DIGESTIONE e ASSORBIMENTO Gastrointestinale_5

Digestione e assorbimento dei carboidrati Sono la maggiore fonte calorica assunta con la dieta. I principali carboidrati assunti con la dieta sono: - MONOSACCARIDI glucosio, fruttosio, galattosio - DISACCARIDI saccarosio (glu+fru), lattosio (glu+gala), maltosio (glu+glu) - POLISACCARIDI di origine vegetale: amilopectina (ramificata) legami a1-4 (lineari) e a1-6 glucosidici (ramificazioni), amilosio (lineare) legami a1-4 glucosidici, cellulosa (lineare) legami b1-4 glucosidici di origine animale: glicogeno (ramificato) legami a1-4 e a1-6 simili all’amilopectina ma con ramificazioni più brevi e frequenti. Glicogeno Possediamo enzimi salivari, pancreatici e intestinali che scindono i legami a1-4 interni, a1-4 terminali e a1-6 Non possediamo enzimi che frammentano i legami b1-4 della cellulosa Maltosio Glu-Glu Saccarosio Glu-Fru Lattosio Glu-Gal Gastrointestinale_5

stessi legami della ptialina ma più potente Digestione dei carboidrati distretto substrato enzima prodotto ptialina solo a1-4 interni no a1-6 no a1-4 terminale amilosio maltosio maltotriosio destrine a-limite amilopectina glicogeno bocca inattivazione da HCl stomaco a-amilasi stessi legami della ptialina ma più potente amilosio maltosio maltotriosio destrine a-limite amilosio amilopectina glicogeno pancreas fegato lattasi galattosio+ glucosio fruttosio+ lattosio saccarosio destrine a-limite malto- oligosaccaridi duodeno digiuno saccarasi intestino tenue a-destrinasi a1-6 glucoamilasi a1-4 terminali

Assorbimento dei carboidrati (oligo-monosaccaridi) la capacità di assorbimento degli zuccheri è maggiore nel duodeno e nel digiuno superiore, diminuisce nel digiuno inferiore e nell’ileo. gli unici monosaccaridi introdotti e ben assorbiti con la dieta sono il glucosio, il galattosio e il fruttosio. Questi trasportatori sono espressi solo nelle cellule epiteliali intestinali mature

Carenza dell’enzima lattasi (intolleranza al lattosio) Mancanza di lattasi Accumulo di lattosio nel lume del colon Produzione di acido lattico da parte della microflora (produzione di gas) Maggiore osmolarità intestinale Accumulo di liquido nel lume Distensione luminale Diarrea acida Aumento della peristalsi in gran parte di origine genetica colpisce quasi il 70-90% delle popolazioni orientali (soprattutto in età adulta) la presenza di lattosio nella dieta induce alti livelli di lattasi Gastrointestinale_5

Digestione delle proteine Fabbisogno giornaliero per bilanciare il normale catabolismo 0.5-0.7 gr/die per kg distretto substrato enzima prodotto pepsinogeno pepsina stomaco proteine (15%) HCl oligopeptidi a.a. non essenziale tripsina (a.a. basici) chimotripsina (a.a. aromatici) elastasi (a.a. alifatici) carbossipeptidasi (a.a. C-terminali) pancreas (massima attività nel duodeno) proteine oligopeptidi oligopeptidi a.a. Le endopeptidasi sono enzimi che idrolizzano i legami peptidici interni (tripsina, chimotripsina, elastasi, ….) Le esopeptidasi sono enzimi che idrolizzano i legami peptidici terminali per rilasciare aminoacidi (carbossipeptidasi e aminopeptidasi) a.a. basici (residui NH2+: arginina, lisina) a.a. aromatici (residui con anelli benzenici fluorescenti: fenilalanina, triptofano, tirosina) a.a. alifatici (residui idrofobici CH2-CH3: glicina, alanina, valina, leucina, isoleucina) aminopeptidasi (a.a. N-terminali) oligopeptidasi di- e tripeptidasi oligopeptidi intestino tenue (digiuno prossimale) di-tri-peptidi a.a. di-tri-peptidi Gastrointestinale_5

