Riassunto esame lezioni alimentazione e nutrizione umana, prof. Bertoli

Cap. 1 Omeostasi

La fisiologia spiega il “come” degli eventi che avvengono nell’organismo. Poiché la maggior parte dei meccanismi organici serve ad una finalità utile (evoluzione), quando si studia la fisiologia è utile prevedere quali processi meccanici saranno proficui per l’organismo in una particolare situazione. La fisiologia è strettamente interrelata con l’anatomia (studio dell’organismo). Per omeostasi si intende il mantenimento di un ambiente interno relativamente costante.

Livelli di organizzazione del corpo umano

Il corpo umano è organizzato strutturalmente per formare un’unità funzionale totale per permettere la vita.

• Chimico: gli atomi più comuni costituiscono il 96% della composizione chimica totale si uniscono a formare molecole come proteine, lipidi, ecc.
• Cellulare: la cellula è la più piccola unità fondamentale e funzionale capace di svolgere i processi associati alla vita:
  • Ricavare nutrimento
  • Svolgere reazioni chimiche per ricavare energia
  • Eliminare anidride carbonica ed i prodotti di rifiuto
  • Sintetizzare proteine ed altri elementi per la struttura e la crescita cellulare
  • Regolare lo scambio di materiali tra la cellula e l’ambiente
  • Trasportare materiali da una parte all’altra delle cellule
  • Essere sensibili e rispondere alle variazioni dell’ambiente circostante
  • Riprodursi
• Tissutale: le cellule specializzate si aggregano per formare tessuti:
  • Muscolare: cellule che si contraggono per generare forza e si divide in scheletrico, cardiaco e liscio
  • Nervoso: cellule che generano stimoli elettrici che fungono da trasmettitori di informazioni tramite l’encefalo, midollo spinale e i nervi
  • Epiteliale: cellule che permettono lo scambio di materiale tra loro e l’ambiente. È organizzato in lamine epiteliali (rivestimento) e ghiandole secernenti (rilascio di sostanze)
  • Connettivo: poche cellule in una quantità abbondante di materiale extracellulare e si divide in lasso, osseo e sangue
• Organi: costituiti da due o più diversi tipi di tessuto per poter svolgere una o più funzioni:
  • Circolatorio: trasporta nutrienti, ossigeno, prodotti di rifiuto, ecc.
  • Digerente: demolisce il cibo, lo assorbe e ne elimina i residui indigeriti
  • Respiratorio: ottiene ossigeno e elimina anidride carbonica, importante anche per il mantenimento del pH appropriato dell'ambiente esterno
  • Urinario: rimuove dal plasma l’acqua, il cloruro di sodio in eccesso con i prodotti di rifiuto
  • Scheletrico: fornisce sostegno, movimento e protezione e anche come riserva per il calcio. Fornisce cellule ematiche grazie al midollo osseo
  • Muscolare: permette il movimento delle ossa
  • Tegumentario: è composto dalla pelle e serve come protezione e barriera impermeabile
  • Immunitario: composto dai leucociti e dagli organi linfoidi e difende il corpo da invasori esterni e favorisce la riparazione e sostituzione delle cellule lese
  • Nervoso: uno dei due principali sistemi di regolazione dell’organismo. Regola e coordina le attività rapide
  • Endocrino: è l’altro sistema importante e regola l’attività che richiedono la durata anziché la velocità
  • Riproduttivo

Sistemi di regolazione omeostatica

Un sistema di regolazione omeostatica è una rete di componenti dell’organismo funzionalmente interdipendenti che operano per mantenere costante attorno ad un livello ottimale un dato fattore dell’ambiente interno. Per mantenere l’omeostasi, deve essere capace di:

• Rilevare la deviazione
• Integrare queste informazioni
• Effettuare appropriati aggiustamenti tramite delle regolazioni (intrinseche e/o estrinseche)

Regolazioni intrinseche: sono proprie di un organo.

Regolazioni estrinseche: mediate dal sistema nervoso ed endocrino per la regolazione coordinata di più organi verso un fine comune.

Feed-back negativo: è il più utilizzato e corregge la variazione, ma abbiamo bisogno di un sensore che rileva un’alterazione del parametro, un integratore che fa da punto di incontro e di un effettore che ripara la variazione (es: termo recettori → cervello → S.N.C. → ci indurrà il brivido di freddo → aumento temperatura).

