Regolazione endocrina e sistema endocrino - Fisiologia generale

REGOLAZIONE DEI PROCESSI CHE AVVENGONO NELL’APPARATO DIGERENTE

L’assorbimento intestinale non è regolato ma si può variare la capacità assorbente della mucosa

intestinale in relazione ai nutrienti (fenomeno dell’adattamento). L’adattamento può essere:

non specifico: aumenta l’assorbimento nei confronti di tutti i nutrienti incrementando il numero

• di cellule e la superficie assorbente;

Specifico: aumenta l’assorbimento di un singolo nutriente grazie all’incremento del numero di

• trasportatori e la velocità con cui assorbono.

Sistemi di regolazione

fase cefalica: parte iniziale, regolata dal sistema nervoso a partire da segnali originati dalla

• corteccia (aumento della salivazione, attivazione movimenti dello stomaco, produzione di muco e

rilascio di HCl);

Fase gastrica: entrata del bolo nello stomaco, aumento di secrezione del muco, attivazione

• pepsina, rilascio di HCl e attivazione rimescolamento;

Fase intestinale: è divisa in una fase assimilativa (dove il chimo entra nell’intestino, vengono

• rilasciati gli ormoni gastrointestinali, attivata la propulsione) e una fase post-assimilativa (dove

vengono rilasciati gli ormoni pancreatici, utilizzo dell’energia nei processi anabolici, regolazione

dei centri fame e sazietà.

Riflessi della fase cefalica e gastrica

I riflessi sono distinti in lunghi se integrati nel sistema nervoso centrale e

corti se originano nel sistema nervoso enterico.

Gli stimoli originati dalla vista e l’olfatto attivano recettori sensoriali

che comunicano col SNC il quale, attraverso neuroni simpatici e

parasimpatici, comunicano con i neuroni enterici dei plessi, connessi alle

cellule secretorie dello stomaco e dell’intestino tenue.

I riflessi corti partono grazie alla presenza di nutrienti nello stomaco o

alla sua distensione, i segnali vengono recepiti da recettori e neuroni

sensoriali che comunicano attraverso gli interneuroni ai neuroni enterici,

regolando l’attività delle cellule secretorie. Queste, attraverso la

produzione di ormoni, regolano i muscoli lisci e le cellule esocrine ma anche

l’encefalo, mediante segnali di fame o sazietà. Inoltre, a livello del pancreas

endocrino, regolano i livelli di insulina e glucagone.

Microbiota intestinale

Il microbiota è la popolazione di microrganismi che risiede nel tratto gastrointestinale e si è co-

evoluta assieme all’uomo.

Ad oggi si dice che sia una relazione simbiontica complessa, dove l’ospite fornisce i nutrienti

necessari alla sopravvivenza del microbiota e quest’ultimo svolge funzioni che non sono codificate

dall’ospite, fra cui:

lo sviluppo del sistema e della risposta immunitaria;

• Difesa contro batteri patogeni;

• Digestione di nutrienti indigeribili dall’ospite;

• Metabolismo di ormoni e vitamine;

• Mantenimento della barriera epiteliale;

• Modulazione del rilascio di ormoni gastrointestinali.

•

La composizione del microbiota non è fissa ma cambia in base al ritmo di vita dell’ospite, i

microrganismi si ritrovano principalmente a livello del colon, specialmente nel tratto trasverso e

discendente. I messaggi inviati dal microbiota sono sottoforma di acidi grassi a catena corta,

riconosciuti dai recettori intracellulari che attraversano 7 volte la membrana associati a proteine

G che formano i secondi messaggeri.

DESTINO DELLE MOLECOLE ASSORBITE

Le molecole assorbite da colon e intestino tenue viaggiano lungo il circolo splancnico, all’interno della

vena porta epatica che li dirige nel fegato. Dal fegato poi arrivano alla vena cava attraverso la vena

sopraepatica, dove verranno distribuiti con le arteriole.

Il glucosio derivante dalla digestione dei carboidrati viene utilizzato principalmente per produrre

ATP oppure viene accumulato nel muscolo e nel fegato sottoforma di glicogeno, se presente in

eccesso viene convertito in trigliceridi e accumulati nel tessuto adiposo.

Gli amminoacidi, derivanti dalla digestione delle proteine, vengono accumulati nel muscolo

sottoforma di proteine e una piccola parte viene convertita nel fegato in acidi grassi e accumulati

nel tessuto adiposo. La maggior parte della riserva energetica è rappresentata dall’accumulo di

trigliceridi nel tessuto adiposo bianco.

Nutrizione

La nutrizione è lo studio dell’energia estraibile dagli alimenti.

L’energia di un organismo è data dall’energia introdotta

meno quella spesa (sottoforma di calore o lavoro

meccanico, chimico e di trasporto). L’energia derivante

dall’assorbimento viene immagazzinata, metabolizzata e in

parte persa. L’energia metabolizzata viene impiegata per il

10% durante la digestione, per il 40% durante il lavoro e il

restante 50% per produrre calore.

Bilancio energetico

Il bilancio energetico rappresenta il bilancio fra le entrate e le uscite energetiche ed è

fondamentale per la salute dell’individuo: se le entrate fossero maggiori delle uscite si rischierebbe

una situazione di obesità o, viceversa, di anoressia. In una situazione di anoressia la prima funzione

che viene persa è proprio quella riproduttiva perché energeticamente dispendiosa, cerca di

mantenere costante l’apporto di glucosio al cervello finché può.

L’assunzione di cibo è perfettamente regolata in base al dispendio energetico, se uno aumenta

allora aumenta anche l’altro.

