L apparato digerente. Lezione 8

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1 Lezione 8 L apparato digerente L apparato digerente è costituito da organi che consideriamo separatamente dal punto di vista didattico ma sono intimamente collegati tra di loro. L apparato digerente ha il compito di trasformare quello che noi assumiamo dall esterno, ovvero il cibo, in modo da renderlo assorbibile, cioè di fare in modo che assuma dimensioni tali da poter lasciare l apparato digerente ed entrare in circolo: il sangue, cioè l apparato circolatorio, trasporta questo che ormai non è più cibo, ma si tratta di elementi di base come amminoacidi, acidi grassi, glucosio, quindi elementi molto piccoli e trasportarli fino a livello dei tessuti per nutrire i tessuti stessi. Questi elementi devono avere quindi la capacità e la possibilità di attraversare la parete del tubo digerente, le pareti dei capillari, di uscire dal sangue e attraversare la membrana cellulare. Quando entrano dentro la cellula però accade che per essere utilizzati questi elementi devono essere bruciati, quindi occorre anche la presenza dell ossigeno per poterli ossidare ed estrarre l energia che ci occorre per vivere: ecco spiegata l importanza dell apparato respiratorio. Quindi l apparato digerente è quello che porta i principi nutritivi, però occorre anche l azione dell apparato respiratorio che porta l ossigeno per ossidare, bruciare, fare avvenire la combustione di queste sostanze energetiche, soprattutto grassi e zuccheri, in modo da estrarre l energia che poi ci serve ad es. per mantenere la frequenza cardiaca, respiratoria, cioè per la nostra vita sia vegetativa che di relazione. L apparato renale si occupa invece di eliminare poi le scorie. Per quanto riguarda l apparato digerente ricordiamo brevemente la struttura ad esempio dell intestino: partendo dal lume, cioè dall interno verso l esterno ritroviamo la mucosa, la sottomucosa (tra mucosa e sottomucosa è presente la muscolaris mucosae), poi si trovano i due strati di muscolatura circolare e longitudinale, infine ritroviamo la tonaca sierosa che si continua a livello addominale con il peritoneo, le pieghe del quale formano anche il mesentere che mantiene in situ le anse intestinali. Ricordiamo poi che a livello gastrico invece, cioè nella parete dello stomaco, oltre allo strato circolare e longitudinale, è presente un terzo strato, cioè lo strato obliquo che si trova localizzato a livello del fondo dello stomaco.! La muscolatura obliqua è importante a livello gastrico e si trova proprio nel fondo perché rilasciandosi fa allargare, espandere questa zona (il fondo) che è il vero serbatoio: quando le fibre oblique si detendono il fondo si espande e può raccogliere così parecchio materiale. La muscolatura obliqua è di tipo liscia unitaria. Ma nell apparato digerente abbiamo anche muscolatura scheletrica? Si, nell apparato digerente è presente anche muscolatura scheletrica nella parte terminale, quindi a livello dell orifizio anale e nel tratto iniziale dalla bocca fino al terzo superiore dell esofago. Questo significa che la muscolatura scheletrica è comandata dai segnali di tipo elettrico da parte del sistema nervoso centrale, la muscolatura liscia invece è organizzata come il cuore quindi è dotata di attività automatica, è capace di generare dei segnali elettrici in maniera spontanea, autonoma. Questa attività viene controllata (attenzione non innescata!) dal sistema nervoso vegetativo. Quindi la muscolatura scheletrica è attivata dal sistema nervoso centrale, la muscolatura liscia invece si contrae per conto suo come il cuore, soltanto che questa sua attività deve essere controllata, adattata alla funzione e questo controllo viene esercitato attraverso il sistema nervoso vegetativo e anche da molti ormoni. * Ricordiamo che invece la muscolatura scheletrica non è sensibile agli ormoni.. non solo! La muscolatura liscia, rispetto a quella scheletrica, oltre ad essere attivata, può 101

2 essere anche inibita! proprio perché sotto il controllo dei due sistemi parasimpatico e simpatico: nella muscolatura scheletrica non c è il fenomeno della inibizione. Generalmente, per quanto riguarda l apparato digerente, il sistema parasimpatico attiva, quindi favorisce la motilità, favorisce le secrezioni; il sistema ortosimpatico invece le inibisce, le riduce. Allo stesso modo il sistema parasimpatico favorisce l afflusso di sangue all apparato digerente, il sistema ortosimpatico invece lo riduce: di questo ne abbiamo parlato dicendo che per l apparato digerente dopo la cute a livello splancnico, si ha una detrazione di sangue ogni qual volta questo si rende necessario deviarlo verso i muscoli, verso il sistema nervoso. Questa riduzione di sangue a favore di altri organi viene operata dall ortosimpatico, il parasimpatico invece favorisce l afflusso di sangue e permette quindi al sistema gastro-enterico di lavorare bene, perché avendo molto sangue può estrarre da questo tutto quello che gli serve e favorire la digestione oppure la motilità mettendo a disposizione dei muscoli tutto ciò che serve per la contrazione, la motilità. La motilità significa infatti rimescolamento, avanzamento e progressione del materiale digerito. La muscolatura liscia quindi è dotata di attività automatica e ci sono diversi pacemaker a livello di questa muscolatura, proprio come a livello cardiaco, che innescano i potenziali d azione i quali si propagano tra i fasci di fibre (nel contesto dei quali vi sono centinaia di fibre), infatti non solo le fibre di ogni fascio sono unite tra di loro da punti a bassa resistenza (le cosiddette gap junctions), ma anche i fasci tra di loro e anche lo strato longitudinale sullo strato circolare: pertanto l attività elettrica che è nata in un punto si propaga. Queste cellule che formano il pacemaker sono chiamate cellule interstiziali di Cajal e si ritrovano un po dappertutto ed hanno proprio la stessa funzione dei pacemakers cardiaci, cioè sono cellule che hanno un potenziale instabile (in genere hanno un potenziale intorno ai 50, 55 cioè nemmeno 70!), il quale spontaneamente, ritmicamente, ma in una maniera molto lenta si porta verso la soglia che è intorno ai 40 mv, ma che spesso non raggiunge. Questa attività di base determina delle leggere contrazioni che rappresentano il tono della parete del tratto digerente: su questa attività di base molto leggera, su questo tono, si innescano in determinati momenti (soprattutto durante la digestione) delle contrazioni dovute al fatto che queste depolarizzazioni spontanee raggiungono la soglia e fanno nascere il potenziale d azione proprio come a livello del cuore. Come il cuore, anche la contrazione della muscolatura liscia dipende dalla concentrazione di ioni Ca² +, per cui la muscolatura liscia si comporta proprio come quella cardiaca per altri aspetti, non solo per il fatto che è dotata di auto ritmicità: - come sappiamo il cuore, rispetto al muscolo scheletrico, ha bisogno di Ca² + che proviene anche dall esterno, perché la fibra cardiaca (così come le fibre lisce) non ha un reticolo sarcoplasmatico molto sviluppato, quindi non ha molti ioni calcio all interno, per cui il calcio deve arrivare dall esterno; - il raggiungimento della soglia per il muscolo liscio, così come per il cuore, serve per far aprire i canali voltaggio-dipendenti, i quali sono soprattutto canali per il calcio. vedi anche appunti di biofisica Riassumendo Durante le depolarizzazioni spontanee entra solo Na + all interno della cellula, che favorisce questa depolarizzazione quando la quantità di sodio che entra porta la membrana a soglia, cioè a 40, si aprono i canali voltaggio-dipendenti per il calcio il calcio entra dall esterno, cioè dal liquido extracellulare e induce a sua volta una liberazione di calcio dai depositi interni, cioè dal reticolo sarcoplasmatico (il quale è presente pur non essendo molto sviluppato come nel muscolo scheletrico) questi ioni Ca² + però si legano non alla troponina come nel muscolo scheletrico, ma si legano alla calmodulina! Infatti il muscolo liscio è vero che ha sempre filamenti di actina e di miosina che sono anche questi abbastanza lunghi (più lunghi che nel muscolo scheletrico), ma non è organizzato in sarcomeri! 102

