APPARATO DIGERENTE ormoni gastrointestinali,

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1 APPARATO DIGERENTE Le funzioni digestive e di assorbimento del sistema dipendono da svariati meccanismi che sospingono l'alimento attraverso il tubo gastrointestinale, lo rammolliscono e lo mescolano con la bile proveniente dalla vescichetta biliare e con gli enzimi digestivi secreti dalle cellule della mucosa, dalle ghiandole salivari e dal pancreas. Alcuni di questi meccanismi dipendono da proprietà intrinseche della muscolatura liscia dell'intestino, altri implicano l'intervento di riflessi viscerali o l'azione di ormoni gastrointestinali, cioè di agenti umorali che vengono secreti da certe parti della mucosa e passano nel sangue circolante per influenzare le funzioni dello stomaco, dell'intestino, del pancreas, e della cistifellea. L'organizzazione delle strutture che formano le pareti del tubo gastrointestinale. dalla faringe all'ano si vede in figura. Vi è qualche variazione locale, ma in generale ci sono 3 strati di muscolo liscio. Tutta la parete è tappezzata da una mucosa, e, ad eccezione dell'esofago, è avvolta da una sierosa. Questa si continua col mesentere, che contiene i nervi, i linfatici e i vasi sanguigni del tubo. L'intestino riceve una duplice innervazione dal sistema nervoso autonomo: l'innervazione parasimpatica, che generalmente aumenta l'attività della muscolatura liscia e l'innervazione simpatica che generalmente la diminuisce.

2 BOCCA ED ESOFAGO Nella bocca, il. cibo si mescola con la saliva e viene spinto nell'esofago, dove onde peristaltiche la fanno entrare nello stomaco. La masticazione riduce il cibo in piccoli pezzi e lo mescola con il secreto delle ghiandole salivari Questa azione di umettamento e di omogeneizzazione aiuta la successiva digestione. Particelle di cibo piuttosto grosse possono essere digerite, ma provocano energiche e talvolta dolorose contrazioni della muscolatura esofagea. Gli individui privi dei denti devono limitarsi ad una dieta non solida, e trovano difficoltà ad ingerire cibi secchi. La saliva, della quale vengono secreti circa ml al giorno, con un ph di 7, contiene la ptialina, o amilasi salivare che contribuisce, ma solo in misura limitata, alla digestione dell'amido, e la mucina, una glicoproteina, che lubrifica il cibo. La saliva ha molte funzioni importanti; facilita la deglutizione, mantiene umida la bocca, scioglie le molecole che devono stimolare le gemme gustative, aiuta il parlare, facilitando i movimenti delle labbra e della lingua, e mantiene puliti la bocca e i denti. Ha anche un'azione antibatterica, e quando la salivazione è deficiente la carie dentaria è più frequente. Le sostanze tampone della saliva contribuiscono a mantenere il ph orale intorno a 7. A questo ph la saliva è satura di Ca ++ e i denti non ne cedono al liquido orale. A ph più bassi si hanno delle perdite di Ca ++ apprezzabili. La presenza di cibo nella bocca causa una secrezione riflessa di saliva, e lo stesso fa la stimolazione del nervo vago proveniente dall'estremità gastrica dell'esofago. E facile condizionare la secrezione salivare, come dimostrò per primo il Pavlov con esperimenti originali. Nell'uomo, si ha la secrezione di saliva («acquolina in bocca») in seguito alla vista, all'odore, o anche al solo pensiero, del cibo. La deglutizione è un riflesso che comincia con la raccolta volontaria del contenuto orale sulla lingua e la propulsione di esso nella faringe. Ciò dà origine ad un'onda di contrazione involontaria dei muscoli faringei, che spinge il materiale nell'esofago. Fa parte di questa risposta riflessa anche l'inibizione del respiro e la chiusura della glottide. La deglutizione è difficile, se non impossibile, quando la bocca è aperta. Alla giunzione gastroesofagea, c'è un segmento di 3 cm, nel quale la tensione di riposo delle pareti è elevata. Questo segmento tonicamente contratto si rilascia, in via riflessa, nella deglutizione, permettendo al materiale deglutito di arrivare al corpo dell'esofago. Un anello di contrazione della muscolatura esofagea si forma dietro al materiale e lo sospinge giù per l'esofago mediante un'onda peristaltica, alla velocità di 4 cm/sec. Nella posizione eretta i liquidi e i semi-solidi scendono, per gravità, nell'esofago inferiore. precedendo l'onda peristaltica. La muscolatura della giunzione gastroesofagea (sfintere esofageo inferiore) è tonicamente attiva, ma si rilascia nella deglutizione. Le persone nervose che si iperventilano deglutiscono spesso molta aria, e un po' d'aria viene sempre deglutita mangiando o bevendo (aerofagia). Dell'aria deglutita, una piccola parte viene rimessa (eruttazione); il resto perde una parte dei suoi gas, per assorbimento, passa nel colon, dove parte dell'ossigeno viene assorbita; e gli si aggiungono idrogeno, solfuro d'idrogeno e metano, prodotti dai batteri del colon e viene espulso come flatulenza. Se l'intestino contiene piú dei normali 200 cc, circa, di gas, si possono avere crampi, rumori detti borborigmi e un senso di malessere all'addome. STOMACO Il cibo si raccoglie nello stomaco, si mescola ad acido, muco e pepsina, e viene passato nel duodeno ad una velocità costante e controllata, per essere ulteriormente digerito ed assorbito.

