Fisiologia Dell'Apparato Digerente

Apparato digerente Matteo Paolucci mucosa:

• epitelio

• lamina propria

• muscolaris mucosae (non influisce su

motilità, ma corruga la mucosa)

sottomucosa (ghiandole, strutture linfatiche)

muscolare:

• circolare interna

• longitudinale esterna

• stomaco: fasci obliqui

# influisce sulla motilità (contrazione + propulsione)

sierosa peritoneale

presenza di strutture gangliari:

• plesso sottomucoso tra la sottomucosa e la

muscolare circolare

• plesso mioenterico tra la circolare interna e

la longitudinale esterna

• nei plessi si trovano i corpi cellulari dei neuroni del Sistema Nervoso Enterico

CONTROLLO MOTILITÀ E SECREZIONI: NERVOSO + ENDOCRINO

Controllo nervoso (# rapido) della motilità e delle secrezioni

Sistema Nervoso Enterico: porzione del

sistema nervoso vegetativo (#

simpatico + parasimpatico + enterico)

diversa funzione: 100 mln di neuroni

interamente compresi nella parete

dell’apparato digerente

(invece il simpatico e il parasimpatico

regolano funzioni degli organi interni)

SNE è influenzato dal simpatico e dal

parasimpatico (la loro azione

sull’apparato digerente non è diretta,

ma è mediata dal SNE)

gangli: corpi cellulari

nervi: fibre

apparato digerente è invaso da fibre

nervose (presenza di altri plessi,

agangliari, senza corpi cellulari, come il

plesso mucoso)

le cellule del plesso sottomucoso sono

nella posizione migliore per controllare

le secrezioni

le cellule del plesso mioenterico sono

nella posizione migliore per controllare

le contrazioni

Neuroni del SNE [vedi 38-9 ed. vecchia, p.218 dispense]

• neurone sensoriale: neurone che a livello della sua terminazione sensibile è dotato di un

recettore, ovvero di un trasduttore di energia (possono tradurre energia meccanica e chimica in

elettrica)

o terminazione sensibile nella mucosa (per ricevere energia) con altre ramificazioni nella

regione effettrice

• neurone motore: neurone in grado di produrre la contrazione di fibrocellule muscolari

• interneuroni: formano reti interneurali (centri di elaborazione) tra gli altri 2 tipi

sono presenti dei collegamenti con il SNC, ma la maggior parte dei neuroni è compresa nella parete

dell’apparato digerente

o SNC esercita un’influenza, ma la situazione è simile a quella del cuore: SNC modula, ma

non è necessario

Riflesso:

in generale, è una risposta stereotipata e involontaria a uno stimolo (stereotipata: sempre stessa reazione allo

stesso stimolo)

Substrato neuroanatomico di un riflesso # arco riflesso:

5 stazioni

1. recettore (molecola in grado di trasdurre energia nella cellula nervosa)

2. via afferente

3. centro di elaborazione

4. via efferente

5. effettore (organo responsabile della risposta, generalmente muscoli e ghiandole)

es.: 1/3 medio dell’esofago

arrivo del bolo # aumento della pressione sulla parete (la parete è distesa # aumento della tensione)

• recettori: “pressocettori” - canali sono aperti dalla pressione # entrata cationi Na e Ca

o # neuroni sensoriali trasducono energia meccanica in energia elettrica

• via afferente: neurone sensoriale

• centro di elaborazione: interneuroni collegati a monte e a valle del bolo

• via efferente: neuroni motori – 2 tipi (nel midollo spinale invece sono solo eccitatori):

o motoneuroni eccitatori

o motoneuroni inibitori

! a volte è presente un tono muscolare di base (regioni sfinteriche) # bisogna

rilasciare la contrazione per far passare il bolo

# arco doppio:

! a monte: eccitatori (ACh)

! a valle: inibitori (NO)

# movimento peristaltico in direzione oro-anale

Simpatico e Parasimpatico – catene di 2 neuroni (pre- e post-gangliare)

Simpatico: governa le reazioni viscerali in corso di situazioni d’allarme

o vasocostrizione nel digerente (sangue a muscoli e a cervello)

o inibisce i plessi # diminuiscono motilità e secrezione

o dilatazione bronchi

o midriasi (dilatazione pupille)

o blocco stimoli viscerali

Parasimpatico: attivazione post-prandiale (neuroni pre-gangliari: nervi vaghi X e plesso ipogastrico)

o rallenta battito cardiaco

o attiva i plessi # aumentano motilità e secrezione

riflessi locali - brevi:

totalmente contenuti in apparato

digerente (plessi sottomucoso e

mioenterico)

riflessi ampi – lunghi:

efferenze di simpatico e

parasimpatico – centro di elaborazione nel tronco encefalico

si può sempre ricondurre la grande varietà di

neuroni ai 3 tipi di base: motoneuroni,

interneuroni e n. sensoriali (a loro volta intrinseci

o estrinseci

grande varietà di contenuto di enzimi e proteine

# sistema complesso: apparato digerente è quello che risente di più dello stato psico-fisico

4 livelli di controllo nervoso gerarchico della motilità e delle secrezioni (vedi più giù)

• superiore, SNA, SNE, inferiore

Contrazione della muscolatura

• 2 forme di depolarizzazione: onde lente (3-5 sec) e picchi

o picchi # potenziale d’azione # contrazione

o nella circolare interna spariscono i potenziali d’azione # solo onde lente, ma la

muscolatura si contrae

o potenziale d’azione si sposta in senso caudale

• forze di contrazione muscolari non sono le stesse ad ogni atto di contrazione # correlazione tra il

numero di potenziali d’azione generati e la forza di contrazione

• nel caso in cui un’onda lenta superi la soglia del potenziale d’azione, la contrazione è più vivace

• nell’apparato digerente, 2 soglie:

o soglia meccanica (più bassa)

! soglia di depolarizzazione che l’onda lenta deve superare per avere una

contrazione

o soglia elettrica (più alta)

! se superata, la contrazione è più vivace

Attività elettrica (lucido 13)

