Das exokrine Pankreas

Verdauerenzymsekretion

Die Azinuszellen produzieren Verdauungsenzyme am rauen endoplasmatischen Retikulum. Sie werden dann in den Golgi-Komplex transportiert, wo sie kondensierende Vakuolen bilden. Diese kondensierenden Vakuolen werden dann in den pankreatischen Azinuszellen zu inaktiven Zymogengranula konzentriert und für die Sekretion gespeichert. Sie werden in den Pankreashauptgang sezerniert, der am Kopf der Bauchspeicheldrüse mit dem Gallengang verschmilzt und die Vaterampulla bildet. Von hier aus gelangen sie in den Zwölffingerdarm.

Ausgeschiedene Enzyme:

• Proteasen
  • Chymotrypsinogen und Trypsinogen
  • Spalten Proteine und Peptide zu einzelnen Aminosäuren
• Pankreaslipase
  • Verdaut Triglyceride, Monoglyceride und freie Fettsäuren
• Amylase
  • Stärke und Maltose (Disaccharide)

Weitere Enzyme sind Ribonuklease, Gelatinase, Elastase etc.

Bikarbonatsekretion

Wasser und Kohlendioxid verbinden sich in einer Reaktion, die durch das Enzym Kohlensäureanhydrase katalysiert wird. Das gebildete Produkt ist Kohlensäure (H2CO3).

H2O + CO2 -> H2CO3

Kohlensäure dissoziiert dann in Wasserstoffionen (H+) und Bicarbonationen (HCO3-)

H2CO3 -> H+ + HCO3-

H+-Ionen werden im Austausch gegen Na+-Ionen durch einen H+/Na+-Antiporter aus den Pankreas-Gangzellen ins Blut transportiert. Die in die Zelle eintretenden Na+ -Ionen werden dann durch die Na+/H+/ATPase entfernt.

Das bei der Dissoziation von Kohlensäure entstehende HCO3- wird dann im Austausch gegen Cl- in die Interkalationsgänge des Pankreas transportiert. Eine intrazelluläre Anhäufung von Cl- wird durch einen Chloridkanal verhindert, der es Chloridionen ermöglicht, in das Lumen der Interkalationsgänge zurückzukehren.

Die Bicarbonat-Ionen, Na+-Ionen und Wasser bewegen sich dann durch die Interkalationsgänge und enden am Pankreas-Hauptgang, bereit für die Sekretion in den Zwölffingerdarm bei einem entsprechenden Stimulus.

Abb. 2 – Bikarbonatsekretion aus dem Pankreas

Regulation der Pankreassekretion

Es gibt eine Reihe von Faktoren, die die Bauchspeicheldrüse zur Freisetzung ihrer Sekrete veranlassen. Die vagale Innervation des Pankreas stimuliert die Sekretion von Enzymen. Diese Stimulation tritt auf, wenn wir Nahrung sehen, riechen oder schmecken oder wenn die Magenwand gedehnt wird.

Es gibt auch andere Wege, auf denen der Körper die Pankreassekretion anregt. Neben der vagalen Stimulation regt saurer Speisebrei, der in den Zwölffingerdarm gelangt, die S-Zellen zur Freisetzung von Sekretin an. Sekretin ist ein Hormon, das die Pankreaszellen dazu veranlasst, die alkalischen Anteile des Pankreassaftes zu sezernieren.

Die im Chymus vorhandenen Fettsäuren und Proteine in Verbindung mit dem sauren pH-Wert veranlassen die I-Zellen im Duodenum zur Freisetzung des Hormons Cholecystokinin (CCK). Dieses Hormon führt auch zur Sekretion von Verdauungsenzymen im Pankreassaft. Außerdem stimuliert CCK über die Kontraktion der Gallenblase die Gallensekretion.

Anatomisch gesehen mündet der Pankreashauptgang in den Gallengang, der zur Vaterampulla führt. Hier ergießen sich die Sekrete in den Zwölffingerdarm und helfen, den Speisebrei zu neutralisieren und zu verdauen.

Klinische Relevanz – Tumore der Bauchspeicheldrüse

Die häufigsten Krebserkrankungen der Bauchspeicheldrüse treten im exokrinen Anteil auf und werden duktale Adenokarzinome genannt.

Duktale Adenokarzinome können die exokrine Sekretion stören, wodurch Patienten eine Pankreatitis und Schmerzen entwickeln. Verdauungsenzyme werden in die Bauchspeicheldrüse statt in den Zwölffingerdarm abgesondert. Da wichtige Verdauungsenzyme den Zwölffingerdarm nicht effektiv erreichen, kann dies zu Durchfall und unvollständiger Verdauung der Nahrung führen.

Bauchspeicheldrüsenkrebs wird meist erst sehr spät diagnostiziert, da Symptome erst auftreten, wenn der Krebs eine bestimmte Größe erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt ist es oft zu spät für eine Operation, die die einzige kurative Behandlungsmöglichkeit darstellt. Diese Art von Krebs ist sehr schwer zu behandeln und hat daher eine schlechte Prognose.

Abb. 3 – H&E-Färbung des Adenokarzinoms der Bauchspeicheldrüse

Klinische Relevanz – Pankreatitis

Eine Entzündung der Bauchspeicheldrüse wird als Pankreatitis bezeichnet. Eine Pankreatitis kann durch den Nachweis von Pankreas-Amylase und -Lipase in einer Blutuntersuchung diagnostiziert werden. Eine häufige Präsentation wäre ein intensiver Schmerz im zentralen Bauch, der in den Rücken ausstrahlt. Die Patienten können über blassen Stuhl und dunklen Urin klagen. Bei einer Pankreatitis schädigen die Verdauungsenzyme der Bauchspeicheldrüse das Gewebe und die Struktur der Bauchspeicheldrüse.

Die Verdauungsenzyme erreichen nicht den Zwölffingerdarm, was zu einer unvollständigen Verdauung von Fettsäuren führt. Die Folge sind Fettstühle (Steatorrhoe), die stechend riechen und im Wasser schwimmen.

Klinische Relevanz – Mukoviszidose

Die Bikarbonatsekretion in den Gangzellen hängt von dem Protein CFTR ab. Dieses ist sowohl ein Chloridkanal als auch ein Bikarbonatkanal. Wenn das CFTR-Protein defekt ist, wie es bei Mukoviszidose der Fall ist, ist die Bikarbonatsekretion der Gangzellen beeinträchtigt. Dies führt zu einer Blockade in den Pankreasgängen und einer unangemessenen Zymogenaktivierung. Dies führt zu einer Schädigung der Azinus- und Duktuszellen.

Patienten, bei denen die CFTR-Funktion komplett fehlt, werden meist mit einer Pankreasinsuffizienz geboren. Das bedeutet, dass ihre Bauchspeicheldrüse eine unzureichende Menge an Verdauungsenzymen freisetzt. Diese Patienten benötigen eine ständige Behandlung mit Verdauungsenzympräparaten.

In geringerem Maße haben Patienten mit weniger schweren Mutationen in CFTR-Proteinen mit einer eingeschränkten Kanalfunktion immer noch ein erhöhtes Risiko, eine Pankreatitis zu entwickeln.