| A. Ferraresi: FISIOLOGIA DELL'ALIMENTAZIONE |
Capitolo 9 - Apparato digerente: secrezioni
Lungo il canale digerente vengono secrete molte sostanze, di natura e con funzioni differenti. Possiamo suddividere queste sostanze in tre gruppi: 1) sostanze con funzione protettiva (muco); 2) sostanze con funzione digestiva (enzimi, sali biliari); 3) ormoni. in questo capitolo analizzeremo le sostanze secrete in ogni tratto dell'apparato digerente e la funzione che svolgono nei processi digestivi.
Nella bocca troviamo una sola secrezione, la saliva, che però risulta composta da diverse sostanze e svolge più di una funzione. Essa viene prodotta soprattutto dalle tre coppie di ghiandole salivari (parotidi, sottolinguali e sottomascellari), ma anche da piccole ghiandole sparse in tutta la mucosa orale, ed è una soluzione acquosa contenente una quantità variabile di mucoproteine, sali minerali ed altre sostanze di varia natura. A seconda della maggiore o minore quantità di mucoproteine presenti si distinguono una saliva sierosa ed una saliva mucosa; la saliva sierosa è utile soprattutto nel caso di cibi particolarmente secchi, mentre la saliva mucosa è in grado, data la natura anfotera delle mucoproteine che contiene, di neutralizzare molte sostanze irritanti (per esempio sostanze molto acide o molto basiche). Il muco ha però soprattutto la funzione di facilitare la masticazione ed il passaggio del cibo, soprattutto durante il processo della deglutizione, grazie al suo effetto lubrificante; proprio a causa della essenzialità di questa sua funzione il muco, come vedremo, viene secreto in tutte le parti del canale digerente.
Un altro costituente molto importante della saliva è la alfa-amilasi salivare o ptialina, un enzima in grado di attaccare le molecole di amido (cotto) e di ridurle in frammenti più piccoli. In condizioni ottimali tale enzima è in grado di digerire il 50% dell'amido introdotto.
Altre sostanze presenti nella saliva sono: il lisozima, un enzima con funzione battericida, che contribuisce a ridurre la carica batterica degli alimenti; immunoglobuline, che hanno una funzione analoga, anche se con un meccanismo differente; una certa quantità di ioni calcio, la cui presenza limita il passaggio del calcio dai denti alla saliva.
La secrezione di saliva viene regolata dal sistema nervoso, e gli stimoli efficaci sono di diversa natura: la vista del cibo, il suo odore, o altri stimoli ad esso correlato, possono aumentare la secrezione di saliva con un meccanismo che, analogamente a quanto abbiamo visto per la motilità gastrica, coinvolge i centri superiori (fase cefalica o psichica). Una volta che il cibo è nella bocca, la stimolazione tattile della mucosa orale e quella gustativa sono in grado anch'esse di promuovere la secrezione (fase orale o gustativa). Da notare che in questa fase, a seconda del tipo di cibo presente nella bocca, può essere secreta soprattutto saliva sierosa o soprattutto saliva mucosa. Nel caso in cui siano stati ingeriti cibi particolarmente irritanti, la stimolazione delle pareti gastriche fa prolungare la secrezione in modo che la saliva, inghiottita, contribuisca a diluire il contenuto gastrico (fase gastrointestinale).
A livello dell'esofago viene secreto soltanto muco, che ha la funzione di lubrificante per facilitare il passaggio del cibo il quale, in questa fase, è stato sottoposto a pochi processi digestivi ed è quindi ancora piuttosto abrasivo.
Nello stomaco vengono secrete sostanze appartenenti a tutte e tre le categorie a cui si è accennato all'inizio del capitolo.
La secrezione della quasi totalità delle sostanze avviene a livello delle ghiandole oxintiche, rappresentate schematicamente qui a lato. Queste ghiandole sono presenti soprattutto nel corpo e nel fondo dello stomaco, e al loro interno troviamo diversi tipi di cellule specializzate: le cellule mucose del colletto, cellule peptiche (o principali) e le cellule oxintiche (o parietali).
Il muco viene secreto in quantità particolarmente abbondante, e svolge una duplice funzione protettiva. Analogamente a quanto visto per la bocca e per l'esofago, la sua funzione lubrificante evita che il cibo ancora parzialmente digerito eserciti una azione abrasiva sulle pareti; questa funzione è particolarmente importante nella regione antrale, dove il chimo viene spinto vigorosamente verso il piloro, ed infatti proprio in questa regione troviamo ghiandole mucose particolarmente grandi. Ma oltre alla protezione meccanica, il muco svolge anche un ruolo di protezione chimica: nello stomaco sono presenti sostanze in grado di digerire le proteine (vedi sotto), e la parete dello stomaco è costituita appunto di materiale proteico. Il muco viene prodotto sia da piccolissime cellule mucose che rivestono tutta la superficie dello stomaco, sia dalle ghiandole oxintiche (che secernono gli enzimi proteolitici), a livello del colletto, e forma uno strato in grado di proteggere la parete.
