Pankreas (Pancreas)

Die Bauchspeicheldrüse (Plural Pankreas oder Pancreata) ist ein wichtiges Organ, das sowohl für das Verdauungs- als auch für das endokrine System von Wirbeltieren wichtig ist. Beim Menschen befindet es sich im Bauchraum hinter dem Magen und fungiert als Drüse. Dieses Organ wird als gemischte oder heterokrine Drüse klassifiziert und besitzt unterschiedliche endokrine und exokrine Fähigkeiten. Ungefähr neunundneunzig Prozent der Bauchspeicheldrüse sind für exokrine Funktionen zuständig, während ein Prozent endokrine Funktionen übernimmt. Als endokrine Drüse ist ihre Hauptaufgabe die Regulierung des Blutzuckerspiegels durch die Sekretion von Hormonen, darunter Insulin, Glucagon, Somatostatin und Pankreas-Polypeptid. Umgekehrt besteht seine exokrine Funktion im Verdauungssystem darin, Pankreassaft über den Pankreasgang in den Zwölffingerdarm abzusondern. Dieser Saft enthält Bikarbonat, das die in den Zwölffingerdarm gelangende Magensäure neutralisiert, sowie Verdauungsenzyme, die für den Abbau von Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten aus der Nahrung wichtig sind.

Die Bauchspeicheldrüse (Plural pancreases, oder pancreata) ist ein Organ des Verdauungssystems und des endokrinen Systems von Wirbeltieren. Beim Menschen befindet es sich im Bauchraum hinter dem Magen und fungiert als Drüse. Die Bauchspeicheldrüse ist eine gemischte oder heterokrine Drüse, d. h. sie hat sowohl eine endokrine als auch eine verdauungsfördernde exokrine Funktion. 99 % der Bauchspeicheldrüse sind exokrin und 1 % endokrin. Als endokrine Drüse reguliert sie hauptsächlich den Blutzuckerspiegel und schüttet die Hormone Insulin, Glucagon, Somatostatin und Pankreas-Polypeptid aus. Als Teil des Verdauungssystems fungiert sie als exokrine Drüse, die Pankreassaft über den Pankreasgang in den Zwölffingerdarm absondert. Dieser Saft enthält Bikarbonat, das die Säure neutralisiert, die aus dem Magen in den Zwölffingerdarm gelangt. und Verdauungsenzyme, die Kohlenhydrate, Proteine ​​und Fette in der Nahrung abbauen, die vom Magen in den Zwölffingerdarm gelangt.

Eine Entzündung der Bauchspeicheldrüse wird medizinisch als Pankreatitis bezeichnet. Häufige Ursachen sind chronischer Alkoholkonsum und Gallensteine. Aufgrund ihrer entscheidenden Funktion bei der Blutzuckerregulierung ist die Bauchspeicheldrüse auch ein zentrales Organ bei der Pathologie von Diabetes. Bauchspeicheldrüsenkrebs, der sich nach einer chronischen Bauchspeicheldrüsenentzündung oder aus anderen Gründen entwickeln kann, hat im Allgemeinen eine sehr schlechte Prognose, da er häufig erst diagnostiziert wird, nachdem er in andere Körperregionen metastasiert hat.

Die Etymologie des Begriffs „Bauchspeicheldrüse“ geht auf die griechischen Wörter πᾶν (pân, was „alles“ bedeutet) und κρέας (kréas, was „Fleisch“ bedeutet) zurück. Die Beteiligung der Bauchspeicheldrüse an Diabetes wurde bereits 1889 erkannt und ihre spezifische Rolle bei der Insulinproduktion 1921 aufgeklärt.

Anatomische Struktur

Beim Menschen ist die Bauchspeicheldrüse ein Bauchorgan, das sich von seiner Position hinter dem Magen in Richtung des linken Oberbauchs in der Nähe der Milz erstreckt. Bei erwachsenen Personen ist sie typischerweise etwa 12–15 Zentimeter (4,7–5,9 Zoll) lang und weist eine gelappte Morphologie und eine charakteristische Lachsfärbung auf.

Anatomisch ist die Bauchspeicheldrüse in vier Hauptregionen unterteilt: Kopf, Hals, Körper und Schwanz. Das Organ entsteht an der inneren Krümmung des Zwölffingerdarms, wo sein Kopf die obere Mesenterialarterie und -vene umschließt. Der Körper, der den längsten Abschnitt der Bauchspeicheldrüse darstellt, erstreckt sich quer hinter dem Magen, während der Schwanz in unmittelbarer Nähe der Milz endet.

Das Pankreasgangsystem besteht aus zwei primären Leitungen: dem Hauptgang der Bauchspeicheldrüse und einem kleineren Nebengang der Bauchspeicheldrüse, die beide den Bauchspeicheldrüsenkörper durchqueren. Der Hauptgang der Bauchspeicheldrüse konvergiert mit dem Hauptgallengang und bildet eine erweiterte Struktur, die als Vater-Ampulle (oder Hepatopankreas-Ampulle) bekannt ist. Diese Ampulle ist von einer Muskelklappe, dem Oddi-Schließmuskel, umhüllt und mündet anschließend in den absteigenden Abschnitt des Zwölffingerdarms. Der Eintritt des Hauptgallengangs in den Hauptgang der Bauchspeicheldrüse wird durch den Schließmuskel von Boyden reguliert. Der akzessorische Pankreasgang besitzt deutliche Öffnungen in den Zwölffingerdarm, die oberhalb der Mündung des Hauptpankreasgangs liegen.

