Die Bauchspeicheldrüse: Verdauungsdrüse und hormonelles Schaltorgan

Ein quer liegendes Organ im Oberbauch

Die Bauchspeicheldrüse liegt an der hinteren Bauchwand und zieht von der rechten Seite des Oberbauchs nach links in Richtung Milz. Ihr Kopf liegt in der C-förmigen Schleife des Zwölffingerdarms. Vor großen Teilen des Organs befinden sich der Magen und der dazwischenliegende Bauchfellraum der Bursa omentalis. Hinter ihm verlaufen bedeutende Gefäßwege, darunter Aorta, untere Hohlvene und Anteile des Pfortadersystems. [3]

Große Teile des Pankreas sind sekundär retroperitoneal in die hintere Bauchwand eingebettet. Seine Vorderfläche steht dabei in Beziehung zum Bauchfell. Der Schwanz reicht zum Milzhilus und besitzt andere Aufhängungsbeziehungen als die festeren mittleren Abschnitte. Diese Tiefenlage erklärt, weshalb eine eröffnete Lehransicht Magen oder darüberliegende Gewebe zurücknimmt, um die Drüse zusammen mit ihren Nachbarn sichtbar zu machen. [3][13]

Kopf, Hals, Körper und Schwanz

Der breite Kopf passt sich in die Duodenalschlinge ein. Ein hakenförmiger Anteil, der Processus uncinatus, reicht nach hinten an die mesenterialen Gefäße. Ein schmalerer Hals verbindet den Kopf mit dem Körper. Hinter diesem Übergang vereinigen sich große Venen zum Pfortaderstamm. Der längliche Körper setzt sich nach links fort und geht in den zum Milzhilus ziehenden Schwanz über. [13]

Die regionalen Namen orientieren im zusammenhängenden Organ. Ihre Grenzen sind je nach Form und betrachteter Ansicht unterschiedlich scharf erkennbar. Das Gefäßumfeld hilft bei der räumlichen Zuordnung. Für den Sekretweg ist besonders die Verbindung zwischen Drüsenkörper, Hauptgang und dem anliegenden Duodenum wichtig: Die vielen kleinen Abflüsse sammeln sich auf einem vergleichsweise kurzen gemeinsamen Weg zum Darm. [3][13]

Ein Gang sammelt die exokrinen Produkte

Der Pankreashauptgang, Ductus pancreaticus, verläuft vom Schwanzbereich durch das Organ in Richtung Kopf. Kleine intra- und interlobuläre Gänge münden in ihn ein. Im Kopf führt der Hauptweg zur großen Duodenalpapille. Häufig trifft er dort auf den gemeinsamen Gallengang; die beiden Sekrete gelangen über eine kurze gemeinsame Endstrecke in den absteigenden Zwölffingerdarm. [3]

Ein zusätzlicher Gang kann eine eigene Mündung an der kleinen Papille besitzen. Die unterschiedlichen Varianten lassen sich aus der embryonalen Entstehung aus zwei Anlagen und der späteren Vereinigung ihrer Gangsysteme erklären. Eine unvollständige Vereinigung wird als Pancreas divisum bezeichnet. Die genaue Abflussanordnung wird bei geeigneten Untersuchungen räumlich dargestellt und bei Eingriffen berücksichtigt. [13]

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Läppchen verbinden Endstücke und kleine Gänge

Die Hauptmasse des Pankreas besteht aus exokrinem Drüsengewebe. Bindegewebige Septen gliedern es in Läppchen und führen größere Gefäße, Nerven und Gänge. Innerhalb liegen dicht benachbarte sekretorische Endstücke und kurze verbundene Drüsentubuli. Ihr kleiner gemeinsamer Innenraum wird durch die apikalen Flächen der Azinuszellen begrenzt. Die Sekrete werden in dieses Lumen und anschließend in das Gangsystem abgegeben. [3][7]

Diese Architektur schafft viele gleichzeitig arbeitende Produktionsorte mit einem zusammenhängenden Abfluss. Die basalen Zellflächen stehen dem versorgenden Gewebe gegenüber, die Spitzen dem Lumen. In der eigenen Feinbauansicht wird ein Endstück bis zu seinem Schaltstück geöffnet verfolgt. Daneben liegt eine hormonbildende Insel mit eigenem Kapillarnetz. Die unterschiedlichen Abgabewege sind dadurch im selben Gewebefeld sichtbar. [7][13]

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Azinuszellen stellen Verdauungsproteine her

Azinuszellen besitzen viel raues endoplasmatisches Retikulum an der basalen Seite. Es dient der Herstellung der sekretorischen Proteine. Der Golgi-Apparat verarbeitet und sortiert sie; zur luminalen Spitze hin liegen zahlreiche Sekretgranula. Bei einem geeigneten Reiz verschmelzen Granulamembranen mit der apikalen Zellmembran. Ihr Inhalt wird so in den kleinen Drüsenraum abgegeben. Die Lage der Organellen spiegelt den gerichteten Produktionsweg. [7]

