Alimentazione e Nutrizione Umana - PDF

Alimentazione e nutrizione non sono sinonimi. Alimentarsi è il mezzo per nutrirsi, cioè introdurre nutrienti (molecole capaci di attivare e sostenere le funzioni vitali degli organismi che poi si riﬂettono in molteplici eventi ﬁsiologici, quali crescere, muoversi, pensare ecc). La nutrizione è, invece, l’interazione dei nutrienti con l’organismo. L’e@etto morfo-funzionale di questa interazione dipende dalla qualità e quantità dei nutrienti introdotti e dalla capacità dell’organismo di utilizzarli. Ogni nutriente nel nostro organismo ha una funzione e la loro carenza può avere ripercussioni, a volte anche gravi (patologie). Perciò, deve essere tutto introdotto in maniera bilanciata. Deﬁnizioni Nutrizione di base → Disciplina che si occupa dei fondamenti scientiﬁci della Nutrizione Umana: aspetti molecolari, genetici, biochimici, ﬁsiologici e metabolici che riguardano i meccanismi d’azione e gli e@etti nutrizionali dei composti degli alimenti, la loro azione integrata nell’organismo e i relativi sistemi di regolazione. Nutrizione applicata →Disciplina che si occupa, in tutte le età della vita, delle relazioni della nutrizione con lo stato di salute e benessere della popolazione generale: promozione della sana alimentazione, della prevenzione della malnutrizione e delle malattie a componente nutrizionale e della dietetica di gruppi e comunità di individui sani. LE BASI CONCETTUALI DELLA NUTRIZIONE Qualsiasi organismo vivente è formato da composti chimici inorganici (minerali) ed organici (carbonio, idrogeno e ossigeno). Queste sono molecole che servono a dare struttura, sostegno e permettono di ricavare energia per determinate funzioni. I macronutrienti, introdotti tramite gli alimenti, ci forniscono l’energia necessaria per il funzionamento dell’organismo. In alcuni casi si possono sopperire a deﬁcit di alcuni nutrienti tramite vie metaboliche endogene; invece, alcuni macronutrienti vanno introdotti con la dieta, poiché non siamo in grado di sintetizzarli. Quest’ultimi sono: carboidrati, proteine e grassi. L’ottenimento di energia avviene attraverso l’ossidazione dei composti organici (che sono i macronutrienti) mediante complesse reazioni biologiche, l’insieme delle quali prende il nome di metabolismo. La prima fase del metabolismo è l’idrolisi, che avviene grazie agli enzimi che catalizzano la reazione; qui, le macromolecole vengono idrolizzate per formare molecole più piccole: - Proteine diventano amminoacidi; - Carboidrati diventano glucosio; - Lipidi diventano acidi grassi liberi e glicerolo. Questi micronutrienti seguono delle vie metaboliche speciﬁche, e che il nostro organismo utilizza come fonte di energia per produrre a sua volta delle molecole indispensabili per la struttura del nostro organismo. Ad esempio, una volta che si è formata la struttura muscolare, è indispensabile introdurre costantemente molecole proteiche per mantenere la struttura tale. Una volta ottenute le molecole più semplici inizia lo step successivo in cui lo scopo ﬁnale è ottenere energia ATP e NADH. Nello step ﬁnale si avrà l’ossidazione completa di queste strutture dove si produrrà ammoniaca (che deriva dagli aa), H2O, CO2 che verranno poi eliminati: l’ammoniaca e acqua tramite le urine e la CO2 con l’espirazione. Per far avvenire questa ossidazione, intervengono degli enzimi che sono degli attivatori della reazione, non scindono le molecole ma ne catalizzano la reazione, e a step riducono l'energia di attivazione. Il nostro organismo è soggetto a meccanismi di OMEOSTASI. L'enzima catalizza le reazioni in modo controllato, in modo tale da evitare disequilibri molecolari. Tutte le reazioni sono strettamente controllate e da queste si ricava l’energia per far avvenire le reazioni di ossidazione. L’aspetto fondamentale è che gli alimenti forniscono sia energia che componenti strutturali. Composizione chimica del nostro corpo Gli elementi principali sono: ossigeno (65%), carbonio (18%), idrogeno (10%), azoto (3,4%). I minerali sono: sodio, potassio, cloruri, calcio, magnesio, fosforo e zolfo. I loro principali costituenti organici sono: carboidrati, grassi, proteine e acidi nucleici. Il costituente primario dell’organismo è l’acqua; nelle donne è al 50% negli uomini al 60% ma varia a seconda dell’età. Gli alimenti servono al nostro organismo sia per fornire energia sia per le componenti strutturali. NUTRIENTI: molecole di diversa natura chimica, più o meno semplici che sono i mattoncini che costituiscono gli alimenti. Determinano il contenuto nutrizionale di un alimento. I nutrienti essenziali dobbiamo necessariamente introdurli con la dieta perché o non li produciamo o non ne produciamo abbastanza. ALIMENTO: insieme di molecole che hanno anche valore nutrizionale Maggior parte delle volte, gli alimento non contengono solo nutrienti utili al nostro organismo. Vi troviamo macronutrienti come carboidrati, grassi, proteine, micronutrienti come minerali e vitamine e altri componenti come acqua, alcol. Possiamo trovare anche composti che non sono nutrienti come antiossidanti. Otteniamo energia da macronutrienti come carboidrati, proteine, lipidi e alcol, quindi, l’ossidazione di 1g di queste molecole corrisponde ad una certa quantità di energia: - Carboidrati: 4 kcal/g - Proteine: 4 kcal/g - Lipidi: 9 kcal/g - Alcol 7 kcal/g - Fibra: 2 Kcal/g Si deﬁniscono alimenti primari quelli che devono essere assunti quotidianamente per soddisfare le richieste del nostro organismo di macro e micronutrienti. Si deﬁniscono secondari o accessori quegli alimenti non nutrizionalmente essenziali, che vengono consumati per una valenza sociopsicologica (bevande alcoliche, alimenti nervini, agenti dolciﬁcanti, erbe aromatiche e spezie che non devono essere consumati con frequenza. Nessun alimento può deﬁnirsi completo e quindi in grado di soddisfare, preso singolarmente, tutte le esigenze del nostro organismo, così come nessuno è da denigrare completamente, a meno che non ci siamo patologie speciﬁche o scelte etiche, allergie o intolleranze. Ma, in generale, un’alimentazione equilibrata non dovrebbe escludere nessun alimento speciﬁco La dieta viene intesa come un regime alimentare sano ed equilibrato (nutrizionalmente equilibrata) che deve soddisfare le richieste energetiche giornaliere del nostro organismo per poter svolgere le attività richieste. L’energia necessaria è diversa da soggetto a soggetto e dipende da diverse condizioni ﬁsiologiche. La dieta è basata sul consumo di alimenti nelle giuste porzioni: - Carboidrati: 45-60% - Lipidi: 20-35% - Proteine: 12-18% (0,9 g per kg di peso corporeo) La suddivisione del consumo giornaliero è rappresentata nella piramide alimentare. Il graﬁco mostra le porzioni consigliate per costituire un pattern alimentare completo. Vi troviamo alla base i pasti principali carboidrati (derivati da pane e pasta), verdura e frutta (si congeliamo 5 porzioni al giorno). Giornalmente consumo di frutta a guscio, erbe e spezie (per condire), latte e derivati dal latte (yogurt e formaggi magri), olio d'oliva e come consumo settimanale troviamo alimenti che appostano proteine. COS’È LA FISIOLOGIA? È lo studio di come funzionano gli organismi viventi come si alimentano, come si muovono, come si adattano ai cambiamenti, come si riproducono. I processi vitali sono basati sulle leggi della chimica e della ﬁsica. Molti di questi processi sono comuni a tutti gli organismi, ma altri sono altamente speciﬁci. La nostra ﬁsiologia è composta da diversi apparati, di cui ognuno svolge una funzione ben distinta, anche se sono in connessione tra di loro. Tutti i nutrienti fanno funzionare tutti i nostri sistemi: Sistema cardiovascolare (rappresenta il nostro veicolo, senza di esso non riusciremo a far arrivare ossigeno alle cellule); Sistema respiratorio; Sistema digestivo; Sistema urinario; Sistema riproduttivo; Sistema muscolo- scheletrico; Sistema nervoso; Sistema endocrino; Sistema immunitario; Un nutriente è considerato all’interno del nostro corpo solo quando supera una barriera, l’epitelio, una membrana selettiva nei confronti di qualunque nutriente. Il nostro sistema digerente è un ripiegamento dell’epidermide. Una volta superata questa membrana, passerà nel circolo sistematico (sangue) e com’è entrato il nutriente, fuoriusciranno i prodotti di scarto che dovranno comunque superare un secondo epitelio e uscire dal nostro corpo. L’organismo evolvendosi è diventato selettivo nei confronti di cosa assorbire (ciò che serve) e cosa no (non assorbirà mai ciò che ritiene tossico). Il nostro organismo è molto selettivo su ciò che entra e ciò che esce. Il nostro organismo è composto da tantissime cellule, e queste cellule devono comunicare tra di loro. Meccanismi di comunicazione: o Paracrino (locale) = avviene tra cellule adiacenti, localizzate tutte in una porzione limitata. Ci sarà una cellula segnale che sintetizza un mediatore locale (indica l’ampiezza del segnale), che solitamente è un ormone paracrino, che raggiungerà le cellule bersaglio, che necessitano di quel messaggio, nella zona adiacente alla cellula segnale. Quindi é un meccanismo che avviene tra due cellule vicine, infatti questi ormoni non entrano in circolazione sistemica ma restano vicini. Per esempio, il rilascio di istamina in cui la cellula segnale rilascia istamina che viene poi captata dalle cellule adiacenti. o Neuroendocrino (passaggio di messaggio da neurone a cellula) = meccanismo di comunicazione che avviene a livello del sistema nervoso. Il neurone manda un segnale tramite l'assone e il segnale viene mandato per depolarizzazione di membrana, è un tipo di segnale elettrico che viaggia lungo tutto l'assone ed arriva alla ﬁne dell'assone dov’è questa depolarizzazione causa il rilascio di un neurotrasmettitore che viene riversato per esocitosi nella sinapsi (spazio—> c’è tra la ﬁne dell’assone e la cellula bersaglio). Assone e parte allungata del neurone. La cellula bersaglio capta il neurotrasmettitore, poiché avrà un recettore speciﬁco. o Endocrino (generalizzato, girano il corpo) = richiede l’intervento di cellule endocrine che rilasciano ormoni a livello della circolazione plasmatica. In questo caso abbiamo una cellula endocrina, che secerne un ormone che entra in circolazione sistemica e può andare in giro nel nostro organismo. Lui riconosce la cellula bersaglio che sono quelle che esprimono il recettore speciﬁco. Esempio—> insulina, è un ormone che viene secreta dal pancreas in risposta ad un aumento della glicemia, e questa insulina va in circolazione sistemica e va in tutto il corpo, in maniera costante, ma non entra in tutti gli organi allo stesso modo, avremo alcuni organi, come tessuto muscolare che sono dei maggiori recettori e quindi la concentrazione sarà maggiore. o Per contatto (fa parte del sistema digerente; antigene-recettore speciﬁco). Il mantenimento della composizione (e del volume e della temperatura) dei compartimenti interni all’organismo dentro a limiti ben deﬁniti, necessita di meccanismi regolatori per gestire i cambiamenti nell’ambiente esterni e quelli dovuti all’attività. o Due eccezionià Riﬂesso gastrogastrico (impulso elettrico che parte dallo stomaco e arriva