Pankreasregionen

Der Kopf der Bauchspeicheldrüse liegt innerhalb der Zwölffingerdarmkrümmung und umschließt die obere Mesenterialarterie und -vene. Seitlich rechts davon liegt der absteigende Teil des Zwölffingerdarms, wobei die Arteria pancreaticoduodenalis superior und inferior den Raum dazwischen durchqueren. Hinten grenzt der Kopf an die Vena cava inferior und den Ductus choledochus. Vorne ist es von der Peritonealmembran und dem Colon transversum bedeckt. Ein ausgeprägter Processus uncinatus ragt vom Kopf nach unten ab und liegt hinter der V. mesenterica superior und gelegentlich auch der A. mesenterica superior. Die Pankreaskerbe markiert die Grenze zwischen dem Pankreashals und dem Processus uncinatus.

Der Pankreashals dient als Übergangssegment und trennt den Pankreaskopf, der sich innerhalb der Zwölffingerdarmkrümmung befindet, vom Pankreaskörper. Dieser Bereich misst etwa 2 Zentimeter (0,79 Zoll) in der Breite und liegt vor dem Zusammenfluss, der die Pfortader bildet. Der Hals liegt hauptsächlich hinter dem Pylorus des Magens und ist größtenteils vom Peritoneum umhüllt. Die A. pancreaticoduodenalis anterior superior verläuft vor dem Pankreashals.

Der Körper der Bauchspeicheldrüse, das größte Segment des Organs, liegt hauptsächlich hinter dem Magen und verjüngt sich entlang seiner Längsachse allmählich. Das Peritoneum liegt oberhalb des Pankreaskörpers, wobei sich das Colon transversum vor dem Peritoneum befindet. Hinter der Bauchspeicheldrüse liegen mehrere wichtige Blutgefäße, darunter die Aorta, die Milzvene, die linke Nierenvene und der proximale Teil der Arteria mesenterica superior. Unterhalb des Pankreaskörpers befinden sich Abschnitte des Dünndarms, insbesondere der Endabschnitt des Zwölffingerdarms und seines angrenzenden Jejunums, zusammen mit dem zwischen diesen Strukturen liegenden Suspensivband des Zwölffingerdarms.

Die Bauchspeicheldrüse verjüngt sich zum Schwanz der Bauchspeicheldrüse, der sich in der Nähe der Milz befindet. Es ist typischerweise zwischen 1,3 und 3,5 cm (0,51 und 1,38 Zoll) lang und von den Schichten des Bandes umgeben, das die Milz und die linke Niere verbindet. Die Milzarterie und -vene verlaufen hinter dem Körper und Schwanz der Bauchspeicheldrüse.

Blutversorgung

Die Bauchspeicheldrüse weist eine ausgedehnte Vaskularisierung auf, wobei die Gefäße aus Ästen sowohl der Zöliakie als auch der Arteria mesenterica superior stammen. Die Milzarterie, der größte Ast des Truncus coeliacus, verläuft oberhalb der Bauchspeicheldrüse und versorgt über ihre pankreatischen Verästelungen, insbesondere einschließlich der großen Bauchspeicheldrüsenarterie, die linke Körperseite und den Bauchspeicheldrüsenschwanz mit Blutgefäßen. Die oberen und unteren Pankreas-Duodenal-Arterien durchqueren die hintere und vordere Oberfläche des Pankreaskopfes in unmittelbarer Nähe des Zwölffingerdarms. Diese Gefäße versorgen den Pankreaskopf arteriell und bilden zentral Anastomosen.

Der Körper und der Hals der Bauchspeicheldrüse werden durch die Milzvene entwässert, die hinter dem Organ liegt. Der Pankreaskopf mündet in die oberen Mesenterial- und Pfortadervenen und umschließt diese über die Pankreas-Duodenal-Venen.

Die Bauchspeicheldrüse verfügt über ein ausgedehntes Lymphdrainagesystem mit Gefäßen, die ihre arterielle Versorgung begleiten. Der Lymphabfluss aus dem Bauchspeicheldrüsenkörper und dem Bauchspeicheldrüsenschwanz mündet in den Milzlymphknoten und schreitet schließlich zu den präaortalen Lymphknoten fort, die sich zwischen der Zöliakie und der oberen Mesenterialarterie befinden. Umgekehrt entleeren sich die Lymphgefäße des Kopfes und des Halses in Zwischenlymphkanäle, die die Pankreas-Zwölffingerdarm-, Mesenterial- und Leberarterien umgeben, und erreichen anschließend die präaortalen Lymphknoten.

Mikroanatomie

Die Bauchspeicheldrüse besteht aus Geweben, die sowohl endokrine als auch exokrine Funktionen erfüllen. Diese funktionelle Dichotomie ist bei der mikroskopischen Untersuchung des Pankreasgewebes erkennbar.

