Apparato digerente

APPARATO DIGERENTE
L’apparato digerente:
comprende il tratto
gastrointestinale e le
ghiandole accessorie
Il tubo digerente è lungo
circa 12 m composto da:
bocca, faringe, esofago,
stomaco, intestino tenue e
intestino crasso.
Le ghiandole sono : le
ghiandole salivari, il fegato,
e il pancreas;
le ghiandole gastriche e
ghiandole intestinali.
FUNZIONE
Estrarre i nutrienti dal cibo, riversarli nel flusso sanguigno
e distribuirli alle cellule dell’organismo
M: MOTILITA’
D: DIGESTIONE
A: ASSORBIMENTO
S: SECREZIONE
CAVITA’ ORALE ED
ESOFAGO
M: Masticazione- deglutizione
S: saliva
D: amido cotto
A: nullo
STOMACO
INTESTINO TENUE
M: mescolamento per
segmentazione, propulsione
per peristalsi
S: enzimi, HCO3- , bile
enzimi pancr., ormoni , muco
D: carboidrati, lipidi,
proteine, acidi nucleici
A: carboidrati, lipidi,
proteine, acidi nucleici, H2O,
Na+ vitamine
M: Mescolamento peristaltico
S: HCl, pepsinogeno, muco, gastrina
D: proteine
A: alcol, aspirina
INTESTINO CRASSO
M: mescolamento segmentale e mov.
di massa per propulsione
S: muco
D: nessuna
A: H2O, Na+, minerali vitamine
Sfinteri
Composti da muscoli circolari in anelli posto attorno ad
un orifizio
Mediante la loro contrazione,chiude o restringe l’orifizio
e il cibo è separato in diversi comparti
Peristalsi
Spingere in avanti il bolo
alimentare
Contrazione alternata di
muscoli circolari e longitudinali
Contrazioni segmentali
Mescolamento
Contrazione e rilasciamento
alternato
di
segmenti
dell’intestino
Nessun
avanti
movimento
netto
in
Parete del tratto digerente
CONTROLLO NERVOSO
Il sistema nervoso autonomo
controlla il tratto gastrointestinale mediante una componente
estrinseca simpatica e parasimpatica come anche mediante una
componente intrinseca il sistema nervoso enterico
CONTROLLO ORMONALE
Gastrina - (cell. G antro gastrico)
Colecistochinina (CCK) o pancreozimina- (cell. endocrine dell’int. tenue)
Secretina - (cell. endocrine dell’int. tenue)
Peptide intestinale vasoattivo (VIP) - (cell. dell’int. tenue)
Enteroglucagone - (cell. endocrine dell’int. tenue)
Somatostatina - (cell. D gastricheo, intestino, pancreas endocrino)
Peptide insulinotropico glucosio-dipendente - (cell. endocrine dell’int. tenue)
La componente estrinseca
l’innervazione parasimpatica
afferente ed effernete
(nervo vago e nervo pelvico)
rileva l’informazione sensitiva
dei meccanorecettori e
chemorecettori e aumenta la
motilità gastrointestinale e
l’attività enzimaticadigestiva. L’innervazione
simpatica (gangli celiaco,
mesenterico superiore,
mesenterico inferiore e
ipogastrico) ha fibre
sensitive nel lume
gastrintestinale (50%) e
fibre efferenti che riducono
la motilità gastrointestinale e
l’attività enzimatica-digestiva
La componente intrinseca
posta all'interno della parete ed è
formato da due parti.
Il plesso sottomucoso e il plesso
mioenterico. Controlla tutte le
funzioni del tratto
gastrointestinale persino in assenza
dell’innervazione simpaticaparasimpatica.
Detta componente rilascia peptidi
neurocrini con numerosi effetti
gastrointestinali
BOCCA
La lingua è un muscolo molto mobile, che
serve per raccogliere il cibo ed aiutare a
spingerlo nell'esofago attraverso la faringe.
Sulla lingua si trovano le papille gustative ,
che ci permettono di sentire il gusto del
cibo.
La saliva è un
ghiandole salivari
liquido
prodotto
dalle
I denti sono gli organi della masticazione,
essi infatti triturano il cibo, e con l'aiuto
della lingua e della saliva lo si riduce in
piccolissimi frammenti. I denti da latte sono
20 e compaiono i primi mesi dopo la nascita.
I "denti definitivi" si completano intorno
all'eta di 20 anni e sono 32.