3 Anche nel muscolo liscio la contrazione avviene per scivolamento dei filamenti di actina sui filamenti di miosina, cioè anche nel muscolo liscio queste proteine si devono agganciare: questo aggancio avviene anche nel muscolo liscio ad opera della testa della miosina. Quando il calcio si lega alla calmodulina (perché entra in grande quantità) attiva la testa della miosina, o meglio attiva delle chinasi che fosforilano la testa della miosina e così facendo viene scissa una molecola di ATP e liberata energia: la miosina fosforilata è capace di legarsi all actina e fare avvenire la contrazione. Tutto questo avviene finché è presente il calcio, per cui la presenza del calcio serve per controllare la forza sviluppata dal muscolo (più il muscolo si contrae, più forza sviluppa) e anche la durata della contrazione.! Questi processi, soprattutto l attacco della miosina con l actina e la rottura di questi legami, sono molto più lenti che nel muscolo scheletrico, per cui il muscolo liscio sviluppa una forza di contrazione molto più prolungata (non dell ordine di pochi secondi o minuti ma addirittura anche delle ore), si tratta in definitiva di un tipo di contrazione un po diversa, anche perché il meccanismo è diverso. Quando poi lentamente finisce la concentrazione di Ca² +, quindi si abbassa la concentrazione di calcio all interno della fibra, questa non è più in grado di attivare le chinasi, di contro vengono attivate le fosfatasi che staccano il fosfato dalla miosina, così la miosina senza fosfato non ha affinità per l actina, si staccano i ponti e il muscolo si rilascia. Tutto questo ripetiamo avviene molto lentamente per cui si sviluppa un tipo di contrazione diversa da quella rapida del muscolo scheletrico. L attività della muscolatura liscia come detto viene regolato dal sistema nervoso: nell apparato digerente esiste un terzo sistema nervoso: il sistema nervoso enterico. Questo sistema è costituito da gangli, neuroni che formano una catena continua e che si estende per tutta la l estensione della muscolatura liscia, dal terzo superiore dell esofago fino all ultima porzione del retto. Per quanto riguarda la muscolatura longitudinale, che ha una disposizione parallela al tubo, il sistema enterico che controlla tale muscolatura è costituito non da una sola fila di gangli, ma da diverse file che sono fittamente collegate tra di loro, così come la muscolatura circolare è costituita da diverse catene circolari che sono in sinapsi non solo tra di loro ma anche con quella longitudinale). La muscolatura longitudinale ricordiamo come attività accorcia tratti di intestino e così facendo favorisce la progressione del materiale, partecipa alla produzione della peristalsi. La muscolatura circolare invece promuove movimenti di segmentazione, cioè stringe un punto, una sezione per cui si dilatano le zone laterali, successivamente questo anello di contrazione interessa la zona che precedentemente si era rilasciata: procedendo in questo modo il cibo viene rimescolato. Questi movimenti sono simultanei però o prevale l uno o prevale l altro: ciò dipende dal fatto che in corrispondenza delle zone che mettono in comunicazione i vari segmenti, cioè lo sfintere esofageo superiore che mette in comunicazione l esofago con la faringe, lo sfintere esofageo inferiore (cardias) che mette in comunicazione l esofago con lo stomaco, il piloro tra stomaco e duodeno e la valvola ileo-cecale tra intestino tenue e crasso, la muscolatura circolare assume un tono molto forte e quindi funzionano da sfinteri. Quando l attività muscolare invade anche queste zone, gli sfinteri si aprono e prevale la peristalsi, cioè l avanzamento del cibo; quando invece lo sfintere è chiuso, il materiale che arriva alla fine del tratto di intestino che stiamo considerando viene rimescolato fino a quando lo sfintere non si apre e può progredire. 103

4 A cosa serve invece la muscolaris mucosae? Dalla mucosa si dipartono le ghiandole che si approfondano nella sottomucosa, quindi la muscolaris mucosae circonda i corpi ghiandolari per cui la sua contrazione favorisce le secrezioni, cioè la fuoriuscita del secreto. La muscolatura inoltre risente molto dell effetto di ormoni e sostanze chimiche in generale, quindi oltre al controllo nervoso, è presente un forte controllo umorale. Tra gli ormoni che influiscono su questa attività ricordiamo l adrenalina e la noradrenalina (poiché come visto questa attività è controllata anche dall ortosimpatico e questi ormoni ha la stessa funzione dell ortosimpatico).questi ormoni, proprio come l ortosimpatico, in genere rallentano l attività. Gli altri ormoni sono proprio degli ormoni gastrointestinali, i quali non sono prodotti da vere e proprie ghiandole endocrine, ma sono prodotti da cellule sparse: tra questi ormoni ricordiamo la secretina (prodotta dalle cellule S del duodeno), la colecistochinina (prodotta dal digiuno), la gastrina (prodotta dalle cellule G dell antro pilorico), vi sono anche molte sostanze vasodilatatrici come la bradichinina, che ha proprio l effetto di vaso-dilatare, aumentare l apporto di sangue a questi distretti mentre lavorano e quindi favorire l attività. Molto importanti per quanto riguarda l irrorazione sono sia l ossido nitrico (NO o monossido di azoto), il quale come sappiamo fa anche da mediatore, da ormone e soprattutto l abbassamento della pressione parziale di ossigeno. Quindi anche il flusso di sangue a livello gastroenterico viene regolato da questi due parametri: ogni qual volta si abbassa la pressione parziale di ossigeno, questo innesca una vasodilatazione, anche perché vengono liberati dei cataboliti molto forti tra cui l adenosina (che è proprio l ultimo metabolita dell ATP). Questi metaboliti innescano la vasodilatazione che poi viene aiutata dall ossido nitrico e dalle callicreine, quindi viene sostenuta nel tempo. Questi controlli ormonali sono locali: - la gastrina, come suggerisce il nome stesso, agisce a livello dello stomaco, quindi ha come bersaglio l attività gastrica. - la colecistochinina (detta anche pancreozimina) è un ormone che possiede due bersagli, come dimostra il fatto che prende due nomi: la colecisti (cistifellea), pertanto la liberazione della bile (da cui colecistochinina) e sul pancreas endocrino (da cui pancreozimina). La colecistochinina quindi contemporaneamente fa arrivare nel duodeno la bile e il succo pancreatico. Ci sono pertanto diversi ormoni e non tutti agiscono contemporaneamente sulla stessa zona. Bisogna ricordare che vi sono poi molti riflessi che interessano tratti diversi dell intestino ad es. il riflesso gastro-colico o il riflesso duodeno-gastrico. Quindi l attività ormonale serve per il controllo locale, così come i mediatori, e interessa soprattutto l irrorazione del sangue. Il controllo del sistema nervoso autonomo e anche il sistema nervoso centrale (proprio perché la muscolatura scheletrica che ritroviamo nel primo tratto è sotto il controllo del SNC) regolano invece questi riflessi più lunghi che possono interessare diverse porzioni dell intestino.! Questi riflessi hanno anche un significato regolatorio e in genere nel tratto gastroenterico esiste una legge: l attività di un distretto inibisce, rallenta l attività del distretto a monte e favorisce l attività del distretto a valle. Per fare un esempio: se lo stomaco sta lavorando favorisce l attività del distretto a valle, cioè del duodeno, ma inibisce i processi che agiscono a livello della bocca come la secrezione salivare. Questa legge si applica molto bene proprio tra stomaco e duodeno: lo stomaco favorisce l attività dell intestino in modo che quest ultimo si possa preparare all arrivo del chimo acido. 104

5 L intestino inizia quindi ad essere stimolato, innescando la peristalsi e l attività secretoria, e il duodeno invece mentre lavora, inibisce il segmento a monte, cioè lo stomaco, proprio perché una volta che ha ricevuto una porzione di chimo acido, deve digerire questa frazione di chimo prima di farne arrivare dell altro. In definitiva è bene tenere presente questa legge: quando noi iniziamo a masticare, per cui viene innescata la secrezione salivare, contemporaneamente inizia ad attivarsi la secrezione gastrica, la secrezione pancreatica e intestinale! Un altra legge dell intestino è che il sistema nervoso enterico costituito da questi gangli, il quale rappresenta il primo controllo di questa muscolatura, ha una sua polarizzazione, per cui l attività muscolare che determina, ad es. la peristalsi, è anch essa polarizzata. La peristalsi è un attività che procede sempre in senso aborale, cioè anche se questa peristalsi può determinare, trovando lo sfintere chiuso, dei movimenti all indietro nel materiale in fase digestiva, quando lo fa progredire ciò avviene sempre in senso aborale. Pertanto quando la peristalsi gastrica fa aprire il piloro, allora avviene la progressione del materiale nel duodeno, e non è fisiologico invece che il materiale dal duodeno passi nello stomaco, oppure dallo stomaco ripassi nell esofago. Quindi la peristalsi, questa attività di progressione, procede sempre in senso aborale perché c è una polarizzazione del sistema gastroenterico che la sostiene. Tutte le attività elettriche che nascono nel sistema nervoso enterico si propagano in senso aborale. Curiosità Il vomito non è fisiologico, è dovuto alla stimolazione del centro del vomito che si trova nel bulbo, da parte di varie sostanze chimiche, che porta ad una forte contrazione dei muscoli addominali e anche dello stomaco, per cui viene forzato il cardias. Il cardias si rilascia e quindi la forte contrazione dei muscoli addominali della parete dello stomaco lo spinge all indietro, non è che si inverte la peristalsi! Un altra caratteristica di questo sistema è che il sangue refluo dall apparato gastroenterico, quindi il sangue che ha raccolto tutti i principi assorbiti a livello intestinale, quindi sangue ricco di materiale nutritizio, va a finire nel fegato. Il fegato viene raggiunto da sangue che proviene dall intestino e dalla milza tramite la vena porta, e poi con le vene sopraepatiche ritorna in circolo. Perché nel fegato? Questo sangue raggiunge il fegato per una azione immunitaria!, perché nonostante provenga dall intestino dove teoricamente il materiale dovrebbe essere sterile perché ha passato lo stomaco dove c è un ambiente ostile per qualunque forma di vita (anche se poi in effetti così non è) questo materiale potrebbe contenere agenti patogeni, corpi estranei, quindi passa a livello del fegato dove il sangue viene ripulito dai macrofagi: il fegato è ricco di macrofagi, le cellule di Kupffer, macrofagi sedentari che restano nell organo. Nel fegato come detto ritorna anche il sangue che proviene dalla milza, nonostante la milza abbia anche la funzione di depurare, filtrare il sangue. * Dal punto di vista immunitario, ricordiamo che oltre al tessuto linfoide sparso, vi sono anche la milza e i linfonodi: la milza filtra il sangue e quindi asporta anche cellule morte, linfociti invecchiati etc, nei linfonodi viene filtrata la linfa, ma tutti questi tipi di filtrati poi si rimescolano di nuovo nel sangue. Quindi il sangue passa nel fegato innanzitutto per una azione immunitaria, per essere ripulito, nonostante l intestino contenga tessuto linfoide, le tonsille, le placche del Peyer. Dunque teoricamente non vi sarebbe bisogno di questa azione immunitaria perché il materiale potrebbe già essere sterile, dato che vi sono questi centri di tessuto linfoide dove si moltiplicano i linfociti. 105

