Fisiologia dell'apparato digerente

Attenzione: le informazioni riportate non sono state necessariamente scritte da professionisti, potrebbero essere quindi incomplete, inaccurate o errate. Usa queste informazioni a tuo rischio e ricorda che i contenuti hanno solo fine illustrativo, non sostituiscono il parere medico e non garantiscono una corretta formazione professionale. Leggi le avvertenze.

Introduzione

Il sistema gastrointestinale è costituito dal tubo digerente, che si estende dalla bocca all'ano, tramite i quali comunica con l'esterno, e le ghiandole ad esso annesse, ovvero le ghiandole salivari, il fegato, la colecisti e il pancreas. Le principali funzioni dell'apparato gastrointestinale sono la digestione e l'assorbimento, ovvero l'idrolisi dei grossi polimeri introdotti con la dieta e l'assorbimento dei monomeri così prodotti. Questo può avvenire attraverso diverse attività: motilità, che include tutti quei movimenti del tratto gastrointestinale che fanno sì che il cibo si mescoli e progredisca in senso aborale, la secrezione di enzimi, acqua e molecole di varia natura, la digestione e l'assorbimento.

Struttura del tratto gastrointestinale

Con le dovute specializzazioni la struttura del tratto gastrointestinale ha caratteristiche comuni nella sua organizzazione. È costituito da una mucosa, la quale è composta dall'epitelio, che si modifica nei diversi tratti dell'apparato, dalla lamina propria e da una muscolaris mucosae, che, con la sua contrazione, porta alla formazione di pieghe e creste. Al di sotto (dal lume all'esterno) troviamo la sottomucosa, nella quale sono presenti le ghiandole sottomucose. Sotto ancora troviamo la muscolaris externa costituita da due strati di muscolatura liscia: uno interno circolare ed uno esterno longitudinale. Quest'ultimo nel colon diviene particolare, in quanto risulterà costituito da 3 nastri di muscolatura liscia longitudinale, chiamati teniae coli. Tutti questi strati risulteranno esternamente rivestiti dall'avventizia. All'interno dell'apparato gastrointestinale si ha un numero elevatissimo di neuroni che costituiscono il sistema nervoso enterico e all'interno di questo sono particolarmente importanti due raggruppamenti di neuroni: il plesso sottomucoso di Meissner, la cui stimolazione comporta la secrezione delle ghiandole, e il plesso mienterico di Auerbach, situato tra i due strati di muscolatura e la cui stimolazione causerà la contrazione della muscolatura liscia. Il sistema enterico genera degli archi riflessi all'interno dell'intestino, ma può essere controllato da centri superiori e anche dal sistema nervoso autonomo. L'innervazione di quest'ultimo, con l'eccezione dell'innervazione diretta simpatica ai vasi sanguigni, è mediata proprio dai neuroni enterici. Il simpatico causerà vasocostrizione (recettori alfa-1) diretta, mentre tramite i neuroni enterici causerà diminuzione della motilità e delle secrezioni gastrointestinali, e un aumento del tono degli sfinteri. Il parasimpatico ha invece effetti opposti. Il sistema enterico costituisce quindi il mediatore del sistema nervoso autonomo, dei centri superiori, ma media anche riflessi corti interni all'intestino, il più importante dei quali è la peristalsi (legge dell'intestino). Se un tratto di intestino viene dilatato dalla presenza di cibo, oppure si ha la stimolazione di recettori chimici si avrà il riflesso. Il braccio afferente è quindi rappresentato dai neuroni sensitivi eccitati, mentre il braccio efferente dai motoneuroni enterici, i quali possono essere eccitatori o inibitori. I primi si dirigono alla porzione di intestino a monte della distensione e, liberando Ach e sostanza P, causano costrizione. Il neurone inibitore invece causa a valle della distensione, rilasciamento, in quanto libera NO e VIP. La costrizione a monte e il rilasciamento a valle fa procedere il cibo in direzione aborale. La regolazione del tratto gastrointestinale è quindi nervosa, ma anche umorale e mediata da mediatori paracrini e autocrini.

Tra le cellule muscolari lisce del tratto gastrointestinale si trovano cellule chiamate interstiziali di Cajal, le quali hanno le caratteristiche dei fibroblasti e delle cellule muscolari lisce. Con le altre cellule muscolari sono in diretto rapporto grazie a connessioni strette. Le cellule interstiziali hanno un potenziale di riposo di membrana non stabile e questo crea delle onde lente di depolarizzazione. Se si ha il raggiungimento del potenziale soglia si avrà un potenziale d'azione che si accompagnerà alla contrazione vigorosa della muscolatura liscia. Se non si raggiunge la soglia si possono comunque avere delle piccole contrazioni. Le onde lente sono 3 al minuto a livello dello stomaco, mentre nel duodeno sono 12 al minuto. Le onde lente sono dovute alle oscillazioni della concentrazione di calcio all'interno della cellula. Il calcio entra all'interno della cellula grazie a canali di membrana. Una volta dentro la cellula verrà attirato all'interno del mitocondrio che sarà leggermente depolarizzato per la fuoriuscita di protoni, prodotti insieme all'ATP dal metabolismo cellulare e usciti dal mitocondrio mediante una pompa protonica. Il calcio entra all'interno del mitocondrio e qui attiva l'attività enzimatica, causando il consumo di ATP. Questa diminuzione di ATP causa un aumento della conduttanza per lo ione potassio che entra spinto dal gradiente elettro-chimico all'interno del mitocondrio. Questo causa l'uscita del calcio dal mitocondrio e all'interno del citosol troverà una protein-chinasi. Il prodotto finale sarà inositolo trifosfato che trova un recettore sulla membrana del reticolo endoplasmatico. Questo legame causa la fuoriuscita massiva di calcio dal reticolo e causerà la contrazione. È stato dimostrato che bloccando anche solo uno di questi passaggi si impedisce la genesi delle onde lente.

