Zellen verfügen auf ihren Außenmembranen über zwei Membransysteme, die an den Mechanismen von H + und beteiligt sind
Die Sekretion von HC1 erfolgt über Na +, K + -ATPase und (H + +K +)-ATPase. Na + , K + -ATPase, die sich in den basolateralen Membranen befindet, transportiert K + im Austausch gegen Na + aus dem Blut, und (H + + K +)-ATPase, lokalisiert in der sekretorischen Membran, transportiert Kalium aus der Primärsekretion hinein Austausch gegen im Magensaft ausgeschiedene H+-Ionen.
Während der Sekretionsperiode bedecken Mitochondrien mit ihrer gesamten Masse in Form einer Kupplung die Sekretkanälchen und ihre Membranen verschmelzen zu einem mitochondrial-sekretorischen Komplex, in dem H + -Ionen direkt durch (H + + K +) akzentuiert werden können. -ATPase der sekretorischen Membran und aus der Zelle transportiert.
Somit ist die säurebildende Funktion von Belegzellen durch das Vorhandensein von Phosphorylierungs- und Dephosphorylierungsprozessen in ihnen, das Vorhandensein einer mitochondrialen oxidativen Kette, die H + -Ionen aus dem Matrixraum transportiert, sowie (H + + K +)- gekennzeichnet. ATPase der sekretorischen Membran, die aufgrund der Energie von ATP Protonen aus der Zelle in das Lumen der Drüse pumpt.
Durch Osmose gelangt Wasser in die Tubuli der Zelle. Das letztendlich in die Tubuli gelangende Sekret enthält HC1 in einer Konzentration von 155 mmol/l, Kaliumchlorid in einer Konzentration von 15 mmol/l und eine sehr geringe Menge Natriumchlorid.
Die Rolle von Salzsäure bei der Verdauung. In der Magenhöhle stimuliert Salzsäure (HC1) die sekretorische Aktivität der Magendrüsen; fördert die Umwandlung von Pepsinogen in Pepsin durch Spaltung des inhibitorischen Proteinkomplexes; schafft einen optimalen pH-Wert für die Wirkung proteolytischer Enzyme des Magensaftes; verursacht eine Denaturierung und Schwellung von Proteinen, was deren Abbau durch Enzyme fördert; sorgt für eine antibakterielle Wirkung des Sekrets. Salzwasser fördert auch die Passage der Nahrung vom Magen zum Zwölffingerdarm; beteiligt sich an der Regulierung der Sekretion der Magen- und Bauchspeicheldrüsendrüsen und stimuliert die Bildung von Magen-Darm-Hormonen (Gastrin, Sekretin); stimuliert die Sekretion des Enzyms Enterokinase durch Enterozyten der Zwölffingerdarmschleimhaut; beteiligt sich an der Gerinnung der Milch, schafft optimale Umweltbedingungen und stimuliert die motorische Aktivität des Magens.
Magensaft enthält neben Salzsäure geringe Mengen saurer Verbindungen – saure Phosphate, Milch- und Kohlensäure, Aminosäuren.
Magensaftenzyme. Der wichtigste enzymatische Prozess in der Magenhöhle ist die anfängliche Hydrolyse von Proteinen zu Albumin und Peptinen unter Bildung einer kleinen Menge Aminosäuren. Magensaft hat über einen weiten pH-Bereich eine proteolytische Aktivität mit optimaler Wirkung bei pH 1,5–2,0 und 3,2–4,0.
Im Magensaft werden sieben Arten von Pepsinogenen identifiziert, die unter dem gemeinsamen Namen zusammengefasst sind Pepsine. Die Bildung von Pepsinen erfolgt aus inaktiven Vorläufern – Pepsinogenen
kommt in den Zellen der Magendrüsen in Form von Zymogenkörnchen vor. Im Magenlumen wird Pepsinogen durch HC1 durch Abspaltung des inhibitorischen Proteinkomplexes aktiviert. Anschließend erfolgt bei der Magensaftsekretion die Aktivierung von Pepsinogen autokatalytisch unter dem Einfluss von bereits gebildetem Pepsin.
Wenn das Medium optimal aktiv ist, hat Pesin eine lysierende Wirkung auf Proteine, indem es Peptidbindungen im Proteinmolekül aufbricht, die aus Gruppen von Phenylamin, Tyrosin, Tryptophan und anderen Aminosäuren bestehen. Durch diesen Effekt zerfällt das Proteinmolekül in Peptone, Proteasen und Peptide. Pepsin sorgt für die Hydrolyse der wichtigsten Proteinsubstanzen, insbesondere von Kollagen – dem Hauptbestandteil der Bindegewebsfasern.
Die wichtigsten Pepsine im Magensaft sind:
Pepsin A- eine Gruppe von Enzymen, die Proteine bei pH = 1,5-2,0 hydrolysieren. Ein Teil des Pepsins (ca. 1 %) gelangt in den Blutkreislauf, von wo es aufgrund der geringen Größe des Enzymmoleküls durch den glomerulären Filter gelangt und mit dem Urin ausgeschieden wird (Uropepsin). Die Bestimmung des Uropepsingehalts im Urin wird in der Laborpraxis zur Charakterisierung der proteolytischen Aktivität von Magensaft verwendet;
Gastrixin, Pepsin C, Magencathepsin- Der optimale pH-Wert für Enzyme dieser Gruppe liegt bei 3,2-3,5. Das Verhältnis zwischen Pepsin A und Gastricsin im menschlichen Magensaft beträgt 1:1 bis 1:5;
Pepsin B, Parapepsin, Gelatinase- verflüssigt Gelatine, baut Bindegewebsproteine ab. Ab pH 5,6 wird die Wirkung des Enzyms gehemmt;
Rennin,Pepsin D, Chymosin- Milchkasein in Gegenwart von Ca++-Ionen abbauen und Parakasein und Molkenprotein bilden.
Magensaft enthält eine Reihe nicht-proteolytischer Enzyme. Das - Magenlipase, Zerlegung von Fetten, die in emulgiertem Zustand in Lebensmitteln enthalten sind (Milchfette), in Glycerin und Fettsäuren bei einem pH-Wert von 5,9–7,9. Bei Kindern baut die Magenlipase bis zu 59 % des Milchfetts ab. Im Magensaft von Erwachsenen ist wenig Lipase enthalten. Lysozym(Muramidase), das im Magensaft enthalten ist, hat eine antibakterielle Wirkung. Urease- baut Harnstoff bei pH=8,0 ab. Das dabei freigesetzte Ammoniak neutralisiert HC1.
