APPARATO DIGERENTE

Sistema digerente dei vertebrati

Tutti gli animali tranne organismi, come spugne, meduse e arie, possiedono un tubo digerente costituito da un lungo canale che si estende dalla bocca all'ano. Nei vertebrati è ripiegato su se stesso per avere una maggiore superficie di lavoro e di scambio di sostanze. L'apparato digerente comprende anche ghiandole salivari, pancreas, fegato e cistifellea, organi accessori che producono enzimi e altre sostanze essenziali per la digestione. La superficie interna del tubo digerente è continua con la superficie esterna del corpo. Poiché si trovano separate dai tessuti circostanti, le sostanze contenute nell'intestino possono essere soggette all'azione di enzimi e di batteri, e sottoposte a livelli di pH che, sebbene ottimali per la demolizione del cibo, potrebbero rapidamente distruggere le cellule e i tessuti delle altre parti del corpo. Le molecole nutritive entrano in realtà all'interno del corpo solo quando, attraversando il rivestimento epiteliale del tubo digerente, raggiungono il sistema circolatorio. Perciò, il processo digestivo comprende due tappe: la demolizione delle molecole del cibo e il loro assorbimento all'interno del corpo.

Il canale digerente inizia con la cavità orale e comprende la bocca, la faringe, l'esofago, lo stomaco, l'intestino tenue, l'intestino crasso e l'ano. Ognuno di questi tratti è specializzato per una delle tappe dell'intero processo digestivo, ma tutti hanno una struttura di base simile.

Il tubo digerente, per tutto il suo percorso, è costituito da quattro strati:

Mucosa: strato più interno formato da tessuto epiteliale e connettivo;

Sottomucosa: formata da tessuto connettivo contenente fibre nervose, vasi sanguigni e linfatici;

Tonaca muscolare e sierosa: rivestimento esterno di tessuto connettivo;

L'epitelio del tubo digerente contiene molte cellule caliciformi che secernono muco e, in alcuni tratti, ghiandole che secernono enzimi digestivi. Per la maggior parte del tubo digerente la tonaca muscolare è costituita da due strati di muscolatura liscia, uno interno con cellule muscolari disposte in modo circolare e uno più esterno con cellule poste in modo longitudinale. Contrazioni coordinate di questi muscoli producono costrizioni ad anello che servono a mescolare il cibo mediante un insieme di movimenti di tipo ondulatorio: la peristalsi. Così il cibo avanza lungo i canali digerenti.

In alcuni punti lo strato di muscolatura circolare diventa più spesso dando luogo a fasce più consistenti dette sfinteri che contraendosi e rilasciandosi controllano il passaggio come valvole.

La cavità orale: inizio dei processo digestivo

Il processo di demolizione del cibo inizia nella bocca. Molti vertebrati, tra cui la maggior parte dei mammiferi, hanno denti specializzati e particolarmente adattati a lacerare o frantumare il cibo. L'uomo possiede 32 denti: 4 incisivi, 2 canini, 4 premolari e 6 molari. I bambini, essendo privi dei molari, hanno 20 denti che cadono uno alla volta e vengono sostituiti da una seconda serie definitiva di 32 denti a mano a mano che la mandibola cresce.

La lingua, presente solo nei vertebrati, ha nei mammiferi lo scopo di muovere e rimescolare il cibo. Dotata di bottoni gustativi che contengono recettori sensoriali per alcune sostanze chimiche. Tramite i neuroni sensoriali le informazioni sulle proprietà chimiche degli alimenti vengono trasmesse al cervello, che le elabora permettendo di distinguere i sapori. Nell'uomo la lingua ha la funzione di articolare i suoni per il linguaggio.

Mentre il cibo è masticato, viene anche inumidito dalla saliva, secrezione acquosa prodotta da tre paia di grosse ghiandole salivari. La saliva contiene muco, che lubrifica il cibo perché possa essere facilmente inghiottito. Nei mammiferi che masticano il cibo, la saliva contiene anche un enzima digestivo, l'amilasi che inizia la demolizione degli amidi già in bocca. Agisce idrolizzando, aggiungendo dunque una molecola d'acqua alla rottura di ogni legame. I carnivori, come i lupi, che lacerano e ingoiano il cibo senza masticarlo non hanno enzimi digestivi nella saliva.

La secrezione della saliva è controllata dal sistema nervoso autonomo: ha inizio in seguito alla presenza di cibo nella bocca, ma anche per il semplice odore o per l'idea del cibo. Paura, pericolo o stress inibiscono la salivazione. Normalmente produciamo un litro, un litro e mezzo di saliva al giorno.

La faringe e l'esofago: deglutizione dei cibo

Dalla bocca il cibo è spinto, tramite la faringe, verso l'esofago, un tubo muscolare lungo circa 25 centimetri negli adulti. La deglutizione è il passaggio del cibo nell'esofago e attraverso l'esofago nello stomaco, inizia come un'azione volontaria e, una volta attivata, negli esseri umani continua involontariamente.

