Verteidigungssysteme des Magen-Darm-Trakts

Die Theorie der adäquaten Ernährung legt großen Wert auf die Abwehrkräfte des Körpers gegen das Eindringen verschiedener Schadstoffe in die Körperumgebung. Der Eintritt von Nährstoffen in den Magen-Darm-Trakt sollte nicht nur als Möglichkeit zur Energie- und Nährstoffversorgung, sondern auch als allergische und toxische Aggression betrachtet werden. Tatsächlich birgt die Ernährung die Gefahr des Eindringens verschiedener Antigene und toxischer Substanzen in die Körperumgebung. Nur dank eines komplexen Abwehrsystems können die negativen Aspekte der Ernährung effektiv neutralisiert werden.

Zunächst ist das System zu beachten, das bisher als mechanisch oder passiv bezeichnet wurde. Dies impliziert eine eingeschränkte Durchlässigkeit der Schleimhaut des Magen-Darm-Trakts für wasserlösliche Moleküle mit relativ geringem Molekulargewicht (weniger als 300–500) und eine Undurchlässigkeit für Polymere, zu denen Proteine, Mukopolysaccharide und andere Substanzen mit antigenen Eigenschaften gehören. Für die Zellen des Verdauungsapparates während der postnatalen Entwicklung ist jedoch die Endozytose charakteristisch, die den Eintritt von Makromolekülen und fremden Antigenen in die Körperumgebung erleichtert. Es gibt Hinweise darauf, dass die Zellen des Magen-Darm-Trakts adulter Organismen auch große Moleküle, auch unverdaute, aufnehmen können. Solche Prozesse werden von Herrn Volkheimer als Persorption bezeichnet. Darüber hinaus entsteht beim Durchgang der Nahrung durch den Magen-Darm-Trakt eine erhebliche Menge flüchtiger Fettsäuren, von denen einige bei der Resorption toxisch wirken, während andere eine lokale Reizwirkung haben. Was Xenobiotika betrifft, so variieren ihre Bildung und Aufnahme im Magen-Darm-Trakt je nach Zusammensetzung der Eigenschaften und Kontamination der Lebensmittel.

Es gibt mehrere weitere Mechanismen, die den Eintritt toxischer Substanzen und Antigene aus der enteralen in die innere Umgebung verhindern, darunter zwei transformative Mechanismen. Einer dieser Mechanismen hängt mit der Glykokalyx zusammen, die für viele große Moleküle undurchlässig ist. Eine Ausnahme bilden Moleküle, die durch in den Glykokalyxstrukturen adsorbierte Enzyme (Pankreasamylase, Lipase, Proteasen) hydrolysiert werden. Dadurch wird der Kontakt unspaltbarer Moleküle, die allergische und toxische Reaktionen auslösen, mit der Zellmembran erschwert, und hydrolysierte Moleküle verlieren ihre antigenen und toxischen Eigenschaften.

Ein weiterer Transformationsmechanismus wird durch Enzymsysteme bestimmt, die sich auf der apikalen Membran von Darmzellen befinden und die Spaltung von Oligomeren in resorbierbare Monomere bewirken. Somit dienen die Enzymsysteme der Glykokalyx und der Lipoproteinmembran als Barriere, die das Eindringen und den Kontakt großer Moleküle mit der Membran von Darmzellen verhindert. Intrazelluläre Peptidasen, die wir als zusätzliche Barriere und als Schutzmechanismus vor physiologisch aktiven Verbindungen betrachtet haben, können eine bedeutende Rolle spielen.

Um die Schutzmechanismen zu verstehen, ist es wichtig zu wissen, dass die Schleimhaut des menschlichen Dünndarms mehr als 400.000 Plasmazellen pro Millimeter enthält. Darüber hinaus wurden etwa 1 Million Lymphozyten pro Zentimeter Darmschleimhaut identifiziert ^. Normalerweise enthält das Jejunum 6 bis 40 Lymphozyten pro 100 Epithelzellen. Das bedeutet, dass sich im Dünndarm neben der Epithelschicht, die die enterale und die innere Körperumgebung trennt, auch eine starke Leukozytenschicht befindet.