Magenschleim und seine Rolle bei der Verdauung. Ein obligatorischer organischer Bestandteil des Magensaftes ist Schleim, welches von allen Zellen der Magenschleimhaut produziert wird. Nebenzellen (Mukozyten) weisen die größte schleimbildende Aktivität auf. Die Zusammensetzung des Schleims umfasst neutrale Mucopolysaccharide, Sialomucine, Glykoproteine und Glykane.
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Unlöslicher Schleim(Mucin) ist ein Produkt der sekretorischen Aktivität von akzessorischen Zellen (Mukozyten) und Zellen des Oberflächenepithels der Magendrüsen. Mucin wird durch die apikale Membran freigesetzt, bildet eine Schleimschicht, die die Magenschleimhaut umhüllt und die schädlichen Auswirkungen exogener Faktoren verhindert. Dieselben Zellen produzieren gleichzeitig Mucin Bikarbonat. Entsteht durch die Wechselwirkung von Mucin und Bicarbonat Schleimbikarbonat-Barriere schützt die Schleimhaut vor Autolyse unter dem Einfluss von Salzsäure und Pepsinen.
Bei einem pH-Wert unter 5,0 nimmt die Viskosität des Schleims ab, er löst sich auf und wird von der Schleimhautoberfläche entfernt, während im Magensaft Flocken und Klumpen des Schleims entstehen. Gleichzeitig werden die von ihm adsorbierten Wasserstoffionen und Proteinasen aus dem Schleim entfernt. Auf diese Weise wird nicht nur ein Mechanismus zum Schutz der Schleimhaut gebildet, sondern auch die Verdauung in der Magenhöhle aktiviert.
Neutrale Mucopolysaccharide(der Hauptbestandteil des unlöslichen und löslichen Schleims) sind Bestandteil der Gruppenblutantigene, des Wachstumsfaktors und des antianämischen Faktors von Castle.
Sialomucine, Schleimbestandteile sind in der Lage, Viren zu neutralisieren und eine virale Hämagglutination zu verhindern. Sie sind auch an der Synthese von HC1 beteiligt.
Glykoproteine, Die von den Belegzellen produzierten Proteine sind ein intrinsischer Faktor von Castle, der für die Aufnahme von Vitamin B notwendig ist. Das Fehlen dieses Faktors führt zur Entwicklung einer Krankheit, die als B12-Mangelanämie (Eisenmangelanämie) bekannt ist.
Regulierung der Magensekretion. An der Regulierung der sekretorischen Aktivität der Magendrüsen sind nervöse und humorale Mechanismen beteiligt. Der gesamte Prozess der Magensaftsekretion lässt sich in drei zeitlich übereinander geschichtete Phasen einteilen: komplexer Reflex(kephalisch), Magen- Und Darm-
Die anfängliche Erregung der Magendrüsen (die erste Phase des Kopf- oder Komplexreflexes) wird durch eine Reizung der visuellen, olfaktorischen und auditiven Rezeptoren durch den Anblick und Geruch von Nahrungsmitteln sowie durch die Wahrnehmung der gesamten mit der Nahrungsaufnahme verbundenen Situation (bedingter Reflex) verursacht Komponente der Phase). Diese Effekte sind mit einer Reizung der Rezeptoren der Mundhöhle, des Rachens und der Speiseröhre verbunden, wenn Nahrung in die Mundhöhle gelangt, während des Kauens und Schluckens (die unbedingte Reflexkomponente der Phase).
Die erste Komponente der Phase beginnt mit der Freisetzung von Magensaft als Ergebnis der Synthese afferenter visueller, auditiver und olfaktorischer Reize im Thalamus, Hypothalamus, im limbischen System und in der Großhirnrinde. Dadurch werden Bedingungen geschaffen, um die Erregbarkeit der Neuronen des Bulbarzentrums des Verdauungssystems zu erhöhen und die sekretorische Aktivität der Magendrüsen auszulösen.
Die Reizung der Rezeptoren der Mundhöhle, des Rachens und der Speiseröhre wird über die afferenten Fasern der Hirnnervenpaare V, IX, X zum Zentrum der Magensaftsekretion in der Medulla oblongata übertragen
Abb.9.3. Nervöse Regulierung der Magendrüsen.
Gehirn. Von der Mitte aus werden Impulse entlang der efferenten Fasern des Vagusnervs an die Magendrüsen gesendet, was zu einer zusätzlichen unbedingten Reflexsteigerung der Sekretion führt (Abb. 9.3). Als Saft bezeichnet man den Saft, der unter dem Einfluss des Anblicks und Geruchs von Nahrungsmitteln, beim Kauen und Schlucken abgesondert wird "appetitlich" oder Pilot. Durch seine Sekretion wird der Magen vorab auf die Nahrungsaufnahme vorbereitet. Das Vorhandensein dieser Sekretionsphase wurde von I.P. Pavlov in einem klassischen Experiment mit imaginärer Fütterung bei ösophagotomierten Hunden nachgewiesen.
Der in der ersten Komplexreflexphase gewonnene Magensaft weist einen hohen Säuregehalt und eine hohe proteolytische Aktivität auf. Die Sekretion in dieser Phase hängt von der Erregbarkeit des Nahrungszentrums ab und wird leicht gehemmt, wenn sie verschiedenen äußeren und inneren Reizen ausgesetzt wird.
Die erste komplexe Reflexphase der Magensekretion ist mit der zweiten geschichtet – dem Magen (neurohumoral). Der Vagusnerv und lokale intramurale Reflexe sind an der Regulierung der Magensekretionsphase beteiligt. Die Saftsekretion in dieser Phase ist mit einer Reflexreaktion auf die Einwirkung mechanischer und chemischer Reizstoffe auf die Magenschleimhaut verbunden (in den Magen gelangende Nahrung, mit dem „Zündsaft“ freigesetzte Salzsäure, in Wasser gelöste Salze, extraktive Fleischstoffe). und Gemüse, Produkte der Proteinverdauung) sowie Stimulation sekretorischer Zellen durch Gewebshormone (Gastrin, Gastamin, Bombesin).
