Gastrointestinaltrakt: Einteilung, Aufbau und Funktion

Unser Gastrointestinaltrakt ist mehrere Meter lang und essentiell für den Transport sowie die Verwertung von Nahrungsmitteln. Er umfasst mehrere Abschnitte, die sich auf verschiedene Aufgaben spezialisiert haben. Die genaue Einteilung und die Funktion der jeweiligen Abschnitte thematisiert dieser Artikel.

Gastrointestinaltrakt – Definition

Unter dem Gastrointestinaltrakt versteht man den Hauptteil des Verdauungsapparates, der sich von der Speiseröhre (Ösophagus) bis zum Anus erstreckt. Er wird im klinischen Sprachgebrauch oft auch als GIT abgekürzt und ist mehrere Meter lang. Obwohl manche Autoren auch die Mundhöhle, die Speicheldrüsen und den Rachen zum Gastrointestinaltrakt zählen, geht dieser Artikel lediglich auf die Organe ab der Speiseröhre ein.

Gastrointestinaltrakt – Einteilung, Aufbau und Funktion

Der Gastrointestinaltrakt umfasst zahlreiche Organe und besteht von oral (vom Mund aus) nach aboral (zum Anus hin) aus folgenden Abschnitten:

• Speiseröhre (Ösophagus)
• Magen
• Dünndarm, der sich in weiter in Duodenum, Jejunum und Ileum untergliedert.
• Anhängende Drüsen: Bauchspeicheldrüse (Pankreas), Leber und Gallenblase
• Dickdarm, der aus dem Caecum, Colon, Sigmoid und Rektum besteht.
• Anus

Des Weiteren wird zwischen dem oberen und dem unteren Gastrointestinaltrakt unterschieden.

• Oberer Gastrointestinaltrakt: Hierzu gehört die Speiseröhre, der Magen und das Duodenum.
• Unterer Gastrointestinaltrakt: Er umfasst das Jejunum, Ileum, Caecum, Colon, Sigmoid und Rektum.

Im Folgenden wird genauer auf die Anatomie und die Funktion der einzelnen Abschnitte eingegangen.

Speiseröhre (Ösophagus)

Die Speiseröhre befindet sich zwischen dem Rachen sowie dem Magen und ist für den Transport der durch das Kauen zerkleinerten Nahrung zuständig. Sie ist etwa 25 bis 30 Zentimeter lang und verläuft im oberen und hinteren Mediastinum zwischen der Luftröhre und der Aorta. Außerdem liegt sie über eine kurze Strecke dem linken Vorhof an.

Des Weiteren lässt sich die Speiseröhre in drei Teile unterteilen:

• Pars cervicalis
• Pars thoracalis 
• Pars abdominalis (nach dem Durchtritt durch das Zwerchfell im Hiatus oesophageus)

Sie wird zudem an drei verschiedenen Stellen eingeengt, wobei sich die erste Engstelle im oberen Bereich der Speiseröhre hinter dem Ringknorpel befindet. Die zweite Engstelle wird durch die Luftröhre und den Aortenbogen im mittleren Teil gebildet, während die dritte Engstelle beim Durchtritt der Speiseröhre durch das Zwerchfell zu finden ist. Der Wandaufbau der Speiseröhre ist schematisch genau gleich wie die Wand der restlichen Abschnitte des Gastrointestinaltrakts und ist an der Mukosa mit mehrschichtigem, unverhornten Plattenepithel ausgestattet.

Die Aufgabe der Speiseröhre besteht im gerichteten Transport der Nahrung, wobei der Transport unter normalen Bedingungen nur in Richtung Magen erfolgen kann. Dies liegt daran, dass aufgrund von komplexen neurologischen Verschaltungen sich die aboralen Abschnitte langsamer kontrahieren als die oralen Abschnitte. In den Teilen, die nicht mit Nahrung gefüllt sind, liegen die Wände aneinander an, sodass das Lumen eng und die Nahrung dadurch umschlossen wird.

Magen

Beim Magen handelt es sich um ein schlauch- bis sackförmiges Hohlorgan, welches sich der Speisröhre anschließt. Er liegt im linken oberen Quadranten des Bauches unterhalb des Zwerchfells und und besitzt eine Vorder- sowie eine Hinterwand. Durch seine gebogene Form weist er auf beiden Seiten gekrümmte Organkonturen auf, die als große und kleine Magenkurvatur bezeichnet werden. Er besteht ebenfalls aus verschiedenen Teilen:

• Kardia: Die Kardia ist der erste Abschnitt des Magens und verbindet ihn mit der Speiseröhre.
• Fundus: Hierbei handelt es sich um einen nach oben gewölbten Abschnitt, in dem sich Luft in Form der sogenannten Magenblase sammelt.
• Korpus: Er liegt zentral und macht den Hauptteil des Organs aus.
• Pars pylorica: Dieser Teil beinhaltet den Schließmuskel des Magens, der in das Duodenum übergeht.

