Zellen der Magenschleimhaut und ihre Sekrete
Welche Zellen der Magenschleimhaut Salzsäure, Intrinsic Factor, Pepsinogen, Schleim und Gastrin bilden und wo sie in den Magendrüsen liegen.
Das Wichtigste in Kürze
- Die Magendrüsen in Corpus und Fundus enthalten Neben-, Beleg- und Hauptzellen, die Antrumdrüsen vor allem Schleimzellen sowie G- und D-Zellen.
- Belegzellen in Corpus und Fundus bilden Salzsäure und Intrinsic Factor, der für die Aufnahme von Vitamin B12 nötig ist.
- Die \(\ce{H+}\)/\(\ce{K+}\)-ATPase sitzt in der luminalen Membran der Belegzelle, die \(\ce{Na+}\)/\(\ce{K+}\)-ATPase basolateral.
- Hauptzellen am Drüsengrund bilden Pepsinogen, das im sauren Magensaft zu Pepsin aktiviert wird und Proteine spaltet.
- Oberflächenepithel und Nebenzellen liefern Schleim, das Epithel zusätzlich \(\ce{HCO3-}\); G-Zellen bilden Gastrin, D-Zellen Somatostatin.
Worum es geht
Die Magenschleimhaut enthält mehrere spezialisierte Zelltypen. Jeder davon gibt ein eigenes Sekret ab. Für die Pharmazie ist das unmittelbar wichtig: Protonenpumpenhemmer wie Omeprazol greifen gezielt an einem einzigen Zelltyp an, der Belegzelle.
Magendrüsen im Überblick
Die Magenschleimhaut ist von kleinen Grübchen übersät, den Foveolae. In ihren Grund münden schlauchförmige Magendrüsen. Das Oberflächenepithel ist überall gleich gebaut. Die Drüsen darunter unterscheiden sich je nach Magenabschnitt.
In Corpus und Fundus liegen die eigentlichen Magendrüsen. Im Drüsenhals sitzen Nebenzellen, im oberen und mittleren Teil Belegzellen, am Drüsengrund Hauptzellen. Dazwischen liegen einzelne hormonbildende, also enteroendokrine Zellen. Die Drüsen des Antrums bilden vor allem Schleim und enthalten G- und D-Zellen.
| Zelltyp | Lage | Hauptprodukt |
|---|---|---|
| Oberflächenepithel | gesamte Oberfläche, Foveolae | Schleim, \(\ce{HCO3-}\) |
| Nebenzelle | Drüsenhals in Corpus und Fundus | Mucine |
| Belegzelle (Parietalzelle) | oberer Drüsenteil in Corpus und Fundus | \(\ce{HCl}\), Intrinsic Factor |
| Hauptzelle | Drüsengrund in Corpus und Fundus | Pepsinogen |
| G-Zelle | Antrum | Gastrin |
| D-Zelle | Antrum und Corpus | Somatostatin |
Belegzellen
Die Belegzellen (Parietalzellen) sind große Zellen mit sehr vielen Mitochondrien. Sie liegen in den Drüsen von Corpus und Fundus. Ihre beiden Produkte sind Salzsäure und der Intrinsic Factor.
Salzsäure und Protonenpumpe
Die Säure entsteht in der Belegzelle selbst. Ihre luminale Membran ist zu feinen Kanälchen eingestülpt, den Canaliculi. Dort sitzt die Protonenpumpe, die \(\ce{H+}\)/\(\ce{K+}\)-ATPase. Sie pumpt unter ATP-Verbrauch Protonen ins Lumen, ein Beispiel für primär aktiven Transport. Die Protonen liefert die Carboanhydrase:
\[\ce{CO2 + H2O ->[Carboanhydrase] H+ + HCO3-}\]
- Pumpen: Die \(\ce{H+}\)/\(\ce{K+}\)-ATPase tauscht luminal ein \(\ce{H+}\) gegen ein \(\ce{K+}\).
- Kalium recyceln: \(\ce{K+}\) strömt über Kanäle zurück ins Lumen und steht der Pumpe erneut zur Verfügung.
- Chlorid nachliefern: \(\ce{Cl-}\) folgt über luminale Kanäle. Im Lumen liegt nun Salzsäure vor.
- Basolateral ausgleichen: \(\ce{HCO3-}\) verlässt die Zelle zum Blut im Tausch gegen \(\ce{Cl-}\).
Auch die Belegzelle besitzt eine \(\ce{Na+}\)/\(\ce{K+}\)-ATPase, aber nur in der basolateralen Membran. Luminal sitzt allein die \(\ce{H+}\)/\(\ce{K+}\)-ATPase, eine \(\ce{Na+}\)/\(\ce{H+}\)-ATPase gibt es dort nicht.
Intrinsic Factor
Der Intrinsic Factor ist ein Glykoprotein. Er bindet Vitamin B12 und ermöglicht so erst dessen Aufnahme im terminalen Ileum. Gebildet wird er nur von den Belegzellen in Corpus und Fundus. Fehlen diese Zellen, etwa nach Magenresektion, kann der Rest des Verdauungstrakts ihn nicht ersetzen. Das gilt für Hauptzellen und Antrumdrüsen ebenso wie für Paneth-Zellen und enteroendokrine Zellen des Duodenums.
Umgekehrt ist die Belegzelle die einzige Säurequelle. Haupt- und Nebenzellen besitzen keine Protonenpumpe und bilden keine Salzsäure.
