Il complesso viaggio del cibo nel sistema digerente umano

Funzioni essenziali del sistema digerente

Ogni organismo animale necessita di cibo per svolgere due funzioni essenziali per la propria sopravvivenza: il rifornimento di energia, indispensabile per la vita delle cellule, e l’assorbimento dei materiali di base, necessari peer la sostituzione delle cellule morte o per la riparazione dei tessuti usurati.

Per assolvere a queste funzioni gli organismi animali utilizzano il sistema digerente, che svolge la sua azione mediante un processo regolato in maniera precisa, diviso in tre fasi. La prima fase e la demolizione del cibo nelle molecole che lo compongono, la seconda fase è caratterizzata dal loro assorbimento all’interno del corpo e, infine, la terza fase riguarda l’eliminazione dei rifiuti e delle sostanze non digerite. Questi processi meccanici e chimici vengono svolti dai vari organi del sistema digerente.

Struttura del sistema digerente

Il sistema digerente è composto dal tratto gastrointestinale e da un gruppo di organi accessori, chiamati anche annessi. Il tratto gastrointestinale parte con la bocca e prosegue com la faringe, l’esofago, lo stomaco, l’intestino e l’ano. Il canale digerente è costituito da un lume interno circondato da quattro strati tessutali concentrici:

la mucosa, cioè lo strato più interno costituito da tessuto epiteliale connettivo;

la sottomucosa costituita da tessuto connettivo contenente fibre nervose, vasi sanguigni e linfatici;

la tonaca muscolare formata da due strati di muscolatura liscia;

la sierosa, o peritoneo, che costituisce un rivestimento esterno di tessuto connettivo.

L’epitelio del canale digerente confine molte cellule caliciformi che secernono muco e, in alcuni tratti, ghiandole che secernono enzimi digestivi.

Funzione degli enzimi digestivi

La principale funzione del sistema digerente è di demolire gli alimenti per trasformarli in molecole di dimensioni tali da essere assorbite dall’epitelio intestinale. Tale processo avviene soprattutto grazie all’azione degli enzimi, dei catalizzatori proteici che si legano alle molecole alimentari e, con l’aiuto di una molecola d’acqua, riducono i polimeri a monomeri, che l’intestino poi assorbe. Questa reazione chimica si chiama idrolisi ed è comune a tutti gli enzimi digestivi. In base alle caratteristiche chimiche, alcuni enzimi sono specifici per demolire gli zuccheri, altri le proteine e altri ancora i lipidi.

Organi annessi e peristalsi

Gli organi annessi al sistema digerente sono la lingua, i denti, le ghiandole salivari, il fegato e il pancreas. La lingua e i denti agiscono a contatto diretto con il cibo al contrario del fegato e del pancreas e delle ghiandole salivari. Questi organi accessori infatti non vengono a contatto con il cibo, ma producono enzimi digestivi che vengono riversati tramite specifici condotti in punti precisi del canale alimentare.

Le contrazioni coordinate dei due strati di muscolatura liscia della tonaca muscolare producono un insieme di movimenti, noto come peristalsi; questi movimenti mescolano il cibo e lo fanno avanzare lungo tutto il canale digerente fino all’ano. In alcuni punti, lo strato di muscolatura circolare diventa più spesso dando luogo a fasce più consistenti dette sfinteri. Gli sfinteri, contraendosi e rilassandosi, agiscono come delle valvole che controllano il passaggio del cibo da una zona all’altra del canale digerente; ne sono esempi il cardias, che separa l’esofago dallo stomaco, e il piloro che, se contratto, impedisce il passaggio del cibo dallo stomaco all’intestino tenue.

Processo di masticazione e deglutizione

Il processo di demolizione del cibo ha inizio all’interno della bocca, dove i denti triturano gli aumenti e la saliva imbeve il cibo, formando una massa molle pronta per essere deglutita, chiamata bolo.

Gli esseri umani posteggio 32 denti, 16 nell’arcata mandibolare superiore e 16 in quella inferiore, che sono così suddivisi:

8 incisivi, specializzati nel taglio;

4 canini, con il compito di afferrare e lacerare;

8 premolari, per triturare;

12 molari con lo stesso compito dei premolari.

Il dente è formato da una parte visibile, detta corona, di una radice, che è la parte infissa nell’osso mascellare o mandibolare, e da una parte che lo collega, chiamata colletto. Il dente è fatto di dentina, un tessuto connettivo calcificato molto resistente. Nella porzione visibile la dentina è coperto dallo smalto formato da fosfato di calcio, la sostanza più dura del nostro organismo, che serve per proteggere il dente. Quando lo smalto viene danneggiato, il dente può essere attaccato più facilmente dai batteri che producono carie. La radice è circondata dal cemento, che facilità l’ancoraggio del dente all’osso. All’interno della dentina si trova la cavità della polpa, cioè la parte viva del dente dove scorrono nervi e vasi sanguigni.