Zu den Produkten gehören aktive Enzyme und inaktive Enzymvorstufen. Besonders viele proteinspaltende Enzyme werden als Zymogene bereitgestellt. Amylase und Pankreaslipase gelangen dagegen bereits in enzymatisch aktiver Form in den Abflussweg. Herstellung, Verpackung und die Umgebung der Sekrete tragen gemeinsam dazu bei, dass die Verdauungswirkung am vorgesehenen Ort im Darmlumen entfaltet wird. [3][14]

Zentroazinäre Zellen markieren den Gangbeginn

An der Übergangsstelle vom sekretorischen Endstück zum kleinsten Gang liegen helle zentroazinäre Zellen. Sie gehören zum Anfang des Gangepithels. Im histologischen Schnitt können ihre Kerne innerhalb des von Azinuszellen umgebenen Bereichs erscheinen. Von dort setzt sich ein niedriges Epithel in die Schaltstücke und größeren Gangabschnitte fort. Die Endstücke sind somit unmittelbar an eine auskleidende Leitungsstruktur angeschlossen. [7]

Gangzellen geben Wasser und Elektrolyte, besonders Bikarbonat, in das Sekret ab. Die Flüssigkeit transportiert die aus den Endstücken gelieferten Proteine zum Duodenum und trägt dort zur Abpufferung des sauren Mageninhalts bei. Sekretmenge und Zusammensetzung verändern sich mit der Aktivität der Drüse. Der molekulare Ablauf wird im eigenen Beitrag zur Pankreassekretion anhand der beiden Zellseiten genauer verfolgt. [3][15]

Enzyme ergänzen sich bei der Nahrungszerlegung

Pankreasamylase zerlegt Stärke in kürzere Kohlenhydratketten und Zuckerverbände. Die abschließende Verarbeitung zu aufnehmbaren Einfachzuckern erfolgt mit Enzymen an der Darmoberfläche. Proteasen wie Trypsin und Chymotrypsin spalten innerhalb von Eiweißketten, während weitere Peptidasen passende Endstücke abtrennen. Nukleasen verarbeiten Nukleinsäuren. Die Produkte werden im Zusammenspiel mit Darmwandenzymen und Transportern weiter bearbeitet. [3][36]

Für die Fettverdauung wirken Pankreaslipase und Hilfsfaktoren mit Gallenbestandteilen zusammen. Die Enzyme arbeiten an geeigneten Grenzflächen des Darminhalts; ihre Spaltprodukte können anschließend zur Darmoberfläche gelangen. Bikarbonat schafft ein günstigeres chemisches Milieu für diese Vorgänge. Enzyme, Flüssigkeit, Durchmischung und die zeitliche Weitergabe der Nahrung bestimmen damit gemeinsam die Wirksamkeit des exokrinen Beitrags. [3][29]

Die Aktivierung eiweißspaltender Vorstufen

Trypsinogen wird als inaktive Vorstufe aus dem Pankreas abgegeben. An der Dünndarmoberfläche kann Enteropeptidase den Aktivierungsabschnitt abspalten; es entsteht Trypsin. Dieses aktiviert weitere proteolytische Vorstufen und trägt auch zur Aktivierung zusätzlichen Trypsinogens bei. So wird eine Folge von Verdauungsreaktionen im Darm gestartet. Die fein gegliederte Herstellung und die nachgeschaltete Aktivierung ergänzen sich. [3][17]

Der Abflussraum ist durch Epithel und dichte Zellkontakte gegen das umgebende Gewebe abgegrenzt. Zusätzlich wirken körpereigene Schutzsysteme, darunter ein mitgeführter Trypsinhemmer. Eine vorzeitige Aktivierung im Organ kann zu Schädigung beitragen. Bei einer Pankreatitis spielen außerdem Entzündungs-, Zellstress- und weitere Signalwege eine Rolle. Die Struktur erklärt die Bedeutung von intakter Verpackung und Leitung für die normale Funktion. [13][17]

Versorgung über zwei arterielle Nachbargebiete

Der Pankreaskopf und das Duodenum erhalten Blut über miteinander verbundene pankreatikoduodenale Gefäßbögen. Sie verbinden Zuflüsse aus dem Gebiet des Truncus coeliacus mit dem der oberen Mesenterialarterie. Körper und Schwanz werden besonders durch Äste entlang der Milzarterie erreicht. Die Anordnung folgt den Nachbarn des Organs und schafft zahlreiche lokale Gefäßverbindungen. [13]