6 In definitiva l intestino fa parte anche del sistema immunitario, perché ovviamente comunica con l esterno e partecipa alle difese dell organismo innanzitutto con la presenza di macrofagi sedentari molto abbondanti che si trovano nei diversi organi, con la produzione di linfociti e con le secrezioni contenenti immunoglobuline e sostanze antibatteriche, quindi anche sistemi aspecifici di difesa. Lo stesso muco che ricopre tutta la superficie interna dell apparato gastroenterico ha non solo la funzione di lubrificare ma anche di inglobare eventuali agenti estranei ed eliminarli con le feci. Gli agenti estranei che entrano invece a livello dell apparato respiratorio, con le ciglia che si ritrovano nelle prime zone, vengono convogliati proprio verso la faringe, la quale rappresenta proprio la via elettiva attraverso la quale si può entrare o nelle vie digerenti o nelle vie aeree. Il materiale estraneo quindi viene portato a livello della faringe dove può essere o deglutito e quindi venire eliminato con le feci, oppure passare nelle vie aeree e venire eliminato con la tosse o starnuto. La bocca Per quanto riguarda il primo tratto dell apparato gastroenterico, (viene chiamato gastroenterico ma ovviamente comprendiamo anche la parte craniale come la bocca), a livello della bocca avvengono dei fenomeni masticatori che hanno il compito di frantumare i cibi solidi: questa frantumazione non è indispensabile però necessaria, perché innanzitutto frantumando il materiale questo viene deglutito meglio, si evita che questi pezzi durante la deglutizione possano ledere la mucosa faringea, la mucosa esofagea. La faringe e l esofago sono dei canali molto piccoli e anche se lubrificati dal muco, spesso il bolo, nonostante sia stato masticato, allarga questi condotti quindi i frammenti deglutiti sono più grandi del diametro di questi canali e poi con la masticazione inizia ad aumentare la superficie su cui le secrezioni possono agire. La masticazione è un atto volontario e costituisce, insieme al linguaggio, una delle funzioni più precise che possediamo: nella masticazione infatti intervengono moltissimi muscoli e quindi controllare nel tempo questi muscoli richiede dei centri nervosi reclutati per questo movimento che abbiano uno schema motorio, un programma molto particolareggiato, una funzione molto precisa. Anche la deglutizione è un atto volontario, inizia volontariamente (cioè noi volontariamente solleviamo la lingua in modo tale da chiudere il palato molle, spingiamo il bolo verso l istmo delle fauci), solo che una volta che il bolo raggiunge l istmo delle fauci non possiamo controllare più la deglutizione, anche se dopo l istmo delle fauci c è ancora muscolatura scheletrica. Quindi soltanto la prima fase della deglutizione è volontaria e durante la deglutizione non solo viene sollevato il palato molle per chiudere l accesso alle cavità nasali, ma si avvicinano anche le corde vocali e si alza l epiglottide in modo da chiudere l accesso alla laringe. Durante la deglutizione fisiologicamente si arresta il respiro in qualunque fase esso si trovi, anche se per pochissimo tempo (non ce ne accorgiamo neppure). Pertanto la deglutizione inizia volontariamente e prosegue poi ad opera di riflessi che nascono da recettori da stiramento che si ritrovano lungo il canale faringeo: il bolo quindi appena deglutito attraversa la faringe e comincia a distendere le pareti. All interno di questi pareti vi sono dei meccanocettori che innescano dei riflessi mediati dal n. trigemino, dal n. glossofaringeo i quali portano gli stimoli a livello del tronco encefalico, da dove le vie efferenti fanno contrarre la muscolatura faringea. Quindi nonostante sia presente muscolatura scheletrica, anche a livello della faringe si ha una sorta di peristalsi che si propaga nell esofago, sia nel terzo superiore dove la muscolatura è scheletrica, sia nei due terzi inferiori dove la muscolatura è liscia. Questa motilità della faringe serve per fare aprire lo sfintere esofageo superiore, il quale normalmente è chiuso per evitare che l aria che viene inalata entri nell apparato digerente, così come è chiuso il cardias per evitare il reflusso dallo stomaco nell esofago. 106

7 Quindi c è una prima peristalsi faringea che si propaga fino all esofago, quando poi con la deglutizione il bolo entra nell esofago stesso, innesca una seconda peristalsi esofagea, anche questa a partenza da recettori da stiramento che si trovano nell esofago. Perché quindi c è una duplice peristalsi nell esofago? Questo avviene perché la prima peristalsi di origine faringea in genere si estingue, è molto debole e non riesce a fare aprire il cardias, addirittura arriva a livello del cardias prima ancora del bolo! La seconda peristalsi, la quale invece si innesca proprio nell esofago, è quella che favorisce l apertura dello sfintere: ricordiamo infatti che la peristalsi non ha solo la funzione di fare progredire il materiale, ma deve essere talmente forte da favorire il rilasciamento degli sfinteri. Quando gli sfinteri si aprono una parte, frammenti di questo materiale (non tutto in una volta) passano. Le secrezioni derivano tutte dal plasma!, pertanto in esse vi ritroviamo gli stessi ioni che sono presenti nel plasma, ad es. si tratta di secrezioni ricche di sodio, cloro, bicarbonato (tipici ioni che si ritrovano nel plasma). Però in genere la composizione di questi secreti si modifica man mano che attraversano i canalicoli, i dotti che poi li portano nel lume: i dotti sono infatti molto sensibili a ormoni che rimodellano la composizione dei secreti. Tra le secrezioni un ruolo importante è quello della saliva. In quanto a volume viene prodotto circa 1 litro di saliva al giorno e il ph è neutro ma in genere leggermente basico (può diventare acido durante la masticazione), si tratta comunque sempre di valori che oscillano sempre intorno al ph neutro. Le secrezioni di saliva contengono acqua, elettroliti (sodio, bicarbonato, cloro e potassio). In ogni caso come anticipato, la composizione con cloro e potassio riportata è quella finale! Se infatti consideriamo ad es. la composizione di sodio, questa è di massimo 90 milliequivalenti per litro, mentre nel plasma questa si aggira tra 125 e 140 milliequivalenti per litro. Se consideriamo invece la saliva appena formata che si trova nel corpo ghiandolare, la composizione di sodio è uguale a quella del plasma proprio perché a quello stadio la saliva è isotonica rispetto al plasma: quando però la saliva passa attraverso i dotti la sua composizione cambia e nel caso in cui ci sia in circolo un ormone che controlla la concentrazione di sodio nel plasma (sodiemia o natriemia), cioè l aldosterone, anche la composizione della saliva si modifica. Se c è aldosterone in circolo la concentrazione di sodio nella saliva appena formata si riduce, infatti l aldosterone, come sottrae sodio a livello del tubulo distale del rene, può sottrarre sodio anche dalla saliva e dal sudore! Quindi ogni qual volta si rende necessario aumentare la concentrazione di sodio nel sangue, questo ione viene estratto, preso anche dagli altri secreti. Per azione dell aldosterone la saliva diviene più povera di sodio ma più ricca di potassio, proprio perchè anche a livello dei dotti è presente la pompa sodio-potassio che determina uno scambio di questi ioni, cioè se lo ione sodio viene preso dalla saliva e portata nel sangue, allora il potassio viene preso dai capillari e riportato nel dotto. La saliva contiene anche immunoglobuline di tipo A (IgA) le quali si ritrovano proprio nelle secrezioni, perché sono piccole e in grado di attraversare il filtro. Nella saliva si ritrova anche muco e altre sostanze delle quali una antibatterica e l altra antivirale. La sostanza antibatterica si chiama lisozima (la saliva ne è ricca), invece la sostanza che agisce di più sui virus è l interferone che si può ritrovare nella saliva. Queste sostanze fanno sempre parte delle difese aspecifiche dell organismo, così chiamate perché possono agire contro tutto, ad es. anche l integrità della cute e delle mucose costituisce una difesa perché rappresenta una barriera, la flora microbica commensale della cute è una difesa perché impedisce l attecchimento di batteri patogeni. La saliva inoltre è ricca, anzi satura, di un altro ione, il calcio. La saliva è satura di calcio a questo ph leggermente basico o neutro, e ciò costituisce un elemento molto importante altrimenti si avrebbe passaggio di calcio dai denti alla saliva e quindi carie!! 107