La faringe si collega sia al canale digerente (esofago) sia al canale respiratorio (trachea), ma il cibo riesce a seguire il percorso giusto perché nella parte bassa della faringe è presente una cartilagine, l'epiglottide, che a ogni deglutizione si abbassa chiudendo il passaggio per la trachea. Le sostanze liquide e quelle solide sono spinte lungo l'esofago per peristalsi.

Lo stomaco: accumulo e liquefazione dei cibo

Lo stomaco è un organo muscolare a forma di sacco estensibile che, tranne quando è completamente dilatato, giace ripiegato. La capacità dello stomaco varia molto nei diversi animali: (iena: quantità equivalente a un terzo del suo peso corporeo) nei mammiferi che si nutrono di solito con sostanze piccole, facilmente reperibili e altamente nutrienti (semi o insetti) non ha bisogno di uno stomaco grande, che dilatato contiene 2-4 litri di cibo.

Lo stomaco ha uno strato mucoso molto spesso e contiene numerose fossette gastriche che collegano le cellule secernenti dello strato mucoso con l'interno dello stomaco. Le cellule epiteliali della mucosa interna dello stomaco secernono muco, acido cloridrico (HCl) e una sostanza di natura proteica, il pepsinogeno: queste secrezioni, con l'acqua in cui sono disciolte, costituiscono i succhi gastrici. Il pH del succo gastrico è quindi normalmente compreso tra 1,5 e 2,5, un valore di acidità molto più elevato di ogni altro liquido del corpo. L'HCl, che uccide la maggior parte dei batteri e delle altre cellule viventi presenti nel cibo ingerito, scioglie le componenti dure e fibrose dei tessuti animali e vegetali. L'HCl determina anche la trasformazione del pepsinogeno nella sua forma attiva, la pepsina, che idrolizza le proteine in peptidi ed è attiva in uno stomaco sano solo a bassi valori del pH.

Il muco, prodotto da cellule dell'epitelio che riveste internamente lo stomaco, ricopre le fossette gastriche e protegge tutto lo stomaco dall'aggressione dei succhi gastrici, che potrebbero portare ad un'autodigestione della mucosa e dello strato muscolare.

Lo stomaco è influenzato sia dal sistema nervoso sia dal sistema endocrino. 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 proteico nello stomaco provoca, da parte cellula - STRUTTURA DELLE CELLULE EUCARIOTE" class="text">delle cellule gastriche, la liberazione nella corrente sanguigna di un ormone, la gastrina. Questo ormone stimola le cellule epiteliali della mucosa gastrica ad aumentare la loro secrezione di succo gastrico e agisce sulle cellule muscolari della parete dello stomaco aumentandone le contrazioni.

Nello stomaco il cibo viene trasformato in una massa semiliquida che passa gradualmente per peristalsi attraverso lo sfintere pilorico, che separa lo stomaco dall'intestino tenue. Lo stomaco è generalmente vuoto quattro ore dopo un pasto.

L'intestino tenue: digestione e assorbimento dei cibo

Nell'intestino tenue si completa la scissione del cibo iniziata nella bocca e nello stomaco. Le molecole nutritive demolite sono poi assorbite dal canale digerente e passano nella circolazione sanguigna che le distribuisce alle singole cellule.

L'intestino tenue è caratterizzato da pieghe circolari della sottomucosa, numerose e microscopiche estensioni digitiformi della mucosa, dette villi, e sottilissime proiezioni citoplasmatiche presenti sulla superficie delle singole cellule epiteliali chiamate microvilli che aumentano enormemente la sua area superficiale. L'intestino tenue umano misura circa 6 metri. Questi producono i seguenti enzimi: saccarasi (saccarosio in zucchero semplice), maltasi (maltosio in zucchero semplice), lattasi (lattosio in zucchero semplice) e peptidasi (proteine in amminoacidi).  Il duodeno, la porzione superiore dell'intestino tenue lunga circa 25 centimetri, è la più attiva nel processo digestivo. La porzione restante è interessata principalmente all'assorbimento dell'acqua e delle sostanze nutritive.

Al processo digestivo contribuiscono sia i succhi delle cellule della mucosa intestinale sia i secreti prodotti da due importanti ghiandole, il fegato e il pancreas.

Il fegato ha diversi compiti tra i quali vi è la produzione della bile, una sostanza che si accumula in una sacca, la cistifellea. La bile contiene un miscuglio di sali che riduce i grassi in piccole goccioline. Si ha così una maggiore superficie per l'attacco degli enzimi idrolitici. Il pancreas è una ghiandola che secerne ormoni, succhi digestivi e un liquido alcalino (pH superiore a 7) che neutralizza l'acidità della massa alimentare proveniente dallo stomaco.

I liquidi provenienti dal pancreas, dal fegato e dalla cistifellea (colecolo) raggiungono l'intestino tenue attraverso una serie di piccoli canali che confluiscono in un dotto principale che, a sua volta, sfocia nell'intestino circa 10 cm al di sotto dello sfintere pilorico.

