la funzione principale dello stomaco è di fungere da serbatoio

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
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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
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la superficie è rivestita da epitelio colonnare: fossette gastriche
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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
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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endopeptidasi comuni sono: la pepsina, la
tripsina, la chimotripsina, l'elastasi, la trombina
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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+
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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la stimolazione della secrezione acida dello stomaco è un esempio di
risposta a cascata che fa uso di vie endocrine, paracrine e nervose
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é presente anche un meccanismo a feedback negativo
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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
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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-
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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)
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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
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nel muscolo liscio sono presenti le
gap-junctions (giunzioni comunicanti)
e le giunzioni aderenti
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
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