8 Il fatto che la saliva sia satura di calcio impedisce questa complicazione, però questa saturazione si modifica con il ph, quindi ogni qual volta il ph tende verso valori acidi si ha questo passaggio di calcio dai denti alla saliva. Per quanto riguarda la secrezione salivare, questa viene operata dalle ghiandole salivari ( maggiori - parotide, sottomandibolare e sottolinguale e minori). La ghiandole salivari sono a secrezione sierosa e mista; la ghiandola solo sierosa è la parotide, che tra l altro è anche la ghiandola più grande. Queste ghiandole immettono la saliva pressoché continuamente poiché la saliva non serve tanto per la digestione* ma anche per lubrificare, umidificare ma soprattutto la saliva è molto importante per il linguaggio!! Quando abbiamo la bocca secca ci riesce difficile parlare, quindi la saliva è importante anche per poter parlare ed è questa la sua funzione principale. * In effetti la saliva non serve tanto per la digestione: tra gli enzimi presenti nella saliva c è infatti l α-amilasi, il quale però è un enzima blando, prima di tutto perché è solo un amilasi quindi attacca soltanto i polisaccaridi, in aggiunta è un α- amilasi, per cui stacca soltanto i legami α, i quali sono abbondanti nell amido cotto. L α-amilasi quindi digerisce parzialmente soltanto l amido cotto. Tra l altro questo enzima non potrebbe fare diversamente perché il cibo rimane nella bocca soltanto per pochissimo tempo, dopodiché viene deglutito e arriva nello stomaco, dove l α-amilasi trova un ph totalmente diverso da quello al quale può lavorare. In generale infatti il ph delle varie secrezioni serve a far lavorare meglio i vari enzimi; nello stomaco ad es. il ph è così acido perché l unico enzima che si trova nello stomaco, la pepsina, lavora bene a un ph acido. Tutti gli altri enzimi digestivi lavorano bene a un ph neutro o leggermente alcalino. Quindi se l α-amilasi dalla saliva che è alcalina, neutra viene immessa in un ambiente fortemente acido, è chiaro che questo enzima non può lavorare, finisce la sua azione..!! in realtà però una parte di questo enzima continua a lavorare nello stomaco per un tempo un po più lungo, ma non eccessivamente, e si tratta di quella parte di enzima che si ritrova nelle porzioni di cibo presente a livello della parete, quindi non sono proprio a contatto con il succo gastrico che si trova nel lume. In definitiva l azione digestiva della saliva è fortemente parziale e molto blanda, cioè la saliva non serve per la digestione. La secrezione salivare viene regolata da riflessi che da una parte regolano la secrezione salivare e dall altra anche le secrezioni gastriche e pancreatiche, dunque in primis favoriscono una produzione più abbondante di saliva ma contemporaneamente cominciano a far produrre più succo gastrico e più succo pancreatico. Si tratta di comunissimi riflessi che nascono da recettori specifici, i recettori gustativi che si trovano a livello della bocca, e prendono il nome di riflessi innati o incondizionati. Ogni qual volta si stimola un recettore specifico, in questo caso il recettore gustativo, da questi si dipartono delle fibre secretorie afferenti che vanno a livello del tronco encefalico dove è presente il centro della deglutizione e poi tramite il n. glosso-faringeo, il trigemino vanno a determinare la secrezione salivare. Vengono definiti riflessi innati proprio perché sono presenti anche al momento della nascita ma la secrezione salivare viene regolata anche da riflessi acquisiti o condizionati, cioè riflessi che apprendiamo dopo la nascita con l esperienza: questi riflessi sono quelli famosi studiati da Pavlov con il cane! Come faceva Pavlov a condizionare l animale? La prima regola per un condizionamento è quella di associare uno stimolo neutro (cioè uno stimolo che non c entra niente, il campanello o la luce) con uno stimolo specifico (adeguato), in questo caso il cibo o comunque qualcosa di gustoso che può andare a stimolare le funzioni secretive. In ogni caso per avere il condizionamento occorre che lo stimolo adeguato sia gradito al soggetto. 108

9 1) La prima regola per un condizionamento è quindi quella di associare uno stimolo neutro a uno stimolo specifico. 2) Un altra regola per il condizionamento riguarda il fatto che questa associazione deve essere fatta dando prima lo stimolo neutro e poi quello specifico. 3) Tra questi due stimoli non deve passare molto tempo altrimenti non avviene l associazione, quindi ad es. si fa vedere al cane lo stimolo neutro e poi subito dopo gli si dà da mangiare. Questa operazione si ripete diverse volte. Ovviamente un altra precauzione da prendere è che l animale non deve essere sazio, altrimenti non ha motivazione perché alla base del condizionamento c è proprio la motivazione. Associando questi stimoli diverse volte, dopo un po di tempo appena compariva lo stimolo neutro Pavlov, che aveva operato sul cane delle fistole (piccoli canali che mettevano in comunicazione con l esterno le ghiandole salivari), poté notare la produzione di saliva.!! Non solo..ma Pavlov aveva creato una fistola anche a livello dell esofago, per cui il moncone prossimale sporgeva all esterno: il cibo quindi entrava nella bocca, stimolava i recettori secretivi, avveniva la secrezione salivare ma questa veniva gettata all esterno, non entrava nello stomaco. Con l altro moncone invece Pavlov, sempre tramite dei cateteri, poteva prelevare il succo gastrico e così Pavlov vide che mentre c era la masticazione o il riflesso condizionato che faceva aumentare la secrezione salivare, aumentava anche la secrezione gastrica. *Anche noi siamo condizionati e anche noi siamo motivati, perché quando sentiamo il rumore di bicchieri, di piatti o pensiamo a qualcosa di buono da mangiare ci viene l acquolina in bocca, la quale non è altro che l aumento della secrezione salivare e aumenta anche la secrezione gastrica. Questo accade però se pensiamo a qualcosa di buono, se si pensa infatti a qualcosa che non piace questo processo viene bloccato, per cui per il condizionamento è molto importante la motivazione. Questo processo prende il nome di fase cefalica del controllo delle secrezioni. Per quanto riguarda la secrezione salivare questa è l unica fase di controllo di cui disponiamo, mentre per quanto riguarda la secrezione gastrica è solo una delle fasi di controllo. Questa fase viene definita cefalica perché ha origine da recettori che si trovano nella porzione cefalica e possono essere i recettori gustativi deputati ai riflessi innati, i recettori visivi, acustici, olfattivi o anche recettori presenti nei corpi dell amigdala, nel sistema limbico (memoria e ricordo). La fase cefalica di controllo delle secrezioni è puramente di natura nervosa, basata su riflessi condizionati o incondizionati. Ricordiamo come è organizzata la mucosa all interno dell apparato digerente. La mucosa che riveste la cavità buccale è mista; nello stomaco invece forma delle pieghe permanenti; nel duodeno la mucosa è sempre organizzata a formare delle pliche, delle pieghe permanenti come nello stomaco; il digiuno è un tratto molto piccolo dove vi sono delle cellule secretorie; nell ileo la mucosa è molto particolare per la presenza dei villi, quindi vi sono delle evaginazioni della mucosa anche queste permanenti, costituiti da un solo strato di cellule (enterociti) a loro volta con i microvilli. Si realizza in questo modo un ampio aumento di superficie, proprio perché l intestino tenue è la parte assorbente dell intestino, così come il duodeno è la parte digerente di tutto l apparato gastroenterico. * L aumento di superficie è molto consistente perché in 1 mm² vi sono centinaia, se non migliaia di microvilli. Quindi di tutto l apparato gastroenterico la vera porzione digestiva è il duodeno, l ileo è la porzione assorbente. * In realtà anche lo stomaco ha funzione assorbente, ma questa però si limita all alcol, ad alcuni farmaci come l aspirina, acqua ma non assorbe principi nutritivi. 109

10 Lo stomaco Se consideriamo la superficie interna dello stomaco, possiamo osservare una particolare organizzazione: la mucosa è molto alta e in questa si approfondano le ghiandole gastriche. A livello dello stomaco anche il muco è molto più spesso, non è uno strato sottile come a livello della bocca, della faringe o dell esofago. Lo strato di muco è dello spessore di un paio di mm ed è molto più spesso che negli altri distretti e questo muco così spesso forma a livello dello stomaco una barriera che prende il nome di barriera mucoso-gastrica, la quale costituisce una barriera contro l acidità. L ambiente fortemente acido dello stomaco infatti potrebbe danneggiare le cellule della mucosa così come danneggia tutte le altre cellule. Le ghiandole gastriche sono molto profonde e vanno poi a sboccare nel lume. Una ghiandola tipica presenta diversi tipi di cellule, non è costituita da un solo tipo di cellule: in superficie ci sono le cellule mucose, le quali sono quelle che producono il muco; poi vi sono le cellule parietali o oxintiche, ovvero le cellule che producono HCl e fattore intrinseco (queste cellule sono chiamate anche adelomorfe); vi sono poi anche le cellule principali le quali producono il pepsinogeno. Le cellule principali si riconoscono dal fatto che possiedono dei granuli di zimogeno mentre le cellule oxintiche che producono HCl hanno un invaginazione della membrana che forma un canalicolo interno. Le tipiche cellule zimogeniche che producono zimogeno (come il pepsinogeno) si riconoscono dal fatto che nel citoplasma contengono granuli. Gli enzimi proteolitici infatti sono prodotti con molti fattori di sicurezza: innanzitutto vengono prodotti in forma inattiva di zimogeno (ad es.pepsinogeno, tripsinogeno); questi enzimi inoltre vengono racchiusi in granuli, non sono liberi nel citoplasma, questo per evitare l autodigestione della cellula. Le cellule principali si riconoscono quindi proprio per la presenza di questi granuli. Le cellule G dell antro pilorico si riconoscono perché nella parte che guarda verso il lume presentano dei microvilli che però in questo caso non hanno funzione assorbente! ma servono da chemocettori. La cellula G è quindi la cellula chemocettrice, nel senso che con questi microvilli riesce a captare le variazioni chimiche all interno del lume. Queste variazioni chimiche sono date principalmente dall arrivo delle proteine e le cellule avvertendo questa modificazione dell ambiente, iniziano a produrre gastrina, uno degli ormoni gastroenterici. La cellula G è quindi una delle cellule che partecipano al controllo umorale della secrezione gastrica, in quanto la gastrina non fa altro che incrementare la produzione di succo gastrico all arrivo del bolo. Le cellule oxintiche si distinguono invece per la presenza di canalicoli dati dall invaginazione della parte che guarda verso il lume, molto ripiegata. Le cellule oxintiche producono HCl, tuttavia la produzione di acido cloridrico avviene in una maniera particolare: la cellula produce separatamente ione H + e ione Cl. Da un canalicolo viene fatto passare ione H + che viene immesso nel lume; lo ione H + si forma all interno di queste cellule con la solita reazione di idratazione della CO2, si forma H2CO3, l acido carbonico si scinde in H + e HCO3 e per ogni H + che passa nel lume uno ione HCO3 passa in circolo.!! Questo è un sistema molto importante perché quando si ha il sospetto che lo stomaco produca poco HCl, non si va a prendere il succo gastrico e dosare la concentrazione idrogenionica, ma si misura in fase digestiva il bicarbonato nel sangue, poiché ad ogni HCO3 che c è nel sangue in più, uno ione H + passa nel lume. Si va quindi a calcolare la concentrazione dei bicarbonati. 110