allo stomaco ma è un sistema neuroendocrino), Riﬂesso gastrocolico (meccanismo che porta il segnale dallo stomaco al colon. OMEOSTASI: il nostro organismo è in grado di mantenere controllate le concentrazioni delle molecole o i parametri del nostro corpo, come la temperatura. Omeostasi cellulare → composizione dei ﬂuidi intracellulari Omeostasi dell’organismo → composizione dei ﬂuidi extracellulari Questa condizione, quindi, è il mantenimento di determinate condizioni in particolare, mantiene in range stretti le concentrazioni delle molecole che circolano nel nostro organismo ma anche il volume cellulare o la temperatura del corpo. Il nostro corpo ha come fonte principale energetica il glucosio ma, la concentrazione circolante di glucosio è controllata dai processi di omeostasi nel nostro organismo. Questa concentrazione è tra 4/5 millimoli per L (in una persona a digiuno). ANATOMIA E FISIOLOGIA DEL TRATTO GASTROINTESTINALE E DELLE GHIANDOLE ACCESSORIE Cenni di anatomia e ﬁsiologia del sistema circolatorio La funzione principale del sistema circolatorio è quella di trasporto di ossigeno, nutrienti, anidride carbonica e di termoregolare. Ossigeno e anidride carbonica non circolano liberi ma si trovano ancorati ai globuli rossi. Attraverso il ﬂusso sanguigno si trasportano anche ormoni (che arrivano alle cellule bersaglio), globuli bianchi, intesi come le difese immunitarie del nostro organismo. Inoltre, il sangue svolge una funzione di termoregolazione, mantenendo costante la T del nostro organismo, tramite vaso dilazione: il sangue va in queste aree rilasciando calore o vaso costrizione: il sangue arriva al cuore, conservando colore. Nel cuore troviamo due tipi di circolazione: polmonare (piccola circolazione) e sistemica (grande circolazione). Formato da sistole, che favoriscono la contrazione e la diastole il rilassamento. Di@erenza tra vena e arteria: - Vena → trasportano sempre il sangue al cuore e di solito trasportano sangue deossigenato (tranne per quella polmonare che è carica di ossigeno, che arriva al cuore), hanno delle valvole monodirezionali che permettono al sangue di arrivare al cuore senza ritorno. - Arteria → si intende tutto quello che parte dal cuore, le arterie hanno un tessuto muscolare più sviluppato perché dovrà rispondere all’impulso cardiaco e uno dei problemi che riscontrano è la rigidità (rischi di formazione di trombi o comunque di problemi cardiovascolari), trasportano sempre il sangue partendo dal cuore (di solito si va verso i polmoni), di solito trasportano sangue ossigenato e hanno più resistenza delle vene; Vene e arterie si suddividono in capillari, che sono sempre più piccoli e sono formati solitamente da una parete monocellulare sottile in cui circola sangue e che permette uno scambio diretto nell'organo e nel tessuto in cui arrivano (scambio da ossigeno d’anidride carbonica) 3 sistemi: 1. Polmonare; 2. Periferico; 3. Portale: Tutte le cellule saranno irrorate dal sistema portale in modo da garantire che tutto quello che viene assorbito riesca a raggiungere il fegato e poi nella circolazione periferica per raggiungere tutte le parti del corpo. La parte che non ha questo sistema portale è il retto, tutto quello che arriva nella zona rettale non arriva al fegato, ha un sistema circolatorio, ma non ha un sistema portale. Quindi se è in grado di assorbire qualcosa, questa non arriva al fegato ma entra in circolazione sanguigna (sistema usato per la supposta). I capillari venosi che drenano il sistema digerente vengono convogliati poi alla vena porta, che è la vena che raccoglie tutto quello che viene assorbito e arriva direttamente al fegato. APPARATO DIGERENTE UMANO La prima parte del nostro sistema digerente prima parte del sistema è costituita dalla bocca (nella quale si forma il bolo), la quale comprende palato, ugola, lingua e denti, e già qui inizia la digestione dei macronutrienti attraverso le ghiandole salivari (in particolare con α-amilasi inizia la digestione dell’amido); la bocca poi veicola il bolo alla faringe e all’esofago che arriva poi nello stomaco (arriva il bolo che si chiamerà chimo), poi nell’intestino tenue e inﬁne nell’intestino crasso (parte più importante colon). Nel tratto intestinale sono presenti delle ghiandole accessorie che sono il fegato e il pancreas, e sono fondamentali nella digestione e nell’assorbimento dei nutrienti. Funzioni dell’apparato digerente (imparare in ordine) - Ingestione atto volontario che prevede che l’alimento venga ingerito attraverso la bocca, a@inché inizi il processo che porta all’assorbimento dell’alimento - Processamento meccanico che consiste nella masticazione e disgregazione dell’alimento ingerito. Avviene in bocca, ma avviene anche nello stomaco (compie dei movimenti che sono deﬁniti masticazione gastrica che porta al rimescolamento del bolo nello stomaco) - Digestione sono tutte quelle modiﬁcazioni delle strutture native dell’alimento che avvengono a@inché possano portare all’ottenimento di molecole che posso essere poi successivamente assorbite. Elencata come terza funzione poiché avviene dopo la masticazione e non prima. La digestione vera e propria inizia nello stomaco e ﬁnisce nell’intestino - Secrezione comprende tutte quelle sostanze come enzimi, sostanze tampone, ormoni che possano favorire l’assorbimento dei componenti nutritivi. Gli enzimi e le sostanze tampone vengono prodotte nel pancreas e andranno verso il tubo digerente (lume intestinale) perché è il luogo in cui avviene la digestione. Per lume intestinale intendiamo la cavità del tubo digerente. Gli ormoni secreti verranno convogliati nel sangue perché sono dei messaggeri endocrini. - Assorbimento meccanismo attraverso il quale le molecole entrano nel nostro organismo (prima sono fuori) - Escrezione, formato dall’intestino crasso (cieco, colon e retto), porta all’espulsione di sostanze che non possiamo assorbire Struttura anatomica del tratto digerente Possiamo deﬁnirla come una serie di strati sovrapposti. Se dobbiamo parlare dell’anatomia del tratto digerente dobbiamo iniziare dal lume intestinale e ﬁnire con la sieroma (tessuto connettivale). Quindi dall’esterno all’interno - Tonaca mucosa stretto contatto con l’esterno del nostro organismo ed entrano contatto con i nutrienti. Formata da uno strato monocellulare, suddivisa in membrana mucosa e lamina propria - Tonaca sottomucosa - Tonaca muscolare formata da una tonaca circolare (ﬁbre muscolari organizzate in modo circolare) e la tonaca muscolare longitudinale (ﬁbre in forma allungata - Strato connettivale: ultima parte deﬁnita anche sieroma connettivale deﬁnito Troviamo anche - Tonaca sierosa - Vasi sanguigni di cui una parte vi giunge dal cuore e un’altra esce arrivando al fegato - Terminazioni nervose che derivano dal nostro sistema nervoso ed indentiﬁcano il plesso mienterico e plesso submucosale, sono nervi e perciò serviranno a mandare segnali neuroendocrini. Il plesso mienterico manda gli stimoli alla tonaca muscolare, per cui vi arriveranno tutti i segnali che portano alla contrazione della mucosa che troviamo nell’apparato digerente. Il plesso submucosale manda segnali alla tonaca sottomucosale, sono segnali che portano alla secrezione cellulare (enzimi o ormoni) Struttura della parete intestinale Il nostro intestino è formato da villi, microvilli e plica. La plica è la macrostruttura formata dall’estroﬂessione della mucosa. L’intestino presenta delle estroﬂessioni per aumentare l’assorbimento di nutrienti. La tonaca mucosa serve per la masticazione gastrica. A livello gastrico abbiamo uno strato di muscolatura in più che permette la disgregazione degli alimenti, nella parte distale dell’intestino, colon, dove abbiamo una peristalsi rimescolativa per favorire la fermentazione da parte del microbiota Cavo orale Formato da denti e lingua. Due funzioni 1. Disgregazione del cibo in modo da frammentarlo e renderlo BOLO 2. Secrezione di tamponi ed enzimi (amilasi): secrezione di saliva che contiene soluzioni tampone, che servono a mantenere a pH adeguato del bolo e anche a mantenerlo tale da non disattivare gli enzimi presenti a livello orale, tra cui l’amilasi salivare che è coinvolta nella digestione dell’amido, enzima che catalizza le prime reazioni di idrolisi dell’amido in bocca (successivamente avremo una seconda amilasi che però viene secreta dal pancreas che terminerà l’idrolisi dell’amido – necessaria poiché non si riesce ad ottenere il monosaccaride glucosio che viene ottenuto da un endoamilasi) La lingua schiaccia il bolo sul palato e dopo avviene la deglutizione, aiutata dalla lingua, passa l’epiglottite (valvola che permette al bolo di entrare nella faringe, anziché andare in trachea), la faringe e arriva all’esofago, il quale non ha nessuna funzione se non altro quello di essere un tubo che collega la bocca allo stomaco; infatti, è semplicemente coperto da muco e cheratina, che lo aiutano a proteggere da lesioni. È il primo organo ad essere a rischio di tumori per gli alcolisti. Il bolo attraversa il cardias (che è una valvola che permette il suo passaggio dall’esofago allo stomaco, chiuso solo per contrazione muscolare) STOMACO Funzioni 1. Disgregazione del bolo alimentare, dovuto al rimescolamento 2. Denaturazione delle proteine: il pH dello stomaco è intorno a 6, perché viene secreto acido cloridrico che funge da antibatterico, ma la sua principale funzione è quella di denaturare le proteine che son presenti prevalentemente in struttura terziaria, che perdono a causa della rottura dei legami peptidici. Le proteine vengono denaturare poiché nello stomaco ne inizia la digestione, che viene favorita dalla produzione di pepsinogeno, enzima che una volta attivato prende nome di pepsina (enzima endogeno). 