Eine Reizung der Rezeptoren der Magenschleimhaut führt zu einem Fluss afferenter Impulse zu den Neuronen des Hirnstamms, der mit einer Erhöhung des Tonus der Kerne des Vagusnervs und einer deutlichen Erhöhung des Flusses efferenter Impulse entlang des Vagusnervs einhergeht die sekretorischen Zellen. Die Freisetzung von Acetylcholin aus den Nervenenden stimuliert nicht nur die Aktivität der Haupt- und Belegzellen, sondern bewirkt auch die Freisetzung von Gastrin durch die G-Zellen des Antrum des Magens. Gastrin- der stärkste bekannte Stimulator der Belegzellen und in geringerem Maße der Hauptzellen. Darüber hinaus stimuliert Gastrin die Proliferation von Schleimhautzellen und erhöht die Durchblutung. Die Freisetzung von Gastrin nimmt in Gegenwart von Aminosäuren, Dipeptiden sowie bei mäßiger Ausdehnung des Antrums des Magens zu. Dies führt zu einer Erregung der sensorischen Verbindung des peripheren Reflexbogens des Darmsystems und stimuliert die Aktivität von G-Zellen über Interneurone. Neben der Stimulation der Parietal-, Chef- und G-Zellen steigert Acetylcholin die Aktivität der Histidin-Decarboxylase der ECL-Zellen, was zu einem Anstieg des Histamingehalts in der Magenschleimhaut führt. Letzteres wirkt als wichtiger Stimulator der Salzsäureproduktion. Histamin wirkt auf H 2 -Rezeptoren von Belegzellen und ist für die sekretorische Aktivität dieser Zellen notwendig. Histamin hat auch eine stimulierende Wirkung auf die Sekretion von Magenproteinasen, jedoch ist die Empfindlichkeit der Zymogenzellen gegenüber Histamin aufgrund der geringen Dichte von H 2 -Rezeptoren auf der Membran der Hauptzellen gering.
Die dritte (Darm-)Phase der Magensekretion findet statt, wenn die Nahrung vom Magen in den Darm gelangt. Die in dieser Phase freigesetzte Magensaftmenge überschreitet nicht 10 % des Gesamtvolumens der Magensekretion. Die Magensekretion nimmt in der Anfangsphase der Phase zu und beginnt dann abzunehmen.
Der Anstieg der Sekretion ist auf einen signifikanten Anstieg des Flusses afferenter Impulse von den Mechano- und Chemorezeptoren der Zwölffingerdarmschleimhaut zurückzuführen, wenn leicht saure Nahrung aus dem Magen kommt, und auf die Freisetzung von Gastrin durch G-Zellen des Zwölffingerdarms. Wenn saurer Speisebrei eindringt und der pH-Wert des Zwölffingerdarminhalts unter 4,0 sinkt, beginnt die Magensaftsekretion gehemmt zu werden. Eine weitere Unterdrückung der Sekretion wird durch das Auftreten in der Schleimhaut des Zwölffingerdarms verursacht Sekretin, das ein Gastrin-Antagonist ist, aber gleichzeitig die Synthese von Pepsinogenen fördert.
Wenn sich der Zwölffingerdarm füllt und die Konzentration von Protein- und Fetthydrolyseprodukten zunimmt, nimmt die Hemmung der sekretorischen Aktivität unter dem Einfluss von Peptiden zu, die von den endokrinen Drüsen des Magen-Darm-Trakts abgesondert werden (Somatostatin, vasoaktives intestinales Peptid, Cholezytokinin, Magen-Hemmhormon, Glucagon). Die Erregung afferenter Nervenbahnen erfolgt, wenn Chemo- und Osmorezeptoren des Darms durch aus dem Magen aufgenommene Nahrungssubstanzen gereizt werden.
Hormon Enterogastrin, in der Darmschleimhaut gebildet, ist eines der Stimulanzien der Magensekretion in der dritten Phase. Die Produkte der Nahrungsverdauung (insbesondere Proteine), die im Darm in das Blut aufgenommen werden, können die Magendrüsen stimulieren, indem sie die Bildung von Histamin und Gastrin steigern.
Anregung der Magensekretion. Einige der Nervenimpulse, die die Magensekretion anregen, stammen aus den dorsalen Kernen des Vagusnervs (in der Medulla oblongata), erreichen über seine Fasern das Darmsystem und gelangen dann in die Magendrüsen. Ein anderer Teil der sekretorischen Signale hat seinen Ursprung im enterischen Nervensystem selbst. Somit sind sowohl das zentrale Nervensystem als auch das enterische Nervensystem an der neuronalen Stimulation der Magendrüsen beteiligt. Reflexeinflüsse erreichen die Magendrüsen über zwei Arten von Reflexbögen. Die ersten – langen Reflexbögen – umfassen Strukturen, durch die afferente Impulse von der Magenschleimhaut zu den entsprechenden Zentren des Gehirns (in der Medulla oblongata, Hypothalamus) gesendet werden und efferente Impulse entlang der Vagusnerven zurück zum Magen gesendet werden. Die zweiten – kurzen Reflexbögen – sorgen für die Umsetzung von Reflexen im lokalen Enteralsystem. Reize, die diese Reflexe hervorrufen, entstehen durch Dehnung der Magenwand, taktile und chemische (HCI, Pepsin etc.) Einflüsse auf die Rezeptoren der Magenschleimhaut.
Über Reflexbögen an die Magendrüsen übertragene Nervensignale stimulieren sekretorische Zellen und aktivieren gleichzeitig G-Zellen, die Gastrin produzieren. Gastrin ist ein Polypeptid, das in zwei Formen sezerniert wird: das „größere Gastrin“ mit 34 Aminosäuren (G-34) und die kleinere Form (G-17) mit 17 Aminosäuren. Letzteres ist effektiver.
Gastrin, das über den Blutkreislauf in die Drüsenzellen gelangt, erregt die Belegzellen und in geringerem Maße auch die Hauptzellen. Die Geschwindigkeit der Salzsäuresekretion kann unter dem Einfluss von Gastrin um das Achtfache ansteigen. Die freigesetzte Salzsäure wiederum stimuliert die Chemorezeptoren der Schleimhaut und fördert die Sekretion von Magensaft.
Mit der Aktivierung des Vagusnervs geht auch eine erhöhte Aktivität der Histidin-Decarboxylase im Magen einher, wodurch der Histamingehalt in seiner Schleimhaut zunimmt. Pos-
Letzteres wirkt direkt auf die Parietaldrüsenzellen und erhöht die Sekretion von HC1 deutlich.
So haben Adetylcholin, das an den Nervenenden des Vagusnervs freigesetzt wird, Gastrin und Histamin gleichzeitig eine stimulierende Wirkung auf die Magendrüsen und bewirken die Freisetzung von Salzsäure. Die Sekretion von Pepsinogen durch die Hauptdrüsenzellen wird durch Acetylcholin (das an den Enden des Vagusnervs und anderer Darmnerven freigesetzt wird) sowie durch die Wirkung von Salzsäure reguliert. Letzteres ist mit dem Auftreten enteraler Reflexe bei Stimulation von HC1-Rezeptoren in der Magenschleimhaut sowie mit der Freisetzung von Gastrin unter dem Einfluss von HC1 verbunden, das eine direkte Wirkung auf die Hauptdrüsenzellen hat.