11 Il dosaggio dei bicarbonati nel sangue non è importante dal punto di vista digestivo, cioè è difficile che ci si preoccupi se lo stomaco produce poco acido cloridrico perché questo potrebbe interferire con la digestione: invece, dal momento che la stessa cellula che secerne HCl, produce anche il fattore intrinseco, ci si deve preoccupare perché se c è poca produzione di HCl, c è anche poca produzione di fattore intrinseco. Quindi se si vanno a dosare i bicarbonati per vedere quanto HCl produce lo stomaco, questo dato serve anche per capire quanto fattore intrinseco produce! Il fattore intrinseco è così chiamato perché lega il fattore estrinseco, cioè la vitamina B12, la quale influisce sulla eritropoiesi e sulla maturazione e anche divisione delle cellule a livello del midollo, perché va a interagire con il DNA, fa avvenire la duplicazione del DNA, favorisce il differenziamento delle cellule staminali, la divisione degli eritroblasti. Se infatti manca il fattore intrinseco, la vitamina B12 introdotta con la dieta viene denaturata dall ambiente acido dello stomaco! In condizioni normali invece la vitamina B12 si complessa con il fattore intrinseco, come tale arriva fino a livello dell ileo: il fattore intrinseco quindi fa da carrier perché trasporta la vitamina B12 ma allo stesso tempo la preserva dall acidità gastrica. A livello dell ileo la vitamina B12 si stacca dal fattore intrinseco e passa nel sangue. Se manca la vitamina B12 si ha una forma di anemia molto pericolosa che prende il nome di anemia perniciosa, perché ci sono in circolo non eritrociti maturi ma eritroblasti dove dal momento che è non viene duplicato correttamente il DNA non può essere eseguita la sintesi proteica e ad es. non può venire sintetizzata l emoglobina. - Tornando al nostro discorso le cellule oxintiche producono HCl prendendo ioni H + dalla solita reazione (vedi sopra). In fase digestiva la produzione di ioni è molto alta, per cui questi ioni H + vengono pompati nel lume in maniera attiva contro un forte gradiente di concentrazione. Allo stesso tempo una valanga di ioni HCO3 viene riversata nel plasma, tanto che in questa fase digestiva si parla di marea alcalina nel plasma, proprio per indicare l alta concentrazione di ioni bicarbonato che arrivano nel plasma. Dall altro lato invece questa cellula prende dal plasma ioni Cl, perché altrimenti il plasma dal punto di vista elettrico, con questa grande quantità di ioni HCO3 che si ritrova, avrebbe un punto isoelettrico spostato verso la negatività. Quindi si ha il seguente scambio HCO3 entra nel plasma, Cl esce dal plasma e viene immesso nel lume. In definitiva la formazione dell HCl avviene nel lume, ma non all interno della cellula perché altrimenti si abbassa il ph del citoplasma. L acido cloridrico è pericoloso anche per la stessa mucosa gastrica, tanto che tra l interno del lume dove si raccoglie questo acido e le cellule della mucosa c è come protezione uno spesso strato di muco costituito da glicoproteine. Come sappiamo infatti le proteine hanno anche azione tampone. Le proteine che formano questo muco tamponano gli ioni H + che tenderebbero per gradiente di concentrazione a passare verso il plasma, quindi a rientrare all interno delle cellule e danneggiare le cellule stesse; inoltre molti ioni HCO3 si vengono a stratificare tra la mucosa e la cellula stessa. In definitiva la cellula si protegge dalla eventuale elettro-diffusione di ioni H + che potrebbero danneggiarla sia con l azione tampone delle glicoproteine del muco, sia con gli ioni HCO3 che si ritrovano al confine della cellula. * Ci sono diversi farmaci, anche l alcol, che legano questa mucosa; pertanto quando si aprono dei canali attraverso la mucosa, le sostanze liposolubili come i farmaci possono venire assorbite. Molti farmaci vengono presi a stomaco pieno proprio perché in questo modo vengono tamponati, vengono complessati e si impedisce così che possano andare a ledere la mucosa gastrica. Infatti se questa mucosa viene lesa per un motivo qualsiasi, le sostanze liposolubili passano molto più facilmente e quindi più le sostanze passano, più la mucosa si altera e si ha la formazione di ulcere. Le ulcere sono molto frequenti a livello gastrico, in particolare al confine con il duodeno, per alterazione della mucosa. 111

12 * E bene ricordare che l ulcera è diversa dalla ferita, perché la ferita tende a chiudersi, a rimarginare, l ulcera invece tende a diventare sempre più profonda: dapprima è superficiale e interessa solo la tonaca mucosa, poi si porta nella sottomucosa, nella muscolare, fino a perforare la parete dello stomaco e diventare molto pericolosa. Per quanto riguarda la secrezione gastrica, come per la secrezione salivare, ritroviamo acqua, gli stessi ioni del plasma, in particolare come ovvio molti ioni H + e Cl e pochi ioni HCO3, in quanto è un succo acido con un ph che si aggira intorno a 2,3. Come enzimi ritroviamo il pepsinogeno (ci sono diverse categorie di pepsinogeni) il quale è un enzima proteolitico (non amidolitici come gli enzimi che ritroviamo nella saliva).!! Anche il pepsinogeno a livello del succo gastrico, opera una blanda digestione, perché attacca le proteine e le trasforma in peptoni, cioè sempre frammenti molto grossi ancora lontani dalla possibilità di essere assorbiti. Nella secrezione gastrica ritroviamo poi anche il fattore intrinseco di Castle (vedi sopra). L acido cloridrico (HCl) è importante per diversi motivi: 1. crea l ambiente adatto perché la pepsina possa agire: il pepsinogeno si trasforma in pepsina e comincia a idrolizzare i legami proteolitici proprio in ambiente acido. 2. l HCl svolge anche funzione antibatterica, perché crea un ambiente veramente ostile; tuttavia vi sono agenti estremofili, così chiamati proprio perché vivono in condizioni estreme di temperatura, ph, osmolarità, tra i quali l Helicobacter pylori, il quale si stabilisce proprio a livello del piloro e sopravvive molto bene poiché è un batterio ricco di ureasi, con la quale si crea una nuvola di ammoniaca (NH3 + ), cioè una base con la quale va a tamponare ioni H + che potrebbero danneggiarlo. * Questo meccanismo è stato scoperto di recente (15-20 anni fa), in effetti prima di queste scoperte non si capiva da cosa dipendessero le ulcere gastriche, si pensava allo stress, al fumo, all alcol: oggi invece tutte le ulcere gastriche sono attribuite all Helicobacter pylori, anche perché la zona più frequente in cui si formano ulcere è proprio il piloro, al confine con il duodeno. La funzione antibatterica dell HCl è molto importante, ma dipende ovviamente dalla carica batterica, poiché se questa è molto elevata l HCl non riesce a fronteggiarla. Se invece la carica batterica è modesta, questa è in grado di procurare problemi quando si è a stomaco vuoto, cioè quando si produce poco HCl! se invece la carica batterica viene introdotta alla fine del pasto, quando già c è molta produzione di HCl, probabilmente questa non procurerà problemi. 3. l HCl è importante anche per mantenere il ferro alimentare allo stato ferroso bivalente (Fe +2 ), dal momento che questa è la forma più utilizzata. * Ricordiamo che anche all interno dei globuli rossi vi sono degli enzimi riducenti che mantengono il ferro allo stato ferroso perché se questo passa allo stato ferrico trivalente, perde la capacità di trasportare l ossigeno. Anche l HCl svolge la funzione di mantenere il ferro allo stato che noi possiamo utilizzare. L HCl non è un enzima, non ha azione digestiva o comunque possiamo specificare dicendo che ha un azione digestiva indiretta, nel senso che attivando la pepsina partecipa alla digestione parziale delle proteine; in ogni caso è bene ricordare che l HCl in quanto acido non ha funzioni digestive, non è un enzima. Riepilogando All interno del succo gastrico i componenti principali sono pepsinogeno, l HCl, il fattore intrinseco di Castle, ormoni del tipo gastrina (vi sono diversi tipi di gastrina), acqua, ioni. Gli ioni prevalenti in questo caso sono H + e Cl, quindi troviamo poco Na +, poco K + e pochi ioni HCO3. 112