3. Digestione proteine (sopra) Altre funzioni 1. Stoccaggio di cibo, il bolo permane nello stomaco e viene convogliato all’intestino lentamente. Il bolo in questo caso diventa chimo 2. Produzione del fattore intrinseco da parte delle cellule gastriche, necessario per favorire l’assorbimento di Vitamina B12 a livello dell’intestino tenue. Se un soggetto non lo produce, possono insorgere delle patologie, ad esempio, anemia (le persone maggiormente soggette sono coloro che consumano alcol). A volte questo non viene prodotto per cause genetiche 3. Minimo assorbimento di nutrienti e non nutrienti (alcol) 4. Secrezione di ormoni, prodotte da cellule G, che verranno immessi nel circolo sanguigno MACROSTRUTTURA DELLO STOMACO Inserimento dell’esofago tramite il cardias, passaggio che permette al bolo di entrare nello stomaco, è uno spazio che si crea tra esofago e stomaco che viene regolato dal diaframma. La parte superiore dello stomaco prende nome di fondo serve come spazio di testa; è una cupola in cui viene accumulato il gas che si produce durante la digestione gastrica. Poi troviamo il corpo e inﬁne il piloro. Il corpo è la parte centrale dello stomaco che serve a contenere il cibo e a favorire tutti quelli che sono i processi digestivi all’interno dello stomaco. Il piloro, che è costituito da tre parti: antro pilorico, canale pilorico e sﬁntere pilorico. Il piloro è la parte che collega lo stomaco all’intestino tenue ed è molto sensibile a cambiamenti di pressione, a cambiamenti di distanziamento delle cellule, a cambiamenti di pH e favorisce i processi digestivi nella fase intestinale.che si distingue in antri piloro e sﬁntere pilorico (sezione che permette il passaggio del chimo nel duodeno). Ciò che di@erenzia lo stomaco da tutto l’apparato digerente è la presenza della tonaca obliqua, che permette allo stomaco di eseguire la masticazione gastrica. In più al suo interno troviamo delle rughe, che sono un’estroﬂessione della membrana, verso l’esterno, verso il lume gastrico. All’interno dello stomaco troviamo la tonaca muscolare, che nello stomaco abbiamo tre tipologie di tonaca muscolare: circolare, longitudinale e obliqua. La tonaca muscolare obliqua è presente solo ed esclusivamente nello stomaco ed è fondamentale per permettere i movimenti peristaltici in tutte le direzioni in modo tale da favorire la masticazione gastrica. La ruga o pliche, che servono ad aumentare la superﬁcie di contatto e, inoltre, a far si che ci sia una distribuzione speciﬁca delle cellule all’interno delle ghiande gastriche, lasciando in alto cellule più resistenti alle condizioni acidiche del pH e lasciando in basso cellule meno resistenti alle condizioni acidiche del pH (proteggere le cellule che vanno protette lasciando esposte quelle più resistenti). Queste rughe sono fatte da una sorte di crepacci, e tra un crepaccio e l’altro troviamo dei buchi lineari che vengono chiamati pozzetti gastrici. Nella parte in alto si ha il pozzetto gastrico, mentre nella parte in basso si ha la ghianda gastrica. In quei buchi, in cui è aumentata la superﬁcie di contatto, vengono esposte le cellule dello stomaco, in alto lo possiamo deﬁnire pozzetto gastrico e in basso ghiandola gastrica. La maggior parte delle cellule sono contenute all’interno di questi pozzetti per non renderle molto esposte alla superﬁcie (al di sopra di questa struttura troviamo il muco che protegge le cellule dello stomaco dall’ambiente acido, nello stomaco abbiamo pH 2; se le cellule sono esposte a pH 2 lisano e, per far si che le cellule non siano esposte al pH 2 dello stomaco, c’è una sorta di miscela di muco e tamponi che fa si che il muco protegga lo stomaco e i tamponi vadano a tamponare il pH 2 ﬁno a pH 7 in modo tale da proteggere le cellule, e di conseguenza, questo strato di muco e tamponi, permette che ci sia un pH 2 a livello stomacale e un pH 7 a livello cellulare). Le ghiandole gastriche (all’interno delle pieghe) e i pozzetti gastrici vengono formati grazie ad estroﬂessioni della mucosa (la mucosa non è più piatta, ma cambia forma aumentando molto il volume di scambio). Sotto la mucosa troviamo la submucosa. Lo stomaco produce muco, acido cloridrico e pepsina. La cellula mucosa (o mucifera) secerne muco e tamponi per proteggere tutta la struttura stomacale mantenendo il pH ﬁsiologico, sono le cellule più esposte all’esterno (le troviamo in alto). Le cellule parietali (o ossintiche) sono cellule che producono e rilasciano acido cloridrico, sono le cellule deputate all’acidiﬁcazione del medio stomacale. Più in basso troviamo le cellule principali (o chief o zymogena) che producono la propepsina che verrà trasformata in pepsina la forma attiva che è la responsabile del primo step della digestione delle proteine. Le cellule g (g di gastrina) sono cellule deputate alla produzione di ormoni (quindi sono cellule endocrine), producono la gastrina. La gastrina essendo un ormone verrà rilasciato nello spazio interstiziale e poi rilasciato nel circolo sanguigno. Lo ione/contro ione bicarbonato è fondamentale per mantenere il pH ﬁsiologico e tamponare il pH acido dell’HCl. L’acido cloridrico vene secreto perché permette il metabolismo ossidativo che avviene all’interno della cella e porta alla formazione di CO2 e acqua; questo meccanismo non si ferma, ma continua perché in queste cellule è espressa ed è attiva un’idrasi che è l’anidrasi carbonica che a livello delle cellule parietali è particolarmente espressa. L’anidrasi permette di catalizzare la reazione che porta alla formazione dell’acido carbonico da CO2 e acqua che a pH ﬁsiologico si trova deprotonato come ione H+ e ione carbonato HCO3-. Il protone H+ viene espulso dalla cellula e andrà verso il lume gastrico per mantenere il rapporto di carica, dall’altra parte uscirà lo ione carbonato e per trasporto mediato entra il Cl- che a sua volta uscirà dalla cellula per andare ad acidiﬁcare il lume intestinale. Se non si produce abbastanza bicarbonato o se si produce troppo acido cloridrico, si può causare ulcera stomacale (se non si ha abbastanza produzione di bicarbonato: non tamponando, si acidiﬁca molto il medio e le cellule subiscono dei danni perché esposte a pH 2; se si produce troppo acido cloridrico: si ha capacità di abbassare ancora di più il pH e, di conseguenza, di danneggiare nuovamente le cellule). La ulcera stomacale si può avere anche a causa del batterio Helicobacter pylori. Abbiamo poi le cellule DNES (di@use NeuroEndocrine System) producono ormoni endocrini, paracrini e neuroendocrini, ci sono 13 tipi di cellule e tutte rilasciano il loro secreto nella lamina propria. FASI DELLA DIGESTIONE GASTRICA Ci sono tre fasi della digestione gastrica: 1. Fase cefalica 2. Fase gastrica 3. Fase intestinale FASE CEFALICA Questa fase inizia ancora prima dell’introduzione del cibo in bocca ed è una fase di tipo preparatorio. Prevede il coinvolgimento quasi esclusivamente di stimoli di tipo neuro endocrino che passano attraverso il sistema nervoso centrale e che preparano lo stomaco alla ricezione del cibo, quindi olfatto, vista udito. Essendo meccanismi di tipo neuroendocrino passano attraverso due plessi, ovvero diramazioni nervose nell’apparato digerente. Uno è il plesso mienterico che sono diramazioni nervose che arrivavano alla tonaca muscolare per permettere il movimento dato dalla contrazione muscolare e l’altro è il plesso submucosale che invece arriva a stimolare la submucosa. Gli stimoli che entrano in gioco nella fase cefalica viaggiano all’attraverso del plesso submucosale partendo dal sistema nervoso centrale attraverso il nervo vago arrivano una serie di stimoli che mandano dei segnali alle cellule bersaglio. Andranno a stimolare il rilascio di acetilcolina (che è il neurotrasmettitore) che a sua volta stimola le cellule gastriche, quindi le cellule mucose, parietali e principali. Le frecce rosse indicano gli stimoli e le frecce blu delle inibizioni. Nell’immagine non sono presenti inibitori perché la fase cefalica prevede solo meccanismi di stimoli. Perché deve preparare tutti i meccanismi atti alla digestione delle molecole. I meccanismi stimolatori scorrono attraverso il plesso submucosale e vanno a stimolare l’attività delle cellule mucose a produrre muco e tamponare il pH perché allo stesso tempo gli stimoli vanno a stimolare le cellule parietali a produrre acido cloridrico. Gli stimoli devono preparare lo stomaco alla ricezione di carboidrati, proteine e lipidi, si andrà anche a stimolare le cellule atta alla produzione di pepsinogeno. Quando arriverà il bolo all’interno dello stomaco ci saranno già muco, pepsinogeno ed HCl pronti per iniziare le fasi della digestione che riguardano la scissione dei macronutrienti. Vengono stimolate anche le cellule G a rilasciare la gastrina che ha una freccia che va in direzione opposta perché essendo un ormone verrà rilasciato nello spazio interstiziale, cioè nella lamina propria, che poi raggiungerà il circola sanguigno e andrà in tutto il corpo, ritornando nello stomaco attraverso la fase successiva. In questa fase inizierà ad aumentare lentamente anche il volume gastrico e dura qualche minuto. FASE GASTRICA Ha inizio quando a livello dello stomaco arrivano i macronutrienti ed è una fase che dura circa un paio d’ore. Anche nella fase gastrica della digestione che avviene a livello dello stomaco ci sono solo meccanismi di stimolazione perché lo stomaco sta ancora ricevendo bolo e quindi tutti i meccanismi che portano ala trasformazione del bolo in chimo stanno ancora avvenendo. I meccanismi che entrano in gioco sono sia di tipo chimico che ﬁsico. I meccanismi di tipo ﬁsico riguardano il fatto che noi stiamo consumando cibo che si accumula nello stomaco e quest’ultimo si gonﬁa aumentando il volume dello stomaco. Grazie all’aumento del volume dello stomaco e quindi ad una distensione delle pareti dello stomaco porta a stimolare i recettori di questo rigonﬁamento (stretch receptions). Si ha anche uno stimolo di tipo chimico perché introducendo alimenti il pH dello stomaco che era acido si alza. Alzandosi il pH richiamo i recettori che si trovano nella parete dello stomaco, i quali trasmettono dei segnali che avvisano l’ambiente che il pH si sta alzando. Questi stimoli vanno a loro volta a trasmettere un segnale di tipo neuro endocrino allo stomaco. Questo è uno dei casi delle eccezioni perché il segnale non parte dal sistema nervoso centrale, ma parte dallo stomaco e arriva allo stomaco e in questo caso si parla di riﬂesso, sempre di tipo neurale. Quindi questi segnali ﬁsici e chimici stimolano quello che è il riﬂesso gastrogastrico, il quale è dovuto all’innalzamento del pH ed alla distensione dello stomaco, vanno a stimolare le secrezioni cellulari. Le secrezioni a@inché preparino le strutture dei macronutrienti ad essere digerite dovranno entrare in contatto con tutto quello che arriva allo stomaco; quindi, il riﬂesso dovrà passare sia attraverso il plesso submucosale per stimolare le secrezioni cellulari, sia attraverso quello mesenterico a stimolare quella che è il rimescolamento gastrico per fare in modo che il contenuto dello stomaco non sia statico, ma in movimento e che sia in continuo contatto con le secrezioni cellulari. Continua la stimolazione della gastrina prodotta dalle cellule G che attraverso la circolazione va in tutto il corpo e che ritorna anche allo stomaco dove le cellule mucose, parietali e principali avranno il recettore della gastrina, per cui a sua volta avrà a stimolare la secrezione delle cellule gastriche. Da una parte le cellule G vengono stimolate dal riﬂesso gastrogastrico alla produzione di gastrina, ma dall’altra la gastrina che è stata prodotta nella fase cefalica va a sua volta a stimolare la secrezione delle cellule dello stomaco. Alla ﬁne di questa fase il bolo viene trasformato in chimo FASE INTESTINALE La fase intestinale inizia quando il chimo inizia a sgocciolare nel bulbo duodenale. La sua presenza nel bulbo inizia ad attivare meccanismi di inibizione. Abbiamo solo meccanismi inibitori dell’attività gastrica. Il chimo attraverso lo sﬁntere pilorico arriva nel bulbo duodenale, avendo stimoli di stretch e quindi le pareti inizieranno a distendersi. Questo meccanismo di stretch va a stimolare un altro riﬂesso che in questo caso è il riﬂesso enterogastrico perché partirà dall’intestino che riceve il chimo e va a stimolare alcuni meccanismi nello stomaco. Non avremo solo stimoli di tipo chimico, ma anche ﬁsico. Il chimo che arriva sarà acido quindi l’abbassamento del pH nel duodeno a sua volta va a stimolare il riﬂesso insieme allo stretch. Gli stimoli andranno ad inibire i rimescolamenti gastrici, quindi andranno