Alimentazione e nutrizione umana

Apparato digerente

L'apparato digerente è formato da:

• Bocca e annessi
• Esofago
• Stomaco
• Intestino
• Ghiandole annesse (fegato, pancreas, ghiandole salivari…)

Il corpo umano è il risultato di fattori genetici (25%) e di fattori ambientali (75%). L'alimentazione svolge un ruolo fondamentale. L'apparato digerente è altamente specializzato in quanto ogni tratto svolge una funzione principale diversa dagli altri tratti. La digestione risulta essere un adattamento nell'evoluzione della specie.

Funzioni dell'apparato digerente

• Ricevere cibo e ridurlo di dimensioni
• Raccogliere (depositare) il materiale alimentare
• Scomporre (digerire/idrolizzare) il materiale alimentare
• Spingere in senso aborale (dall'alto al basso)
• Assimilare (assorbire e utilizzare)
• Eliminare le scorie

Il materiale alimentare sosta nei vari comparti dell'apparato digerente con tempi differenti: esofago 10 secondi; stomaco 1-3 ore; intestino tenue 7-9 ore; intestino crasso 25-30 ore; ultimo tratto 30-120 ore. Il cibo staziona nel nostro corpo per un tempo che va in base al tipo di alimento e a come è fatto l'organismo stesso.

Le attività digestive sono legate a un pH definito che deve rimanere costante per non compromettere il funzionamento: esofago pH neutro; stomaco pH acido; intestino il livello di pH torna a salire.

Il sistema digerente è composto da due recipienti posizionati alle estremità dell'apparato (stomaco e colon), vi è poi un tubo di collegamento rivestito da cellule funzionali per l'attività specifica del tratto.

In base alla funzionalità che possiede ogni comparto vi è un rivestimento diverso:

• Squamoso pluristratificato per proteggere da ferite e danni (bocca-esofago-ano)
• Cigliato (faringe)
• Monostratificato cellule colonnari (tratto assorbente)

La muscolatura che sovraintende tutto quello che avviene a livello alimentare è:

• Liscia: si trova in tutto il tratto gastroenterico. È composta da muscolatura circolare, longitudinale e trasversale
• Striata: bocca-faringe-primo tratto dell'esofago-ano

La struttura della parete del tratto gastrointestinale è data da (interno→esterno):

• Mucosa (epitelio, lamina propria, muscolatura della mucosa)
• Sottomucosa (connettivo)
• Muscolatura esterna (muscoli lisci)
• Sierosa (tessuto connettivo)

È da ricordare che il nostro apparato funziona grazie alle ghiandole presenti in quanto i succhi da esse prodotte servono alla digestione. Vi sono ghiandole salivari, ossintiche (favoriscono la digestione a livello gastrico), pancreas e fegato che si trovano all'esterno ma sono collegati al sistema attraverso tubi detti canalicoli.

La propulsione del materiale alimentare lungo l'apparato viene effettuata tramite l'azione della muscolatura liscia che provoca peristalsi e mescolamento (cardias/divide esofago-stomaco; piloro/divide stomaco-intestino; ileo/divide due intestini) e da sfinteri (muscolatura striata) che sono aperture a comando (bocca-esofago-ano).

Vi sono infine i vasi sanguigni e linfatici che si occupano del trasporto dei nutrienti ai vari distretti del corpo umano.

Ormoni

Vi sono poi da prendere in considerazione gli ormoni, i quali si dividono in:

• Endocrini, composti prodotti da alcune cellule e inviati in circolo per agire in distretti anche lontani dal punto di produzione
• Paracrini, composti che vengono prodotti “in loco” e che agiscono solo sul posto (non vanno in circolo)
• Autocrini, composti prodotti da una cellula e agenti sulla cellula stessa. Sono quindi ormoni che autoregolano la vita della cellula

Intervengono poi in qualche modo nella ingestione e digestione gli organi di senso vista, udito, gusto, olfatto, tatto. Cinestesia è la capacità di percepire forma, dimensioni e disposizione di qualcosa che non vediamo (denti, lingua…)

Bocca

La bocca svolge le seguenti funzioni:

• Introduzione fisiologica del cibo
• Triturazione: riduce di dimensioni il cibo e permette di mescolare la saliva con l'alimento, creando il bolo
• Mescolamento
• Insalivazione: coordinata dall'azione ghiandolare di lingua e denti
• Assaporamento: lo scorrimento delle particelle è dato dalla saliva, la quale permette la deglutizione del bolo, in questo modo si sentono i vari sapori
• Deglutizione: avviene circa 590 volte al giorno (145 pasti – 394 interpasti – 50 notte)
• Peristalsi: movimento/attività motoria efficace per il trasferimento del bolo dalla bocca allo stomaco

