Apparato digerente, intestino tenue e crasso

Apparato digerente

Intestino

L’intestino è un lungo canale di circa 8 metri che si estende dall’orifizio pilorico fino allo sfintere anale. Viene suddiviso in intestino tenue ed intestino crasso:

• L’intestino tenue va a costituire i primi 6 metri di intestino, è quindi la porzione più lunga ma con un diametro inferiore. A sua volta viene suddiviso in: duodeno (prima porzione lunga circa 25 cm che abbraccia il pancreas), digiuno (che ha un’estensione di circa 2,5 m) e ileo (che ha un’estensione di circa 3,5 m).
• L’intestino crasso rappresenta la porzione più corta (circa 2 m) ma con un diametro maggiore rispetto al tenue. A sua volta viene suddiviso in: cieco con l’appendice vermiforme (9 cm circa), colon, retto (15 cm).

Intestino tenue

Funzioni

Le principali funzioni dell’intestino tenue sono di proseguire la digestione, funzione svolta dal duodeno, che era già iniziata a livello gastrico ma non sufficiente, e di assorbimento, funzione svolta dal digiuno e dall’ileo.

Architettura

Le sue funzioni sono favorite dalla particolare architettura della pareti dell’intestino tenue volta ad incrementare la superficie totale della mucosa. Infatti, se l’intestino fosse un tubo a parete liscia la superficie di assorbimento sarebbe molto ridotta.

Quindi a parità di volume, la superficie viene aumentata tramite delle estroflessioni:

• Pliche o pieghe circolari, dette anche valvole di Kerkring o valvole conniventi: estroflessioni della mucosa e della sottomucosa. Queste sono permanenti, a differenza di quelle dello stomaco che spariscono durante la distensione. Consentono di aumentare la superficie di assorbimento di quasi 3 volte e rallentano il passaggio del contenuto. Hanno una lunghezza di circa 5 cm, altezza di 8-10 mm e uno spessore di 3-4 mm. Sono assenti nei primi 5 cm del duodeno, raggiungono il loro massimo sviluppo nel duodeno terminale e nel digiuno, mentre sono rare nella seconda metà dell’ileo.
• Villi intestinali: sulle pliche circolari ci sono ulteriori estroflessioni della tonaca mucosa. Danno un aspetto vellutato alla mucosa e rappresentano delle estroflessioni digitiformi che interessano solamente la tonaca mucosa. La superficie viene aumentata di dieci volte. Hanno una lunghezza variabile (di circa 0,5-1,5 mm) ma sono presenti in tutto l’intestino tenue tranne che in corrispondenza dei grandi aggregati linfatici a livello della mucosa dell’intestino tenue stesso. Hanno una morfologia variabile e variano molto in altezza a seconda delle varie parti dell’intestino tenue.
• Ghiandole intestinali o cripte di Lieberkühn: introflessioni/invaginazioni della mucosa di forma tubolare intercalate tra i villi. Quindi se osserviamo la mucosa non abbiamo un rivestimento liscio, bensì un’alternanza di estroflessioni, i villi, e introflessioni che sono le ghiandole intestinali.
• Sulla superficie apicale delle cellule assorbenti dell’epitelio di rivestimento, che prendono il nome di enterociti, ci sono delle specializzazioni dette microvilli (che corrispondono all’orletto a spazzola), che sono estroflessioni della membrana plasmatica. Questi microvilli consentono di aumentare la superficie di assorbimento di circa 30-40 volte. Ci sono circa 3000 microvilli per cellula.

Se l’intestino tenue non avesse tutti questi sollevamenti e queste estroflessioni e se fosse un tubo a parete liscia, l’area assorbente sarebbe molto ridotta, di 0,33 m². Mentre con le pieghe permanenti, i villi intestinali e i microvilli, la superficie diventa di circa 200 m².

Nell’immagine si vede la presenza nell’intestino tenue di pieghe circolari che formano rilievi evidenti anche a livello macroscopico. Si vede un’altra rappresentazione che mette in evidenza le strutture appena descritte. Si vedono i sollevamenti della tonaca sottomucosa che formano delle pieghe, le pieghe circolari.

Non bisogna confondere le pieghe circolari con i villi intestinali. Infatti, nelle pieghe circolari la tonaca mucosa si solleva, presenta vasi e strutture anche nervose, ma a livello di queste pieghe si inseriscono ulteriori sollevamenti ed estroflessioni digitiformi, che sono i villi, che sono sollevamenti solo della tonaca mucosa.

