Das menschliche Verdauungssystem: Aufbau, Organe & Funktion

Aufbau des menschlichen Verdauungssystems

Wir haben bereits das Verdauungssystem kennengelernt. Schauen wir uns nun seine Bestandteile an.

Das Verdauungssystem ist im Wesentlichen ein mehr oder weniger komplexer Schlauch endodermalen und ektodermalen Ursprungs, hauptsächlich muskulärer Struktur. Es beginnt am Mund und endet am Anus. Verbunden sind spezielle Drüsen, die ihre Produkte in den Schlauch abgeben (diese Produkte sind für die Verdauung unerlässlich). Genauer gesagt, besteht dieser Schlauch aus vier Gewebeschichten, von innen nach außen:

• Eine Schleimhaut (Epithel)
• Eine Submukosa aus Bindegewebe, in der sich die großen Blutgefäße befinden
• Eine Muskelschicht (typischerweise mit einer Längs- und einer Ringmuskelschicht)
• Eine fibroseröse Schicht (die eigentlich das viszerale Blatt des Peritoneums ist)

Die Hauptorgane des Verdauungssystems sind:

1. Mundhöhle
2. Speicheldrüsen
3. Rachen (Pharynx)
4. Speiseröhre (Ösophagus)
5. Kardia (Mageneingang)
6. Magen (Gaster)
7. Pylorus (Magenpförtner)
8. Anhangsdrüsen (Leber, Gallenblase und Bauchspeicheldrüse)
9. Dünndarm (Intestinum tenue)
10. Ileozökalklappe
11. Dickdarm (Colon)
12. Rektum (Mastdarm)
13. Anus (After)

Der Mund und die Mundhöhle

Die Mundhöhle wird äußerlich durch die Lippen begrenzt und besteht aus: Zähnen, Gaumen, Mundboden, weichem Gaumen, Gaumenzäpfchen (Uvula) und Zunge.

Holotrophe Organismen benötigen Strukturen zur Nahrungsaufnahme oder einen Mund, um andere Lebewesen zu konsumieren. Beim Menschen (wie bei allen Säugetieren) wird die Mundöffnung äußerlich durch die Lippen begrenzt. Diese fleischigen Falten trennen die Mundhöhle von der Außenwelt und sind innen vom Musculus orbicularis oris sowie außen von Haut und innen von Schleimhaut bedeckt. Sie sind wichtig für die Lautbildung (und das Saugen an der Brust).

Auch wie alle Säugetiere verfügen Menschen über Strukturen, die Zähne genannt werden. Deren Hauptfunktion ist das Zerkleinern oder Zerreißen des Gewebes der konsumierten Lebewesen.

In der frühen Kindheit, von etwa 6 Monaten bis 6 Jahren, beträgt die Anzahl der Zähne 20 (Milch- oder Milchzähne). Ihre Morphologie ist identisch mit der der bleibenden Zähne, jedoch sind sie kleiner und weißer. Zwischen 6 und etwa 12 Jahren fallen diese Zähne aus und werden durch die 28 bleibenden Zähne ersetzt. Ab etwa 18 Jahren kommen die vier Weisheitszähne (Molaren) hinzu, sodass die Gesamtzahl 32 Zähne beträgt.

Die Zähne sind harte Strukturen dermoepidermalen Ursprungs, die in beiden Kiefern (Ober- und Unterkiefer) durch mehr oder weniger komplexe Wurzeln verankert sind. Einige Zähne haben eine einzige Wurzel (einwurzelig), andere zwei, drei oder sogar vier (mehrwurzelig). Die Zahnformel variiert von Säugetier zu Säugetier. Beim Menschen findet man die gleichen Zähne in beiden Kiefern, und diese sind (32 insgesamt, 16 in jedem Kiefer):

• 4 Schneidezähne – mit scharfen Kanten zum Schneiden von Nahrung
• 2 Eckzähne – lang und spitz zulaufend zum Zerreißen von Nahrung
• 4 Prämolaren (Vormahlzähne) – mit breiter Oberfläche zum Mahlen und Zerkleinern
• 6 Molaren (Mahlzähne, davon 2 Weisheitszähne) – zum Mahlen und Zerkleinern

In Bezug auf ihre Struktur haben Zähne drei Hauptteile: Der Teil oberhalb des Zahnfleischrandes wird als Krone bezeichnet. Der engste Bereich am Zahnfleischrand ist der Zahnhals. Der Teil, der unter der Oberfläche liegt (und im Kieferknochen durch eine faserige Membran oder das Desmodont eingebettet ist), ist die Wurzel.

