LICEO SCIENTIFICO STATALE “LEONARDO da VINCI” di FIRENZE CORSO SPERIMENTALE F DOCENTE Prof. Enrico Campolmi APPARATO DIGERENTE cap.25 pag.349 APPARATO DIGERENTE

Di cosa ha bisogno un organismo animale per vivere (bene)? Perché mangiamo? Con l’alimentazione un animale prende tutte le sostanze di cui ha bisogno per vivere, ad eccezione dei gas (presi invece con la respirazione) Di cosa ha bisogno un organismo animale per vivere (bene)? Tutti gli animali, essendo eterotrofi, si nutrono di altri organismi, tuttavia, in base al tipo di alimentazione, è possibile distinguere tre gruppi: Gli erbivori, che mangiano vegetali I carnivori, che mangiano altri animali Gli onnivori, che mangiano sia vegetali, che altri animali APPARATO DIGERENTE

Quale uso fanno gli animali (ad es Quale uso fanno gli animali (ad es. gli esseri umani) delle sostanze che introducono con l’alimentazione? Dal punto di vista dell’utilizzo finale, gli alimenti possono essere suddivisi in due grandi gruppi: Enzimi per la digestione di lipidi Polimero Monomeri di proteine Proteina Amminoacidi Polisaccaride Disaccaride di polisaccaridi Monosaccaridi Acido nucleico Nucleotidi Lipide Glicerolo Acidi grassi di acidi nucleici Alimenti con funzione energetica, che vengono combusti per produrre energia nei mitocondri delle singole cellule Alimenti con funzione plastica (o strutturale), impiegati per costruire o riparare componenti dell’organismo In ambo i casi tuttavia, per essere utilizzati, gli alimenti vanno scomposti nei singoli monomeri delle sostanze costituenti; i monomeri vanno poi introdotti nel sangue, che li trasporta alla loro destinazione finale APPARATO DIGERENTE

Il processo nutritivo è composto quindi da due fasi successive: La digestione, che trasforma i cibi nei monomeri componenti L’assorbimento, col quale i monomeri passano nel sangue Stomaco DIGESTIONE E’ l’insieme di passaggi coi quali un alimento viene scomposto in singoli monomeri Il processo avviene per fasi successive, in ognuna delle quali si compie una parte della procedura di “smontaggio” del cibo Poiché ogni fase richiede un determinato ambiente chimico fisico, la digestione si svolge in un lungo tubo, suddiviso in diversi comparti, adattati specificamente a ciascuna di esse APPARATO DIGERENTE

ad anello, ed uno esterno, con cellule disposte longitudinalmente Il tubo digerente (canale alimentare) è aperto all’esterno ad entrambe le estremità ed è costituito dai seguenti 4 strati: Mucosa: è il rivestimento interno, formato da tessuto epiteliale e connettivo. Ha funzione protettiva o di assorbimento, contiene cellule secernenti muco e, in alcuni tratti, ghiandole che secernono enzimi digestivi Sottomucosa, formata da tessuto connettivo, contiene fibre nervose e vasi sanguigni e linfatici ad anello, ed uno esterno, con cellule disposte longitudinalmente Tonaca muscolare, costituita da due strati di muscolatura liscia, uno interno con cellule poste La contrazione coordinata dei due strati muscolari fa avanzare il cibo nel canale alimentare con una serie di movimenti ondulatori detto peristalsi Sierosa: formata da tessuto connettivo, è il rivestimento esterno del tubo digerente APPARATO DIGERENTE

Vediamo adesso in dettaglio i vari compartimenti del canale alimentare In alcuni punti inoltre la muscolatura circolare si ispessisce, originando sfinteri, muscoli circolari che aprono e chiudono le comunicazioni tra comparti separati del canale alimentare Al canale sono infine associate varie ghiandole esocrine, che secernono enzimi digestivi Vediamo adesso in dettaglio i vari compartimenti del canale alimentare Bocca E’ deputata alla ingestione, alla frammentazione del cibo ed all’inizio della digestione chimica dei carboidrati Le labbra, con la loro sensibilità, valutano forma e temperatura dei cibi, mentre le papille gustative della lingua ne fanno l’analisi chimica La bocca adulta è poi fornita di 32 denti con forma e ruoli masticatori differenti APPARATO DIGERENTE