Das Lumen des Magens ist in Falten aufgeworfen und besitzt bei Erwachsenen ein Fassungsvermögen von ungefähr 1,5 Liter. Die Schleimhaut ist mit Zylinderepithel ausgestattet und beherbergt zahlreiche Drüsen, die essentielle Stoffe für die Verdauung herstellen. Dabei handelt sich sich um die sogenannten Hauptdrüsen, die Kardiadrüsen und die Pylorusdrüsen. In den Hauptdrüsen findet man wiederum drei verschiedene Zelltypen, die wichtige Substanzen produzieren:

• Nebenzellen: Sie stellen vor allem Muzine her.
• Hauptzellen: Sie bilden Pepsinogen.
• Belegzellen: Sie produzieren Salzsäure und kommen in allen Abschnitten des Magens vor. Außerdem stellen sie den sogenannten Intrinsic Factor her, der eine wichtige Rolle in der Resorption von Vitamin B12 im Ileum spielt.

Im Magen gibt es zudem endokrine Zellen, die Hormone wie Gastrin, Somatostatin und Serotonin bilden. Seine Aufgabe besteht zum einen in der Zwischenspeicherung der Nahrung mit einer portionsweisen Abgabe durch den Pylorus in das Duodenum. Zum anderen sorgt er für die Verkleinerung der Nahrungsbestandteile und die partielle Verdauung von Proteinen und Fetten. Das Abtöten von Krankheitserregern durch die Salzsäure, die einen pH-Wert zwischen 1,5 und zwei im Magen entstehen lässt, stellt ebenfalls eine wichtige Aufgabe dar.

Dünndarm

Der Dünndarm erstreckt sich vom Ende des Magens bis zu der sogenannten Bauhin-Klappe, die den Übergang zum Dickdarm markiert. Er lässt sich in drei unterschiedliche Abschnitt einteilen:

• Duodenum (Zwölffingerdarm
• Jejunum (Leerdarm)
• Ileum (Krummdarm)

Während das Duodenum mit ungefähr 25 Zentimeter den kürzesten Teil des Dünndarms darstellt, misst das Jejunum eine Länge von 1,5 bis zwei Meter und der Ileum sogar eine Länge von zwei bis drei Meter. Der Dünndarm befindet sich in gefalteten Schlingen im zentralen Bereich der Bauchhöhle und ist (mit Ausnahme von Teilen des Duodenums) an der hinteren Bauchwand aufgehängt. Zudem wird er von drei Seiten vom Dickdarm eingerahmt.

Die wichtigste Aufgabe des Dünndarms besteht in der Verdauung und Resorption von Nahrungsbestandteilen. Um die Resorption so effektiv wie möglich zu gestalten, ist die Schleimhaut des Dünndarms so aufgebaut, dass sie eine möglichst große Oberfläche aufweist. Dies wird zum einen dadurch ermöglicht, dass sie nicht glatt, sondern in Falten aufgeworfen ist. Zum anderen besitzt sie fingerförmige Fortsätze (Dünndarmzotten) und schlauchförmige Einsenkungen (Krypten). Die Epithelschicht der Schleimhaut, die mit Zylinderepithel ausgestattet ist, trägt zusätzlich noch weitere fingerförmige Ausstülpungen, die Mikrovilli heißen. Der Speisebrei wird durch die peristaltischen Bewegungen der Wände durch den Dünndarm bewegt.

Bauchspeicheldrüse (Pankreas)

Die Bauchspeicheldrüse, die auch Pankreas genannt wird, ist ein 14 bis 18 Zentimeter langes Drüsenorgan. Sie liegt hinter der Peritonealhöhle (sekundär retroperitoneal) zwischen dem Magen und den großen Bauchgefäßen wie der Aorta und der Vena cava inferior. Außerdem steht sie in engem Kontakt mit dem Zwölffingerdarm. Auch die Bauchspeicheldrüse besteht aus drei Teilen:

• Caput pancreatis (Pankreaskopf)
• Corpus pancreatis (Pankreaskörper)
• Cauda pancreatis (Pankreasschwanz)

Durch diese Teile läuft ein Ausführungsgang, der Ductus pancreaticus, der zusammen mit dem von der Leber und der Gallenblase kommenden Hauptgallengang (Ductus choledochus) in das Duodenum mündet. Bei der Bauchspeicheldrüse handelt es sich sowohl um eine exokrine als auch um eine endokrine Drüse. Das bedeutet, dass einerseits zahlreiche Verdauungsenzyme zur Eiweißspaltung, Kohlenhydratspaltung, Nukleinsäurespaltung und Fettspaltung produziert und durch den beschriebenen Gang in das Duodenum abgegeben werden. Andererseits schüttet die Bauchspeicheldrüse wichtige Hormone wie Insulin, Glucagon, Somatostatin, pankreatisches Polypeptid, Ghrelin und Serotonin ins Blut aus. Somit handelt es sich bei der Bauchspeicheldrüse um die wichtigste Verdauungsdrüse des menschlichen Körpers, die durch ihre endokrine Funktion zudem eine essentielle Rolle in der Regulation des Blutzuckerhaushaltes spielt.

