La funzione primaria dell'apparato digerente è rifornire l'organismo delle sostanze nutritive di cui necessita. Assai raramente gli alimenti si trovano in natura in forma direttamente assimilabile dall'organismo, quest'ultimo pertanto deve sottoporli a numerosi processi chimico-fisici. Digestione e assorbimento degli alimenti nonchè eliminazione dei residui non assimilabili sono funzioni proprie dell’apparato digerente. La digestione degli alimenti, che inizia nella bocca e si svolge principalmente nello stomaco e nell'intestino tenue, consiste in una serie consequenziale di processi biochimici e meccanici che trasformano le molecole complesse alimentari in molecole semplici e assorbibili. L'assorbimento è l'insieme dei processi di passaggio di tali molecole semplici dal lume dell'apparato digerente nel circolo sanguineo o linfatico tramite perlopiù la parete intestinale.
Nel processo digestivo, le proteine svolgono un ruolo fondamentale, e la pepsina è un enzima chiave in questo processo. Le proteine, invece perdono la loro struttura primaria tramite una demolizione graduale per idrolisi catalizzata da enzimi proteolitici (pepsina, tripsina). I prodotti sono prima peptidi e infine amminoacidi.
Il Ruolo della Pepsina nella Digestione delle Proteine
A livello digestivo si ha quindi nello stomaco la scissione delle proteine in composti più semplici (peptoni), grazie all'azione dell'enzima proteolitico pepsina, dell'amido cotto in disaccaridi (pelopiù maltosio), grazie all'azione della ptialina salivare che continua la sua azione iniziata in bocca finchè l'acidità dello stomaco non scende sotto un ph 5-6 dopodichè viene inattivata.
Il succo gastrico ha un elevato contenuto acquoso, è fortemente acido (ph 1-3) per la presenza di acido cloridrico (HCl) secreto dalle cellule parietali dello stomaco (tramite trasporto attivo) che sterilizza, denatura le proteine e attiva il pepsinogeno presente in pepsina o proteasi (enzima che scinde le proteine).
La tonaca mucosa gastrica produce inoltre il fattore intrinseco (glicoproteina che lega la vitamina B12 consentendone l'assorbimento a livello dell'intestino tenue ileo proteggendola durante il tragitto) e ormoni che controllano la regolazione della funzione digestiva (il più importante è la gastrina, prodotta dalle cellule G presenti nella mucosa pilorica dello stomaco e nella parte prossimale dell'intestino tenue, che stimola la produzione di acido cloridrico e degli altri succhi digestivi, oltre alla motilità, mentre la somatostatina del sistema GEP ne è antagonista, anche la secretina è antagonista della gastrina ma solo per quanto riguarda l'azione di motilità e secrezione gastrica).
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Processi di Digestione e Assorbimento
Molte molecole vengono assorbite dalla mucosa intestinale attivamente (assorbimento attivo), ossia tramite speciali sostanze (carriers) che legano la molecola e la trasportano all'interno della cellula della mucosa, o per pinocitosi (grosse particelle vengono inglobate in vescicole, derivanti da invaginazioni della membrana cellulare, dove subiscono modifiche che le rendono diffusibili).
La formazione di un legame peptidico prevede la condensazione di due AA con produzione di una molecola d'acqua e formazione di un legame amminico. Questo legame covalente (molto stabile) si forma tra il gruppo carbossilico (-COOH) di un AA ed il gruppo amminico (-NH2) dell'AA adiacente nella catena peptidica in crescita. In realtà gli AA non si susseguono in maniera lineare ma, in uno spazio tridimensionale, si dispongono secondo un andamento a fisarmonica (struttura betafoglietto) o secondo spirali (alfaelica). Se le variazioni non sono drastiche, le proteine riacquistano le loro relative strutture native quando al ripristino delle condizioni iniziali.