ad inibire questi movimenti attraverso il plesso mienterico della tonaca muscolare; invece, attraverso il plesso submucosale andrà ad inibire le secrezioni cellulari. Nell’intestino abbiamo degli stimoli di tipo endocrino che grazie alla presenza di proteine, lipidi e carboidrati vengono stimolate a produrre altri ormoni, in particolare la presenza di lipidi va a stimolare la sintesi di colecistochinina (CCK) che a sua volta ritornerà allo stomaco e andrà ad inibire la secrezione delle cellule gastriche. la CCK va a stimolare la contrazione della cistifellea perché essendo sintetizzata grazie alla presenza di lipidi va a preparare i meccanismi che saranno necessari alla sintesi dei lipidi, rilasciando acidi e Sali biliari nell’intestino in modo tale che quando i lipidi raggiungeranno la ﬁne del duodeno saranno pronti per la loro digestione. Il GIP (peptide gastrointestinale) viene stimolato dalla presenza di carboidrati e va a sua volta torna allo stomaco e va ad inibire anch’esso le cellule dello stomaco, andrà a ridurre la produzione di HCl e pepsina. Il GIP era stato deﬁnito petide insulinotropico perché va a stimolare la produzione di insulina per preparare l’organismo ai meccanismi che andranno ad innalzare la glicemia dovuti all’assorbimento del glucosio che sta arrivano all’intestino. Il terzo ormone che entra in gioco è la secretina che andrà ad inibire la secrezione delle cellule e la sua produzione viene stimolata dall’abbassamento del pH. Come inibiscono le secrezioni cellulari questi ormoni inibiscono anche la peristalsi dello stomaco. INTESTINO TENUE Le principali funzione dell’intestino sono: 1. Digestione del chimo 2. Assorbimento dei nutrienti MORFOLOGIA Le parti dell’intestino tenue sono il duodeno, il digiuno e l’ileo che si inserisce attraverso la valvola ileocecale nell’intestino crasso. Istologicamente partendo la parte più interna verso l’esterno abbiamo la tonaca seriosa e poi c’è la parte muscolare con muscolatura circolare e muscolatura longitudinale, sottomucosa e la parte della mucosa nelle sue tre parti. L’estroﬂessione verso l’esterno è la tunica ripiegata per massimizzare l’assorbimento dei nutrienti. I ripiegamenti si dividono in tre gradi di ripiegamento. Il primo grado è la plica che consiste nel ripiegamento/estroﬂessione verso l’esterno della sottomucosa e della mucosa. Le estroﬂessioni più piccole rappresentano il secondo grado di estroﬂessione che sono i villi intestinali, i quali rivestono tutta la parete intestinali e sono l’estroﬂessione della mucosa. Il terzo grado di estroﬂessione sono i microvilli (i puntini neri), i quali sono estroﬂessioni della membrana cellulare delle cellule intestinali. Sotto ogni villo intestinali avremo l’arteriola che si andrà a diramare in capillari arteriosi, le venule che si dirameranno in capillari venosi che oltre a raccogliere il sangue deossigenato raccolgono anche tutti i nutrienti che vengono assorbiti e che quindi andranno a costituire tutto il sistema portale è la circolazione speciﬁca dell’apparato digerente che parte da quest’ultimo ﬁno ad arrivare al fegato. Sotto ogni villo abbiamo anche i plessi mesenterico e submucosale, per ultimo abbiamo un dotto linfatico che è necessario per il trasporto dei grassi assorbiti e che non entreranno nel sistema portale, ma solo proteine e carboidrati. Abbiamo anche delle zone più basse cioè delle ‘introﬂessioni. Le cellule più scure sono le cellule principali dell’intestino gli enterociti la cui membrana cellulare si estroﬂette a formare l’orletto a spazzola (Brush border). Gli enterociti sono deputati all’assorbimento dei nutrienti. Ci sono poi delle cellule caliciformi (globet celles) che servono per la secrezione di muco, l’altro tipo di cellule che abbiamo sono quelle di tipo enteroendocrino che servono per sintetizzare e secernere alcuni ormoni. I villi avranno delle introﬂessioni: le cripte di Lieberkuhn. Queste ultime non avranno gli enterociti, quindi, non assorbiranno i nutrienti, ma avremo comunque cellule enteroendrocrine per secernere i mediatori ormonali e avremo sempre cellule caliciformi per produrre muco, in più avremo altri due tipi di cellule: le cellule granulose di Paneth, che hanno la funzione di produrre sostanze antibatteriche come il lisozima e le cellule indiJerenziate che sono la caratteristica principale delle cripte e dell’intestino perché producono cellule staminali. Quest’ultime sono molto importanti perché possono essere di@erenziate in qualsiasi tipo di cellula e l’organismo perde le cellule staminali con lo sviluppo. Nell’intestino permangono alcune cellule staminali che si possono di@erenziare nel tipo di cellule che troviamo nell’intestino, sono cellule che si di@erenziano nelle cellule dell’intestino perché è soggetto al dilavamento dovuto a processi meccanici che causano lesioni e dilavano le cellule. Per evitare che si perda la membrana e quindi la permeabilità che abbiamo nell’intestino le cellule a seconda della necessità possano di@erenziarsi nel tipo di cellule di cui si ha bisogno. Gli enterociti vengono deﬁniti cellule polarizzate ovvero ha una membrana basale o baso laterale e una membrana apicale. La barriera intestinale è mantenuta anche dalle giunzioni cellulari che permettono che non ci sia passaggio attraverso gli spazi che ci possono essere tra due cellule adiacenti di macromolecole che porterebbero a processi inﬁammatori. Nell’intestino arrivano due dotti alla ﬁne del duodeno si inseriscono il dotto epatico che arriva dal fegato e il dotto pancreatico che arriva dal pancreas. Entrambi si congiungono nell’intestino e riversano il loro contenuto attraverso l’ampolla di Vater. I due dotti arrivano allo stesso punto dell’intestino intersecandosi e questo è il motivo per il quale se uno so@re di calcoli biliari alla cistifellea può andare incontro alla pancreatite perché i Sali biliari che si formano nella cistifellea riversano il loro contenuto all’interno del dotto biliari. I calcoli vanno a bloccare l’ingresso del dotto pancreatico possono risalire e ﬁnire nel pancreas inﬁammandolo. Se si so@re di calcoli si deve evitare di mangiare grassi perché gli acidi e i Sali biliari devono sintetizzarli. Gli enterociti sono cellule polarizzate che ha una membrana basolaterale e una membrana apicale dove ci sono i microvilli. La membrana apicale è verso il lume intestinale, mentre quella basolaterale sarà rivolta verso l’interno dell’organismo, infatti, al di sotto passa il vaso sanguigno. Sulla membrana apicale si trova il trasportatore di glucosio della membrana intestinale il SGLT1che è un trasportatore attivo secondario e funziona grazie ad un cotrasporto del sodio. C’è cotrasporto del sodio anche se è il principale catione extracellulare perché la pompa sodio-potassio che si trova sulla membrana dell’enterocita crea un gradiente di concentrazione e quindi uno sbilanciamento di gradiente perché la pompa portando energia fa uscire il sodio entra potassio e quindi per ribilanciare il sodio, il glucosio viene cotrasportato insieme al sodio. Trasporto attivo per la pompa che crea un gradiente di sodio e SGLT1 che è il trasportatore attivo secondario del glucosio cotrasporta il sodio all’interno della cellula. Il glucosio che è stato assorbito dall’enterocita attraverso il SGLT1 deve poi uscire; visto che la concentrazione di glucosio all’interno della cellula è molto alta, può uscire senza bisogno di un trasportatore attivo secondario, può uscire direttamente con un trasportatore passivo ed andare nel circolo portale, che è il GLUT2. L’enterocita è deputato, attraverso il gradiente di concentrazione, a fare uscire il glucosio che è stato assorbito verso la circolazione portale. L’enterocita essendo una cellula polarizzata in alto ha il trasportatore di glucosio SGLT1, trasportatore attivo secondario; in basso ha il trasportatore di glucosio GLUT2, trasportatore facilitato/passivo. MOTILITA’ DELL’INTESTINO TENUE Si ha una peristalsi che porta il chimo all’intestino crasso e una peristalsi in testa all’intestino. Nell’intestino tenue il cibo rimane per molte ore perché deve essere digerito molto bene in modo tale da favorire l’assorbimento di tutti i nutrienti presenti nell’alimento. Per mescolare bene tutto il contenuto dell’intestino tenue ci siamo sviluppati con una sorta di peristasi inversa: abbiamo peristasi contrattiva e peristasi longitudinale, il cibo va avanti e indietro e viene contratto, e quello che viene fatto complessivamente è agitare il cibo in modo tale da favorire che tutti i tamponi che vengono rilasciati dal pancreas riescano ad interagire bene con tutti i nutrienti presenti all’interno del lume, e per fare questo abbiamo movimenti di contrazione e movimenti longitudinali che vanno verso avanti ma che vanno anche verso il dietro (peristasi inversa). INTESTINO CRASSO L’intestino crasso si va a inserire direttamente alla ﬁne dell’ileo grazie alla valvola ileocecale. Ha tre funzioni principali: 1. Fermentazione dei substrati indigeriti (la ﬁbra perché non abbiamo gli enzimi per scindere i legami di tipo beta e la microﬂora) anche le proteine ma in particolare la ﬁbra (la sua fermentazione porta alla formazione di gas, metano e idrogeno principalmente, ma anche di acidi, acidi grassi a corta catena). Questi sottoprodotti, in particolare gli acidi grassi a corta catena, sono fondamentali. Non tutto viene assorbito a livello del tenue e, quello che non viene assorbito, passa nel crasso dove verrà fermentato dal microbiota colonico. Il microbiota produce molecole che possono essere potenzialmente beneﬁche per noi, ma possono essere anche potenzialmente dannose per l’uomo, e soprattutto è in grado di interagire con tutto quello che non viene digerito (è in grado di fermentare la ﬁbra per produrre acidi grassi a corta catena: fermentazione saccarolitica). Una delle funzioni dell’intestino crasso è di fermentare substrati non digeriti, in particolare la ﬁbra (anche le proteine, ma in particolare la ﬁbra) per produrre acidi grassi a corta catena ad opera del microbiota colonico. 2. Assorbimento di acqua e Sali minerali: l’intestino crasso è in grado di assorbire cose che il tenue non è in grado di assorbire: acqua (assorbe acqua che contribuisce alla formazione delle feci), sali minerali (principalmente sodio, calcio e potassio), e anche certe vitamine (vitamina K). 