Nell'intestino tenue l'amilasi pancreatica continua la scissione dell'amido iniziata nella bocca, producendo disaccaridi.

La lipasi idrolizza i grassi in glicerolo e acidi grassi. Tre tipi di enzimi scindono le proteine: ogni enzima agisce solo sui legami che uniscono certi amminoacidi, per cui sono necessari diversi enzimi per rompere un grosso polipeptide in frammenti peptidici più corti.

Durante questo processo di demolizione le grosse proteine sono trasformate prima in dipeptidi e poi nei loro monomeri (amminoacidi) abbastanza piccoli da poter attraversare sia i tessuti che costituiscono l'intestino sia quelli dei vasi sanguigni, entrando quindi nella corrente circolatoria.

Le attività digestive dell'intestino tenue sono coordinate e regolate da ormoni. In presenza di succo gastrico acido, il duodeno libera secretina, un ormone che stimola il fegato e il pancreas a secernere liquidi basici. I grassi e gli amminoacidi presenti nel cibo stimolano la produzione di un altro ormone, la colecistochinina, che induce la liberazione di enzimi dal pancreas e lo svuotamento della cistifellea. Molti altri ormoni collaborino al processo digestivo.

L'intestino è anche regolato dal sistema nervoso autonomo: le stimolazioni attuate dalle fibre nervose del parasimpatico aumentano le contrazioni intestinali, mentre l'inibizione effettuata dalle fibre del simpatico diminuisce le contrazioni.

Assorbimento delle sostanze nutritive

L'acqua e le molecole alimentari prodotte dai processi digestivi sono assorbite attraverso le cellule epiteliali della mucosa intestinale. Enzimi specializzati, che si trovano nelle membrane delle cellule epiteliali, scindono i disaccaridi in monosaccaridi che vengono poi assorbiti rapidamente per trasporto attivo e diffusione facilitata. Gli amminoacidi e i dipeptidi sono assorbiti per trasporto attivo. Tutte queste molecole entrano nella circolazione sanguigna attraverso i capillari dei villi.

Anche gli acidi grassi di piccole dimensioni entrano direttamente nei vasi sanguigni dell'intestino, ma le molecole degli acidi grassi più grosse, il glicerolo e il colesterolo, seguono una strada indiretta. Entrano nelle cellule epiteliali per diffusione passiva dove gli acidi grassi e il glicerolo vengono risintetizzati in grassi (tre molecole di acidi grassi si legano a una molecola di glicerolo), che vengono successivamente impacchettati in goccioline con rivestimento proteico.

Nello stesso modo il colesterolo viene impacchettato all'interno di complessi lipoproteici (LDL). Le goccioline con rivestimento proteico e le LDL vengono secrete all'interno dei vasi linfatici e, infine, entrano nel sistema circolatorio.

L'intestino crasso: assorbimento ed eliminazione

L'assorbimento di acqua, di sodio e di altri minerali, un processo che si verifica principalmente nell'intestino tenue, continua nell'intestino crasso (osmosi). Quando l'assorbimento d'acqua e di minerali contenuti in essa viene alterato (nella diarrea, per esempio) può verificarsi una grave forma di disidratazione. L'intestino crasso ospita anche una numerosa popolazione di batteri simbiotici, tra cui E. coli, che scindono le sostanze alimentari sfuggite alla digestione e all'assorbimento nell'intestino tenue. Le feci sono costituite da acqua, batteri, fibre di cellulosa e sostanze non digerite lubrificate dal muco delle cellule epiteliali del crasso.

L'appendice è un'estroflessione a fondo cieco dell'intestino crasso. È un ricordo evolutivo degli antenati erbivori e non si conosce quale possa essere la sua funzione nella digestione umana. Tuttavia, essa può irritarsi, infiammarsi e, quindi, infettarsi. Se, come conseguenza dell'infiammazione e del gonfiore, l'appendice si rompe, il suo contenuto di batteri si riversa nella cavità addominale. Questa infezione (appendicite) può avere esiti molto seri e anche letali.

Regolazione del glucosio ematico

La principale funzione della digestione è quella di fornire le molecole organiche che possono servire come fonte energetica e come materiale grezzo per tutte le cellule del corpo. Il fegato svolge un ruolo fondamentale in questo importante processo omeostatico. Il glucosio e gli altri monosaccaridi trasferiti nel sangue dall'intestino sono convogliati direttamente al fegato per mezzo della vena porta epatica. Il fegato trasforma alcuni di questi monosaccaridi in glicogeno e grasso, immagazzinando abbastanza glicogeno per soddisfare le esigenze del corpo per circa 4 ore.

Il grasso viene accumulato nelle cellule adipose che possono anche sintetizzarlo a partire dal glucosio. Il fegato scinde gli amminoacidi in eccesso e li trasforma in glucosio. L'azoto che proviene dalla demolizione degli amminoacidi è escreto sotto forma di urea e il glucosio viene immagazzinato come glicogeno. La concentrazione di glucosio nel sangue, glicemia, è regolata da vari ormoni a dal sistema nervoso autonomo.