• genesi delle onde lente è diversa da quella dei potenziali d’azione

onda lenta – 3 fasi:

o depolarizzazione: entrata cationi – aumentata conduttanza per canali non selettivi

voltaggio-dipendenti per cationi (Na+, Ca++)

o si aprono i canali Ca++dipendenti per il K+ (che esce) # perdita di cariche positive:

equilibrio

o ripolarizzazione: canali Ca++dipendenti per il K+ e apertura K+ delayed

# questo meccanismo (diverso dal quello della contrazione del muscolo scheletrico) avviene

in un sottotipo specializzato di cellule: cellule interstiziali

! non sono vere e proprie fibrocellule muscolari; sono pacemaker # esprimono

un certo tipo di canali che assicura un’instabilità ritmica di membrana

" questa instabilità si propaga a tutta la muscolatura tramite gap

junctions

! si trovano tra la circolare interna e la longitudinale esterna

! stesso ruolo del sistema di conduzione del cuore

o onde lente: frequenza ridotta, durata lunga

• neuroni del SNE:

o eccitatori: depolarizzano la cellula fino al di sopra della soglia elettrica

o inibitori:riducono l’ampiezza della depolarizzazione dell’onda lenta sotto la soglia elettrica

# agiscono sulle cellule interstiziali (che non sono neuroni) e sulla loro depolarizzazione

ritmica

! la forza di contrazione può aumentare di molto con l’intervento dei neuroni

" potenziale d’azione con apertura anche dei canali Ca++ volt.dip. #

maggiore entrata cariche # contrazione più vigorosa

4 livelli gerarchici (i più alti influenzano i più bassi)

• generazione del ritmo di base (cellule interstiziali)

• SNE

• SNV (simpatico e parasimpatico) - ipotalamo

• centri superiori

(fig. 38.6)anche nell’apparato digerente c’è il ruolo della pompa Na+K+ (elettrogenica)

• potenziale a riposo: -60 mV (da -40 a -80) – dipende dal corredo di pompe

• se si inibisce la pompa, si perdono 20 mV di elettronegatività

Controllo endocrino di motilità e secrezioni

ormone: messaggero chimico prodotto dalla cellula ghiandolare, riversato nel sangue e capace di raggiungere

un organo bersaglio (con recettori), che darà una risposta funzionale o proliferativi

(lucido su ormoni)

• Gastrina

• Secretina (# tamponamento in duodeno tramite bicarbonati)

• Pancreozima / Colecistochinina (stesso enzima, 2 bersagli: pancreas e colecisti)

questi ormoni sono prodotti dalle cellule ghiandolari

o cellulge G: producono muco e gastrina; situate nell’antro gastrico

o cellule secernenti della mucosa duodenale: producono colecistochinina e secretina

• gli ormoni non si ritrovano nel lume dell’apparato digerente, ma all’interno dell’organismo (o nel

sangue o nelle vicinanze se hanno effetto paracrino)

• il controllo endocrino è sulla media distanza (governo + preparazione)

o la digestione è suddivisa in fasi

o durante una fase, si prepara il segmento successivo alla fase successiva (es.: acquolina

in bocca prima di mangiare)

o ogni ormone è specifico di una fase , e viene secreto per preparare in anticipo i vari

segmenti successivi all’arrivo del bolo

Cavità orale:

• masticazione + salivazione

• deglutizione

Masticazione: attività volontaria e riflessa di frantumazione del cibo (muscoli masticatori), di rimescolamento

e lubrificazione del cibo con la saliva e di suddivisione del cibo in piccoli quantitativi (boli) per facilitare la

digestione

[bolo: solido; chimo: liquido – da stomaco in poi]

• attività automatica: avviata su base volontaria, modificabile volontariamente, ma procede

automaticamente

• muscoli masticatori: temporale, massetere, pterigoideo interno ed esterno

Deglutizione: attività inizialmente volontaria, ma prevalentemente riflessa, di propulsione del cibo dalla bocca

in direzione dello stomaco

• a masticazione avvenuta, il cibo è diviso in boli di dimensioni ragionevoli

# la lingua si solleva

# il bolo è spinto all’indietro [base volontaria]

• quando il bolo tocca la parete posteriore della faringe (ricca di pressocettori), è attivato il riflesso

della deglutizione: ARCO RIFLESSO:

(lucido su arco riflesso faringe-centro deglutizione)

! recettore: faringe

! via afferente: nervo vago, grosso faringeo, trigemino

! centro di elaborazione: centro della deglutizione (porzione craniale del bulbo –

sostanza reticolare del midollo allungato)

! via efferente: molti nervi cranici (V/VII/X)

! effettori: 25 gruppi muscolari diversi

Fasi della deglutizione:

1 – fase orale e volontaria (masticazione + spinta verso la faringe)

2 – fase faringea:

sfintere esofageo superiore blocca l’entrata in esofago: delle 3 vie possibili per il bolo,

l’esofago è quella più difficile da imboccare # necessari meccanismi per aprire la via giusta e

chiudere quelle sbagliate

o sollevamento del palato molle ed avvicinamento degli archi palato-faringei # previene il

reflusso di cibo nel naso-faringe

o adduzione delle corde vocali, sollevamento della laringe e abbassamento dell’epiglottide

sulle vie aeree superiori # previene l’entrata del bolo in trachea

! se si sollevano tutte le cartilagini della laringe, l’epiglottide, per la presenza

della base della lingua, non può salire

! adduzione delle corde vocali # blocca saliva passata # se qualche goccia

penetra: tosse

o rilassamento dello sfintere esofageo superiore (+ m. cricofaringeo, m. costrittore

inferiore della faringe – striati) e contrazione del muscolo costrittore superiore della

faringe con partenza di un’onda peristaltica # spinta del bolo in esofago

! contrazione del muscolo costrittore superiore della faringe: gradiente pressorio

per spinta del bolo

sfintere:

! anatomico: ispessimento della muscolatura circolare

! fisiologico: regione dotata di un notevole tono muscolare di base

" a riposo è contratto (può contrarsi di più, ma generalmente deve

essere rilasciato)

" servono a regolare un flusso (anche le arteriole sono sfinteri)

! gli sfinteri non sono valvole

" sfinteri: muscolari # “passaggio a livello”; non determinano la

direzionalità del passaggio, questa dipende dalla pressione (può essere

attraversato in entrambi i sensi

" valvole: non muscolari (fibrose, mucose) # passive: garantiscono

l’unidirezionalità del passaggio; la pressione determina il passaggio

3 – fase esofagea:

o costrizione dello sfintere esofageo superiore (si contrae con intensità superiore dello

stato iniziale)

o onda peristaltica primaria (propulsione oro-anale)