Saliva

La saliva è una componente importante nel processo digestivo. Essa viene prodotta da tre ghiandole principali:

• Parotidi: si trovano vicino alle orecchie, effettuano secrezioni sierose che contengono ptialina (enzima che digerisce gli amidi). Producono il 20% della saliva
• Sottomascellari: effettuano secrezioni miste (sierose-mucose). Producono il 70% della saliva
• Sottolinguali: effettuano secrezioni miste, nelle quali però prevalgono quelle mucose rispetto alle sierose. Producono il 5% di saliva

Queste tre ghiandole producono il 90% della saliva totale, la restante parte è a carico di altre ghiandole inferiori.

Le funzioni della saliva sono:

• Digestiva: la saliva contiene la ptialina, la quale ha la funzione di idrolizzare l'amido cotto ma non quello crudo. Non è in grado di digerirlo crudo in quanto si trova nel vacuolo in forma cristallina e ricoperta da una matrice proteica che l'α-amilasi della saliva non riesce a distruggere
• Solvente: in quanto la saliva lava le papille gustative dall'alimento ingerito per continuare a percepire il gusto boccone dopo boccone. Funzione esercitata dalla componente sierosa
• Emolliente: funzione esercitata dalla saliva mucosa che umetta il bolo al fine di evitare lacerazioni al passaggio dalla bocca all'esofago, produce quindi una parete protettiva
• Protettiva: funzione antibatterica (grazie al lisozima) poiché la nostra bocca ha una temperatura ed un'umidità adatta alla crescita dei microrganismi

La saliva è data da diverse componenti, le cui quantità tendono a variare (tendenzialmente aumenta) dalla situazione di riposo a quella dopo lo stimolo. Contiene:

• Proteine
• Amilasi (ptialina)
• Lisozima
• Urea
• Colesterolo
• Potassio
• Calcio
• Sodio
• Cloruri
• Bicarbonato (effetto tampone)

Le ghiandole salivari sono ghiandole acinose composte da:

1. Cellule che producono enzimi, ioni e muco
2. Cellule del canale salivare che riversano nello spazio luminare una quantità di ioni ed enzimi in base alla quantità di saliva

Le cellule delle ghiandole salivari possono sia produrre sia riassorbire la saliva. La produzione di saliva è regolata da un ormone, l'aldosterone.

La lingua percepisce i gusti con qualsiasi sua parte ma ci sono delle papille gustative, posizionate in alcune zone della lingua che percepiscono meglio un determinato gusto rispetto ad un altro. Alcuni gusti possono essere percepiti a concentrazioni relativamente basse. Possediamo papille diverse con percezioni diverse.

Una volta che il bolo è stato imbibito di saliva e triturato si ha una deglutizione che porta il materiale dalla bocca all'esofago, il quale consiste in un tubo molle ed estendibile che permette così di ingerire senza troppi problemi varie grandezze di bolo. La deglutizione comporta la chiusura del palato molle al fine di offrire al bolo una sola via di uscita, inoltre, vi è anche la chiusura della faringe, cavità adibita alla respirazione e connessa ai polmoni. Il bolo avanza poi fino ad arrivare al cardias (valvola). Per poter entrare nello stomaco avviene una dilatazione a valle e una riduzione a monte dell'anello, aiutato poi dalla peristalsi il bolo entra finalmente nello stomaco.

Stomaco

Lo stomaco ha una parete rigida e non ha proprietà elastiche. Ogni individuo può avere una diversa forma dello stomaco, data dalla tonicità della muscolatura dell'organo:

• Stomaco ipertonico: molto muscolarizzato, ha una elevata attività e quindi si libera velocemente del materiale alimentare che in questo modo non viene digerito bene
• Stomaco ortonico e ipotonico: in essi il materiale ha il tempo sufficiente per essere digerito bene (tipi più diffusi)
• Stomaco atonico: il bolo rimane molto tempo nello stomaco e viene digerito molto bene ma se staziona troppo a lungo può provocare danni

Le funzioni a cui lo stomaco assolve sono:

• Contenitore
• Digestione (per farla avvenire bisogna avere un rimescolamento del bolo con i succhi gastrici, al fine di formare il chimo)
• Movimento (funzione di mescolamento e di avanzamento verso il basso)
• Secrezione:

Esocrina con produzione di:

• Enzimi
• Acido cloridrico HCl (abbassa il pH)
• Bicarbonato HCO₃ (alza il pH)
• Fattore intrinseco (si lega alla vitamina B12 impedendo allo stomaco di digerirla)

Endocrina con la produzione di:

• Gastrina
• Somatostatina

L'acido cloridrico prodotto dallo stomaco ha le seguenti funzioni: distruggere l'attività delle proteine; efficacia antibatterica; attiva gli enzimi digestivi; parziale digestione delle proteine; assiste l'assorbimento del calcio; rende i sali minerali solubili per l'assorbimento.