Der venöse Abfluss gelangt über entsprechende Zweige zur Milzvene, zur oberen Mesenterialvene und in das Pfortadersystem. Inselhormone erreichen auf diesem Weg früh die Leber. Lymphbahnen führen zu umliegenden Knoten entlang der pankreatischen und größeren Oberbauchgefäße. Nerven treten über vegetative Geflechte und Verbindungen des Vagus an die Drüse heran; sie beeinflussen Sekretion und Gefäßbedingungen. [13]

Langerhans-Inseln geben Hormone ins Blut

Zwischen den exokrinen Verbänden liegen endokrine Zellinseln. Ihre Produkte gelangen in das umgebende Gewebe und von dort in das dichte Kapillarnetz. Die fenestrierten Kapillaren unterstützen den Austausch von Nährstoffen und Hormonen. Eine Insel besitzt damit einen auf Bluttransport ausgerichteten Aufbau. Die umliegenden Azini leiten ihre Produkte dagegen durch den benachbarten Gangraum zum Dünndarm. [3][12]

Die verschiedenen hormonbildenden Zellen sind im menschlichen Inselgewebe eng miteinander und mit Gefäßen verbunden. Untersuchungen mit mehrfacher Immunfärbung und konfokaler Mikroskopie zeigten die gemischte Anordnung von Alpha-, Beta- und Deltazellen. Die räumliche Nähe ermöglicht lokale Wechselwirkungen. Das verzweigte Kapillarnetz verbindet die durchmischten Zellgruppen mit der Blutbahn. [31]

Mehrere Zelltypen bilden ein lokales Signalsystem

Betazellen stellen Insulin her, Alphazellen Glukagon. Deltazellen geben Somatostatin ab, das unter anderem die Hormonfreisetzung benachbarter Inselzellen beeinflusst. PP-Zellen bilden pankreatisches Polypeptid. Die jeweilige Antwort ergibt sich aus Nährstoffen im Blut, hormonellen Signalen, vegetativen Verbindungen und den örtlichen Rückmeldungen innerhalb der Insel. So reagiert ein Zellverband auf eine veränderliche Stoffwechselsituation. [3][18]

Insulin und Glukagon erschließen besonders gut die Verbindung zwischen Pankreas und Leber. Sie werden nach ihrer Freisetzung mit dem venösen Blut in Richtung Pfortader transportiert. In der Leber beeinflussen sie die Verarbeitung und Bereitstellung von Nährstoffen. Andere Zielorgane kommen über den weiteren Kreislauf hinzu. Die Wirkungen sind an Rezeptoren und die jeweilige Ausstattung eines Gewebes gebunden. [1][3]

Insulin unterstützt Aufnahme und Speicherung

Nach der Mahlzeit steigt das Angebot an aufgenommenen Nährstoffen. Insulin unterstützt in geeigneten Zielgeweben die Speicherung und den Aufbau körpereigener Stoffe. In Skelettmuskel und Fettgewebe fördert es unter anderem die Verlagerung spezieller Glukosetransporter aus intrazellulären Vesikeln in die Zelloberfläche. Dort steht mehr Transportkapazität für die Aufnahme von Glukose zur Verfügung. Das Signal verändert damit einen konkreten Schritt an der Zellgrenze. [18]

In der Leber beeinflusst Insulin die Stoffwechselwege zur Glykogenspeicherung und zur Begrenzung der Glukoseneubildung und -abgabe. Es unterstützt anabole Vorgänge und die Speicherung von Energie; im Fettgewebe bremst es den Abbau gespeicherter Triglyzeride. Je nach Zielgewebe verändern sich dabei unterschiedliche Enzyme und Transportprozesse. Die gesamte Antwort entsteht aus der koordinierten Arbeit von Leber, Skelettmuskeln, Fettgewebe und weiteren beteiligten Organen. [1][18]

Glukagon trägt zur Bereitstellung von Glukose bei

Zwischen den Mahlzeiten verschiebt sich die hormonelle Situation. Glukagon fördert besonders in der Leber die Mobilisierung von Glykogen und die Neubildung von Glukose aus geeigneten Ausgangsstoffen. Die bereitgestellte Glukose gelangt über das Blut zu Geweben mit entsprechendem Bedarf. Die Antwort verbindet den Rückgang der unmittelbaren Nahrungszufuhr mit der Nutzung gespeicherten und umbaubaren Materials. [1][3]

Insulin und Glukagon wirken dabei in ein größeres System hinein. Nahrungszusammensetzung, Aminosäuren, körperliche Aktivität und andere hormonelle sowie nervale Signale verändern die Bedingungen. Die beiden Hormone werden deshalb als Teile eines geregelten Austauschs verständlich. Ihre gemeinsame Betrachtung hilft, Aufnahme, Speicherung und Bereitstellung als zeitlich aufeinander abgestimmte Aufgaben einzuordnen. [1][3]