! da faringe a giunzione tra 1/3 medio e 1/3 inferiore dell’esofago

o onda peristaltica secondaria

o tra esofago e stomaco: sfintere esofageo inferiore # apertura (aiuto del diaframma)

questi sfinteri hanno bisogno del contributo dei muscoli striati della regione

esofago (figura di destra):

o ispessimento della muscolare circolare negli sfinteri con contrazione di base

o ZZ line: passaggio da regione superiore con fibre muscolari striate a regione inferiore

senza fibre muscolari striate

o grafico: misurazione della pressione esercitata dal bolo sulla parete (linea verticale:

ingresso del bolo)

! a livello degli sfinteri, è presente un tono basale (pressione positiva)

o nell’arco di 10 sec., il bolo scende verso la cavità gastrica

o sfinteri: si rilasciano e poi si contraggono maggiormente prima di tornare al tono basale

Funzioni della saliva:

• mantenere umidi i tessuti orali

• conservare l’integrità delle corone dentarie

• asportare i detriti di cibo

• favorire la deglutizione

• facilitare la fonazione

• iniziare la digestione enzimatica dei polisaccaridi (amido e glicogeno)

• eliminare alcuni oligoelementi (I, Hg # per loro è l’unica via di eliminazione; minatori: mercurio

sulle gengive)

• in condizioni patologiche, presenza di:

o virus (rabbia, polio, HIV)

o glucosio (diabete)

o urea, creatinina (uremia)

Ghiandole salivari principali:

• parotide – sierosa – 20%

• sottomascellare – mista – 70%

• sottolinguale – mucosa – 5%

• minori – mista – 5%

Saliva:

• peso specifico: 1002-1004 pH 6,9–7,0 ca. 750 mL/die

contiene:

o acqua 99,5%

o elettroliti (Na+, K+, Ca++, Cl-, HCO3- e KCNS nei fumatori)

o proteine:

! albumina, globulina, IgA

! enzimi: ptialina, amilasi, perossidasi, RNasi, DNasi, lipasi, lisozima

o mucina

Ghiandole esocrine:

Controllo della secrezione salivare (lucido con 39-5 e 6)

• compito del SNV (simpatico e parasimpatico)

• le ghiandole salivari sono uno dei pochi casi in cui simpatico e parasimpatico hanno lo stesso

effetto: producono entrambi una depolarizzazione che porta ad un aumento della salivazione

acini:

secreto primario isosmolare con plasma;

producono proteine

dotti:

modulano il secreto primario (#

riassorbimento e secrezioni)

vengono riassorbiti Na+ e Cl-

# sono seguiti da acqua: aumenta

l’osmolarità

vengono invece secreti K+ e HCO3-

• il simpatico però ha anche un altro effetto che diventa preponderante: vasocostrizione

# aumenterebbe quindi la salivazione, ma senza l’arrivo di sangue manca il liquido per la

produzione di saliva

se si stimola fortemente la

secrezione degli acini, i dotti

avranno meno tempo per

modificarla

# più è veloce la secrezione,

maggiore Na+ e Cl- saranno

presenti nella saliva

# infatti c’è meno tempo a

disposizione per il loro

riassorbimento

# concentrazione di elettroliti

dipende da velocità di secrezione (come nel pancreas)

Stomaco

motilità asimmetrica:

• quando il bolo entra, il piloro è chiuso

• # motilità dell’antro # rimescolamento con succhi gastrici

Piloro: sfintere – regola passaggio in duodeno del contenuto gastrico (a pH 2)

• duodeno: pH 7,4, non attrezzato a difendersi da basso pH

motricità parte da un anello di cellule pacemaker tra il fondo e il corpo

o organo con frequenza minore di onde lente: 3/min

! durata onde: 10 sec.

! isoelettrica: 15 sec.

o potenziale a riposo è meno elettronegativo rispetto ai neuroni (differenza tra

conduttanza a riposo di Na+ e K+)

! dipende dal corredo di canali

o mano a mano che si va dall’antro al piloro, aumenta la componente muscolare e

l’ampiezza delle onde lente

! quindi maggiore probabilità che si generino potenziali d’azione

o contrazione si ha già con il superamento della soglia meccanica; al piloro, forti

contrazioni (superamento del potenziale d’azione)

Effetti di ormoni e neurotrasmettitori sulle onde

frequenza onde lente ampiezza durata

gastrina $ $ $

secretina % - -

Funzioni diverse a seconda delle regioni

gastriche:

FONDO: quasi privo di muscolare, tende

progressivamente a rilasciarsi per raccogliere

grandi quantità di cibo

FONDO E CORPO: ghiandole fundiche –

funzione secernente di succhi gastrici

ANTRO PILORICO: motore contrattile – cellule

G secernenti gastrina (effetto paracrino sulle

ghiandole fundiche) e cellule secernenti solo muco

ACh - $ $

norepinefrina - % %

Succhi gastrici

Produzione di HCl

• HCl responsabile dell’abbassamento di pH fino a 2

• 2 operazioni nello stomaco:

o secrezione di H+ contro gradiente

o meccanismo di protezione dello stomaco dal basso pH

• Cl- è ottenuto tramite scambio sul versante basale con HCO3-, poi viene versato nel lume (nel

quale, quindi, si ritrovano sia H+ che Cl-)

• l’inibizione della pompa K+/H+ ATP-asi è utilizzata da farmaci contro l’ulcera e la gastrite

Gradienti:

elettrico chimico

H+ + - - -

Cl- - - - - - -

o differenza tra interno ed esterno è elettronegativa:

! a riposo: "V= -60 / -80 mV

! secrezione: "V= -30 / -50 mV

cellule delle ghiandole del fondo e del corpo:

1. cellule principali # pepsinogeno

2. parietali # HCl e fattore intrinseco (per assorbimento

vitamina B12)

3. del colletto e della mucosa # muco

4. argentaffini # contengono amine: serotonina e

istamina (non sono componenti dei succhi gastrici –

effetto paracrino sulla secrezione delle cellule parietali)

produzione di CO2 e H2O dal metabolismo del

glucosio (composti di scarto)

enzima Anidrasi Carbonica:

CO2 + H2O #CA# H2CO3 che a pH 7,4 (cellulare)

dissocia in H+ e HCO3-

in generale, questa reazione avviene in molti

apparati, ma a seconda della necessità, vengono

secreti nel lume o gli H+ (come in questo caso) o

HCO3- (es.: globuli rossi, rene)