Lo stomaco può essere diviso in parti diverse che si differenziano in base alla funzione:

• In prossimità del cardias→ cardia, che ha una bassa attività secretoria
• Parte alta→ fondo, in esso il bolo si deposita
• Parte centrale→ corpo, che ha una buona produzione di succhi gastrici che sciolgono le parti esterne del bolo presente nel fondo
• Parte finale→ antro, in esso, a mano a mano che il bolo si scioglie, viene raccolta la parte "digerita" dell'alimento. Qui il pH si alza leggermente grazie alle cellule piloriche che producono bicarbonato

Infine, il piloro si apre e il materiale liquido formatosi finisce nell'intestino. Lo stomaco è un sacchetto fatto da una serie di pieghe (pliche) che aumentano la superficie di contatto perché anch'esse sono rivestite di mucosa. La muscolatura che si trova poi sotto tende a scivolare l'una sull'altra per aumentare il volume dello stomaco. All'interno delle pliche vi sono poi delle fossette (buchi) con annesse delle ghiandole ossintiche (gastriche) la cui apertura finisce nelle fossette riversandovi il succo gastrico.

All'interno delle ghiandole ossintiche distinguiamo poi tre tipi di cellule, le quali producono composti diversi:

• Cellule mucose: si trovano nella parte alta della ghiandola (vicino alla superficie interna dello stomaco). Producono muco che ha il compito di proteggere dall'acidità dello stomaco; quando il muco viene prodotto contiene mucina. Turnover 90 giorni.
• Cellule parietali o cellule ossintiche: si trovano sul fondo della ghiandola, producono acido cloridrico e il fattore intrinseco. Turnover pochi giorni.
• Cellule principali o cellule peptiche: si trovano sul fondo della ghiandola e producono pepsina (enzima) in forma di granuli poiché sono i vacuoli che contengono gli enzimi, in modo che la cellula non si autodigerisca. I granuli sono in forma anidra e si attivano a contatto con il muco. Turnover 4-5 giorni.

Il succo gastrico contiene:

• Componente proteica: enzimi, i quali pepsinogeni, catepsine e lipasi gastrica.
• Componente inorganica: minerali, cationi, anioni, HCl/NaHCO₃

Produzione di acido cloridrico

Le cellule ossintiche che secernono HCl hanno a livello apicale una pompa che scambia l'idrogeno con il potassio.

1. Alla cellula giunge un messaggio relativo alla quantità di acqua e di anidride carbonica presenti nello stomaco, ciò porta alla produzione di H₂CO₃ - acido carbonico (grazie ad un enzima), molecola instabile che diventa HCO₃^- e H⁺.
2. L'HCO₃^- bicarbonato viene riversato nel sangue trasportando all'interno il Cl^-, il quale insieme all'H⁺ esce nello stomaco.
3. L'uscita di H⁺ avviene usando ATP e fa entrare K⁺, il quale tende a tornare nello stomaco.
4. Inoltre, il Na⁺ contenuto nella ghiandola tende ad uscire trasportando il K⁺ all'interno, che, come detto, tende a riuscire nel sangue producendo ATP.

Con questo meccanismo riusciamo a produrre tutto l'acido cloridrico che ci serve; l'unica clausola è che ci sia abbastanza energia (ATP).

Controllo della secrezione

La secrezione prevede:

Stimolazione (tre fasi di regolazione):

• Fase cefalica: incide il 20-50% sull'intera secrezione gastrica. La secrezione gastrica comincia già prima di ingerire un alimento in modo da poter cominciare subito la digestione; in questa fase ci sono stimoli sensoriali o psichici.
• Fase gastrica: incide circa il 40-50%, quando il materiale comincia ad aumentare, aumenta la produzione di gastrina e istamina le quali fanno aumentare la produzione di acido cloridrico. In questa fase vi è la dilatazione dello stomaco per poter contenere il cibo.
• Fase intestinale: indice il 10%, quando il materiale arriva all'intestino vi è un'attività minima di stimolazione poiché l'intestino impiega molto tempo per digerire.

