APPARATO DIGERENTE

Il tubo digerente è lungo circa 12 m composto da: bocca, faringe, esofago, stomaco, intestino tenue e intestino crasso. Le ghiandole sono : le ghiandole salivari, il fegato, e il pancreas; le ghiandole gastriche e ghiandole intestinali. L’apparato digerente: comprende il tratto gastrointestinale e le ghiandole accessorie

FUNZIONE Estrarre i nutrienti dal cibo, riversarli nel flusso sanguigno e distribuirli alle cellule dell’organismo M: MOTILITA’ D: DIGESTIONE A: ASSORBIMENTO S: SECREZIONE

CAVITA’ ORALE ED ESOFAGO M: Masticazione- deglutizione S: saliva D: amido cotto A: nullo STOMACO M: Mescolamento peristaltico S: HCl, pepsinogeno, muco, gastrina D: proteine A: alcol, aspirina INTESTINO TENUE M: mescolamento per segmentazione, propulsione per peristalsi S: enzimi, HCO3- , bile enzimi pancr., ormoni , muco D: carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici A: carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici, H2O, Na+ vitamine INTESTINO CRASSO M: mescolamento segmentale e mov. di massa per propulsione S: muco D: nessuna A: H2O, Na+, minerali vitamine

Sfinteri Composti da muscoli circolari in anelli posto attorno ad un orifizio Mediante la loro contrazione,chiude o restringe l’orifizio e il cibo è separato in diversi comparti

Peristalsi Spingere in avanti il bolo alimentare Contrazione alternata di muscoli circolari e longitudinali Contrazioni segmentali Mescolamento Contrazione e rilasciamento alternato di segmenti dell’intestino Nessun movimento netto in avanti

Parete del tratto digerente

CONTROLLO NERVOSO CONTROLLO ORMONALE Il sistema nervoso autonomo controlla il tratto gastrointestinale mediante una componente estrinseca simpatica e parasimpatica come anche mediante una componente intrinseca il sistema nervoso enterico CONTROLLO NERVOSO CONTROLLO ORMONALE Gastrina - (cell. G antro gastrico) Colecistochinina (CCK) o pancreozimina- (cell. endocrine dell’int. tenue) Secretina - (cell. endocrine dell’int. tenue) Peptide intestinale vasoattivo (VIP) - (cell. dell’int. tenue) Enteroglucagone - (cell. endocrine dell’int. tenue) Somatostatina - (cell. D gastricheo, intestino, pancreas endocrino) Peptide insulinotropico glucosio-dipendente - (cell. endocrine dell’int. tenue)

La componente estrinseca l’innervazione parasimpatica afferente ed effernete (nervo vago e nervo pelvico) rileva l’informazione sensitiva dei meccanorecettori e chemorecettori e aumenta la motilità gastrointestinale e l’attività enzimatica-digestiva. L’innervazione simpatica (gangli celiaco, mesenterico superiore, mesenterico inferiore e ipogastrico) ha fibre sensitive nel lume gastrintestinale (50%) e fibre efferenti che riducono la motilità gastrointestinale e l’attività enzimatica-digestiva La componente intrinseca posta all'interno della parete ed è formato da due parti. Il plesso sottomucoso e il plesso mioenterico. Controlla tutte le funzioni del tratto gastrointestinale persino in assenza dell’innervazione simpatica-parasimpatica. Detta componente rilascia peptidi neurocrini con numerosi effetti gastrointestinali

BOCCA La lingua è un muscolo molto mobile, che serve per raccogliere il cibo ed aiutare a spingerlo nell'esofago attraverso la faringe. Sulla lingua si trovano le papille gustative , che ci permettono di sentire il gusto del cibo. La saliva è un liquido prodotto dalle ghiandole salivari I denti sono gli organi della masticazione, essi infatti triturano il cibo, e con l'aiuto della lingua e della saliva lo si riduce in piccolissimi frammenti. I denti da latte sono 20 e compaiono i primi mesi dopo la nascita. I "denti definitivi" si completano intorno all'eta di 20 anni e sono 32.