In questa immagine si vede invece un villo e una ghiandola. L’epitelio di riferimento forma delle estroflessioni, i villi intestinali, e delle introflessioni, le ghiandole intestinali che occupano la tonaca mucosa e si introflettono in particolare a livello della lamina propria.

Qui si vede invece un’immagine istologica dove si osserva il tessuto connettivo lasso della tonaca sottomucosa (più chiaro), che si solleva e forma pieghe che nell’immagine sono molto alte e sviluppate. A livello di queste si formano i villi intestinali (più scuri nell’immagine).

Villi intestinali

Siccome siamo a livello della tonaca mucosa avremo un epitelio di rivestimento, cilindrico semplice, formato da due tipi di cellule:

• Le cellule assorbenti che prendono il nome di enterociti (in alto a sinistra nell’immagine), inframmezzate da cellule caliciformi mucipare, che sono cellule specializzate nella secrezione di muco e sono presenti in quota ridotta rispetto agli enterociti. Gli enterociti presentano sulla loro superficie luminale i microvilli che costituiscono l’orletto striato. Questo orletto striato non è visibile al microscopio ottico, ma evidenziamo una sottile banda continua, finemente striata, che dà l’idea di un bordino presente a livello della superficie di queste cellule. Gli enterociti rivestono il villo ma sono presenti anche nelle cellule che costituiscono il rivestimento delle ghiandole.
• Le cellule caliciformi mucipare (in alto a destra nell’immagine) rappresentano ghiandole mucose unicellulari. Il loro nome deriva dall’aspetto che assumono nei normali preparati istologici: nella parte basale è presente il nucleo e alcuni organuli, mentre nella loro parte apicale sono presenti dei granuli che producono muco, un secreto viscoso costituito da macromolecole glicoproteiche. Il muco è costituito dall’80% di carboidrati e dal 20% di peptidi. Una volta che il secreto nei granuli si idrata, la cellula espande il proprio volume, riversa il muco all’esterno e forma uno strato che protegge l’epitelio da abrasione ed eventuali invasioni di batteri. Anche queste cellule come gli enterociti sono presenti a livello dell’epitelio di rivestimento ma anche a livello delle cripte di Lieberkühn.

L’asse del villo è costituito da tessuto connettivo, vasi sanguigni, vasi linfatici e nervi, in particolare contiene un vaso linfatico a fondo cieco chiamato vaso chilifero, che è coinvolto nell’assorbimento dei lipidi.

Le altre sostanze idrosolubili, derivate dalla digestione degli zuccheri e delle proteine, vengono assorbite dai vasi ematici, quindi seguono la via ematica, mentre i lipidi seguono la via linfatica. Proprio per le loro grosse dimensioni, confluiscono nei vasi linfatici, che hanno una parete più permeabile.

Inoltre, in corrispondenza dell’asse del villo, oltre a tessuto connettivo sono presenti fibre reticolari, elastiche e cellule di muscolatura liscia che determinano il movimento del villo e hanno una azione di spremitura che favorisce l’assorbimento delle sostanze a livello dei capillari linfatici ed ematici.

Si vedono altre immagini dei villi, in particolare in quella in alto a destra si evidenzia la presenza delle cellule caliciformi mucipare, che assumono un aspetto “a pallina”, cellule chiare, completamente bianche, ben evidenti a livello dell’epitelio di rivestimento.

In questa immagine si nota che i microvilli apicali non si vedono bene al microscopio ottico, ma si nota solo la presenza di un bordino, una linea un po’ più spessa, continua sulla superficie apicale delle cellule assorbenti. Questa viene chiamata orletto striato dei microvilli. Inoltre, si nota come il nucleo all’interno degli enterociti si trovi alla base, le cellule sono alte e batiprismatiche. Con gli asterischi sono indicate le cellule caliciformi mucipare. In questa immagine si vede l’orletto striato e sono indicate con le frecce le cellule caliciformi mucipare. Si vede anche la lamina propria che contiene vasi e linfociti, così come cellule connettivali.

Le cellule caliciformi mucipare sono intercalate tra gli enterociti e secernono muco a funzione di protezione e a funzione lubrificante. Gli enterociti invece possiedono circa 3000 microvilli per cellula. Sono rivestiti esternamente da un glicocalice, che è un rivestimento glicoproteico che si irradia dalla superficie dei microvilli. È costituito da filamenti sottili che si intrecciano e rivestono superiormente l’epitelio. La funzione di questo glicocalice è protettiva: forma uno strato resistente agli agenti proteolitici e agli agenti mucolitici. Inoltre, funge da substrato al processo digestivo, fa infatti da ancoraggio a diversi enzimi digestivi, come la amilasi pancreatica, la idrolasi peptidica e le disaccaridasi che vengono assorbite dall’ampia superficie costituita dai filamenti di questo glicocalice. Pertanto, alcuni dei processi litici che avvengono nel lume dell’intestino tenue si attuano sulla superficie di questi microvilli.

