Belegzellen: Vorkommen, Funktion und klinische Relevanz

Belegzellen, auch Parietalzellen genannt, sind spezialisierte Zellen im Magenepithel, die eine wichtige Rolle bei der Produktion von Magensäure und dem Intrinsic Factor spielen. Ihre Funktion ist essenziell für die Verdauung und die Aufnahme bestimmter Nährstoffe wie zum Beispiel Vitamin B12. Neben ihrer physiologischen Bedeutung sind sie auch therapeutisch von großem Interesse, da ihre Aktivität gezielt pharmakologisch beeinflusst werden kann. Was genau ihre Funktionen sind, wie man sie pharmakologisch nutzen kann und welche klinische Relevanz sie haben, beleuchtet dieser Artikel.

Belegzellen – Definition

Belegzellen sind säurebildende Epithelzellen der Magenschleimhaut, die vor allem in den Drüsen des Fundus und Corpus ventriculi zu finden sind. Sie sind verantwortlich für die Sekretion von Salzsäure (HCl) sowie von Intrinsic Factor. Hierbei handelt es sich um ein Glykoprotein, das die Resorption von Cobalamin (Vitamin B12) im terminalen Ileum ermöglicht. Aufgrund ihrer intensiven eosinophilen Färbung sind sie histologisch leicht von anderen Zellen der Magenmukosa zu unterscheiden.

Belegzellen – Aufbau

Belegzellen besitzen charakteristische Strukturen, die sie unter dem Mikroskop klar identifizierbar machen.

In histologischen Schnittpräparaten erscheinen Belegzellen als große Zellen mit rundlichem Zellkern, der meist zentral liegt. Ihr Zytoplasma ist aufgrund eines hohen Gehalts an Mitochondrien stark eosinophil, also rot gefärbt in der Hämatoxylin-Eosin-(HE)-Färbung. Sie befinden sich im mittleren Abschnitt der Drüsenschläuche der Magenschleimhaut und können zwischen den schleimbildenden Haupt- und Nebenzellen lokalisiert werden oder diesen außen anliegen.

Unter dem Elektronenmikroskop offenbart sich die hochspezialisierte innere Architektur der Belegzellen. Besonders auffällig sind die intrazellulären Canaliculi. Diese sind feine, schlauchartige Einfaltungen der apikalen Zellmembran, die von Mikrovilli gesäumt sind. Sie vergrößern die Oberfläche zur Abgabe der Sekretionsprodukte erheblich und dienen der effizienten Protonensekretion. Im inaktiven Zustand liegen große Mengen an sogenannten Tubulovesikeln im Zytoplasma vor, die bei Aktivierung mit der Zellmembran verschmelzen und so die Anzahl funktioneller Canaliculi erhöhen. Dieser Membranfusionsprozess ist bei Belegzellen besonders ausgeprägt und stellt eine ihrer einzigartigen zellulären Eigenschaften dar.

Belegzellen – Vorkommen

Belegzellen befinden sich in spezifischen Regionen der Magenschleimhaut und sind funktionell eng mit ihrer Umgebung verknüpft.

Die höchste Dichte an Belegzellen findet sich im Fundus und im Corpus des Magens, wo sie Teil der fundus- und corpus-typischen tubulären Drüsen sind. Diese Regionen sind für die exokrine Sekretion zuständig und beherbergen neben Belegzellen auch Hauptzellen (für Pepsinogen) und Nebenzellen (für Schleim). In der Kardia und im Antrum ventriculi treten Belegzellen nur vereinzelt oder gar nicht auf.

In seltenen Fällen werden auch bestimmte Epithelzellen des Nierenglomerulus als parietale Epithelzellen bezeichnet. Diese stehen jedoch funktionell und strukturell in keinem Zusammenhang mit den Belegzellen des Magens.

Belegzellen – Funktion

Belegzellen erfüllen zwei wesentliche Aufgaben: die Produktion von Salzsäure und die Sekretion des Intrinsic Factors.

Die wichtigste Funktion der Belegzelle ist die Synthese und Abgabe von Salzsäure (HCl) ins Magenlumen. Diese erfolgt über ein komplexes Transportmechanismus-Netzwerk: In der apikalen Membran befinden sich sogenannte H⁺/K⁺-ATPase-Komplexe, auch bekannt als Protonen-Kalium-Pumpen. Diese Enzyme transportieren aktiv Protonen aus dem Zytoplasma der Zelle in das Lumen der Magendrüse, im Austausch gegen Kaliumionen. Basolateral werden Chloridionen aufgenommen, durch das Zytoplasma transportiert und ebenfalls in das Lumen abgegeben, wo sie mit den Protonen Salzsäure bilden. Dieser Prozess ist energieaufwendig und erklärt die große Anzahl an Mitochondrien in Belegzellen.

Neben der Säureproduktion produzieren Belegzellen auch den Intrinsic Factor, ein Glykoprotein, das im Dünndarm (genauer gesagt im terminalen Ileum) die Aufnahme von Vitamin B12 ermöglicht. Ohne diesen Faktor kann Cobalamin nicht resorbiert werden, was langfristig zur Entstehung einer perniziösen Anämie führen kann.