SALIVA 1-1,5 l al giorno pH 6,8 -Bicarbonato (neutralizzare gli acidi) Muco (lubrificare il cibo) Enzini- ptialina, amilasi salivare (iniziare la demolizione degli amidi) Lisozima (antibatterico)

Lo stomaco presenta 4 regioni, distinguibili anche istologicamente: Cardias, che circonda l’orifizio esofageo; Fondo, è l’estremità superiore, arrotondata e ampia; Corpo, la parte media più estesa in cui si riconoscono faccia anteriore e Posteriore Piloro, segmento inferiore, munito di uno sfintere, che immette nel tenue

Lo stomaco presenta 4 tonache: T.mucosa, alquanto spessa per la presenza di ghiandole gastriche (GG) comprese nella lamina propria, che sboccano in depressioni della tonaca chiamate fossette gastriche (FG); l’epitelio è prevalentemente composto da cellule che producono muco; T.sottomucosa, formata da connettivo lasso che interconnette la mucosa con la muscolare; T. muscolare, consta di tre strati di tess. muscolare liscio, dall’esterno all’interno: longitudinale, circolare, obliquo; T. sierosa data dal peritoneo viscerale che avvolge lo stomaco.

SUCCO GASTRICO pH: 1.9 3l/die Miscela delle secrezioni delle c. MUCOSE, c OSSINTICHE o PARIETALI; c, GASTRICHE: pepsinogeno, mucina, elettroliti, fattore intrinseco antipernicioso, HCl FUNZIONI: Digestiva HCl, pepsina Germicida pH acido Diluente H2O e muco Antianemica fattore intrinseco antipernicioso (B12- ileo)

L’intestino tenue: - digestione di amidi, grassi e proteine e l’assorbimento dei nutrienti, acqua, minerali, vitamine e ioni. La digestione e’ favorita dal mescolamento del chimo con i succhi pancreatici, e la bile epatica, La mucosa intestinale: villi,l’orletto a spazzola costituito dai microvilli nelle cellule epiteliali di in ogni villo. Nelle cripte di Lieberkhun vi sono le cellule che producono un fluido ricco di bicarbonato. Ogni villo possiede un’arteriola e una venula e un vaso linfatico “chilifero”

Il prodotto delle ghiandole intestinali costituisce il succo enterico, contenente muco oltre ad importanti enzimi che sono: aminopeptidasi, carbossipeptidasi, dipeptidasi che agiscono sugli AA; maltasi e lattasi e saccarasi che agiscono su zuccheri, amido; nucleasi, che scindono gli acidi nucleici enterochinasi che attiva la tripsina prodotta dal pancreas.

PANCREAS ESOCRINO- SUCCO PANCREATICO ENDOCRINO-INSULINA e GLUCAGONE SUCCO PANCREATICO: pH 7.6- 8.2 - H2O - enzimi - elettroliti

Succo pancreatico: - Muco per lubrificare il cibo - Bicarbonato per neutralizzare gli acidi - Muco per lubrificare il cibo - Enzimi: amilasi pancreatica (amidi), lipasi pancreatiche (lipidi), proteasi (proteine)e nucleasi (acidi nucleici)

ENZIMI -PROTEINE -AGISCONO COME CATALIZZATORI BIOLOGICI- abbassano l’energia di attivazione necessaria per far avvenire una reazione -LAVORANO A pH SPECIFICI ED A TEMPERATURE OTTIMALI

Origine Enzima Attivatore Substrato Prodotti Gh. salivari Stomaco A- amilasi amido Destrine- maltosio-maltotrioso Stomaco Pepsine HCl proteine Scinde legami pep. adiacenti ad AA aromatici Pancreas Tripsina Chimotripsina Carbossipeptidasi Elastasi Ribonucleasi Lipasi Fosfolipasi a- amilasi Enterochinasi Emulsionanti Proteine Elastina RNA Trigliceridi Lecitina aa basici aa aromatici Estr.carbossili. Aa neutri Nucleotidi Di-monogl. Ac.grassi Mucosa intestinale Aminopeptidasi oligossacaridasi Tripsinogeno Peptidi Lattosio Saccarosio destrine Estr. aminica Galatt e glucosio Frutt. E glucosio glucosio

Intestino tenue - circa 7.5 - Alcalino Bocca - pH 6.8 - Lievemente acido Stomaco - pH fra 1.6 – 2.4 - Fortemente Acido