Nährstoffe und Magensekretion. Geeignete Erreger der Magensekretion sind mit der Nahrung aufgenommene Stoffe. Die funktionellen Anpassungen der Magendrüsen an verschiedene Nahrungsmittel äußern sich in der unterschiedlichen Art der sekretorischen Reaktion des Magens darauf. Die individuelle Anpassung des Sekretionsapparates des Magens an die Beschaffenheit der Nahrung wird durch deren Qualität, Quantität und Ernährung bestimmt. Ein klassisches Beispiel für adaptive Reaktionen der Magendrüsen sind die von I.P. Pavlov untersuchten sekretorischen Reaktionen als Reaktion auf die Nahrungsaufnahme, die hauptsächlich Kohlenhydrate (Brot), Proteine (Fleisch) und Fette (Milch) enthält.
Der wirksamste Erreger der Sekretion ist proteinhaltige Nahrung (Abb. 9.4). Proteine und ihre Verdauungsprodukte haben eine ausgeprägte safthaltige Wirkung. Nach dem Verzehr von Fleisch entwickelt es sich
Abb.9.4. Die Sekretion von Magen- und Pankreassaft in verschiedene Nährstoffe.
Magensaft – gepunktete Linie, Pankreassaft – durchgezogene Linie.
recht kräftige Magensaftsekretion mit Maximum in der 2. Stunde. Eine langfristige Fleischdiät führt zu einer erhöhten Magensekretion aller Nahrungsmittelreizstoffe, einem erhöhten Säuregehalt und einer erhöhten Verdauungskraft des Magensaftes.
Kohlenhydrathaltige Nahrung (Brot) ist das schwächste Stimulans der Sekretion. Brot ist arm an chemischen Sekretionsstimulanzien, daher entwickelt sich nach der Einnahme eine sekretorische Reaktion mit einem Maximum in der 1. Stunde (Reflexsaftsekretion), die dann stark abnimmt und lange Zeit auf einem niedrigen Niveau bleibt. Wenn eine Person längere Zeit die Kohlenhydratzufuhr einhält, nehmen der Säuregehalt und die Verdauungskraft des Safts ab.
Die Wirkung von Milchfetten auf die Magensekretion erfolgt in zwei Stufen: hemmend und erregend. Dies erklärt die Tatsache, dass sich nach dem Essen die maximale Sekretionsreaktion erst am Ende der 3. Stunde entwickelt. Infolge längerer Fütterung von fetthaltigen Nahrungsmitteln nimmt die Magensekretion aufgrund von Nahrungsreizen aufgrund der zweiten Hälfte der Sekretionsperiode zu. Die Verdauungskraft von Saft ist bei der Verwendung von Fetten in der Nahrung geringer im Vergleich zu dem Saft, der bei der Fleischdiät freigesetzt wird, aber höher als beim Verzehr von kohlenhydrathaltigen Lebensmitteln.
Die Menge des freigesetzten Magensaftes, sein Säuregehalt und seine proteolytische Aktivität hängen auch von der Menge und Konsistenz der Nahrung ab. Mit zunehmender Nahrungsmenge nimmt die Sekretion von Magensaft zu.
Der Abtransport der Nahrung aus dem Magen in den Zwölffingerdarm geht mit einer Hemmung der Magensekretion einher. Dieser Vorgang ist wie die Erregung in seinem Wirkungsmechanismus neurohumoral. Die Reflexkomponente dieser Reaktion wird durch eine Abnahme des Flusses afferenter Impulse aus der Magenschleimhaut, die durch flüssige Nahrungsbrei mit einem pH-Wert über 5,0 in viel geringerem Maße gereizt wird, und eine Zunahme des Flusses afferenter Impulse verursacht der Zwölffingerdarmschleimhaut (enterogastrischer Reflex).
Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung der Nahrung und der Eintritt ihrer Verdauungsprodukte in den Zwölffingerdarm stimulieren die Freisetzung von Peptiden (Somatostatin, Sekretin, Neurotensin, GIP, Glucagon, Cholezystokin) aus den Nervenenden und endokrinen Zellen des Pylorus, des Zwölffingerdarms und der Bauchspeicheldrüse -nina), was eine Hemmung der Salzsäureproduktion und dann der Magensekretion im Allgemeinen bewirkt. Prostaglandine der Gruppe E haben auch eine hemmende Wirkung auf die Sekretion von Haupt- und Belegzellen.
Eine wichtige Rolle bei der sekretorischen Aktivität der Magendrüsen spielen der emotionale Zustand eines Menschen und Stress. Unter den nicht-nutritiven Faktoren, die die sekretorische Aktivität der Magendrüsen steigern, sind Stress, Reizung und Wut von größter Bedeutung; Angst, Melancholie und depressive Zustände eines Menschen wirken deprimierend hemmend auf die Aktivität der Drüsen.
Langzeitbeobachtungen der Aktivität des Sekretionsapparates des Magens beim Menschen ermöglichten den Nachweis der Magensaftsekretion während der Zwischenverdauungsperiode. In diesem Fall wirksam
Es stellte sich heraus, dass wir Reizstoffe im Zusammenhang mit dem Essen (der Umgebung, in der Nahrung normalerweise eingenommen wird), dem Schlucken von Speichel und dem Auswerfen von Zwölffingerdarmsäften (Bauchspeicheldrüse, Darm, Galle) in den Magen haben.
Schlecht gekautes Essen oder sich ansammelndes Kohlendioxid führt zu einer Reizung der Mechano- und Chemorezeptoren der Magenschleimhaut, die mit einer Aktivierung des Sekretionsapparates der Magenschleimhaut und der Sekretion von Pepsinen und Salzsäure einhergeht.
Eine spontane Magensekretion kann durch Kratzen der Haut, Verbrennungen und Abszesse verursacht werden und tritt bei chirurgischen Patienten in der postoperativen Phase auf. Dieses Phänomen geht mit einer vermehrten Bildung von Histamin aus Gewebeabbauprodukten und dessen Freisetzung aus dem Gewebe einher. Mit der Blutbahn gelangt Histamin in die Magendrüsen und regt deren Sekretion an.