H+ ha necessariamente bisogno di una ATP-asi

per essere trasportato (# trasporto attivo primario)

nel lume: infatti è idrosolubile e contro gradiente

secreto a pH 2:

• non serve direttamente per la digestione (digestione = scissione di macromolecole # rottura di

legami covalenti e ionici)

• HCl rompe alcuni legami forti con abbassamento di pH, ma la sua funzione principale è quella di

denaturare le proteine (rottura di legami deboli # rotolamento: proteine denaturate verranno poi

digerite da proteasi in intestino # da solido a liquido)

• lo stomaco non si denatura grazie a meccanismi di difesa (presenti dolo nello stomaco: esofago e

duodeno non possono difendersi)

anche a livello dello stomaco, a seconda della

velocità del flusso, cambia la composizione

elettrolitica

aumento della stimolazione:

# aumento della produzione di H+ e Cl-

# aumento della presenza di K+

# diminuzione della presenza di Na+

vomito: oltre a perdita di H+ e Cl-, c’è anche

perdita di K+ # perdita di acqua # scompensi

cardiaci

cellule parietali:

vari tipi di recettori

_ muscarinici (ACh) # parasimpatico #

(postprandiale – aumenta secrezione)

_ per gastrina # stimola le secrezioni acide

_ sostanze paracrine: istamina e serotonina

# stimolano le secrezioni acide

i recettori attivati stimolano poi secondi

messaggeri (Ca++ dipendenti e cAMP)

• unica protezione di esofago e intestino sono gli sfinteri

Funzione del piloro

• durante la fase gastrica tutto il cibo è nello stomaco: produzione massima di succhi gastrici

o # chiusura degli sfinteri esofageo inferiore e pilorico

o gastrina (essendo un ormone, non si ritrova nei succhi gastrici nel lume) attraverso il

sangue e la via paracrina stimola la secrezione di HCl

(lucido con disegno sfintere pilorico)

• sfintere misto:

o componente fibrosa (molto consistente)

o componente muscolare

o ispessimento circolare doppio (doppio anello)

o sfintere a tenuta stagna: avvallamento in corrispondenza dell’anello

! è lo sfintere più forte dell’organismo

o non è avvolto da componenti striate

• i fattori di svuotamento gastrici sono fattori che rilasciano il piloro (oltre ad avere effetti sulla

muscolatura gastrica)

doppia mucosa:

_ barriera meccanica: spesso strato di

muco

_ cellule secernono HCO3- (presenza di

anidrasi carbonica): a livello dell’orletto

delle cellule gastriche pH è tamponato fino a 7

muco: glicoproteine

cellule principali # pepsinogeno:

precursore inattivo di pepsina

# nel lume, a pH basso, distante da

mucosa, rottura di un legame

carboamidico: catena si accorcia

# pepsina (digerisce anche la

porzione di muco non protetta – non

tetramerica)

_ muco continuamente prodotto

perché continuamente degradato

_ il muco dello stomaco non è il sottile

strato prodotto dalle cellule mucipare di esofago e intestino

Fattori di svuotamento gastrici:

per l’analisi dello svuotamento gastrico, è utile considerare le diverse fasi della digestione:

• fase cefalica:

o esposizione del cibo (profumo, vista) # deglutizione, bolo in cavità gastrica

• fase gastrica:

o tutto il cibo è nello stomaco

• fase intestinale:

o svuotamento gastrico

o digestione (duodeno, digiuno) e assorbimento

# ogni fase è preparata durante la precedente

o es.: ambiente gastrico deve essere acidificato, ambiente duodenale deve essere pronto

per tamponare (# succo pancreatico)

• quando nel duodeno si riscontrano acidi, grassi e ipertonicità, partono 2 meccanismi per

rallentare lo svuotamento gastrico:

o meccanismo ormonale: secretina # verso le ghiandole dello stomaco

o meccanismo nervoso # nervo vago

# infatti, se si riscontrano questi 3 elementi nel duodeno, vuol dire che lo stomaco non li ha

elaborati abbastanza: sono i 3 elementi che necessitano di un procedimento più laborioso;

rallentando lo svuotamento gastrico, si concede più tempo alla fase gastrica

! acidi: devono essere tamponati nel duodeno

" è necessario tempo per far defluire i succhi pancreatici in duodeno (che

da solo non produce HCO3- come lo stomaco)

! grassi: devono essere emulsionati

" necessario tempo per far defluire la bile nel duodeno

! ipertonicità: tempi di assorbimento più lunghi

" va regolato l’equilibrio idrosalino dell’organismo (livello di

riassorbimento o meno di Na+)

• rallentamento dello svuotamento gastrico:

o contrazione del piloro

o diminuzione della motilità antrale

acidi, grassi, ipertonicità

sono fattori che, se riscontrati a

livello duodenale, rallentano lo

svuotamento dello stomaco

attraverso la stimolazione della

costrizione dello sfintere

pilorico

acidi: spezie, fumo (stimolano

la secrezione acida dello

stomaco)

ipertonicità: sale

stomaco è molto complesso e

risente di molti fattori: è il

primo parafulmine (es.: stress

# gastriti)

o esperimento con cannula inserita nel duodeno di un cane secernente acido

! quando inizia l’infusione di HCl:

" aumento della contrazione della muscolatura duodenale

" diminuzione della contrazione della muscolatura antrale

• effetti ormonali:

contrazione antrale contrazione del piloro

secretina % $

gastrina $ %

colecistochininca CCK $ $

o secretina: ha come organo bersaglio i dotti pancreatici, in cui stimola la secrezione di

HCO3- e un maggiore volume d’acqua nella secrezione

! ormone del tamponamento (tamponamento in duodeno del pH # rallenta lo

svuotamento gastrico)

o gastrina: ormone della fase gastrica

o colecistochinina: ormone della digestione

! deve far affluire la bile per emulsionare i grassi # rallenta lo svuotamento, ma

contemporaneamente stimola la motilità per favorire il rimescolamento e quindi

facilitare la digestione

tabelle 39-1 (meccanismi di stimolazione delle secrezioni acide) e 39-2 (meccanismi di inibizione)

• stimolazione della motilità e delle secrezioni acide dello stomaco:

o fase cefalica (stomaco preparato in fase precedente – concetto di aperitivo)