Feed-back positivo: non corregge la variazione, ma l’amplifica cosicché essa continua a variare nel senso della variazione iniziale. Interviene poche volte e può essere pericolosa (es: parto → produzione ossitocina).

Feedforward: preazione, reazione anticipatoria; tali meccanismi reagiscono anticipando una variazione di una variabile regolata (es: quando del bolo è ancora nel canale alimentare, questo meccanismo aumenta la secrezione di un ormone che promuoverà l’immagazzinamento dei nutrienti).

Quando uno o più dei sistemi organici funzionano male, l’omeostasi viene perturbata e tutte le cellule ne soffrono perché non hanno più un ambiente ottimale (malattia o morte). Fisiopatologia è lo studio delle alterazioni del funzionamento dell’organismo.

Comunicazione nervosa

Le cellule nervose e quelle muscolari hanno sviluppato un impiego specializzato del potenziale di membrana (differenza di potenziale generato da una separazione di cariche positive e negative tra la membrana plasmatica). Quando le cariche si bilanciano su ciascun lato NON ESISTE IL POTENZIALE DI MEMBRANA. Quando le cariche di segno opposto si separano sui due versanti della membrana, ESISTE UN POTENZIALE DI MEMBRANA (stato di polarizzazione che può essere positivo o negativo). Il valore assunto del potenziale è direttamente proporzionale al numero di cariche positive e negative separate dalla membrana.

• Depolarizzazione: diminuzione del valore, membrana meno polarizzata diventando meno negativa.
• Ripolarizzazione: il potenziale ritorna al suo stato di riposo.
• Iperpolarizzazione: aumento del valore, membrana più polarizzata diventando più negativa.

Le variazioni sono dovute a variazioni del movimento ionico attraverso la membrana dovute dalla permeabilità di essa: se il flusso netto di ioni positivi verso l’interno della membrana aumenta la membrana depolarizza e viceversa si iperpolarizza. La permeabilità varia grazie a degli stimoli (eventi trigger):

• Variazione del campo elettrico in prossimità di una membrana eccitabile
• Interazione sulla superficie delle membrana
• Uno stimolo meccanico (es. onda sonora)
• Variazione spontanea del potenziale causata da squilibri intrinseci.

N.B: gran parte del liquido intra ed extra cellulare è di carica neutra, le parti sbilanciate si accumulano sulla membrana in strati sottilissimi. Dato che gli ioni che portano la carica sono idrosolubili, possono passare dal doppio strato lipidico grazie a dei canali:

• Canali di perdita o di fuga: continuamente aperti permettendo così la perdita non regolata di uno specifico ione.
• Canali attivati o regolati: costituiti da porte che possono essere aperte o chiuse permettendo o impedendo il passaggio indotte da modificazioni della conformazione tridimensionale della proteina. Vi sono 4 tipi di canali:
  • Regolati dal potenziale (voltaggio dipendenti)
  • Regolati chimicamente (rispondono a stimoli chimici)
  • Regolati meccanicamente (rispondono a stimoli meccanici)
  • Regolati termicamente (rispondono a variazioni locali della T°)

Vi sono due tipi di potenziali:

• Graduato: per comunicazioni a breve distanza prodotti da specifici trigger che apre i canali attivati determinando un afflusso verso l’interno – depolarizzazione – confinata alla piccola regione specializzata della membrana propagandosi in senso centrifugo dal punto di origine.
• D’azione: per comunicazioni a lunga distanza causate da variazioni brevi, ampie e rapide del potenziale durante le quali esso si inverte cosicché l’interno della cellula diventa transitoriamente più positivo dell’esterno.

I neuroni

Sono il mezzo di comunicazione nervosa, sono cellule specializzate per la segnalazione elettrica rapida, per la secrezione di neurotrasmettitori, messaggeri chimici e per trasmissioni a breve distanza. È costituito da tre parti:

• Corpo cellulare: contiene il nucleo e gli organelli
• Dendriti: prolungamenti simili ad antenne utili per aumentare la superficie per ricevere segnali, costituiti da recettori proteici ed è detta zona d’ingresso del neurone
• Assone o fibra nervosa: singolo prolungamento tubulare allungato che conduce i potenziali d’azione in senso centrifugo rispetto al corpo cellulare termina su altre due cellule e può avere varie lunghezze.

