Toxikologie für alle. Helmut Greim
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14.9 Funktionsstörungen
Die Darmbewegung (Peristaltik) und wichtige Verdauungsfunktionen des Magen-Darm-Traktes werden vom Vagusnerv, von Hormonen und lokalen Botenstoffen reguliert. Toxische Beeinträchtigungen dieser Steuermechanismen führen zu Störungen der Darmbewegung (Peristaltik) und der Flüssigkeitssekretion/-resorption.
Organophosphate wie das Insektizid Parathion hemmen das Enzym Acetylcholinesterase, die den Neurotransmitter Acetylcholin abbaut. Dies führt zu einem Anstieg des Acetylcholins und damit zu erhöhter Schleimbildung, Peristaltik, Krämpfen und Durchfällen. Das Gegengift Atropin, das Gift der Tollkirsche, blockiert die Wirkung des Acetylcholins. Bei schweren Vergiftungen mit Organophosphaten oder Atropin steht allerdings die lebensbedrohliche Wirkung auf das Zentralnervensystem im Vordergrund.
Morphin beeinträchtigt über eine Hemmung des vegetativen Nervensystems die Peristaltik des Darms.
Das giftige Choleratoxin verursacht „lediglich“ funktionelle Störungen. Bei einer Cholerainfektion wird das Toxin aus Cholerabakterien ins Darmlumen abgegeben und anschließend eine Fraktion des Moleküls in Darmepithelzellen aufgenommen. Dies löst die Sekretion sehr großer Flüssigkeitsmengen in das Darmlumen aus.
Lactose- und Fructoseintoleranz sind häufige Ursachen für Bauchschmerzen, Flatulenz und Durchfall. Lactoseintoleranz wird durch einen oft altersabhängigen Abfall der Lactaseaktivität im Darm verursacht, was den Abbau der Lactose im Darm vermindert. Eine Fructoseunverträglichkeit beruht auf einer unzureichenden Kapazität der Membrantransporter für Fructose, wobei die Symptome oft in Verbindung mit einer Fructoseüberladung z. B. durch Säfte und Softdrinks auftreten. Die Symptome entstehen dadurch, dass die Zucker in den unteren Darm gelangen, dort osmotisch Wasser binden und als Nährstoff für eine unnatürliche Bakterienbesiedlung dienen.
14.10 Schädigungen der Darmzellen
Wenn Epithelzellen des Darmtraktes absterben, lösen sie sich vom anliegenden Gewebe ab und gelangen ins Darmlumen. Wenn tiefere Gewebeschichten einschließlich der Muskelschicht mitbetroffen sind, entstehen ovalförmige blutende Defekte (Ulkus).
Das Verschlucken von Säuren, Laugen oder anderen stark reizenden Stoffen führt zu Gewebsschäden im oberen Magen-Darm-Trakt. Säurebedingte Nekrosen heilen gut, weil Säuren Gewebeeiweiße ausfällen, wodurch das darunter gelegene Gewebe geschützt wird. Dagegen heilen laugeninduzierte Gewebeschäden schlecht, weil Laugen das Gewebe verflüssigen, sodass die Schädigung in tiefere Schichten vordringen kann.
Schwermetallverbindungen verändern Proteine durch Bindung an Thiol-, Carboxyund Aminogruppen und hemmen dadurch Verdauungsenzyme, Membrantransporter und Heilungsprozesse. Moderate Expositionen führen zu vorübergehenden Funktionsstörungen wie Resorptionsstörungen, Krämpfe, Durchfall und Erbrechen. Ausgeprägte Vergiftungen gehen mit einem massiven Zelluntergang bis hin zu einer kompletten Zerstörung der Schleimhaut einher.
Zytotoxische Verbindungen wie viele Chemotherapeutika können unterschiedliche Mechanismen aufweisen. Entweder hemmen sie die Zellfunktionen und führen zum Zelltod oder sie hemmen die Teilung von Stammzellen, sodass natürlicherweise abgestorbene Zellen nicht ersetzt werden. Die Konsequenzen sind im Magen-Darm-Trakt besonders deutlich, weil es sich hier um ein nur einschichtiges Epithel handelt, und die normale Lebensdauer der Darmepithelzellen nur wenige Tage beträgt.
