Appunti di Fisiologia della nutrizione

DIGESTIONE E ASSORBIMENTO DEI PRINCIPI NUTRITIVI

Molti alimenti che ingeriamo contengono nutrienti in forma macromolecolare complessa che

non possono essere assorbiti dall'epitelio gastrointestinale. Per rendere possibile l'assorbimento

dei prodotti ingeriti è necessaria la loro disgregazione ovvero una preliminare triturazione

meccanica, ed una successiva azione chimica capace di ridurre molecole complesse come

carboidrati, proteine e lipidi in molecole semplici come monosaccaridi, aminoacidi, acidi grassi

ecc.

Il successivo assorbimento di queste molecole attraverso l'epitelio intestinale si realizza per

diffusione, nel caso dei lipidi, o attraverso trasporti prevalentemente di tipo attivo secondario o

passivo che sfruttano gradienti ionici, elettrici e molecolari.

DIGESTIONE E ASSORBIMENTO DEI LIPIDI

I principali grassi introdotti con la dieta sono i triacilgliceroli, i fosfolipidi e gli steroli. La

digestione dei lipidi inizia già a livello della bocca e dello stomaco dove agiscono la lipasi

linguale e gastrica (principalmente su acidi grassi a catena corta e media). Però in ogni caso

l’azione non è efficiente perché i grassi alimentari non vengono emulsionati in questi livelli. Gli

acidi grassi a catena lunga che non sono digeriti a livello gastrico, sono invece idrolizzati dalla

lipasi pancreatica a livello duodenale.

La digestione a livello intestinale richiede prima l’emulsione dei lipidi alimentari da parte dei

Sali biliari. Questo perché i lipidi non stanno in soluzione, ma si aggregano tra di loro formando

strutture più o meno grandi per minimizzare al massimo il contatto con l’acqua (macrogocce

lipidiche). Le macrogocce quindi si riversano nell’intestino e subiscono l’azione dei sali biliari:

essendo anfipatici si inseriscono con il loro corpo idrofobico all’interno delle macromolecole,

mentre la testa idrofilica è rivolta verso l’ambiente acquoso. In questo modo le macrogocce

vengono disperse in molte microgocce (effetto emulsionante dei sali biliari) e aumenta

notevolmente l’azione della lipasi. L’azione della lipasi è possibile grazie alla presenza della

colipasi pancreatica che è un enzima di natura anfipatica che si localizza all’interfaccia

lipide-acqua e crea un accesso alla lipasi che quindi svolge la sua funzione idrolitica

liberando acidi grassi, mono e di-gliceridi, colesterolo; questi formano nanomicelle stabili che

possono finalmente essere assorbite dalle cellule intestinali (enterociti) per diffusione semplice.

L’assorbimento degli acidi grassi a catena media e corta avviene per diffusione semplice;

tuttavia, l’assorbimento degli acidi grassi a catena lunga avviene anche tramite carrier.

I prodotti della digestione lipidica assorbiti dentro l’enterocita sono veicolati nel citoplasma da

proteine specifiche per gli acidi grassi e per gli steroli e vanno incontro a importanti

modificazioni all'interno del reticolo endoplasmatico liscio che portano alla sintesi di

triacilgliceroli.

Gli acidi grassi a catena lunga come il colesterolo, i monogliceridi e i lisofosfolipidi

diffondono all’interno dell’enterocita e migrano verso il reticolo endoplasmatico liscio dove

avvengono reazioni di ri-esterificazione (si riformano trigliceridi, fosfolipidi ecc.). Questi sono

trasferiti nell’apparato di Golgi dove vengono inglobati in complessi lipoproteici assieme alle

apoproteine per formare chilomicroni. I chilomicroni fuoriescono basolateralmente per esocitosi

per passare nei vasi linfatici.