13 In definitiva lo stomaco non è molto importante dal punto di vista digestivo, è un magazzino dove viene introdotto il materiale ingerito durante i pasti: in poche parole avendo lo stomaco possiamo immagazzinare tutto questo materiale e non abbiamo bisogno di alimentarci continuamente introducendo piccole quantità di cibo! (come fanno le persone che hanno malattie gastriche o nelle quali addirittura lo stomaco è stato asportato in seguito a carcinoma). Lo stomaco quindi è utile dal punto di vista digestivo perché vi possiamo immagazzinare il cibo che introduciamo nell arco di un pasto e poi alimentarci a distanza di qualche ora (anziché mangiare continuamente). Lo stomaco inoltre è indispensabile proprio per alcune forme di anemia: - l anemia perniciosa si sviluppa per mancanza di fattore intrinseco, quindi perché non viene utilizzata la vitamina B12. In questo caso è necessario ovviare iniettando vitamina B12 per endovena; - l altra forma di anemia è invece l anemia sideropenica o ferropriva, dovuta proprio alla mancanza di ferro allo stato ferroso, per cui in questo caso si stabilisce una forma di anemia ipocromica, cioè caratterizzata da globuli rossi piccoli e poco colorati, proprio perché non essendoci ferro, non si forma bene l emoglobina e gli eritrociti non si colorano bene (la colorazione degli eritrociti infatti è data proprio dalla presenza dell emoglobina!). 113

14 Lezione 9 La lezione precedente è stata conclusa parlando dello stomaco e della secrezione gastrica, sono state prese in considerazione le funzioni che lo stomaco svolge e che possiamo considerare importanti. Dal punto di vista digestivo infatti lo stomaco non è importante perché la pepsina è un enzima proteolitico molto grossolano. * Per quanto riguarda la rennina, si tratta di un enzima che digerisce le proteine del latte; infatti il latte coagula in modo da passare dallo stato liquido allo stato solido e questo enzima potrebbe attaccare le proteine del latte: tuttavia non siamo neppure molto sicuri della sua azione e probabilmente questo enzima è presente nei lattanti ma non nell adulto. Dal punto di vista digestivo lo stomaco non ha quindi grande importanza perché ha un solo enzima digestivo, la pepsina (lasciamo perdere la rennina), il quale è indirizzato alle proteine, le quali tra l altro non vengono digerite definitivamente, infatti la pepsina le porta a peptoni, i quali sono grandi un po meno delle proteine e quindi ancora molto lontani dal poter essere assorbiti. Quali sono le funzioni dello stomaco? Le funzioni dello stomaco sono: 1. Deposito, cioè funzione di immagazzinamento. Lo stomaco è il nostro deposito, per cui noi ci possiamo alimentare abbondantemente e non essere vincolati a un alimentazione continua, poiché mentre i nostri tessuti si alimentano continuamente, per noi è sufficiente mangiare 2-3 volte al giorno, proprio perché disponiamo di questo contenitore. Ma tutto lo stomaco fa da contenitore? La risposta è NO, infatti la parte dello stomaco che fa da contenitore è il fondo, perché è ricco di fibre oblique. Dunque quando le fibre oblique sono contratte la porzione del fondo è piccola invece quando le fibre si rilasciano, questa parte si allarga. Ricordiamo inoltre che all interno dello stomaco la mucosa presenta delle pieghe, quindi il rilasciamento di queste fibre oblique porta anche allo spianamento di queste pieghe. Lo sapete come si riconosce il fondo? Il fondo corrisponde anche radiologicamente alla cosiddetta bolla gastrica, cioè aria contenuta nello stomaco, si tratta dell aria che noi introduciamo attraverso lo sfintere esofageo superiore e che raggiunge anche lo stomaco, dove per leggi fisiche si deposita nella parte più alta; se questa bolla aumenta o diminuisce, è segno caratteristico di alcune patologie. Questo rilasciamento del fondo dello stomaco prende il nome di rilasciamento recettivo, proprio perché consente di ricevere il bolo che sta arrivando. Il rilasciamento recettivo si innesca già durante la masticazione, quindi avviene durante quella che viene chiamata fase cefalica del controllo dell attività gastrica. La fase cefalica è così chiamata perché è di tipo nervoso, cioè avviene tramite riflessi e i recettori che innescano questi riflessi si trovano nella testa. Questi riflessi vengono mediati dal n. vago, cioè la via afferente può essere diversa, può cambiare (può essere ad es. la via gustativa), ma la via efferente è il n. vago. Le fibre vagali che si distribuiscono alle fibre muscolari oblique, quando si innescano questi riflessi, rilasciano dei mediatori che non attivano la contrazione, ma che al contrario la inibiscono!! E vero quindi che il n. vago (parasimpatico) svolge azione facilitatoria sulla motilità gastrica, sull apparato digerente, ma bisogna fare attenzione perché in alcuni distretti si ha una inibizione: la prova è data proprio dal fatto che quando si innescano questi riflessi le fibre vagali che si portano alla muscolatura liscia la inibiscono, la fanno detendere. 114

15 2. Funzione di difesa, perché l acido cloridrico agisce su una buona parte dei batteri. In ogni caso si tratta di una azione antibatterica, poiché ad es. non agisce sui virus e sui funghi. Più che lo stomaco quindi, per quanto riguarda quest ultima funzione, sarebbe meglio dire che lo stomaco svolge questa funzione in quanto produce acido cloridrico, pertanto la potremmo considerare tra le funzioni dell acido cloridrico. 3. Un altra funzione dello stomaco da attribuire all acido cloridrico riguarda il ferro, poiché l HCl mantiene il ferro allo stato ferroso che è la forma utilizzabile. Se si riduce quindi la produzione di HCl, cioè si ha uno stato di ipocloridria oppure di acloridria, cioè mancanza di acido cloridrico, si hanno effetti sulla produzione e maturazione dei globuli rossi, nelle quali il ferro è coinvolto in quanto entra a far parte della molecola dell emoglobina e un globulo rosso diventa maturo solo se ha sintetizzato l emoglobina e l ha resa funzionale. 4. Lo stomaco produce il fattore intrinseco, il quale si complessa con la vitamina B12 che è chiamata anche fattore estrinseco. * Nei quiz, nel compito scritto non ci lasciamo confondere da queste cose! Il fattore estrinseco è la vitamina B12. Il fattore intrinseco di Castle si complessa con la vitamina B12 (estrinseco), la protegge, la preserva dall acidità, la porta sino a livello dell ileo ed è lì che avviene l assorbimento. 5. Digestione meccanica, pertanto non è una digestione chimica quella che avviene nello stomaco, ma è una digestione meccanica. Per digestione meccanica si intende un tipo di digestione simile a quella che avviene a livello della bocca, soltanto che nella bocca il cibo viene triturato, i cibi solidi vengono ridotti in frammenti grandi mentre a livello dello stomaco il bolo viene fluidificato, reso semiliquido, poiché viene mescolato con il succo gastrico, per cui a questo punto il materiale prende il nome di chimo, non si chiama più bolo. La digestione meccanica avviene grazie alla motilità; la motilità dello stomaco è diversa se lo stomaco è vuoto oppure pieno, cioè se è nella fase interprandiale o prandiale. Quando lo stomaco è vuoto non è completamente fermo, così anche l intestino. *A questo proposito è importante avvertire i rumori intestinali per sapere se c è motilità, ad es. in caso di blocco intestinale, il quale può avvenire per patologie ma può avvenire anche durante un intervento chirurgico, sentire questi rumori permette di capire se è ripresa l attività intestinale, compresa quella gastrica. Lo stomaco quindi, come anche l intestino, non è mai fermo, ma durante i periodi interprandiali ha delle contrazioni poco frequenti, poco intense, che determinano il ritmo di base, il tono della parete. Su queste contrazioni di base periodicamente, ma sempre con una frequenza molto bassa, nello stomaco si innescano le contrazioni da fame, le quali sono delle contrazioni un po più forti di quelle di base e si chiamano da fame perché scompaiono se introduciamo un pasto. La motilità gastrica, cioè queste contrazioni della muscolatura liscia, è spontanea proprio perché si tratta di muscolatura liscia e come visto nella lezione precedente vi sono delle cellule che fanno da pacemaker, le cellule interstiziali di Cajal, cioè fibrocellule muscolari lisce trasformate proprio come a livello cardiaco. Il sistema nervoso vegetativo quindi non determina di per sé la motilità gastrica! E più corretto dire che ad es. il parasimpatico controlla il sistema nervoso enterico, il quale a sua volta controlla questa motilità che è spontanea.! Nello stomaco un pacemaker importante si trova lungo la grande curvatura al confine tra il fondo e il corpo dello stomaco. * E bene ricordare che comunque in fisiologia non si distinguono queste porzioni anatomiche dello stomaco (fondo, corpo, antro pilorico etc..) ma si parla di fondo, stomaco prossimale e di stomaco distale (parte pilorica). 115