Leber

Die Leber ist das größte und wichtigste Stoffwechselorgan im Körper und wiegt zwischen 1,5 und zwei Kilogramm. Sie befindet sich im rechten Oberbauch und lässt sich makroskopisch in vier verschiedene Lappen unterteilen:

• Rechter Leberlappen (Lobus hepatis dexter)
• Linker Leberlappen (Lobus hepatis sinister)
• Lobus quadratus
• Lobus caudatus

Zusätzlich wird die Leber nach funktionellen Aspekten in acht Lebersegmente gegliedert. Die wichtigsten Gefäße, die der Leber zu fließen, sind die Pfortader (Vena porta), welche das Blut aus dem Verdauungsstrakt sammelt, und die Arteria hepatica propria, die die Leber mit sauerstoffreichem Blut versorgt. Der Abfluss erfolgt über die Lebervenen, die auch Venae hepaticae genannt werden, in die untere Hohlvene (Vena cava inferior).

Mikroskopisch betrachtet ist die Leber aus kleinen Leberläppchen aufgebaut, die eine hexagonale Form aufweisen. Diese bestehen wiederum aus konzentrisch angeordneten Leberbälkchen, die um eine Zentralvene herum angeordnet sind. Die Leberbälkchen bestehen aus den Leberzellen (Hepatozyten), zwischen denen die blutgefüllten Lebersinusoide verlaufen. Die Sinusoide sind mit einem diskontinuierlichen Endothel ausgekleidet, wobei sich zwischen diesem und den Hepatozyten der sogenannte Disse-Raum befindet. In diesem Raum kommt es zum Stoffaustausch zwischen dem Blut und den Hepatozyten.

Im mikroskopischen Schnitt lassen sich außerdem kleine Bindegewebsinseln erkennen, die von jeweils drei Leberläppchen eingeschlossen werden und Periportalfelder heißen. In ihnen liegen die zuführenden Blutgefäße wie Äste der Arteria hepatica propria und Vena porta sowie die intrahepatischen Gallengänge. Eine Arterie, eine Vene und ein Gallengang bilden dabei die sogenannte Glisson-Trias. Des Weiteren transportieren die Lebersinusoide das Blut aus der Pfortader gemeinsam mit dem Blut aus den Arterien in das Zentrum der Leberläppchen, wo die Zentralvene liegt. Diese vereinigt sich wiederum zu größeren Venen, sodass das Blut letztendlich über die Venae hepaticae in die Vena cava inferior abfließt. Die Gallengänge hingegen bilden durch ihren Zusammenfluss größere Gallengänge, die letztendlich in den Ductus hepaticus dexter und sinister münden.

Die Leber erfüllt als zentrales Stoffwechselorgan des Körpers lebenswichtige Aufgaben:

• Sie nimmt die aus der Pfortader zufließenden Nährstoffe aus dem Verdauungstrakt auf und verwertet diese.
• In der Leber werden wichtige Eiweiße wie Albumin, Transferrin, fast alle Gerinnungsfaktoren, Antithrombin und Plasminogen gebildet.
• Auch Fette und Lipoproteine wie Triacylglyceride, Phosphoglyceride oder Sphingolipide werden synthetisiert.
• Sie produziert pro Tag bis zu einem Liter Gallenflüssigkeit, die eine wichtige Rolle in der Resorption von Fetten spielt.
• Die Leber ist zudem die Entgiftungszentrale des Körpers und verstoffwechselt unter anderem Medikamente, Alkohol und Ammoniak zu Harnstoff. Sie baut Blutzellen wie Erythrozyten und Leukozyten ab sowie Hämoglobin zu Bilirubin.

Gallenblase

Die Gallenblase ist ein birnenförmiges Organ, das sich an der Unterseite der Leber befindet. Sie dient als Speicherorgan für die Galle und dickt diese ein, sodass sie vermehrt gespeichert werden kann. Sie wird anatomisch unterteilt in:

• Fundus vesicae biliaris (Gallenblasenboden)
• Corpus vesicae biliaris (Gallenblasenkörper)
• Collum vesicae biliaris (Gallenblasenhals)

An den Gallenblasenhals schließt sich ein drei bis vier Zentimeter langer Gang an, der Ductus cysticus. Dieser mündet in den Ductus choledochus. Die in der Leber gebildete Galle gelangt über den Ductus hepaticus communis und den Ductus choledochus zum Duodenum. Wenn die Einmündungsstelle durch eine Kontraktion des Musculus sphincter ampullae allerdings geschlossen ist, kann die Galle nicht ins Duodenum abfließen und wird über den Ductus cysticus in die Gallenblase geleitet. Dort wird die Galle gespeichert, bis sie erneut benötigt wird.

