la funzione principale dello stomaco è di fungere da serbatoio
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la funzione principale dello stomaco è di fungere da serbatoio temporaneo di cibo e di avviare la digestione delle proteine attraverso la secrezione di acido e del precursore enzimatico pepsinogeno Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 1 Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 2 l’ingresso di cibo nello stomaco provoca una stimolazione meccanica e chimica la regolazione della fase gastrica avviene per via endocrina (ad es. gastrina e somatostatina), paracrina (ad es. istamina) e nervosa (vie intrinseche ed estrinseche parasimpatiche) le risposte sono sia motorie (immagazzinamento, rimescolamento e svuotamento) che secretorie (digestione e protezione della mucosa) Anatomicamente: cardia corpo antro Funzionalmente: regione prossimale regione distale Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 3 la superficie è rivestita da epitelio colonnare: fossette gastriche Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 4 Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 5 ogni fossetta forma l’apertura di un dotto di svuotamento di una o più ghiandole gastriche regione ghiandolare cardiale (muco-secernente) regione ghiandolare ossintica o parietale (acido-secernente) regione ghiandolare pilorica ghiandola della regione ossintica Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 6 tra le cellule secretorie possiamo trovare: cellule mucose del collo cellule ossintiche o parietali cellule principali o peptiche cellule enterocromaffino-simili cellule D cellule G Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 7 i principali componenti del succo gastrico (miscela delle secrezioni delle cellule epiteliali e delle ghiandole gastriche) sono: pepsine H+ (conversione pepsinogeno in pepsina-protezione da agenti patogeni) HCO3- e muco (protezione della mucosa gastrica) fattore intrinseco (assorbimento vitamina B12 o cianocobalamina) componenti inorganici: [H+] aumenta con la velocità di secrezione mentre la [Na+] aumenta [K+] è sempre maggiore che nel plasma [Cl-] è il principale anione la velocità di secrezione è minima al mattino; in generale varia molto tra individui Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 8 componenti organici quando le cellule delle ghiandole gastriche sono stimolate, rilasciano il contenuto delle vescicole zimogene (ad es. pepsinogeno, rennina, lipasi gastrica); CCK e secretina hanno effetto inibitorio la rennina è rilasciata nelle fasi prenatali ed è implicata nella coagulazione del latte (proteasi che fa precipitare la caseina) la lipasi gastrica ha poca importanza nell’adulto: funziona a pH di 5.5, inoltre per la digestione dei lipidi sono essenziali i sali biliari Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 9 il fattore intrinseco è una glicoproteina secreta dalle cellule parietali delle ghiandole ossintiche (segue gli stessi stimoli della secrezione di HCl) indispensabile per l’assorbimento ileale di cianocobalamina si lega alla vitamina B12, impedendo che la microflora intestinale la possa utilizzare l’acido folico è indispensabile per la sintesi di timina (sintesi di DNA) e quindi per i tessuti a rapido turnover cellulare, come ad es. il midollo osseo che differenzia le emazie dalle cellule progenitrici la vitamina B12 gioca un ruolo essenziale per la formazione e maturazione degli eritrociti, quindi la quantità di fattore intrinseco prodotto dalle cellule ossintiche è fondamentale per gli eritrociti (carenza di cianocobalamina comporta presenza di eritrociti immaturi) Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 10 Cobalamin metabolism and corresponding causes of deficiency. Causes of cobalamin deficiency are shown in blue. The metabolic pathway starts when (1) dietary cobalamin (Cbl), obtained through animal foods, enters the stomach bound to animal proteins (P). (2) Pepsin and hydrochloric acid (HCl) in the stomach sever the animal protein, releasing free cobalamin. Most of the free cobalamin is then bound to R-protein (R), which is released from the parietal and salivary cells. Intrinsic factor (IF) is also secreted in the stomach, but its binding to cobalamin is weak in the presence of gastric and salivary R-protein. (3) In the duodenum, dietary cobalamin bound to R-protein is joined by cobalamin–Rprotein complexes that have been secreted in the bile. Pancreatic enzymes degrade both biliary and dietary cobalamin–R-protein complexes, releasing free cobalamin. (4) The cobalamin then binds with intrinsic factor. The cobalamin–intrinsic factor complex remains undisturbed until the distal 80 cm of the ileum, where (5) it attaches to mucosal cell receptors (cubilin) and the cobalamin