Appunti di Alimentazione e nutrizione umana prof.Bertoli

Alimentazione e nutrizione umana

La fisiologia studia come i processi avvengono nel nostro organismo e studia i meccanismi per cui i nostri organi lavorano insieme. Il nostro corpo è organizzato in diversi livelli:

• Chimico (C, O, N, H e vari micronutrienti come Mg, Ca, Fe, Zn)
• Cellulare (ci sono funzioni comuni a tutte, come ricavare nutrimento, svolgere reazioni chimiche, sintetizzare composti e ci sono funzioni specifiche, come produrre proteine [cellule ghiandolari] o detossificare il sangue [cellule renali])
• Tissutale (cellule legate in tessuti; possono essere muscolari [liscio→involontario, striato→volontario es. muscoli scheletrici], nervosi [cellule specializzate che mandano impulsi nervosi], epiteliali [formati da lamine epiteliali e ghiandole secernenti], tessuto connettivo [poche cellule immerse in abbondante materiale extra cellulare])
• Organi (formati da almeno due tessuti diversi)
• Sistema (complesso di organi che svolge un compito)
• Intero organismo

Sistema nervoso centrale

La comunicazione nervosa avviene tramite impulsi elettrici e all’utilizzo del potenziale di membrana. Il neurone ha carica negativa, e diventa permeabile al passaggio degli ioni grazie a degli stimoli specifici.

È formato dal corpo cellulare (che contiene nucleo e organelli), dai dendriti (delle specie di antenne) e dall’assone (attraverso cui scorre l’impulso), che può essere corto o molto lungo, è ricoperto da una struttura che protegge e velocizza il segnale (sclerosi multipla è un difetto nella mielina). L’assone finisce su un altro neurone, su ghiandole e muscoli→ sinapsi innervazione.

Il sistema nervoso è protetto da strutture ossee come cranio e colonna vertebrale. L’encefalo è protetto anche dalle meningi (pia madre, membrana aracnoidea e dura madre), dal liquido cefalorachidiano e dalla barriera emato-cefalica. L’encefalo è diviso in: corteccia (frontale, occipitale, temporale e parietale), tronco encefalico, cervelletto, di-encefalo (talamo e ipotalamo).

Un altro metodo di comunicazione all’interno dell’organismo è il sistema endocrino che si occupa degli stimoli lenti, attraverso l’uso degli ormoni. L’organo più importante per gli ormoni è la tiroide, il cui controllo avviene tramite stimoli nervosi ad opera di ipotalamo e ipofisi. L’ormone tiroideo influisce sul metabolismo basale.

Fisiologia dell'apparato digerente

Cavo orale

Introduzione del cibo nel cavo orale, masticazione, triturazione, insalivazione e deglutizione (che porta il bolo dalla bocca, attraverso la faringe, all’esofago e allo stomaco, grazie alla chiusura dell’epiglottide, che non fa entrare il bolo nella laringe). Sono coinvolti, lingua, denti, ghiandole salivari e muscoli.

Saliva

La saliva ha funzione digestiva, di solvente, emolliente e protettiva. Viene secreta dalle ghiandole salivari minori (al di sotto di palato, lingua, labbra) e maggiori (parotidi, sottolinguali e sottomascellari). Le ghiandole maggiori possono essere di tipo sieroso (produzione di proteine) o mucoso (produzione di muco).

È formata da una parte inorganica (acqua, elettroliti) e una organica, formata da proteine (sieriche o intrinseche; si trovano le immunoglobuline A, l’enzima alfa-amilasi e il lisozima). Durante il pasto, la secrezione di elettroliti aumenta moltissimo. La secrezione è controllata dal sistema nervoso centrale tramite gli stimoli, per esempio quelli visivi ed olfattivi.

Gusto

La percezione del gusto avviene tramite la stimolazione dei chemiocettori che si attivano per contatto chimico con le sostanze o molecole alimentari. Sono raggruppati in strutture chiamate bottoni gustativi, che si trovano soprattutto sulla lingua. Ogni bottone è formato da circa 50 recettori, con forma allungata e disposti a spicchi intorno al poro gustativo, in cui la matrice alimentare si lega e viene mandato un segnale all’area gustativa sensoriale, all’ipotalamo e al sistema limbico, aggiungendo dimensione affettiva al semplice gusto (es. evocazione di ricordi, esperienze, sensazioni).

• Salato: stimolato da NaCl che depolarizza la membrana del canale dei bottoni
• Dolce: stimolato dalla conformazione del glucosio che modifica i canali non facendo uscire più il potassio
• Acido: stimolato dagli ioni H⁺ liberi
• Amaro: stimolato da un gruppo eterogeneo di molecole, come caffeina, nicotina e anche sostanze tossiche (soglia più alta negli adulti, ma ne abbiamo comunque una soglia bassa per un fattore di protezione)
• Umami: stimolato da amminoacidi (es. glutammato) contenuti in alimenti ricchi di proteine

Esofago

Dopo la deglutizione, il bolo passa all’esofago. Il tubo digerente (che sia esofago o intestino) ha la parete divisa in 4 strati:

• Membrana mucosa: divisa in 3 strati, strato epiteliale (molto diverso a seconda della regione), lamina propria (di supporto all’epitelio) e muscularis mucosae (costituito da due strati di muscolatura liscia)
• Strato sottomucoso: formato da tessuto connettivo lasso, contiene nervi e vasi ematici
• Strato muscolare: formato da fibre muscolari lisce, e tra uno strato e l’altro si trovano i nervi
• Strato sieroso: strato protettivo (assente nell’esofago, retto e parte del duodeno)

Nella parte alta dell’esofago, la muscolatura è striata perché la deglutizione è volontaria. È diviso in sfintere faringo-esofageo, corpo dell’esofago e cardias. I movimenti del bolo lungo l’esofago sono controllati dai movimenti peristaltici che lo spingono verso il basso. Più è grande il bolo, più la contrazione sarà energica.