SALIVA
1-1,5 l al giorno
pH 6,8
-Bicarbonato (neutralizzare
gli acidi)
-Muco (lubrificare il cibo)
-Enzini- ptialina, amilasi
salivare (iniziare la
demolizione degli amidi)
-Lisozima (antibatterico)
Lo stomaco presenta 4
regioni, distinguibili anche
istologicamente:
Cardias, che circonda
l’orifizio esofageo;
Fondo, è l’estremità
superiore, arrotondata e
ampia;
Corpo, la parte media più
estesa in cui si riconoscono
faccia anteriore e
Posteriore
Piloro, segmento inferiore,
munito di uno sfintere, che
immette nel tenue
Lo stomaco presenta 4 tonache:
T.mucosa, alquanto spessa per la presenza di ghiandole
gastriche (GG) comprese nella lamina propria, che sboccano in
depressioni della tonaca chiamate fossette gastriche (FG);
l’epitelio è prevalentemente composto da cellule che producono
muco;
T.sottomucosa,
formata
da
connettivo
interconnette la mucosa con la muscolare;
lasso
che
T. muscolare, consta di tre strati di tess. muscolare liscio,
dall’esterno all’interno: longitudinale, circolare, obliquo;
T. sierosa data dal peritoneo viscerale che avvolge lo
stomaco.
SUCCO GASTRICO
pH: 1.9
3l/die
Miscela delle secrezioni delle c. MUCOSE, c OSSINTICHE o
PARIETALI; c, GASTRICHE: pepsinogeno, mucina, elettroliti,
fattore intrinseco antipernicioso, HCl
FUNZIONI:
Digestiva
HCl, pepsina
Germicida
pH acido
Diluente
H2O e muco
Antianemica
fattore intrinseco antipernicioso (B12- ileo)
L’intestino tenue: - digestione di amidi, grassi e proteine e l’assorbimento dei
nutrienti, acqua, minerali, vitamine e ioni. La digestione e’ favorita dal
mescolamento del chimo con i succhi pancreatici, e la bile epatica,
La mucosa intestinale: villi,l’orletto a spazzola costituito dai microvilli nelle
cellule epiteliali di in ogni villo. Nelle cripte di Lieberkhun vi sono le cellule che
producono un fluido ricco di bicarbonato. Ogni villo possiede un’arteriola e una
venula e un vaso linfatico “chilifero”
Il prodotto delle ghiandole intestinali costituisce il succo
enterico, contenente muco oltre ad importanti enzimi che sono:
aminopeptidasi, carbossipeptidasi, dipeptidasi che agiscono sugli AA;
maltasi e lattasi e saccarasi che agiscono su zuccheri, amido;
nucleasi, che scindono gli acidi nucleici
enterochinasi che attiva la tripsina prodotta dal pancreas.
PANCREAS
ESOCRINO- SUCCO
PANCREATICO
ENDOCRINO-INSULINA e
GLUCAGONE
SUCCO PANCREATICO:
pH 7.6- 8.2
- H2O
- enzimi
- elettroliti
Succo pancreatico:
- Bicarbonato per neutralizzare gli
acidi
- Muco per lubrificare il cibo
- Enzimi: amilasi pancreatica
(amidi), lipasi pancreatiche (lipidi),
proteasi (proteine)e nucleasi
(acidi nucleici)
ENZIMI
-PROTEINE
-AGISCONO COME CATALIZZATORI BIOLOGICI- abbassano
l’energia di attivazione necessaria per far avvenire una reazione
-LAVORANO A pH SPECIFICI ED A TEMPERATURE OTTIMALI
Origine
Enzima
Gh. salivari
A- amilasi
Stomaco
Pepsine
Pancreas
Tripsina
Chimotripsina
Carbossipeptidasi
Elastasi
Ribonucleasi
Lipasi
Fosfolipasi
a- amilasi
Mucosa
intestinale
Enterochinasi
Aminopeptidasi
oligossacaridasi
Attivatore
Substrato
Prodotti
amido
Destrinemaltosiomaltotrioso
HCl
proteine
Scinde legami
pep. adiacenti ad
AA aromatici
Enterochinasi
Tripsina
Tripsina
Tripsina
Proteine
Proteine
Proteine
Elastina
RNA
Trigliceridi
Lecitina
amido
aa basici
aa aromatici
Estr.carbossili.
Aa neutri
Nucleotidi
Di-monogl.