Der Zahn wird im Inneren von einem Hohlraum, der Pulpakammer, gebildet. Durch diese verlaufen Blutgefäße (Arteriolen und Venolen) und sensible Nerven, die alle von Bindegewebe umgeben sind (Pulpa und Wurzelpulpa). Um diese Kammer herum befindet sich eine Schicht aus Dentin oder Zahnbein, die den Hauptteil des Zahnes bildet. Die Krone ist von einer Schicht aus hartem, weißem Zahnschmelz (oder Email) bedeckt, der die härteste und chemisch stabilste Substanz in unserem Körper ist. An der Wurzel befindet sich eine weitere sehr harte Schicht aus Zement. Alle diese Schichten bestehen aus verschiedenen Kalziumsalzen, deren Aufnahme für ein gesundes Wachstum unerlässlich ist.

Der Zahnschmelz (oder Email) ist eine sehr harte, helle, weiße und durchscheinende Substanz, die eine Dicke von über 1 mm erreichen kann, besonders an den Höckern der Krone. Zement ist grau und von robuster Beschaffenheit.

Das Dach der Mundhöhle wird im Bereich des Kauens als Gaumengewölbe (oder harter Gaumen) bezeichnet. Es ist eine knöcherne Struktur (bestehend aus Oberkiefer- und Gaumenbein), die von Schleimhaut (Epithel) bedeckt ist. Direkt hinter dem Gaumengewölbe befindet sich der weiche Gaumen (Gaumensegel), der aus gefalteten Schleimhäuten besteht, die sich vom hinteren Teil des harten Gaumens bis in den oberen Rachen erstrecken. Am hinteren Ende des weichen Gaumens hängt ein fleischiger Anhang herab, dessen Aufgabe es ist, den Nasenrachenraum beim Schlucken zu verschließen, damit keine Nahrung in die Nase gelangt. Dieser Anhang wird als Gaumenzäpfchen (Uvula) bezeichnet.

Im Mundboden liegt ein wichtiges muskuläres Organ, die Zunge, die sich bis in den Rachen erstreckt. Dieses Organ (eine feste Muskelmasse, bestehend aus intrinsischer Muskulatur und von Schleimhaut bedeckt) fungiert als Geschmacksorgan, da seine Oberfläche mit Geschmacksknospen bedeckt ist (dies wird bei den Sinnesorganen besprochen). Sie hilft auch beim Kauen, indem sie die Nahrung zwischen den Zähnen hält, trägt zum Schlucken bei und bewegt die Nahrung in den Rachen. Dabei verschließt der Druck der Zunge den Kehlkopf, um das Eindringen von Nahrung in die Atemwege zu verhindern (beim Schlucken wird der Atem für einen Moment angehalten).

Die Zunge hilft auch, die Innenseite der Zähne zu reinigen und ist schließlich unerlässlich für die Sprache.

Die Speicheldrüsen

Neben den zahlreichen Drüsenzellen der Mundschleimhaut (insbesondere an der Innenseite der Wange), die reichlich Schleim absondern und so das Kauen und Schlucken erleichtern sowie die Mundepithelien ständig feucht halten, gibt es drei Paare von Speicheldrüsen. Diese tubuloazinösen Drüsen produzieren eine Flüssigkeit namens Speichel (ca. ein Liter pro Tag).

Die drei Paare der Speicheldrüsen sind die Ohrspeicheldrüse (Glandula parotidea), die Unterkieferspeicheldrüse (Glandula submandibularis) und die Unterzungenspeicheldrüse (Glandula sublingualis). Die pyramidenförmige Ohrspeicheldrüse ist die größte und liegt im Gesicht, zwischen Haut und Kaumuskel (Masseter), vor den Ohren. Ihre Ausführungsgänge, durch die Speichel in den Mund abgegeben wird, münden gegenüber dem zweiten oberen Molaren (eine Schwellung dieser Drüsen aufgrund einer Infektion wird als Mumps bezeichnet).