3 La configurazione dello stomaco si vede nella figura. La mucosa gastrica contiene molte ghiandole profonde. Nelle regioni del cardias e del piloro, le ghiandole secernono muco. Nel fondo e nel corpo dello stomaco, le ghiandole presentano cellule parietali, che secernono HC1, e cellule principali, o peptiche, che secernono pepsinogeno (v. figura). Questi secreti si mescolano col muco secreto dalle cellule del collo delle ghiandole. Molte ghiandole sboccano in camere comuni (fossette gastriche) che a loro volta si aprono alla superficie della mucosa. Lo stomaco è ricco di vasi, sanguigni e linfatici. La motilità e la secrezione gastriche sono regolate da meccanismi nervosi ed umorali. Le componenti nervose sono dei riflessi autonomici locali da impulsi dal SNC decorrenti nei nervi vaghi. Le contrazioni peristaltiche dello stomaco sono coordinate da un'onda lenta gastrica, di depolarizzazione (delle cellule della muscolatura liscia) che parte dal fondo dello stomaco e va sino al piloro ogni 20 secondi. Quando del cibo entra nello stomaco, questo si rilascia per un processo riflesso evocato dal movimento della faringe e dell'esofago. Ad esso fanno seguito contrazioni peristaltiche, che rimescolano il cibo e lo schizzano nel duodeno ad un ritmo controllato. Le onde ricorrono ad una frequenza di 3/min. Raramente lo stomaco è del tutto immobile. Subito dopo lo svuotamento, cominciano delle deboli onde peristaltiche che vanno aumentando di energia, per un periodo di ore. Le contrazioni più energiche possono essere sentite e possono anche provocare dolore. Queste contrazioni da fame si accompagnano a fame. Le cellule delle ghiandole gastriche secernono, al giorno, circa ml di succo gastrico, che contiene varie sostanze. Il muco è secreto dalle ghiandole della regione pilorica e, nel resto dello stomaco, dalle cellule del collo delle ghiandole. Esso lubrifica il cibo. L'acido cloridrico è secreto dalle ghiandole del fondo, dello stomaco. La fonte principale degli H + ioni non è stata accertata; probabilmente sono prodotti da ionizzazione dell'acqua, sebbene parte degli H +