Der überwiegende Anteil des Pankreasgewebes ist für die Verdauung zuständig. Diese Zellen aggregieren zu Clustern, sogenannten Acini, die kleine Kanäle umgeben und in Läppchen organisiert sind, die durch dünne faserige Septen abgegrenzt sind. Die Zellen jedes Acinus scheiden inaktive Verdauungsenzyme, sogenannte Zymogene, in die kleinen interkalierten Gänge aus, die sie umgeben. Innerhalb jedes Azinus weisen die Zellen eine Pyramidenmorphologie auf, die um die interkalierten Gänge angeordnet ist und durch auf der Basalmembran positionierte Kerne, ein ausgedehntes endoplasmatisches Retikulum und zahlreiche Zymogenkörnchen gekennzeichnet ist, die in ihrem Zytoplasma erkennbar sind. Diese interkalierten Gänge laufen anschließend innerhalb jedes Läppchens zu größeren intralobulären Gängen zusammen, was letztendlich zu interlobulären Gängen führt. Anfänglich sind die Gänge von einer einzelnen Schicht säulenförmiger Epithelzellen ausgekleidet; Mit zunehmendem Gangdurchmesser wird die Epithelauskleidung jedoch mehrschichtig.

Pankreasgewebe mit endokriner Funktion sind in diskreten Zellclustern organisiert, die als Pankreasinseln (oder Langerhans-Inseln) bekannt sind und im gesamten Organ verteilt sind. Diese Inseln bestehen aus Alpha-, Beta- und Deltazellen, wobei jeder Typ für die Sekretion unterschiedlicher Hormone verantwortlich ist. Es wird eine charakteristische räumliche Anordnung beobachtet, wobei Alphazellen (die Glucagon absondern) typischerweise an der Inselperipherie lokalisiert sind, während die häufiger vorkommenden Betazellen (die Insulin absondern) im gesamten Inselkern verteilt sind. Darüber hinaus sind enterochromaffine Zellen im Inselparenchym verstreut. Jede Insel kann aus bis zu 3.000 sekretorischen Zellen bestehen und wird von mehreren kleinen Arteriolen zur Blutversorgung sowie Venolen vaskularisiert, die den Eintritt der ausgeschiedenen Hormone in den Körperkreislauf erleichtern.

Variation

Die Bauchspeicheldrüse weist erhebliche Größenunterschiede auf. Anatomische Variationen sind häufig und ergeben sich aus der embryonalen Entwicklung der beiden unterschiedlichen Bauchspeicheldrüsenknospen. Diese Knospen entstehen während der Pankreasbildung auf gegenüberliegenden Seiten des Zwölffingerdarms. Die ventrale Knospe dreht sich anschließend in eine benachbarte Position relativ zur dorsalen Knospe und vollzieht schließlich eine Fusion. Ungefähr 10 % der Erwachsenen können einen akzessorischen Pankreasgang besitzen, der bestehen bleibt, wenn sich der primäre Gang der dorsalen Bauchspeicheldrüsenknospe nicht zurückbildet; Dieser Nebengang mündet typischerweise in die kleine Zwölffingerdarmpapille. Sollten die beiden Pankreasknospen, die jeweils über einen eigenen Gang verfügen, nicht verschmelzen, kann sich die Bauchspeicheldrüse mit zwei unterschiedlichen Gangsystemen entwickeln, ein Zustand, der als Pankreas divisum bezeichnet wird. Diese anatomische Variation hat im Allgemeinen keine physiologischen Auswirkungen. In Fällen, in denen die Rotation der Bauchknospe unvollständig ist, kann sich eine ringförmige Bauchspeicheldrüse bilden, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Segment oder der gesamte Zwölffingerdarm von Bauchspeicheldrüsengewebe umgeben ist. Diese Anomalie kann mit einer Zwölffingerdarmatresie in Zusammenhang stehen.

Gen- und Proteinexpression

Ungefähr 10.000 proteinkodierende Gene, die etwa 50 % des gesamten menschlichen Genoms ausmachen, werden in der normalen menschlichen Bauchspeicheldrüse exprimiert. Davon weisen weniger als 100 Gene eine pankreasspezifische Expression auf. Analog zu den Speicheldrüsen transkribieren die meisten Pankreas-spezifischen Gene Proteine, die zur Sekretion bestimmt sind. Diese Pankreas-spezifischen Proteine werden entweder innerhalb des exokrinen Zellkompartiments synthetisiert und spielen eine Rolle bei der Verdauung und Nährstoffassimilation, veranschaulicht durch verdauungsfördernde Chymotrypsinogen-Enzyme und Pankreas-Lipase PNLIP, oder sie werden von den verschiedenen Zelltypen innerhalb der endokrinen Pankreasinseln produziert, wo sie als ausgeschüttete Hormone, einschließlich Insulin, Glucagon, Somatostatin und Pankreas-Polypeptid, fungieren.

Entwicklung

Während der Embryonalentwicklung entsteht die Bauchspeicheldrüse aus zwei Bauchspeicheldrüsenknospen, die aus dem Zwölffingerdarmsegment des Vorderdarms hervorgehen, einem embryonalen Schlauch, der als Vorläufer des Magen-Darm-Trakts dient. Seine zelluläre Abstammungslinie ist endodermal. Die Pankreasmorphogenese beginnt mit der Differenzierung unterschiedlicher dorsaler und ventraler Pankreasknospen. Jede Knospe stellt über einen eigenen Kanal eine Verbindung zum Vorderdarm her. Die dorsale Pankreasknospe differenziert sich anschließend in Hals, Körper und Schwanz der reifen Bauchspeicheldrüse, während aus der ventralen Pankreasknospe der Kopf und der Processus uncinatus entstehen.

