Magen

Aufgabe und biologische Bedeutung

Der Magen ist ein muskuläres, innen mit Schleimhaut ausgekleidetes Hohlorgan und gehört bei fast allen Tieren zum Verdauungssystem. Er speichert die Nahrung, vermischt sie mit Magensaft, bringt sie auf eine einheitliche Temperatur und gibt sie portionsweise an den Darm weiter. Beim Menschen fasst er individuell unterschiedlich etwa 1,5 l.

Der Magensaft enthält vor allem Salzsäure und das proteinspaltende Enzym Pepsin. In Ruhe bilden die Magendrüsen etwa 10 ml Magensaft pro Stunde; nach einer Nahrungsaufnahme kann die Produktion auf bis zu 1000 ml pro Stunde steigen. Gesteuert wird sie durch Nervenimpulse und Hormone.

Die eigentliche Verdauung und die Resorption, also die Aufnahme von Nährstoffen, finden bei Menschen und den meisten Tieren hauptsächlich im Dünndarm statt. Im Magen werden vor allem Proteine vorverdaut und in Polypeptidketten zerlegt. Pepsin und Kathepsin arbeiten bei niedrigem pH-Wert besonders wirksam. Pepsin wird zunächst als inaktive Vorstufe Pepsinogen abgegeben und erst durch die Magensäure aktiviert. Fette werden größtenteils nicht chemisch gespalten, durch die Magenbewegungen aber verflüssigt. Kohlenhydrate passieren den Magen ebenfalls weitgehend unverdaut, weil der saure pH-Wert die Wirkung der aus dem Speichel stammenden α-Amylase auf die α(1-4)-Glykosidbindungen der Amylose hemmt.

Der Magen ermöglicht wenige größere Mahlzeiten am Tag. Durch Akkommodation kann seine Wandspannung an die Inhaltsmenge angepasst werden. Peristaltik, also wellenförmige Muskelkontraktionen, durchmischt und transportiert den Speisebrei. Der Pylorus oder Pförtner hält ihn lange genug zurück, damit er ausreichend mit Verdauungssäften vermischt wird, und leitet den angedauten Speisebrei, den Chymus, anschließend gleichmäßig in den Zwölffingerdarm weiter.

Säureschutz und Magenflora

Der saure Magensaft tötet die meisten Bakterien ab und schützt dadurch vor Infektionen. Sein pH-Wert liegt beim leeren Magen bei 0,8 bis 1,5. Obwohl dies sehr sauer ist, darf Magensaft nicht mit konzentrierter Säure gleichgesetzt werden, da seine Salzsäurekonzentration geringer ist. Nach der Nahrungsaufnahme kann der pH-Wert abhängig von der Pufferkapazität des Speisebreis auf 4,5 bis 6,5 steigen.

Lange nahm man an, Mikroorganismen könnten im stark sauren Magen grundsätzlich nicht wachsen. Diese Vorstellung wurde 1983 durch die Entdeckung von Helicobacter pylori in der Magenschleimhaut widerlegt. Das Bakterium kann sich unterhalb der schützenden Schleimschicht ansiedeln. 2005/2006 wiesen Wissenschaftler der Stanford University eine noch vielfältigere Magenflora nach: Sie fanden 128 weitere Bakterienarten, darunter einen Verwandten der extremophilen Gattung Deinococcus. Etwa zehn Prozent der identifizierten Mikroorganismen unterschieden sich genetisch deutlich von allen bis dahin bekannten Bakterien.

Anatomischer und mikroskopischer Aufbau

Am menschlichen Magen unterscheidet man eine vordere obere und eine hintere untere Fläche sowie eine große und eine kleine Krümmung. An der großen Krümmung ist teilweise das große Netz, das Omentum majus, befestigt; an der kleinen Krümmung liegt das kleine Netz, das Omentum minus.

Die wichtigsten Abschnitte sind:

• Die Pars cardiaca oder Kardia bildet mit dem Ostium cardiacum den Übergang von der Speiseröhre zum Magen.

• Der Fundus ist die unter dem Zwerchfell gelegene Magenkuppel links und oberhalb des Mageneingangs. Er enthält häufig verschluckte Luft und erscheint im Röntgenbild als Magenblase.

• Das Corpus, der Magenkörper, bildet den größten Abschnitt.

• Die engere Pars pylorica besteht aus dem Antrum pyloricum und dem noch engeren Canalis pyloricus.

• Der Pylorus verbindet den Magen über das Ostium pyloricum mit dem Duodenum, dem Zwölffingerdarm. Sein Musculus sphincter pylori ist ein Schließmuskel und kann sich für den Chymus etwa 13 mm weit öffnen.

Form und Lage hängen von Füllung und Körperhaltung ab. Die Kardia ist durch Bindegewebe relativ fest fixiert. Der beweglichere Pylorus sinkt bei größerer Füllung ab, wodurch die typische Hakenform entsteht. Bei Frauen liegt der Magen meist tiefer und steiler als bei Männern.

Mikroskopisch besteht die Magenwand aus vier Hauptschichten: der Magenschleimhaut mit Einsenkungen und zahlreichen Magendrüsen, einer darunterliegenden Bindegewebsschicht mit Blutgefäßen, einer dreiteiligen Schicht glatter Muskulatur und einem äußeren Bauchfellüberzug. In Korpus und Fundus bilden Nebenzellen Schleim, Hauptzellen Pepsinogen und Beleg- oder Parietalzellen Salzsäure sowie den Intrinsic Factor. Im Antrum produzieren G-Zellen das Hormon Gastrin.