Stomaco

Nello stomaco si svolgono attività meccaniche ed enzimatiche. Svolge funzione di contenitore, digestiva e motoria, germicida, diluente e antianemica. Presenta 3 strati di muscolatura liscia, all’esterno longitudinale, uno intermedio circolare e quello interno obliquo. È sollevato all’interno in pieghe, che si distendono quando lo stomaco è pieno e presenta molte ghiandole esocrine→ ghiandole ossintiche.

Una ghiandola ossintica è formata da vari tipi di cellule:

• Cellule dell’epitelio superficiale (che essendo esposte ad un pH molto basso, si rinnovano continuamente)
• Cellule ossintiche o parietali (producono HCl e un fattore intrinseco necessario per l’assorbimento della vitamina B₁₂)
• Cellule peptiche (producono l’enzima digestivo pepsinogeno [forma inattiva] nel lume diventa pepsina)
• Cellule argentaffini (producono l’istamina, coinvolta nella regolazione della secrezione gastrica)
• Cellule mucose (producono muco e bicarbonato)
• Cellule endocrine D (producono somatostatina) solo nell’antro
• Cellule endocrine G (producono gastrina) solo nell’antro e nel piloro

Il succo gastrico è formato da una parte acida (HCl e acqua) e una basica (pepsinogeno, mucina ed elettroliti). Tra il lume e le cellule epiteliali c’è uno strato di muco, che protegge le mucose dal contenuto molto acido del lume. Nel caso in cui degli H⁺ superassero la barriera, viene secreto HCO₃^- (bicarbonato) per tamponare. La funzione digestiva si limita ad agire in parte sulle proteine e basta, infatti non è indispensabile.

Il controllo della secrezione gastrica passa attraverso gli ormoni gastrina e somatostatina, grazie agli stimoli del nervo vago e delle proteine gastro-intestinali. L’ormone della gastrina stimola la produzione di HCl, insieme ad un aumento del flusso ematico, di pepsinogeno e di muco, e della motilità dell’antro-pilorico. La somatostatina è l’ormone antagonista della gastrina, e ne inibisce gli effetti e liberazione stessa.

Quando lo stomaco si distende per l’ingresso del bolo, si attivano dei recettori meccanici (distensione della parete), chimici (contenuto del lume) e osmotici (sensibili alla pressione osmotica). Lo svuotamento avviene grazie all’attività contrattile, con spinte propulsive o non propulsive.

Intestino

È diviso in tenue e crasso, divisi dalla valvola ileo-ciecale, con una lunghezza totale tra i 7 e i 9 metri.

Intestino tenue

È diviso in duodeno (25 cm), digiuno (2,5 m) e ileo (tra i 2 e i 4 m). Nell’intestino tenue, l’epitelio superficiale del tubo digerente presenta delle estroflessioni digitiformi, i villi. Le cellule che formano l’epitelio sono chiamate enterociti.

Gli enterociti hanno forma rettangolare, sono uniti tra di loro tramite strette giunzioni di membrana, e nella parte alta presentano l’orletto a spazzola, organizzato in microvilli, e il glicocalice (formato da glicoproteine). I microvilli servono per l’assorbimento, il glicocalice a legare i nutrienti al microvillo tramite legami, bloccandole e permettendo l’attività enzimatica su di essi.

Il nutriente, una volta digerito, o viene utilizzato dall’enterocita, oppure passa nella lamina propria e poi nel sangue tramite la membrana vaso laterale. Il succo intestinale è formato da acqua, muco, sali minerali e proteine (oligosaccaridasi, dipeptidasi, oligopeptidasi, fosfatasi alcalina e l’enterochinasi, l’unico enzima prodotto dall’enterocita). È prevalentemente basico perché deve tamponare il chimo acido proveniente dallo stomaco. La motilità è di tipo propulsivo, concentrica, che spinge il chimo verso il basso, o non propulsivo, che serve per il rimescolamento e l’assorbimento.

Intestino crasso

L’intestino crasso ha una lunghezza di circa 1,7 m. È diviso in cieco (che svolge funzione di serbatoio di ingresso e termina con l’appendice), colon e retto. L’intestino crasso ha un calibro maggiore di quello tenue (circa 7 cm), presenta delle sacculazioni e non presenta i villi. Sulla mucosa, completamente piatta, ci sono piccoli fori funzionali che si occupano dell’assorbimento di acqua (infatti le feci presentano basso contenuto di acqua) ed elettroliti.

Questa attività di assorbimento è molto importante ed è regolata dal sistema nervoso e quello endocrino; l’aldosterone stimola l’ingresso del sodio nelle cellule, e viene eliminato da esse tramite la pompa sodio-potassio. Nel colon avviene una digestione ad opera dei batteri.