Apparato Digerente: Digestione e Assorbimento dei Nutrienti

Transcript

1 Apparato Digerente: Digestione e Assorbimento dei Nutrienti Augusto Innocenti Dottore in Biologia Perfezionamento in Biochimica e Biologia Molecolare Phd in Neurobiologia e Neurofisiologia cavità orale e faringe esofago stomaco intestino medio o tenue duodeno digiuno ileo intestino posteriore o crasso colon retto canale anale organi annessi ghiandole salivari fegato pancreas esocrino 1

2 Apparato Digerente Funzioni: trasporto muscolatura liscia trattamento fisico denti (nella rima orale) o nello stomaco secrezioni fluide della bocca, stomaco e intestino peristalsi, antiperistalsi e movimenti di segmentazione secrezioni epatiche trattamento chimico enzimi digestivi assorbimento pieghe interne del tubo digerente, villi e microvilli Apparato Digerente tonaca mucosa, la più interna: epitelio prismatico semplice, pluristratificato solo nei suoi tratti estremi strato di connettivo lasso, contenente fasci di cellule muscolari i lisce, la muscolaris mucosae tonaca sottomucosa: strato di connettivo lasso, ricco di vasi e di fibre nervose (plesso di Meissner), dove si spingono le ghiandole dell epitelio epitelio tonaca muscolare: 2 strati di muscolatura liscia, interna circolare ed esterna longitudinale tonaca avventizia o sierosa, la più esterna: strato di connettivo lasso, ricco di vasi e tessuto linfoide e adiposoa 2

3 Apparato Digerente Bocca 3

4 Esofago Esofago 4

5 Stomaco Intestino 5

6 Intestino Fegato Il fegato è la più voluminosa ghiandola dell'apparato digerente e dell' organismo umano; pesa circa 1,5 Kg. e secerne la bile, che ha la funzione di emulsionare i grassi. La bile secreta dal fegato viene accumulata in un serbatoio, la cistifellea,, e poi riversata nell'intestino per mezzo del condotto epatico. Il fegato, inoltre, ha il compito di regolare la quantità di sostanze nutritive messe in circolazione. 6

7 Fegato Funzioni come ghiandola esocrina secrezione di bile nel duodeno soluzione acquosa che ha la funzione di permettere l'assorbimento intestinale dei grassi alimentari e delle vitamine liposolubili Fegato come ghiandola endocrina sintesi e rilascio nel sangue di vari tipi di sostanze organiche metabolizzare i prodotti della digestione che riceve tramite il sangue dall assorbimento assorbimento nel tratto digerente (riserva di glicogeno) mantenere costante il livello del glucosio nel sangue, attivando o disattivando i processi di glicogenosintesi e della gluconeogenesi degradare o detossificare una gran varietà di sostanze esogene (farmaci e tossine) ed endogene (steroidi ed altri ormoni), ricevendo dalla milza i prodotti di degradazione dell emoglobina, emoglobina, derivante dai globuli rossi distrutti (conversione di lipidi e aminoacidi in glucosio, gluconeogenesi,, e deaminazione degli aminoacidi fino alla formazione di urea) 7

8 Pancreas Funzioni come ghiandola esocrina Gli acini pancreatici producono enzimi digestivi in forma inattiva che sono riversati nel duodeno (succo pancreatico) attraverso i dotti pancreatico principale (dotto di Wirsung) ) e pancreatico accessorio (dotto di Santorini), qui essi sono attivati da altre proteine. AMILASI CHIMOTRIPSINA, TRIPSINA, CARBOSSIPEPTIDASI LIPASI,, COLIPASI, ESTERASI RIBONUCLEASI e DESOSSIRIBONUCLEASI come ghiandola endocrina sintesi e rilascio nel sangue di ormoni Insulina: cellule beta delle isole del Langehrans (80%) Glucagone: cellule alfa delle isole del Langehrans (20%) Somatostatina Pancreas 8

9 Digestione Procedimento fisiologico che attraverso diversi eventi si ha la trasformazione dei cibi ingeriti in sostanze assorbibili. Due processi: uno meccanico e uno chimico, e attraverso diverse tappe dislocate lungo l'apparato digestivo. Attraverso i movimenti peristaltici si ha il loro trasporto lungo l'apparato. Digestione Peristalsi: riflesso alternato di contrazioni e rilassamenti di segmenti adiacenti del tratto intestinale. Movimento unidirezionale - avanzamento Contrazione segmentaria: ritmicità localizzata intestinale con contrazioni e rilassamenti alternati di segmenti non adiacenti dell intestino. Rimescolamento 9