Entwicklung und Blutversorgung

Beim Embryo entsteht der Magen als spindelförmige Erweiterung des Vorderdarms. Zwei Gekröse, das Mesogastrium dorsale und ventrale, befestigen ihn an der rückenseitigen beziehungsweise bauchseitigen Körperwand. Unterschiedliches Wachstum formt die große und kleine Magenkrümmung und führt zur endgültigen Lage. Die sogenannten Magendrehungen sind keine einfachen passiven Drehungen, sondern komplizierte Umbildungen: Die „1. Magendrehung“ wird als Drehung um die Längsachse um 140 Grad nach links beschrieben, die „2. Magendrehung“ als Drehung um die senkrechte Achse um 90 Grad nach links und die „3. Magendrehung“ als Drehung um die Längsachse um etwa 45 Grad nach rechts. Danach liegt der Mageneingang links, der Pylorus rechts; die große Krümmung zeigt nach links und kaudoventral, die kleine nach rechts und kraniodorsal.

Das arterielle Blut stammt aus dem Truncus coeliacus, einem kurzen Ast der Aorta. Er teilt sich in Arteria hepatica communis, Arteria gastrica sinistra und Arteria splenica. An der kleinen Krümmung treffen Arteria gastrica sinistra und dextra, an der großen Krümmung Arteria gastroomentalis sinistra und dextra aufeinander. Aus der Arteria splenica versorgen kurze Magenarterien den Fundus; eine Arteria gastrica posterior versorgt die Rückwand.

Magenformen im Tierreich

Der Mensch und die meisten Tierarten besitzen einen einhöhligen Magen. Bei Wiederkäuern und Vögeln besteht das Magensystem dagegen aus mehreren abgegrenzten Räumen. Die einfachste Form eines Verdauungsraums ist der Gastralraum der Nesseltiere, der zugleich der Ausscheidung dient. Insekten besitzen spezialisierte Organe wie Honigmagen und Saugmagen.

Bei Wiederkäuern liegen vor dem eigentlichen Drüsenmagen, dem Labmagen, drei Vormägen: Pansen, Netzmagen und Blättermagen. Ihre Schleimhaut besitzt keine Drüsen. In ihnen bauen Mikroorganismen Zellulose auf, außerdem beginnen dort bereits Resorptionsvorgänge.

Der Vogelmagen besteht aus Drüsenmagen und Muskelmagen. Im Drüsenmagen werden Enzyme und Salzsäure abgegeben. Der nachgeschaltete Muskelmagen besitzt kräftige Muskeln, zerkleinert die Nahrung mechanisch und übernimmt damit die Funktion von Zähnen und Kauen. Sein Sekret härtet durch die Salzsäure zu einer Reibeplatte, der Koilinschicht, aus. Viele Vögel schlucken zusätzlich Steine oder andere harte Teilchen. Diese Gastrolithen beziehungsweise dieser Grit zermahlen gemeinsam mit der Reibeplatte die Nahrung. Bei leicht verdaulicher oder weicher Nahrung ist der Muskelmagen nur schwach entwickelt.

Der Magen trat bei Wirbeltieren vor etwa 450 Millionen Jahren erstmals auf. Vermutlich verloren ihn zahlreiche Abstammungslinien später wieder, häufig zusammen mit Genen etwa für Pepsinogen und die Protonen-Kalium-Pumpe. Dazu zählen Schnabeltier und Ameisenigel sowie etwa ein Viertel der Fischarten, im engeren Sinn der echten Knochenfische. Karpfenfische sind ebenfalls magenlos; dies wird als ursprüngliche Anpassung an Schnecken und Muscheln gedeutet, deren Kalkschalen Magensäure nutzlos gemacht hätten. Insgesamt könnte der Magenverlust mit dem Fehlen bestimmter Protonenpumpen und pepsinogener Enzyme zusammenhängen.

Magenentleerung und Erkrankungen

Geschluckte Nahrung bleibt etwa 1–6 Stunden im Magen, wird gespeichert, durchmischt und zerkleinert. Dehnt der Chymus den oberen Teil des Magenkörpers, entstehen peristaltische Wellen. Die Magenentleerung erfolgt reflektorisch und portionsweise, indem der Pylorus erschlafft. Sie wird durch das vegetative Nervensystem, gastrointestinale Hormone und Peptide, die Zusammensetzung, Menge und Temperatur der Nahrung sowie Chemosensoren im Dünndarm beeinflusst. Die genaue Funktion einiger beteiligter Hormone und Peptide ist noch nicht geklärt.

Flüssigkeiten verlassen den Magen wegen des niedrigen Pförtnerdrucks vergleichsweise schnell; entscheidend ist der Druckunterschied zwischen Magen und Zwölffingerdarm. Die Halbwertszeit von Wasser im nüchternen Magen beträgt 10–20 Minuten. Bei festen Bestandteilen bestimmen vor allem der Widerstand des Pylorus und die Teilchengröße das Tempo. Teilchen können den Magen verlassen, sobald sie auf etwa zwei Millimeter zerkleinert sind. Große oder unverdauliche Bestandteile werden während der Verdauungsruhe durch die interdigestive Motoraktivität weiterbefördert.

Fehlt der Magen vollständig, heißt die Fehlbildung Agastrie; ein zu kleiner Magen wird Mikrogastrie genannt. Zu den wichtigsten menschlichen Erkrankungen gehören Gastritis, also eine Entzündung der Magenschleimhaut, Magengeschwür und Magenkrebs. Eine zu langsame Magenentleerung heißt Gastroparese, eine zu schnelle Dumping-Syndrom. Bei Tieren können sich verschiedene Parasiten bevorzugt im Magen ansiedeln; sie werden als Magenwürmer bezeichnet.