Fsiologia dell'Apparato Digerente

Sistema digerente

Il sistema digerente si occupa di fornirci i costituenti fondamentali che compongono i cibi che noi ingeriamo. Per fare questo l’apparato digerente deve secernere una serie di sostanze.

Funzioni del sistema digerente

• Digestione
• Assorbimento
• Secrezione
• Motilità

Cavo orale

È sede di vari processi, che portano il cibo introdotto a divenire “bolo alimentare”, tramite una prima scomposizione dei nutrienti a seguito di masticazione e salivazione. I cibi vengono infatti masticati e impastati con la saliva.

Masticazione

È un movimento volontario e riflesso (riflessi masseterino e digastrico). La masticazione è un movimento ritmico caratterizzato da abbassamento e innalzamento della mandibola che si accompagnano a movimenti di lateralità e anteroposteriori. Inoltre vi è l’intervento dell’attività motoria di labbra, guance e lingua. Inizia come atto volontario, controllato dai centri nervosi localizzati in corteccia motoria, per poi proseguire in maniera riflessa. La componente riflessa è comandata da centri generatori di ritmo localizzati nel midollo spinale (riflesso integrato a livello del tronco encefalico, mediante la componente motoria del trigemino, facciale, glossofaringeo, vago e ipoglosso).

Quando il cibo non è presente in bocca vi è una contrazione tonica dei muscoli elevatori della mandibola, che tengono chiusa la bocca. La presenza di cibo in bocca stimola recettori di pressione che inibiscono in via riflessa i muscoli elevatori della mandibola e attivano gli abbassatori, causando l’ulteriore apertura della bocca. Aprendosi la bocca si riduce lo stimolo sui recettori di pressione che smettono di inibire i muscoli mandibolari elevatori, che si ri-contraggono, mentre gli abbassatori si rilasciano, determinando la chiusura della bocca. Si ha in questo modo il movimento alternato di apertura e chiusura della bocca tipico della masticazione.

Saliva

Funzioni della saliva

• Azione antibatterica e antiacida (contro la carie, aumento della produzione prima del vomito).
• Azione lubrificante (per il muco) facilitando la deglutizione del bolo alimentare.
• Utile per la fonazione.
• Inizia il processo di digestione di carboidrati e lipidi.

La saliva è prodotta da ghiandole:

• Parotide (sierosa)
• Sublinguali
• Sottomandibolari
• Accessorie del cavo orale

Le ghiandole salivari sono molto simili al pancreas esocrino, sono formate da acini e una serie di dotti (intercalari, striati ed escretori). Sono ghiandole molto vascolarizzate (flusso ematico a riposo 20 volte maggiore di quello muscolare) e innervate dal sistema vegetativo: orto e para regolano tutte le attività delle ghiandole salivari. Regolano la secrezione, il flusso ematico, il trofismo ghiandolare, il metabolismo e l’attività contrattile delle cellule mioepiteliali che circondano gli acini.

Il salivone è l’unità fondamentale della ghiandola salivare. È formato dall’acino sieroso o mucoso e dai suoi dotti. Le cellule dell’acino, producono il secreto primario formato da acqua, elettroliti. Quindi la composizione della saliva primaria è simile al plasma quindi ha la stessa pressione osmotica (300mOsm). Nel tragitto lungo i dotti, in particolare nel dotto striato, Na Cl vengono assorbiti, K e bicarbonato vengono secreti, l’acqua non viene riassorbita (epitelio dei dotti impermeabile).

Secrezione salivare

Nell’apparato digerente il para stimola mentre l’orto in generale inibisce. Qua l’acetilcolina interagisce con i recettori muscarinici, quindi se voglio bloccare la secrezione salivare do atropina. La secrezione salivare è attivata sia da para che da orto (principalmente para perché causa vasodilatazione, mentre orto determina vasocostrizione), al contrario di come accade di solito dove i due sistemi sono antagonisti (es. occhio o cuore).

La saliva è un liquido inizialmente isotonico (secrezione primaria) che nel tragitto lungo i dotti diventa ipotonico a causa del riassorbimento di Na Cl e della secrezione di bicarbonato e K (pH basico, a riposo pH acido). La saliva finale è formata da acqua, K (20 volte più concentrato che nel plasma), bicarbonato, Na, Cl, cellule di sfaldamento, enzimi muco, IgA, ormoni (come la parotina), EGF (soprattutto prima del vomito perché aiuta a proteggere), proteina R (o aptocorrina, importante glicoproteina che lega la vitamina B12 a livello gastrico). Produciamo 1/1,5L nelle 24h.