Digestione ed assorbimento dei carboidrati Il processo inizia in bocca ad opera dell’amilasi salivare che funziona per valori di pH tra 6.6 e 6.8. A livello gastrico pertanto la sua azione termina. La digestione dei carboidrati prosegue a livello intestinale ad opera dell’α-amilasi pancreatica: questi enzimi scindono i legami α,1-4 α,1-6 formando maltosio, maltotriosi, α-destrine e tracce di glucosio. La digestione enzimatica finale che libera monosaccaridi è dovuta ad enzimi che sono legati alla membrana plasmatica degli enterociti

Glucosio e galattosio sono trasportati attraverso meccanismi di trasporto attivo e competono l’uno con l’altro per l’utilizzo del trasportatore. Il fruttosio viene assorbito per diffusione facilitata. Il glucosio derivato dalla digestione di amido e lattosio è assorbito nell’ intestino solo per co-trasporto con Na+.

Continua a livello intestinale grazie al succo pancreatico. Inizia a livello gastrico ad opera della pepsina, che è attiva in range di pH fra 2 e 3 e si inattiva per pH superiori a 5. La pepsina è in grado di digerire il collagene, costituente principale del tessuto connettivo intercellulare della carne. Continua a livello intestinale grazie al succo pancreatico. All’uscita dello stomaco si trovano peptoni e grossi polipeptidi. All’ingresso del duodeno gli enzimi tripsina, chimotripsina, carbossipeptidasi e proelastasi attaccano subito questi composti. Tripsina e chimotripsina rompono i polipeptidi in piccoli peptidi La carbossipeptidasi estrae da questi peptidi aa singoli dal terminale -COOH.

ASSORBIMENTO DELLE PROTEINE Il trasporto di singoli aa e di di- e tri-peptidi attraverso la membrana dell’enterocita avviene soprattutto nell’intestino tenue, grazie a meccanismi di co-trasporto con il Na+ Si sfrutta il gradiente per il sodio diretto verso l’interno della cellula. Si parla di co-trasporto o trasporto attivo secondario di aa o peptidi.

Il fegato è il più grande tra gli organi interni (1,2- 1,5 Kg); è suddiviso in due lobi principali, il destro e il sinistro. Il fegato riceve un duplice apporto di sangue: il 75 per cento proviene dalla vena porta, nella quale circola sangue proveniente dal sistema portale (drena il sangue dal tratto gastrointestinale e dalla milza); sangue scarsamente ossigenato ma ricco di sostanze nutritive. Il 25 per cento deriva dall’arteria epatica, che fornisce invece sangue ossigenato proveniente dalla circolazione sistemica.

All’interno del fegato sia la vena porta sia l’arteria epatica si ramificano internamente ai lobi, per convergere infine in vasi minuscoli, capillari sinusoidi, piccoli condotti delimitati da endotelio che decorrono in stretto contatto con gli epatociti I sinusoidi permettono il passaggio (diffusione) di numerose sostanze dal sangue alle cellule del fegato. In seguito confluiscono a formare le vene centrali, che drenano sangue dal fegato e lo immettono nella vena epatica. Gli epatociti sono disposti in unità esagonali detti lobuli Ogni Lobulo è disposto attorno ad una vena centrale che drena il sangue nella vena epatica

La BILE è una soluzione composta principalmente da: -acqua ed elettroliti ( valore medio: 82%) - sali biliari (v.m. 12%) - fosfolipidi (v.m. 4%) - colesterolo (< 1%) - bilirubina coniugata - molecole endogene (o loro metaboliti) escrete dal fegato - farmaci e altre molecole esogene (o loro metaboliti) escrete dal fegato   FUNZIONI - permette, attraverso l’azione dei sali biliari, l’assorbimento intestinale di lipidi e vitamine liposolubili - elimina numerose sostanze endogene ed esogene (ormoni, farmaci...) o i loro cataboliti - contribuisce a regolare la quantità di colesterolo presente nell’organismo attraverso la sintesi dei sali biliari e attraverso la sua escrezione diretta nella bile.