Il corpo del dente è formato da un tessuto connettivo, la dentina La corona è inoltre ricoperta da uno strato di tessuto epiteliale, lo smalto All’interno vi è infine la polpa dentaria, formata da tessuto nervoso e vasi sanguigni Le ghiandole salivari producono la saliva, una soluzione acquosa contenete lisozima (un antibatterico) e ptialina (o amilasi salivare), un enzima che scinde l’amido cotto in maltosio Il cibo, imbevuto di saliva, grazie anche alla lingua, e triturato dai denti, all’uscita dalla bocca è diventato una massa fluida detta bolo. Nella bocca lingua, labbra e denti svolgono un ruolo anche nella fonazione APPARATO DIGERENTE

L’epiglottide si abbassa, per evitare che il cibo entri nella laringe Il bolo passa nella faringe, cavità comune con l’apparato respiratorio, e quindi nell’esofago, tramite la deglutizione, processo inizialmente volontario, che poi prosegue però involontariamente. Lingua Faringe Laringe Trachea Esofago Sfintere esofageo L’epiglottide si alza Bolo di cibo si abbassa La laringe Bolo I muscoli circolari si rilassano e il canale si apre. Stomaco I muscoli circolari si contraggono, restringendo il canale, il bolo viene spinto giù. Muscoli circolari contratti rilassati L’epiglottide si abbassa, per evitare che il cibo entri nella laringe Nell’esofago le onde peristaltiche fanno passare il bolo attraverso il torace, fino al cardias, lo sfintere che apre lo stomaco APPARATO DIGERENTE

Stomaco E’ un sacco posto subito sotto il diaframma, dotato di una spessa mucosa le cui cellule secernono HCl e l’enzima digestivo pepsina, che insieme formano i succhi gastrici L’HCl svolge funzione antimicrobica, agisce direttamente sulle proteine e favorisce l’azione della pepsina La pepsina rompe il legame tra alcuni aminoacidi, trasformando le proteine in catene polipeptidiche L’ambiente gastrico è quindi molto acido (pH ≈2) ed aggressivo per le proteine della parete, che è protetta da uno spesso strato di muco Nei casi di infiammazione della parete dello stomaco si ha la gastrite, che in casi estremi può anche trasformarsi in ulcera, patologie in cui spesso è coinvolto il batterio Helicobacter pylori Terminata la digestione gastrica il bolo, trasformato in chimo, passa a fiotti lo sfintere pilorico ed entra nell’intestino tenue APPARATO DIGERENTE

Intestino tenue Tubo lungo mediamente circa 7 metri, che occupa gran parte dell’addome; la parete interna presenta vari ripiegamenti finalizzati ad aumentarne la superficie Duodeno: forma i primi 30 cm di intestino dopo lo stomaco. E’ il luogo dove termina la digestione, grazie alle sostanze riversate da fegato, pancreas e cellule della mucosa duodenale Fegato Cistifellea Enzimi intestinali Duodeno Bile Chimo acido Succhi pancreatici Stomaco Pancreas Il fegato, grande organo posto a destra subito sotto il diaframma, produce la bile, sostanza che innalza il pH ed emulsiona i lipidi, favorendone la digestione APPARATO DIGERENTE

Lipasi: scinde i trigliceridi in glicerolo ed acidi grassi Il pancreas, ghiandola posta dietro a stomaco e duodeno, secerne numerose sostanze di cui le più importanti sono le seguenti : Soluzione di bicarbonato di sodio (NaHCO3): contrasta, insieme alla bile, l’acidità del chimo (pH 2) proveniente dallo stomaco Tripsina, chimotripsina, carbossipeptidasi: enzimi proteolitici, ognuno dei quali rompe il legame tra amminoacidi specifici, producendo catene polipeptidiche più corte, dipeptidi o amminoacidi singoli Lipasi: scinde i trigliceridi in glicerolo ed acidi grassi Amilasi: scinde l’amido crudo ed il glicogeno in maltosio Nucleasi: scinde gli acidi nucleici in nucleotidi Fosfolipasi: scinde i fosfolipidi Le cellule della mucosa duodenale secernono i seguenti enzimi, che concludono la digestione: Amminopeptidasi: proteasi che rompe il legame tra amminoacidi specifici, producendo catene polipeptidiche corte, dipeptidi o amminoacidi singoli APPARATO DIGERENTE