Die Bildung der endgültigen Bauchspeicheldrüse hängt von der Rotation der Bauchspeicheldrüsenknospe und der anschließenden Verschmelzung beider Bauchspeicheldrüsenknospen ab. Mit fortschreitender Entwicklung erfährt der Zwölffingerdarm eine Rechtsdrehung, wodurch die ventrale Knospe mit in eine dorsalere anatomische Position gebracht wird. Sobald sie positioniert ist, liegt die ventrale Pankreasknospe unterhalb der größeren dorsalen Knospe und verschmilzt schließlich mit dieser. Dieser Fusionspunkt erleichtert die Verschmelzung der primären Gänge sowohl der ventralen als auch der dorsalen Bauchspeicheldrüsenknospen, wodurch der Hauptgang der Bauchspeicheldrüse entsteht. Typischerweise bildet sich der Gang der Rückenknospe zurück, so dass der Hauptgang der Bauchspeicheldrüse der vorherrschende Abflussweg bleibt.

Zellulare Entwicklung

Pankreas-Vorläuferzellen stellen Vorläuferzellen dar, die in der Lage sind, sich in die verschiedenen funktionellen Zelltypen der Bauchspeicheldrüse zu differenzieren, darunter exokrine zentroazinäre Zellen, endokrine Inselzellen und Duktalzellen. Diese Vorläuferzellen zeichnen sich durch die gleichzeitige Expression der Transkriptionsfaktoren PDX1 und NKX6-1 aus.

Exokrine Pankreaszellen durchlaufen eine Differenzierung, die durch spezifische induzierende Moleküle wie Follistatin, Fibroblasten-Wachstumsfaktoren und die Aktivierung des Notch-Rezeptorsystems beeinflusst wird. Die Morphogenese exokriner Azini verläuft in drei aufeinanderfolgenden Phasen. Diese Stadien werden als vordifferenziert, protodifferenziert und differenziert bezeichnet und korrelieren jeweils mit nicht nachweisbaren, niedrigen und hohen Niveaus der Verdauungsenzymaktivität.

Pankreas-Vorläuferzellen differenzieren sich unter dem regulatorischen Einfluss von Neurogenin-3 und ISL1 zu endokrinen Inselzellen, ein Prozess, der vom Fehlen der Notch-Rezeptor-Signalisierung abhängt. Unter der Führung eines Pax-Gens differenzieren endokrine Vorläuferzellen in Alpha- und Gammazellen. Umgekehrt entwickeln sich diese endokrinen Vorläuferzellen unter dem Einfluss von Pax-6 zu Beta- und Delta-Zellen. Pankreasinseln entstehen, wenn endokrine Zellen aus dem Gangsystem wandern und sich in kleinen Clustern neben den Kapillaren ansammeln. Dieses Entwicklungsereignis findet typischerweise um den dritten Monat der Schwangerschaft statt, wobei Insulin und Glucagon im vierten oder fünften Monat der Entwicklung im Kreislauf des menschlichen Fötus nachweisbar werden.

Funktion

Die Bauchspeicheldrüse spielt im Körper eine doppelte Rolle: Sie trägt sowohl zur Regulierung des Blutzuckers als auch zu Stoffwechselprozessen bei und sondert außerdem Bauchspeicheldrüsensaft ab, der die Verdauung unterstützt. Diese Funktionen werden in eine endokrine Kapazität, die die Freisetzung von Insulin und anderen Hormonen aus den Pankreasinseln umfasst, um den Blutzucker und den Stoffwechsel zu steuern, und eine exokrine Kapazität, die sich auf die Sekretion von Verdauungsenzymen konzentriert, kategorisiert.

Blutzuckerregulierung

Pankreaszellen sind maßgeblich an der Aufrechterhaltung der Blutzuckerhomöostase beteiligt. Diese spezialisierten Zellen befinden sich in den Pankreasinseln, die im gesamten Organ verteilt sind. Die Regulierung des Blutzuckers umfasst die folgenden Mechanismen:

• Als Reaktion auf verringerte Blutzuckerkonzentrationen setzen Alphazellen Glucagon frei und erhöhen dadurch den systemischen Glukosespiegel.
• Umgekehrt schütten Betazellen bei erhöhtem Blutzuckerspiegel Insulin aus, das die zirkulierende Glukose reduziert.

Darüber hinaus produzieren Deltazellen innerhalb der Inseln Somatostatin, ein Hormon, das die Sekretion von Insulin und Glucagon moduliert und verringert.

Glucagon erhöht die Glukosekonzentration, indem es die hepatische Glukoneogenese und Glykogenolyse, den Abbau von Glykogen in Glukose in der Leber, stimuliert. Darüber hinaus verringert es die Glukoseaufnahme durch Fett- und Muskelgewebe. Die Sekretion von Glucagon wird durch einen niedrigen Blutzucker- oder Insulinspiegel ausgelöst und auch bei körperlicher Anstrengung stimuliert.

Insulin senkt den Blutzucker, indem es seine zelluläre Aufnahme, insbesondere durch die Skelettmuskulatur, erleichtert und seine Verwendung bei der Synthese von Proteinen, Lipiden und Kohlenhydraten fördert. Insulin wird zunächst als Präproinsulin, ein Vorläufermolekül, synthetisiert. Dieses wird anschließend in Proinsulin umgewandelt und dann durch C-Peptid gespalten, um aktives Insulin zu ergeben, das in Körnchen in Betazellen gespeichert wird. Der Eintritt von Glukose in Betazellen und der anschließende Abbau führen zur Depolarisation der Zellmembran, was wiederum die Insulinsekretion stimuliert.