Ac.grassi
Destrinemaltosiomaltotrioso
Tripsinogeno
Peptidi
Lattosio
Saccarosio
destrine
Tripsina
Estr. aminica
Galatt e glucosio
Frutt. E glucosio
glucosio
Emulsionanti
Tripsina
Bocca
- pH 6.8
- Lievemente acido
Intestino tenue
- circa 7.5
- Alcalino
Stomaco
- pH fra 1.6 – 2.4
- Fortemente Acido
Digestione ed assorbimento dei carboidrati
Il processo inizia in bocca ad opera dell’amilasi salivare che funziona
per valori di pH tra 6.6 e 6.8.
A livello gastrico pertanto la sua azione termina.
La digestione dei carboidrati prosegue a livello intestinale ad opera dell’α-amilasi
pancreatica: questi enzimi scindono i legami α,1-4 α,1-6 formando maltosio,
maltotriosi, α-destrine e tracce di glucosio.
La digestione enzimatica finale che libera monosaccaridi è dovuta ad enzimi che
sono legati alla membrana plasmatica degli enterociti
Glucosio e galattosio sono
trasportati attraverso
meccanismi di trasporto attivo
e competono l’uno con l’altro per
l’utilizzo del trasportatore.
Il fruttosio viene assorbito per
diffusione facilitata.
Il glucosio derivato dalla
digestione di amido e lattosio è
assorbito nell’ intestino solo per
co-trasporto con Na+.
Inizia a livello gastrico ad
opera della pepsina, che è
attiva in range di pH fra 2
e 3 e si inattiva per pH
superiori a 5.
La pepsina è in grado di
digerire il collagene,
costituente principale del
tessuto connettivo
intercellulare della carne.
Continua a livello
intestinale grazie al succo
pancreatico.
All’uscita dello stomaco si trovano peptoni e grossi polipeptidi.
All’ingresso del duodeno gli enzimi tripsina, chimotripsina, carbossipeptidasi e
proelastasi attaccano subito questi composti.
Tripsina e chimotripsina rompono i polipeptidi in piccoli peptidi
La carbossipeptidasi estrae da questi peptidi aa singoli dal terminale -COOH.
ASSORBIMENTO DELLE PROTEINE
Il trasporto di singoli
aa e di di- e tripeptidi attraverso la
membrana
dell’enterocita avviene
soprattutto
nell’intestino tenue,
grazie a meccanismi di
co-trasporto con il
Na+
Si sfrutta il gradiente
per il sodio diretto
verso l’interno della
cellula.
Si parla di cotrasporto o trasporto
attivo secondario di aa
o peptidi.
Il fegato è il più
grande tra gli organi
interni (1,2- 1,5 Kg);
è suddiviso in due
lobi principali, il
destro e il sinistro.
Il fegato riceve un duplice apporto di sangue:
il 75 per cento proviene dalla vena porta, nella quale circola sangue
proveniente dal sistema portale (drena il sangue dal tratto gastrointestinale e
dalla milza); sangue scarsamente ossigenato ma ricco di sostanze nutritive.
Il 25 per cento deriva dall’arteria epatica, che fornisce invece sangue
ossigenato proveniente dalla circolazione sistemica.
All’interno del fegato sia la vena
porta sia l’arteria epatica si
ramificano internamente ai lobi,
per convergere infine in vasi
minuscoli, capillari sinusoidi,
piccoli condotti delimitati da
endotelio che decorrono in
stretto contatto con gli epatociti
Gli epatociti sono disposti in
unità esagonali detti lobuli
Ogni Lobulo è disposto attorno
ad una vena centrale che drena il
sangue nella vena epatica
I sinusoidi permettono il
passaggio (diffusione) di
numerose sostanze dal sangue alle
cellule del fegato.
In seguito confluiscono a formare
le vene centrali, che drenano
sangue dal fegato e lo immettono
nella vena epatica.
La BILE è una soluzione composta principalmente da:
-acqua ed elettroliti ( valore medio: 82%)
- sali biliari (v.m. 12%)
- fosfolipidi (v.m. 4%)
- colesterolo (< 1%)
- bilirubina coniugata
- molecole endogene (o loro metaboliti) escrete dal fegato
- farmaci e altre molecole esogene (o loro metaboliti) escrete dal fegato
FUNZIONI
- permette, attraverso l’azione dei sali biliari, l’assorbimento intestinale di
lipidi e vitamine liposolubili
- elimina numerose sostanze endogene ed esogene (ormoni, farmaci...) o i
loro cataboliti
- contribuisce a regolare la quantità di colesterolo presente nell’organismo
attraverso la sintesi dei sali biliari e attraverso la sua escrezione diretta
nella bile.