Metabolismo dei sali biliari   colesterolo ac. colico ac. chenodesossicolico ac. biliari primari ac. desossicolico ac. litocolico ac. chetolitocolico ac. biliari secondari ac. solfolitocolico ac.ursodesossicolico ac. biliari terziari

I sali biliari vengono sintetizzati negli epatociti, a partire del colesterolo attraverso - idrossilazione del colesterolo e carbossilazione   Si ha così la formazione degli acidi biliari primari: - acido colico - acido chenodesossicolico) coniugazione con glicina o con taurina dà luogo a molecole più idrosolubili, che nella bile sono sotto forma di anioni: è infatti più corretto parlare di sali biliari, Nel lume intestinale i sali biliari sono metabolizzati dalla flora batterica: - deconiugazione da glicina o da taurina - deidrossilazione a formare acidi biliari secondari: ac. Desossicolico – litocolico - chetolitocolico

REGOLAZIONE DELLA SECREZIONE BILIARE L’entrata dei lipidi nel duodeno stimola la produzione di CCK che determina l’entrata di bile nel duodeno tramite la contrazione della cistifellea e l’apertura dello sfintere di Oddi REGOLAZIONE DELLA SECREZIONE BILIARE

Quando gli acidi grassi e i monogliceridi sono portati a contatto con la membrana plasmatica degli enterociti, questi si sciolgono nella membrana uscendo dalle micelle e liberando i sali biliari che tornano nel chimo ad inglobare nuovo materiale.

All’interno dell’enterocita nel reticolo endoplasmatico liscio si formano nuovi trigliceridi che si aggregano. Successivamente nell’apparato del Golgi questi aggregati inglobano anche colesterolo e fosfolipidi. I fosfolipidi tendono a formare micelle in cui i trigliceridi restano inglobati: queste strutture sono liberate dal Golgi ed escono della cellula per esocitosi dalla parte basolaterale passando nel vaso linfatico sotto forma di chilomicroni.

I chilomicroni si riversano quindi nel torrente linfatico fino al dotto toracico per finire nella vena succlavia sx del collo e da qui al sangue. Circa l’80-90% dei grassi sono assorbiti in questo modo.

FISIOLOGIA DELLA NUTRIZIONE

AUTOTROFI ETEROTROFI Le rimanenti forme viventi Gli organismi vegetali che catturano l’energia solare Le rimanenti forme viventi che dipendono direttamente o indirettamente dagli organismi vegetali AUTOTROFI ETEROTROFI

ALIMENTO = sostanza che l’organismo introduce per svolgere i propri processi vitali Glicidi – lipidi - protidi - acqua – sali minerali ALIMENTI SEMPLICI ALIMENTI COMPLESSI Carne- pasta- frutta- formaggi ….

FUNZIONI: Plastica: accrescimento corporeo, rigenerazione e ricambio tissutale- PROTEINE- ACQUA- SALI MINERALI Energetica: sfruttamento dei legami chimici come fonte energetica- GLICIDI- LIPIDI Protettiva: adeguato svolgimento dei processi biochimici- VITAMINE- MINERALI

METABOLISMO L’insieme delle reazioni che si svolgono nelle cellule; i vari substrati vengono continuamente trasformati con concomitante trasferimento di energia Processi anabolici: sintesi di macromolecole con immagazzinamento di energia (plasticità) Processi catabolici: demolizione e liberazione di energia (funzione energetica)

Potenziale di membrana I LEGGE DELLA TERMODINAMICA: PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA ALIMENTI: Glucidi Lipidi Proteine ossidazione ATP Manifest. Elettriche Potenziale di membrana Potenziale d’azione Lavoro interno App. circolatorio App. respiratorio App. digerente Attività muscolare Funzioni cellulari Trasporti di membrana Sintesi proteica calore Energia meccanica 45-65% 35% 0-20%

12kcal per mole di ATP quantità di energia liberata Kcal= quantità di calore in grado di elevare di un grado (14,5 a 15,5 °C) la temperatura di 1 Kg di acqua BILANCIO ENERGETICO = ENERGIA DISSIPATA - ENERGIA CHIMICA ASSUNTA CON GLI ALIMENTI

GLUCIDI < 1% ( Glicogeno) RISERVA ENERGETICA Quantità di energia che è immagazzinata all’interno dell’organismo TRIGLICERIDI 75% (15-30%del peso corporeo) PROTEINE 25% GLUCIDI < 1% ( Glicogeno)