Belegzellen – Regulation

Die Aktivität der Belegzellen wird durch eine komplexe Kombination aus neuronalen, hormonellen und parakrinen Reizen gesteuert.

Drei Hauptstimuli regulieren die Säuresekretion der Belegzellen: Histamin, Acetylcholin und Gastrin. Jeder dieser Botenstoffe wirkt auf spezifische Rezeptoren an der basolateralen Membran der Zelle:

• Histamin wird von den enterochromaffin-ähnlichen Zellen (ECL-Zellen) freigesetzt und wirkt über H2-Rezeptoren. Die Bindung erhöht den intrazellulären cAMP-Spiegel und aktiviert die Proteinkinase A, was zur Einlagerung der Protonenpumpen in die Membran führt.

• Acetylcholin, freigesetzt von postganglionären parasympathischen Nervenendigungen des Nervus vagus, aktiviert muskarinische M3-Rezeptoren und führt über die Erhöhung des intrazellulären Kalziumspiegels ebenfalls zur Stimulierung der Sekretion.

• Gastrin, ein Hormon aus den G-Zellen des Antrums, stimuliert CCK2-Rezeptoren. Es wirkt teils direkt auf die Belegzelle, teils indirekt über die Stimulierung der Histaminfreisetzung aus ECL-Zellen.

Die Kombination dieser Reize führt zu einer synergistischen Verstärkung der Säuresekretion. Das bedeutet, dass die gleichzeitige Aktivierung mehrerer Rezeptoren eine überproportionale Antwort erzeugt.

Belegzellen – Pharmakologie

Die Beeinflussung der Parietalzellen ist ein wichtiges therapeutisches Prinzip bei verschiedenen Erkrankungen des oberen Gastrointestinaltrakts.

Zwei Hauptklassen von Medikamenten kommen hierbei zum Einsatz:

• Protonenpumpenhemmer (PPI) wie Omeprazol oder Pantoprazol blockieren irreversibel die H⁺/K⁺-ATPase und unterbinden damit effektiv die Protonensekretion. Sie gelten als die stärksten verfügbaren Mittel zur Hemmung der Magensäurebildung und sind indiziert bei Erkrankungen wie Refluxösophagitis, Ulcus ventriculi und Zollinger-Ellison-Syndrom.
• H2-Rezeptorantagonisten wie Ranitidin oder Famotidin blockieren die Wirkung von Histamin an den H2-Rezeptoren der Belegzelle. Sie wirken etwas schwächer als PPIs, sind aber besonders bei nächtlicher Säureproduktion noch von Bedeutung.

Zusätzlich gibt es experimentelle Ansätze, die sich auf die Gastrinwirkung oder auf den cholinergen Weg konzentrieren, etwa mit CCK2-Antagonisten. Auch Prostaglandinanaloga (beispielsweise Misoprostol) finden Anwendung, vor allem beim Schutz der Magenschleimhaut unter NSAR-Therapie.

Belegzellen – Klinische Bedeutung

Parietalzellen spielen eine wichtige Rolle bei verschiedenen Erkrankungen des Magens. Sowohl ihre Über- als auch Unterfunktion kann schwerwiegende pathophysiologische Konsequenzen haben.

Eine gesteigerte Säuresekretion durch Überaktivität der Belegzellen kann zur Entstehung einer Gastritis sowie gastrischen Ulzera (Magengeschwüren) oder duodenalen Ulzera führen. Dies ist vor allem bei zusätzlicher Schwächung der protektiven Schleimhautbarriere (zum Beispiel durch NSAID-Gebrauch oder Helicobacter pylori-Infektion) der Fall. Beim Zollinger-Ellison-Syndrom, einer seltenen Erkrankung mit gastrinproduzierendem Tumor (Gastrinom), führt die übermäßige Gastrinfreisetzung zu einer massiven Stimulation der Parietalzellen. Dies geht oft mit therapierefraktären Ulzera als Folge einher.

Auf der anderen Seite führt eine Funktionsstörung oder Zerstörung der Parietalzellen zu einer verminderten Säureproduktion (Hypo- oder Achlorhydrie) und fehlender Produktion des Intrinsic Factors. Dies ist etwa bei der chronisch atrophischen Gastritis Typ A der Fall, einer Autoimmunerkrankung, bei der Antikörper gegen Belegzellen und Intrinsic Factor gebildet werden. Die Folge ist eine Vitamin-B12-Mangelanämie, auch perniziöse Anämie genannt, die unbehandelt zu irreversiblen neurologischen Schäden führen kann.

Auch bei älteren Menschen kann die Anzahl aktiver Parietalzellen physiologisch abnehmen, was in Kombination mit anderen Faktoren zu einer maldigestiven Vitamin-B12-Resorptionsstörung führen kann. Darüber hinaus können Medikamente wie Protonenpumpenhemmer bei langfristigem Gebrauch die Säureproduktion so weit senken, dass es zu Malabsorptionen, einem erhöhten Risiko für Mageninfektionen (beispielsweise durch Salmonellen oder Clostridium difficile) oder zur Hypergastrinämie kommt.