Aufgaben des Magens

Der Magen (Ventrikulus, Gaster) ist ein schlauchförmiges, muskuläres Hohlorgan, das der Speicherung, Zerkleinerung und Homogenisierung der aufgenommenen Nahrung dient.
Das Fassungsvolumen bei Erwachsenen beträgt üblicherweise zwischen 1200 und 1600 ml, wobei die äußere Form des Magens jedoch sehr variabel sein kann.

Über die Speiseröhre gelangt, die mit Speichel vermischte, Nahrung von der Mundhöhle in den Magen, wo durch Zusatz von Magensäure der Speisebrei (Chymus) entsteht.

Durch Peristaltik (ein wellenförmiges Bewegungsmuster der Muskulatur) wird die Nahrung mit Magensaft vermengt und weiter zerkleinert.
Nach einer Verweildauer von 1-6 Stunden wird der bereits angedaute Speisebrei portionsweise in den nachfolgende Zwölffingerdarm (Duodenum) entleert.

Der Magen wird funktionell in verschiedene Abschnitte eingeteilt: die Speiseröhre mündet in den oberen Teil, die Cardia, darauf folgen Fundus und der Corpus, welcher den Hauptteil des Magen bildet. Weiter unten gelegen befinden sich Antrum und Pylorus, die untere Magenöffnung.

Die Magenwand besteht aus dem für die Organe des Magen-Darm-Traktes typischen Aufbau aus glatter Muskulatur und anliegender Schleimhaut, wobei die Tunica muscularis jedoch zusätzlich zu Längs- und Quermuskulatur eine dritte Schicht aus schräg verlaufenden Muskelfasern (Fibrae obliquae) aufweist. Diese Muskelschicht ermöglicht starke Peristaltiken, die der Durchmischung und Zerkleinerung des Mageninhalts dienen.
Peristaltische Wellen dienen neben der Homogenisierung des Chymus auch zu dessen Weitertransport in Richtung Pylorus, wo es zur portionsweisen Entleerung in den Zwölffingerdarm kommt.

Der Magen dient außerdem als Reservoir, in dem Nahrung gespeichert werden kann, sodass der Bedarf des Körpers an Nährstoffen mit wenigen, über den Tag verteilten Mahlzeiten gedeckt werden kann.
Die regelmäßige, portionsweise Entleerung des Magens in den Dünndarm sorgt für eine gleichmäßige und „geglättete“ Weitergabe des Chymus an die nachfolgenden Abschnitte des Verdauungstraktes.

Die Verweildauer des Speisebreis im Magen ist abhängig von der aufgenommenen Nahrung: leicht Verdauliches, wie Obst und Kohlenhydrate, verweilen nur 1-2 Stunden im Magen, während fettreiche und proteinhaltige Lebensmittel schwer verdaulich sind und erst nach 6 - 8 Stunden in den Dünndarm gelangen. Aufgenommene Flüssigkeit fließt an der Innenwand der kleinen Kurvatur, der sogenannten Magenstraße, direkt in den distalen Bereich des Magens.

Die Magenschleimhaut produziert kontinuierlich Magensaft, der aus Salzsäure, Muzinen, Bicarbonat, Verdauungsenzymen und Intrinsic factor besteht.
Die Salzsäure sorgt durch ihren niedrigen pH-Wert für ein stark saures Milieu im Magen, welches einerseits der Abtötung von Mikroorganismen dient und andererseits bei der Verdauung von Proteinen hilft.
Oberflächenzellen der Magenschleimhaut sezernieren Bicarbonat und Schleim, wodurch die Magenschleimhaut selbst vor der aggressiven Magensäure geschützt wird.

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Nachdem die Nahrung den Magen erreicht hat, kommt es durch die Volumenzunahme zur Magendehnung und zur verstärkten Sekretion von Magensäure. Neben der mechanischen Zerkleinerung der Nahrung durch die peristaltischen Wellen beginnen mit dem Vermengen des Chymus mit Magensäure die ersten Schritte der Verdauung.

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Im Fundus- und Corpusbereich des Magens sezernieren die Belegzellen der Magenschleimhaut Salzsäure (HCl), die den Hauptbestandteil des Magensafts bildet.
Die Salzsäure erreicht hier eine Konzentration von bis zu 150 mM, wodurch der pH-Wert lokal auf Werte unter 1,0 absinken kann. Durch diesen niedrigen pH-Wert wird das Wachstum von Bakterien und anderen Krankheitserregern verhindert.
Außerdem denaturieren (= die Struktur wird zerstört) im Nahrungsbrei enthaltene Proteine im sauren Milieu und können so durch Peptidasen leichter gespalten werden.