Metabolismo dei sali biliari
colesterolo
ac. colico
ac. desossicolico
ac. chenodesossicolico
ac. litocolico
ac. solfolitocolico
ac. chetolitocolico
ac.ursodesossicolico
ac. biliari primari
ac. biliari secondari
ac. biliari terziari
I sali biliari vengono sintetizzati negli epatociti, a partire del colesterolo
attraverso
- idrossilazione del colesterolo e carbossilazione
Si ha così la formazione degli acidi biliari primari:
- acido colico
- acido chenodesossicolico)
coniugazione con glicina o con taurina dà luogo a molecole più idrosolubili,
che nella bile sono sotto forma di anioni: è infatti più corretto parlare di
sali biliari,
Nel lume intestinale i sali biliari sono metabolizzati dalla flora batterica:
- deconiugazione da glicina o da taurina
- deidrossilazione a formare acidi biliari secondari:
ac. Desossicolico
– litocolico
- chetolitocolico
REGOLAZIONE DELLA SECREZIONE BILIARE
L’entrata dei lipidi nel
duodeno stimola la
produzione di CCK che
determina l’entrata di
bile nel duodeno tramite
la contrazione della
cistifellea e l’apertura
dello sfintere di Oddi
Quando gli acidi grassi e i
monogliceridi sono portati
a contatto con la
membrana plasmatica
degli enterociti, questi si
sciolgono nella membrana
uscendo dalle micelle e
liberando i sali biliari che
tornano nel chimo ad
inglobare nuovo materiale.
All’interno dell’enterocita nel
reticolo endoplasmatico liscio
si formano nuovi trigliceridi
che si aggregano.
Successivamente
nell’apparato del Golgi questi
aggregati inglobano anche
colesterolo e fosfolipidi. I
fosfolipidi tendono a formare
micelle in cui i trigliceridi
restano inglobati: queste
strutture sono liberate dal
Golgi ed escono della cellula
per esocitosi dalla parte
basolaterale passando nel
vaso linfatico sotto forma di
chilomicroni.
I chilomicroni si riversano quindi nel
torrente linfatico fino al dotto toracico
per finire nella vena succlavia sx del
collo e da qui al sangue. Circa l’80-90%
dei grassi sono assorbiti in questo
modo.
FISIOLOGIA DELLA NUTRIZIONE
AUTOTROFI
Gli organismi vegetali
che catturano l’energia
solare
ETEROTROFI
Le rimanenti forme viventi
che dipendono direttamente
o indirettamente dagli
organismi vegetali
ALIMENTO = sostanza che l’organismo introduce per
svolgere i propri processi vitali
ALIMENTI SEMPLICI
Glicidi – lipidi - protidi - acqua – sali minerali
ALIMENTI COMPLESSI
Carne- pasta- frutta- formaggi ….
FUNZIONI:
Plastica: accrescimento corporeo, rigenerazione e ricambio
tissutale- PROTEINE- ACQUA- SALI MINERALI
Energetica: sfruttamento dei legami chimici come fonte
energetica- GLICIDI- LIPIDI
Protettiva: adeguato svolgimento dei processi biochimiciVITAMINE- MINERALI
METABOLISMO
L’insieme delle reazioni che si svolgono nelle cellule;
i vari substrati vengono continuamente trasformati
con concomitante trasferimento di energia
Processi anabolici: sintesi di macromolecole con
immagazzinamento di energia (plasticità)
Processi catabolici: demolizione e liberazione di
energia (funzione energetica)
I LEGGE DELLA TERMODINAMICA: PRINCIPIO DI
CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA
ALIMENTI:
Glucidi
Lipidi
Proteine
ossidazione
ATP
Funzioni cellulari
35%
Trasporti di membrana
Sintesi proteica
Manifest. Elettriche
calore
Potenziale di membrana
Potenziale d’azione
Lavoro interno
45-65%
0-20%
Energia meccanica
App. circolatorio
App. respiratorio
App. digerente
Attività muscolare
12kcal per mole di ATP quantità di energia liberata
