Verdauungsenzyme

Unter Ver­dau­ungs­säfte wurden bereits die ein­zel­nen Sekrete des Ver­dau­ungs­trak­tes sowie ihre nicht-enzy­mati­sche Zusam­men­set­zung vor­ge­stellt. An dieser Stelle soll es nun um die Enzyme, welche die Nähr­stoffe tat­säch­lich spalten, gehen. Beson­ders der Pan­kre­as­saft sowie die Darm­schleim­haut sind reich an Enzymen, jedoch sorgt das Vor­han­den­sein von Enzymen im Spei­chel für die größte Dis­kus­sion. Im Fol­gen­den soll der Weg der Enzyme ent­spre­chend dem Weg der Nahrung ver­folgt werden, das heißt ange­fan­gen beim Fang bis hin zum Darm.

 

 

Enzyme im Speichel

Die meisten Quellen geben derzeit an, dass Hun­despei­chel keine Ver­dau­ungs­en­zyme enthält. Er habe – wie bereits bei den Ver­dau­ungs­säf­ten erwähnt – haupt­säch­lich schmie­rende Wirkung, damit die Nahrung besser geschluckt werden kann. Aller­dings wird in anderen Quellen geäu­ßert, dass der Spei­chel des Hundes Alpha-Amylase ent­halte, wenn auch nur in gerin­ger Menge. Dies ist inso­fern von Bedeu­tung, da Alpha-Amylase ein stär­ke­spal­ten­des Enzym ist. Lange Zeit wurde – beson­ders von Barfern – die Ansicht ver­tre­ten, der Hund könne keine Stärke spalten und daher auch kein Getreide ver­dauen. Pro­du­ziert wird die Alpha-Amylase in der Bauch­spei­chel­drüse (Pan­kreas) von nahezu jedem Tier. Aller­dings ist die Ein­lei­tung des Enzyms in den Spei­chel eine Beson­der­heit, die fast nur Alles­fres­ser auf­wei­sen. Aus diesem Grund spielt das Vor­han­den­sein des Enzyms auch durch­aus eine Rolle für die häufige Debatte, ob Hunde Alles­fres­ser oder Fleisch­fres­ser seien und ob sie vegetarisch/vegan ernährt werden könnten. An dieser Stelle sei ledig­lich kurz gesagt, dass die Stär­ke­spal­tung zwar möglich, aber nicht unbe­grenzt möglich zu sein scheint. Dem Hund fehlen nach wie vor Zähne in Form von Mahl­werk­zeu­gen, um das Getreide selbst zu zer­klei­nern. Ledig­lich vor­ver­ar­bei­te­tes, zer­klei­ner­tes oder auf Mole­kü­le­bene auf­ge­schlos­se­nes Getreide kann mit­hilfe der doch recht gerin­gen Kon­zen­tra­tion an Alpha-Amylase gespal­ten werden. Es scheint auch eine Men­gen­be­gren­zung zu geben, sodass nicht unend­lich viel Getreide auf einmal ver­wer­tet werden kann, ähnlich der Auf­nahme von Bal­last­stof­fen. Näheres zur Stär­ke­ver­dau­ung im Darm finden Sie weiter unten in diesem Artikel unter dem Punkt Enzyme im Pan­kre­as­saft. Mit dessen Hilfe findet die eigent­li­che Auf­spal­tung der Koh­len­hy­drate im Darm statt.

 

 

Enzyme im Magen

Die wich­tigste Funk­tion im Magen haben die Pep­si­no­gene inne. Dabei handelt es sich um eine Vor­stufe des eiweiß­spal­ten­den Enzyms Pepsin. Sie werden durch die bei Nah­rungs­auf­nahme ein­ge­lei­tete Salz­säure akti­viert und zu Pepsin umge­baut. Um ihre volle Wirkung zu ent­fal­ten benö­ti­gen sie den durch die Salz­säure ent­ste­hen­den sauren pH-Wert im Magen. Die Pep­si­no­gene werden in den sekret­pro­du­zie­ren­den Zellen der Magen­schleim­haut gebil­det und anschlie­ßend mit dem Sekret abge­son­dert. In den Schleim­haut­zel­len finden sich zudem klei­nere Mengen wei­te­rer Enzyme, zum Bei­spiel Kathep­sin. Es gehört eben­falls zu den Pro­tea­sen, das heißt den pro­te­in­spal­ten­den Enzymen, und wirkt bei einem neu­tra­len pH-Wert optimal. 

 

Enzyme im Pankreassaft

Der Pan­kre­as­saft (Sekret der Bauch­spei­chel­drüse) enthält von allen Ver­dau­ungs­se­kre­ten die wich­tigs­ten Enzyme zur Spal­tung von Eiweiß/Protein, Fetten und Koh­len­hy­dra­ten.

