Fisiologia - Appunti

SISTEMA GASTROINTESTINALE

L'attività del sistema gastrointestinale è strettamente legata alla presenza di ghiandole/cellule

secretorie disseminate lungo tutto il tratto che producono e secernono enzimi digestivi, sostanze

lubrificanti e protettive (muco)

Le cellule secernenti sono cellule epiteliali polarizzate che presentano membrane apicali e

basolaterali molto diverse per quanto riguarda la localizzazione di canali ionici, proteine per la

diffusione facilitata e trasporti attivi primari e secondari.

La diversa localizzazione dei diversi tipi di trasporto sono responsabili della:

Secrezione acida dello stomaco

Secrezione del bicarbonato nel pancreas

Secrezione di una soluzione isotonica di NaCl nell'intestino.

La triade classica degli ormoni gastrointestinali sono:

SECRETINA(peptide 27)

GASTRINA(peptide 17)

COLECISTOCHININA( peptide 33)

SECREZIONE ACIDA DELLO STOMACO

L'acido cloridrico è secreto dalle cellule parietali delle ghiandole mucose del corpo dello stomaco.

La secrezione è preceduta da variazioni strutturali della cellula parietale che a riposo presenta nel

citoplasma dei canalicoli, provvisti di microvilli comunicanti con il lume tramite un dotto comune e

numerose strutture tubovescicolari.

Dopo stimolazione la membrana dei tubuli si fonde con quella dei canalicoli, incrementando

notevolmente la superficie della membrana palasmatica

POMPA DI SCAMBIO H+/K+

controtrasporto primario, noto anche come pompa protonica( è una p-atpasi) che trasferisce ioni K+

verso l'interno della cellula (contribuendo a mantenerne alta la concentrazione intracellulare) in

scambio con H+ espulsi all'esterno.

Struttura e ciclo funzionale simile alle altre pompe Mg dipendente

E’ elettroneutra, cioè non modifica il potenziale di membrana.

LOCALIZZAZIONE

Questa ATPasi H/K dipendente è localizzata:

nella membrana del polo apicale (luminale) delle cellule ossintiche o parietali delle ghiandole

gastriche

Ghiande gastriche: secrezione dell’acido cloridrico

La scoperta, in tempi recenti, di inibitori specifici per la pompa H/K ha subito trovato una vasta

applicazione nella cura delle disfunzioni gastriche. Si tratta di composti derivati dall'omeprazolo, le

cui molecole stabiliscono legami covalenti con i gruppi SH cisteinici della subunità a della pompa

H/K, inibendola in modo irreversibile. Quando la somministrazione degli inibitori viene interrotta,

la secrezione gastrica di HCI riprende solo con la sintesi di nuove molecole dell'ATPasi che richiede

circa 24 ore.

-La secrezione dell'HCL nello stomaco è promossa da trasporti ionici attivi che interessano sia la

membrana luminale sia quella baso-laterale delle cellule ossintiche secernenti.

Una ATPasi H-K dipendente promuove il trasporto attivo di H verso il lume gastrico. Il gruppo OH-

si combina con CO per formare HCO che viene trasferito nel liquido extracellulare attraverso la

membrana baso-laterale per un processo di controtrasporto anionico CI-/HCO. Il riassorbimento di

una notevole quantità di HCO, durante la secrezione gastrica che segue un pasto fa si che il sangue

refluo dallo stomaco divenga alcalino (marea alcalina).

-La secrezione acida è attivata da due diversi meccanismi:

-L'aumento del cAMP (attivato da istamina e inibito da somatostatina)

-L'aumento della concentrazione di Calcio (attivato da acetilcolina tramite recettori Muscarinici 3 e

dalla gastrina mediante recettori CCK che attivano proteina Gq e IP3)

-Somatostatina e ProstaglandinaE (non illustrata in figura) inibiscono la secrezione di acido

cloridrico. Farmaci che bloccano la sintesi di prostaglandine come l'aspirina aumentano la

secrezione acida, al contrario analoghi delle prostaglandine (misoprostale) la riducono.

SECREZIONE DEL BICARBONATO

La secrezione di bicarbonato da parte delle cellule dei dotti richiede la presenza di CO2 che

proviene dal metabolismo cellulare e in maggior misura dal bicarbonato plasmatico. Ad opera

dell'anidrasi carbonica si formerà H+ ed HCO3- che viene trasportato fuori dal lato luminale

scambiandosi con un Cl. L'H+ è trasportato fuori dal lato basale con un antiporto H+/Na e con la

pompa protonica H/K. La fuoriuscita di H dal lato basale è importante per la formazione di CO2 in

quanto acidifica il bicarbonato plasmatico.

Il cloro che entra nella celule viene ricaptato e trasportato all'interno del lume attraverso il canale

del cloro di tipo CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) localizzato sulla

membrana apicale.

Tale canale è attivato dal cAMP e svolge un ruolo importante nella formazione della componente

acquosa succo pancreatico in quanto determina ecre parte del reas. Il l'elettronegatività del lato

apicale verso il lato sierosale che minale spinge Na, K e acqua all'interno del lume attraverso le gap

junction .Nella fibrosi cistica, un difetto genetico ereditario rende il CFTR poco permeabile o poco

espresso, questo causa muco molto viscido (poco acquoso) che crea gravi problemi digestivi.

Secrezione di una soluzione isotonica di NaCl nell'intestino.

Le cellule principali immature delle cripte di Lieberkuhn secernono una soluzione isotonica di NaCl

che aiuta a mantenere alto il livello ionico nel liquido del lume intestinale

Secrezione di una soluzione istonica di NaCl nell'intestino.