is bound to transport proteins known as transcobalamin I, II and III (TCI, TCII and TCIII). Transcobalamin II, although it represents only a small fraction (about 10%) of the transcobalamins, is the most important because it is able to deliver cobalamin to all cells in the body. The cobalamin is subsequently transported systemically via the portal system. (6) Within each cell, the transcobalamin II–cobalamin complex is taken up by means of endocytosis and the cobalamin is liberated and then converted enzymatically into its 2 coenzyme forms, methylcobalamin and adenosylcobalamin Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 11 i pepsinogeni sono i proenzimi inattivi delle proteasi pepsine (endopeptidasi), sono contenuti in granuli di zimogeno pepsina I (secreta quasi ovunque nello stomaco) pepsina II, III (secrete solo dalle cellule principalifunzionalmente più efficaci) degradano ca. il 20% delle proteine contenute nel pasto Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 12 l’acidità scinde i legami sensibili ed attiva le pepsine, le quali a loro volta contribuiscono ad attivare i pepsinogeni le pepsine sono inattivate non appena il contenuto duodenale viene neutralizzato Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 13 endopeptidasi comuni sono: la pepsina, la tripsina, la chimotripsina, l'elastasi, la trombina Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 14 la secrezione di H+ è altamente dispendiosa, le cellule parietali sono ricche di mitocondri e di un complesso sistema di canalicoli secretori biforcati quando sono stimolate a secernere HCl, le membrane del sistema tubulo-vescicolare si fondono con la membrana plasmatica dei canalicoli secretori aumentando l’attività degli antiporti H+-K+ (pompa protonica ATP-asica) = trasporto contro-gradiente di H+ Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 15 meccanismo cellulare di secrezione di HCl nelle cellule parietali anidrasi carbonica l’aumento della conduttanza cellulare al K+ e Cl- è potenziata dal cAMP e dal Ca2+; essi facilitano anche la fusione delle membrane tubulo-vescicolari del citosol che contengono la pompa protonica con la membrana dei canalicoli secretori Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 16 le cellule epiteliali di superficie secernono un liquido ricco di K+ ed HCO3- , quest’ultimo viene intrappolato dallo strato di muco (mucine) presente (0,2 mm) formando uno strato viscoso, aderente, alcalino che riveste lo stomaco: barriera mucosa-gastrica protegge le cellule epiteliali dall’acidità e dalle pepsine Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 17 le mucine sono secrete per esocitosi da cellule mucose del collo delle ghiandole gastriche e da cellule epiteliali superficiali sono composte dall’80% in carboidrati: 4 monomeri simili uniti da ponti disolfuro la secrezione è regolata dai fattori implicati nella regolazione della secrezione acida e pepsinogeno, soprattutto da acetilcolina parasimpatica; ma anche da stimoli meccanici Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 18 il nervo vago è il più potente stimolante della secrezione gastrica di H+ aumenta anche la secrezione di muco, pepsinogeno, HCO3- e fattore intrinseco innerva le cellule parietali, le ECS (istamina paracrina) e le cellule endocrine per la gastrina (endocrina) Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 19 la stimolazione del vago avviene anche durante la fase cefalica ed orale durante la fase gastrica è importante anche il riflesso vago-vagale dovuto allo stiramento della parete dello stomaco anche la presenza di oligopeptidi e aminoacidi liberi attiva chemocettori sulle fibre sensoriali afferenti vagali, probabilmente tramite una via endocrina Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 20 esiste anche una fase intestinale bifasica: all’inizio l’ingresso del chimo nel duodeno causa liberazione di oligopeptidi ad effetto stimolatorio della secrezione acida (via secrezione di gastrina); successivamente la secretina, la CCK, il GIP, il GLP-1 inducono inibizione Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 21 la stimolazione della secrezione acida dello stomaco è un esempio di risposta a cascata che fa uso di vie endocrine, paracrine e nervose Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 22 é presente anche un meccanismo a feedback negativo Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 23 l’istamina è il più potente attivatore della secrezione acida, ma i vari fattori si potenziano reciprocamente la gastrina ha un effetto trofico sulle dimensioni ed il numero delle ECS Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 24 nelle cellule parietali, le vie di trasduzione del segnale attivate dalla componente nervosa, endocrina e paracrina comprendono: cAMP: aumento conduttanza K+ (membrana basolaterale) e Cl- (membrana apicale), aumento inserimento in membrana di molecole di pompa protonica e di canali Cl- Ca2+: aumento conduttanza K+ (membrana basolaterale), aumento inserimento in membrana di molecole di pompa protonica e di canali Cl- Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 25 la digestione che avviene nello stomaco non è essenziale (basta quella intestinale) nello stomaco vengono digerite parzialmente: le proteine (endopeptidasi) i carboidrati (amilasi salivare) i lipidi (rimescolamento ed emulsione con lipasi); le lipasi sono rilasciate sia nel cavo orale che in quello gastrico; la lipasi linguale, che viene secreta nella regione posteriore della lingua, è attiva in un ampio spettro di pH e può quindi proseguire la sua attività anche nel pH acido dello stomaco (al contrario della ptialina) Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 26 Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 27 motilità gastrointestinale il flusso luminale è promosso da movimenti della muscolatura liscia del tratto GI: rimescolamento (segmentazione) propulsione (peristalsi) le azioni meccaniche sono rese possibili da strati circolari e longitudinali e da una rete di fibre nervose unite da plessi interposti la disposizione della muscolatura nelle strutture a sacco (ad es. il retto) permette loro di ridurre a zero il volume interno negli organi cavi il muscolo liscio è separato dalle sostanze in esso contenute per interposizione di altri elementi cellulari, ad es. la mucosa nel tratto GI. La loro parete contiene abbondante tessuto connettivo per supportare la tensione dovuta ad aumento di volume Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 28 nel muscolo liscio sono presenti le gap-junctions (giunzioni comunicanti) e le giunzioni aderenti Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 29 le cellule di Cajal (cellule mesenchimali con caratteristiche intermedie tra fibroblasti e cellule muscolari liscie) trasmettono i segnali dai neuroni enterici alle cellule muscolari liscie; di solito formano plessi sottili; si trovano nell’esofago, stomaco, intestino tenue, colon; fungono da cellule pacemaker i lunghi processi delle cellule di Cajal formano gap-junction con le cellule muscolari liscie degli strati longitudinale e circolare del tratto GI Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 30 la frequenza delle onde lente del tratto GI varia a seconda della regione interessata; vengono trasmesse rapidamente alla muscolatura dalle cellule di Cajal, attraverso le gapjunctions; le cellule di Cajal generano il “ritmo elettrico di base” (REB) le gap-junctions accoppiano sia elettricamente sia chimicamente le cellule muscolari degli strati longitudinale e circolare le onde lente possono essere modulate (ampiezza e frequenza) dall’attività delle fibre nervose intrinseche ed estrinseche e da ormoni e sostanze paracrine Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 31 i potenziali d’azione delle cellule muscolari liscie del tratto GI si generano quando si eccede la soglia, in corrispondenza del picco delle onde lente la tensione muscolare dopo una scarica di potenziali d’azione è proporzionale al numero; fenomeno della sommazione temporale onde lente non accompagnate da potenziali d’azione evocano contrazioni deboli o nessuna contrazione; la tensione a riposo si chiama tono, mai pari a zero Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 32 pot. azione neuronale “standard” i potenziali d’azione delle cellule muscolari liscie del tratto GI hanno una durata maggiore dei potenziali delle cellule striate (10-20 msec) e non presentano (o poco) overshoot la fase di salita è determinata da ingresso sia di Na+ che, soprattutto, di Ca2+ sostanze che aumentano la depolarizzazione e la frequenza: ormoni, sostanze paracrine, neurotrasmettitori (ad es. acetilcolina, sostanza P) sostanze iperpolarizzanti: VIP, NO Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 33 propulsione (peristalsi): dovuta a contrazioni anulari di entrambi gli strati muscolari; faringe, esofago, antro dello stomaco, piccolo e grande intestino rimescolamento (segmentazione): dovuto a contrazioni segmentali; piccolo e grande intestino Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 34 motilità gastrica nello stomaco, il rilasciamento del SEI e della regione cardiale permettono il passaggio del cibo dall’esofago allo stomaco nella parte prossimale (fondo e corpo) si generano modificazioni lente del tono: ricezione, rimescolamento ed immagazzinamento del cibo; un tono elevato (alta pressione intragastrica) facilita lo svuotamento Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 35 la parte distale è importante per il rimescolamento e per