Motorische Aktivität des Magens. Der Magen speichert, wärmt, mischt, zerkleinert, bringt ihn in einen halbflüssigen Zustand, sortiert und bewegt den Inhalt mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und Kraft in Richtung Zwölffingerdarm. All dies wird dank der motorischen Funktion erreicht, die durch die Kontraktion seiner glatten Muskelwand verursacht wird. Die charakteristischen Eigenschaften seiner Zellen, wie der Muskelwand des gesamten Verdauungsschlauchs, sind die Fähigkeit, spontan zu reagieren Aktivität(automatisch), als Reaktion auf Dehnung - mitherumschleichen und bleiben für lange Zeit in einem reduzierten Zustand. Die Bauchmuskulatur kann sich nicht nur zusammenziehen, sondern auch aktiv entspannen.
Außerhalb der Verdauungsphase befindet sich der Magen in einem Ruhezustand ohne großen Hohlraum zwischen seinen Wänden. Nach 45–90 Minuten Ruhezeit kommt es zu periodischen Kontraktionen des Magens, die 20–50 Minuten andauern (hungrige intermittierende Aktivität). Wenn es mit Lebensmitteln gefüllt ist, nimmt es die Form eines Beutels an, dessen eine Seite zu einem Kegel wird.
Während einer Mahlzeit und nach einiger Zeit entspannt sich die Wand des Magenfundus, was die Voraussetzungen für eine Volumenänderung schafft, ohne dass der Druck in der Magenhöhle wesentlich ansteigt. Als Entspannung der Magenfundusmuskulatur während des Essens wird bezeichnet "Rezeptaktive Entspannung.“
In einem mit Nahrung gefüllten Magen werden drei Arten von Bewegungen beobachtet: (1) peristaltische Wellen; (2) Kontraktion des Endteils des Pylorusmuskels des Magens; (3) Verringerung des Volumens der Höhle des Magenfundus und seines Körpers.
Peristaltische Wellen treten innerhalb der ersten Stunde nach dem Essen an der kleinen Krümmung in der Nähe der Speiseröhre (wo sich der Herzschrittmacher befindet) auf und breiten sich mit einer Geschwindigkeit von 1 cm/s auf den Pylorus aus, dauern 1,5 s und bedecken 1–2 cm der Magenwand. Im Pylorusteil des Magens beträgt die Wellendauer 4–6 pro Minute und ihre Geschwindigkeit erhöht sich auf 3–4 cm/s.
Aufgrund der großen Plastizität der Muskeln der Magenwand und der Fähigkeit, den Tonus bei Dehnung zu erhöhen, gelangt der Nahrungsbolus in den Körper
In seinen Hohlraum gegossen, wird es dicht von den Magenwänden bedeckt, wodurch sich beim Eindringen der Nahrung „Schichten“ im unteren Bereich bilden. Unabhängig von der Füllmenge des Magens fließt Flüssigkeit in das Antrum.
Wenn die Nahrungsaufnahme mit einer Ruhephase zusammenfällt, treten unmittelbar nach dem Essen Magenkontraktionen auf. Wenn die Nahrungsaufnahme jedoch mit periodischer Hungeraktivität zusammenfällt, werden die Magenkontraktionen gehemmt und treten etwas später auf (3-10 Minuten). Während der Anfangsphase der Kontraktionen entstehen kleine Wellen mit geringer Amplitude, die eine oberflächliche Vermischung der Nahrung mit dem Magensaft und die Bewegung kleiner Portionen davon in den Magenkörper begünstigen. Dadurch wird der Kohlenhydratabbau durch amylolytische Enzyme des Speichels im Nahrungsbolus fortgesetzt.
Seltene Kontraktionen mit geringer Amplitude in der Anfangsphase der Verdauung werden durch stärkere und häufigere Kontraktionen ersetzt, wodurch Bedingungen für eine aktive Durchmischung und Bewegung des Mageninhalts geschaffen werden. Allerdings bewegt sich die Nahrung nur langsam vorwärts, da die Kontraktionswelle über den Nahrungsbolus läuft, ihn mitreißt und dann zurückschleudert. Somit wird mechanische Arbeit zum Zerkleinern von Nahrungsmitteln und ihrer chemischen Verarbeitung durch wiederholte Bewegung entlang der aktiven Oberfläche der Schleimhaut ausgeführt, die mit Enzymen und saurem Saft gesättigt ist.
Peristaltische Wellen im Magenkörper bewegen einen Teil der dem Magensaft ausgesetzten Nahrung in Richtung des Pylorus. Dieser Nahrungsanteil wird durch Nahrungsmasse aus tieferen Schichten ersetzt, wodurch die Vermischung mit dem Magensaft gewährleistet wird. Obwohl die peristaltische Welle von einem einzelnen glatten Muskelapparat des Magens gebildet wird, verliert sie bei Annäherung an das Antrum ihre sanfte Vorwärtsbewegung und es kommt zu einer tonischen Kontraktion des Antrums.
Im Pylorusteil des Magens gibt es treibendes SocraScheniya, Gewährleistung der Evakuierung des Mageninhalts in den Zwölffingerdarm. Antriebswellen treten mit einer Frequenz von 6-7 pro Minute auf. Sie können mit peristaltischen kombiniert werden oder auch nicht.
Bei der Verdauung sind die Kontraktionen der Längs- und Ringmuskulatur koordiniert und unterscheiden sich weder in Form noch Häufigkeit voneinander.
Regulierung der motorischen Aktivität des Magens. Die Regulierung der motorischen Aktivität des Magens erfolgt durch zentralnervöse und lokale humorale Mechanismen. Die Nervenregulation erfolgt durch effekgornye Impulse, die über die Fasern des Vagus (verstärkte Kontraktionen) und des Nervus splanchnicus (gehemmte Kontraktionen) zum Magen gelangen. Afferente Impulse entstehen durch Reizung von Rezeptoren in der Mundhöhle, Speiseröhre, Magen, Dünn- und Dickdarm. Ein adäquater Reiz, der eine erhöhte motorische Aktivität der Bauchmuskulatur bewirkt, ist die Dehnung
seine Wände. Diese Dehnung wird durch die Prozesse bipolarer Nervenzellen wahrgenommen, die sich in den intermuskulären und submukösen Nervenplexus befinden.
Flüssigkeiten beginnen unmittelbar nach dem Eintritt in den Magen in den Darm zu gelangen. Gemischte Nahrung bleibt 3-10 Stunden im Magen eines Erwachsenen.