Inoltre, a livello dell’epitelio di rivestimento gli enterociti sono circondati completamente da giunzioni occludenti che fanno in modo che i prodotti della digestione siano costretti ad attraversare l’orletto a spazzola, quindi passano attraverso la porzione apicale della cellula, impedendo il passaggio dei nutrienti nello spazio intercellulare.

Inoltre, sulla superficie degli enterociti sono inoltre presenti delle proteine dette proteine carrier che sono importanti per favorire i vari processi di trasporto. Tutti i processi di assorbimento degli enterociti non interessano solo la superficie apicale ma anche quella basale. Questi processi di assorbimento della superficie basale riguardano l’assorbimento delle immunoglobuline, IgA, prodotte dai linfociti B della lamina propria sottostante.

Infatti, a livello della base della mucosa intestinale, si trovano spesso cellule linfocitarie in forma isolata o infiltrata. C’è a questo livello una stretta collaborazione fra le cellule della mucosa di rivestimento e del sistema linfatico. Infatti, a livello della cavità intestinale vengono attuati dei sistemi di difesa immunologica intestinale, sia a livello locale, sia meccanismi che potranno essere trasmessi anche attraverso la circolazione a tutto il corpo.

Meccanismi di difesa immunologica intestinale

L’immagine è una rappresentazione del meccanismo di difesa utilizzato dalle cellule M, contrassegnate con una stella. La cellula fagocita l’agente patogeno e lo presenta ai linfociti B che producono IgA dopo essere maturati in plasmacellule. Gli anticorpi entrano in circolo e offrono difesa all’intero organismo o localmente.

La cavità intestinale contiene sostanze ingerite che possono essere dannose, perché potrebbero produrre tossine, e una ricca flora batterica. Alcune sostanze resistenti riescono a sopravvivere all’ambiente dello stomaco e possono arrivare all’intestino, che deve attuare una serie di meccanismi per difendere l’organismo:

• Le giunzioni occludenti intercellulari dell’epitelio che hanno la funzione di impedire l’ingresso di patogeni tra le cellule.
• La presenza di cellule del sistema linfatico, come macrofagi, linfociti e mastociti. Queste cellule si infiltrano nella tonaca propria e vanno da singole cellule isolate fino a creare dei veri e propri noduli linfatici che garantiscono difesa immunitaria in loco. Alcuni noduli linfatici dell’intestino tenue, soprattutto a livello dell’ileo, diventano particolarmente voluminosi e corposi, prendono il nome di Placche di Peyer. A livello del rivestimento epiteliale delle placche di Peyer, oltre alle cellule caliciformi mucipare, si trovano anche le cellule M.
• Le cellule M (che si vedono nell’immagine in alto intercalate fra un enterocita e una cellula caliciforme mucipara) sono delle cellule particolarmente voluminose che hanno dei corti microvilli apicali, più radi rispetto a quelli degli enterociti. La loro superficie basale forma delle profonde tasche o recessi che si collocano tra la lamina basale e la membrana plasmatica e che sono occupate da linfociti o da pseudopodi di macrofagi che si trovano nel tessuto linfatico sottostante. Si pensa che queste cellule M siano in grado di captare continuamente gli agenti patogeni e che funzionino da intermediari tra l’epitelio e il tessuto linfatico sottostante. Fagocitano infatti eventuali batteri o tossine e li presentano ai linfociti sottostanti, in particolare i linfociti B, che possono attivarsi, maturare in plasmacellule e produrre anticorpi IgA. Queste IgA possono entrare in circolo e dare una difesa sistemica a tutto l’organismo grazie alla circolazione linfatica ed ematica o dare una difesa locale, a livello dell’intestino stesso, perché possono essere assorbite a livello della membrana basale degli enterociti e venire poi secreti all'interno del lume. Questa capacità degli enterociti di assorbire a livello della membrana basale e poi secernere a livello del lume è importante perché favorisce i meccanismi di difesa tramite l’utilizzo degli anticorpi IgA. La difesa può avvenire anche attraverso il fegato perché le IgA, tramite la circolazione portale possono arrivare al fegato, possono entrare a fare parte della bile che verrà riversata nel duodeno, quindi le IgA arriveranno anche a livello del duodeno e potranno aggredire l’agente patogeno.