3. Evacuazione (Quello che noi andiamo ad evacuare è una cosa solida che non c’entra niente con quello che avevamo nel tenue che era una pappa. Questo perché l’acqua è stata assorbita e tutta la peristasi dell’intestino crasso è impuntata sull’evacuare) L’ultima parte dell’intestino tenue è l’ileo. La prima parte dell’intestino crasso (o colon) è il cieco che comunicano attraverso la valvola ileo cecale (è la valvola che permette il passaggio dal tenue al crasso). A sinistra del cieco si trova l’appendice, che non è una parte fondamentale del nostro colon ma ha una composizione per quanto riguarda il microbiota colonico molto simile a quello che è il microbiota colonico del resto del colon (la composizione del microbiota dell’appendice è praticamente identica alla composizione del microbiota del colon; quando si fanno cure con antibiotici, queste possono dare diarrea e vengono dati i fermenti lattici per evitare la diarrea, questo perché l’appendice non è vascolarizzata e un trattamento antibiotico non colpisce l’appendice e di conseguenza non va ad uccidere i microrganismi presenti nell’appendice ma va ad uccidere i microrganismi presenti nel resto del colon e si pensa che la ricolonizzazione del colon, dal punto di vista del microbiota, parta dall’appendice). Poi troviamo la maggior parte del colon, che contiene cinque parti in più: quattro sono nomiate come colon ascendente, colon trasverso, colon discendente e colon sigmoideo; poi troviamo il retto. Tutta la cavità addominale è drenata dalla circolazione portale, tutto tranne il retto. Infatti, il retto non è vascolarizzato. Sostanze assorbite nel colon: elettroliti (=minerali: principalmente sodio e potassio); ammoniaca perché una parte delle proteine arriva al colon e viene fermentata e, nella fermentazione, producono ammoniaca che viene dall’urea e che troviamo in circolo a livello sanguineo (quindi, una parte dell’urea che troviamo a livello urinario è l’urea che è stata assorbita a livello di colon); acidi grassi a corta catena (acetico, propionico e butirrico; l’acetico e il propionico sono in grado di entrare in modo e@icacie all’interno della circolazione sanguinea, invece il butirrico di solito si ferma a livello di epitelio intestinale e serve come substrato energetico per il colonocita. Vuol dire che il butirrico è in grado di essere utilizzato per le cellule coloniche per produrre energia). La ﬁbra non viene assorbita, ma viene fermentata in prodotti che vengono assorbiti che possono dare energia al nostro organismo. Ed è per questo che la ﬁbra viene contata come substrato energetico seppur non sia un substrato energetico della categoria di quelli che sono i tre grandi nutrienti (proteine, lipidi e carboidrati); acqua: il colon riceve dal tenue circa 500-1500 ml di acqua che riassorbe (acqua nelle feci 50-100 ml) MORFOLOGIA DELL’INTESTINO CRASSO Nell’intestino crasso si hanno delle introﬂessioni della mucosa. Questa introﬂessione della mucosa del colon viene chiamata ghiandola intestinale (o ghiandola colonica), chiamate anche cripte. All’interno della membrana mucosale dell’epitelio colonico si trovano quattro tipi di cellule: Colonociti, che sono le cellule deputate all’assorbimento principalmente di acqua, di elettroliti, di acidi grassi a corta catena e di ammoniaca (tutto quello che viene assorbito a livello colonico). Anche in questo caso, come nel caso degli enterociti, sono cellule polarizzate: hanno una testa, parte apicale, deputata all’assorbimento, e hanno una coda, parte vaso laterale, deputata al rilascio delle sostanze assorbite verso la circolazione portale. Hanno anche loro una sorta di orletto a spazzola (piccolo). Il colonocita è come l’enterocita, ma con una parte di assorbimento meno sviluppata nel lato apicale (l’orletto a spazzola che troviamo nel colonocita è molto meno sviluppato di quello che troviamo nell’enterocita); Cellule caliciformi, che producono muco e glicoproteine con la ﬁnalità di proteggere l’intestino crasso; Cellule indiVerenziate. Questa è una zona in cui l’alimento rimane per anche 24 h tutti i giorni e, oltre al passaggio ﬁsico dell’alimento che comincia ad essere solido: il chilo a livello intestinale è una pappa, che condiziona meno la struttura di qualsiasi superﬁcie, invece le feci cominciano ad essere più compatte e l’e@etto ﬁsico che hanno sulle cellule del colon è molto più drammatico perché c’è una maggiore resistenza ﬁsica e, di conseguenza, c’è un maggior danno cellulare a livello di colon rispetto a livello dell’intestino tenue (la prevalenza di tumori al colon retto è molto maggiore rispetto a quella dell’intestino tenue perché i danni sono maggiori e l’attività cellulare, per quanto riguarda la rigenerazione di nuove cellule, è molto più importante ed è a carico delle cellule indi@erenziate); Cellule enteroendocrine, che rilasciano ormoni all’interno della circolazione portale (che arriveranno poi al fegato e, di conseguenza, poi all’intero organismo). Gli ormoni che troviamo a livello colonico hanno una funzione importante nel controllo di quello che succede a monte (meccanismo di controllo endocrino): ci sono dei mediatori che vengono rilasciati a livello colonico e che vanno in circolazione e quando arrivano alle cellule stomacali e alle cellule intestinali, indicano al corpo com’è la situazione nel colon (es. se nel colon si ha un tappo indicano di non mangiare e di aspettare prima l’evacuazione). Le cellule sono le stesse di quelle che si trovano nel tenue, con una struttura più semplice perché non avendo estroﬂessioni della sottomucosa e della mucosa della membrana cellulare, ma troviamo soltanto introﬂessioni. MECCANISMI DI PROPULSIONE E SEGMENTAZIONE: PERISTALSI Abbiamo anche in questo caso abbiamo dei movimenti di peristalsi sia di tipo propulsivo che non propulsivo. Le peristalsi propulsive sono contrazioni della tonaca muscolare per permettere al chilo di essere portato nella zona rettale per l’evacuazione. Sono contrazioni che si spostano in senso caudale (peristalsi e movimenti di massa) e in senso cefalico (peristalsi retrograda). Spingono il contenuto intestinale avanti e indietro. I meccanismi non propulsivi che permettono al materiale digerito di entrare in contatto il più possibile con il microbiota presente nell’intestino crasso. Abbiamo circa 1012 cellule batteriche per grammo. GHIANDOLE: FEGATO E PANCREAS FEGATO Le funzioni del fegato sono legate anche alla sua posizione. Il fegato è posizionato alla ﬁne della circolazione portale (sistema circolatorio che circonda tutti gli organi presenti nella cavità addominale); tutto quello che viene assorbito ﬁnisce nel fegato. Le funzioni del fegato sono molteplici e varie: - Detossiﬁcazione. Dobbiamo detossiﬁcare tutto quello che il nostro organismo riconosce come tossico. Tossico signiﬁca che l’organismo non sarebbe in grado di gestirlo in modo e@iciente se non viene modiﬁcato e quindi ci deve essere qualcosa che rende le cose, che sono state assorbite ma che potrebbero essere tossiche per l’organismo, innocue o il più innocue possibili. Il fegato è in grado di detossiﬁcare tantissime molecole, ma non è in grado di farlo con tutte (in acuto o cronico). Il fegato detossiﬁca bio-trasformando (la detossiﬁcazione è una bio-trasformazione per rendere innocua una molecola); - Bio-trasformazione. Un esempio di molecole bio-trasformate è l’etanolo perché la maggior parte dell’etanolo viene bio-trasformato a livello epatico (da etanolo ad acetaldeide e da acetaldeide ad acetato). Il processo della maggior parte della bio- trasformazione dell’etanolo all’interno del nostro organismo avviene a livello epatico passando verso molecole più innocue. Un altro esempio di molecole bio-trasformate è la ca@eina. La ca@eina viene metabolizzata nel fegato. Le molecole bio-trasformate vengono chiamate molecole xenobiotiche (esterne all’organismo). La maggior parte delle bio-trasformazioni che fa il fegato sono legate alla trasformazione delle molecole xenobiotiche. Il fruttosio viene assorbito attraverso il trasporto passivo a livello dell’intestino tenue e arriva al fegato attraverso la circolazione portale e nel fegato viene trasformato in glucosio (il fegato isomerizza il fruttosio in glucosio) in modo tale da poterlo utilizzare come substrato energetico nel metabolismo ossidativo; - Sintesi. Oltre al fruttosio, il fegato sintetizza anche altre molecole, come le proteine plasmatiche, i carboidrati (abbiamo detto che il fegato isomerizza il fruttosio in glucosio e poi il fegato, con questo glucosio, sintetizza il glicogeno attraverso la glicogeno sintesi), i fattori della coagulazione (ad esempio l’etanolo può danneggiare il fegato e di conseguenza danneggia anche la capacità di produrre fattori della coagulazione), l’urea (forma sotto il quale viene trasformato l’azoto per essere eliminato), i lipidi (sintesi dei lipidi che portano alla produzione di colesterolo o alla sintesi ex novo degli acidi grassi) e la bile (il fegato sintetizza acidi e sali biliari partendo dal colesterolo, colesterolo che ha sintetizzato sempre il fegato); - Stoccaggio. Il fegato fa stoccaggio di glicogeno, che serve anche per regolare il metabolismo dei carboidrati (quando il pancreas dice all’organismo che c’è bisogno di produrre più glucosio, sta dicendo al fegato di rilasciare il glucosio che è stato stoccato sotto forma di glicogeno). Il fegato, oltre al glicogeno, fa stoccaggio anche di riserve di ferro in diverse forme con la ﬁnalità di avere ferro a disposizione per quelle cellule che hanno bisogno di ferro (la cellula classica che ha bisogno di ferro è l’emoglobina). Se la quantità di sottoprodotti del metabolismo del ferro stoccati nel fegato è elevata, si parla di malfunzionamento epatico (che viene deﬁnito ittero, che è una mancata capacità dello stomaco di gestire in modo e@iciente i sottoprodotti del metabolismo del ferro). I sottoprodotti del ferro derivano dagli eritrociti senescenti (cioè dai globuli rossi che stanno morendo, quando questi globuli rossi passano per il fegato vengono fagocitati dalle cellule epatiche per essere convertiti in forme più disponibili di ferro; perciò il punto ﬁnale di stoccaggio e il punto iniziale di fagocitosi sono inter-relazionati); - Fagocitosi. Il processo mediante il quale una cellula ingerisce materiale extracellulare (endogeno o esogeno), racchiudendolo in invaginazioni della sua membrana citoplasmatica. STRUTTURA DEL FEGATO Macroscopicamente il fegato è costituito da due lobi (il lobo destro e il lobo sinistro) e da quattro tubature: tre sono di tipo vascolare (l’arteria che viene dalla circolazione generale e arriva al fegato, la vena che esce dal fegato per andare nella circolazione generale, e la vena che viene dalla circolazione portale e arriva al fegato) e uno è un condotto di drenaggio (è il condotto che va verso la cistifellea, dove viene stoccato la bile attraverso il dotto biliare). Il fegato è così vascolarizzato perché ha bisogno di sostanze che arrivino in particolare l’ossigeno per il metabolismo ossidativo, ma anche di sostanze che vengono veicolate al di fuori della ghiandola. L’arteria che viene dalla circolazione (sistema a@erente) generale e arriva al fegato, porta ossigeno al fegato e viene chiamata arteria epatica (è la porta di entrata dell’ossigeno nel fegato). La vena che esce dal fegato si chiama vena epatica (sistema e@erente) e trasporta la CO2 della circolazione cellulare fuori dal fegato, ma non solo CO2, anche tutto quello che viene prodotto dal fegato e che deve essere mandato nella circolazione generale. Di conseguenza, è attraverso la vena epatica che esce tutto quello che viene trasformato nel fegato (è come la porta di uscita del fegato). La porta di ingresso di tutto quello che viene assorbito è la vena porta. La vena portale (sistema a@erente) manda al fegato tutto quello che è stato assorbito negli altri organi (stomaco, tenue e crasso). Il dotto biliare ha due canali uno che raccoglie le sostanze nella cistifellea e uno che porta i Sali biliari nell’intestino tenue. Ogni