Maltasi: scinde il maltosio in due molecole di glucosio Dipeptidasi: enzima proteolitico, scinde dipeptidi di qualsiasi natura, producendo aminoacidi singoli Maltasi: scinde il maltosio in due molecole di glucosio Lattasi: scinde il lattosio in una molecola di glucosio e una di galattosio Saccarasi: scinde il saccarosio in una molecola di glucosio e una di fruttosio Infine alcuni polisaccaridi, come pectine ed emicellulose, costituenti la fibra alimentare solubile, vengono in parte digeriti per fermentazione nel colon Terminata la digestione, il chimo, trasformato in chilo, transita nei tratti successivi dell’intestino ove avviene l’assorbimento ASSORBIMENTO E’ l’insieme dei processi coi quali i monomeri passano dal lume intestinale alle cellule dell’epitelio intestinale e quindi alla circolazione sanguigna APPARATO DIGERENTE

Le principali sostanze nutritive (monosaccaridi, amminoacidi, glicerolo, acidi grassi, nucleotidi) vengono assorbiti nel digiuno e nell’ileo, gli altri due tratti di intestino tenue successivi al duodeno Il passaggio avviene attraverso la parete intestinale che quindi deve avere una grande superficie interna per consentire scambi rapidi Ciò è assicurato da ripiegamenti (pieghe) e digitazioni (villi e microvilli) che portano la superficie di scambio da circa 1m2 a circa 300m2 (area di un campo da tennis) pieghe villi APPARATO DIGERENTE

Nel colon si ha l’assorbimento dell’acqua e dei sali minerali Monosaccaridi e amminoacidi entrano dentro ai capillari venosi dei villi e da qui, tramite la vena porta, vanno al fegato I trigliceridi entrano invece nel capillare linfatico dei villi ed arrivano al sangue nella vena cava, attraverso il circolo linfatico A causa della loro intensa attività, le cellule epiteliali del tenue hanno vita breve (circa 2 giorni); ogni giorno ne vengono eliminate circa 250 g Intestino crasso (colon) Sfintere Ultimo tratto dell’intestino tenue Appendice Cieco Ano Retto Flusso delle sostanze nutritive Intestino crasso Posto a valle del tenue, ha diametro maggiore di questo, ha mucosa liscia ed è lungo mediamente circa 1,5 m E’ composto nell’ordine dai seguenti tratti: cieco (con appendice), colon (ascendente, trasverso e discendente ) e retto Nel colon si ha l’assorbimento dell’acqua e dei sali minerali APPARATO DIGERENTE

Patologie del colon e del retto Colon e cieco ospitano inoltre una importante flora batterica simbionte che sintetizza le vitamine B12 e K e digerisce per fermentazione la fibra solubile, producendo acidi organici assorbiti ed impiegati ad uso energetico A fine assorbimento residuano: fibra insolubile, altri residui non digeriti, cellule eliminate dell’epitelio intestinale, batteri, acqua non assorbita. Tale massa, lubrificata dal muco prodotto dall’epitelio del crasso, costituisce le feci, che vengono accumulate nel retto ed espulse dall’ano. Tutte le sostanze assorbite dai capillari intestinali, attraverso la vena porta, sono avviate al fegato, ove subiscono importantissimi processi metabolici Patologie del colon e del retto Diarrea: violenta evacuazione di feci liquide, causata da infiammazioni o parassiti che impediscono il riassorbimento dell’acqua. Nel terzo mondo la diarrea persistente è un’importante causa di mortalità infantile, per la disidratazione che determina. Stipsi: causata prevalentemente da sedentarietà e cattive abitudini alimentari, può alla lunga predisporre a problemi più importanti APPARATO DIGERENTE

rappresentano circa il 15% di tutti i tumori maligni, Emorroidi: dilatazioni e infiammazioni di una o più vene ano – rettali; si ritiene colpiscano circa metà della popolazione, arrecando fastidi, dolori e/o sanguinamenti Diverticoli: estroflessioni della parete del colon presenti soprattutto negli anziani Per varie ragioni possono infiammarsi, originando dolori e/o sanguinamenti Tumori del colon – retto: si manifestano soprattutto nei maschi con 55 – 75 anni di età, rappresentano circa il 15% di tutti i tumori maligni, Oltre alla dieta ricca di grassi e povera di fibre, sono fattori di rischio la familiarità e la presenza di polipi intestinali, formazioni inizialmente benigne che possono in seguito degenerare. APPARATO DIGERENTE