Der primäre Faktor, der die Sekretion von Insulin und Glucagon beeinflusst, ist die Glukosekonzentration im Blutplasma. Hypoglykämie stimuliert die Glucagonfreisetzung, während Hyperglykämie die Insulinsekretion anregt. Zusätzliche Faktoren modulieren auch die Freisetzung dieser Hormone. Bestimmte Aminosäuren, die bei der Proteinverdauung entstehen, können sowohl die Insulin- als auch die Glucagonsekretion stimulieren. Somatostatin wirkt als Hemmstoff sowohl für Insulin als auch für Glucagon. Auch das autonome Nervensystem übt Einfluss aus; Die Aktivierung von Beta-2-Rezeptoren durch Katecholamine aus sympathischen Nerven stimuliert die Freisetzung von Insulin und Glucagon, während die Aktivierung von Alpha-1-Rezeptoren deren Sekretion hemmt. Darüber hinaus fördern M3-Rezeptoren des Parasympathikus bei Stimulation durch den rechten Vagusnerv die Insulinfreisetzung aus Betazellen.

Verdauung

Die Bauchspeicheldrüse erfüllt eine entscheidende Funktion im Verdauungssystem, indem sie Pankreassaft, eine enzymreiche Flüssigkeit, direkt in den Zwölffingerdarm absondert, den ersten Abschnitt des Dünndarms, der Speisebrei aus dem Magen aufnimmt. Diese Enzyme sind für den Abbau von Kohlenhydraten, Proteinen und Lipiden unerlässlich. Dies stellt die exokrine Funktion der Bauchspeicheldrüse dar. Die für diese Sekretion verantwortlichen Spezialzellen sind zentroazinäre Zellen, die in Drüsenclustern, den so genannten Acini, organisiert sind. Sekrete aus dem zentralen Lumen jedes Azinus sammeln sich in intralobulären Gängen, die anschließend im Hauptgang der Bauchspeicheldrüse zusammenlaufen und schließlich in den Zwölffingerdarm münden. Täglich werden etwa 1,5 bis 3 Liter dieser Flüssigkeit ausgeschieden.

In jedem Azinus sind die Zellen voll von Körnchen, die Verdauungsenzyme enthalten. Diese Enzyme werden zunächst in einer inaktiven Vorläuferform ausgeschieden, die als Zymogene oder Proenzyme bekannt ist. Bei ihrer Freisetzung in den Zwölffingerdarm werden sie durch Enterokinase aktiviert, ein Enzym, das in der Zwölffingerdarmschleimhaut vorkommt. Diese Spaltung von Proenzymen löst eine Kaskade enzymatischer Aktivierung aus.

• Die proteolytischen Enzyme, die für den Proteinabbau verantwortlich sind, werden beginnend mit der Umwandlung von Trypsinogen in Trypsin aktiviert. Anschließend katalysiert das freigesetzte Trypsin die Spaltung des verbleibenden Trypsinogens sowie des Chymotrypsinogens in seine aktive Form, Chymotrypsin.
• Zu den Enzymen, die für die Verdauung von Lipiden abgesondert werden, gehören Lipase, Phospholipase A2, Lysophospholipase und Cholesterinesterase.
• Amylase gehört zu den Enzymen, die für den Abbau von Stärke und anderen Kohlenhydraten verantwortlich sind.

Diese Enzyme werden in einer bikarbonatreichen Flüssigkeit abgesondert, die einen alkalischen pH-Wert aufrechterhält, der für die meisten enzymatischen Aktivitäten optimal ist, und die in den Zwölffingerdarm gelangende Magensäure neutralisiert. Die Hormonregulierung, einschließlich Sekretin, Cholecystokinin und vasoaktives Darmpeptid (VIP), sowie die Acetylcholinstimulation durch den Vagusnerv beeinflussen diese Sekretion. Sekretin wird als Reaktion auf Magensäure aus den S-Zellen des Zwölffingerdarms freigesetzt und steigert in Verbindung mit VIP die Enzym- und Bikarbonatsekretion. Cholecystokinin, das aufgrund langkettiger Fettsäuren hauptsächlich aus Ito-Zellen in der Zwölffingerdarm- und Jejunalschleimhaut freigesetzt wird, verstärkt die Wirkung von Sekretin. Auf zellulärer Ebene wird Bikarbonat aus zentroazinären und duktalen Zellen über einen Natriumbikarbonat-Cotransporter ausgeschieden, der durch Membrandepolarisation aktiviert wird, die durch den Transmembran-Leitfähigkeitsregulator für Mukoviszidose induziert wird. Sekretin und VIP fördern die Öffnung dieses Regulators, was zu einer erhöhten Membrandepolarisation und anschließender Bikarbonatsekretion führt.

Verschiedene Mechanismen verhindern, dass die Verdauungsenzyme der Bauchspeicheldrüse ihr eigenes Gewebe schädigen. Dazu gehören die Sekretion inaktiver Enzymvorläufer (Zymogene), die Freisetzung des schützenden Trypsininhibitors, der Trypsin deaktiviert, pH-Änderungen im Zusammenhang mit der Bicarbonatsekretion, die die Verdauung nur aktivieren, wenn die Bauchspeicheldrüse stimuliert wird, und die Inaktivierung von Trypsin aufgrund niedriger intrazellulärer Calciumkonzentrationen.