Gli acidi grassi a catena media e corta che sono assorbiti per diffusione semplice, non

subiscono trasformazioni intracellulari e diffondono basolateralmente entrando direttamente

nei capillari sanguigni.

DIGESTIONE E ASSORBIMENTO DEI CARBOIDRATI

I carboidrati più importanti dal punto di vista nutrizionale sono l'amido, il saccarosio, il

lattosio, il fruttosio e il glucosio. Gli ultimi due sono monosaccaridi e pertanto non

richiedono ulteriore digestione. Il saccarosio e lattosio sono disaccaridi e sono digeriti nel tenue

rispettivamente in glucosio e fruttosio e in glucosio e galattosio. L’amido invece è un

polisaccaride. Oltre all’amido nella nostra dieta è presente anche la cellulosa, ma il nostro

apparato gastrointestinale non possiede enzimi capaci di idrolizzare il legame tra i monomeri di

glucosio; quindi la cellulosa non è digerita ed è eliminata con le feci.

Gli enterociti non sono in grado di assorbire disaccaridi e oligosaccaridi, ma solo

monosaccaridi.

L’amilasi salivare (ptialina) e pancreatica hanno attività enzimatica molto simile e non sono

in grado di digerire l’amido in modo completo; pertanto la digestione dell’amido richiede

una successiva fase a livello della membrana degli enterociti.

Gli enzimi presenti sull’orletto a spazzola completano la digestione dell’amido e

digeriscono i disaccaridi alimentari e sono chiamati oligosaccaridasi. Intervengono anche

maltasi (depolimerizza maltosio), saccarasi-isomaltasi e lattasi (digerisce il lattosio).

L’assorbimento dei monosaccaridi deve avvenire rapidamente perché il glucosio è

osmoticamente attivo. L’assorbimento degli esosi è mediato in tutte le cellule da trasportatori

appartenenti alla famiglia GLUT e ha due componenti, una attiva e una passiva: la prima

componente è un trasporto attivo secondario Na-dipendente e avviene attraverso il simporto

Na-glucosio (o galattosio) che utilizza il trasportatore SGLT1 localizzato nella membrana

apicale dell’enterocita. Per l’ingresso del monosaccaride si sfrutta il gradiente di Na tra lume e

citosol che è mantenuto elevato dall’attività della pompa Na/K ATPasi posta sulla membrana

basolaterale.

La seconda componente è un trasporto facilitato con il carrier GLUT2 (interviene nella

regolazione della glicemia). Nel periodo interprandiale e nel soggetto sano il carrier è poco

espresso nella membrana luminale, ma l’aumento della concentrazione di glucosio ne

determina l’inserimento nella membrana apicale. Dopo un pasto all’aumentare della

concentrazione di glucosio libero, il trasporto iniziale attraverso la membrana apicale avviene

attraverso SGLT1. Successivamente i trasportatori GLUT2 si inseriscono nella membrana e

rappresentano la principale modalità di assorbimento, anche perché il sistema SGLT1 si satura.

Il fruttosio (pentoso) è assorbito più lentamente per diffusione facilitata tramite GLUT5

presente sul lato apicale della membrana degli enterociti.

Solo il 10% del glucosio che entra negli enterociti segue la via glicolitica, mentre il

restante 90% è trasportato fuori dalla cellula nello spazio interstiziale attraverso il

trasportatore GLUT2 a livello basolaterale (trasporta anche galattosio e fruttosio). Il

passaggio determina anche un notevole assorbimento osmotico di acqua. Tutto lo zucchero

finisce dapprima nel circolo ematico e poi nel fegato.