4 possa provenire anche da altri substrati, per es., dal glucosio, lungo la catena enzimatica respiratoria. La secrezione acida è stimolata anche dal vago e dalla gastrina. Ormoni gastrointestinali: La gastrina è un ormone prodotto dalle cosiddette cellule G situate nelle pareti laterali delle ghiandole, nella porzione antrale della mucosa gastrica. In forti dosi, la gastrina ha molte azioni, ma fisiologicamente stimola la secrezione gastrica di acido e di pepsina e l'accrescimento della mucosa gastrica: determina anche contrazione della giunzione gastroesofagea. La secrezione del succo pancreatico ricco di enzimi e la contrazione della cistifellea sono prodotti da un ormone chiamato colecistochinin-pancreozimina (CCK-PZ o CCK). La secretina occupa una posizione particolare nella storia della fisiologia. Nel 1902, Bayliss e Starling dimostrarono che l'effetto eccitante della stimolazione del duodeno sulla secrezione pancreatica era dovuto ad un fattore, trasportato dal sangue. Identificarono la secretina ed emisero l'ipotesi che anche molti altri agenti chimici secreti da cellule passassero in circolo ad influenzare organi distanti. Coniarono il nome di ormoni, per questi «messaggeri chimici». La secretina viene secreta da cellule situate profondamente nelle ghiandole della mucosa della prima parte del tenue. Viene secreta in risposta alla presenza, nel duodeno, di acidi grassi liberi, e determina la secrezione di un succo pancreatico diluito, ricco di bicarbonato.. INTESTINO TENUE Nel tenue, il contenuto si mescola col secreto delle cellule della mucosa, con il succo pancreatico e con la bile. La digestione che comincia nella bocca e nello stomaco, si completa nel lume del tenue, e nelle cellule della sua mucosa, e i prodotti della digestione vengono assorbiti insieme con la maggior parte delle vitamine, ed acqua. Giornalmente arrivano al tenue circa 10 litri di liquido, 2 dalla dieta e 8 dalle secrezioni salivare, gastrica, epatica, pancreatica ed intestinale; ma solo 1-2 litri passano nel colon. La prima parte del duodeno è la regione che viene colpita dal contenuto gastrico acido schizzato attraverso il piloro ed è la sede più comune dell'ulcera peptica. Arbitrariamente, il primo 40% del tenue si chiama digiuno, e il successivo 60% ileo, ma non vi è una netta separazione anatomica fra di essi. La valvola ileocecale segna il punto dove l'ileo sbocca nel colon. Nell'uomo vivo, la distanza fra il piloro e la valvola ileocecale è di 280 cm. La mucosa del tenue contiene ghiandole intestinali tubulari ed è tutta ricoperta di villi (20-40 per mm 2 ), piccole sporgenze lunghe 0,5-1 mm, ricoperte da un unico strato di epitelio cilindrico, e contenenti una rete di capillari e un vaso linfatico (vaso chilifero). Il bordo libero delle cellule epiteliali dei villi è diviso in tanti microvilli. I villi e i microvilli aumentano grandemente la superficie assorbente esposta al contenuto del tenue, che è di circa 300 m 2. Lo strato proteico esterno della membrana cellulare delle cellule mucosali, contiene molti degli enzimi implicati nei processi digestivi, avviati dagli enzimi salivari, gastrici e pancreatici. Fra gli enzimi presenti in questa membrana si trovano varie disaccaridasi, peptidasi, ed enzimi implicati nella demolizione degli acidi nucleici. Le cellule della mucosa hanno una vita media di 5 giorni e la quantità di proteine che viene ad essere in tal modo «secreta» nel lume intestinale, può arrivare a 30 g al giorno. Anche nello stomaco le cellule mucose