! olfatto, papille linguali

! nervo vago # cellule parietali (ACh) e cellule G (gastrina)

o fase gastrica

! alimenti ricchi in aminoacidi e oligopeptidi (brodo di carne) # serve acido per

denaturare le proteine

o fase intestinale:

! presenza di proteine in duodeno # stomaco non ha denaturato tutte le proteine

# necessaria maggiore secrezione di acido

o in generale, si può che:

! le proteine stimolano le secrezioni acide

! gli acidi e i grassi inibiscono le secrezioni acide e rallentano lo svuotamento

dello stomaco (riducono la secrezione di gastrina)

Riflesso del vomito

essendo l’area postrema al di fuori della barriera emato-encefalica, è a contatto con il sangue, e

riconosce gli elevati livelli di muscarina # vomito # svuotamento dell’intestino ancora pieno, quando

non è ancora stato digerito tutto il quantitativo di sostanza tossica # meccanismo salvavita

il vomito, rispetto ad altri riflessi, ha diversi

possibili recettori e diverse vie afferenti che

convergono verso lo stesso centro di

elaborazione

recettori:

_ pressocettori nella parete posteriore del

faringe

_ recettori labirintici (# mal d’auto o nave)

_ meccanocettori e chemiocettori in stomaco

o duodeno (# cibi o infezioni)

_ area postrema (una delle 6 region del SNC

al di fuori della barriera emato-encefalica) #

recettori in grado di attivare il centro del

vomito nella regione reticolare del bulbo

es.: amanita muscaria (fungo velenoso) –

rilascia elevati livelli di muscarina, che

attivano il parasimpatico eccessivamente: ciò

comporta sia un aumento delle secrezioni e

della motilità gastrica, sia una diminuzione del ritmo cardiaco

vomito: memoria non associativa

• necessaria solo un’esposizione ad un fattore pericoloso

o memoria associativa sarebbe pericolosa: sarebbero necessarie più esposizioni alla

sostanza

centro del vomito – attiva molte vie efferenti # attivati i muscoli respiratori, addominali, sfinteri esofagei,

gastrici e intestinali

vomito: unico esempio di motilità ano-orale

Riflesso del vomito:

• 1 – onda peristaltica retrograda dal digiuno al duodeno (# bisogna evitare l’assorbimento)

• 2 – rilassamento dello sfintere pilorico e dello stomaco

• 3 – inspirazione forzata che fa diminuire la pressione intratoracica e aumentare la pressione intra-

addominale (# gradiente pressorio) a glottide chiusa

o in un contenitore chiuso, per far diminuire la pressione, bisogna aumentare il volume

o la stessa manovra (inspirazione a glottide chiusa fa aumentare il ritorno venoso

• 4 – contrazione forzata dei muscoli addominale (# aumento pressione intra-addominale)

• 5 – rilassamento dello sfintere esofageo inferiore

• 6 – contrazione dello sfintere pilorico e dell’antro gastrico # spinta

• 7 – rilassamento dello sfintere esofageo superiore

• 8 – chiusura della glottide, adduzione delle corde vocali, blocco dell’inspirazione

riflesso complesso, attiva muscoli sia striati che lisci

Pancreas

testa inserita in C duodenale

convergenza di coledoco e dotto principale #

papilla di Vater

98% di pancreas è esocrino

acini e dotti – come le ghiandole salivari

acini: secreto primario; bersaglio di

colecistochinina CCK (pancreozima)

dotti: modulano il secreto primario; bersaglio

di secretina

Succo pancreatico:

secreto pancreatico: 1-2 L/die

99% di acqua (come tutti i succhi, tranne la

bile)

soluti: proteine e elettroliti

proteine: tutti gli enzimi digestivi, per

qualunque tipo di substrato alimentare; sono

prodotte dagli acini; 2 proteine hanno funzione

di controllo (inibitore triptico) o facilitativi della

funzione enzimatica (colipasi)

elettroliti: non concentrazioni precise, ma

range di concentrazione # l’effettiva quantità

dipende dal rimaneggiamento da parte dei dotti

molto HCO3- # pH basico, alcalino (7,6 – 8,2)

# deve tamponare il pH acido del chimo in

duodeno

quanto più chimo acido in duodeno, tanta più

secretina è rilasciata, tanto più succo pancreatico basico secreto

• gli enzimi sono prodotti sotto forma di proenzimi inattivi # bisogna evitare l’autodistruzione del

pancreas (pancreatite acuta)

• il loro meccanismo di attivazione nel duodeno non dipende dal pH:

o i proenzimi sono più lunghi degli enzimi

o tripsinogeno (pepsidasi) # tripsina

! trasformato da enteropepsidasi/enterochinasi sull’orletto a spazzola (mucosa

duodenale)

o tripsina agisce poi su tutti gli altri enzimi, attivandoli

o inibitore triptico: se il meccanismo di trasformazione del tripsinogeno in tripsina

avvenisse nel pancreas, verrebbe bloccato (altrimenti insorgerebbe una pancreatite

acuta)

! es.: calcolo che blocca lo sfintere di Oddi # bile e succo pancreatico ristagnano

# possibile infiammazione # possibile attivazione degli enzimi nel luogo di

produzione

" inibitore triptico blocca il processo

! nel duodeno, che ha un lume molto più ampio dei dotti intra e extra-pancreatici,

l’inibitore triptico diminuisce di molto di concentrazione, e il succo pancreatico si

mischia a bile # in pratica non riesce ad avere effetti sulla trasformazione del

tripsinogeno in tripsina (funziona solo dentro la ghiandola)

Rimaneggiamento del secreto primario e quantità di HCO3-

• secreto primario: stesse concentrazioni plasmatiche - isotonico

• secretina: attiva la secrezione di HCO3-

o dotti interlobulari: secrezione di K+, Na+, Cl-, HCO3-

o dotti principali: scambio HCO3-/Cl- (riassorbimento di bicarbonati)

# quantità variabili di HCO3-; il secreto finale è leggermente ipertonico (prevale la

secrezione sul riassorbimento; anche saliva e sudore sono ipertoniche rispetto all’acqua –

peso specifico maggiore – però, rispetto al plasma, la saliva è iposmotica) [?]