Eine weitere wichtige Funktion der Magensäure ist die Aktivierung des inaktiven Pepsinogens, das von den Hauptzellen der Magenschleimhaut produziert wird, zu Pepsin, einer Peptidase, die mit der Nahrung aufgenommene Proteine spaltet.

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Belegzellen („Parietalzellen“) in der Mucosa bilden HCl, indem Wasserstoffprotonen über H+K+-ATPasen („Protonenpumpen“) in der apikalen ( oben gelegenen) Membran der aktivierten Belegzellen ins Magenlumen sezerniert werden.
Die Protonenkonzentration im Magensaft kann bis zu 150 mmol/l betragen und liegt somit um Faktor 106 höher gegenüber dem Blut. Chloridionen folgen den Protonen über apikale Chloridkanäle ins Magenlumen und HCl entsteht.
Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Salzsäure-Sekretion ist der Einbau der Protonenpumpen in die apikale Membran der Belegzellen: im Ruhezustand sind die H+K+-ATPasen in Tubulovesikel gespeichert, nach Aktivierung fusionieren sie mit der Zellmembran.

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In den Drüsen der Magenschleimhaut befinden sich verschiedene Zelltypen, die Nebenzellen, Parietal- bzw. Belegzellen, Hauptzellen und endokrine Zellen.
Zusammen produzieren sie täglich 2-3 l Magensaft, eine isotone Flüssigkeit, deren Hauptbestandteile Salzsäure, Pepsinogene, Schleim, Bikarbonat und Intrinsic Factor sind.
Der pH-Wert des Magensaftes wird maßgeblich durch die Magensäure bestimmt und schwankt je nach Säureproduktion zwischen 1 und 7.

Die Sekretion wird dem Bedarf angepasst und so wird in den interdigestiven Phasen ( Phasen zwischen den Mahlzeiten) kontinuierlich eine geringe Menge an Magensaft sezerniert, während es nach Nahrungsaufnahme zur maximalen Sekretion kommt.

Die Produktion von Magensaft unterliegt einer komplexen endokrinen Regulation, die durch eine Vielzahl an gastrointestinalen Hormonen und Neurotransmittern gesteuert wird: Gastrin, Histamin und Acetylcholin fördern die Sekretion von Magensaft, wohingegen Somatostatin, GIP (Gastric Inhibitory Protein), Sekretin, CCK (Cholecystokinin) und Prostaglandin E2 hemmend wirken.

Der Magenpförtner (Pylorus) besteht aus ringförmig angeordneter glatter Muskulatur, die einen kräftigen Schließmuskel (M. sphinkter pylori) am Magenausgang bildet und so den Magen vom Duodenum abgrenzt.

Die Aufgabe des Pylorus besteht darin, den im Magen homogenisierten Speisebrei portionsweise durch rhythmische Kontraktionen in den Zwölffingerdarm zu transportieren. Außerdem wird ein Rückfließen des Darminhaltes in den Magen verhindert.

Die Öffnung des Magenpförtners wird durch den Nervus vagus kontrolliert, indem ein Reflex (Pylorusreflex) peristaltische Kontraktionswellen auslöst und so kleine Portionen (Bolus) des Mageninhaltes (Chymus) ins Duodenum gelangen.

Zusätzlich befinden sich im Bereich des Pylorus Drüsen, die ein basisches Sekret abgeben, das der Neutralisierung des sauren Nahrungsbreis dient.

Die Oberfläche der Magenschleimhaut ist durch zahlreiche Krypten (Magendrüsen) stark vergrößert. Innerhalb dieser Drüsen befinden sich verschiedene Zelltypen, die zusammen den Magensaft produzieren.

An der Drüsenbasis sind die sogenannten Hauptzellen lokalisiert. Es handelt sich um basophile Zellen mit apikalen Sekeretgranula, die Pepsinogen enthalten, eine Protease zur Proteinverdauung.
Neben Pepsinogen sekretieren Hauptzellen auch Magenlipase zur Spaltung von Fetten.

Belegzellen (Parietalzellen) befinden sich in der Drüsenmitte und sind die einzigen Zellen, die Salzsäure produzieren können.
Darüber hinaus produzieren Belegzellen den Intrinsic Factor, ein Transportprotein, das zur Resorption von Vitamin B12 im terminalen Ileum benötigt wird.

Nebenzellen sitzen im Bereich des Drüsenhalses und sezernieren Bikarbonat und Schleim (Muzine).

Neuroendokrine Zellen (H-, D- und G-Zellen) finden sich in der gesamten Magenschleimhaut verteilt und produzieren Neurotransmitter und gastrointestinale Hormone zur Steuerung der Verdauung.

Neben den Magendrüsen besteht die Schleimhaut aus den eigentlichen Oberflächenepithelzellen, die dem Schutz der Mukosa vor aggressiver Magensäure dienen, indem sie Schleim und Bikarbonat zur Neutralisierung freisetzen.

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