Der Abtransport der Nahrung vom Magen in den Zwölffingerdarm ist hauptsächlich darauf zurückzuführen Kontraktionen der Bauchmuskulatur- besonders starke Kontraktionen des Antrums. Die Kontraktionen der Muskeln dieses Abschnitts werden aufgerufen Pylorus"Pumpe". Der Druckgradient zwischen den Hohlräumen des Magens und des Zwölffingerdarms erreicht eine Wassersäule von 20–30 cm. Kunst. PylorusSchließmuskel(eine dicke zirkulierende Muskelschicht im Pylorusbereich) verhindert, dass der Speisebrei zurück in den Magen geschleudert wird. Die Geschwindigkeit der Magenentleerung wird auch vom Druck im Zwölffingerdarm, seiner motorischen Aktivität und dem pH-Wert des Magen- und Zwölffingerdarminhalts beeinflusst.
Bei der Regulierung des Nahrungsübergangs vom Magen in den Darm ist die Reizung der Mechanorezeptoren des Magens und des Zwölffingerdarms von größter Bedeutung. Die Reizung des ersteren beschleunigt die Evakuierung, während die Reizung des letzteren sie verlangsamt. Eine Verlangsamung der Evakuierung wird beobachtet, wenn saure Lösungen (mit einem pH-Wert unter 5,5), Glukose und Fetthydrolyseprodukte in den Zwölffingerdarm eingebracht werden. Der Einfluss dieser Substanzen erfolgt reflexartig unter Beteiligung „langer“ Reflexbögen, die auf verschiedenen Ebenen des Zentralnervensystems geschlossen sind, sowie „kurzer“ Reflexbögen, deren Neuronen in extra- und intramuralen Knoten geschlossen sind .
Eine Reizung des Vagusnervs verbessert die Magenmotilität und erhöht den Rhythmus und die Stärke der Kontraktionen. Gleichzeitig wird der Abtransport des Mageninhalts in den Zwölffingerdarm beschleunigt. Gleichzeitig können Vagusnervfasern die rezeptive Entspannung des Magens verstärken und die Motilität verringern. Letzteres geschieht unter dem Einfluss von Fetthydrolyseprodukten, die aus dem Zwölffingerdarm wirken.
Sympathische Nerven reduzieren den Rhythmus und die Stärke der Magenkontraktionen sowie die Ausbreitungsgeschwindigkeit der peristaltischen Welle.
Magen-Darm-Hormone beeinflussen auch die Geschwindigkeit der Magenentleerung. Somit hemmt die Freisetzung von Sekretin und Cholecystokinin-Pankreozymin unter dem Einfluss von saurem Mageninhalt die Magenmotilität und die Geschwindigkeit der Nahrungsentleerung aus dem Magen. Dieselben Hormone verstärken die Sekretion der Bauchspeicheldrüse, was zu einem Anstieg des pH-Werts des Zwölffingerdarminhalts und einer Neutralisierung von Salzsäure führt, d. h. Es werden Bedingungen geschaffen, die die Magenentleerung beschleunigen. Die Motilität wird auch unter dem Einfluss von Gastrin, Motilin, Serotonin und Insulin verbessert. Glucagon und Bulbogastron hemmen die Magenmotilität.
Die Passage der Nahrung in den Zwölffingerdarm erfolgt in getrennten Portionen bei starken Kontraktionen des Antrums. Während dieser Zeit ist der Magenkörper fast vollständig vom Pylori getrennt
Durch die kontrahierte Muskulatur wird der Pyloruskanal in Längsrichtung verkürzt und die Nahrung portionsweise in den Bulbus duodeni gedrückt.
Die Übergangsgeschwindigkeit des Speisebrei in den Zwölffingerdarm hängt von der Konsistenz des Mageninhalts, dem osmotischen Druck des Mageninhalts, der chemischen Zusammensetzung der Nahrung und dem Füllungsgrad des Zwölffingerdarms ab.
Der Mageninhalt gelangt in den Darm, wenn seine Konsistenz flüssig oder halbflüssig wird. Schlecht gekaute Nahrung bleibt länger im Magen als flüssige oder breiige Nahrung. Die Geschwindigkeit, mit der die Nahrung aus dem Magen entleert wird, hängt von ihrer Art ab: Kohlenhydrathaltige Lebensmittel werden am schnellsten entleert (nach 1,5 bis 2 Stunden), Proteine stehen in Bezug auf die Entleerungsgeschwindigkeit an zweiter Stelle und fetthaltige Lebensmittel bleiben am längsten im Magen.
Auch für Enzyme gelten drei Hauptkriterien, die auch für anorganische Katalysatoren charakteristisch sind. Insbesondere bleiben sie nach der Reaktion relativ unverändert, d. h. sie werden wieder freigesetzt und können mit neuen Substratmolekülen reagieren (obwohl Nebenwirkungen von Umweltbedingungen auf die Aktivität des Enzyms nicht ausgeschlossen werden können). Enzyme entfalten ihre Wirkung in vernachlässigbar geringen Konzentrationen (zum Beispiel lässt ein Molekül des Enzyms Rennin, das in der Schleimhaut des Kalbsmagens enthalten ist, in 10 Minuten bei 37 °C etwa 10 6 Moleküle Milchkaseinogen gerinnen). Die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Enzyms oder eines anderen Katalysators beeinflusst weder den Wert der Gleichgewichtskonstante noch die Änderung der freien Energie (ΔG). Katalysatoren erhöhen nur die Geschwindigkeit, mit der sich ein System dem thermodynamischen Gleichgewicht nähert, ohne den Gleichgewichtspunkt zu verschieben. Chemische Reaktionen mit einer hohen Gleichgewichtskonstante und einem negativen ΔG-Wert werden üblicherweise als exergonisch bezeichnet. Reaktionen mit einer niedrigen Gleichgewichtskonstante und einem entsprechend positiven ΔG-Wert (sie laufen normalerweise nicht spontan ab) werden als endergonisch bezeichnet. Um diese Reaktionen zu starten und abzuschließen, ist ein Energiezufluss von außen notwendig. In lebenden Systemen sind jedoch exergonische Prozesse mit endergonischen Reaktionen gekoppelt, wodurch letztere mit der notwendigen Energiemenge versorgt werden.
Enzyme haben als Proteine eine Reihe von Eigenschaften, die für diese Klasse organischer Verbindungen charakteristisch sind und sich von den Eigenschaften anorganischer Katalysatoren unterscheiden.
Thermische Labilität von Enzymen
Da die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen von der Temperatur abhängt, reagieren durch Enzyme katalysierte Reaktionen auch empfindlich auf Temperaturänderungen. Die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion erhöht sich um das Zweifache, wenn die Temperatur um 10 °C steigt. Aufgrund der Proteinnatur des Enzyms führt eine thermische Denaturierung des Enzymproteins mit steigender Temperatur jedoch zu einer Verringerung der wirksamen Konzentration des Enzyms und einer anschließenden Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit. Somit überwiegt bis etwa 45-50°C der von der Theorie der chemischen Kinetik vorhergesagte Effekt der Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit. Oberhalb von 45 °C gewinnen die thermische Denaturierung des Enzymproteins und ein schneller Abfall der Reaktionsgeschwindigkeit an Bedeutung (Abb. 51).