Die Unterkieferspeicheldrüsen liegen im Bereich des Unterkieferwinkels und münden am Mundboden unter der Zunge (was das Gefühl des "Wassers im Mund" hervorruft). Schließlich sind die Unterzungenspeicheldrüsen die kleinsten. Sie liegen ebenfalls am Mundboden unter der Zunge und münden neben den Ausführungsgängen der Unterkieferspeicheldrüsen.

Der Speichel dieser Drüsen, der hauptsächlich Ptyalin (ein Verdauungsenzym) enthält, beginnt den Abbau von Kohlenhydraten und trägt durch seinen Schleimanteil dazu bei, die Nahrung zu schmieren, sodass sie leichter geschluckt werden kann.

Der Rachen (Pharynx)

Dieser fast konische, muskulöse Hohlraum, der sowohl zum Atem- als auch zum Verdauungstrakt gehört, ist in drei Teile unterteilt:

• Den Nasopharynx (Nasenrachenraum), der oberhalb des weichen Gaumens liegt, sich vorne zur Nase öffnet und beidseitig über die Ohrtrompete (Eustachische Röhre) mit dem Mittelohr kommuniziert.
• Den Oropharynx (Mundrachenraum oder Mesopharynx), der hinter dem Mund liegt (getrennt durch das Gaumenzäpfchen).
• Und schließlich den Laryngopharynx (Kehlrachenraum oder Hypopharynx), der sich allmählich vom Mesopharynx verjüngt und in die Öffnungen des Kehlkopfes und der Speiseröhre mündet.

Der gesamte Rachen ist mit Schleimhaut ausgekleidet und spielt eine wichtige Rolle beim Schluckvorgang (durch Muskelbewegungen), trägt zur Stimmbildung bei, befeuchtet und erwärmt die eingeatmete Luft und ist am Hören beteiligt (über die Ohrtrompete). Das lymphatische Gewebe der Rachenschleimhaut ist teilweise in Gruppen, den sogenannten Mandeln (Tonsillen), organisiert (deren Hypertrophie als "Polypen" bekannt ist). Ihre Hauptfunktion ist es, als erste Verteidigungslinie gegen mögliche Krankheitserreger zu dienen.

Die Speiseröhre (Ösophagus)

Sie ist der Teil des Verdauungstrakts, der auf den Rachen folgt und durch Hals und Brustraum verläuft, um durch das Zwerchfell in die Kardia zu münden. Es ist ein fast gerader Schlauch von ca. 30 cm Länge, ausgekleidet mit einem dicken, unverhornten geschichteten Plattenepithel, das den Körper vor potenziellen Reizstoffen aus der Nahrung schützt. Sie enthält zudem einige Drüsen (Kardiadrüsen und Ösophagusdrüsen), da ihre Hauptfunktion darin besteht, den Speisebrei (Bolus) in den Magen zu befördern. Die Anordnung der glatten Muskelschichten in der Speiseröhrenwand (eine Ring- und eine Längsmuskelschicht) ermöglicht eine charakteristische Bewegung, die Peristaltik, welche den Speisebrei vorwärtsschiebt.

Die Kardia (Mageneingang)

Sie ist der Schließmuskel am Mageneingang, der den Durchtritt der Nahrung in den Magen kontrolliert und das Zurückfließen von Magensäure in die Speiseröhre verhindert.

Der Magen (Gaster)

Er befindet sich im linken oberen Teil der Bauchhöhle, direkt unterhalb des Zwerchfells. Er hat eine ausgeprägte Form (oft als "galizischer Dudelsack" beschrieben) und bei Erwachsenen in der Regel ein Fassungsvermögen von 1 bis 1,5 Litern. Er besteht aus drei verschiedenen Teilen:

• Dem Fundus (Magenkuppel), der üblicherweise Luft enthält.
• Dem Korpus (Magenkörper), der die Mündung der Kardia aufnimmt.
• Und dem Antrum oder der Pylorusregion, die am Pylorus endet.

Die Magenwand weist drei Schichten glatter Muskelzellen auf: eine Ringmuskelschicht, eine Längsmuskelschicht (wie im restlichen Verdauungstrakt) und zusätzlich eine schräge Muskelschicht (diagonal). Die Kontraktion dieser Muskelfasern in verschiedene Richtungen ermöglicht es dem Magen, sich zu drehen, zu pressen und zu mischen, was die Wirkung der Verdauungssäfte verbessert. Daher spricht man von einer doppelten Wirkung: chemisch und mechanisch.