5 rapidamente si sfaldano e vengono rimpiazzate. I movimenti del tenue mescolano ed impastano il contenuto intestinale, o chimo, e lo sospingono verso il crasso. Ci sono 2 tipi di movimenti: contrazioni di segmentazione ed onde peristaltiche. Le contrazioni di segmentazione sono contrazioni ad anello che compaiono lungo l ' intestino, a regolari intervalli, per poi scomparire ed essere rimpiazzate da simili anelli di contrazione nei tratti di intestino inter-posti. Esse sospingono il chimo avanti e indietro, aumentandone l'esposizione alla superficie mucosale. Le onde peristaltiche muovono il chimo lungo l'intestino. Le funzioni, digerente ed assorbente, del tenue sono essenziali per la vita. La rimozione di

6 piccoli tratti del digiuno o dell'ileo non causa sintomi gravi. Tuttavia, se viene asportato più del 50% del tenue, l ' assorbimento degli alimenti e delle vitamine risulta cosi compromesso che difficilmente si riesce ad impedire la malnutrizione e il deperimento. Anche vari processi morbosi riducono l'assorbimento determinando la sindrome da malassorbimento. In conseguenza del difettoso assorbimento dei grassi, anche le vitamine liposolubili (A, D, E e K) sono insufficientemente assorbite. PANCREAS Il succo pancreatico contiene enzimi molto importanti per la digestione. La sua secrezione è controllata in parte in via riflessa, in parte da 2 ormoni secreti dalla mucosa intestinale, che sono la secretina e la CCK. La parte del pancreas che secerne il succo pancreatico è una ghiandola alveolare composta, somigliante alle ghiandole salivari. Le cellule formano granuli contenenti gli enzimi digerenti e li scaricano mediante esocitosi nel lume dei dotti pancreatici. Il succo pancreatico è alcalino e ricco di bicarbonato. Viene secreto nella misura di ml al giorno. Anche il succo intestinale e la bile sono alcalini, e questi tre secreti neutralizzano l'acido gastrico, elevando il ph del contenuto duodenale sino a 6,0 o 7,0. Quando il chimo raggiunge il digiuno la sua reazione è quasi neutra, o, raramente, alcalina. I potenti enzimi proteolitici dei succo pancreatico sono secreti allo stato di proenzimi inattivi. Il tripsinogeno viene trasformato in tripsina, nel duodeno, dalla enterochinasi, secreta dalla mucosa duodenale. La secrezione del succo pancreatico è principalmente sotto controllo ormonale. I.a secretina determina una profusa secrezione di succo pancreatico molto alcalino, povero di enzimi Le cellule dei dotti probabilmente secernono acqua e bicarbonato. La secretina stimola anche la secrezione della bile. La CCK determina la secrezione di un succo pancreatico ricco di enzimi, determinando la scarica dalle cellule acinose del pancreas.

7 FEGATO E SISTEMA BILIARE Il fegato, che è la ghiandola più grande dell'organismo, ha molte complesse funzioni, fra le quali - la formazione della bile, - l'immagazzinamento di carboidrati - la formazione dei corpi chetonici e altre funzioni che regolano il metabolismo dei carboidrati - la riduzione o la coniugazione degli ormoni steroidi surrenali e gonadali - la detossificazione di molti farmaci e tossine - la sintesi di proteine plasmatiche - la formazione dell'urea - molte funzioni importanti nel metabolismo dei lipidi. Secrezione della bile La bile è secreta dalle cellule epatiche ed è immessa nel dotto biliare, che conduce al duodeno. Nell'intervallo fra i pasti, l'orifizio duodenale del coledoco è chiuso e la bile passa nella cistifellea, dove si deposita. Quando del cibo entra nella bocca, lo sfintere `che circonda questo orifizio si rilascia, e quando il contenuto gastrico entra, nel duodeno, la CCK secreta dalla mucosa duodenale fa contrarre la cistifellea. La bile è una soluzione complessa.