La mielinizzazione aumenta la velocità di conduzione dei potenziali d’azione; quando esso raggiunge le terminazioni assoniche, esse liberano un messaggero chimico che modifica l’attività delle cellule su cui termina il neurone. Un neurone può terminare su un muscolo o una ghiandola (innervazione) o su un altro neurone (sinapsi). Un potenziale d’azione invade la terminazione assonica di un neurone presinaptico. Gli ioni calcio entrano nella terminazione sinaptica. Il neurotrasmettitore viene liberato per entrare nel vallo sinaptico. Il neurotrasmettitore si lega al recettore sul neurone postsinaptico. Nella membrana postsinaptica si aprono i canali ionici specifici. I neuroni sono interconnessi attraverso complesse vie convergenti e divergenti.

Sistema endocrino

La comunicazione ormonale è effettuata dagli ormoni, messaggeri chimici per comunicazione a grande distanza secreti nel sangue dalle ghiandole endocrine. Il sangue trasporterà gli ormoni a siti bersaglio lontani, dove essi regolano processi che richiedono durata anziché velocità.

Gli ormoni sono classificati come:

• Idrofilici: peptidi costituiti da aa specifici disposti in una catena variabile
• Lipofili: ormone tiroideo e ormone steroidei trasportati nel sangue da proteine plasmatiche

Cap. 2 Il sistema nervoso

Il sistema nervoso è suddiviso in:

• Centrale: encefalo + midollo spinale
• Periferico: fibre nervose

Il sistema nervoso è diviso anche in:

• Divisione efferente: trasmette le info agli organi effettori
• Divisione afferente: trasmettono info al SNC

Il tessuto nervoso centrale è molto protetto da:

• Strutture ossee dure
• Tre membrane protettive e nutritive (meningi costituite da 3 strati: pia madre, membrana aracnoidea e dura madre)
• Liquido cefalorachidiano: nella scatola cranica
• Barriera ematocefalica: altamente selettiva per limitare l’accesso dal sangue al tessuto encefalico

L’encefalo

Esso è organizzato in regioni che possono essere distinte in:

• Tronco encefalico (rosa)
• Cervelletto (rosso)
• Pro encefalico
  • Diencefalico - ipotalamo (verde) - talamo (arancione)
  • Cervello - nuclei della base (giallo) - corteccia cerebrale (rosa)

La corteccia cerebrale è divisa in sostanza grigia e sostanza bianca, può essere suddivisa in 4 lobi principali:

• Frontale
• Parietale
• Occipitale
• Temporale

N.B: se un neurone si attiva consuma di più e lo si può vedere con la tomografia.

Sistema nervoso periferico

Il tronco encefalico è un collegamento vitale tra il midollo spinale e le regioni cerebrali superiori; comprende il midollo allungato, il ponte e il mesencefalo. Originano le 12 paia di nervi che innervano tutte le strutture nella testa e nel collo, tranne il n°X (nervo vago di dx e sx) che innerva organi situati nel torace e nell’addome. Il midollo spinale è contenuto nel canale vertebrale con una lunghezza di 45 cm e un diametro di 2 cm. Da esso emergono da entrambi i lati le 31 paia di nervi che prendono il nome dalla regione della colonna da cui emergono:

• Nervi craniali
• Nervi toracici
• Nervi lombari
• Nervi sacrali

N.B: a seconda dell’altezza del trauma si perdono le funzioni di quella regione. Dopo essere emersi, i nervi spinali si ramificano progressivamente per formare una vasta rete di nervi periferici che innervano i tessuti. I nervi sono composti da fascicoli e ogni fascicolo è composto da neuroni. Esso fa parte del sistema nervoso efferente ed è suddiviso in:

• Simpatico: toracolombari
• Parasimpatico: craniosacrali

Questi due tipi agiscono in maniera opposta l’uno all’altro.

Cap. 3 L’apparato digerente

Digestione

La digestione è un insieme coordinato di processi chimici (enzimatici) e meccanici (movimento della muscolatura degli organi). I processi chimici permettono di rendere le sostanze alimentari di dimensioni ridotte e solubili o miscibili in acqua; è sostenuta dalle secrezioni delle ghiandole esocrine presenti lungo il tubo gastroenterico. Mentre quelli meccanici permettono la triturazione, il mescolamento e il transito degli alimenti in senso aborale e l’espulsione del materiale di scarto. La digestione è controllata con meccanismo nervoso e ormonale.

Assorbimento

L’assorbimento è il processo secondario della digestione e consiste nel passaggio di sostanze dal lume intestinale nel sangue venoso e nella linfa (solo per pochi nutrienti). Interessa tutti i prodotti anche se fanno male e si compie con efficacia diversa lungo tutto il tubo gastroenterico. N.B: vi sono altre funzioni che fa questo apparato; ingestione, digestione, assorbimento e defecazione.

