Flüssigkeits- und Substanzbewegungen durch die Mucosa verschiedener Abschnitte des Darmes von Ratten bei Angebot isotoner und hypertoner Lösungen von Natriumcyclohexansulfamat — einem Na-Salz geringer Penetrabilität

Summary

The use of sodium-cyclohexansulphamate (NaCHS) in the small intestine allows to vary deliberately the concentration gradient for Na⁺ across the intestinal wall. Under certain conditions this Na-gradient can be kept constant. As a result of the lesser permeability of the intestinal wall for the anion, cation and anion remain intraluminal. Experiments in which NaCHS is used allow therefore to analyze certain properties of the mucosa in different parts of the intestine.

Upon application of isotonic solutions of NaCHS to intestinal loops of duodenum, jejunum, ileum and colon in situ of anaesthetized rats the following results were obtained: Enterosorption of fluid occurs in duodenum and jejunum, there is no fluid enterosorption in ileum and colon. Since in the upper parts the osmolality of the intraluminal fluid is the same as that of blood or the instillation fluid respectively, a blood-isotonic solution enters the intestinal lumen. The plasma solutes which are not present in the instillation fluid like Cl⁻, K⁺, Ca⁺⁺ and urea follow their concentration gradients and enter the intestinal lumen thereby increasing the osmotic pressure which in turn leads to an influx of water. For Cl⁻ the permeability of the mucosa of duodenum and jejunum is high into the lumen while the permeability for Cl⁻ of the ileum and colon is comparatively small. Urea passes easily through the mucous membranes of duodenum, jejunum and ileum, less readily through those of the colon.

The concentration of K⁺ in the intestinal lumen—under the given conditions—almost always exceeds that of the blood. The intestinal Ca⁺⁺-concentration equals that of the free Ca⁺⁺-concentration in plasma. The time course of the enterosorption of fluids and solutes from the plasma into the lumen of the jejunum containing an isotonic solution of NaCHS follows an exponential curve.

The presence of a 1.5-fold isotonic solution of NaCHS in the jejunum leads to an appreciable enterosorption of fluid until isotonicity with the blood is reached. In the colon, however, there is much less enterosorption of fluid, instead Na⁺ and other osmotically active substances are absorbed.

The different permeabilities of the mucosa in the various parts of the intestine are prerequisites for the specialized functions of the different intestinal regions. While in the upper small intestine the contents are made isotonic by movement of fluid and solutes in both directions, in the lower regions of the small intestine and in the colon processes of insorption exceed those of exsorption thereby precluding a loss of Na⁺ and of water, and allowing the formation of formed feces.

Zusammenfassung

Die Zufuhr von Natriumcyclohexansulfamat (NaCHS) in den Darm schafft Bedingungen, durch die ein willkürlich variabler und unter bestimmten Bedingungen konstant bleibender Na⁺-Konzentrationsgradient zwischen Darmlumen und Blut eingestellt werden kann. Wegen der geringen Penetrabilität des Anions verbleiben Kation und Anion im Darmlumen. Versuche mit NaCHS eröffnen daher bestimmte Möglichkeiten zur Analyse der Eigenschaften der Mucosa in verschiedenen Abschnitten des Darmes.

Nach Applikation isotoner NaCHS-Lösungen in durchblutete, in situ belassene Darmschlingen von Duodenum, Jejunum, Ileum und Colon narkotisierter Ratten kommt es zu den folgenden Reaktionen: Enterosorption von Flüssigkeit im Duodenum und Jejunum, keine Flüssigkeits-Enterosorption in das Ileum und das Colon. Da die Osmolalität des restierenden Darminhaltes in den oberen Abschnitten der des Blutes respektive der Instillationsflüssigkeit entspricht, läuft eine blutisotone Lösung in den Darm hinein. Die im Instillat nicht vorhandenen Solute des Plasmas: Cl⁻, K⁺, Ca⁺⁺ und Urea laufen längs ihres Konzentrationsgradienten in das Darmlumen und erhöhen dort den osmotischen Druck, was zum Wassereinstrom führt. Gegenüber Cl⁻ ist die Mucosa von Duodenum und Jejunum im Richtungssinne der Exsorption gut permeabel, die des Ileums und Colons wenig. Urea läuft leicht durch die Schleimhaut von Duodenum, Jejunum und Ileum, wenig gut dagegen durch die des Colons. Die K⁺-Konzentration ist im Darmlumen — unter den gegebenen Bedingungen — fast immer höher als im Blut, die des Ca⁺⁺ entspricht der des freien Ca⁺⁺ im Plasma. Der Zeitverlauf der Enterosorption von Flüssigkeit und Soluten aus dem Plasma in eine blutisotone, im Jejunum befindliche NaCHS-Lösung entspricht einer Exponentialfunktion.

Angebot einer 1,5 fach blutisotonen NaCHS-Lösung führt im Jejunum zu einer erheblichen Enterosorption von Flüssigkeit mit Angleichung der Osmolalität des Instillats an die des Plasmas, im Colon ist die Flüssigkeitsenterosorption nur gering, es kommt zur Absorption von Na⁺ und osmotisch aktivem Material.

Die unterschiedlichen Permeabilitäten der Mucosa in den verschiedenen Abschnitten des Darmes sind die Voraussetzung für eine teleologisch sinnvolle Arbeitsteilung der Regionen des Intestinaltraktes. Während im oberen Dünndarm der Darminhalt durch Flüssigkeits- und Substanzbewegungen in beiden Richtungen mit dem Blut isotonisiert wird, überwiegen in den unteren Abschnitten und im Colon Insorptions- über Exsorptionsvorgänge, so daß ein geformter Stuhl gebildet und einem andernfalls drohenden Na⁺- und Wasserdefizit vorgebeugt werden kann.