Nella saliva sono presenti enzimi (prodotti dagli acini e contenuti in granuli):

• Alfa amilasi o ptialina: digerisce l’amido, formato da monomeri di glucosio legati da legami 1,4 alfa glicosidici. Non attacca i legami 1 beta presenti nella cellulosa. L’amilasi salivare non completa la digestione dell’amido ma lo trasforma in destrine. Questo enzima lavora a un pH basico, circa di 7, e viene denaturato per valori di pH inferiori a 4 (inattivato a livello gastrico). La completa digestione avverrà nel duodeno per azione dell’alfa amilasi pancreatica che completa la digestione liberando maltosio (disaccaride). Il maltosio verrà trasformato in due glucosio da parte di una maltasi.
• Lipasi: digerisce i trigliceridi. È quantitativamente scarsa rispetto a quella pancreatica che è invece molto più presente.
• Lisozima o muramidasi: proteggono dall’azione dei batteri.
• Lattoferrina: lega il ferro indispensabile per la crescita batterica.

La secrezione salivare prima del vomito si attiva, questo può servire per proteggere contro la carie. Inoltre, abbiamo il muco che serve per la deglutizione e per la fonazione.

Regolazione secrezione salivare

La quantità di saliva secreta può variare da 30 a riposo a 400 mL/H, in presenza di stimoli che agiscono in via riflessa (sostanze salate, masticazione, vista e odore del cibo). Si parla di “riflesso di salivazione”, che può essere:

• Innato: presente alla nascita, non prevede un’esperienza precedente. È il risultato dell’interazione della specie con l’ambiente (anche riflesso di orientamento, innescato da stimolo sonoro). In un neonato posso stimolare la salivazione mettendo del cibo in bocca.
• Condizionato: prevede un’esperienza precedente. È il risultato dell’interazione del soggetto con l’ambiente. Questi riflessi sono stati studiati da Pavlov, fisiologo russo, che aveva preso un cane e ne aveva evocato il riflesso di orientamento suonando un campanello. Dopo un po’ di volte il semplice suono del campanello innescava la salivazione anche senza vedere cibo.

Arco riflesso della salivazione

• Recettori per riflesso innato sono quelli del cavo orale stimolati dalla presenza di cibo. Nel condizionato i recettori possono essere visivi, olfattivi o uditivi. I recettori mandano PdA.
• Branca afferente è rappresentata da specifici nervi (a seconda di che recettori attivo): facciale, glossofaringeo e vago. Veicola i potenziali d’azione verso il centro riflesso nel tronco encefalico.
• Centro riflesso nel tronco encefalico a livello del nucleo del tratto solitario.
• Branca efferente, parasimpatica, non origina nel nucleo del tratto solitario, ma origina nei nuclei salivatori superiori e inferiori nel tronco encefalico. Quindi questi nuclei salivatori contengono neuroni pre-gangliari para. I post-gangliari sono invece contenuti nei gangli dei nervi che innervano le ghiandole salivari (del glossofaringeo e del facciale).
• Organo effettore ghiandole salivari. Le fibre post gangliari rilasciano acetilcolina che lega recettori muscarinici.

La branca efferente è prevalentemente para (mediatore chimico ach, VIP, sostanza P, NO), essa causa vasodilatazione e stimolazione nella produzione/secrezione di acqua, muco, enzimi e ioni. Inoltre determina contrazione delle cellule mioepiteliali e stimola il metabolismo cellulare. L’orto, come abbiamo già detto, gioca un ruolo minore nello stimolo di secrezione salivare (mediatore noradrenalina, NO), ha i neuroni pre gangliari a livello del midollo (ultime cervicali prime toraciche) e i post nella catena para-vertebrale.

Deglutizione

Meccanismo volontario e riflesso che prevede la contrazione coordinata dei muscoli dal cavo orale, della faringe, dell’esofago e della parte prossimale dello stomaco.