Zusätzliche Funktionen

Die Bauchspeicheldrüse sondert auch vasoaktive Darmpeptide und Pankreas-Polypeptide ab. Enterochromaffine Zellen in der Bauchspeicheldrüse produzieren die Hormone Motilin, Serotonin und Substanz P. Untersuchungen haben gezeigt, dass Bauchspeicheldrüsengewebe radioaktives Cäsium (Cs-137) effektiv ansammelt und in den Darm absondert.

Klinische Bedeutung

Entzündung

Pankreatitis bezeichnet eine Entzündung der Bauchspeicheldrüse, die am häufigsten mit wiederkehrenden Gallensteinen oder chronischem Alkoholkonsum einhergeht. Weitere häufige Ursachen sind traumatische Verletzungen, Komplikationen nach einer endoskopischen retrograden Cholangiopankreatikographie (ERCP), bestimmte Medikamente, Infektionen wie Mumps und extrem erhöhte Triglyceridspiegel im Blut. Eine akute Pankreatitis äußert sich typischerweise in starken Schmerzen im mittleren Bauchraum, die oft in den Rücken ausstrahlen, und kann von Übelkeit oder Erbrechen begleitet sein. In schweren Fällen kann es zu einer Blutung oder Perforation der Bauchspeicheldrüse kommen, was zu einem Schock oder einem systemischen Entzündungsreaktionssyndrom sowie zu Blutergüssen an den Flanken oder um den Nabel herum führen kann. Solche kritischen Komplikationen erfordern oft eine Behandlung auf einer Intensivstation.

Bei Pankreatitis verursachen die exokrinen Pankreasenzyme Schäden an der Struktur und dem Gewebe der Bauchspeicheldrüse. Der Nachweis dieser Enzyme wie Amylase und Lipase im Blutkreislauf in Kombination mit charakteristischen Symptomen und Befunden medizinischer Bildgebung wie Ultraschall oder CT-Scans weist häufig auf die Diagnose einer Pankreatitis hin. Die medizinische Behandlung umfasst typischerweise Schmerzlinderung, Überwachung zur Vorbeugung oder Behandlung von Schocks und die Behandlung aller identifizierten zugrunde liegenden Ursachen. Dies kann die Entfernung von Gallensteinen, die Senkung des Triglycerid- oder Glukosespiegels im Blut, die Verwendung von Kortikosteroiden bei Autoimmunpankreatitis und das Absetzen aller auslösenden Medikamente umfassen.

Eine chronische Pankreatitis beinhaltet die fortschreitende Entwicklung einer Bauchspeicheldrüsenentzündung im Laufe der Zeit. Es gibt viele gemeinsame Ursachen mit akuter Pankreatitis, wobei chronischer Alkoholkonsum neben wiederkehrenden akuten Episoden und Mukoviszidose am häufigsten auftritt. Bauchschmerzen, die typischerweise durch Vorwärtssitzen oder Alkoholkonsum gelindert werden, sind das häufigste Symptom. Eine schwere Beeinträchtigung der Verdauungsfunktion der Bauchspeicheldrüse kann zu Fettverdauung und Steatorrhoe führen, während eine beeinträchtigte endokrine Funktion zu Diabetes führen kann. Die chronische Pankreatitis wird ähnlich wie die akute Pankreatitis untersucht. Neben der Behandlung von Schmerzen und Übelkeit und der Behandlung identifizierter Ursachen (einschließlich Alkoholentwöhnung) kann eine Enzymersatztherapie erforderlich sein, um einer Malabsorption aufgrund der Verdauungsfunktion der Bauchspeicheldrüse vorzubeugen.

Krebs

Bauchspeicheldrüsenkrebs, insbesondere das Pankreas-Adenokarzinom, der am weitesten verbreitete Subtyp, stellen erhebliche therapeutische Herausforderungen dar und werden häufig erst in fortgeschrittenen Stadien erkannt, was einen chirurgischen Eingriff ausschließt, der die einzige potenziell heilende Methode darstellt. Bauchspeicheldrüsenkrebs kommt bei Personen unter 40 Jahren selten vor, das mittlere Diagnosealter liegt bei 71 Jahren. Zu den damit verbundenen Risikofaktoren gehören chronische Pankreatitis, fortgeschrittenes Alter, Rauchen, Fettleibigkeit, Diabetes und spezifische seltene genetische Veranlagungen, wie z. B. multiple endokrine Neoplasie Typ 1, erblicher nichtpolypöser Dickdarmkrebs und dysplastisches Nävus-Syndrom. Ungefähr 25 % der Diagnosen hängen mit dem Tabakkonsum zusammen, wobei 5–10 % auf vererbte genetische Faktoren zurückzuführen sind.