Attività metabolica del fegato Carboidrati: converte galattosio e fruttosio in glucosio; a seconda delle esigenze energetiche converte glucosio in glicogeno e lo immagazzina per alcune ore, oppure scinde il glicogeno in glucosio Lipidi: sintetizza e scinde, secondo le necessità, trigliceridi, fosfolipidi e colesterolo; tramite le lipoproteine aiuta il trasporto dei lipidi Proteine: sintetizza gli amminoacidi non essenziali, deammina gli amminoacidi in eccesso, trasformandoli in glucosio, e converte l’ammoniaca in urea; sintetizza le proteine plasmatiche Nucleotidi: sintetizza e degrada le basi azotate Svolge azione detossificante su alcol, droghe, farmaci e veleni All’uscita del fegato le sostanze entrano nella circolazione generale attraverso le vene epatiche che si versano poi nella vena cava inferiore APPARATO DIGERENTE

Epatite virale Diversi virus possono colpire il fegato, generando patologie differenti distinte tra loro con lettere dell’alfabeto Epatite A: si trasmette per via fecale – orale, è generalmente soggetta a guarigione completa; possibile anche la vaccinazione Epatite B: si trasmette per via ematica o sessuale, è possibile la guarigione completa, ma in una percentuale di casi può cronicizzarsi ed anche evolvere in cirrosi epatica e tumore. Dal 1991 vaccinazione obbligatoria. Epatite C: si trasmette come l’epatite B, rispetto alla quale però la guarigione completa è più difficile; aumenta invece la percentuale di casi cronici o a evoluzione maligna. Non esiste vaccinazione. Epatite D: si trasmette come la B e colpisce solo chi è portatore o già ammalato di epatite B (di cui costituisce un’aggravante); la vaccinazione contro l’epatite B protegge quindi anche contro l’epatite D. Epatite E: si trasmette come la A; il vaccino è ancora in fase di studio APPARATO DIGERENTE

Regolazione dell’attività digestiva La vista del cibo e la sua presenza nella bocca stimolano i movimenti dello stomaco e la produzione di succo gastrico La presenza di cibo nello stomaco attiva cellule gastriche specializzate nella secrezione di gastrina, ormone che stimola la produzione dei succhi gastrici L’arrivo del chimo acido nel duodeno attiva la produzione da parte dello stesso di secretina, ormone che stimola il fegato a secernere bile ed il pancreas bicarbonato per innalzare il pH. L’arrivo infine di grassi e proteine nel duodeno attiva lo stesso a produrre colecistochinina, ormone che stimola il pancreas a secernere i suoi enzimi Grazie a questi meccanismi di controllo le sostanze digestive sono secrete solo “al momento giusto”. In tal modo si riducono gli “sprechi” e si evita che i succhi digestivi, in assenza di cibo, aggrediscano le pareti del tubo digerente. Un importantissimo elemento di regolazione dell’attività dell’apparato digerente è costituito infine dalla glicemia al momento del pasto APPARATO DIGERENTE

La glicemia indica la quantità di nutrimento disponibile in circolo, parametro fondamentale per l’omeostasi, ed è costantemente monitorata dall’ipotalamo, importantissima struttura del sistema nervoso centrale Quando la glicemia si abbassa, l’ipotalamo, tramite il sistema nervoso autonomo, stimola la motilità dell’apparato digerente, generando sensazioni di fame, nonché l’assorbimento da parte dell’intestino In queste condizioni tutto il canale alimentare è massimamente predisposto per accogliere il cibo; la digestione e l’assorbimento avvengono quindi in condizioni ottimali, cioè rapidamente e senza problemi Viceversa, in condizioni differenti (con glicemia elevata) digestione ed assorbimento sono rallentati e difficoltosi, con tutta una serie di conseguenze a carico dell’apparato digerente e non solo. APPARATO DIGERENTE