8 Essa contiene anche elettroliti e generalmente è un po' alcalina. Ne vengono secreti 500 ml al giorno. Alcuni dei componenti della bile vengono riassorbiti nell'intestino, e riescreti dal fegato. I pigmenti biliari sono responsabili del color giallo oro della bile. I sali biliari sono i sali di sodio e di potassio degli acidi biliari, coniugati con la glicina o con la taurina, derivato della cistina. I principali acidi biliari che si formano nel fegato sono l'acido colico e l'acido chenodesossicolico. I sali biliari hanno molte funzioni importanti. Si combinano con i lipidi, formando delle micelle, complessi idrosolubili, da cui i lipidi vengono pia facilmente assorbiti. Essi riducono la tensione superficiale, e, in unione con acidi grassi e gliceridi, emulsionano il grasso preparandolo alla digestione e all'assorbi mento, nel tenue. Essi inoltre hanno una parte nella attivazione della lipasi nell'intestino, e stimolano la riesterificazione degli acidi grassi, come anche la sintesi del glicerolo dal glucosio nelle cellule della mucosa. Il 90-95% dei Sali biliari viene assorbito nell'ileo terminale, ad opera di un efficientissimo processo di trasporto attivo.

9 Funzioni della cistifellea La bile passata nella cistifellea si concentra per riassorbimento di acqua. Mentre la bile epatica contiene il 97% di acqua, quella della cistifellea ne contiene in media solo 1'89%. Quando acidi grassi entrano nel duodeno liberano CCK, che fa contrarre la cistifellea. Gli acidi, i prodotti della digestione proteica, e il Ca ++, pure, stimolano la secrezione di CCK. Le sostanze che provocano contrazione della cistifellea, si chiamano colagoghe.si formano calcoli biliari nella vescichetta biliare o nei dotti biliari, quando nella bile compare una sostanza non normalmente presente, o quando la composizione relativa della bile cambi in modo che uno dei suoi normali costituenti precipiti. Per es., si formano calcoli di bilirubinato di calcio. Si verificano calcoli biliari nel 10-20% della popolazione e, nei paesi occidentali, 1'85% è dato da calcoli di colesterolo. COLON La funzione principale del colon è l'assorbimento di acqua, di sodio, e di altri minerali, che riduce a 150 grammi di feci semisolide i ml di chimo che ogni giorno gli provengono dall'ileo. Anche certe vitamine sono assorbite, e alcune di esse sono sintetizzate dai batteri che qui crescono in gran numero. Il diametro del colon è maggiore di quello del tenue. Le fibre dello strato muscolare esterno sono raccolte in tre nastri longitudinali, detti teniae coli. Siccome queste sono più corte del resto del colon, le pareti di questo formano delle sacche sporgenti (haustra), fra le tenie. La mucosa non ha villi. Le ghiandole sono brevi introflessioni della mucosa, e secernono muco. La valvola ileo-cecale resta normalmente chiusa. All'arrivo di un'onda peristaltica, si apre per un tempuscolo, permettendo che un po' di chimo ileale venga schizzato nel cieco. Dopo resezione della valvola in un animale da esperimento, il chimo passa nel colon cosi rapidamente che l'assorbimento nel tenue subisce una riduzione; nel-l'uomo questa riduzione è di entità trascurabile.