Das intestinale Immunsystem ist Teil des körpereigenen Immunsystems und besteht aus mehreren verschiedenen Kompartimenten. Lymphozyten in diesen Kompartimenten weisen viele Ähnlichkeiten mit Lymphozyten nicht-intestinalen Ursprungs auf, besitzen aber auch einzigartige Merkmale. Gleichzeitig interagieren Populationen verschiedener Lymphozyten im Dünndarm durch Migration von Lymphozyten von einem Kompartiment in ein anderes.

Das lymphatische Gewebe des Dünndarms macht etwa 25 % der gesamten Darmschleimhaut aus. Es ist in Form von Clustern in Peyer-Plaques und in der Lamina propria (einzelne Lymphknoten) sowie einer Population verstreuter Lymphozyten im Epithel und in der Lamina propria vertreten. Die Schleimhaut des Dünndarms enthält Makrophagen, T-, B- und M-Lymphozyten, intraepitheliale Lymphozyten, Zielzellen usw.

Immunmechanismen können in der Dünndarmhöhle, an ihrer Oberfläche und in der Lamina propria wirken. Gleichzeitig können sich Darmlymphozyten auf andere Gewebe und Organe ausbreiten, darunter Brustdrüsen, weibliche Geschlechtsorgane und bronchiales Lymphgewebe, und an deren Immunität beteiligt sein. Schäden an den Mechanismen, die die körpereigene Immunität und die Immunempfindlichkeit des Dünndarms gegenüber Antigenen steuern, können bei der Pathogenese von Störungen der lokalen Darmimmunität und bei der Entwicklung allergischer Reaktionen von Bedeutung sein.

Nicht-immune und immunologische Abwehrmechanismen des Dünndarms schützen ihn vor fremden Antigenen.

Obwohl die Schleimhaut des Verdauungstrakts potenziell als Ort dient, durch den Antigene und toxische Substanzen in die Körperumgebung eindringen können, gibt es auch ein wirksames, dupliziertes Abwehrsystem, das sowohl mechanische (passive) als auch aktive Abwehrfaktoren umfasst. Dabei interagieren im Darm die Systeme, die Antikörper produzieren, und die Systeme der zellulären Immunität. Hinzu kommt, dass die Schutzfunktionen der Leberbarriere, die die Aufnahme toxischer Substanzen mithilfe von Kupffer-Zellen ermöglicht, durch ein System antitoxischer Reaktionen im Epithel des Dünndarms ergänzt werden.

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Schlussfolgerungen

Die Entdeckung allgemeiner Gesetze der Nahrungsaufnahme, die für primitivste wie für höchst entwickelte Organismen gleichermaßen gelten, führte unweigerlich zur Entwicklung einer neuen evolutionär begründeten Theorie, die sich zur Interpretation der Assimilationsprozesse nicht nur des Menschen, sondern auch anderer Organismengruppen eignet. Die von uns vorgeschlagene Theorie der adäquaten Ernährung ist keine Modifikation der klassischen Theorie, sondern stellt eine neue Theorie mit anderen Axiomatiken dar. Gleichzeitig wird eines der Hauptpostulate der klassischen Theorie, wonach Nahrungsaufnahme und -verbrauch im Körper ausgeglichen sein müssen, von der neuen Theorie vollumfänglich übernommen.

Nach der Theorie der ausgewogenen Ernährung wird Nahrung, die eine komplexe Struktur aufweist und aus Nährstoffen, Ballaststoffen und in einigen Fällen auch toxischen Produkten besteht, mechanisch, physikochemisch und insbesondere enzymatisch verarbeitet. Dadurch werden die nützlichen Bestandteile der Nahrung extrahiert und in artfreie Verbindungen umgewandelt, die im Dünndarm resorbiert werden und den Körper mit Energie und dem benötigten Kunststoff versorgen. (Viele Physiologen und Biochemiker vergleichen diesen Prozess mit der Gewinnung wertvoller Bestandteile aus Erzen.) Aus Ballaststoffen, einigen Bestandteilen der Verdauungssäfte, abgeschilferten Zellen der Epithelschicht des Magen-Darm-Trakts sowie einer Reihe von Abfallprodukten der Bakterienflora, die teilweise Nährstoffe und Ballaststoffe verwerten, entstehen Sekrete, die aus dem Körper ausgeschieden werden. Aus diesem Schema der Nahrungsaufnahme ergeben sich die Prinzipien der Berechnung der mit der Nahrung in den Körper gelangenden Nährstoffmenge, der Bewertung ihres Nutzens usw.