14.11 Immunreaktionen
Die Darmschleimhaut weist ein ausgeklügeltes System der Immunabwehr auf, das gegen eindringende Mikroorganismen und Nahrungskomponenten gerichtet ist. Normalerweise arbeitet es unauffällig, aber in Einzelfällen kann es zur Auslösung von Nahrungsmittelallergien, lokaler Gewebsentzündung und Autoimmunerkrankung führen.
Nach Verzehr von allergenen Nahrungskomponenten kann das Immunsystem gegen diese Komponenten sensibilisiert werden. Erneuter Verzehr führt dann zu einer allergischen Reaktion u. a. durch Freisetzung von Histamin. Die Folgen können auf den Magen-Darm-Trakt begrenzt bleiben (Bauchschmerzen, Durchfall, Flatulenz) oder andere Körperfunktionen betreffen (Blutdruckabfall, Asthmaanfall, Hautausschlag). Allergieähnliche Symptome, die durch eine histaminhaltige Nahrung oder durch histaminfreisetzende Stoffe aus Nahrungskomponenten ausgelöst werden, nennt man Pseudoallergie.
Die Zöliakie ist eine chronische Erkrankung des Dünndarms, verursacht durch eine (lebenslange) Unverträglichkeit gegenüber dem in vielen Getreideformen vorkommenden Eiweiß Gluten bzw. der Unterfraktion Gliadin und Verwandten. Gliadin ist ein schlechtes Substrat für Verdauungsproteasen. Seine unvollständigen Abbauprodukte werden in das Gewebe aufgenommen und dort von Transglutaminase deaminiert und modifiziert. Diese Produkte induzieren die Proliferation abwehrender T-Zellen und die Produktion von Antikörpern, wodurch eine Mischung aus allergener und autoimmuner Antwort entsteht und eine lokale Entzündung ausgelöst wird. Die Epitheloberfläche nimmt massiv ab, verliert ihre Fähigkeit zur ausreichenden Nährstoffresorption und wird undicht. Die Erkrankung betrifft ganz überwiegend Menschen mit einem bestimmten immunologischen Merkmal (engl. major histocompatibility complex, MHC). Die einzig wirksame und oft lebensrettende Therapie liegt im Vermeiden von Getreiden, die Gliadin oder gliadinanaloge Proteine enthalten.
14.12 Krebs
Während in vielen westlichen Industrieländern der Dickdarmkrebs sehr häufig ist, sind in anderen Teilen der Welt andere Abschnitte des Magen-Darm-Traktes betroffen, so der Mund in Indien, die Speiseröhre in China oder der Magen in Japan. Japaner, die in die USA emigriert waren, wiesen zunächst die gleiche Krebslokalisation auf wie in Japan (zumeist Magenkrebs). Bei den Nachkommen in der ersten und zweiten Generation glich sich das Krebsmuster immer mehr dem USA-typischen Krebsmuster an (Dickdarmkrebs, weniger Magenkrebs). Aus dieser und vergleichbaren anderen Untersuchungen lässt sich schließen, dass landesspezifische Faktoren, z. B. auch Infektionen, aber auch der Lebensstil und die Art der Ernährung eine wichtige Rolle spielen. Magenkrebs in Japan wurde mit dem Verzehr von nitrosaminreichen Fisch- und Meeresfrüchten sowie einem hohen Salzgehalt erklärt, Dickdarmkrebs in westlichen Industrieländern mit dem niedrigen Gehalt an Ballaststoffen, Mundkrebs in Indien mit dem Kauen von Betelnuss und Speiseröhrenkrebs mit Zinkmangel, Alkohol, Rauchen und Verzehr von ungeschältem Getreide.
Der Dünndarm ist viel seltener von Krebserkrankungen betroffen als andere Segmente des Magen-Darm-Traktes; der Grund ist unklar.
Alkohol und Rauchen können das Krebsrisiko in allen Darmabschnitten erhöhen, in der Speiseröhre durch den direkten Kontakt mit den verschluckten Inhaltsstoffen des Tabakrauches.
Die Schwierigkeiten, die bei der Übertragung von Tierversuchsergebnissen auf den Menschen auftreten können, lassen sich am Beispiel des Antioxidationsmittels Butylhydroxyanisol verdeutlichen. Eigentlich mindern viele Antioxidationsmittel die krebserzeugenden