Motilità dell'apparato gastrointestinale

La masticazione Questo è un processo che inizia in modo volontario e continua come movimento riflesso. Vi sono implicati i muscoli masticatori, sottoioidei, i denti e la lingua. Serve a triturare il cibo, a mescolarlo con le secrezioni salivari e renderlo adatto alla deglutizione. La deglutizione Anche questo è un processo che inizia volontariamente ma prosegue come movimento riflesso. È costituito da una serie di eventi che devono essere ben coordinati tra loro, in quanto la faringe è anche adibita al passaggio di aria e quindi si deve impedire che il bolo alimentare vada in trachea. Il braccio afferente di questo riflesso origina da recettori tattili situati nell'orofaringe. Lo stimolo arriva al centro della deglutizione, situato nel tronco encefalico e da cui partono fibre effettrici che raggiungono la muscolatura della faringe e della prima porzione dell'esofago.

La deglutizione è divisa in tre fasi: una fase orale o volontaria, una fase faringea e una fase esofagea. La fase orale inizia con il distacco di una parte del bolo alimentare che con la lingua viene spinto posteriormente. A questo punto, con l'eccitazione dei recettori orofaringei inizia la fase faringea, la quale è costituita di una serie di eventi: sollevamento del palato molle che occlude il rinofaringe ed impedisce la risalita del bolo alimentare nelle cavità nasali, le corde vocali vengono serrate e la laringe vine tirata in avanti e verso l'alto causando lo stiramento dello sfintere esofageo superiore e la chiusura delle vie nasali, il SES si rilascia e inizia l'onda peristaltica. Nella fase esofagea abbiamo la contrazione per via riflessa del SES, una volta che il cibo lo ha attraversato. Questo procede verso il basso grazie all'onda peristaltica primaria, ma se questa non fosse sufficiente, la distensione dell'esofago causa anche un'onda peristaltica secondaria.

La digestione chimica

I polimeri che introduciamo con il cibo si presentano come grosse molecole che, per essere assorbite ed utilizzate dall'organismo, devono essere scisse in molecole più piccole. Questo processo è mediato da enzimi digestivi.

Carboidrati

Per essere assorbiti devono presentarsi nella forma monosaccaridica, quindi c'è bisogno che le catene poli- e disaccaridiche vengano scisse. Gli enzimi coinvolti nel processo di idrolisi sono detti amilasi. La digestione dei carboidrati ha inizio nel cavo orale con l'amilasi salivare che attua una prima frammentazione e si inattiva nell'ambiente acido dello stomaco. A livello dell'intestino tenue l'amilasi pancreatica continua la scissione sino ad arrivare alla formazione di disaccaridi. A questo punto entrano in gioco diversi enzimi presenti sull'orletto a spazzola delle cellule assorbenti dell'intestino tenue quali la saccarasi, la lattasi,la maltasi e la glucoamilasi che completano il processo di idrolisi con la formazione di monosaccaridi che possono, dunque, essere assorbiti a livello dei villi intestinali ed entrare in circolo.

Proteine

Il processo di digestione delle proteine ha inizio nello stomaco e prevede l'azione di due tipi di enzimi, le endopeptidasi, che compiono una prima scissione, e le esopepdidasi che si occupano della formazione di aminoacidi liberi. Questi enzimi potrebbero, con la loro funzione proteolitica, danneggiare le cellule epiteliali, ragion per cui sono immagazzinate in vescicole nella loro forma inattiva, ovvero come zimogeni. Sarà solo grazie all'ausilio di altri enzimi che questi passeranno alla loro forma attiva e potranno svolgere le loro funzioni.

L'endopeptidasi che dà il via alla digestione è la pepsina (dal pepsinogeno) a livello del lume dello stomaco fino a quando, raggiunto l'ambiente alcalino dell'intestino, si inattiverà. Sarà quindi la volta degli zimogeni secreti dal pancreas nel duodeno: tripsinogeno, chimotripsinogeno (entrambi endopeptidasi) e procarbossipeptidasi (esopeptidasi). Il tripsinogeno sarà attivato (tripsina) dall'enterochinasi, un enzima dell'orletto a spazzola, e, a sua volta renderà attive chimotripsina e carbossipeptidasi. Quest'ultima, assieme all'aminopeptidasi, sarà in grado di staccare gli aminoacidi dalle estremità carbossiterminale e aminoterminale.

A questo punto troveremo aminoacidi che verranno trasportati attivamente da carrier nelle cellule del lume intestinale ed entreranno in circolo, e di- e tri- peptidi che dopo essere stati trasportati verranno nuovamente idrolizzati dalle proteasi e saranno così pronti per essere immessi anch'essi nel torrente circolatorio.