• Fase orale: volontaria. La lingua spinge il bolo contro il palato molle e verso la parte posteriore del cavo orale innescando il riflesso di deglutizione.
• Fase faringea: riflessa. Innescata dalla stimolazione di recettori tattili del cavo orale da parte del bolo. Si ha un movimento della laringe verso l’alto e la chiusura dell’epiglottide, ho l’inibizione riflessa della respirazione (per evitare che il bolo vada nelle vie aeree). La contrazione dei muscoli costrittori superiori, poi medi e inferiori, della faringe spinge il bolo alimentare lungo la faringe stessa. A questo processo si associa il rilasciamento dello sfintere esofageo superiore (UES, p=40 mmHg), che permette il passaggio del bolo nell’esofago.
• Fase esofagea: riflessa. Si ha la chiusura del UES e la partenza dell’onda peristaltica primaria che percorre l’esofago e determina l’apertura dello sfintere esofageo inferiore (LES. P= 20-30 mmHg). Se la prima onda non è sufficiente subentra l’onda peristaltica secondaria, causata dalla stimolazione dei meccanocettori dell’esofago. Il cibo si muove verso il basso lungo l’esofago spinto da onde peristaltiche e agevolato dalla forza di gravità.

I movimenti riflessi sono regolati dal centro nervoso riflesso della deglutizione del bulbo-ponte. UES e LES sono importanti per impedire il passaggio di aria nell’esofago e il reflusso gastroesofageo. Il LES è tonicamente chiuso, sue alterazioni possono dare reflusso e acalasia (disordine motorio dell’esofago tale per cui il LES non si apre, il bolo fa fatica a passare nello stomaco e si accumula, l’esofago distale si ingrandisce).

Reflusso gastroesofageo

Il passaggio di materiale gastrico verso l’esofago è facilitato? Ci sono delle strutture anatomiche che si oppongono a questo passaggio: giunzione gastroesofagea, fionda di Addions, angolo fondo stomaco-esofago. Ma se non ci fossero questi sistemi il passaggio sarebbe facilitato? L’esofago è contenuto nel mediastino posteriore, dove la pressione è negativa (perché risente della negatività della pressione del cavo pleurico), questa negatività si ripercuote in tutte le strutture contenute nel mediastino, tra cui l’esofago (ma anche trachea, cuore, vena cava e vene polmonari). Le vene hanno una parte sottile, risentono molto della negatività della pressione del cavo pleurico, che stimola il ritorno venoso al cuore.

Nell’addome la pressione è positiva, esiste quindi un gradiente di pressione tra addome e mediastino che tenderebbe a far passare il contenuto gastrico nell’esofago. Questo non grazie ai sistemi di protezione prima descritti.

In quali casi ho reflusso gastroesofageo? Quando ho ernia iatale, oppure quando aumenta la pressione addominale (soprattutto negli obesi o gravidanza). Si consiglia di mangiare poco, fare piccoli pasti per non incentivare. L’esofago non ha una barriera mucosa che lo protegge dal materiale gastrico, il reflusso a questo livello provoca esofagiti oppure una condizione di metaplasia definita esofago di Barrett (sostituzione epitelio squamoso con cellule epiteliali colonnari o caliciformi mucipare. Possibili evoluzioni sono: displasia e adenocarcinoma).

Stomaco

Formato da: cardias, fondo, corpo e antro pilorico. Gli strati sono: mucosa, sottomucosa, muscolare e la sierosa. Le cellule epiteliali della mucosa gastrica producono muco insolubile e bicarbonato, elementi fondamentali per la costituzione della “barriera mucosa gastrica” (ci sono anche fosfolipidi). La mucosa gastrica è sollevata in pliche che delimitano le foveole gastriche, sul fondo delle quali si aprono gli sbocchi delle ghiandole gastriche:

• Ghiandole del cardias: producono un secreto basico, ricco di muco solubile.
• Ghiandole del fondo e del corpo: producono uno, pepsinogeno e altri enzimi, HCl e il fattore intrinseco di Castle. In queste ghiandole ci sono delle cellule endocrine del sistema enterocromaffine che producono istamina, somatostatina e grelina.
• Ghiandole del piloro: producono un secreto ricco di muco. Sono presenti cellule G che producono gastrina.

Nello stomaco abbiamo una disposizione stratificata del bolo alimentare, ciò significa che i grassi si dispongono nella parte superiore. Inoltre, abbiamo anche una disposizione concentrica, dove le frazioni di bolo che arrivano in tempi successivi si dispongono al centro.

Ghiandole del corpo e del fondo gastrico

Sono formate da un collo, deputato alla produzione di muco, e da un corpo formato da due tipi cellulari: cellule principali, coinvolte nella produzione di enzimi e cellule parietali (o ossintiche). Tra i principali enzimi prodotti dalle cellule principali troviamo il Pepsinogeno, enzima proteolitico secreto in forma inattiva e attivato dall’acidità gastrica. La sua forma attiva, a pH minore di 3, è la pepsina, molto importante per la trasformazione delle proteine in polipeptidi. Tra gli altri enzimi ricordiamo il lisozima, un enzima glicolitico contro la parte batterica, e la lipasi importante per la digestione dei trigliceridi. La lipasi gastrica agisce a un pH inferiore rispetto a quella pancreatica, è inibita dai sali biliari e non ha bisogno di una co-lipasi.