Die Magenschleimhaut ist dick und weist grobe Magenfalten auf, mit einer Vielzahl von Magengrübchen. Darunter befinden sich zahlreiche gewundene Drüsen, die als Magendrüsen bezeichnet werden, hauptsächlich im Fundus und Korpus. Jede davon ist ein kleines Röhrchen, das seinen Inhalt in den Magen entleert und dessen Wände eine große Anzahl sekretorischer Zellen aufweisen. Es gibt drei Arten von Magendrüsen: Eine Art sezerniert ein Verdauungsenzym (Pepsin), eine andere Salzsäure und den Intrinsic-Faktor (wesentlich für die Aufnahme von Vitamin B12), und eine dritte Art produziert Schleim (Becherzellen). Die Mischung dieser drei (sauren) Sekrete bildet den Magensaft.

In der Regel bleibt die Nahrung 2 bis 3 Stunden im Magen. Rhythmische Muskelkontraktionen rühren die Nahrung kreisförmig um. Diese Bewegung zerkleinert die Nahrung und mischt sie mit dem Magensaft, was die Effizienz der Magenverdauung erhöht.

Wenn der Magen leer ist, ruht er eine Weile. Nach einigen Stunden beginnt er jedoch wieder zu kontrahieren, auch wenn er keine Nahrung erhalten hat. Diese Kontraktionen erzeugen das Gefühl des Hungers.

Der Pylorus (Magenpförtner)

Der Pylorus ist der Schließmuskel am Magenausgang und verhindert, dass der Speisebrei kontinuierlich in den Darm entleert wird, um eine ausreichende Magenverdauung zu gewährleisten. Wenn der Magen die Verdauung der Nahrung beendet hat, öffnet und schließt sich der Pylorus, wobei jedes Mal eine Portion Speisebrei in den Dünndarm abgegeben wird.

Anhangsdrüsen des Verdauungssystems

Eng mit dem Magen und den Mesenterialbändern verbunden sind wichtige Drüsen für die Verdauung (und Hormonproduktion): die Leber, die Gallenblase und die Bauchspeicheldrüse.

Die Leber ist die größte Drüse des Körpers mit einem Gewicht von ca. 1,5 bis 2 kg bei Erwachsenen. Sie ist bräunlich-rot, spröde und brüchig, und ihre Oberfläche ist glatt, bedeckt von einer eigenen Bindegewebskapsel (Glisson-Kapsel). Sie hat vier Lappen (die nur an ihrer Unterseite sichtbar sind: Lobus caudatus und Lobus quadratus) und liegt im rechten oberen Bauchraum. Sie sezerniert Galle (ca. 0,5 Liter pro Tag), eine grünlich-braune Flüssigkeit, die aus der Leber durch eine Reihe von Gallengängen abfließt. Diese Gänge vereinigen sich zu zwei Hauptgängen (dem linken und rechten Lebergang), die sich außerhalb der Leber zum Ductus hepaticus communis (gemeinsamer Lebergang) vereinigen. Dieser mündet in den Ductus cysticus (Gallenblasengang), der die Galle zur und von der Gallenblase leitet. So entsteht ein einziger Gang, der Ductus choledochus (Gallengang), der hinter dem ersten Teil des Zwölffingerdarms (Duodenum) durch den Kopf der Bauchspeicheldrüse verläuft und etwa 7 bis 10 cm nach dem Pylorus in die Duodenalwand mündet. Diese Öffnung wird als Papilla duodeni major (Vater-Papille) bezeichnet.

Als endokrine Drüse ist die Leber an den meisten Synthese- und Abbauprozessen im Körper beteiligt. Sie entgiftet auch und dient als Speicherorgan (für Glykogen, Eisen, Vitamin A, Vitamin B12 und D usw.).

Die Gallenblase ist ein birnenförmiges Reservoir von 7 bis 10 cm Länge und 3 cm Breite an ihrer breitesten Stelle. Hier wird die Galle (30 bis 50 ml) gespeichert und konzentriert (5- bis 10-fach), indem ihr ein Teil des Wassers entzogen wird.