Dickdarm

Der Dickdarm ist der letzte Abschnitt des Darms, der von der Bauhin-Klappe bis zum Anus reicht. Er setzt sich aus den folgenden Abschnitten zusammen:

• Caecum mit Appendix vermiformis
• Colon, bestehend aus dem Colon ascendens, Colon transversum, Colon descendens und Colon sigmoideum
• Rectum mit Ampulla recti

Der Dickdarm ist mit allen Abschnitten zusammen etwa 1,5 Meter lang und legt sich wie ein Rahmen von drei Seiten um den Dünndarm. Der Übergang vom Colon ascendens zum Colon transversum wird dabei als Flexura coli dextra genannt, während der Übergang vom Colon transversum zum Colon descendens als Flexura coli sinistra bezeichnet wird. Im Gegensatz zum Dünndarm findet man im Dickdarm keine Zotten. Die Vergrößerung der Oberfläche wird hier durch Krypten und Haustren sichergestellt, die durch in das Lumen einstrahlende Falten (Plicae semilunares coli) gebildet werden. Die Krypten sind mit einem hochprismatischen Epithel ausgekleidet. Des Weiteren ist die Längsmuskelschicht im Bereich des Kolons zu drei kräftigen Gewebesträngen, den Tänien heißen, verdickt.

Die Hauptaufgabe des Dickdarms besteht in der Rückresorption von Wasser und der Eindickung des Stuhls. Außerdem ist er an der Regulation des Elektrolythaushalts beteiligt, da im Dickdarm ebenfalls Natrium-, Kalium- und Chloridionen resorbiert sowie ausgeschieden werden. Darüber hinaus sind im Dickdarm zahlreiche Mikroorganismen, bei denen es sich vor allem um Bakterien handelt, angesiedelt. Diese nennt man auch Darmflora oder Mikrobiom. Sie dienen unter anderem der Versorgung mit Vitaminen, der Produktion kurzkettiger Fettsäuren und der Immunabwehr.

Das Rektum, welches den letzten Teil des Dickdarms darstellt, dient zusätzlich der Speicherung des Stuhls und ermöglicht somit eine willentliche und zeitlich steuerbare Entleerung. Wenn es durch den Stuhl zu einer Dehnung der Wände des Rektums kommt, erhöht sich reflektorisch der Muskeltonus, sodass die Kontinenz gewährleistet ist.

Anus

Unter dem Anus (auch After oder Darmausgang) versteht man die Ausscheidungsöffnung des Darms. Er besteht aus zwei Ringmuskeln, dem unwillkürlich innervierten Musculus sphincter ani internus und dem willkürlich innervierten Musculus sphincter ani externus. Zusammen mit dem Musculus levator ani kontrollieren sie die Stuhlentleerung und bilden den Schließapparat des Rektums. Außerdem bilden sie gemeinsam mit dem Venenplexus des Anus (Corpus cavernosum recti) eine funktionelle Einheit, das Kontinenzorgan.

Der von der Sphinktermuskulatur umgebene Endabschnitt des Darms wird auch als Analkanal bezeichnet. Er ist ungefähr zwei bis vier Zentimeter lang und wird vom Beckenboden umfasst. Die Übergangsstelle, an der das Rektum in den Analkanal übergeht, heißt Junctio anorectalis. Hier ist makroskopisch eine Grenzlinie, die Linea dentata sichtbar. Sie kommt durch den Wechsel von hochprismatischem Zylinderepithel der Rektumschleimhaut zu unverhorntem Plattenepithel der Analschleimhaut zustande. Unterhalb dieser Linie befinden sich zudem vom Musculus sphincter ani internus aufgeworfene Schleimhautfalten, die Columnae anales (auch Morgagni-Säulen genannt). Hier ist auch das Corpus cavernosum recti lokalisiert, bei dem es sich um einen Schwellkörper handelt, der durch die Arteria rectalis superior versorgt wird.

Außerdem befinden sich hier Klappen, die Valvulae anales, die den Eingang in die Analkrypten markieren. Dort liegen Anal- und Proktealdrüsen. Unterhalb dieser Klappen geht die Analschleimhaut in die äußere Haut über. Wegen ihre hellen Farbe wird die Übergangszone auch als Zona alba bezeichnet und endet an der Linea anocutanea. Diese bildet die untere Begrenzung des Analkanals.