Im Pan­kreas liegen die eiweiß­spal­ten­den Enzyme als Zymo­gene vor, das heißt als Pro­en­zyme bezie­hungs­weise Enzym­vor­stu­fen. Sie sind in dieser Form noch nicht wirksam, was die Bauch­spei­chel­drüse davor schützt, selbst verdaut zu werden. Erst im Darm­in­ne­ren werden diese in aktive Ver­dau­ungs­en­zyme umge­wan­delt. Bei einer der Enzym­vor­stu­fen im Pan­kreas handelt es sich um Tryp­si­no­gen, welches im Darm zu Trypsin gespal­ten wird. In dieser aktiven Form akti­viert es sei­ner­seits wieder andere eiweiß­spal­tende Enzyme, welche eben­falls im Pan­kreas gebil­det werden. Zu diesen zählen Chy­mo­tryp­sine und Elastase, welche das Eiweiß zu Pep­ti­den (Ver­bin­dun­gen von Ami­no­säu­ren) spalten. Die Car­boxy­pep­ta­sen A und B spalten das Eiweiß nicht in Peptide, sondern gleich in ein­zelne Ami­no­säu­ren auf. 

Die soge­nann­ten Lipasen sind für die Fett­spal­tung zustän­dig. Sie wandeln Fette, die vor­wie­gend als Trigly­ce­r­ide (Spei­se­fett­säu­ren, Neu­tral­fett) in der Nahrung vor­lie­gen, in Digly­ce­r­ide und Mono­gly­ce­r­ide um. Das heißt, sie spalten Mole­küle mit drei Ketten von Fett­säu­ren in ein- bezie­hungs­weise zwei­ket­tige Fett­säu­ren. Diese dienen dann als Emul­ga­to­ren, das heißt Hilfs­stoffe für den Trans­port von freien Fett­säu­ren aus dem Darm ins Blut. Die freien Fett­säu­ren selbst werden bei diesem Spal­tungs­pro­zess eben­falls frei­ge­setzt. Phos­pho­li­pide, eine spe­zi­elle Form von Fetten, die in der Zell­mem­bran vor­kom­men, werden durch Phos­pho­lipa­sen eben­falls an dieser Stelle abge­baut. Lipasen werden – anders als die eiweiß­spal­ten­den Enzyme – sofort in ihrer aktiven Form frei­ge­setzt.

Den Koh­len­hy­drat­ab­bau steuert vor allem die unter dem Punkt Spei­chel in diesem Artikel bereits erwähnte Alpha-Amylase. Sie macht neben Maltase, Alpha-Dex­tri­nase, Laktase, Sac­cha­rase und Zel­lu­la­sen den Groß­teil der koh­len­hy­drat­spal­ten­den Enzyme aus. Sie wird als einzige im Pan­kreas pro­du­ziert, die anderen Enzyme ent­stam­men dem Bürs­ten­saum des Darmes bezie­hungs­weise dem Bak­te­ri­en­be­satz im Darm im Falle der Zel­lu­la­sen. Die Alpha-Amylase leitet somit die Koh­len­hy­drat­ver­dau­ung ein, bevor die wei­te­ren Enzyme diese abschlie­ßend zer­set­zen. Während die Alpha-Amylase Amylose, Gly­ko­gen sowie Amy­lopek­tin (ver­schie­dene Typen von Stärke) zu Maltose (Malz­zu­cker), Mal­to­triose (ein Drei­fach­zu­cker) bezie­hungs­weise Alpha-Limit-Dextrin (Abbau­pro­dukt von Stärke) spaltet, spalten die oben genann­ten wei­te­ren Enzyme die Koh­len­hy­drate zu Glukose (ein Ein­fach­zu­cker). Ledig­lich Laktase und Sac­cha­rase fallen hier aus dem Rahmen: Laktase spaltet Laktose (Milch­zu­cker) nicht nur zu Glukose, sondern auch zu Galak­tose (Schleim­zu­cker, ein Ein­fach­zu­cker). Sac­cha­rase spaltet Sac­cha­rose (Kris­tall­zu­cker) zu Glukose und Fruk­tose (Frucht­zu­cker, ein Ein­fach­zu­cker). Die Spal­tung der Koh­len­hy­drate zu Ein­fach­zu­ckern ist inso­fern von Bedeu­tung, dass nur diese die Darm­wand pas­sie­ren und somit vom Hund auf­ge­nom­men werden können.