Ruolo della lingua e della saliva

La lingua ha la funzione di muovere e mescolare il cibo nella bocca e di favorire la meccanica della deglutizione. L algida è dotata di numerose papille, su cui sono collocati i bottoni gustativi contenenti cellule che fungono da ricettori sensoriali sensibili a determinate sostanze chimiche;

tramite i neuroni le proprietà chimiche degli alimenti vengono trasmesse al cervellotiche le elabora permettendo di distinguere i diversi sapori. Negli esseri umani la lingua ha sviluppato una funzione secondaria, quella di articolare i suoni per il linguaggio. La possibilità di tirar fuori la lingua è limitata dal frenulo che la tiene ancorata al pavimento della bocca. La lingua ha anche una funzione immunitaria: alla sua base sono presenti due tonsille linguali.

Durante la masticazione, il cibo inumidito dalla saliva, una secrezione acquosa prodotta da tre paia di grandi ghiandole salivari: le parotidi le sottolinguali e le sottomandibolari. La parotite epidemica, nota anche come orecchioni, è l’infiammazione acuta delle parotidi causata da un virus. La saliva contiene un muco che, lubrificando il cibo, ne facilita la deglutizione; negli esseri umani la saliva contiene anche un enzima digestivo, l’amilasi o ptialina, che inizia la demolizione degli amidi già nella bocca. Nella saliva sono presenti anche componenti disinfettanti e anche una molecola a elevato potere antidolorifico, la opiorfina. In condizioni normali, noi produciamo circa un litro di saliva al giorno. La paura inibisce la salivazione e nei momenti di pericolo o di stress, la bocca può diventare così secca che perfino parlare diventa difficile.

Deglutizione e funzione della faringe

La deglutizione è il passaggio del cibo nell’esofago e da esso nello stomaco; questo processo inizia con un’azione volontaria che, una volta attivata, continua involontariamente. La faringe si collega sia al canale respiratorio sia al canale digerente, ma il cibo riesce a seguire il percorso giusto perché nella parte bassa della faringe è presente una cartilagine, l’epiglottide, che a ogni deglutizione si abbassa, chiudendo il passaggio verso la laringe. Con la chiusura dell’epiglottide, il bolo passa dalla bocca all’esofago. La faringe è anche la sede di alcune ghiandole del sistema immunitario: le tonsille palatine e le adenoidi. Entrambe queste ghiandole sono formate da tessuto linfoide, che protegge l’organismo dagli agenti infettivi provenienti dall’esterno tramite la bocca e il naso.

Struttura e funzione dello stomaco

Lo stomaco umano è un organo muscolare a forma di sacco che, negli adulti, ha una capacità media di circa 1,2 litri, ma che può dilatarsi fio a contenere 4 litri di cibo. La parete dello stomaco è molto spessa ed è ricca di piccole aperture che nascondono minuscole cavità, dette fossette gastriche, sul cui fondo si trova un epitelio ghiandolare costituito da diversi tipi di cellule epiteliali. Alcune di queste cellule secernono muco, altre producono acido cloridrico e vengono chiamate cellule parietali, mentre le cellule principali producono una sostanza proteica, il pepsinogeno. Queste secrezioni, con l’acqua in cui sono disciolte, costituiscono i succhi gastrici. L’acido cloridrico oltre ad uccidere i batteri nel nostro stomaco determina la trasformazione del pepsinogeno nella sua forma attiva, la pepsina, un enzima che idrolizza le proteine in peptidi. Il muco prodotto da cellule specializzate che rivestono le fossette gastriche, protegge la parete interna dello stomaco dall’aggressione dei succhi gastrici stessi. La presenza di proteine nello stomaco provoca, da parte delle cellule gastriche, la liberazione nel sangue della gastrina: questo ormone stimola le cellule epiteliali della mucosa gastrica ad aumentare l altro secrezione di succo gastrico e agisce sulle cellule muscolari della parete dello stomaco aumentandone le contrazioni. Nello stomaco il cibo viene trasformato in una massa semiliquida, chiamata chimo, che passa, grazie alla peristalsi, attraverso il piloro. Lo svuotamento gastrico non avviene con una sola apertura del piloro, il quale invece funziona come un dosatore che lascia passare all’incirca 3 ml di chimo alla volta.

Processo digestivo nell'intestino

Nell’intestino si svolge la maggior parte del processo di demolizione delle molecole alimentari e dell’assorbimento delle sostanze nutritive. L’intestino viene suddiviso in: intestino tenue, a sua volta suddiviso in duodeno, importante per la digestione in quanto riceve gli enzimi da fegato e pancreas, digiuno e ileo, tratti che hanno principalmente la funzione di assorbire le sostanze nutritive ; intestino crasso, a sua volta suddiviso in cieco, colon e retto.

Nell’intestino tenue si complete la frammentazione del cibo iniziata nella bocca, esso è caratterizzato da ingegnose soluzioni strutturali che aumentano enormemente la sua area superficiale; esse comprendono:

pieghe circolari della sottomucosa , che aumentano la superficie di assorbimento;

i villi, che contengono i vasi sanguigni e un dotto linfatico chiamato vaso chilifero;

i microvilli.