10 I movimenti del colon sono coordinati da 'un'onda lenta colonica, la frequenza della quale. a differenza di quella del tenue, va aumentando da circa 2/min in corrispondenza della valvola ileocecale a circa 6/min, in corrispondenza del sigma. ll colon non secerne alcun enzima digerente. La prima parte di un pasto di prova giunge nel cieco dopo circa 4 ore, e tutte le parti non digerite vi arrivano entro 8-9 ore. In media, i primi resti di un pasto arrivano alla flessura epatica dopo 6 ore, alla flessura splenica dopo 9 ore, al colon pelvico dopo 12 ore. Dal colon pelvico al retto il trasporto è molto pia lento. Sino al 25% del residuo di un pasto di prova può trovarsi ancora nel retto dopo 72 ore. La capacità di assorbimento della mucosa del colon è grande. Viene attivamente assorbito Na + e acqua lo segue lungo il gradiente osmotico che cosi si genera; e viene secreto un po' di K' e di HCO3: Molti composti, inclusi anestetici, sedativi, tranquillanti e steroidi, sono assorbiti rapidamente per questa via. L'acqua di un clistere viene in parte assorbita, e se il suo volume è grande, l'assorbimento può essere tanto rapido da provocare un ' intossicazione da acqua. Sono stati riferiti casi di morte per intossicazione da acqua in bambini affetti da megacolon, che avevano ricevuto un clistere di acqua di fonte. Le feci contengono materiale inorganico, fibre vegetali indigerite, batteri e acqua. La loro composizione è relativamente indipendente da variazioni della dieta, perché una gran parte della loro massa non è di origine alimentare. Per questo, apprezzabili quantità di feci continuano a formarsi anche nel digiuno prolungato. Nel digiuno, il chimo contiene, normalmente, pochi, o niente, batteri. Nell'ileo ve ne sono molti di più; ma soltanto il colon ne contiene regolarmente un gran numero. Non è nota la ragione di questa relativa sterilità, sebbene l'acidità gastrica e la breve permanenza del chimo, nel digiuno, possano inibire l'accrescimento batterico. Gli organismi presenti nel colon includono non solo l ' escherichia coli e l ' enterobatterio aerogeno, ma anche cocchi di vario tipo e organismi quali il bacillo della gangrena gassosa, che possono causare gravi malattie, se arrivano in tessuti fuori del colon. Grandi masse di batteri sono eliminate con le feci. Alla nascita il colon è sterile, ma la flora batterica intestinale vi si instaura molto presto.gli effetti dei batteri intestinali sull'ospite sono complessi, alcuni essendo decisamente benefici, altri potendo essere dannosi. Gli antibiotici aumentano la velocità dell'accrescimento in svariate specie, l'uomo incluso, e l'aggiunta di piccole quantità di antibiotici alla dieta di animali domestici è ora molto in uso. Gli animali allevati in condizioni igieniche, ma non prive di germi, crescono più velocemente di quelli di controllo. Essi assimilano meglio gli alimenti e non richiedono certi aminoacidi che rappresenta-no dei costituenti essenziali della dieta in altri animali. Essi poi partoriscono feti più grossi, e la mortalità dei neonati è inferiore alla norma. La ragione di questo miglior accrescimento non è stata ancora chiarita. Sostanze importanti per la nutrizione, quali l'acido ascorbico, la vit. B 2 e la colina vengono utilizzate da certi batteri intestinali. D'altra parte certi microorganismi intestinali sintetizzano la vit. K e varie vitamine del complesso B. Un tempo si riteneva che apprezzabili quantità di acido folico, biotina, vit. K e tiamina, prodotte nell'intestino, fossero assorbite. Ma queste conclusioni erano basate in gran parte su esperimenti sui ratti, i quali di solito mangiano le proprie feci. Se la coprofagia è impedita, soltanto l'acido folico, prodotto dai batteri, viene sicuramente

11 assorbito in quantità significanti. Negli erbivori, la nutrizione normale dipende dall'azione di microorganismi gastrointestinali che scinde la cellulosa e altri simili carboidrati vegetali. Nell'uomo non si ha un'apprezzabile digestione di questi prodotti vegetali: la cellulosa, l'emicellulosa e la lignina, della dieta, rappresentano importanti componenti del residuo della dieta, cioè del materiale che rimane dopo la digestione e l'assorbimento. Se i residui sono scarsi, si dice che la dieta manca di massa. Poiché in tal caso la quantità di materiale che viene a trovarsi nel colon è scarsa, il colon è poco attivo e i movimenti intestinali sono rari.