Das Adenokarzinom der Bauchspeicheldrüse, der vorherrschende Subtyp bösartiger Erkrankungen der Bauchspeicheldrüse, entsteht aus dem exokrinen Verdauungsgewebe der Bauchspeicheldrüse. Die Mehrzahl der Fälle manifestiert sich im Pankreaskopf. Klinische Manifestationen treten typischerweise in fortgeschrittenen Krankheitsstadien auf und äußern sich in Bauchbeschwerden, unerklärlichem Gewichtsverlust oder Ikterus (Gelbsucht). Ikterus resultiert aus einer durch den Tumor verursachten Gallenstauung. Weniger häufige Symptome können Übelkeit, Erbrechen, Pankreatitis, neu auftretender Diabetes oder wiederkehrende Venenthrombosen sein. Die Diagnose von Bauchspeicheldrüsenkrebs beruht üblicherweise auf medizinischer Bildgebung, insbesondere Ultraschall oder kontrastmittelverstärkten CT-Scans. Endoskopischer Ultraschall kann bei Tumoren eingesetzt werden, die auf eine chirurgische Resektion untersucht werden sollen, und eine durch endoskopische retrograde Cholangiopankreatikographie (ERCP) oder Ultraschall gesteuerte Biopsie kann eine zweideutige Diagnose bestätigen.

Das verzögerte Einsetzen der Symptome führt typischerweise dazu, dass die meisten Krebsarten erst in einem fortgeschrittenen Stadium auftreten. Folglich sind nur 10 bis 15 % der Tumoren einer chirurgischen Resektion zugänglich. Seit 2018 hat das FOLFIRINOX-Chemotherapieschema, bestehend aus Fluorouracil, Irinotecan, Oxaliplatin und Leucovorin, verbesserte Überlebensergebnisse im Vergleich zu herkömmlichen Behandlungen auf Gemcitabin-Basis gezeigt. Die Behandlung ist überwiegend palliativ und konzentriert sich auf die Behandlung neu auftretender Symptome. Palliative Interventionen können die Behandlung von Juckreiz, die Durchführung einer Choledochojejunostomie, das Einsetzen von Stents über ERCP zur Wiederherstellung des Gallenabflusses und die Verabreichung einer Pharmakotherapie zur Schmerzbehandlung umfassen. In den Vereinigten Staaten ist Bauchspeicheldrüsenkrebs die vierthäufigste krebsbedingte Todesursache. Die Inzidenz dieser Krankheit ist in entwickelten Ländern höher und machte im Jahr 2012 68 % der Neuerkrankungen aus. Das Adenokarzinom der Bauchspeicheldrüse ist im Allgemeinen mit ungünstigen Prognosen verbunden, wobei die durchschnittliche Ein-Jahres- und Fünf-Jahres-Überlebensrate nach der Diagnose bei 25 % bzw. 5 % liegt. Bei lokalisierten Erkrankungen, insbesondere bei Tumoren, die kleiner als 2 cm sind, beträgt die 5-Jahres-Überlebensrate etwa 20 %.

Bauchspeicheldrüsenkrebs umfasst verschiedene Arten, die sowohl endokrines als auch exokrines Gewebe betreffen. Es gibt zahlreiche Formen endokriner Tumoren der Bauchspeicheldrüse, die alle ungewöhnlich oder selten sind und unterschiedliche Prognosen haben. Dennoch hat die Inzidenz dieser bösartigen Erkrankungen deutlich zugenommen; Inwieweit dieser Trend auf eine verbesserte Erkennung indolenter Tumoren, insbesondere durch medizinische Bildgebung, zurückzuführen ist, bleibt ungewiss. Insulinome (überwiegend gutartig) und Gastrinome sind die am häufigsten vorkommenden Formen. Patienten, bei denen neuroendokrine Krebserkrankungen diagnostiziert wurden, weisen eine wesentlich verbesserte Fünf-Jahres-Überlebensrate von 65 % auf, wobei diese je nach Tumortyp erheblich schwankt.

Ein solider pseudopapillärer Tumor ist als niedriggradiger bösartiger Tumor der Bauchspeicheldrüse mit papillärer Architektur gekennzeichnet, der vorwiegend junge Frauen betrifft.

Diabetes mellitus

Typ-1-Diabetes

Diabetes mellitus Typ 1 ist eine chronische Autoimmunerkrankung, die durch die Zerstörung der insulinproduzierenden Betazellen in der Bauchspeicheldrüse durch das Immunsystem gekennzeichnet ist. Insulin ist für die Aufrechterhaltung eines optimalen Blutzuckerspiegels unerlässlich. sein Mangel führt zu Hyperglykämie. Unbehandelt kann diese chronische Erkrankung zu Komplikationen wie beschleunigter Gefäßerkrankung, diabetischer Retinopathie, Nephropathie und Neuropathie führen. Darüber hinaus kann unzureichendes Insulin für die zelluläre Glukoseverwertung eine diabetische Ketoazidose auslösen, einen medizinischen Notfall, der häufig als erstes Symptom von Typ-1-Diabetes auftritt. Während sich Typ-1-Diabetes in jedem Alter manifestieren kann, erfolgt die Diagnose am häufigsten vor dem 40. Lebensjahr. Für Menschen mit Typ-1-Diabetes ist die exogene Insulingabe überlebenswichtig. Experimentelle Therapieansätze für Typ-1-Diabetes umfassen die Transplantation ganzer Bauchspeicheldrüsen oder isolierter Inselzellen mit dem Ziel, den Empfänger mit funktionsfähigen Betazellen zu versorgen.