Daher ist Thermolabilität oder Empfindlichkeit gegenüber erhöhter Temperatur eine der charakteristischen Eigenschaften von Enzymen, die sie deutlich von anorganischen Katalysatoren unterscheiden. In Gegenwart letzterer steigt die Reaktionsgeschwindigkeit exponentiell mit steigender Temperatur (siehe Abb. 51).
Bei 100 °C verlieren fast alle Enzyme ihre Aktivität (die einzige Ausnahme ist natürlich ein Muskelgewebeenzym – Myokinase, das einer Erwärmung auf 100 °C standhält). Die optimale Temperatur für die Wirkung der meisten Enzyme bei Warmblütern liegt bei 37–40 °C. Bei niedrigen Temperaturen (0° oder darunter) werden Enzyme in der Regel nicht zerstört (denaturiert), obwohl ihre Aktivität nahezu auf Null sinkt. In jedem Fall ist die Zeit der Einwirkung der entsprechenden Temperatur wichtig. Derzeit wurde für Pepsin, Trypsin und eine Reihe anderer Enzyme die Existenz eines direkten Zusammenhangs zwischen der Rate der Enzyminaktivierung und dem Grad der Proteindenaturierung nachgewiesen. Wir weisen auch darauf hin, dass die Thermolabilität von Enzymen in gewissem Maße von der Konzentration des Substrats, dem pH-Wert des Mediums und anderen Faktoren beeinflusst wird.
Abhängigkeit der Enzymaktivität vom pH-Wert der Umgebung
Enzyme sind normalerweise innerhalb eines engen Bereichs der Wasserstoffionenkonzentration am aktivsten, der für tierische Gewebe hauptsächlich den physiologischen pH-Werten der während der Evolution entwickelten Umgebung entspricht (pH 6,0–8,0). Bei der grafischen Darstellung weist die glockenförmige Kurve einen bestimmten Punkt auf, an dem das Enzym seine maximale Aktivität aufweist; Dieser Punkt wird als optimaler pH-Wert der Umgebung für die Wirkung dieses Enzyms bezeichnet (Abb. 52). Bei der Bestimmung der Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Konzentration von Wasserstoffionen wird die Reaktion bei unterschiedlichen pH-Werten des Mediums durchgeführt, üblicherweise bei optimaler Temperatur und in Gegenwart ausreichend hoher Konzentrationen des Substrats. In der Tabelle Tabelle 17 zeigt die optimalen pH-Grenzwerte für eine Reihe von Enzymen.
Vom Tisch Aus Abb. 17 ist ersichtlich, dass das pH-Optimum der Enzymwirkung im physiologischen Bereich liegt. Eine Ausnahme bildet Pepsin, dessen pH-Optimum bei 2,0 liegt (bei pH 6,0 ist es nicht aktiv und stabil). Dies wird durch die Funktion von Pepsin erklärt, da Magensaft freie Salzsäure enthält und so ein Milieu mit etwa diesem pH-Wert entsteht. Andererseits liegt das pH-Optimum der Arginase im stark alkalischen Bereich (ca. 10,0); In Leberzellen gibt es keine solche Umgebung; daher funktioniert Arginase in vivo offenbar nicht in ihrem optimalen pH-Bereich.
Nach modernen Konzepten besteht die Wirkung von Änderungen des pH-Werts der Umgebung auf das Enzymmolekül darin, den Zustand oder Grad der Ionisierung von sauren und basischen Gruppen (insbesondere der COOH-Gruppe von Dicarbonsäureaminosäuren, der SH-Gruppe von Cystein) zu beeinflussen , der Imidazol-Stickstoff von Histidin, die NH 2-Gruppe von Lysin usw. ). Bei unterschiedlichen pH-Werten des Mediums kann das aktive Zentrum in teilweise ionisierter oder nichtionisierter Form vorliegen, was die Tertiärstruktur des Proteins und damit die Bildung des aktiven Enzym-Substrat-Komplexes beeinflusst. Darüber hinaus ist der Ionisierungszustand von Substraten und Cofaktoren wichtig.
Enzymspezifität
Enzyme haben eine hohe Wirkungsspezifität. In dieser Eigenschaft unterscheiden sie sich oft deutlich von anorganischen Katalysatoren. So können fein gemahlenes Platin und Palladium die Reduktion (unter Beteiligung von molekularem Wasserstoff) von Zehntausenden chemischen Verbindungen unterschiedlicher Struktur katalysieren. Die hohe Spezifität von Enzymen ist, wie oben erwähnt, auf die konformative und elektrostatische Komplementarität zwischen den Molekülen des Substrats und des Enzyms sowie auf die einzigartige Struktur des aktiven Zentrums des Enzyms zurückzuführen, die für „Erkennung“, hohe Affinität und Selektivität sorgt Auftreten einer Reaktion unter Tausenden anderen chemischen Reaktionen, die gleichzeitig in lebenden Zellen ablaufen.
Je nach Wirkmechanismus werden Enzyme mit relativer oder Gruppenspezifität und mit absoluter Spezifität unterschieden. Daher ist für die Wirkung einiger hydrolytischer Enzyme die Art der chemischen Bindung im Substratmolekül von größter Bedeutung. Beispielsweise baut Pepsin Proteine tierischen und pflanzlichen Ursprungs ab, die sich jedoch sowohl in der chemischen Struktur und Aminosäurezusammensetzung als auch in den physikalisch-chemischen Eigenschaften deutlich voneinander unterscheiden können. Allerdings spaltet Pepsin weder Kohlenhydrate noch Fette. Dies wird durch die Tatsache erklärt, dass der Wirkungsort von Pepsin die Peptid-CO-NH-Bindung ist. Für die Wirkung der Lipase, die die Hydrolyse von Fetten zu Glycerin und Fettsäuren katalysiert, ist eine solche Stelle die Esterbindung. Trypsin, Chymotrypsin, Peptidasen, Enzyme, die α-glykosidische Bindungen (jedoch nicht die in Cellulose vorhandenen β-glykosidischen Bindungen) in Polysacchariden hydrolysieren usw. weisen eine ähnliche Gruppenspezifität auf. Typischerweise sind diese Enzyme am Verdauungsprozess beteiligt, und ihre Gruppenspezifität ist gleich wahrscheinlicher ist, dass alles eine bestimmte biologische Bedeutung hat. Auch einige intrazelluläre Enzyme weisen eine ähnliche relative Spezifität auf, beispielsweise Hexokinase, die die Phosphorylierung fast aller Hexosen in Gegenwart von ATP katalysiert, obwohl es in den Zellen gleichzeitig für jede Hexose spezifische Enzyme gibt, die die gleiche Phosphorylierung durchführen.