Il duodeno libera secretina, un ormone che stimola il fegato e il pancreas a secernere liquidi alcalini. I grassi e gli amminoacidi presenti nel cibo stimolano la produzione di un altro ormone, la colecistochinina, che induce la liberazione di enzimi del pancreas e lo svuotamento della bile dalla cistifellea.

L’intestino crasso è suddiviso in tre sezioni: il cieco, il colon e il retto. Il cieco possiede una breve estroflessione chiamata appendice della quale non si conosce la funzione nella digestione umana. Talvolta, per il ristagno delle feci, l’appendice può irritarsi, infiammandosi (appendicite).

Nel colon, invece, si completa l’assorbimento di alcune sostanze, soprattutto acqua e sali minerali.

La massa delle sostanze fecali che si forma nel tratto terminale del colon è costituita soprattutto da batteri e fibre di cellulosa, insieme ad altre sostanze non digerite. Questa massa lubrificata dal muco e, dopo essersi temporaneamente accumulata nel retto, viene elimanata attraverso l’ano sotto forma di feci.

Funzione del pancreas e del fegato

Il pancreas è una ghiandola che secerne ormoni, succhi digestivi e un liquido alcalino che neutralizza l’acidità della massa alimentare proveniente dallo stomaco. I liquidi provenienti dal pancreas raggiungono l’intestino tenue attraverso una serie di piccoli canali. Tra gli enzimi presenti i questo liquido troviamo:

l’amilasi pancreatica, che producendo disaccaridi prosegue la scissone dell’amido iniziata nella bocca;

la lipasi, che idrolizza i lipidi in glicerolo e acidi grassi;

diversi tipi di enzimi pancreatici (per esempio, tripsina e chimotripsina) scindono anche le proteine;

la nucleasi, che spezza gli acidi nucleici in nucleotidi.

Il pancreas, oltre alla sua importanza cruciale per la digestione, ha anche una funzione endocrina.

Il fegato è disposto dietro al diaframma, nella parte destra della cavità addominale. Questo organo è fondamentale nel metabolizzare sostanze che possono risultare tossiche per l’organismo. Il sangue proveniente dall’intestino ricco di sostanze nutritive e scorie passa attraverso diramazioni della vena porta epatica verso le strutture funzionali del fegato, i lobuli. Ogni lobulo è un’unità rotondeggiante costituita da cellule, gli epatociti, che vengono affiancate a raggiera da capillari che sfociano in un’unica vena posta al centro del lobulo, detta vena centrale. Gli epatociti sono le cellule responsabili della produzione della bile, la quale contiene un miscuglio di sali che, come un detersivo, emulsionano i grassi riducendoli in piccole goccioline. Man mano che si forma, la bile viene raccolta a livello dei lobuli epatici in dotti biliari sempre più grandi, fino a raccogliere tutta la bile in un dotto epatico comune che immagazzina in una sacca, la cistifellea.

Assorbimento dei nutrienti

I nutrienti possono essere assorbiti mediante trasporto attivo, passivo o facilitato, a seconda del tipo di molecole biologiche a cui appartengono.

Zuccheri: gli enzimi scindono i disaccaridi in monosaccaridi, che vengono poi assorbiti per diffusione facilitata.

Proteine: gli amminoacidi e dipeptidi sono assorbenti per trasporto attivo.

Lipidi: anche gli acidi grassi di piccole dimensioni entrano direttamente nei capillari sanguigni dell’intestino, gli acidi grassi di dimensioni più grosse, invece, così come il glicerolo e il colesterolo , seguono una strada indiretta, entrando nelle cellule epiteliali per diffusione.

Acqua e sali minerali: vengono assorbiti si nell’intestino tenue sia nel crasso, soprattutto per osmosi.

Vitamine: le vitamine liposolubili vengono assorbite insieme ai grassi, quelle idrosolubili, invece, per diffusione semplice.

Metabolismo e intolleranze alimentari

Una volta che le sostanze nutritive sono in circolo, vengono utilizzate dall’organismo mediante reazioni chimiche e fisiche che nell’insieme prendono il nome di metabolismo. Sebbene i vertebrati raramente ingeriscono cibo 24 ore su 24, il loro tasso ematico di glucosio, che è la principale fonte di energia cellulare, rimane straordinariamente costante. La concentrazione di glucosio nel sangue viene detta glicemia e il suo valore normale nell’uomo è di 1 grammo per litro; a causa di disfunzioni ormonali questo valore può alterarsi e, nel caso dei diabetici, diventa notevolmente più elevato.

L’intolleranza al lattosio dipende dalla carenza dell’enzima lattasi, che scinde il lattosio in galattosio e glucosio.

La celiaca è un intolleranza alimentare permanente al glutine, più nello specifico alla gliadina, una proteina contenuta nel glutine di frumento, orzo, farro e avena.