lobo del fegato è fatto di lobuli. I lobuli sono strutture molto piccole che sono fatte a forma di prisma a base esagonale e ogni prisma è autonomo nelle sue funzioni perché presenta le quattro tubature. Queste quattro tubature le troviamo: - tre in periferia (triade epatica). La triade è l’insieme dei tre tubature (l’arteriola epatica, la venula portale e il dottulo biliare); - una nel centro del lobulo, che è la venula centrale (o venula epatica). Ogni venula centrale si unirà alle altre per formare alla ﬁne quella che è la vena epatica. Abbiamo due vasi e@erenti (venula epatica e dottuli biliari) e due a@erenti (arteriola epatica e venula portale). L’arteriola epatica e la venula centrale sono due condotti a@erenti che arrivano al fegato: l’arteriola epatica trasporta sangue ossigenato che viene dai polmoni e dal cuore, mentre la venula epatica trasporta tutti quei nutrienti che sono stati assorbiti nello stomaco, nell’intestino tenue e nell’intestino crasso. Il ﬂusso di sangue va dalle cellule esterne verso le cellule che sono più all’interno verso la venula epatica. Tutto quello che entra dall’esterno passa attraverso le cellule verso l’interno, passando attraverso le cellule verso l’interno, per uscire attraverso la venula centrale, le cellule riescono a metabolizzare tutto quello che sta arrivando (arriva ossigeno per fare la respirazione cellulare e, di conseguenza, abbiamo un metabolismo anaerobico nella periferia di queste strutture e metabolismo prevalentemente aerobico all’interno perché le prime cellule cominciano a prendere l’ossigeno disponibile non lasciando ossigeno per le cellule che sono più all’interno che per sopravvivere e@ettuano metabolismo anaerobico). Queste cellule stanno trasformando tanti prodotti e stanno producendo CO2, per via della respirazione cellulare, tutti questi sottoprodotti del metabolismo delle cellule epatiche ﬁniscono nella venula portale. Ed è così che il fegato tutti i giorni metabolizza tutto quello che viene dalla circolazione generale attraverso l’arteriola epatica e tutto quello che viene dall’assorbimento dei nutrienti a livello gastrointestinale attraverso la venula portale. I dottuli biliari (che poi formano il dotto biliare) sono tubature che raccolgono gli acidi e i sali biliari che producono gli epatociti. Questi acidi e sali biliari vanno dal dottulo biliare al dotto biliare e dal dotto biliare vanno alla cistifellea, che è quella sacca che raccoglie tutti gli acidi e sali biliari che saranno disponibili per il metabolismo dei lipidi quando arriverà il momento di digerire i lipidi. Il 70% degli epatociti sono circondati di venule e di arteriole perché dobbiamo avere una superﬁcie di scambio molto importante (qua è dove si ha il massimo scambio di sostanze nel nostro organismo) e, di conseguenza, bisogna che ogni cellula sia esposta quasi al completo (al 70%) al sangue in modo tale che tutta la superﬁcie dell’epatocita sia esposta alle sostanze nutritive che deve trasformare. Il fegato è in grado di produrre colesterolo e di trasformarlo in acidi biliari e successivamente in sali biliari (che servono per l’emulsione dei lipidi e, di conseguenza, per la loro digestione). CISTIFELLEA La cistifellea è posizionata di ﬁanco al fegato, ed è una sacca di contenimento di colore verde/verde scuro. Quando arriveranno i lipidi la cistifellea comincerà a pulsare e a rilasciare il suo contenuto all’interno del lume intestinale attraverso il dotto biliare. Quando arriva lo stimo alla cistifellea in seguito all’arrivo dei lipidi a livello duodenale parte un segnale, la colecistochinina, che dice alla cistifellea che bisogna cominciare a digerire i lipidi e, di conseguenza, la cistifellea pulsa rilasciando il suo contenuto all’interno del lume intestinale; la cistifellea, pulsando, manda attraverso il dotto biliare i sali e gli acidi biliari direttamente al lume rilasciandoli nell’ampolla di Vater (è lo stesso punto in cui ﬁniscono il dotto pancreatico e il dotto biliare). Si può sopravvivere anche senza cistifellea, si avrà una peggiore digestione dei lipidi che, dal punto di vista nutrizionale, di solito non comporta nessun problema, ma può comportare certi disturbi gastrointestinali. Il nostro organismo è molto e@iciente nel riutilizzare gli acidi e i sali biliari e, attraverso il recircolo enteroepatico, gli acidi e i sali biliari vengono assorbiti e vengono trasportati attraverso la circolazione portale al fegato, dove rimangono nuovamente a disposizione per gli epatociti per produrre nuovamente nuovi acidi e sali biliari che saranno disponibili per il prossimo pasto. Quindi, il recircolo enteroepatico è il processo che coinvolge l’assorbimento di queste molecole a livello di intestino tenue per riportarle al fegato e poi il fegato nuovamente le rilascerà nella parte superiore dell’intestino tenue a livello dell’ampolla di Vater per favorire tutti i processi a cui quelle molecole sono deputate (nel caso speciﬁco degli acidi e dei sali biliari, quando vengono liberati a livello dell’ampolla di Vater inizia la digestione dei lipidi; quando la digestione dei lipidi è ﬁnita, queste molecole vengono nuovamente rese disponibili all’organismo e vengono assorbite a livello di intestino tenue, vengono trasportate al fegato attraverso la vena portale e poi saranno disponibili per gli epatociti per fare quello che devono fare). PANCREAS Il pancreas è un organo in cui troviamo cellule che producono ormoni (pancreas endocrino) e cellule che producono enzimi e tamponi (pancreas esocrino) e, di conseguenza, avrà una funzione digestiva e una funzione metabolica. Quindi, verso l’esterno vengono liberati enzimi e tamponi, mentre verso l’interno vengono liberati ormoni. Il pancreas è posizionato di ﬁanco al fegato e allo stomaco in posizione trasversale all’interno del nostro addome. Il pancreas presenta dei lobuli, che sono piccole escrescenze che contengono tutte e due le componenti del pancreas (la componente esocrina e la componente endocrina). Quindi, all’interno di ogni lobulo abbiamo cellule deputate all’attività esocrina e cellule deputate all’attività endocrina. A livello del pancreas troviamo: - Cellule esocrine, che si presentano in strutture chiamate acini (o acini pancreatici). Sono strutture ben deﬁnite e hanno forma di trancio di pizza. Queste cellule producono tamponi per mantenere a pH ﬁsiologico gli enzimi e producono gli enzimi coinvolti nella digestione dei carboidrati (principalmente a-amilasi pancreatica), nella digestione dei lipidi (lipasi, fosfolipasi, colesterolesterasi) e nella digestione delle proteine (endopeptidasi: tripsina, chimotripsina ed esopeptidasi: carbossipeptidasi ed elastasi). Queste cellule rilasciano i loro prodotti attraverso dei piccoli dottuli pancreatici e ﬁniranno nel dotto pancreatico (il dotto pancreatico ﬁnisce a livello dell’ampolla di Vater rilasciando il suo contenuto nel lume intestinale). - Cellule endocrine, che sono cellule deputate alla produzione di ormoni che vengono rilasciati in piccoli capillari venosi che poi andranno a ﬁnire in una vena che ﬁnirà nel fegato. Le cellule endocrine sono costituite da strutture, che vengono chiamate isole pancreatiche (o isole di Langerhans), che sono strutture molto ben deﬁnite in cui troviamo diversi tipi di cellule (cellule alfa, cellule beta, cellule gamma, cellule delta, e cellule epsilon). Le cellule alfa e le cellule beta sono le componenti principali delle isole pancreatiche. Queste cellule vengono di@erenziate dal punto di vista dei nomi perché hanno funzioni diverse: le cellule alfa producono glucagone e sono circa il 15-20% delle cellule che troviamo nelle isole di Langerhans, mentre le cellule beta producono insulina e sono circa il 60-70% delle cellule che compongono le isole di Langerhans. Quindi, abbiamo cellule alfa che producono glucagone e cellule beta che producono insulina, e rilasciano il loro contenuto all’intero di vasi sanguinei e ﬁnisce nel fegato per poi essere distribuito nel resto dell’organismo. Pancreas esocrinoà liberare enzimi e tamponi. Tamponi per mantenere il pH che serve agli enzimi per svolgere la loro funzione (pH ﬁsiologico); gli enzimi che vengono prodotti sono l’a-amilasi pancreatica per la digestione dell’amido, la tripsina, chimotripsina, carbossipeptidasi ed elastasi per la digestione delle proteine, e la lipasi, fosfolipasi e colesterolesterasi per la digestione dei lipidi. Pancreas endocrinoàprodurre ormoni: insulina e glucagone. L’insulina viene prodotta nel momento in cui si ha un innalzamento della concentrazione di glucosio a livello ematico (parliamo di stato postprandiale). Il glucagone viene prodotto nel momento in cui non c’è glucosio ematico in abbondanza e bisogna quindi produrlo (parliamo di stato post assorbitivo). Stato postprandiale è quello che si instaura in seguito ad un pasto e, dal punto di vista ﬁsiologica, si ha un aumento di glucosio e viene prodotta insulina per controllare gli alti valori di glucosio. Questo stato dura indicativamente tre ore. Quando i valori di glucosio tornano a livelli basali, si parla già di stato postassorbitivo, in cui quello che si va a fare è produrre pian pianino glucosio disponibile. E il glucagone, appena iniziano a calare le concentrazioni di glucosio, stimola la produzione e il rilascio di glucosio a livello ematico. Questo è un processo che avviene principalmente di sera perché avviene con il digiuno. L’insulina umana è un polipeptide (è una proteina). È una proteina che viene sintetizzata come catena polipeptidica e poi, attraverso una serie di passaggi, viene attivata. Quello che si sintetizza è la preproinsulina, che una volta che acquisisce la sua conformazione terziaria viene chiamata proinsulina e poi, attraverso una serie di peptidasi, viene prodotta la forma attiva che è l’insulina. L’insulina nel nostro corpo controlla principalmente i livelli di glicemia (il nostro corpo deve essere sempre circa tra 4,5-5 m mol/L di glicemia per svolgere in modo adeguato tutte le sue funzioni; e per far si che si mantengano queste condizioni, bisogna che ci sia qualcosa che controlli che quelle condizioni vengano rispettate, ed è principalmente l’insulina insieme alla sua controparte, il glucagone). Quando si hanno basse concentrazioni di glucosio nel sangue, quello che bisogna fare è produrre glucosio; produciamo glucosio dal glicogeno ed è il glucagone che va a dire alle cellule che contengono glicogeno (fegato, muscoli e tessuto adiposo) che c’è bisogno di produrre glucosio. Il fegato, i muscoli e il tessuto adiposo, quando c’è troppo glucosio e@ettuano o processi catabolici (glicolisi: catabolizzano il glucosio per produrre energia) o processi anabolici (se in quel momento non si ha bisogno di energia è inutile produrre ulteriore energia che non ci serve a nulla, quindi, per abbassare le concentrazioni di glucosio, l’organismo va a stoccare le molecole di glucosio attraverso processi di sintesi del glicogeno: glicogenosintesi). Come entra l’insulina nelle cellule? Sulla membrana plasmatica delle cellule dei muscoli e del tessuto adiposo esprimono sempre un recettore per l’insulina (che non è altro che una proteina transmembrana) e, quando arriva