Absolute Wirkungsspezifität ist die Fähigkeit eines Enzyms, die Umwandlung nur eines einzelnen Substrats zu katalysieren. Jegliche Veränderungen (Modifikationen) in der Struktur des Substrats machen es für die Wirkung des Enzyms unzugänglich. Ein Beispiel für solche Enzyme ist Arginase, die Arginin unter natürlichen Bedingungen (im Körper) abbaut, Urease, die den Abbau von Harnstoff katalysiert usw. (siehe Stoffwechsel einfacher Proteine).
Es gibt experimentelle Hinweise auf die Existenz einer sogenannten stereochemischen Spezifität aufgrund der Existenz optisch isomerer L- und D-Formen oder geometrischer (cis- und trans-) Isomere chemischer Substanzen. So sind Oxidasen von L- und D-Aminosäuren bekannt, obwohl in natürlichen Proteinen nur L-Aminosäuren vorkommen. Jede Art von Oxidase wirkt nur auf ihr spezifisches Stereoisomer 1. (1 Es gibt jedoch eine kleine Gruppe von Enzymen – Racemasen –, die eine Änderung der sterischen Konfiguration des Substrats katalysieren. Somit wandelt die bakterielle Alaninracemase sowohl L- als auch D-Alanin reversibel in eine optisch inaktive Mischung beider Isomere um: DL-Alanin (Racemat).)
Ein klares Beispiel für stereochemische Spezifität ist die bakterielle Aspartatdecarboxylase, die die Entfernung von CO 2 ausschließlich aus L-Asparaginsäure katalysiert und diese in L-Alanin umwandelt. Stereospezifität wird von Enzymen gezeigt, die synthetische Reaktionen katalysieren. So wird aus Ammoniak und α-Ketoglutarat in allen lebenden Organismen das L-Isomer der Glutaminsäure synthetisiert, das Bestandteil natürlicher Proteine ist. Liegt eine Verbindung in Form von cis- und trans-Isomeren mit unterschiedlicher Anordnung der Atomgruppen um die Doppelbindung vor, so kann in der Regel nur eines dieser geometrischen Isomere als Substrat für die Wirkung des Enzyms dienen.
Beispielsweise katalysiert Fumarase nur die Umwandlung von Fumarsäure (trans-Isomer), wirkt jedoch nicht auf Maleinsäure (cis-Isomer).
So sorgen Enzyme aufgrund der Spezifität ihrer Wirkung dafür, dass im Mikroraum der Zellen und des gesamten Organismus nur bestimmte Reaktionen aus einer Vielzahl möglicher Umwandlungen mit hoher Geschwindigkeit ablaufen und regulieren so die Intensität des Stoffwechsels.
Faktoren, die die Enzymaktivität bestimmen
Faktoren, die die Geschwindigkeit von durch Enzyme katalysierten Reaktionen bestimmen, werden hier kurz besprochen, und Fragen zur Aktivierung und Hemmung der Enzymwirkung werden ausführlicher erörtert.
Bekanntlich nimmt die Geschwindigkeit jeder chemischen Reaktion mit der Zeit ab, jedoch weist die Kurve des zeitlichen Verlaufs enzymatischer Reaktionen (siehe Abb. 53) nicht die allgemeine Form auf, die für homogene chemische Reaktionen charakteristisch ist. Eine Abnahme der Geschwindigkeit enzymatischer Reaktionen im Laufe der Zeit kann auf eine Hemmung durch Reaktionsprodukte, eine Abnahme des Sättigungsgrads des Enzyms mit dem Substrat (da die Konzentration des Substrats mit fortschreitender Reaktion abnimmt) und eine teilweise Inaktivierung zurückzuführen sein das Enzym bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten pH-Wert der Umgebung.
Darüber hinaus sollte man die Geschwindigkeit der Rückreaktion berücksichtigen, die bei steigender Konzentration der enzymatischen Reaktionsprodukte von größerer Bedeutung sein kann. Unter Berücksichtigung dieser Umstände wird bei der Untersuchung der Geschwindigkeit enzymatischer Reaktionen in Geweben und biologischen Flüssigkeiten die anfängliche Reaktionsgeschwindigkeit normalerweise unter Bedingungen bestimmt, bei denen die Geschwindigkeit der enzymatischen Reaktion nahezu linear ist (einschließlich wenn die Substratkonzentration hoch genug ist, um zu sättigen).
WIRKUNG DER SUBSTRAT- UND ENZYMKONZENTRATION
ÜBER DIE GESCHWINDIGKEIT DER ENZYMATIVEN REAKTION
Aus dem obigen Material ergibt sich eine wichtige Schlussfolgerung, dass einer der wichtigsten Faktoren, die die Geschwindigkeit einer enzymatischen Reaktion bestimmen, die Konzentration des Substrats ist. Bei konstanter Enzymkonzentration steigt die Reaktionsgeschwindigkeit allmählich an und erreicht ein bestimmtes Maximum (Abb. 54), wenn eine weitere Erhöhung der Substratmenge die Reaktionsgeschwindigkeit nicht mehr beeinflusst oder in manchen Fällen sogar hemmt. Wie aus der Kurve des Zusammenhangs zwischen der Geschwindigkeit der enzymatischen Reaktion und der Konzentration des Substrats ersichtlich ist, besteht bei niedrigen Konzentrationen des Substrats ein direkter Zusammenhang zwischen diesen Indikatoren, bei hohen Konzentrationen wird die Reaktionsgeschwindigkeit jedoch unabhängig davon Konzentration des Substrats; In diesen Fällen wird allgemein davon ausgegangen, dass das Substrat im Überschuss vorliegt und das Enzym vollständig gesättigt ist. Der geschwindigkeitsbestimmende Faktor im letzteren Fall ist die Konzentration des Enzyms.
Die Geschwindigkeit einer enzymatischen Reaktion hängt direkt von der Konzentration des Enzyms ab. In Abb. 55 zeigt die Beziehung zwischen der Reaktionsgeschwindigkeit und steigenden Enzymmengen in Gegenwart von überschüssigem Substrat. Man erkennt, dass zwischen diesen Mengen ein linearer Zusammenhang besteht, d. h. die Reaktionsgeschwindigkeit ist proportional zur Menge des vorhandenen Enzyms.