! se aumenta la velocità del flusso del succo pancreatico, sarà presente una

maggiore quantità di HCO3- (meno tempo per il riassorbimento)

• secretina: doppia azione

o attiva la secrezione di HCO3-

o aumenta la velocità del flusso (# > HCO3- nel secreto finale)

Produzione di HCO3- # andirasi carbonica CA

Secretina aumenta la velocità del flusso aumentando il volume (richiama ioni – secreto da ipertonico a

isotonico)

• maggiore velocità # aumento acqua nel secreto # gradiente osmotico tra interno ed esterno

aumenta

Meccanismi di controllo:

CO2 proveniente dal lato basale contribuisce

alla produzione di HCO3-

secretina agisce sugli scambiatori di membrana

per far uscire HCO3- del versante luminale

Bile

• prodotta dal fegato – immagazzinata nella colecisti

• la bile primaria esce dal fegato attraverso i 2 dotti

epatici # dotto epatico comune # entra nella colecisti

attraverso un angolo acuto

o non anatomicamente favorevole: bile può

entrare perché gli sfinteri di Oddi e Boyden (in

basso nel coledoco) sono chiusi, e la pressione

favorisce il passaggio in colecisti

• bile è poi liberata dalla colecisti solo quando è

necessaria

sono presenti dei meccanismi di riassorbimento specifici (per Cl- e HCO3-) per quei soluti che hanno

concentrazioni minori nella bile cistica

• il contributo della bile al tamponamento non è significativo come quello del succo pancreatico

la bile è il secreto a maggiore concentrazione di lipidi (sali biliari, colesterolo, fosfolipidi…) e a minore

concentrazione di acqua (presente solamente al 90%) del nostro organismo

• composizione percentuale (fig. 39-29) nella bile: molti sali biliari, 30% di fosfolipidi e colesterolo,

piccola quantità di bilirubina (un pigmento biliare)

• la bile è la via di escrezione per tutti i cataboliti lipidici

secretina appartiene alla fase intestinale, come

la colecistochinina

# necessari altri meccanismi che appartengono

alle fasi precedenti per preparare l’intestino:

_ ACh (parasimpatico) # stimola le secrezioni

_ gastrina (già da fase cefalica) # stimola le

secrezioni

composizione della bile epatica e della

bile cistica:

la bile epatica è rimaneggiata nella

colecisti e nei dotti biliari

nella maggior parte dei casi, la bile

cistica è più concentrata

colecisti e dotti biliari #

riassorbimento di acqua: maggiore

concentrazione soluti

# può causare la formazione di calcoli

(per saturazione dei soluti)

o vie di escrezione: reni per i cataboliti idrosolubili, fegato e bile per i cataboliti liposolubili,

polmoni per i cataboliti gassosi) – lipidi NON sono escreti con le urine

• alcuni lipidi vengono assunti dall’esterno (colesterolo), altri vengono prodotti

Sali biliari # funzione primaria della bile: emulsione dei lipidi

• colesterolo + aminoacido (es.: taurina)

o con l’emulsione aumenta invece la superficie grasso/acqua

o in più le colipasi aiutano le lipasi ad entrare nelle micelle

o es.: calcolo che blocca il coledoco # steatorrea: feci untuose – senza emulsione, le lipasi

non digeriscono completamente i lipidi (superficie grasso/acqua troppo ridotta)

Pigmenti biliari

• bilirubina: prodotto di scarto dell’eme # va eliminato (non hanno funzioni nella bile, va escreto)

• pigmento: sostanza colorata

o assorbe nel visibile

o emette ad una sola lunghezza d’onda

• sono responsabili del colore delle feci

o molti pigmenti: feci scure

o pochi pigmenti: feci chiare

o in un calcolo del coledoco, mancanza di pigmenti nell’intestino: feci cretacee

• eme nei globuli rossi # vita media: 100 giorni

o distruzione nella milza:

! aminoacidi riutilizzati, globina assorbita, eme srotolata

o biliverdina + ferro # bilirubina (prodotta nella milza)

composto anfipatico (come saponi e tensioattivi)

emulsione: olio in acqua + sapone # olio si

distribuisce in tutto il volume (grazie

all’abbassamento della tensione superficiale) sotto

forma di micelle

micelle cilindriche:

versante interno idrofobica

versante esterno idrofilica

i lipidi galleggiano nello stomaco (pieno d’acqua):

entrano per ultimi, e tutti insieme, nel duodeno

duodeno: max frequenza di onde lente

# rimescolamento per emulsione grassi

# rimescolamento chimo con succhi pancreatici

i lipidi sono digeriti dalle lipasi prodotte dal

pancreas (nel succo pancreatico); le lipasi sono

idrosolubili, perché si trovano nel succo

pancreatico, che contiene il 99% di acqua; se i lipidi

fossero aggregati in ammassi come nello stomaco,

le lipasi potrebbero agire soltanto sulle molecole di grasso superficiali

o bilirubina libera (indiretta, non coniugata) nel fegato

o epatociti la coniugano con acido glucuronico (bilirubina diretta o coniugata)

! coniugazione: inattiva la funzione e rende idrosolubile

ittero: accumulo di pigmenti biliari a livello cutaneo (o della sclea) # colore giallastro

! se l’accumulo è di bilirubina indiretta, è dovuto ad emolisi

! se l’accumulo è di bilirubina diretta (coniugata), è dovuto ad un problema

epatico

o una volta coniugata, la bilirubina è secreta nell’intestino con la bile

! va incontro a riduzione (da parte dei batteri del lume intestinale) in

stercobilinogeno

" auto-ridotto a stercobilina, che si ritrova poi nelle feci

o ma può esserci anche na forma di bilirubina coniugata (# idrosolubile) che viene

riassorbita

! urobilinogeno # urobilina – secreta con le urine

ittero: urine più scure

tab 39-6 controllo dello svuotamento della colecisti

• fase cefalica: inizio della contrazione e afflusso della bile in duodeno

• fase gastrica: influssi vagali (parasimpatico)

• fase intestinale - stimolo principale: colecistochinina – liberata dalle cellule della mucosa

duodenale nel momento in cui affluiscono dei grassi in duodeno

o stimola fortemente la muscolatura della colecisti

o stimola il fegato a produrre più bile

anche a livello delle vie biliari, l’arrivo di acido in duodeno fa rilasciare secretina, che fa

aumentare la secrezione, come nel pancreas, anche se ha un significato funzionale ridotto:

! pH biliare meno alcalino

! ha comunque bisogno di CCK

fig 39-27

• quando l’apparato digerente non è in funzione, non c’è secrezione di bile + minore produzione di

bile + parasimpatico inattivato

Digestione e assorbimento

• unità morfo-funzionale: villo intestinale (è la più piccola struttura in grado di esercitare la

funzione primaria dell’organo)

• villo: enterociti con orletto, cellule caliciformi, asse connettivale con vasi sanguiferi e chilifero

• digestione: scissione di macromolecole in molecole più semplici # rottura di legami forti (diversa

da denaturazione

o avviene anche nei macrofagi

• assorbimento: passaggio di una sostanza dall’esterno all’interno dell’organismo

o non solo nell’intestino: cute, congiuntiva…

• nell’apparato digerente, digestione e assorbimento delle sostanze nutritive (glucidi, proteine,

lipidi, sali minerali, vitamine, acqua) per energia e struttura

o bisogna superare una membrana – utilizzo di trasportatori o diffusione, non vengono

assorbite le grandi molecole per endocitosi (devono essere prima digerite)

Glucidi

• polisaccaridi – amido (o glicogeno): catene di glucosio con legami $1-4 e $1-6 nelle ramificazioni

• 3 stazioni di digestione:

o 1 – cavità orale: saliva

! contiene amilasi salivare o ptialina; il nostro organismo ha selezionato amilasi

più efficienti a seconda della nostra latitudine (diete diverse)

o 2 – duodeno: amilasi pancreatica

! le due amilasi sono identiche: sono $-amilasi, scindono i legami 1-4

! si formano dimeri o trimeri di glucosio (maltosio e maltotrioso) e destrine limite

(più lunghe: contengono legami $1-6) che arrivano così nel tenue

" digestione incompleta

" uomo non ha enzimi per scindere i legami # (quelli della cellulosa, che

nell’uomo rimane – e funge – come fibre)

o 3 – intestino

! orletto a spazzola: enzimi e trasportatori

" lattasi # monomeri di glucosio e galattosio

" sucrasi # monomeri di glucosio e fruttosio

" $-destrinasi / isomaltasi # digerisce le destrine limite

" glicoamilasi # rompe gli altri legami 1-4

# enzimi per ogni tipo di molecole

! alla fine si ottengono monomeri di monosaccaridi # trasporto attivo secondario

" non possono passare per diffusione:

• non liposolubili

• contro gradiente

" trasporto attivo secondario:

• usa gradiente creato da un altro trasportatore (Na+/K+ ATP-

asi)

• cotrasporto: 1 glucosio entra insieme a 2 Na+

• assorbimento sia di glucosio che di Na+ (sali minerali)

! serve un grande corredo di proteine per l’assorbimento

" alla nascita, non tutti i geni sono stati attivati

" eccesso di zuccheri nell’intestino # fermentazione (presenza di batteri)

" svezzamento: armonizzazione della dieta con la crescita – processo

lento: bisogna aspettare l’espressione dei canali per non ingenerare

disturbi

Proteine

• 3 stazioni di digestione: stomaco, duodeno e intestino

• necessarie peptidasi o proteasi per la digestione – 2 tipi:

o endopeptidasi (scindono i legami carboamidici all’interno della catena)

o esopeptidasi (scindono i legami carbosmidici dell’ultimo aa della catena)

! aminopeptidasi o carbossipeptidasi a seconda dell’estremità in cui sono attivi

fig su tipi di peptidasi e zone di taglio

o peptidasi riconoscono il gruppo prostetrico di coppie di aminoacidi della stessa classe

! es.: tripsina riconosce coppie di aminoacidi basici # taglia in quel punto

! carbossipeptidasi: taglia C-terminale, se sono presenti aa neutri o basici

! aminopeptidasi: unico indipendente dalla specificità aminoacidica

" inizia a staccare aa partendo da N-terminale, fino a C-terminale a

prescindere da quali aa sono presenti

• 1 – stomaco:

o denaturazione # rotolamento

o pepsina rompe alcuni legami

o HCl rompe pochi legami

• 2 – duodeno:

o endo- e carbossipeptidasi

• 3 – intestino – orletto a spazzola:

o oligopeptidi

o presenti delle aminopeptidasi che ultimano la digestione, qualunque sia il tipo di

oligopeptide che arriva

o assorbimento: trasporto attivo

! 30% della proteina: assorbito come singoli aa

! 70% della proteina: assorbito come di- o tri-peptidi

" digestione poi ultimata a livello citoplasmatico (peptidasi

citoplasmatiche)

! se lo svezzamento è troppo veloce, possono entrare nell’organismo peptidi con

5 o più aa perché non sono state ancora espressi gli enzimi per completarne la

digestione # peptidi così grandi attivano il complesso di istocompatibilità

Lipidi

• vera regione di digestione dei lipidi: duodeno # emulsione

o le lipasi in ambiente gastrico non servono

o vere lipasi: lipasi pancreatiche

• lipidi negli alimenti: esterificati

o de-esterificazione: distacco di acido grasso dal substrato

! rimane la struttura semplice idrofobica, assorbibile tramite diffusione

o una volta effettuata la diffusione, bisogna evitare la fuoriuscita dall’enterocita per la

stessa via di entrata

! enterociti riformano le molecole esterificate complesse: non possono

retrodiffondere perché non più idrofobiche

! queste molecole sono impacchettate in lipoproteine (chilomicroni) con scheletro

aminoacidico (struttura anfipatica, idrofobica verso l’interno e idrofila verso

l’esterno)

! i chilomicroni escono dal polo basale: essendo troppo grossi per entrare nei vasi

sanguiferi, entrano nel vaso linfatico chilifero (fessurato)

" vasi linfatici # vasi venosi # vasi arteriosi # fegato

" idrofilia esterna è importante per lo scorrimento nei vasi

Sali minerali

• trasporto e cotrasporto o riassorbimento passivo (# osmosi)

• esistono alcuni meccanismi specifici, ma sono complessi e hanno lo svantaggio di saturare