10 Assorbimento Nella fase finale della digestione inizia il processo dell'assorbimento ovvero il passaggio nel sangue delle sostanze digerite. Glucosio (derivato da amido e saccarosio) Amminoacidi (derivati delle proteine) Glicerolo e acidi grassi (derivati dai grassi) Vitamine Sali minerali. Assorbimento Gran parte dell'assorbimento ha luogo attraverso le pareti del digiuno e dell'ileo. Il contenuto intestinale, dopo l'assorbimento nell'intestino tenue, prosegue lentamente il suo cammino nell'intestino crasso. Nel crasso (Colon) avviene il riassorbimento dell'acqua e di Na e K, e l'eliminazione con le feci del cibo non digerito. Il riassorbimento dell'acqua è importante perché ogni giorno vengono riversati nel tubo digerente sotto forma di succhi digestivi ben 7 litri di liquidi. 10

11 Digestione dei Carboidrati Degradazione dei carboidrati complessi in zuccheri più semplici, soprattutto glucosio. Bocca Carboidrati Complessi Ptialina, -amilasi salivare -destrine (oligosaccaridi) 11

12 Digestione dei Carboidrati -destrine Intestino (duodeno) Disaccaridi e Trisaccaridi Amilasi pancreatiche Disaccaridi e Trisaccaridi Parete intestinale Lattasi, Maltasi, Saccarasi ecc Monosaccaridi Assorbimento dei Carboidrati I monosaccaridi come glucosio e fruttosio sono assorbite sia attivamente secondo gradiente di sodio (SGLUT), sia passivamente (GLUT) grazie a particolari proteine trasportatrici che formano dei canali attraverso la membrana degli enterociti permettendo la diffusione facilitata. 12

13 Assorbimento dei Carboidrati La capacità di assorbimento dei carboidrati da parte dell intestino è di gr l ora. l Una volta assorbiti, i monosaccaridi, passano nel sangue e, attraverso il sistema circolatorio, sono trasportati ai vari organi dove vengono usati come combustibile per ottenere energia a rapida disponibilità. Assorbimento dei Carboidrati Non tutta la quantità di carboidrati assunta con un pasto viene però utilizzata immediatamente, ma una parte di questi viene trasportata al fegato dove le varie molecole di glucosio, grazie alla glicogenosintesi, vengono legate tra loro a formare un polisaccaride di accumulo, il glicogeno. 13

14 Assorbimento dei Carboidrati Tuttavia il fegato ed i muscoli hanno una capacità limitata di immagazzinare glicogeno (circa 400 gr in un uomo adulto), quindi la gran parte degli zuccheri in eccesso viene trasformata in acidi grassi ed in particolare triacilgliceroli ed accumulata negli adipociti. Indice Glicemico La rapidità con cui i carboidrati vengono assimilati viene quantificata da un indice denominato Indice Glicemico (IG), che è definito come il rapporto percentuale tra la risposta glicemica dovuta all'assunzione di un certo alimento, rispetto a quella di un alimento standard. 14

15 Indice Glicemico L'indice glicemico nel linguaggio scientifico viene riferito spesso al glucosio, nella pratica clinica si preferisce prendere come riferimento un cibo tipico più vicino alla realtà quotidiana: il pane bianco. All alimento preso come standard di riferimento viene attribuito un indice glicemico pari a 100 e gli IG degli altri alimenti vengono espressi come percentuale dello standard. Indice Glicemico Così considerando che la pasta ha un IG di rispetto al pane bianco questo si tradurrà nel fatto che, a parità di peso, indurrà un innalzamento della glicemia, e una conseguente risposta insulinica, più bassa rispetto al pane bianco, ma, più alta rispetto, per esempio, ai fagioli che hanno un IG di

16 Indice Glicemico Fattori che influenzano l indice l glicemico composizione glucidica (rapporto glucidi semplici/complessi, o in caso dell amido rapporto amilopectina/amilosio). metodo e dal tempo di cottura di un dato alimento l associazione di più macronutrienti in un singolo pasto. Indice Glicemico L importanza dell indice glicemico è data dal fatto che più lenta è l assimilazione di una stessa quantità di carboidrati migliore è la disponibilità degli stessi nell arco della giornata. 16