A livello gastrico avviene la prima fase della digestione delle proteine ad opera di un enzima specifico, la pepsina, prodotta dalle cellule peptiche ed in piccola quantità anche dalle cellule mucose. Dato che, essendo un enzima proteolitico, potrebbe attaccare le stesse strutture che lo producono, questo enzima viene secreto sotto forma di pepsinogeno, che non è dotato di attività proteolitica. Il terzo tipo di cellule, le oxintiche, producono invece acido cloridrico, che, riversato nel lume dove è presente il pepsinogeno, lo trasforma in enzima attivo (pepsina). Inoltre l'acido cloridrico, portando il pH a livelli molto bassi (circa 2) crea le condizioni ideali per l'azione enzimatica della pepsina, e contemporaneamente svolge un'attività antibatterica che contribuisce a disinfettare il chimo.
Un altro enzima prodotto nello stomaco è una lipasi, detta appunto lipasi gastrica, che attacca i lipidi, ma che svolge un'azione di scarso significato. Molto più importante è invece il ruolo di un'altra sostanza prodotta nello stomaco, il fattore intrinseco. Questa sostanza è indispensabile per proteggere la cobalamina (vitamina B12) dai processi digestivi e consentirne quindi il successivo assorbimento. La sua funzione è così specifica che, nel caso di resezione totale dello stomaco per motivi terapeutici, il problema più grave che si osserva è proprio la carenza di vitamina B12.
Infine, alcune cellule che si trovano nelle ghiandole della regione antrale, dette cellule G, secernono la gastrina, un ormone importantissimo nella regolazione sia della motilità dello stomaco, sia della secrezione delle ghiandole gastriche. La secrezione di questo ormone viene attivata da stimoli nervosi (nervo vago), dalla distensione della parete gastrica, o dalla presenza di determinate sostanze all'interno dello stomaco (proteine parzialmente digerite, alcool, caffeina...); al contrario, quando il pH nello stomaco scende al disotto di 2 la secrezione viene inibita, il che costituisce un efficace sistema per impedire che il pH si abbassi eccessivamente.
La secrezione gastrica deve logicamente essere regolata in funzione della presenza di cibo nello stomaco; il controllo viene esercitato sostanzialmente tramite gli stessi meccanismi che controllano la motilità. Anche in questo caso la regolazione è di natura nervosa ed ormonale, e si articola temporalmente in diverse fasi. Nella fase cefalica la vista del cibo, il suo odore, o uno stimolo ad esso correlato, agendo sui centri superiori, determinano, attraverso il sistema nervoso, una attivazione diretta delle ghiandole gastriche; contemporaneamente, però, viene, attraverso questa stessa via, attivata la secrezione di gastrina, che a sua volta stimola ulteriormente le ghiandole gastriche con un meccanismo di tipo ormonale. Successivamente, durante la fase gastrica, la distensione dello stomaco e la presenza in esso di sostanze specifiche attivano la secrezione gastrica sia mediante un meccanismo nervoso che agisce sostanzialmente come quello che interviene nella fase cefalica, sia attraverso l'induzione diretta della secrezione di gastrina (regolazione ormonale). Quando poi il chimo comincia a passare nel duodeno, in questa sede viene liberata una modesta quantità di gastrina, che raggiunge lo stomaco per via ematica e ne promuove l'attività di secrezione; data la partenza intestinale di questa attivazione, essa è detta fase intestinale. In genere, però, l'attivazione che si ha in questa fase è limitata dall'azione di un altro ormone secreto nel duodeno, la secretina (vedi sotto), che inibisce invece la secrezione di gastrina a livello dello stomaco.
Nell'intestino tenue vengono secrete poche sostanze, ma a questo livello vengono riversate nel lume intestinale varie altre sostanze prodotte da due importantissime ghiandole che si trovano all'esterno del canale digerente, ma la cui funzione è strettissimamente legata alla digestione: il fegato ed il pancreas; in questo paragrafo tratteremo quindi anche queste sostanze.
Come accade in tutti gli altri tratti del sistema digerente, anche nel tenue viene secreto muco, il cui ruolo lubrificante non è così importante come in altri distretti, dato che a questo livello il contenuto intestinale è notevolmente fluido.
Le altre sostanze secrete nell'intestino tenue sono destinate ad interagire in qualche modo con l'attività secretiva del pancreas e del fegato; infatti troviamo l'enterochinasi, che serve ad attivare il trispinogeno (uno degli enzimi secreti dal pancreas), e gli ormoni secretina e colecistochinina-pancreozimina, che servono a controllare le secrezioni di fegato e pancreas. Proprio per comprendere meglio le funzioni di tutte queste sostanze è più opportuno trattare prima le secrezioni del pancreas e del fegato.