16 In fisiologia quindi è più corretto dire che questo importante pacemaker si trova al confine tra il fondo e la parte prossimale dello stomaco. Da questo pacemaker nascono dei segnali, dei potenziali d azione che poi si portano verso il piloro facendo contrarre la muscolatura. Un altro pacemaker si trova a livello della regione pilorica. Durante la fase interprandiale, quando lo stomaco si è già svuotato, dal pacemaker che si trova lungo la grande curvatura, al confine tra il fondo e la porzione prossimale, nascono delle onde che hanno una diversa frequenza e una diversa intensità ma la maggior parte di esse sono quelle che determinano il tono basale: su di queste di tanto in tanto si può inscrivere una contrazione da fame, tuttavia sono importanti delle contrazioni particolari che prendono il nome di complesso motorio migrante. Il complesso motorio migrante parte dallo stomaco e percorre tutto l intestino tenue arrivando fino alla valvola ileo-cecale. Il complesso motorio migrante è una contrazione che si verifica ogni 2-3 ore, molto lenta e si differenzia dalla peristalsi. Infatti anche la peristalsi si propaga in senso aborale, ma la differenza consiste nel fatto che la peristalsi è un tipo di motilità che interessa brevi tratti di intestino o di stomaco (ad es. la peristalsi gastrica parte dal fondo e dalla parte prossimale dello stomaco ma al massimo può raggiungere il piloro), il complesso motorio migrante invece si propaga fino a tutto l intestino tenue. I complessi motori migranti, che si ritrovano anche nell intestino crasso, si differenziano dalla peristalsi perché interessano segmenti più lunghi di intestino e hanno la funzione di ripulire lo stomaco o l intestino di residui alimentari. Dopo lo svuotamento arrivano quindi queste onde, che si ripetono ogni 2 ore, le quali dunque spazzano via tutti i residui alimentari, ripuliscono la regione. Questo processo è importante perché nei casi in cui i complessi motori si riducono o rallentano di intensità e questa azione di ripulitura avviene male, allora non tanto nello stomaco dove c è sempre un ambiente acido, ma piuttosto nell intestino questi residui possono determinare attecchimento di germi, processi di fermentazione e quindi possono alterare l ambiente intestinale. Anche i complessi motori migranti (MMC) fanno parte quindi della motilità che si ha nello stomaco tra un pasto e l altro. Quando invece arriva il pasto, il bolo, inizia la motilità tipica del periodo digestivo, che comprende movimenti di segmentazione e movimenti peristaltici. Entrambi questi movimenti hanno proprio la funzione di digestione meccanica, di fluidificare questo bolo, poiché la peristalsi che parte da segnali elettrici che originano dal pacemaker della grande curvatura, non è così intensa da far aprire il piloro. La peristalsi è dovuta proprio all attività automatica della muscolatura liscia per cui questo materiale, spinto da queste onde di segmentazione, arriva a livello del piloro ma lì si ferma perché lo trova chiuso e quindi è costretto a ritornare indietro. I movimenti di segmentazione quindi non sempre spingono il materiale in senso aborale, ma lo possono spingere anche in direzione orale ed essendo i due sfinteri chiusi questo materiale si porta avanti e indietro fluidificandosi, cioè trasformandosi meccanicamente e mescolandosi con il succo gastrico. Questo mescolamento dunque si rende necessario proprio per fluidificare il materiale, non tanto per la digestione! Quando si attivano i meccanocettori della parete gastrica (e ciò avviene quando la parete gastrica viene distesa dal chimo), cioè se il chimo ha raggiunto un certo volume tale da distendere la parete e attivare i meccanocettori e i riflessi vago-vagali (poiché in questo caso anche le vie afferenti dei meccanocettori gastrici sono fibre sensitive viscerali sempre dello stesso n. vago), allora su questa attività spontanea interviene il controllo del sistema parasimpatico, cioè si attiva il n.vago, il quale da un lato rinforza queste contrazioni, dall altro fa rilasciare gli sfinteri come il piloro: questo determina lo svuotamento dello stomaco che però non avviene mai tutto in una volta, bensì avviene a piccoli frammenti di chimo. 116

17 Nello svuotamento è importante un altro tipo di motilità che prende il nome di sistole pilorica, cioè sono delle contrazioni sistoliche forti che nascono da un pacemaker situato tra lo stomaco prossimale e il piloro (o stomaco distale) e che si propagano nelle vicinanze, per cui vanno a interessare fortemente questa regione e determinano una forte contrazione che favorisce lo svuotamento. La peristalsi infatti è un tipo di motilità che si estingue man mano che si porta lontano: la peristalsi che parte dall avviatore, cioè dal pacemaker della grande curvatura, quando arriva a livello del piloro ha un intensità bassa, che si è già esaurita, non sufficiente ad aprire il piloro; invece la peristalsi che si diparte dal pacemaker del piloro e che determina la sistole pilorica, trovandosi nelle vicinanze, consente una contrazione molto forte di questa parte dello stomaco e insieme all azione vagale che fa rilasciare lo sfintere pilorico, possiamo avere lo svuotamento gastrico. Perché è importante lo svuotamento gastrico? L aspetto che deve essere regolato a livello gastrico è la secrezione e soprattutto bisogna regolare lo svuotamento perché non tutto il chimo può passare direttamente nel duodeno per vari motivi: 1) lo stomaco vuoto ha un volume di circa 50 ml, le pareti anteriore e posteriore sono pressoché accollate, quando invece si riempie dopo un pasto può raggiungere un volume di quasi 2 litri! quindi può contenere molto materiale, cosa che invece il duodeno non può fare: il duodeno non ha proprio la capienza per raccogliere tutto in una volta questo materiale. 2) ma soprattutto il motivo più importante per cui non si può avere svuotamento repentino dello stomaco nel duodeno consiste nel fatto che per neutralizzare il ph di pochi ml o di 2 litri di chimo acido servono quantità diverse di succo pancreatico! Quindi immettere ad es. 1 litro di chimo acido nel duodeno, significa immettere nel duodeno una quantità eccessiva di succo pancreatico alcalino per neutralizzare questo ph. Il problema non riguarda tanto il pancreas quanto piuttosto la volemia, cioè l immissione eccessiva di succo pancreatico va ad incidere drammaticamente sulla volemia, sui liquidi circolanti. Se infatti si devono immettere in una sola volta 2 litri di succo pancreatico nel duodeno perché arriva tutto il chimo in un solo colpo, bisogna estrarre repentinamente dal sangue elettroliti e acqua per arrivare a quel volume di succo pancreatico e la volemia non ha il tempo di riaggiustarsi per cui si può avere così un collasso cardiocircolatorio: si abbassa drasticamente la volemia di conseguenza si abbassa la pressione, si va in ipotensione meno sangue si ha in circolo meno sangue arriva al cuore meno sangue viene mandato ai centri nervosi e si può arrivare al collasso! Per questo motivo la natura ha sistemato le cose in modo da fare passare nel duodeno frammenti di chimo e solo quando questo materiale viene trattato, digerito e neutralizzato, ne viene fatto passare dell altro. Da quanto visto si capisce che lo svuotamento gastrico è importante e per questo viene fortemente regolato. Come viene regolato lo svuotamento gastrico? Lo svuotamento gastrico viene regolato tramite la motilità la motilità a sua volta viene regolata insieme alla secrezione, cioè i sistemi che attivano la motilità gastrica contemporaneamente attivano la secrezione. Durante un pasto aumenta la motilità e aumenta anche la secrezione e questo avviene ad opera del parasimpatico del n. vago; quando invece si riduce la motilità si riduce anche la secrezione, ma questo non tanto per intervento dell ortosimpatico quanto piuttosto per una ridotta attività vagale! 117

18 Regolazione della motilità gastrica L attività gastrica viene regolata, parlando dal punto di vista didattico, attraverso 3 fasi: - la fase cefalica - la fase gastrica propriamente detta - la fase intestinale La fase cefalica è di natura soltanto nervosa, quindi affidata a meccanismi nervosi i cui recettori si trovano a livello della testa. Questa fase determina l attivazione di vie afferenti (le quali come detto possono essere vagali ma anche non) e in via efferente queste fibre vanno a interferire, attivare il sistema nervoso enterico e ciò favorisce la secrezione di HCl. Questo neurone enterico sul quale arrivano queste vie efferenti si trova nella muscolaris mucosae, poiché sono queste le fibre che favoriscono la secrezione. Il neurone enterico riceve quindi le fibre efferenti vagali e a sua volta tramite l acetilcolina che è molto diffusa nel sistema enterico, va a stimolare le cellule oxintiche e fa produrre così l acido cloridrico: si ha in questo modo una stimolazione diretta della ghiandola.!! Questa stimolazione però può avvenire anche in maniera indiretta, nonostante però non tutti riconoscono questo meccanismo, cioè secondo alcuni ricercatori la fase cefalica è puramente di natura nervosa e quindi il meccanismo si arresta a quanto visto sopra. Secondo altri invece le fibre efferenti vanno a finire anche su cellule endocrine della mucosa gastrica, che sono sia le cellule G dell antro pilorico che producono la gastrina, sia le cellule D che producono la somatostatina. La somatostatina è sempre inibitoria, in qualunque distretto la troviamo ha sempre funzione inibitoria. Quindi anche nello stomaco le cellule D con la loro somatostatina, vanno a bloccare le cellule G che producono gastrina: questo blocco si verifica soprattutto nei periodi interprandiali perché se le cellule G non vengono bloccate, producono gastrina la quale a sua volta fa produrre succo gastrico. Quindi normalmente nella fase interprandiale sono attive le cellule che producono somatostatina e vengono inibite sia le cellule G dell antro pilorico sia i neuroni enterici. Durante la fase cefalica invece accade il contrario: vengono attivati i neuroni enterici, sono inibite le cellule che producono somatostatina. Queste cellule inibite non possono a loro volta inibire le cellule G, cioè l inibizione delle cellule D si traduce in una dis-inibizione delle cellule G. Le cellule D una volta inibite non possono più inibire le cellule G.! Vi sono poi anche delle efferenze vagali che vanno a stimolare direttamente le cellule G mediante un mediatore particolare che prende il nome di GRP (gastrin releasing protein), cioè una proteina che favorisce il rilascio della gastrina; si tratta di un mediatore di natura proteica che però non è stato ancora ben identificato per cui il nome rimane un po vago. Ci sono quindi efferenze vagali che rilasciano prevalentemente acetilcolina. L acetilcolina come al solito avrà dei recettori diversi perché sul neurone enterico attiva, invece sulla cellula D che produce somatostatina inibisce! Questo significa che la cellula D e il neurone enterico hanno recettori diversi. Ci sono poi efferenze vagali che rilasciano altri mediatori come la proteina GRP che favorisce il rilascio delle gastrine la quale ha recettori specifici sulle cellule G. Altre efferenze vagali rilasciano poi il VIP peptide intestinale vasoattivo, il quale agisce soprattutto a livello degli sfinteri. Quindi nella fase cefalica, una volta che viene rilasciata la gastrina, questa essendo un ormone va in circolo e poi a sua volta va a stimolare le cellule che producono HCl. 118