l’insulina, cambia conformazione e attiva a cascata una serie di processi che comportano la traslocazione del GLUT4 verso la membrana cellulare. Questo perché il glucosio da solo non può entrare nella cellula perché, per entrare nella cellula, ha bisogno di un trasportatore (che è il GLUT4 per le cellule muscolari e per gli adipociti, chiamato anche trasportatore insulino sensibile perché è sensibile alle concentrazioni di glucosio perché, in seguito a certe concentrazioni di insulina, questo trasportatore si trasloca nella membrana cellulare e, quando il trasportatore è sulla membrana cellulare e le concentrazioni di glucosio all’esterno sono adeguate, permette l’ingresso del glucosio nella cellula ed è qua dove avvengono i processi di glicolisi e di glicogenosintesi; per le cellule del fegato è il GLUT2). Abbiamo bisogno di controllare la quantità di glucosio in circolo perché il glucosio in alte concentrazioni è tossico: il glucosio è un osmolita e può condizionare il rapporto di acqua all’interno della cellula; inoltre, il glucosio può formare dei complessi con delle proteine glicosilandole (glicosilazione delle proteine: complessazione di una proteina con il glucosio) e, quando una proteina viene glicosilata, perde la sua struttura e la sua funzionalità e, per mantenere le proteine funzionanti, non bisogna avere alte concentrazioni di glucosio. Le funzioni dell’insulina sono 3+2 (tre funzioni sono deputate principalmente al metabolismo dei carboidrati e due funzioni che c’entrano con il metabolismo dei lipidi, l’insulina è principalmente deputata al metabolismo dei carboidrati, ma è coinvolta anche in altri processi legati al metabolismo dei lipidi): - Favorisce la traslocazione del GLUT4 nelle membrane delle cellule che hanno una capacità metabolica importante nei confronti del glucosio, come sono le cellule muscolari e gli adipociti (il GLUT4 viene traslocato dalla membrana plasmatica sulla membrana cellulare). Queste cellule fanno glicolisi o glicogenosintesi; - Stimolo della glicolisi (catabolismo); - Stimolo della glicogenosintesi (anabolismo); - Una volta che il glucosio non è più metabolizzato in processi di glicolisi o di glicogenosintesi, l’organismo per ottenere energia trasforma i lipidi. L’insulina dice all’organismo di non metabolizzare i lipidi perché c’è ancora glucosio in circolo (prima andiamo avanti con glucosio e poi con i lipidi, è quello che viene deﬁnito come inibizione della lipasi ormonosensibile; ormonosensibile perché in seguito ad un aumento di insulina smette di fare la sua funzione). - Prepara l’organismo al metabolismo dei lipidi che arriveranno dopo: stiamo metabolizzando lipidi, mangiamo, si inibisce il metabolismo dei lipidi, cominciamo a metabolizzare carboidrati, quando ﬁniscono i carboidrati bisogna ripartire nuovamente con i lipidi; per questa ripartenza dei lipidi bisogna essere pronti e l’organismo, per cominciare a metabolizzare lipidi dovrà sintetizzare lipasi lipoproteiche (lipasi che sono in grado di metabolizzare gli acidi grassi presenti nelle lipoproteine). Questo per l’organismo è uno stress, perché è più facile gestire una cosa alla volta. L’organismo è in grado di gestire questa complessità, però può fare fatica ed è per questo che vengono suggerite delle linee guida per una sana alimentazione. DIGESTIONE E ASSORBIMENTO DEI MACRONUTRIENTI Digestione: insieme dei processi attraverso i quali le molecole ingerite vengono scisse in molecole più piccole da reazioni chimiche catalizzate da enzimi situati nel lume o sulla superﬁcie luminale del tratto gastrointestinale. Risultato: formazione di molecole che posso essere assorbite. Assorbimento: insieme di processi mediante i quali le molecole vengono trasportate prima nelle cellule epiteliali, passano dalla membrana e successivamente nel sangue o nella linfa che drena quella regione. CARBOIDRATI I carboidrati non hanno ruolo strutturale se non quando fanno parte di qualche glicoproteina, ma di solito i carboidrati hanno solo funzione energetica. Sono macromolecole organiche composte da unità monosaccaridiche composte da carbonio, idrogeno e ossigeno. Possono legarsi insieme e formare disaccaridi e polisaccaridi. I tre monosaccaridi rilevanti per l’uomo sono il fruttosio, il glucosio e il galattosio che legandosi tra di loro formano i disaccaridi saccarosio, lattosio e maltosio. I polisaccaridi principali sono i componenti dell’amido rispettivamente amilosio e amilopectina. AMIDO Nell’amido troviamo due strutture, che sono l’amilosio e l’amilopectina. L’amilosio è un polimero a catena lineare (legami a-1,4 glucosidici), l’amilopectina è un polimero con catene ramiﬁcate (legami a-1,4 e a-1,6 in modalità random). L’amilosio è una molecola che si digerisce relativamente in modo facile perché i legami a-1,4 sono più attaccabili; invece, l’amilopectina ha una struttura molto più complessa e i legami a-1,6 sono più inattaccabili (soltanto certi enzimi riescono ad agire su quei legami). Carboidrati più semplici e complessi vanno incontro al processo di digestione. A seconda del grado di complessità della struttura le reazioni saranno più lente (disaccaridi e polisaccaridi) o più veloci (monosaccaridi). Gli enzimi coinvolti nella digestione dei carboidrati si distinguono in due tipologie: enzimi luminali (pancreatici), che è l’a- amilasi pancreatica; ed enzimi epiteliali, presenti nell’epitelio dell’intestino tenue (sono enzimi presenti sulla membrana cellulare dell’enterocita). La degradazione dell’amido inizia nella bocca grazie all’a-amilasi salivare. Si tratta di una endoglucosidasi che ha una certa speciﬁcità ed è in grado di idrolizzare solo i legami a-1,4, l’amido viene così frammentato in catene più corte, ma i legami a-1,6 non vengono scissi. L’a-amilasi, durante la masticazione, viene messa a contatto con i tamponi e durante questo periodo ha catalizzato l’idrolisi dei legami a- 1,4 all’interno della catena glucosidica dell’amido. Quando l’a-amilasi salivare arriva allo stomaco viene inattivata perché, al pH presente, non è in grado di funzionare e viene parzialmente digerita essendo una proteina. Nella fase della digestione intestinale quando arriva nel bulbo duodenale stimola la secrezione di GIP, che da una parte inibiva la secrezione gastrica e dall’altra andrà a stimolare la sintesi dell’insulina. Quando i frammenti di amido arrivano all'intestino tenue a livello dell’ampolla di Vater, si riversano le amilasi secrete dal pancreas (a-amilasi pancreatica che viene secreta all’interno del lume intestinale). L’a-amilasi pancreatica catalizza l’idrolisi dei legami a-1,4 all’interno della catena glucosidica (è quindi una endoglucosidasi). Le strutture che contengono legami a-1,6 non vengono attaccate e vengono prodotte delle strutture più piccole che vengono chiamate a- destrine limite (che sono un insieme di molecole di glucosio in cui è presente almeno un legame a-1-6, di cui l’a- amilasi pancreatica non riesce a catalizzare l’idrolisi). Servono due endoamilasi perché la prima viene digerita dallo stomaco e il tempo di masticazione non è su@iciente a idrolizzare tutti i legami. Oltre alle destrine limite, troviamo anche due dimeri e un trisaccaride: maltosio e isomaltosio, maltotriosio. L’isomaltosio è un isomero del maltosio in cui le molecole di glucosio vengono legati con legami a-1,6. Ciò che fa è produrre oligosaccaridi caratterizzati per catene di glucosio con legami a-1,4, in questo modo produce sia disaccaridi che oligosaccaridi. Il prodotto della degradazione dell’amido è il glucosio, mentre quelli citati sopra sono degli intermedi. Per ottenere glucosio intervengono gli enzimi epiteliali o di membrana, i quali sono quegli enzimi che si trovano sull’epitelio intestinale; quindi, sulla membrana apicale degli enterociti e catalizzano le reazioni che portano alla liberazione di glucosio. Abbiamo principalmente tre enzimi: a-destrinasi (enzima che catalizza l’idrolisi sia di legami a-1,4 che di legami a-1,6, permette il rilascio del glucosio terminale delle a-destrine), maltasi o glucoamilasi o amidoglucosidasi (catalizza l’idrolisi del glucosio terminale di oligosaccaridi, solo a-1,4, quindi solo sulle porzioni lineari dell’amido) e saccarasi (nel caso del dimero saccarosio). Tutti questi sono esoenzimi ciò vuol dire che catalizzano le reazioni di idrolisi alle estremità delle catene polisaccaridiche permettendo il rilascio del glucosio terminale. L’ultimo enzima è b-galattosidasi o lattasi che catalizza la digestione del lattosio. Dalla digestione dei carboidrati otteniamo dei monomeri: glucosio, galattosio e fruttosio. Avendo ottenuto i monomeri ora vanno assorbiti tramite i trasportatori. Il glucosio viene assorbito attraverso un trasportatore di glucosio molto speciﬁco con trasportatore attivo secondario, chiamato SGLT1. L’SGLT1, in concorso con due molecole di sodio, fa entrare una molecola di glucosio all’interno della cellula. Il fruttosio viene assorbito attraverso un carrier di fruttosio, chiamato GLUT5, il quale è un trasportatore passivo, non ha bisogno di energia si trova sempre sulla membrana dell’enterocita. Questo enzima si associa alla saccarasi e che ha una Km (concentrazione di substrato alla quale la velocità è pari a ½ della velocità massima) abbastanza elevata, ma più elevata ancora è il GLUT2 perché le concentrazioni del glucosio nell’enterocita sono molto alte e deve uscire il più velocemente possibile e non si deve saturare velocemente. Il galattosio entra nella cellula nello stesso modo in cui entra il glucosio, attraverso SGLT1. SGLT1, per il glucosio e il galattosio, e il GLUT5, per il fruttosio, sono i trasportatori di glucosio che troviamo all’interno dell’orletto a spazzola dell’enterocita. Il GLUT5 si trova di ﬁanco alla saccarasi perché il fruttosio viene dal saccarosio e viene rilasciato per via dell’attività della saccarasi e, di conseguenza, la saccarasi idrolizza il glucosio e il fruttosio, e il fruttosio rimane libero e subito dopo c’è il GLUT5 che lo fa entrare per trasporto passivo. Il GLUT2 si trova sulla membrana basolaterale dell’enterocita e che permette la fuoriuscita del glucosio che va nel sistema portale e poi successivamente al fegato. I trasportatori del glucosio appartengono tutti alla famiglia del GLUT (GLUT1, 2, 3, 4, 5) e che a seconda della loro posizione avranno assegnato un numero di@erente. Il trasportatore che permette l’ingresso all’interno del fegato è sempre espresso come GLUT2, quest’ultimo è presente anche nella b-cellula e nel rene. Nel fegato il GLUT2 ha la caratteristica di avere il trasporto bidirezionale, cioè permette l’uscita e l’entrata del glucosio. In fase post-assorbitiva il fegato fa la gluconeogenisi di glucosio ex novo. Il GLUT1 si trova negli eritrociti ha una Km abbastanza elevata e il glucosio fa metabolismo di tipo anaerobio per produrre lattato e CO2. Altro trasportatore importante è il GLUT3 che si trova nei neuroni nel cervello che è caratterizzato da una Km molto bassa e il trasportatore si satura velocemente. La quantità di glucosio che arriva al cervello deve essere molto limitata perché il cervello non può permettersi di subire innalzamenti della glicemia incontrollati come