la propulsione del cibo nel duodeno attraverso lo sfintere pilorico le forti contrazioni fasiche (muscolatura spessa) si propagano con onda lenta dalla parte intermedia verso la giunzione gastroduodenale il piloro (area di ispessimento muscolare circolare) di solito è chiuso durante la fase gastrica Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 36 fasi della motilità gastrica: distensione della parete accomodamento della tensione della parete addominale omogenizzazione e rimescolamento del contenuto svuotamento controllato e selettivo svuotamento delle particelle non digeribili e di grosse dimensioni regolazione del riflusso duodeno-gastrico Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 37 durante il periodo interdigestivo la motilità è caratterizzata dal complesso mioenterico migrante (CMM), originantesi dalla zona pacemaker il CMM è caratterizzato da periodi di intensa attività alternati a periodi di quiescienza ed è inibito dall’assunzione del pasto è possibile riconoscere 4 fasi che si propagano lungo tutto il tenue; arrivano alla valvola ileo-cecale dopo 90-120’ l’arrivo di cibo segna la fine dell’attività CMM all’arrivo del bolo si assiste al rilasciamento del cardias e del fondo gastrico il riflesso inizia da meccanocettori posti nell’esofago ed è mediato da fibre VIPergiche e nitrossidergiche vagali Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 38 durante il periodo digestivo si assiste ad un incremento della motilità per riflessi locali e vagali; tanto maggiore più procede verso l’antro ed il piloro le cellule pacemaker generano potenziali elettrici caratterizzati da una fase rapida di depolarizzazione (onda peristaltica), da un plateau e quindi da una ripolarizzazione nella parte caudale dell’antro e nella zona pilorica i plateau si arricchiscono di potenziali di azione (peristalsi più intensa) Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 39 quando l’onda elettrica giunge al piloro (circa 1 secondo dall’inizio dell’attività pacemaker) ne determina la contrazione (sistole antrale) circa l’1% del contenuto gastrico attraversa il piloro, soprattutto le parti di consistenza liquida con minute particelle solide in sospensione quando giunge la contrazione successiva il contenuto gastrico è schiacciato sul piloro chiuso ed è spinto all’indietro Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 40 la durata dello svuotamento è correlata al volume del contenuto gastrico il contenuto di alimenti solidi rallenta il tempo di svuotamento (triturazione più laboriosa) alimenti ad elevato contenuto calorico (lipidi e proteine) attraversano il piloro più lentamente, ciò permette di miscelarli meglio agli enzimi digestivi; la CCK liberata dal duodeno e dal digiuno in presenza di lipidi e protidi è un fattore che rallenta lo svuotamento la velocità di svuotamento diminuisce al diminuire del pH del contenuto gastrico; la secretina del duodeno media questo rallentamento liquidi ad osmolarità diversa da quella fisiologica vengono svuotati più lentamente Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 41 gli stimoli che regolano le funzione motorie dello stomaco quando il cibo è al suo interno sono sia meccanici (distensione parete) che chimici (anche prodotti della digestione delle proteine) esistono vie nervose ed ormonali: il vago induce rilassamento del corpo tramite attivazione di neuroni inibitori enterici; è anche responsabile della contrazione dello stomaco prossimale e attiva la peristalsi antrale; infatti l’attivazione dei neuroni intrinseci da parte del parasimpatico sono eccitatori (ad es. a livello dell’antro) o inibitori (ad es. a livello prossimale) a seconda della regione gastrica interessata il simpatico induce rilasciamento tonico dello stomaco prossimale riflesso gastro-gastrico riflesso gastro-enterico riflesso intestino-gastrico secretina (duodeno), CCK (digiuno), gastrina rallentano lo svuotamento gastrina, VIP, somatostatina, secretina diminuiscono il tono della zona prossimale gastrina, CCK stimolano la peristalsi antrale ma chiudono il piloro motilina induce la comparsa del CMM a digiuno Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 42 Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 43 il riflesso del vomito è lo svuotamento del contenuto gastrico dalla bocca per effetto della contrazione addominale e per antiperistalsi gastrica è coordinato da due unità separate del bulbo: centro del vomito zona chemorecettrice di attivazione (CTZ) dal centro del vomito gli impulsi efferenti passano ai muscoli somatici e viscerali coinvolti nel riflesso i principali trasmettitori coinvolti sono Ach, istamina, serotonina, dopamina Prof. Davide Cervia - Fisiologia della Nutrizione – Risposta integrata all’ingestione di cibo: fase gastrica 44