Il pancreas ha una doppia funzione di ghiandola endocrina (che non prenderemo in considerazione, in quanto non direttamente connessa con la digestione) ed una esocrina che consiste nella produzione di due gruppi di sostanze: 1) acqua e bicarbonato (secrezione elettrolitica) e 2) una ampia varietà di enzimi (secrezione enzimatica). L'acqua deve essere aggiunta al contenuto intestinale perché nei processi digestivi si ha una frammentazione delle macromolecole contenute nei cibi (soprattutto amido e proteine), il che provoca l'aumento del numero totale di molecole e quindi del potere osmotico del chimo. Il bicarbonato è invece necessario a neutralizzare l'acidità del chimo proveniente dallo stomaco; infatti, tutti gli enzimi secreti dal pancreas, al contrario della pepsina, riescono ad espletare la loro funzione solo ad un pH leggermente alcalino, ed inoltre le pareti del duodeno, molto meno protette di quelle dello stomaco, verrebbero danneggiate da un ambiente così acido. Per quanto riguarda gli enzimi, il pancreas ne produce una grande varietà, in grado di attaccare tutti i substrati presenti nel cibo; tratteremo qui di seguito solo i principali. La tripsina è un potente enzima proteolitico che completa la digestione delle proteine, già iniziata nello stomaco ad opera della pepsina, riducendole a singoli aminoacidi. Analogamente alla pespsina, viene secreta in forma inattiva, il tripsinogeno, che viene attivata all'interno del lume duodenale ad opera dell'enterochinasi, che viene prodotta per questo motivo a tale livello. Il tripsinogeno, rispetto alla tripsina, ha un certo numero di aminoacidi in più, la cui presenza ne inibisce l'attività; l'enterochinasi è in grado di staccare questi aminoacidi ed attivare quindi l'enzima. Ma la forma attiva dell'enzima è in grado anch'essa di staccare gli aminoacidi in questione dal tripsinogeno, e quindi di produrre altre quantità di enzima attivo; analogamente, agisce su altri enzimi secreti dal pancreas in forma inattiva secondo lo stesso meccanismo. In pratica, l'attivazione di tutti gli enzimi pancreatici secreti in forma inattiva dipende dall'attivazione della tripsina ad opera dell'enterochinasi. Altri enzimi prodotti dal pancreas sono l'endopeptidasi e l'esopeptidasi, attivi anch'essi sulle proteine, la nucleasi, attiva sugli acidi nucleici, l'amilasi pancreatica, che completa la digestione degli amidi cominciata dall'amilasi salivare, ed una lipasi, che aggredisce i trigliceridi staccando gli acidi grassi dal glicerolo.
La lipasi, essendo un enzima e quindi una proteina, è una sostanza idrofila, che si sposta perciò solo in un ambiente acquoso; ma il substrato su cui agisce, cioè i trigliceridi, sono idrofobi, ed in ambiente acquoso tendono a formare delle grosse gocce, di cui la lipasi può attaccare solo la superficie. Per ovviare a questo problema il fegato secerne un gruppo di sostanze, i sali biliari, che hanno un effetto emulsionante sui grassi, cioè li disperdono in finissime gocce, aumentandone quindi moltissimo la superficie utile per l'azione della lipasi. I sali biliari vengono prodotti dalle cellule epatiche, ed insieme ad altre sostanze vengono immessi nel duodeno come bile; la bile viene prodotta in continuità ed immagazzinata nella cistifellea, dove subisce un processo di concentrazione, e viene riversata al momento opportuno nel lume intestinale attraverso il coledoco. I sali biliari, dopo che hanno svolto la loro funzione, vengono riassorbiti dalla parete intestinale prima che giungano all'intestino crasso e riutilizzati; questo processo avviene anche nell'ambito della digestione di un singolo pasto: si calcola che il pool di sali biliari venga riutilizzato circa tre volte durante un singolo processo digestivo.
La liberazione a livello del duodeno delle secrezioni pancreatiche viene regolata da un sistema ormonale. La secretina attiva la secrezione elettrolitica a livello del pancreas e contemporaneamente, come già detto, inibisce la secrezione di gastrina a livello dello stomaco. La pancreozimina-colecistochinina, invece, promuove la secrazione enzimatica del pancreas e lo svuotamento della cistifellea. A loro volta, la secretina e la pancreozimina-colecistochinina vengono secrete quando aumenta l'acidità del contenuto duodenale, o quando sono presenti particolari sostanze (glucidi, lipidi, prodotti della digestione delle proteine).
A questo livello i processi digestivi sono terminati, e l'unica sostanza secreta è muco, che, come già visto in tutti i tratti precedenti del canale digerente, ha un'azione lubrificante per facilitare il transito del contenuto intestinale; tale contenuto, in questa parte terminale dell'intestino, sta diventando progressivamente più consistente, quindi la funzione lubrificante, come nel caso dell'esofago, assume una particolare importanza.