17 Indice Glicemico Una dieta a indice glicemico medio basso ha effetti metabolici positivi sia sul controllo del tasso glicemico sia su quello dei lipidi plasmatici, in particolare sul tasso dei trigliceridi. Indice Glicemico 17

18 Carico Glicemico Tuttavia l IG l non fornisce informazioni complete perché è indipendente dalla quantità di alimento assunto, si definisce allora come Carico Glicemico (CG) il prodotto dell IC di un alimento per la quantità espressa in grammi di carboidrati assunti con quel dato alimento. Carico Glicemico Per esempio, se si assumono 100 gr di pasta (100 gr di pasta contengono mediamente circa 80 gr di carboidrati) cotta al dente con IG 50 avremo: CG 80x50 = 400 Il carico glicemico quindi dà un indicazione più completa rispetto al semplice IG, proprio perché tiene conto non solo della qualità ma anche della quantità di un determinato alimento. 18

19 Carico Glicemico Immaginate due alimenti contenenti uno 100gr di carboidrati a IG di 40 l altro l 50gr di carboidrati con IG di 80 avremo per entrambi lo stesso CG, pur avendo IG diversi (50Х80=400, 100 Х40=400) Con un'analogia, l'indice glicemico sta al carico glicemico come il peso specifico sta al peso di un materiale. Carico Glicemico Da quanto detto, in una dieta è importante: cercare di scegliere alimenti a IG più basso mantenere dei carichi glicemici contenuti associare cibi che abbassano l IG l come altri macronutrienti e soprattutto fibre, ovvero cercare di fare pasti completi dal punto di vista nutrizionale. 19

20 Carico Glicemico Suddividendo l apporto l calorico tra più macronutrienti (carboidrati, grassi, proteine, anziché solo carboidrati) si abbassa considerevolmente il carico glicemico di un singolo pasto. Ciò permette non solo di mantenere più elevata la quantità di energia derivata dai carboidrati, ma favorisce anche una migliore risposta glicemica. Controllo Glicemico FIGURA 1a. Picco glicemico e rilascio insulina in seguito all assunzione di un pasto con carico glicemico moderato. FIGURA 1b. Picco glicemico e rilascio insulina in seguito all assunzione di un pasto con elevato carico glicemico. 20

21 Le Fibre Rallentano lo svuotamento gastrico, ritardando la digestione e l assorbimento l dei nutrienti maggior senso di sazietà miglior controllo della glicemia (abbassano l IG) l relazione inversa tra consumo di fibra e diabete relazione inversa tra consumo di fibra obesità Le Fibre Effetto ipocolesterolemizzante relazione inversa tra consumo di fibra e patologie cardiovascolari Il consumo di fibra è stato proposto per prevenire e/o coadiuvare la terapia farmacologia di varie patologie croniche quali stipsi, diverticolosi, diabete, dislipemie,, morbo di Crohn,, ulcera peptica 21

22 Le Fibre Riduzione dell assorbimento di vitamine e minerali che può portare ad effetti indesiderati, specialmente in popolazioni che consumano diete qualitativamente e/o quantitativamente povere di nutrienti. In realtà nei paesi occidentali questo rischio è molto remoto e strettamente legato a condizioni patologiche particolari (es( malassorbimento, anoressia) Le Fibre L assunzione di molti farmaci deve essere distanziata dal consumo di alimenti ricchi di fibre perché quest ultime ultime possono rallentarne l assorbimento Quindi l azione l delle fibre sull assimilazione dei nutrienti non sempre è desiderabile, pertanto il loro inserimento all interno di una corretta alimentazione deve esser gestita al pari di quella degli altri nutrienti. 22

23 Digestione dei Lipidi Grassi contenenti Acidi grassi Max 10 C Bocca Lipasi salivare Glicerolo e Acidi grassi Grassi contenenti Acidi grassi Max 10 C Stomaco Lipasi salivare + Lipasi gastrica Glicerolo e Acidi grassi Grassi (Tutti) Digestione dei Lipidi Intestino (duodeno e digiuno) Bile Grassi Emulsionati in gocce lipidiche Secretina e Inibitore Gastrico Riduzione motilità gastrica Lipasi, Colipasi, Esterasi Pancreatiche Acidi Grassi semplici e monogliceridi 23