avviene nella fase post-traviale. Il GLUT4 è un trasportatore che si trova nei muscoli e nel tessuto adiposo ed è l’unico trasportatore che non sempre è espresso. È un trasportatore che viene espresso solo sotto stimolo ed è insulino sensibile. SGLT 2-3 sono trasportatori attivi nei tuboli renali e sono parte della fase evolutiva perché permettono di assorbire tutto ciò che veniva digerito, permettono al glucosio presente nelle urine di venire riassorbito. I trasportatori SGLT non hanno una Km, lavorano indipendentemente dalla concentrazione di glucosio che si ha all’esterno. SGLT1 lo troviamo nella parte apicale dell’enterocita. SGLT2 e SGLT3 li troviamo nel tubolo renale. La midollare del rene permette l’ingresso di glucosio all’interno del rene per dare energia a quelle cellule, non tutta l’energia verrà consumata dal rene e una parte potrebbe essere ﬁltrata e utilizzata per la produzione di urina. Il rene deve essere dotato di una serie di barriere (SGLT2 e SGLT3) per evitare la perdita di glucosio perché, se arriva un’alta concentrazione di glucosio al rene, il rene lo lascerà uscire per gradiente di concentrazione; se lo lasciasse uscire per gradiente di concentrazione ogni volta che arriva glucosio al rene bisognerebbe lasciar uscire una parte per l’urina e, dal punto di vista energetico non avrebbe senso. Quindi, di conseguenza, si ha un paio di trasportatori nell’ultima parte del rene (nel tubolo renale) che evitano la perdita di glucosio lanciando tutto il glucosio contro gradiente attraverso un trasporto attivo secondario (cioè non permettono che esca glucosio attraverso l’urina, evitano che i quei processi di ﬁltrazione il glucosio venga liberato con l’urina in seguito ad altri osmoliti). Dobbiamo evitare che questo osmolita, il glucosio, che, per le sue caratteristiche ﬁsico- chimiche, potrebbe uscire tranquillamente e sarebbe giusto che uscisse dal punto di vista del bilancio di osmoliti, ma dal punto di vista energetico è assurdo perdere questa molecola e, di conseguenza, abbiamo queste barriere (che sono SGLT2 e SGLT3) che evitano che il glucosio venga escreto nell’urina. SGLT2 lavora una molecola di glucosio e una molecola di sodio. SGLT3 lavora due molecole di sodio e una molecola di glucosio come SGLT1. Quindi, SGLT1 e 3 lavorano con due molecole di sodio, mentre il 2 lavora soltanto con una molecola di sodio. Il glucosio, il galattosio e il fruttosio arrivano nello spazio interstiziale, entreranno nel sangue (capillari) e attraverso la vena porta arriveranno al fegato. Una volta nel fegato, subiranno i loro destini: galattosio e fruttosio vengono isomerizzati e convertiti in glucosio e, una volta che tutto è glucosio, glicolisi da una parte e glicogenosintesi dall’altra per la produzione di energia. La concentrazione di glucosio la gestiamo attraverso l’insulina secreta dal pancreas. Il GLUT2 è presente sulla b cellula con la ﬁnalità di mantenere la concentrazione intracellulare di glucosio sime a quella extracellulare; quando non sono uguali parte il segnale e parte la produzione di insulina. PROTEINE Esistono 21 amminoacidi tutti necessari perché avvenga la sintesi proteica di cui 9 essenziali che dobbiamo assumerli con la dieta perché non sono sintetizzabili; quindi, non esistono delle vie metaboliche nel nostro organismo che permettano da substrati diversi di ottenerli. Tutti gli amminoacidi non utilizzati per la sintesi delle proteine endogene possono essere sintetizzate proteine o forme proteiche funzionali per l’organismo, il principale ruolo delle proteine è anche quello strutturale legate alla membrana o per il tessuto muscolare o anche per un ruolo funzionale. Possono essere anche utilizzate come ruolo energetico mediante l’ossidazione producendo CO2 e acqua. A di@erenza dei carboidrati le proteine sono molto eterogenee perché abbiamo 20 amminoacidi che si possono legare attraverso legami peptidici in combinazioni diverse con catene di lunghezza diversa e organizzarsi in strutture più o meno complesse. A@inché possano essere digerite abbiamo bisogno di enzimi diversi che sono speciﬁci non per il tipo di legame, ma per i residui amminoacidici con i quali il loro sito attivo può interagire. In particolare, gli enzimi proteolitici sono: pepsina, tripsina, chimotripsina e le carbossipeptidasi. La pepsina è l’enzima che viene sintetizzato dalle cellule principali dello stomaco; quindi, è l’unico enzima attivo nello stomaco ed è speciﬁco per gli amminoacidi aromatici, che catalizza l’idrolisi del gruppo carbossilico dove si trova un residuo amminoacidico aromatico. Tripsina, chimotripsina e carbossipeptidasi vengono secrete dal pancreas esocrino e hanno speciﬁcità diversa agendo nell’intestino. Tripsina e chimotripsina sono speciﬁci per l’arginina e la lisina, mentre la carbossipeptidasi A è speciﬁca per la terminazione carbossilica degli amminoacidi aromatici e ramiﬁcati, quella di tipo B è speciﬁca per gli AA di tipo basico. Le caratteristiche importanti degli enzimi proteolitici è che vengono secreti come precursori per evitare che ci sia l’autodigestione; vengono secrete come zimogeni, i quali hanno una parte che rende l’enzima inattivo e viene attivato in un secondo step. La pepsina, ad esempio, viene attivata dall’acidità dello stomaco, così come la tripsina viene attivata nel duodeno che a sua volta attiva la chimotripsina e le carbossipeptidasi. DIGESTIONE ELLE PROTEINE La digestione e l’assorbimento delle proteine avviene sia a livello luminale che a livello di epitelio intestinale (nel lume intestinale o nell’epitelio dell’enterocita, nell’orletto a spazzola) perché abbiamo enzimi che vengono rilasciati a quello che è il lume intestinale, e abbiamo enzimi che sono presenti direttamente nella membrana plasmatica dell’enterocita e, di conseguenza, il processo di digestione delle proteine lo si può dividere sulla base di dove avviene una parte o un’altra. La parte luminale della digestione delle proteine non avviene nell’intestino, ma avviene nello stomaco; la denaturazione proteica che avviene nello stomaco favorisce la digestione delle proteine grazie ad una peptidasi (in questo caso la pepsina) che catalizza l’idrolisi del legame peptidico tra due amminoacidi (l’estremo carbossilico di un amminoacido aromatico è il punto in cui la pepsina va a catalizzare l’idrolisi della catena polipeptidica). Dopodiché, il chimo arriva nel duodeno, comincia a formarsi il chilo e in questo momento il pancreas esocrino, attraverso il dotto pancreatico, rilascia una serie enzimi (e di tamponi per far si che gli enzimi funzionino nelle condizioni adeguate). Le carbossipeptidasi sono esopeptidasi, riescono a lavorare sugli amminoacidi terminali di una catena polipeptidica, invece la pepsina, la tripsina e la chimotripsina non sono in grado di lavorare sugli amminoacidi terminali e, quindi, sono endopeptidasi, di conseguenza, non riescono a produrre amminoacidi liberi, mentre invece le esopeptidasi riescono a produrre amminoacidi liberi. Questi enzimi devono essere liberati in forme che evitano l’autofagia, in questo caso che gli enzimi proteolitici si mangino le proteine dell’organismo, per arrivare al lume intestinale dove eserciteranno la loro funzione. Una carbossipeptidasi presente nel lume intestinale toglie una parte del tripsinogeno (dello zimogeno della tripsina) liberando, di conseguenza, tripsina. La maggior parte della digestione delle proteine avverrà principalmente a livello intestinale. Le condizioni acidiche che troviamo a livello gastrico sono fondamentali per favorire la denaturalizzazione della struttura terziaria e quaternaria delle proteine, favorendo l’attacco enzimatico a livello intestinale. Nonostante ci sia un vaso pool enzimatico, non siamo in grado di digerire in modo assoluto le proteine: a livello luminale non possiamo far si che tutto diventa amminoacido. Non riusciamo ad idrolizzare tutti i legami peptidici in presenza di questi enzimi e, di conseguenza, avremo amminoacidi ma avremo anche oligopeptidi. A livello di stomaco non avremo mai amminoacidi liberi a meno che non vengano assunti direttamente (è possibile che qualche alimento contenga amminoacidi liberi). Nel lume intestinale quindi avremo oligopeptidi che vengono idrolizzati a dipeptidi, tripeptidi e aa liberi, che a loro volta possono essere assorbiti o subire ulteriori reazioni di idrolisi. Ciò può avvenire grazie alla membrana epiteliale dell’enterocita perché è in grado di assorbirli, ma sulla membrana apicale abbiamo delle ulteriori endopeptidasi che in questo caso permettono di andare a idrolizzare quei residui dei di e tripeptidi che derivano dagli enzimi visti prima. Questi ultimi sono gli enzimi di membrana, esopeptidasi che permettono di ottenere aa liberi dai di e tripeptidi che rimangono dall’attività enzimatica degli enzimi luminali. Se entrano di o tripeptidi non possono uscire come tali dalla cellula, infatti vi sono delle peptidasi citosoliche che catalizzano le reazioni di idrolisi dei di e tripeptidi liberando aa liberi e potranno così uscire dalla cellula andando nella circolazione portale. Escono attraverso la membrana basolaterale per trasporto attivo o passivo a seconda dell’aa che è stato prodotto e vengono trasportati informa libera, ad eccezione del triptofano che si lega all’allumina, nello spazio interstiziale e poi nel circolo portale per ﬁnire nel fegato dove verranno utilizzati per sintetizzare nuove proteine, verranno immessi nella circolazione sistemica e mandati a tutto l’organismo, in parte verranno ossidate per produrre urea che serve per l’eliminazione dell’azoto in eccesso. LIPIDI La principale fonte di lipidi nella nostra dieta sono i trigliceridi (costituiti da acidi grassi e glicerolo). Oltre ai trigliceridi, dobbiamo digerire anche il colesterolo (negli alimenti è principalmente esteriﬁcato) e i fosfolipidi. Le caratteristiche ﬁsiche (punto di fusione, viscosità) e nutrizionali dei grassi variano in funzione della lunghezza e della presenza (e posizione) di doppi legami nella catena idrocarburica degli acidi grassi. Gli acidi grassi possono essere saturi o insaturi a seconda della presenza o meno dei doppi legami, possono essere solidi o liquidi. Il loro stato ﬁsico a temperatura ambiente dipende dalla presenza dei doppi legami, ad esempio, il burro è solido per l’assenza completa di doppi legami invece l’olio è liquido per la presenza di doppi legami. Negli insaturi, l’orientamento spaziale della molecola intorno al doppio legame deﬁnisce il tipo (trans o cis). In natura ci sono solo isomeri cis. La conformazione cis permette un ripiegamento della struttura, maggiore sarà la presenza di questi acidi grassi, maggiori saranno le possibilità di ripiegarsi e minore sarà il punto di fusione. Nei grassi animali ci sono prevalentemente acidi grassi saturi e la linearità della catena ci sia una compattazione maggiore dei trigliceridi. Gli acidi grassi trans non esistono in natura, ma nascono dai trattamenti tecnologici di idrogenazione non condotti correttamente. Una dieta ricca in colesterolo può aumentare i livelli di colesterolo ematico, mentre, una dieta ricca di triglicer

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