Darmhormone stimmen die Inselantwort auf eine Mahlzeit ab

Die Darmschleimhaut meldet das Eintreffen von Nahrung über verschiedene Botenstoffe. Zu den Inkretinen gehören GIP und GLP-1. Sie verstärken die glukosebezogene Insulinantwort der Betazellen und sind mit weiteren Anpassungen der Verdauung und Stoffwechselregulation verbunden. Der Darm liefert damit zusätzlich zum aufgenommenen Nährstoff ein hormonelles Signal über die ankommende Versorgung. [40]

In einer randomisierten doppelblinden Cross-over-Untersuchung erhielten achtzehn gesunde Männer an vier getrennten Tagen entweder eine Blockade des GIP-Rezeptors, des GLP-1-Rezeptors, beider Rezeptoren oder eine Kontrollinfusion. Ein oraler Glukosetoleranztest und eine anschließende frei wählbare Mahlzeit machten die Stoffwechselantwort messbar. Unter kombinierter Blockade fielen Glukoseanstieg und Insulinantwort anders aus als unter den Einzelblockaden und der Kontrolle. Der Versuch zeigt, wie beide Darmhormone zum gemeinsamen Regelnetz nach der Aufnahme beitragen. [41]

Nerven und Darmreize steuern die exokrine Leistung

Bereits Wahrnehmung, Geschmack und Kauen können über zentrale und vagale Verbindungen eine sekretorische Antwort vorbereiten. Mit dem Eintritt des Inhalts in Magen und Duodenum kommen mechanische und chemische Rückmeldungen hinzu. Sekretin fördert besonders die bikarbonatreiche Gangabgabe; CCK und cholinerge Signale unterstützen die Enzymsekretion. Die Reize überlagern sich während einer Mahlzeit. [3][16]

Gleichzeitig verändern Rückmeldungen die Magenentleerung, Gallenabgabe und weitere Darmfunktionen. Dadurch treffen Enzyme, gepufferte Flüssigkeit und Nahrungsbestandteile unter abgestimmten Bedingungen aufeinander. Auch zwischen den Mahlzeiten bleibt die Drüse in die zyklischen Vorgänge des Verdauungstrakts eingebunden. Eine einzelne Hormonwirkung ist deshalb immer Teil eines über mehrere Organe laufenden zeitlichen Ablaufs. [3][14]

Exokrine und endokrine Funktionsstörungen einordnen

Erreichen zu wenige wirksame Pankreasenzyme den Dünndarm, kann Nahrung unvollständig aufgeschlossen werden. Diese exokrine Pankreasinsuffizienz kann aus zu geringer Herstellung, gestörter Lieferung oder unzureichender Mischung und Wirkung entstehen. Die Folgen betreffen Verdauung und Nährstoffaufnahme. Insbesondere die Verarbeitung von Fett und die Versorgung mit fettlöslichen Vitaminen können beeinträchtigt sein. [26]

Störungen der Hormonbildung oder der Hormonwirkung betreffen dagegen die Regulation des Stoffwechsels. Eine Erkrankung des Pankreas kann einen oder beide Funktionsbereiche berühren. Die Einteilung nach betroffenen Zellen, Abgabeweg und Zielorgan hilft, unterschiedliche Befunde zu ordnen. Enzymabgabe in den Darm und Hormonantwort im Blut werden deshalb mit jeweils passenden Untersuchungsfragen betrachtet. [18][26]

Was Struktur- und Funktionsuntersuchungen zeigen

Bildgebende Verfahren untersuchen Organform, Gewebestruktur und Gangverlauf. Ultraschall erfasst erreichbare Abschnitte des Oberbauchs; je nach Fragestellung kommen weitere Schnittbild- oder endoskopische Darstellungen hinzu. Die räumliche Frage lautet dabei etwa, wie Drüse, Gallengang und Duodenum zueinander liegen und ob ein Abflussweg verändert ist. Die eigene Gangansicht macht diese gemeinsame Region nachvollziehbar. [13][39]

Für die exokrine Leistung wird beispielsweise Elastase im Stuhl als indirekter Marker herangezogen. Eine Sekretin-Funktionsuntersuchung betrachtet die Antwort der Drüse anhand gesammelter Flüssigkeit. Ernährungsmarker können Folgen einer unzureichenden Aufnahme ergänzen. Messungen von Glukose und ihrer zeitlichen Regulation beantworten wiederum Fragen zum endokrinen Bereich. Zusammen ergibt sich ein Bild aus Organstruktur, Sekrettransport und Stoffwechselantwort. [18][27]

Im Gesundheitswissen weiterlesen

• Das Verdauungssystem
• Die Leber
• Gallenblase und Gallenwege
• Das Hormonsystem
• ATP, Nährstoffe und Energieumsatz