VIVO Pathophysiologie
Resorption von Aminosäuren und Peptiden
Nahrungsproteine werden mit sehr wenigen Ausnahmen nicht resorbiert. Vielmehr müssen sie zuerst zu Aminosäuren oder Di- und Tripeptiden verdaut werden. In früheren Abschnitten haben wir gesehen, dass zwei Quellen proteolytische Enzyme in das Lumen des Verdauungsschlauchs absondern:
- der Magen sondert Pepsinogen ab, das durch Einwirkung von Säure in die aktive Protease Pepsin umgewandelt wird.
- Die Bauchspeicheldrüse sezerniert eine Gruppe potenter Proteasen, darunter Trypsin, Chymotrypsin und Carboxypeptidasen.
Durch die Wirkung dieser Magen- und Pankreasproteasen werden Nahrungsproteine im Dünndarmlumen vorwiegend zu mittleren und kleinen Peptiden (Oligopeptiden) hydrolysiert.
Der Bürstenrand des Dünndarms ist mit einer Familie von Peptidasen ausgestattet. Wie Laktase und Maltase sind diese Peptidasen integrale Membranproteine und keine löslichen Enzyme. Sie fördern die Hydrolyse von lumenalen Peptiden und wandeln sie in freie Aminosäuren und sehr kleine Peptide um. Diese Endprodukte der Verdauung, die auf der Oberfläche der Enterozyten gebildet werden, sind zur Absorption bereit.
Absorption von Aminosäuren
Der Mechanismus, durch den Aminosäuren absorbiert werden, ist konzeptionell identisch mit dem von Monosacchariden. Die lumenale Plasmamembran der absorptiven Zelle trägt mindestens vier natriumabhängige Aminosäuretransporter – jeweils einen für saure, basische, neutrale und Aminosäuren. Diese Transporter binden Aminosäuren erst nach Bindung von Natrium. Der voll beladene Transporter erfährt dann eine Konformationsänderung, die Natrium und die Aminosäure in das Zytoplasma abgibt, gefolgt von seiner Neuorientierung zurück in die ursprüngliche Form.
Somit ist die Absorption von Aminosäuren auch absolut abhängig vom elektrochemischen Gradienten von Natrium über das Epithel. Ferner trägt die Absorption von Aminosäuren, wie die von Monosacchariden, zur Erzeugung des osmotischen Gradienten bei, der die Wasseraufnahme antreibt.
Die basolaterale Membran der Enterozyten enthält zusätzliche Transporter, die Aminosäuren aus der Zelle ins Blut transportieren. Diese sind nicht von Natriumgradienten abhängig.
Absorption von Peptiden
Es gibt praktisch keine Absorption von Peptiden länger als vier Aminosäuren. Es gibt jedoch eine reichliche Absorption von Di- und Tripeptiden im Dünndarm. Diese kleinen Peptide werden durch Cotransport mit H + -Ionen über einen Transporter namens PepT1 in die Dünndarmepithelzelle absorbiert.
Innerhalb der Enterozyten wird der Großteil der absorbierten Di- und Tripeptide durch cytoplasmatische Peptidasen zu Aminosäuren verdaut und aus der Zelle ins Blut exportiert. Nur eine sehr kleine Anzahl dieser kleinen Peptide gelangt intakt ins Blut.
Absorption intakter Proteine
Wie betont, erfolgt die Absorption intakter Proteine nur unter wenigen Umständen. Erstens kommen nur sehr wenige Proteine intakt durch den Handschuh löslicher und membrangebundener Proteasen. Zweitens haben „normale“ Enterozyten keine Transporter, um Proteine über die Plasmamembran zu transportieren, und sie können Tight Junctions sicherlich nicht durchdringen.
Eine wichtige Ausnahme von diesen allgemeinen Aussagen ist, dass Neugeborene für sehr wenige Tage nach der Geburt die Fähigkeit haben, intakte Proteine aufzunehmen. Diese Fähigkeit, die schnell verloren geht, ist von immenser Bedeutung, da sie es dem neugeborenen Tier ermöglicht, eine passive Immunität zu erlangen, indem es Immunglobuline in Kolostralmilch absorbiert.
Im Gegensatz zu Menschen und Nagetieren gibt es bei vielen Tieren (Rinder, Schafe, Pferde und Schweine, um nur einige zu nennen) keinen signifikanten Transfer von Antikörpern über die Plazenta, und die Jungen werden ohne zirkulierende Antikörper geboren. Wenn sie am ersten Tag oder so nach der Geburt mit Kolostrum gefüttert werden, absorbieren sie große Mengen an Immunglobulinen und erwerben ein temporäres Immunsystem, das Schutz bietet, bis sie ihre eigenen Immunantworten erzeugen.
Der Dünndarm verliert schnell die Fähigkeit, intakte Proteine aufzunehmen – ein Prozess, der als Verschluss bezeichnet wird – und folglich sterben Tiere, die innerhalb der ersten Tage nach der Geburt kein Kolostrum erhalten, wahrscheinlich an opportunistischen Infektionen.