Le cellule parietali sono dotate di canalicoli intracellulari e tubulovescicole che si fondono con la membrana plasmatica del polo apicale quando la ghiandola è stimolata, esponendo le pompe protoniche verso il lato luminale. Le cellule parietali producono HCl e fattore intrinseco di Castle. Quest’ultimo è una glicoproteina indispensabile per l’assorbimento della vitamina B12 a livello dell’ileo. La vitamina B12 è importante per le cellule in attiva replicazione (carenza = globuli rossi immaturi che non riescono a trasportare O2, anemia megaloblastica).

Produzione di HCl

Come produco HCl?

• Intervento della CA che catalizza la reazione tra CO2 e acqua formando l’acido carbonico. Acido debole che ionizza perché vale la legge di azione di massa, i prodotti vengono sottrati: H va nel lume spinto dalla pompa protonica, che, consumando ATP, scambia H con K. Il bicarbonato va nell’interstizio e poi nel sangue scambiandosi con il cloro, che poi rientra tramite un canale. Il passaggio del cloro nel lume è facilitato dal gradiente elettrico e di concentrazione. Quindi nel lume abbiamo creato HCl, mentre nell’interstizio è uscito il bicarbonato che va nella alcalina post-sangue. Il pH del sangue che lascia lo stomaco è basico, per questo definito “marea prandiale”. Nel vomito le cellule gastriche sono attive continuano a secernere HCl nel lume spingendo uno ione bicarbonato nel sangue.
• Ionizzazione dell’acqua che si trasforma in ioni H e ossidrile OH-. Lo ione H va nel lume grazie all’intervento della pompa protonica, OH- (specie reattiva) viene tamponato immediatamente da CO2 a formare bicarbonato che va nell’interstizio scambiandosi con cloro. Se voglio ridurre la secrezione gastrica vado ad agire sulla pompa protonica (non inibisco la CA). Farmaci inibitori di pompa sono usati per ulcera o gastriti.

La secrezione di HCl può essere stimolata da:

• Para, quindi attraverso il rilascio di ach che lega recettori muscarinici.
• Alcuni ormoni: gastrina e istamina (recettori H2).
• Anche gli aa circolanti.

Questi fattori si potenziano a vicenda: ach può stimolare il rilascio di gastrina e istamina, e queste si potenziano tra di loro.

Descrizione della stimolazione della secrezione acida da parte dell’istamina, della gastrina e dell’ach. I recettori sono messi sul lato basale delle cellule, e ognuno agisce in modo diverso: l’istamina una volta legata al recettore attiva l’adenilato ciclasi che trasforma ATP in cAMP, che a sua volta attiva la pompa protonica. Gastrina e ach, una volta legati ai propri recettori, fanno aumentare la concentrazione intracellulare di calcio che attiva anch’essa la pompa protonica. Quando non c’erano i farmaci per trattare i pazienti con l’ulcera si tagliavano le fibre vagali dirette allo stomaco, con effetti collaterali.

Composizione del succo gastrico

Il succo gastrico è isotonico con il plasma, questo perché è formato prevalentemente da acqua. Inoltre è composto da elettroliti, HCl, enzimi, muco e fattore intrinseco di Castle. In generale la composizione del succo gastrico è correlata alla velocità di secrezione, a basse velocità è una soluzione di NaCl (poco H e K), ad alte velocità aumentano gli ioni H e diminuiscono gli ioni Na.

Il succo gastrico ha un pH acido, circa 1-3 (per presenza HCl) che lo rende utile contro l’attacco batterico (tranne per Helicobacter). Il suo ruolo nella digestione è importante per la denaturazione delle proteine e per l’attivazione del pepsinogeno.

Barriera mucosa gastrica

Sistema che impedisce la retrodiffusione di ioni H, quindi impedisce il loro passaggio dal lume alle cellule. Questo passaggio sarebbe facilitato? Si perché nel lume gastrico il pH è 2, quindi la concentrazione degli ioni H è molto maggiore. Il pH nella cellula è molto più alto, quindi la concentrazione di ioni H è molto minore. Esiste quindi un gradiente di concentrazione tra il lume e l’interno della cellula che tenderebbe a spingere ioni H all’interno della cellula. Questo non avviene grazie a...