24 Assorbimento dei Lipidi Una volta liberi, gli acidi grassi sono assorbiti dagli enterociti della mucosa intestinale. Catena Lunga (più di 10 atomi di C) sono resintetizzati in trigliceridi ed inglobati da lipoproteine a bassa densità (LDL da Low Density Lipoprotein) ) o da chilomicroni che entrano nel circolo linfatico raggiungendo direttamente la circolazione sanguigna senza passare per il fegato. Assorbimento dei Lipidi Catena media e corta (10 atomi di C o meno) invece, passano nel sangue come acidi grassi liberi e raggiungono il fegato attraverso la vena porta dove vengono utilizzati e/o trasformati a seconda delle necessità. 24

25 Assorbimento dei Lipidi Il sangue umano contiene di norma trigliceridi, fosfolipidi, colesterolo, esteri del colesterolo e acidi grassi. A eccezione degli acidi grassi, che circolano associati alle albumine, gli altri lipidi sono finemente dispersi nel sangue sotto forma di lipoproteine. Per questo motivo nel soggetto a digiuno il siero è perfettamente limpido e trasparente. Assorbimento dei Lipidi La concentrazione lipidica del sangue (lipemia) è il risultato di un equilibrio dinamico tra apporto (assorbimento intestinale dei lipidi alimentari, mobilizzazione dai depositi adiposi, sintesi epatica di grassi) e allontanamento dovuto al catabolismo, alla deposizione nei tessuti e all'eliminazione. 25

26 Assorbimento dei Lipidi In condizioni fisiologiche i lipidi aumentano nel sangue dopo un pasto ricco di grassi ed il siero diventa torbido e di aspetto lattiginoso, per la comparsa di piccolissime particelle di grasso in sospensione. La lipemia si accentua nelle ore successive al pasto fino alla ora, per poi tornare normale tra la 7 7 e la 10 ora. Assorbimento dei Lipidi A ciò concorrono: l'utilizzazione metabolica dei trigliceridi la loro deposizione nei tessuti l'azione del fegato. Se l'assunzione dei lipidi con la dieta non è eccessiva, cioè non supera g al giorno, il loro assorbimento è quasi completo (90-95%). 95%). 26

27 Digestione delle Proteine Stomaco Proteine Gastrina Denaturazione + HCl gastrico Pepsinogeno + P. Denaturate (perdita delle strutture secondarie terziarie e quaternarie) Pepsine Peptoni Digestione delle Proteine Intestino Tripeptidi, Peptoni Dipeptidi e Proteasi Pancreatiche Aminoacidi Tripsina, Chimotripsina e Carbossipeptidasi Pepsina Tripeptidi, Dipeptidi ph Enterociti Idrolisi Pepsinogeno Aminoacidi 27

28 Assorbimento delle Proteine Gli aminoacidi liberi e i piccoli peptidi vengono assorbiti nell intestino a livello del digiuno. Tale assorbimento è completato, in un pasto esclusivamente proteico, in circa 90 min. Assorbimento delle Proteine Una volta assorbiti gli aminoacidi passano dalle cellule della mucosa intestinale alla circolazione sanguigna e portati al fegato dove possono andare incontro a tre destini: Conversione a glucosio (gluconeogenesi( gluconeogenesi) Conversione a grassi (chetogenesi) Rilascio nel circolo sanguigno sotto forma di albumina o aminoacidi liberi 28

29 Bilancio Azotato assorbimento sintesi proteica, turnover delle proteine escrezione dei residui Risultante tra: Bilancio Azotato Proteine alimentari A Pool aminoacid ico B C Proteine tissutali D Azoto Urine Feci Pelle A = Assorbimento B = Sintesi proteica C = Degradazione proteica D = Escrezione 29

30 Assorbimento dei Micronutrienti Vitamine Liposolubili Assorbite per il 90% con i lipidi nell Ileo Trasportate con fosfolipidi e chilomicroni a fegato e adipociti Assorbimento dei Micronutrienti Vitamine Idrosolubili per diffusione (ad eccezione della B12) nell I. tenue (digiuno) permangono nei tessuti per poche ore la B12 si combina con il fattore estrinseco prodotto dallo stomaco e viene assorbita nell intestino (ileo) per endocitosi 30

31 Assorbimento dei Micronutrienti Minerali l assorbimento di minerali varia in funzione delle necessità in una dieta bilanciata non si hanno particolari carenze Ferro e Calcio presentano più difficoltà 31