Il meccanismo di secrezione è generato dal cotrasportatore attivo secondario Na/K/2CI che

sfruttando il gradiente di Na trasporta all'interno dell'enterocita due ioni Cl, uno ione Na e uno ione

K. Lo ione K è nuovamente portato fuori dalla cellula da un canale K. Si crea una forte

elettronegatività tra l'interno della cellula ed il lato sierosale che spinge lo ione Cl nel lume

attraverso il canale CFT (cAMP-dipendente )posto sulla membrana

apicale. La stessaa forza elettrogenica determina il trasporto paracellulare del Na dal lato sierosale

al lume. Il trasporto netto di Na e Cl all'interno del lume richiama infine acqua per osmosi dal lato

sierosale.Il tempo di apertura del canalc CFTR è direttamente controllato dai livelli di CAMP e

quindi i livelli di secrezione di Na, Cl e acqua sono stimolati da agonisti che aumentano i livelli di

cAMP (prostaglandine) o il Ca intracellulare (Acetilcolina).

Il canale CFTR ha un ruolo determinante nelle malattie caratterizzate da forte diarrea come il

colera.

La tossina del colera attiva permanentemente una proteina Gs che attiva l'adenilato ciclasi per cui

sono alti i livelli di cAMP e il canale CFTR è stimolato determinando un maggiore flusso di acqua

verso il lume.

Sistema gastrointestinale :Digestione e assorbimento

Molti degli alimenti che ingeriamo sono in forma di prodotti macromolecolari complessi che non

possono essere assorbiti dall'epitelio gastrointestinale.

Il nostro organismo può principalmente assorbire acqua ioni e singole molecole

vitamine,carboidrati, aminoacidi, lipidi) che vengono assorbiti con trasporti attivi secondari o

trasporto passivo

Quindi l'assorbimento deve essere preceduto dalla «digestione>>> ovvero una preliminare

frantumazione meccanica e una successiva azione chimica che riduce a livello monomolecolare

molecole complesse:

Digestione e assorbimento dei carboidrati

Digesione e assorbimento di proteine

Digestione e assorbimento di lipidi

Meccanismo di assorbimento del ferro

IL ferro è assorbito prevalentemente nel duodeno e nel digiuno prossimale a basse percentuali. Per

la sua propensione a formare Sali non assorbibili con altri ioni presenti nel lume.

E' importante la forma in sui si trova nel lume intestinale: // ferro ferroso Fe2+ è più assorbibile del

ferro ferrico (Fe3+) Fattori che favoriscono la riduzione di Fe3+ a Fe 2+ (basso pH luminale,

vitamina C) favoriscono l'assorbimento di ferro

L'assorbimento di Fe2+ è favorito dalla presenza di una ferro- reduttasi sull'orletta a spazzola

Il Fe2+ entra nell'enterocita tramite un cotrasporatore Fe2+/H+ (DCT1, Divalent cation

Transporter.)

Il Ferro del gruppo eme è la forma più facilmente assorbibile in quanto il gruppo eme

dell'emoglobina entra per trasporto facilitato o per endocitosi nell'enterocita (meccanismo non

ancora ben identificato), dove viene staccato dall'eme tramite l'enzima eme-ossigenasi

Il ferro contenuto negli alimenti di origine animale è assorbito per il 20%.

Il ferro contenuto negli alimenti di origine vegetale per il 3- 5%.

In media in un'alimentazione equilibrata ne viene assorbito il 10%

-IL Fe3+ liberato dall'eme-ossigenasi è ridotto a FE2+ ed insieme a quello introdotto con DCT1 si

lega alla mobilferrina che ne mantiene bassa la concentrazione intracellulare e lo trasporta verso il

lato sierosale.

Il complesso mobilferrina-Fe2+si lega al trasportatore IREG1 (ferroportina) che media l'uscita di

Fe2+ dall'enterocita. Il Fe2+ sierosale è quindi ossidato a FE3+ dalla ferroossidasi efestina, presente

sulla membrana basolaterale e si lega alla beta1 globulina (transferrina) per il trasporto nel plasma.

All'interno dell'enterocita, il Fe3+ può legarsi stabilmente con un'altra proteina, l'apoferritina,

formando la ferritina. II Fe3+ legato alla ferritina passa molto difficilmente nel sangue e dato il

rapido turnover degli enterociti, la ferritina rappresenta una via di eliminazione del ferro introdotto

in eccesso con gli alimenti. Pertanto l'apparato digerente rappresenta l'organo che regola la quantità

di ferro nell'organismo, considerando anche che il rene non è in grado di eliminare efficacemente il

ferro eventualmente assunto in eccesso. Un aspetto importante di ciò è il fabbisogno di ferro in

nutrizione parenterale che è di soli 0,5mg/die contri i 10 mg/die e i 18 mg/die richiesti

grispettivamente per i maschi adulti e le donne in età fertile L'aggiunta di elevate quantità di ferro

nelle sacche per la nutrizione parenterale può determinare emocromatosi (sovraccarico di ferro)

-Fattori favorenti l'assorbimento del Fe2+ sono la sua concentrazione intraluminale e uno stato di

carenza marziale

Negli enterociti non maturi delle cripte di Lieberkuhn, la regolazione della sintesi del

cotrasportatore DCT1, della IREG1 e dell'apoferritina è affidata ala proteina citoplasmatica IRP

(Iron Regulating Protein) che interagisce con gli mRNA che codificano per queste proteine.

In questi enterociti sono presenti, sul lato basolaterale, recettori per il complesso transferrina-ferro.

Quando i livelli di transferrina satura sono elevati (alto Fe3+ plasmatico) nel citosol dell'enterocita

aumenta i Fe3+, che si lega all'IRP e ne riduce l'attività causando una minore quantità di DCT1 e di

IREG1 e una aumentata sintesi di apoferritina con conseguente riduzione dell'assorbimento di Fe2+.

Il contrario avviene in