Gli animali in natura sembrano conoscere il loro stato nutrizionale ed energetico in quanto l’unico

modo per regolare l’assunzione di cibo è lavorare sui segnali di sazietà e di fame: infatti, si ipotizza

che l’organismo sia in continuo stato di fame e soppresso con impulsi inibitori dati da fattori

pregastrici, riempimento dello stomaco, presenza di cibo nell’intestino, flusso di nutrienti e tessuto

adiposo.

Nell’uomo questo l’assunzione di cibo non è correlata con le richieste energetiche ma ha valenza

sociale e psicologica. REGOLAZIONE DELL’OMEOSTASI DEL GLUCOSIO

Durante la fase intestinale post-assimilativa prevale il

catabolismo in quanto l’unica fonte di nutrimento per il

cervello è il glucosio e deve essere mantenuto costante. A

digiuno i livelli di glicemia si trovano a 80 mg/mL, subito dopo il

pasto si ha un picco a 150 mg/mL ma poi viene riportato ai livelli

basali.

Da dove deriva il glucosio?

Il glucosio deriva dalla digestione dei carboidrati,

dove viene utilizzato per produrre ATP o

immagazzinato sottoforma di glicogeno nel fegato o

glicerolo nel tessuto adiposo.

Il glucosio viene reso disponibile da:

glicogenolisi: il glicogeno nel fegato viene

• convertito in glucosio;

Gluconeogenesi: produzione di glucosio nel fegato

• a partire dalle proteine dei muscoli attraverso la

via dei alpha-chetoacidi;

Lipolisi: scissione dei trigliceridi in glicerolo e acidi

• grassi liberi che andranno incontro,

rispettivamente, a gluconeogenesi e B-ossidazione

per formare glucosio e corpi chetonici.

controllo ormonale

Il metabolismo è regolato dal rapporto fra insulina e glucagone, i

due ormoni antagonisti prodotti dal pancreas endocrino che

regolano la fase di assorbimento e post-assorbimento. In

particolare, le cellule alpha producono glucagone e le cellule beta

insulina. Il sensore si trova a livello delle cellule beta promuovendo la

produzione di insulina, che aumenta l’uso di glucosio nel fegato e

aumenta il numero di trasportatori in muscoli e tessuto adiposo, e

inibendo quella di glucagone. L’insulina fa scendere i livelli di glucosio

fungendo da feedback negativo, inibendo la sua produzione e

stimolando quella di glucagone.

Nel dettaglio

La secrezione di insulina è regolata dalla

concentrazione plasmatica di glucosio (glicemia),

quando questa aumenta viene incrementato il

rilascio. Il glucosio entra per diffusione facilitata

attraverso GLUT2 e viene subito utilizzato per

produrre ATP, facendo chiudere i canali per il

potassio; la depolarizzazione che ne scaturisce fa

aprire i canali per il calcio voltaggio-dipendenti, il

quale legandosi alla calmodulina fa rilasciare le

vescicole contenenti insulina. Il rilascio è

incrementato anche dall’azione delle incretine (GIP

e GLP1).

Recettore per l’insulina

L’insulina viene sintetizzata nel reticolo endoplasmatico come proinsulina, formata da insulina e

peptide C, matura nel Golgi e nei granuli di secrezione per perdita del peptide C. Il recettore per

l’insulina è ad attività tirosin-chinasica, quando l’insulina si lega alle subunità alpha, si ha un cambio di

conformazione di quelle beta che provoca la fosforilazione incrociata delle tirosine sul substrato

del recettore insulinico, le quali portano a cascate fosforilative che attivano AkT/PKB, atti

all’aumento dei trasportatori GLUT4, al controllo di enzimi metabolici e all’attivazione dei fattori di

trascrizione dei suddetti enzimi. Insulina

L’insulina è un potente ormone anabolizzante in grado

di favorire l’immagazzinamento di glucosio negli organi

bersaglio, quali tessuto adiposo, fegato e muscolo e

impedire la sua liberazione (spinge verso l’anabolismo

durante la fase assimilativa). A livello cellulare ha

effetti glucidici, lipidici e proteici andando così a

scatenare un aumento del trasporto di glucosio (GLUT4

si inserisce nella membrana attraverso fusione e non

per esocitosi), regolazione degli enzimi del metabolismo

e della trascrizione genica di questi enzimi.

I trasportatori principali sono GLUT4 in muscolo e

adipociti e GLUT2/GLUT3 in cervello ed epatociti. I

recettori si trovano anche nel sistema nervoso e

assieme alla leptina coordinano il senso di sazietà e la

riproduzione.

Se la glicemia diminuisce?

Il sensore, localizzato nelle cellule alpha del pancreas endocrino, capta la diminuzione di glucosio,

inibisce la produzione di insulina e stimola quella del glucagone, il quale ha come effetto principale la

liberazione di glucosio da tessuto muscolare, adiposo e fegato (spinge verso il catabolismo

attraverso incremento di glicogenolisi, gluconeogenesi e produzione di corpi chetonici).

Glucagone

Quando i livelli di glicemia scendono, le cellule alpha del

pancreas producono glucagone. Il glucagone ha è

l’antagonista dell’insulina e si occupa dell’aumento del livello

di glucosio nel sangue attraverso i processi di

glicogenolisi, gluconeogenesi e B-ossidazione, favorendo il

catabolismo. Il recettore attraversa 7 volte la membrana

ed è associato ad una proteina G che stimola l’adenilato

ciclasi a produrre l’AMP ciclico, il quale attiva la PKA

(protein chinasi A) il cui effetto è quello di promuovere i

processi sopra descritti