Ferro: fig. 40-19

! viene assorbito solamente tramite endocitosi di proteina transferrina, che

cattura il ferro nel lume intestinale

! enterocita produce transferrina # nel lume # lega 2 Fe++ # recettore o

endocitosi

! nel citoplasma: distacco recettore, distacco Fe++ da transferrina

! poi per uscire dal lume basale, nuovo legame con transferrina, attaccato alla

quale viaggia nel sangue

! nel fegato e nella milza, Fe++ è legato a ferritina

! svantaggi: meccanismo a cui serve molta energia e soggetto a saturazione

" anemie gravie: è inutile far mangiare tanto ferro (saturazione # stesso

assorbimento di dosi piccole) # necessario Fe endovenoso per

bypassare l’apparato digerente

Calcio: fig. 40-16

! stesso problema del ferro: non basta aumentare il calcio per aumentarne

l’assorbimento

! inoltre il calcio è un secondo messaggero cellulare: accentuate variazioni della

sua concentrazione attivano alcuni processi

" se eccessivo (supera una certa soglia), attiva il meccanismo di

apoptosi

" se troppo basso, attiva la proliferazione cellulare

! calcio deve legarsi a proteine CBP (calcium-binding proteins) # così non risulta

libero e può essere assorbito senza attivare alcun processo

" l’assorbimento dipende quindi dalla disponibilità di trasportatori e CBP

(# saturazione)

! vitamina D: facilita l’assorbimenot intestinale di calcio (necessario in caso si

osteoporosi # attiva CBP)

• tab. 40-2 – meccanismi di assorbimento:

o attivi

! es.: cotrasporto con aminoacidi o monosaccaridi

o passivi

! diffusione

o trasporto e accumulo di Na+ e Cl- nello spazio intercellulare latero-basale (sotto le gap

junction) # si crea un gradiente osmotico # assorbimento di acqua

o l’assorbimento di acqua segue quindi due vie:

! via cellulare (infatti le membrane non sono impermeabili all’acqua; per esserlo,

svrebbero bisogno di uno strato di colesterolo, come nelle membrane del

braccio ascendente dell’ansa di Henle)

! via transcellulare

o il gradiente crea un flusso di acqua, che trascina con sé passivamente altri elementi

quindi:

! Na+ # cotrasporto passivo

! K+ # assorbito passivamente seguendo il flusso acqua entrante

! Cl- e HCO3- si scambiano (si cerca di riassorbire Cl- e di secernere HCO3-)

questi meccanismi generano 2 conseguenze:

! l’assorbimento degli oligoelementi è fortemente connesso con l’assorbimento di

acqua

! l’assorbimento di acqua avviene tramite la formazione di un gradiente osmotico

" è necessario del tempo per poter creare il gradiente (# spostamento

elettroliti)

" in caso di eccessiva motilità intestinale, c’è meno tempo a disposizione

per poter creare il gradiente # perdita di acqua e K+ con la diarrea

(non vengono riassorbiti)

# pericolo di infarto: si riduce la volemia, il cuore aumenta la

frequenza e la forza di contrazione

in generale, l’apparato digerente deve riassorbire gli elettroliti che secerne;

i problemi di riassorbimento si riflettono in complicazioni a livello vascolare

• analogo problema con il vomito, anche se invece di perdere

K+, si perdono essenzialmente Na+ e Cl-

fig. 40-12,13,14

! colon: assorbimento solo di acqua e elettroliti

Secrezioni:

• Vitamine:

• le vitamine possono essere:

o liposolubili # diffusione

o idrosolubili # trasportatori

Vitamina B12: non esistono trasportatori che la riconoscano

o cellule parietali dello stomaco producono il Fattore Intrinseco (FI)

! FI: proteina che riconosce vitamina B12 # la lega: insieme formano un dimero,

riconosciuto da un recettore sulla membrana degli enterociti # endocitosi

o in caso di gastroresezione (in caso di cancro), se non si ha più produzione di FI, non

avviene l’assorbimento di vitamina B12

grande quantità di secreti, che devono

essere riassorbiti (ciò non avviene in

caso di vomito o diarrea, perché

manca il tempo per riassorbire)

prodotti 7 L di secreti al giorno solo

per supportare l’attività dell’apparato

digerente

altri 2 L di acqua sono assunti per

ingestione

in totale 9 L, dei quali:

_ 8,5 L sono riassorbiti nell’intestino

tenue

_0,4 L sono riassorbiti nel colon

_ il rimanente 0,1 L è escreto

il rene gestisce l’equilibrio idro-

elettrolitico attraverso l’equilibrio tra 3

compartimenti: LIC (liquido

intracellulare), liquido interstiziale e

plasma

# qualsiasi squilibrio nel plasma

(volemia, concentrazione elettroliti…)

si ripercuote su liquido interstiziale e

quindi su LIC # morte cellulare

Motilità intestinale

2 tipi di movimenti:

• movimenti non-propulsivi

o segmentazione

# rimescolamento (attraverso muscolatura circolare; es.: per emulsione lipidi+bile)

• movimenti propulsivi

o peristalsi

# avanzamento oro-anale

fig. 38-27

onde lente:

• più frequenti nel duodeno

• diminuiscono verso l’ano

# stessa cosa avviene per i movimenti di segmentazione (# generati proprio dalle onde)

• facilitano l’emulsione in duodeno

• successivamente sono meno necessari

i movimenti intestinali sono messi in atto dopo aver ingerito il cibo, ma a stomaco vuoto c’è comunque attività

muscolare

o dopo l’arrivo del cibo, l’attività muscolare diventa costante per varie ore

o a digiuno, COMPLESSO MIOELETTRICO MIGRANTE

! dalla C duodenale (angolo di Trietz) partono complessi di onde (a cui seguono

contrazioni – fig 38-29 B), che nell’arco di 1h , vanno da duodeno a valvola

ileo-cecale

# prevengono il ristagno di materiale nel lume (il lume è settico, ci sarebbe

disponibilità di substrati per la flora batterica)

o nel colon, invece, sono presenti MOVIMENTI DI MASSA

! contrazione spontanea (non dovuta alla presenza di materiale ingerito)

! parte dalla metà del colon ascendente (# può facilitare il ristagno

nell’appendice!) e arriva fino al sigma

# se trova del contenuto fecale, lo spinge nel retto

sfintere rettale chiuso # ristagno fecale avviene al di sopra dello sfintere

(nel sigma: fossa iliaca sinistra # possibile palpazione)

# soggetto avverte la necessità di defecare in seguito allo stimolo di

pressocettori presenti nello sfintere rettale

sfintere possiede una componente striata, e funziona come lo sfintere

vescicale