Beson­ders zu erwäh­nen ist noch das Alpha-Limit-Dextrin. Es ent­steht wie bereits geschrie­ben bei der Spal­tung von Amy­lopek­tin durch Alpha-Amylase. Bei Amy­lopek­tin handelt es sich um den Haupt­be­stand­teil pflanz­li­cher Stärke (70 bis 80%), den Rest macht der Mehr­fach­zu­cker Amylose aus. Während die Amylose zu Maltrose/Maltotriose gespal­ten und anschlie­ßend durch die Maltase zu Glukose umge­wan­delt und vom Darm in dieser Form auf­ge­nom­men wird, ist das Amy­lopek­tin unver­dau­lich. Das bei Enzym­kon­takt ent­ste­hende Alpha-Limit-Dextrin ist auf mole­ku­la­rer Ebene stark ver­zweigt und nicht weiter ver­dau­bar ist. Da es als Mehr­fach­zu­cker die Darm­wand nicht pas­sie­ren kann, wird es aus­ge­schie­den. All­ge­mein lässt sich fest­stel­len, dass klei­nere Stär­ke­ein­hei­ten, wie zum Bei­spiel von Reis und Hafer, durch die vor­han­de­nen Enzyme gut gespal­ten werden können. Größere Stär­ke­ein­hei­ten, wie sie in Mais und Kar­tof­feln vor­kom­men, sind ohne Behand­lung kaum bis gar nicht ver­wert­bar. Werden sie mecha­nisch vor­ver­ar­bei­tet, wie es bei auf­ge­schlos­se­nem Getreide der Fall ist, können die Enzyme ein­drin­gen und die Stär­ke­mo­le­küle wie oben beschrie­ben spalten.

 

Enzyme der Darmschleimhaut

Neben den Enzymen in den ein­zel­nen Ver­dau­ungs­säf­ten kommen auch Enzyme in den Ente­ro­zy­ten, das heißt den Zellen der Darm­schleim­haut vor. Sie wirken hier vor allem direkt im Bürs­ten­saum, das heißt den Aus­stül­pun­gen der Darm­schleim­haut­zel­len zum Darm­in­ne­ren hin, sowie direkt inner­halb der Zellen. Die soge­nann­ten Ami­no­pep­ti­da­sen bauen Pro­te­ine zu ein­zel­nen Ami­no­säu­ren ab, die bereits genannte Laktase spaltet Koh­len­hy­drate zu Glukose (ein Ein­fach­zu­cker) und Galak­tose (ein Ein­fach­zu­cker), Maltase spaltet Koh­len­hy­drate zu Glukose, Sac­cha­rase spaltet Koh­len­hy­drate zu Glukose und Fruk­tose (Frucht­zu­cker).

 

Bakteriell gebildete Enzyme

Der Bak­te­ri­en­be­satz des Darmes bildet eben­falls Enzyme, welche vor allem im Dick­darm, aber auch im Dünn­darm wirksam werden. Beson­ders die koh­len­hy­drat­spal­ten­den Enzyme sind hier zu nennen. Vor­wie­gend die Zel­lu­la­sen und Pek­ti­nasen spalten Koh­len­hy­drate auf, die von den kör­per­ei­ge­nen Enzymen des Hundes bisher nicht zerlegt werden konnten. Beide sind unter anderem für den Abbau pflanz­li­cher Zell­wände zustän­dig, der ander­wei­tig für den Hund nicht möglich wäre. Es wird ver­mu­tet, dass bak­te­ri­ell gebil­dete Enzyme auch Koh­len­hy­drate und Pro­te­ine voll­stän­dig abbauen können, die im Dünn­darm nur »anver­daut« werden konnten.

Die eiweiß­spal­ten­den Enzyme bak­te­ri­el­ler Her­kunft haben zwei­er­lei Funk­tion: Sie bauen zum einen Pro­te­ine ab, die im Dünn­darm nicht voll­stän­dig gespal­ten werden konnten, zum anderen zer­set­zen sie kör­per­ei­gene Pro­te­ine, die mit den Ver­dau­ungs­säf­ten in den Darm gelangt sind. Während der Pro­tein­ab­bau durch kör­per­ei­gene Enzyme als letztes End­pro­dukt Ami­no­säu­ren auf­weist, können bak­te­ri­elle Enzyme diese noch weiter zer­set­zen. Sie bilden dadurch zum Bei­spiel Ammo­niak und Schwe­fel­was­ser­stoff. 

 

Quellen:

  • Kleff­ner, Helen: Lite­ra­tur­stu­die über die Ver­dau­lich­keit von Energie und Nähr­stof­fen bei wilden carni- und omni­voren Säu­ge­tie­ren als Grund­lage für Ener­gie­wert­schät­zun­gen im Futter, Dis­ser­ta­tion, München 2008.
  • Meyer, Helmut; Zentek, Jürgen: Ernäh­rung des Hundes. Grund­la­gen – Füt­te­rung – Diä­te­tik, 6. Auflage, Enke Verlag Stutt­gart, 2010.
  • http://flexikon.doccheck.com/de/Cathepsin

  • http://flexikon.doccheck.com/de/Enterozyt

  • http://flexikon.doccheck.com/de/B%C3%BCrstensaum

  • http://flexikon.doccheck.com/de/Aminopeptidase

 

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