Specificità d’azione degli enzimi proteoliti Attivazione enterica degli enzimi pancreatici Le endopeptidasi sono enzimi che idrolizzano i legami peptidici interni (tripsina, chimotripsina, elastasi, ….) Le esopeptidasi sono enzimi che idrolizzano i legami peptidici terminali per rilasciare aminoacidi (carbossipeptidasi e aminopeptidasi) a.a. basici (residui NH2+: arginina, lisina) a.a. aromatici (residui con anelli benzenici fluorescenti: fenilalanina, triptofano, tirosina) a.a. alifatici (residui idrofobici CH2-CH3: glicina, alanina, valina, leucina, isoleucina) Gastrointestinale_5

Assorbimento di a.a., di(tri)-peptidi e oligopeptidi Sulla m. luminale: 1) di- e tri-peptidi trasportati da simporti H+-dipendenti 2) a.a. trasportati da simporti Na+-dipendenti 3) antiporto Na+/H+ per mantenere il gradiente di H+ 4) oligopeptidi trasportati per transcitosi Sulla m. basolaterale: 1) carrier per singoli a.a. 2) Na+/K+-ATPasi Patologie legate ad alterazione dei trasportatori: Cistinuria presenza di cistina nelle urine per deficit del trasportatore b0+ Prolinuria elevati livelli urinari di prolina e idrossiprolina, legata ad insufficienza del sistema IMINO trasportatore della prolina e idrossiprolina t. attivo secondario H+/tri- e di-peptidi; è più efficace del trasporto di a.a. proteine e piccoli peptidi, assorbiti per pinocitosi, inducono risposte immunitarie

Digestione dei lipidi Lipidi introdotti con la dieta: trigliceridi, fosfolipidi, steroidi. Insolubili in H2O, difficili da digerire. L’emulsione con la bile aumenta la superficie esposta agli enzimi idrosolubili. I prodotti di digestione formano nanomicelle assorbite dai microvilli dell’orletto a spazzola. colon (enterocita) stomaco distretto substrato enzima prodotto idrolisi dei trigliceridi: monogliceridi, a. grassi lipasi gastriche lipidi in ambiente acido formano fase oleosa separata pancreatiche colesterolo esterasi fosfolipasi A2 trigliceridi tutti i lipidi fosfolipidi lipidi in emulsione con ac. biliari fegato ac. biliari + lecitina goccie di emulsione (1 μm) nanomicelle (5 nm) (ac. grassi; monogliceridi; colesterolo; ac. biliari) assorbimento chilomicroni (60-800 nm) esocitosi nei vasi chiliferi riesterificazione e rivestimento con b- lipoproteine monogliceridi a. grassi liberi lisolecitina pancreas (massima attività nel duodeno) intestino tenue (digiuno prossimale) Gastrointestinale_5

Enzimi lipolitici LIPASI PANCREATICA Altamente specifica per i trigliceridi, più attiva se sono in emulsione. E’ normalmente inattivata dagli acidi biliari: attivata dal legame con una colipasi COLESTEROLO ESTERASI E’ una lipasi non specifica: agisce su acidi grassi, esteri del colesterolo, fosfolipidi, trigliceridi, monogliceridi, esteri delle vitamine. In presenza di acidi biliari forma dimeri che la proteggono dalla digestione proteolitica. FOSFOLIPASI A2 Attiva sui fosfolipidi emulsionati da acidi biliari, richiede Ca2+ per funzionare. E’ secreta come proenzima attivata da tripsina Gastrointestinale_5

Assorbimento dei lipidi i prodotti della digestione dei lipidi (per azione della lipasi pancreatica e colipasi) formano nanomicelle con i composti della bile e diffondono tra i microvilli dell’intestino tenue massimo riassorbimento nel duodeno e nel digiuno La formazione di nano micelle a seguito dell’azione delle lipasi e colipasi pancreatiche permette l’assorbimento di monogliceridi, acidi grassi e colesterolo. I primi due vengono assorbiti per diffusione semplice; il colesterolo attraverso un trasportatore. Questi prodotti liberi sono in equilibrio con le micelle. Man mano che vengono assorbiti le micelle si decompongono in modo da mantenere la quantità di questi prodotti costante. Gastrointestinale_5