Bocca

È il primo organo coinvolto e comprende la lingua, i denti e le ghiandole salivari; i compiti sono:

• Introduzione del cibo
• Masticazione: triturazione e rimescolamento con una forza pari a 6-10 kg ed è un movimento ritmico di mandibola, lingua, labbra e guance ed è in parte volontario che si auto sostiene in maniera riflessa involontaria.
  • Incisivi: tagliano
  • Canini: lacerano
  • Premolari: triturano
• Insalivazione: costituisce il succo digestivo della bocca e le sue funzioni sono digestive, solventi, emollienti e protettive
• Inizio dei movimenti di deglutizione

Ghiandole esocrine (ghiandole salivari)

Queste ghiandole riversano il loro secreto o sulla superficie esterna del corpo o in cavità che comunicano con l’esterno. Questo tipo di ghiandole è fornito di dotti escretori che raccolgono il secreto elaborato dalle cellule secernenti e lo convogliano sulla superficie esterna del corpo o in una cavità. Le ghiandole salivari si suddividono in:

• Principali: parotidi, sottomascellari e sottolinguali di tipo acinoso che a loro volta si suddividono in:
  • Sieroso → parotidea
  • Sieromucoso → sottomandibolare
  • Mucoso → sottolinguale
• Minori: poste in tutto il cavo orale

Le ghiandole salivari hanno la capacità di secernere grandi quantità di saliva (650 ml/gg → 0.05 ml/min nel sonno; 0.3-0.5 ml/min a riposo; 2 ml/min durante il pasto). La saliva è una soluzione ipotonica (minore quantità di soluti rispetto al plasma) con costituenti organici e inorganici. La composizione chimica della saliva viene modificata dalle cellule dei dotti attraverso i quali passa per essere secreto e anche durante il corso della giornata: il liquido nell’acino si forma per filtrazione del plasma e per secrezione attiva degli anioni Cl e HCO₃. L’anidrasi carbonica favorisce la produzione di HCO₃ dalla CO₂ cellulare e plasmatica. Mentre gli ioni sono presenti nella saliva in questo modo:

• Na (viene riassorbito attivamente)
• Cl (viene riassorbito passivamente)
• K (viene secreto attivamente)

N.B: se il flusso di saliva è elevato, gli scambi nei dotti sono meno efficienti per riduzione del tempo di contatto liquido-parete.

Le proteine della saliva sono:

• Proteine sieriche: albumina e immunoglobuline (prodotte dal nostro sistema immunitario per eliminare sostanze di rifiuto)
• Proteine intrinseche: enzima α-amilasi, mucina (battericida e azione lubrificante) e lisozima (batteriostatico; ne impedisce la crescita).

La secrezione delle ghiandole è indotta da riflessi innati come:

• Stimoli visivi
• Stimoli olfattivi
• Stimoli gustativi

Oppure da riflessi condizionati, ma questi richiedono una precedente esperienza del soggetto:

• Pensiero
• Vista
• Udito

Essi agiscono a 3 livelli:

• Contrazione delle cellule miopetali
• Vasodilatazione ed aumento del flusso ematico (per portare più sangue alla sede che serve)
• Influiscono sulla secrezione e sull’assorbimento degli ioni

Il gusto

I chemiorecettori (recettori chimici) gustativi sono localizzati nei bottoni gustativi presenti nella cavità orale, nella laringe e nella faringe, con una massima densità sulla superficie superiore della lingua (principalmente lungo i margini). Un bottone gustativo è costituito da circa 50 recettori gustativi, allungati, fusiformi, raggruppati con cellule di sostegno disposti a spicchi. Ogni bottone gustativo ha una piccola apertura, il poro gustativo, attraverso cui i liquidi presenti nella cavità orale entrano in contatto con la superficie dei suoi recettori gustativi. I recettori sono cellule epiteliali modificate con molte estroflessioni o microvilli che sporgono attraverso il poro gustativo aumentando la superficie. La membrana plasmatica di una molecola gustativa con una cellula recettiva ne modifica i canali ionici per produrre un potenziale di recettore de localizzato che a sua volta inizia potenziali d’azione nelle terminazioni delle fibre nervose afferenti con cui la cellula stabilisce contatti sinaptici. I recettori hanno una durata di circa 10 giorni (nell’anziano un po’ di meno).