DIGESTIONE E ASSORBIMENTO DELLE PROTEINE

La digestione delle proteine inizia nello stomaco. Per effetto del pH (pH acido denatura

proteine) e per azione delle pepsine le proteine sono scisse in peptidi. Le pepsine sono

endopeptidasi che rompono il legame peptidico all’interno della catena aminoacidica dove è

esposto un anello aromatico (Phe e Tyr). L’idrolisi gastrica però non è mai completa e pertanto

nel duodeno arrivano pochi aminoacidi liberi. Nel duodeno agiscono le peptidasi pancreatiche: i

tripsinogeni sono convertiti in tripsina da un’enterochinasi posta nell’orletto a spazzola degli

enterociti. La tripsina attiva altre molecole di tripsinogeno e altri proenzimi pancreatici (attiva

la cascata di attivazione enzimatica) come chimotripsina, carbossipeptidasi ed elastasi.

Per effetto dell’attività delle peptidasi pancreatiche, i peptidi presenti nel lume intestinale sono

ulteriormente depolimerizzati, ma non completamente; si ottengono infatti non solo singoli

aminoacidi ma anche di-, tri- e oligopeptidi. Gli oligopeptidi sono digeriti dalle oligopeptidasi

presenti sull’orletto a spazzola fino a singoli aminoacidi, di- e tri-peptidi. I di- e tri-peptidi

possono essere a loro volta idrolizzati oppure essere assorbiti come tali.

Per quanto riguarda l’assorbimento, gli L-aminoacidi sono assorbiti sia come di- e tripeptidi

(prevalentemente nel digiuno) sia come aminoacidi singoli (prevalentemente nell’ileo).

L’assorbimento dei di- e tri-peptidi a livello della membrana apicale avviene tramite

simporti H-dipendente (di- e tripeptidi co-trasportati con H+). Nell’orletto a spazzola è

presente anche uno scambiatore Na/H che provvede a mantenere il gradiente di H necessario

al funzionamento del simporto. Il Na in entrata nel citosol è poi spinto verso lo spazio

interstiziale dalla pompa Na/K ATPasi sulla membrana basolaterale. Quasi tutti i di- e tripeptidi

sono idrolizzati a singoli aminoacidi nel citosol dell’enterocita grazie alla presenza di di- e

tripeptidasi citoplasmatiche.

L’assorbimento dei singoli aminoacidi avviene soprattutto nell’ileo e avviene tramite

trasportatori Na-dipendenti (co-trasporti Na-dipendenti) nella membrana apicale che sfruttano

il gradiente di Na per cotrasportare all’interno della cellula il Na e l’aminoacido. Il gradiente di

Na è mantenuto dall’attività della pompa Na/K ATPasi posta sulla membrana basolaterale.

Alcuni aminoacidi non polari possono attraversare la membrana anche per diffusione semplice

(via paracellulare)

QUINDI: il gradiente di H+ all’interno della cellula è sostenuto dall’antiporto Na/H,

mentre il gradiente di Na+ dalla pompa Na/K ATPasi.

Gli aminoacidi assorbiti passano nel fluido interstiziale grazie a sistemi di trasporto

facilitato da carrier localizzati sulla membrana basolaterale. Il movimento di Na è

fondamentale perché richiama acqua e favorisce il riassorbimento d’acqua.

ASSORBIMENTO DI FERRO

Il ferro è assorbito prevalentemente nel duodeno e nel digiuno prossimale a basse % per la sua

propensione a formare Sali non assorbibili. La forma con cui il ferro si trova nel lume intestinale

2+ 3+

è importante: il Fe ferroso è più facilmente assorbito del Fe ferrico. Il ferro Fe3+

(ferrico) è un potente ossidante, poiché può essere ridotto e ha la capacità di strappare

elettroni, comportandosi in modo simile ai ROS (specie reattive dell'ossigeno). Questo lo rende

pericoloso, poiché può danneggiare macromolecole biologiche. Per questa ragione, il ferro

ferrico non si trova mai libero in soluzione, ma esistono meccanismi che lo riducono a forme

meno reattive. Il ferro ferrico può muoversi nell'organismo solo quando è legato al gruppo eme,

dove risulta meno reattivo e meno pericoloso, e consente la coordinazione irreversibile

dell&