FABBISOGNO ENERGETICO CARATTERISTICHE METABOLICHE TEMPERATURA AMBIENTALE, ABITUDINI ALIMENTARI ATTIVITA’ CONTENUTO ENERGETICO DEGLI ALIMENTI FABBISOGNO ENERGETICO GIORNALIERO

CONTENUTO ENERGETICO DEGLI ALIMENTI Bomba calorimetrica di Berthelot VALORI CALORICI FISICI DEGLI ALIMENTI Q = calore prodotto m = massa d’acqua presente nella bomba c = calore specifico dell’acqua ∆T = incremento della temperatura Q = m x c x ∆T

Valore calorico fisico (kcal/g) Valore calorico fisiologico Substrato Valore calorico fisico (kcal/g) Valore calorico fisiologico Coeff. di assorbimento Valore calorico netto Glicidi 4,1 0,98 4 Lipidi 9,3 0,97 9 Proteine 5,6 4,4 0,91

Tutti i processi metabolici portano alla produzione di calore Il calore che si sviluppa durante i processi ossidativi dell’organismo viene misurato con la calorimetria CALORIMETRIA CALORIMETRIA DIRETTA Tutti i processi metabolici portano alla produzione di calore CALORIMETRO AD ACQUA CALORIMETRO A GHIACCIO

CALORIMETRIA INDIRETTA Si risale alla quantità di calore liberato tramite, ad esempio, la quantità di OSSIGENO consumato o la quantità di ANIDRIDE CARBONICA prodotta TERMODINAMICA ALIMENTARE TERMODINAMICA RESPIRATORIA

TERMODINAMICA RESPIRATORIA GLICIDI C6 H12O6 + 6O2 6 CO2+6H2O+ 673 kcal 1 mole di O2 = 22,4 l 134 l di O2 Dividendo il n° di calorie totali prodotte x litri di ossigeno impiegati = VALORE CALORICO PER LITRO DI OSSIGENO e per i glicidi: 673/134= 5,047

QUOZIENTE RESPIRATORIO = RAPPORTO TRA CO2 PRODOTTO E O2 CONSUMATO NEI PROCESSI OSSIDATIVI GLICIDI=1 PROTEINE=0,8 LIPIDI=0,7

Quoziente respiratorio Valore calorico per litri di O2 Substrato (1g) Ossigeno consumato (l) CO2 prodotta Quoziente respiratorio Valore calorico per litri di O2 Glicidi 0,828 1 5,047 Lipidi 2,019 1,427 0,7 4,686 Proteine O,966 0,781 0,8 4,480

METABOLISMO BASALE QUANTITA’ MINIMA DI ENERGIA NECESSARIA PER IL MANTENIMENTO DELLE FUNZIONI VITALI Soggetto sveglio-a riposo- temp tra 20° 25°C- a digiuno da almeno 14h Varia x età, sesso, razza, clima, regime alimentare, stile di vita

Fabbisogno energetico 1° periodo: appena sveglio - la Richiesta energetica = MB 2° periodo:lavoro - la Richiesta energetica > MB 3° periodo: attività non lavorative - la Richiesta energetica > MB

Richieste nutrizione umana Aminoacidi – Essenziali / Non Essenziali Vitamine – Idrosolubili / Liposolubili Minerali – Principali / in Traccia Acidi Grassi Carboidrati

Aminoacidi Essenziali – Necessari per la normale crescita e per il mantenimento e devono essere introdotti con la dieta. Non possono essere sintetizzati nel corpo. Non essenziali – Tutti gli aminoacidi che possono essere sintetizzati nel corpo.

Vitamine Idrosolubili – Esempi: complesso B e vitamina C – Le quantità in eccesso vengono eliminate con le urine. Liposolubili – Esempi: Vitamina A, D, E, e K – Le quantità in eccesso sono potenzialmente dannose perché possono accumularsi nel tessuto adiposo.

Minerali Principali Minerali – Esempi: Calcio, Fosforo, Zolfo, Potassio, Cloro, Sodio, Magnesio Minerali in traccia – Esempi: Ferro , Iodio, Fluoro, Zinco, Rame, Silicio, ecc.

Acidi Grassi e Carboidrati Carboidrati e grassi forniscono energia. Almeno 3 acidi grassi sono essenziali per l’uomo: – Arachidonico – Linoleico – Linolenico