Die Bauchspeicheldrüse (Pankreas) ähnelt im Aussehen einer Speicheldrüse. Sie ist rosa-grau, etwa 12-15 cm lang, stark gelappt, wiegt etwa 60 Gramm und liegt hinter dem Magen und dem oberen Dünndarm an der hinteren Bauchwand. Sie erfüllt zwei sehr unterschiedliche Funktionen: Als exokrine Drüse sezerniert sie Pankreassaft in den Dünndarm. Dieser wird über den Pankreasgang (Ductus pancreaticus) in das Duodenum geleitet, oft gemeinsam mit dem Gallengang an der Papilla duodeni major (Vater-Papille).

Als endokrine Drüse produziert sie die Hormone Insulin und Glukagon, die von größter Bedeutung für den Hormonhaushalt sind.

Der Dünndarm (Intestinum tenue)

Er ist ein etwa 3 cm dicker und 7 m langer Schlauch und ein sehr wichtiger Teil des Verdauungstrakts.

Seine ersten 25 cm werden als Zwölffingerdarm (Duodenum) bezeichnet, der sich nach oben, dann nach hinten und rechts unterhalb der Leber krümmt. An das Duodenum schließt sich ein viel längerer Abschnitt an, das Jejunum (Leerdarm), das etwa 2 m lang und weniger gewunden ist als andere Bereiche des Dünndarms. Der letzte Abschnitt des Dünndarms ist das Ileum (Krummdarm), das etwa 5 m lang ist und im Bauchraum aufgerollt liegt. Sein Ende ist über die Ileozökalklappe mit dem Blinddarm verbunden.

Die Darmschleimhaut enthält eine große Anzahl kleiner Drüsen oder Lieberkühn-Krypten, die Darmsaft in den Dünndarm absondern. Dieser Saft ist für die Verdauung wichtig, da er große Mengen an Enzymen enthält.

Dies ist eine der beiden Funktionen des Dünndarms. Die andere ist, dank der zahlreichen Zotten, die zylindrische Zellen mit Mikrovilli (ca. 1.700 pro Zelle) aufweisen, die Aufnahme der grundlegenden Nährstoffe in den Körper.

Die Ileozökalklappe

Sie ist eine Klappe am Ende des Dünndarms, wo dieser in den Blinddarm mündet, und verhindert den Rückfluss von Darminhalt.

Der Dickdarm (Colon)

Das untere Ende des Dünndarms mündet in den Dickdarm (Colon), der sich im rechten unteren Teil der Bauchhöhle befindet. Der Blinddarm (Caecum), das geschlossene Ende des Dickdarms, liegt unterhalb dieser Einmündung. Von ihm geht ein kleiner, fingerförmiger Fortsatz von etwa 8-10 cm Länge ab, der als Wurmfortsatz (Appendix vermiformis) bezeichnet wird.

Das Colon ist kürzer und breiter als der Dünndarm. Es misst gewöhnlich etwa 7 cm im Durchmesser und 1,5 m in der Länge und hat eine umgekehrte U-Form. Sein rechter Teil ist als Colon ascendens (aufsteigender Dickdarm) bekannt, der obere Teil als Colon transversum (querverlaufender Dickdarm), der den oberen Bauchraum durchquert, und der linke Teil als Colon descendens (absteigender Dickdarm), dessen unteres Ende das Sigma (Colon sigmoideum) bildet, benannt nach seiner S-Form.

Das Rektum (Mastdarm)

Die letzten 17 bis 20 cm des Magen-Darm-Trakts werden als Rektum bezeichnet. Es ist ein muskulöser Schlauch, der sich in seinem oberen Teil zur rektalen Ampulle erweitert. Im terminalen Teil geht das Rektum in den Analkanal über, der auf dieser Höhe vom äußeren Analsphinkter umgeben ist, welcher die Stuhlkontinenz kontrolliert.

Der Anus (After)

Er ist der Ausgang für den Stuhl. Er besteht aus einer Reihe von Schließmuskeln (einem inneren aus glatter Muskulatur und einem äußeren aus quergestreifter Muskulatur) und einer Reihe von terminalen Schleimhautfalten (ähnlich Polstern), die als Ventil fungieren.