Questa immagine mette in evidenza al microscopio elettronico i microvilli. Si vedono tutti i sottili filamenti che compongono il glicocalice.

Ghiandole intestinali (o cripte di Lieberkühn)

L’immagine mostra i differenti tipi cellulari presenti nelle ghiandole intestinali: più in superficie troviamo gli enterociti (cellule assorbenti) e le cellule caliciformi mucipare, scendendo in profondità si trovano le cellule endocrine, le cellule di rigenerazione e per ultime, sul fondo della ghiandola, si trovano le cellule di Paneth.

L’epitelio che riveste i villi intestinali si continua nelle ghiandole intestinali o cripte di Lieberkühn: sono delle ghiandole tubulari semplici presenti a livello della lamina propria di tutto l’intestino tenue.

L’epitelio ghiandolare che riveste queste introflessioni è formato sia da cellule caliciformi mucipare sia da enterociti come nei villi, ma anche da:

• Cellule endocrine, nella porzione intermedia e terminale, che sono in grado di produrre ormoni che vengono immessi nel sangue e che hanno un importante ruolo di regolazione dei processi digestivi e di assorbimento.
• Cellule di rigenerazione (più in profondità) che provvedono al mantenimento delle cellule intestinali e sono in grado di sostituire le varie cellule della mucosa. Sono importanti perché anche l’epitelio intestinale va incontro ad un turnover.
• Cellule di Paneth (sul fondo), si possono trovare isolate o in piccoli gruppi, al loro interno hanno dei granuli (nella parte apicale della cellula) composti per la maggior parte di lisozima, una proteina ad azione antibatterica. Producono anche le defensine che sono sostanze ad azione antibiotica.

Turnover cellulare dell’epitelio intestinale

Il turnover delle cellule dell’intestino è molto intenso. Le cellule indifferenziate dalle cripte migrano sui villi dove subiscono un processo di esfoliazione molto importante che causa una perdita consistente di cellule. Migliaia di cellule vengono perdute ogni giorno a causa dell’esfoliazione.

Il tempo di sopravvivenza medio di una cellula dell’epitelio intestinale è di 4/6 giorni quindi il rinnovo cellulare avviene quasi ogni settimana. Il digiuno, ovvero la mancanza di cibo, rallenta la migrazione delle cellule mentre con l’aumento di cibo si facilita il turnover e si sviluppano i villi (ipertrofia).

Esistono diversi tipi di cellule endocrine, che fanno parte del sistema APUD, ma quelle che prendiamo in esame sono le cellule I, K, S.

• Cellule I: producono colecistochinina che è un ormone che causa il rilascio della bile da parte della cistifellea, quindi la contrazione della cistifellea e il rilascio di enzimi digestivi da parte del pancreas, stimola la secrezione di insulina a livello delle cellule β delle isole pancreatiche.
• Cellule K: producono peptide inibitorio gastrico, che inibisce la produzione di HCl e spegne la produzione di gastrina (prodotta dalle cellule G) a livello dello stomaco. Infatti, quando si apre lo sfintere pilorico e il chimo arriva nel duodeno parte un segnale di feedback negativo che va a spegnere la produzione di gastrina, mediata da questo peptide inibitorio gastrico.
• Cellule S: producono la secretina che stimola la secrezione di bile da parte del fegato e il rilascio di un fluido alcalino da parte del pancreas.

La colecistochinina e la secretina stimolano la secrezione a livello dell’intestino tenue della bile e del succo pancreatico per andare a completare il processo di digestione.

La tabella mostra le cellule endocrine e gli ormoni del tratto gastrointestinale che agiscono sui processi di digestione e assorbimento. Le tipologie sono numerose ma teniamo conto solo quelle indicate dalle frecce (I, K, S).

In questa immagine vediamo una ipotetica sezione dell’intestino tenue dove vengono messe a confronto le differenze microscopiche e le caratteristiche regionali di duodeno, digiuno ed ileo.

Duodeno

Relativamente alla sezione del duodeno possiamo evidenziare la presenza di villi e pieghe che si approfondano verso il lume. Si nota che solo a livello del duodeno, a livello della tonaca sottomucosa si trovano le ghiandole di Brunner, chiare nei preparati istologici, di tipo tubulo-acinoso composte. Questa caratteristica distingue il duodeno da digiuno ed ileo ed è utile per fare le diagnosi del duodeno a livello dei preparati microscopici. Queste ghiandole producono un secreto mucoso chiaro, viscoso, alcalino.