Altri Componenti e Funzioni dell'Apparato Digerente
L'apparato digerente svolge anche un ruolo nella regolazione generale dell'organismo. Infatti, nella mucosa gastroenterica e nel pancreas sono stati identicati almeno 15 tipi di cellule che producono polipeptidi ormonali che agiscono sia sulle cellule circostanti (azione paracrina) sia a distanza (azione endocrina) riversandosi nel circolo sanguineo. Si tratta di un sistema di regolazione funzionale dell'apparato digerente, denominato sistema GEP (gastro-entero-pancreatico), strettamente collegato con un complesso sistema di fibre nervose.
Il sistema digestivo, tramite il MALT (Mucose Associated Lymphoid Tissue) tessuto linfoide associato alle mucose svolge importanti funzioni immunitarie. Il sistema immunitario delle mucose è un vero e proprio sistema a sé che unifica tutte le mucose dell'organismo. Ne fanno parte le Placche di Peyer nella membrana dell'intestino Ileo, e l'appendice ileo-cecale, sono tutti luoghi ove il Malt è presente. Considerata l'enorme quantità di antigeni che entra in contatto con tali mucose, se ne comprende l'importanza.
Va sottolineata inoltre la presenza del sistema nervoso metasimpatico, all'interno delle pareti dell'intestino e dello stomaco, quale rete nervosa formata da circa cento milioni di neuroni (plesso sottomucoso di Meissner, che agisce principalmente sulle funzioni secretorie, e plesso motorio mienterico di Auerbach), collegata alle fibre nervose parasimpatiche (che ne stimolano l'attività), e ortosimpatiche (che la deprimono), ma che svolge un ruolo in gran parte indipendente dal sistema nervoso centrale.
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Oltre alle cattive abitudini alimentari, stress cronico e alterazioni posturali possono indurre disfunzione dell'apparato digerente; lo stress tramite l'attivazione del sistema nervoso ortosimpatico e di tutte le reazioni fisiologiche atte a preparare al meglio l'azione di "lotta o fuga" (reazione di stress, le alterazioni posturali per mezzo della rete di tensegrità connettivale.
Il sistema digestivo è costituito dal tubo digerente (lungo 10-12 metri), che va dalla bocca all’ano, a cui sono collegate ghiandole (salivari, fegato, cistifellea, pancreas) che gli riversano il proprio secreto. Il canale digerente può essere considerato come un'invaginazione dello spazio esterno all'interno del corpo; se così non fosse potremmo nutrirci solo di cibi asettici.
Tonache del canale digerente:
- Tonaca mucosa: riveste la superficie interna del canale ed è mantenuta sempre umida e lubrificata per azione delle numerose ghiandole presenti. L'epitelio è pavimentoso stratificato nell'esofago e nel canale anale (azione protettiva) mentre è cilindrico monostrato con microvilli nelle restanti parti (azione di assorbimento delle sostanze nutritizie). Le cellule epiteliali di quest'ultimo sono simili a quelle dei tubuli renali, assorbono liquidi e sostanze disciolte attraverso la membrana cellulare e li rilasciano a livello dei capillari sanguigni o linfatici.
- Tonaca sottomucosa: formata da tessuto connettivo che funge da piano di scorrimento per i piani ad essa sovrastante e sottostante. In questa tonaca sono presenti i vasi sanguinei e linfatici (arterie che forniscono la mucosa e vene e vasi linfatici che trasportano, ripettivamente, al fegato e nel sistema linfatico le sostanze nutritizie assorbite) e il plesso nervoso sottomucoso di Meissner (con funzioni principalmente secretorie e facente parte del sistema nervoso metasimpatico), che innerva la sottostante tonaca muscolare.