Der Theorie zufolge werden eine ausreichende Ernährung sowie der Übergang vom Hunger- zum Sättigungszustand nicht nur durch Nährstoffe, sondern auch durch verschiedene lebenswichtige regulatorische Substanzen bestimmt, die aus dem Darm in die Körperumgebung gelangen. Zu diesen regulatorischen Substanzen gehören vor allem Hormone, die von zahlreichen endokrinen Zellen des Magen-Darm-Trakts produziert werden und deren Anzahl und Vielfalt das gesamte endokrine System des Körpers übertreffen. Zu den regulatorischen Substanzen zählen auch hormonähnliche Faktoren wie Nahrungsderivate, die durch die Wirkung von Enzymen des Verdauungsapparats des Makroorganismus und der Bakterienflora entstehen. In manchen Fällen ist eine klare Abgrenzung zwischen regulatorischen und toxischen Substanzen nicht möglich, ein Beispiel hierfür ist Histamin.

Aus Sicht der klassischen Ernährungstheorie ist die Mikroflora des Verdauungsapparates von Monogastriern, einschließlich des Menschen (nicht aber von Wiederkäuern), nicht einmal neutral, sondern eher schädlich. Aus Sicht der Theorie der adäquaten Ernährung ist die Bakterienflora des Magen-Darm-Trakts nicht nur bei Wiederkäuern, sondern offenbar auch bei allen oder der überwiegenden Mehrheit der mehrzelligen Organismen ein notwendiger Teilnehmer an der Nahrungsaufnahme. Es wurde nun festgestellt, dass während der Nahrungsaufnahme zahlreicher Organismen nicht nur die Extraktion einiger nützlicher Teile der Nahrung – der Primärnährstoffe – im Verdauungssystem stattfindet, sondern auch die Umwandlung verschiedener Nahrungsbestandteile unter dem Einfluss der Mikroflora sowie die Anreicherung mit den Produkten ihrer lebenswichtigen Aktivität. Dadurch wird der ungenutzte Teil der Nährstoffe in einen aktiven Teil des enteralen Milieus umgewandelt, der eine Reihe wichtiger Eigenschaften besitzt.

Bei komplexen Organismen handelt es sich im metabolischen Sinne um supraorganismische Systeme, in denen der Wirt mit einer bestimmten Mikroflora interagiert. Unter dem Einfluss der Mikroflora entstehen sekundäre Nährstoffe, die äußerst wichtig und in vielen Fällen notwendig sind. Quelle sekundärer Nährstoffe sind Ballaststoffe, die an der Regulierung vieler lokaler Körperfunktionen beteiligt sind.

Die Aufnahme von Nahrungsmitteln reduziert sich nach der klassischen Ernährungstheorie auf die enzymatische Hydrolyse ihrer komplexen organischen Strukturen und die Extraktion einfacher Elemente – der eigentlichen Nährstoffe. Daraus ergeben sich grundlegende Überlegungen zur Zweckmäßigkeit der Lebensmittelanreicherung, d. h. zur Trennung nährstoffhaltiger Komponenten von Ballaststoffen sowie zur Verwendung fertiger Nährstoffe als Lebensmittel – Endprodukte der Spaltung, die zur Aufnahme oder sogar zur Aufnahme ins Blut geeignet sind usw. Im Gegensatz dazu erfolgt nach der Theorie der adäquaten Ernährung nicht nur die Spaltung der Nahrung, sondern auch die Bereitstellung von Nährstoffen und physiologisch aktiven Substanzen durch die Einwirkung der Mikroflora des Magen-Darm-Trakts, insbesondere der Ballaststoffe. Auf diese Weise werden zahlreiche Vitamine, flüchtige Fettsäuren und essentielle Aminosäuren gebildet, die den Bedarf des Körpers an extern zugeführten Nahrungsmitteln maßgeblich beeinflussen. Das Verhältnis zwischen Primär- und Sekundärnährstoffen kann je nach Art und individuellen Merkmalen der Mikroflora stark variieren. Darüber hinaus bilden sich neben Sekundärnährstoffen unter dem Einfluss der Bakterienflora auch toxische Substanzen, insbesondere toxische Amine. Die Aktivität der Bakterienflora, die ein obligatorischer Bestandteil mehrzelliger Organismen ist, hängt eng mit einer Reihe wichtiger Eigenschaften des Makroorganismus zusammen.