Inibizione:

• Centrale (cervello)
• Antrale (antropiloro). Le cellule producono somatostatina, ormone che va a bloccare la produzione di gastrina
• Intestinale (intestino tenue). Le cellule producono enterogastroni

La mobilità gastrica e quindi i movimenti dello stomaco possono essere di vario genere:

• Propulsiva: dall'altro in basso con avanzamento del chimo
• Non propulsiva
• Retropulsiva

Si devono verificare quattro condizioni fondamentali affinché avvenga lo svuotamento gastrico (processo lento):

• Innalzamento del pH (affinché il piloro si apra)
• Dimensioni delle particelle introdotte, che devono essere abbastanza piccole
• Pressione osmotica che deve abbassarsi rispetto a quella iniziale
• Propulsione adeguata (attività di contrazione)

Intestino tenue

Il secondo tratto del nostro apparato è costituito da un lungo tubo collegato al pancreas e al fegato. Inizia a partire dal piloro, segue poi il duodeno e il digiuno e l'ileo alla cui fine vi è la valvola ileocecale, oltre la quale inizia l'intestino crasso. Tutto il nostro intestino è tenuto insieme dal mesentere, un velo che lo ricopre interamente ed aderisce alla spina dorsale; attraverso il mesentere passano tutte le vene che portano all'intestino e via da esso nutrienti e scarti. L'intestino ha una lunghezza di circa 3-5 metri; duodeno 20 cm; digiuno 1,1 m; ileo 1,7 m.

Il digiuno svolge il grosso del lavoro digestivo mentre nell'ileo avviene la parte finale della digestione e la grossa parte di assorbimento. Le funzioni dell'intestino tenue sono:

• Digestiva
• Assorbente
• Motoria
• Secretoria

Ci sono due percorsi per il trasporto dei nutrienti attraverso l'epitelio dell'intestino:

• Assorbimento transcellulare: attraverso la membrana plasmatica delle cellule epiteliali.
• Assorbimento paracellulare: attraverso giunzioni strette tra le cellule epiteliali.

Il meccanismo con cui il trasporto avviene sono: trasporto attivo; trasporto passivo; endocitosi. Per poter assorbire di più, all'interno dell'intestino vi è un aumento notevole della superficie a contatto con il materiale nutritivo. Di conseguenza la superficie interna dell'intestino ha una serie di pliche o valvole conniventi, le quali sono ricoperte da villi intestinali. I villi a loro volta sono ricoperti da cellule epiteliali dette microvilli, i quali all'apice presentano delle glicoproteine che formano dei filamenti; essi favoriscono sia la digestione che l'assorbimento. Tutte queste strutture portano ad un aumento della capacità assorbitiva.

Il villo intestinale ha un sistema di circolazione fondamentale per i processi di assorbimento, che apporta nutrienti e sangue al villo, mantenendolo quindi vitale e che permette il trasporto dei nutrienti assorbiti al resto del corpo. I villi hanno una continua proliferazione delle cellule che li rivestono. La cellule di nuova formazione spingono le cellule circostanti a portarsi verso l'apice del villo stesso, in questo modo, quando arrivano all'apice vengono estruse dal villo; questo meccanismo permette un continuo rinnovamento di tali cellule. Esse spostandosi verso l'alto cambiano funzione aumentando la loro efficienza di assorbimento. I microvilli hanno poi la capacità di bloccare le parcelle e anche gli enzimi: ciò permette di facilitare la digestione e di conseguenza l'assorbimento.

Le cellule dell'intestino hanno un turnover molto elevato: due giorni; ciò significa avere molte basi pirimidiniche e puriniche che vengono eliminate con l'acido urico nell'urea ma se la loro concentrazione è troppo elevata, l'acido urico va a depositarsi in alcuni punti dell'organismo (giunture – ginocchia, gomiti, dita…) e si deposita sotto forma di sali e quando le giunture si muovono, questi sali sfregano e portano all'infiammazione (malattia: gotta).

La migrazione delle cellule epiteliali all'apice del villo avviene ogni 3-7 giorni. A causa del turnover elevato, ogni giorno, un numero elevato di cellule denominate cellule perse (desquamazione) vengono riversate nell'intestino e poi riassorbite al fine di riutilizzare i nutrienti di cui erano composte. Le cellule perse giornalmente equivalgono a 30g di proteine.

L'intestino produce anch'esso succo gastrico per digerire:

• Succo duodenale: è un succo vero e proprio che viene prodotto in piccole quantità dalla ghiandole del Brunner. Questo succo contiene: enzimi (enterochinasi), cellule e elettroliti
• Succo intestinale: non è ancora pienamente dettagliato