- Tonaca muscolare: costituita da un grosso strato muscolare circolare e da uno sottostante longitudinale. Fra i due è presente un esteso plesso nervoso motorio, plesso mienterico di Auerbach (costituente insieme al plesso sottomucoso di Meissner il sistema nervoso metasimpatico). Ingrossamenti dello strato muscolare, in determinati punti del canale digerente, formano gli sfinteri che consentono il passaggio del cibo solo in una direzione e in determinati momenti. Tale strato muscolare è formato da muscolatura striata (volontaria) solo nella bocca e nell'ano mentre per le restanti parti è costituito da muscolatura liscia (involontaria); esso non è mai completamente rilassato (ad esempio la lunghezza dell'intestino tenue è ca. 3 metri in un soggetto vivo e 6-7 metri nel cadavere).
- Tonaca sierosa: riveste la superficie esterna della muscolatura a fasci longitudinali ed è costituita da tessuto connettivo che può essere lassamente aderente all'ambiente circostante (es. tonaca avventizia dell'esofago) o direttamente rivestita dal peritoneo. Tale rivestimento peritoneale conferisce agli organi del tratto gastroenterico una grande mobilità in rapporto all'ambiente circostante e, per gli intraperitoneali (ossia quasi completamenti avvolti dal peritoneo stomaco, buona parte dell'intestino, fegato e milza) gli uni rispetto agli altri. Le pieghe peritoneali che avvolgono i visceri connettendoli alla parete addominale sono denominati nell'adulto mesogastrio per lo stomaco, mesentere per l'intestino tenue, mesocolon per il colon trasverso, mesometrio o legamento largo per l'utero.
Processo di Chimificazione nello Stomaco
Lo stomaco forma insieme all'intestino il tratto gastroenterico o gastrointestinale del canale digerente. Lo stomaco è un organo intraperitoneale che rappresenta il tratto più espanso del tubo digerente (capacità 1-1,5 litri). Nello stomaco avviene la chimificazione, ossia la trasformazione del bolo in poltiglia semiliquida definita chimo e la sua sterilizzazione (eliminazione di agenti patogeni) per azione dei succhi gastrici, prodotti dalle ghiandole abbondanti nel fondo e nel corpo. Le onde di mescolamento (una ogni 20 secondi-4 min) favoriscono la penetrazione dei succhi in tutta la massa alimentare. Una volta formato il chimo, le contrazioni dello stomaco lo spingono verso il piloro e quindi nell'intestino tenue.
Il tempo di permanenza varia in base al tipo pasto e può variare da pochi minuti per un liquido a 1-2 ore per i carboidrati, 2-3 ore per le proteine, 5 o più ore per i grassi. In un primo momento tutti gli alimenti si depositano nello stomaco secondo l'ordine della loro assunzione dopodichè verrà digerito per primo quello ingerito per primo. Quando le dimensioni delle particelle di chimo sono ridotte a un diametro di circa mezzo millimetro, grazie a un'onda peristaltica il piloro si apre parzialmente lasciando passare solo una piccola parte del chimo (1-2%) a ogni onda (lo stomaco cede all'intestino solo la quantità di chimo che quest'ultimo può digerire e assorbire).
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Regolazione della Secrezione Gastrica
La produzione e secrezione di acido cloridrico sono regolate con precisione allo scopo sia di impedire danni alla mucosa gastrica sia di digerire al meglio la componente proteica. - fase intestinale che si attiva quando parte del contenuto dello stomaco raggiunge l'intestino comportando così produzione di ormoni da parte dell'intestino tenue (secretina, il più importante, neurotensina, somatostatina, peptide gastrico inibitore GIP ecc.) che bloccano la produzione di acidi gastrici e aumentano quella di enzimi digestivi. L'eccitazione del sistema ortosimpatico (come accade ad es. sotto stress, vedi anche reazione di stress) inibisce la produzione di acido cloridrico (ostacolando la digestione). Anche le endorfine influenzano la secrezione. In una persona a digiuno lo stomaco secerne circa 1 litro di succhi gastrici al giorno (ma dopo 6-8 ore di digiuno la secrezione aumenta) mentre in una persona che mangia normalmente ne secerne mediamente 2,5-3 litri al giorno (alcolici, bibite gasate, caffè, tè ecc. ne aumentano la secrezione).