Wie bereits mehrfach erwähnt, basiert die Entwicklung der Theorie der adäquaten Ernährung auf allgemeinen biologischen und evolutionären Gesetzmäßigkeiten sowie auf den Errungenschaften verschiedener Wissenschaften, insbesondere der Biologie, Chemie, Physik und Medizin. Für einen Biologen ist nicht nur die „Formel“ von großer Bedeutung, sondern auch die Technologie eines jeden Prozesses, da die Evolution in Richtung einer Optimierung der Technologie biologischer Prozesse geht. In biologischen Systemen hängt vieles von der Technologie der Prozesse ab, da ihre hohe Effizienz und manchmal sogar ihre Möglichkeit mit der Implementierung bestimmter Zwischenglieder verbunden sind. Eine unzureichende Effizienz ihrer Implementierung oder ihres Zusammenspiels stört das Funktionieren des Gesamtsystems. Diese Idee erklärt einige grundlegende Unterschiede zwischen den Theorien der ausgewogenen und der adäquaten Ernährung. Die erste Theorie wird im Wesentlichen durch die ausgewogene Ernährungsformel bestimmt, die zweite berücksichtigt zusätzlich zu einer solchen Formel auch die Ernährungstechnologie, d. h. die Technologie der Nahrungsaufnahme durch verschiedene Organismengruppen.

Schließlich ist die Theorie der adäquaten Ernährung eines der zentralen Elemente der interdisziplinären Trophologie. Die Vereinigung vieler Bereiche der biologischen und medizinischen Wissenschaften, die sich mit verschiedenen Aspekten der Nahrungsaufnahme durch biologische Systeme unterschiedlicher Komplexität (von Zellen und Organismen bis hin zu Ökosystemen und der Biosphäre) befassen, zu einer Wissenschaft ist notwendig, um die grundlegende Einheit der Natur zu verstehen. Dies ist auch wichtig für die Charakterisierung der Interaktionsprozesse in der Biosphäre basierend auf trophischen Verbindungen, d. h. für die Betrachtung der Biosphäre als Trophosphäre. In nicht geringerem, vielleicht sogar größerem Maße ist die Entwicklung der Trophologie, einschließlich der Theorie der adäquaten Ernährung, für verschiedene medizinische Wissenschaften von wesentlicher Bedeutung, da Gewebetrophismus und seine Störungen, verschiedene Probleme der Gastroenterologie sowie theoretische und angewandte Aspekte der Ernährungswissenschaft in Wirklichkeit irrational getrennte Teile eines gemeinsamen Problems sind – des Problems der Nahrungsaufnahme durch Organismen auf verschiedenen Stufen der Evolutionsleiter. Dieses Problem sollte aus einigen einheitlichen Positionen betrachtet werden, die auf umfassenderen und tiefgreifenderen Ansichten als zuvor basieren.

Somit ist die Theorie der angemessenen Ernährung sozusagen eine Theorie der ausgewogenen Ernährung, die „biologische Flügel“ entwickelt hat. Dies bedeutet, dass die Theorie der angemessenen Ernährung nicht nur auf den Menschen oder eine bestimmte Tiergruppe anwendbar ist, sondern auf die unterschiedlichsten Tierarten und darüber hinaus auf alle Organismengruppen.

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