Die Belegzelle bildet Salzsäure und Intrinsic Factor, beides in Corpus und Fundus. Das wird im Examen gerne gefragt. Achte darauf, dass Pepsinogen, Gastrin, Schleim und Hydrogencarbonat aus anderen Zellen stammen.
Hauptzellen
Die Hauptzellen sitzen am Grund der Corpus- und Fundusdrüsen. Ihr reichliches raues endoplasmatisches Retikulum produziert Protein für den Export. Ihr Produkt ist Pepsinogen, die inaktive Vorstufe des Verdauungsenzyms Pepsin. Gastrin bilden Hauptzellen nicht.
Die inaktive Form schützt die Drüse vor Selbstverdauung. Erst im sauren Magensaft wird vom Pepsinogen ein Peptid abgespalten, und es entsteht aktives Pepsin. Pepsin aktiviert dann weiteres Pepsinogen. Man kann sich das wie ein Schloss vorstellen, das erst die Säure der Nachbarzelle öffnet.
Pepsin ist eine Endopeptidase mit einem Optimum im stark sauren Bereich um pH 2. Es spaltet Nahrungsproteine in Polypeptide und beginnt so die Proteinverdauung im Magen. Den größeren Teil übernehmen später die Enzyme des exokrinen Pankreas.
Schleim und Hydrogencarbonat
Magensaft mit pH 1 bis 2 würde ungeschützte Zellen angreifen. Die Oberflächenepithelzellen verhindern das. Sie bedecken Schleimhaut und Foveolae und geben zähen Schleim und Hydrogencarbonat (\(\ce{HCO3-}\)) ab. Die Nebenzellen im Drüsenhals bilden ebenfalls Mucine, die gelbildenden Glykoproteine des Schleims.
Der Schleim liegt als Gel auf dem Epithel. Das Hydrogencarbonat bleibt darin gefangen und fängt eindringende Protonen ab:
\[\ce{H+ + HCO3- -> H2O + CO2}\]
So entsteht ein pH-Gradient von etwa 1 bis 2 im Lumen bis nahe 7 an der Zelloberfläche.
Schleim stammt also aus Oberflächenepithel und Nebenzellen, nicht aus Beleg- oder G-Zellen. Das Oberflächenepithel wiederum bildet kein Gastrin.
G-Zellen und D-Zellen
G- und D-Zellen sind enteroendokrine Zellen. Sie geben ihre Produkte nicht ins Lumen ab, sondern ins Blut oder ins umgebende Gewebe. Darin unterscheiden sie sich von den exokrinen Zellen der vorigen Abschnitte.
Die G-Zellen liegen vor allem im Antrum und bilden das Hormon Gastrin. Die Hauptquelle ist also die Magenschleimhaut, nicht das endokrine Pankreas. Gastrin erreicht die Belegzellen über das Blut und regt dort die Säurebildung an. Es wirkt damit vor allem endokrin, nicht auto- oder parakrin.
Die D-Zellen bilden Somatostatin. Es wirkt parakrin auf benachbarte G- und Belegzellen und bremst Gastrin- und Säurefreisetzung. Gastrin bilden D-Zellen nicht. Wie diese Signale zusammenspielen, zeigt die Regulation der Magensäuresekretion.
Beide Zelltypen sind reine Signalgeber. Salzsäure kommt aus den Belegzellen, Schleim und Hydrogencarbonat aus Oberflächenepithel und Nebenzellen.
Quiz
Aussage 1
Gastrin wird überwiegend im endokrinen Pankreas gebildet und wirkt vor allem parakrin.
Gastrin stammt hauptsächlich aus den G-Zellen der Magenschleimhaut und wirkt endokrin über das Blut auf die Belegzellen.
Aussage 2
Die Oberflächenepithelzellen des Magens schütten Gastrin ins Blut aus.
Das Oberflächenepithel gibt Schleim und \(\ce{HCO3-}\) ab. Gastrin stammt aus den G-Zellen.
Aussage 3
Hauptzellen geben Pepsinogen ab, das erst im sauren Magensaft zu aktivem Pepsin wird.
Pepsinogen ist die inaktive Vorstufe. Säure spaltet ein Peptid ab, danach aktiviert Pepsin weiteres Pepsinogen.
Aussage 4
Nebenzellen im Drüsenhals bilden Mucine.
Nebenzellen tragen neben dem Oberflächenepithel zum Schleim bei.
Aussage 5
Der Intrinsic Factor stammt aus den Belegzellen von Corpus und Fundus.
Nur die Belegzellen in Corpus und Fundus bilden den Intrinsic Factor. Antrumdrüsen und Dünndarmzellen können ihn nicht ersetzen.
Aussage 6
Die \(\ce{H+}\)/\(\ce{K+}\)-ATPase der Belegzelle liegt in ihrer basolateralen Membran.
Die Protonenpumpe sitzt luminal in den Canaliculi. Basolateral liegt die \(\ce{Na+}\)/\(\ce{K+}\)-ATPase.
Fehler entdeckt oder eine Idee? Wir verbessern die Inhalte laufend. Melde es uns gerne über dieses Formular ❤️
Teile der Inhalte wurden mithilfe von KI-Systemen erstellt und werden fortlaufend redaktionell geprüft. Trotz Sorgfalt können Fehler enthalten sein. Wichtige Informationen bitte anhand offizieller Quellen prüfen. Relaxed ins Stex ist ein unabhängiges Angebot und steht in keiner Kooperation mit dem IMPP. Das Angebot ist weder vom IMPP autorisiert noch mit diesem verbunden.