Typ-2-Diabetes

Diabetes mellitus Typ 2 ist die häufigste Form von Diabetes. Erhöhte Blutzuckerwerte sind bei dieser Erkrankung typischerweise das Ergebnis eines Zusammentreffens von Insulinresistenz und verminderter Insulinsekretion, wobei sowohl genetische Veranlagungen als auch Umwelteinflüsse zur Pathogenese beitragen. Im Laufe der Zeit kann es bei den Betazellen der Bauchspeicheldrüse zu Funktionseinbußen und Erschöpfung kommen. Therapeutische Strategien für Typ-2-Diabetes umfassen Änderungen des Lebensstils, gegebenenfalls pharmakologische Interventionen und möglicherweise eine Insulintherapie. Im Hinblick auf die Funktion der Bauchspeicheldrüse gibt es mehrere Medikamente, die die Insulinsekretion aus Betazellen steigern sollen. Dazu gehören Sulfonylharnstoffe, die Betazellen direkt stimulieren; Inkretine, die die Wirkung von Glucagon-ähnlichen Peptid-1-Hormonen nachahmen, wodurch die postprandiale Insulinsekretion aus Betazellen erhöht wird und eine größere Widerstandsfähigkeit gegen den Abbau erreicht wird; und DPP-4-Inhibitoren, die den Abbau von Inkretinen behindern.

Entfernung

Menschen können ein Leben ohne Bauchspeicheldrüse führen, vorausgesetzt, dass sie regelmäßig Insulin zur präzisen Regulierung des Blutzuckerspiegels verabreichen und Nahrungsergänzungsmittel mit Bauchspeicheldrüsenenzymen einnehmen, um die Verdauung zu erleichtern.

Verlauf

Die Bauchspeicheldrüse wurde ursprünglich von Herophilus (335–280 v. Chr.), einem griechischen Anatom und Chirurgen, identifiziert. Jahrhunderte später gab Rufus von Ephesus, ein anderer griechischer Anatom, der Orgel ihren heutigen Namen. Etymologisch leitet sich „Pankreas“ von der modernen lateinischen Adaption des griechischen Begriffs πάγκρεας ab, der πᾶν („alles“ oder „ganz“) und κρέας („Fleisch“) kombiniert. Während der Begriff wörtlich übersetzt „ganz aus Fleisch“ bedeutet, was wahrscheinlich auf seine fleischige Konsistenz zurückzuführen ist, bezog er sich ursprünglich auf Kalbsbries. Eine entscheidende Entdeckung erfolgte im Jahr 1889, als Oskar Minkowski beobachtete, dass eine Pankreatektomie bei Hunden Diabetes auslöste. Anschließend isolierten Frederick Banting und Charles Best 1921 erfolgreich Insulin aus Pankreasinseln.

Die Methoden zur Untersuchung von Pankreasgewebe haben sich erheblich weiterentwickelt. In der Vergangenheit basierte die Beobachtung auf grundlegenden Färbetechniken wie Hämatoxylin- und Eosin-Färbungen (H&E). Derzeit bietet die Immunhistochemie einen präziseren Ansatz zur Differenzierung von Zelltypen. Diese Technik nutzt sichtbare Antikörper, die auf bestimmte Zellprodukte abzielen, und erleichtert so die Identifizierung unterschiedlicher Zellpopulationen, einschließlich Alpha- und Betazellen.

Andere Tiere

Pankreasgewebe ist bei allen Wirbeltierarten allgegenwärtig, obwohl seine spezifische Morphologie und anatomische Organisation erhebliche Unterschiede aufweisen. Einige Arten können bis zu drei verschiedene Bauchspeicheldrüsen besitzen, von denen zwei aus der Bauchspeicheldrüsenknospe stammen und sich eine dorsal entwickelt. Bei den meisten Arten, einschließlich des Menschen, verschmelzen diese Strukturen typischerweise im Erwachsenenalter; Es gibt jedoch bemerkenswerte Ausnahmen. Selbst wenn nur eine Bauchspeicheldrüse vorhanden ist, können zwei oder drei Pankreasgänge bestehen bleiben, die jeweils unabhängig voneinander in den Zwölffingerdarm oder das entsprechende Vorderdarmsegment münden. Vogelarten beispielsweise weisen üblicherweise drei solcher Gänge auf.

Bei Knochenfischen und bestimmten anderen Arten, wie zum Beispiel Kaninchen, fehlt eine eigenständige Bauchspeicheldrüse vollständig. Stattdessen ist Pankreasgewebe diffus im gesamten Mesenterium und gelegentlich auch in benachbarten Organen wie Leber oder Milz verteilt. Während bei einigen Knochenfischarten eine Verschmelzung des endokrinen Gewebes zu einer bestimmten Drüse innerhalb der Bauchhöhle vorliegt, ist es ansonsten auf die exokrinen Komponenten verteilt. Die rudimentärste Anordnung wird jedoch bei Neunaugen und Lungenfischen beobachtet, wo sich das Bauchspeicheldrüsengewebe als mehrere einzelne Knötchen manifestiert, die in die Darmwand eingebettet sind, wobei die exokrinen Elemente anderen Darmdrüsenstrukturen stark ähneln.

Küche

Die Bauchspeicheldrüse von Kälbern (ris de veau) oder Lämmern (ris d'agneau) und seltener von Rind- oder Schweinefleisch wird als Nahrungsmittel verzehrt, das kulinarisch als Kalbsbries bekannt ist.

Referenzen

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  • Bauchspeicheldrüse im menschlichen Proteinatlas
  • Bauchspeicheldrüsenerkrankungen – Englisch – Der Gastro-Spezialist