Kcal= quantità di calore in grado di elevare di un grado
(14,5 a 15,5 °C) la temperatura di 1 Kg di acqua
BILANCIO ENERGETICO =
ENERGIA DISSIPATA - ENERGIA CHIMICA ASSUNTA
CON GLI ALIMENTI
RISERVA ENERGETICA
Quantità di energia che è immagazzinata all’interno dell’organismo
TRIGLICERIDI 75%
(15-30%del peso corporeo)
PROTEINE 25%
GLUCIDI < 1% ( Glicogeno)
FABBISOGNO ENERGETICO
CARATTERISTICHE METABOLICHE
TEMPERATURA AMBIENTALE,
ABITUDINI ALIMENTARI
ATTIVITA’
CONTENUTO ENERGETICO DEGLI ALIMENTI
FABBISOGNO ENERGETICO GIORNALIERO
CONTENUTO ENERGETICO DEGLI ALIMENTI
Bomba calorimetrica di Berthelot
VALORI CALORICI FISICI DEGLI ALIMENTI
Q = m x c x ∆T
Q = calore prodotto
m = massa d’acqua presente nella bomba
c = calore specifico dell’acqua
∆T = incremento della temperatura
Substrato Valore calorico Valore
fisico
calorico
fisiologico
(kcal/g)
(kcal/g)
Coeff. di
Valore calorico
assorbimento netto
Glicidi
4,1
4,1
0,98
4
Lipidi
9,3
9,3
0,97
9
Proteine
5,6
4,4
0,91
4
CALORIMETRIA
CALORIMETRIA DIRETTA
CALORIMETRO AD ACQUA
CALORIMETRO A GHIACCIO
Il calore che si sviluppa durante i
processi ossidativi dell’organismo
viene misurato con la calorimetria
Tutti i processi metabolici
portano alla produzione di
calore
CALORIMETRIA INDIRETTA
Si risale alla quantità di calore
liberato tramite, ad esempio, la
quantità di OSSIGENO
consumato o la quantità di
ANIDRIDE CARBONICA
prodotta
TERMODINAMICA ALIMENTARE
TERMODINAMICA RESPIRATORIA
TERMODINAMICA RESPIRATORIA
GLICIDI
C6 H12O6 + 6O2
1 mole di O2 = 22,4 l
6 CO2+6H2O+ 673 kcal
134 l di O2
Dividendo il n° di calorie totali prodotte x litri di ossigeno impiegati =
VALORE CALORICO PER LITRO DI OSSIGENO e per i glicidi:
673/134= 5,047
QUOZIENTE RESPIRATORIO
=
RAPPORTO TRA CO2 PRODOTTO E O2 CONSUMATO NEI PROCESSI OSSIDATIVI
GLICIDI=1
PROTEINE=0,8
LIPIDI=0,7
Substrato Ossigeno
consumato
(1g)
(l)
CO2
prodotta
(l)
Quoziente
respiratorio
Valore calorico
per litri di O2
Glicidi
0,828
0,828
1
5,047
Lipidi
2,019
1,427
0,7
4,686
Proteine
O,966
0,781
0,8
4,480
METABOLISMO BASALE
QUANTITA’ MINIMA DI ENERGIA NECESSARIA PER IL MANTENIMENTO
DELLE FUNZIONI VITALI
Soggetto sveglio-a riposo- temp tra 20° 25°C- a digiuno da almeno 14h
Varia x età, sesso, razza, clima, regime alimentare, stile di vita
Fabbisogno energetico
1° periodo: appena sveglio - la Richiesta energetica = MB
2° periodo:lavoro - la Richiesta energetica > MB
3° periodo: attività non lavorative - la Richiesta energetica > MB
Richieste nutrizione umana
Aminoacidi
– Essenziali / Non Essenziali
Vitamine
– Idrosolubili / Liposolubili
Minerali
– Principali / in Traccia
Acidi Grassi
Carboidrati
Aminoacidi
Essenziali
– Necessari per la normale crescita e per il
mantenimento e devono essere introdotti con la dieta. Non possono
essere sintetizzati nel corpo.
Non essenziali
– Tutti gli aminoacidi che possono essere sintetizzati nel corpo.
Vitamine
Idrosolubili
– Esempi: complesso B e vitamina C
– Le quantità in eccesso vengono eliminate con le urine.
Liposolubili
– Esempi: Vitamina A, D, E, e K
– Le quantità in eccesso sono potenzialmente dannose
perché possono accumularsi nel tessuto adiposo.
Minerali
Principali Minerali
– Esempi: Calcio, Fosforo, Zolfo, Potassio, Cloro,
Sodio, Magnesio
Minerali in traccia
– Esempi: Ferro , Iodio, Fluoro, Zinco, Rame, Silicio,
ecc.
Acidi Grassi e Carboidrati
Carboidrati e grassi forniscono energia.
Almeno 3 acidi grassi sono essenziali per
l’uomo:
– Arachidonico
– Linoleico
– Linolenico