19 Riepilogando Si ha l aumento della produzione di HCl sia per un meccanismo diretto, cioè mediante l attivazione diretta delle cellule oxintiche, sia per una attivazione indiretta delle cellule oxintiche tramite la gastrina dopo questo passaggio intermedio. E chiaro che il meccanismo indiretto è molto più lungo, quindi anche più tardivo, in poche parole dura di più (lungo) e interviene dopo (tardivo).!!* Se volessimo inibire la fase cefalica della regolazione, dovremmo tagliare il n. vago, quindi anche se secondo questi altri studiosi la fase cefalica è mista (cioè in parte nervosa e in parte ormonale), se vengono sezionati i due nervi vaghi, questa fase scompare! Questa è la prova più valida che dà ragione a chi dice che la fase cefalica è di natura soltanto nervosa! Come vedremo infatti ad es. la fase gastrica invece, la quale è sia nervosa che ormonale, avviene anche nello stomaco denervato proprio perché in quel caso i due meccanismi (rilascio di ormoni e attivazione dei riflessi) sono separati. (in poche parole secondo la prof. e quindi secondo noi all esame la fase cefalica è soltanto di natura nervosa, non è corretto dire che è mista) La fase cefalica insorge non solo quando si ha la masticazione con i cosiddetti riflessi incondizionati o innati, ma inizia a manifestarsi anche con i riflessi condizionati. Questo significa che la fase cefalica non viene innescata soltanto dalla masticazione, dal sapore del cibo, ma anche la vista, l odore, il ricordo, il rumore o comunque qualsiasi cosa che ci ricordi il pasto fa scattare la fase cefalica della secrezione gastrica, durante la quale inizia ad aumentare la produzione di acido cloridrico e aumenta anche la motilità di base, per cui quando si innesca la fase cefalica e si ha l attivazione del n. vago, il complesso motorio migrante scompare. L attivazione vagale è proprio il segnale che sta a indicare il blocco dell attività motoria tipica della fase interprandiale. Nella fase gastrica propriamente detta invece il bolo arriva a livello dello stomaco, si accumula e lo stomaco viene disteso e l attivazione dei meccanocettori innesca dei riflessi che vanno sempre ad attivare il neurone enterico che favorisce la secrezione di acido cloridrico. In questo caso però la produzione di gastrina non è dovuta soltanto alle efferenze vagali che fanno rilasciare la proteina che stimola il rilascio di gastrina, infatti le cellule G rilasciano nella fase gastrica una quantità di gastrina di gran lunga superiore a quella che rilasciano nella fase cefalica perché sono stimolate direttamente da stimoli chimici, cioè dall arrivo del bolo, soprattutto se nel bolo vi sono molte proteine. Se ricordiamo le cellule G hanno una particolare forma triangolare con dei microvilli che guardano verso il fondo dello stomaco: questi microvilli funzionano sia da osmocettori che da chemocettori, quindi sono capaci di rilevare le variazioni di osmolarità (che ovviamente aumenta quando arriva il bolo), ma soprattutto le variazioni chimiche. Quindi la composizione del materiale che arriva nello stomaco favorisce, attiva direttamente le cellule G e la produzione di gastrina è di gran lunga superiore.! Esistono almeno 2 gastrine, che prendono il nome di gastrina G34 e gastrina G17, anche se probabilmente la G17 rappresenta la forma troncata di quella più grande. La gastrina G17 è quella che si ritrova in maggiore quantità ed è quella più attiva dal punto di vista funzionale, cioè quella capace con la minore concentrazione di attivare le cellule G. Tutto questo processo favorisce la secrezione e quindi lo svuotamento dello stomaco; ovviamente quando parliamo di secrezione ci riferiamo all acido cloridrico, ma è chiaro che se viene prodotto HCl, il pepsinogeno che è già presente e prodotto dall altro tipo cellulare (cellule principali), viene trasformato in pepsina. Quindi dire che viene prodotto HCl vuol dire rendere funzionante il succo gastrico. 119

20 La fase intestinale è anche questa mista, come la fase gastrica, cioè in parte nervosa e in parte umorale ed è una fase inibitoria. La componente nervosa, cioè il riflesso che si innesca, prende il nome di riflesso entero-gastrico ed è innescato da meccanocettori presenti a livello della parete duodenale che vengono attivati all arrivo del chimo. * E possibile osservare quindi che i riflessi sono sempre gli stessi, soprattutto a livello dell apparato gastroenterico. Questi meccanocettori infatti innescano dei riflessi entero gastrici, sempre mediati dal n.vago sia in via afferente che in via efferente, che si vanno quindi a fare risentire sullo stomaco. I riflessi entero-gastrici però non attivano la secrezione e la motilità gastrica, come succede per la fase gastrica propriamente detta, ma al contrario la rallentano, la inibiscono, proprio per fare in modo che lo svuotamento gastrico avvenga un po per volta! Quindi già l arrivo nel duodeno di piccole quantità di chimo è sufficiente a dilatare il bulbo duodenale, attivare i meccanocettori e fare scattare questi riflessi entero gastrici. Anche in questo caso si tratta di meccanocettori con la differenza che i meccanocettori nello stomaco e nel duodeno hanno soglia differente: i meccanocettori dello stomaco vengono attivati quando viene stirata molto la parete, quando arriva nello stomaco una notevole quantità di bolo, hanno una soglia più alta; i meccanocettori del duodeno invece vengono attivati da un minimo stiramento, poiché non arriva nel duodeno molto materiale. Questi meccanocettori sono quindi responsabili del controllo nervoso della fase duodenale di regolazione dell attività gastrica, la quale come visto è una fase inibitoria. Quando il chimo arriva nel duodeno stimola anche delle cellule endocrine che si ritrovano nel duodeno stesso, ad es. le cellule S che producono la secretina, un ormone gastro-intestinale, le cellule I che producono la pancreozimina o colecistochinina, un altro importante ormone intestinale. Ci sono tanti altri ormoni, per cui in molti testi tutti questi ormoni duodenali che rallentano l attività gastrica vengono inclusi con un unico termine che è quello di entero-gastrone. Con il termine di entero-gastrone si intende il gruppo di ormoni gastro-intestinali che vanno a rallentare l attività gastrica. Quindi la fase duodenale è mista come quella gastrica, cioè in parte nervosa e in parte umorale, tuttavia sia la componente nervosa, sia la componente umorale (tramite la secretina e la colecistochinina) rallentano lo svuotamento e la secrezione gastrica. Per ottenere tali effetti questi componenti vanno a inibire il sistema enterico che favorisce la secrezione gastrica e vanno a inibire le cellule G che producono gastrina. L inibizione delle cellule G si ha perché questi ormoni vanno a favorire la liberazione di somatostatina, cioè non vanno ad agire direttamente sulle cellule G ma sulle cellule D che producono somatostatina. Gli ormoni prodotti a livello duodenale, sulle cellule che producono somatostatina a livello gastrico, hanno un azione facilitante la liberazione di somatostatina e quindi inibiscono la secrezione. - La liberazione della somatostatina dipende molto dal ph del lume gastrico: il ph dello stomaco è più basso (cioè più acido) prima che arrivi il bolo che quando il bolo è arrivato. Questo è chiaro dal momento che l arrivo del bolo non fa altro che diluirlo. Quando il ph dello stomaco è molto basso, come quando inizia la fase cefalica della digestione, si ha un aumento di rilascio della somatostatina perché l ambiente è già acido: se viene favorita la liberazione di somatostatina, le cellule G non producono più HCl e ciò è comprensibile perché il ph è già molto basso (producendo HCl non si farebbe altro che abbassare ancora il ph!). Il ph basso determina l aumento del rilascio di somatostatina. 120