I chilomicroni 1 – Gli a. grassi a catena lunga, colesterolo, monogliceridi, lisofosfolipidi diffondono all’interno dell’enterocita 2 – nel RE liscio avviene la resintesi di trigliceridi, esteri del colesterolo e fosfolipidi 3 – si formano chilomicroni (60-800 nm) rivestiti da lipoproteine 4,5 – i chilomicroni escono dagli enterociti per esocitosi, sono assorbiti dai vasi chiliferi (sist. linfatico) e scaricati nel circ. venoso i chilomicroni sono degradati dalle lipasi delle cellule endoteliali dei vasi e assorbiti dagli epatociti i lipidi che giungono al fegato sono usati per: produrre energia, sintesi di VLDL e di acidi biliari Gastrointestinale_5

ASSORBIMENTO DI ACQUA E ELETTROLITRI Gastrointestinale_5

Assorbimento di H2O ed elettroliti Nell’i. tenue avviene un forte riassorbimento di H2O ed elettroliti II maggior assorbimento avviene nel digiuno Nel colon minor assorbimento a causa dell’alto gradiente osmotico 2 l ingeriti 7 l secreti 8.9 l riassorbiti DUODENO assorb. e secrez di H2O assorb. di Na+ (attivo) assorb. di Cl– assorb. di K+ assorb. di HCO3– DIGIUNO-ILEO assorb. di H2O assorb. elevato di Na+ in associazione con zuccheri e a.a. assorb. passivo di K+ assorb. di HCO3– (digiuno) secrez. di HCO3– (ileo) COLON assorb. di H2O, Na+ e Cl– contro gradiente secrez. di HCO3– secrez. di K+ Gastrointestinale_5

Assorbimento di Na+, K+, Cl- e HCO3- (digiuno e ileo) le giunzioni sono sempre più serrate dal duodeno verso il colon t. paracellulare e t. transcellulare per H2O e ioni l’ H2O segue passivamente il movimento di sali DIGIUNO: assorb. del Na+ con simporti (a.a. e zuccheri), antiporto Na+/H+ e pompa Na+/K+ATPasi sulla m. basolaterale il Cl- è assorbito per l’elettronegatività del lume generata dall’assorb. del Na+ formazione di CO2 nel lume che diffonde sul l. sierosale. Così si recupera la maggior parte del HCO3- riversato nel duodeno con la bile e i succhi pancreatici ILEO: assorb. di Na+, Cl-, K+ come nel digiuno secrezione di HCO3- (antiporto HCO3-/Cl- e simporto Na+/ HCO3-) sia nell’ileo che nel digiuno il K+ è concentrato per effetto dell’assorbimento di H2O che segue il riassorbimento di Na+ e Cl-; questo provoca assorbimento netto di K+ attraverso le tight-junctions

Assorbimento di Na+, Cl- e H2O Secrezione di HCO3- e K+ (colon) secrezione passiva di K+ COLON: assorbimento di Na+ e Cl- e secrezione netta di HCO3- con meccanismi simili a quelli dell’ileo l’assorbimento del Na+ avviene tramite un canale elettrogenico (ENaC) le g. sono sempre più serrate e permettono la generazione di una DV di –30 mV nel lume responsabile della secrezione di K+ per via paracellulare (passiva). I cationi sono più permeabili degli anioni secrezione attiva di K+ Il K+ è secreto anche attivamente per via transcellulare grazie alla presenza di un simporto Na+/K+/2Cl-, la Na+/K+-ATPasi, e due canali del K+ (uno apicale e uno sierosale)

Controllo dell’assorbimento di H2O ed elettroliti Controllo ormonale: aldosterone stimola l’assorbimento di H2O e Na+ (con secrez. di K+) nel colon per aumento delle sintesi di canali del Na+ nella m. luminale e aumento Na+/K+-ATPasi nel m. basolaterale adrenalina, somatostatina e oppioidi stimolano assorbimento di H2O e sali Controllo neuronale: SN enterico in particolare i neuroni localizzati nei gangli sottomucosi, liberano ACh e/o VIP, stimolando la secrezione. I gangli sono riccamente innervati da SNA parasimpatico che diminuisce l’assorbimento di H2O e sali e aumenta la secrezione al contrario, la stimolazione simpatica aumenta l’assorbimento di H2O e sali Gastrointestinale_5