FISIOLOGIA UMANA

1. FISIOLOGIA UMANA Dott. Ernesto Rampin ANNO ACCADEMICO 2007-2008

2. APPARATO DIGERENTE E DIGESTIONE

3. GENERALITÀ-1 L’apparato digerente ha la funzione di: • assumere, • scindere (digerire), • assorbire, • elaborare le sostanze nutritizie di cui abbisogna il nostro organismo ed • eliminare le sostanze di rifiuto e tossiche Le principali sostanze assunte sono: carboidrati, proteine, lipidi, sali minerali, vitamine, acqua.

4. GENERALITÀ-2 L’apparato digerente è formato dal • Tubo digerente vero e proprio dove avviene la assunzione, la digestione e l’assorbimento delle sostanze assunte (cibo), l’eliminazione delle sostanze di rifiuto • Da alcuni organi annessi necessari per la elaborazione delle sostanze assunte: fegato, vie biliari e pancreas.

5. APPARATO DIGERENTE (INSIEME)

6. TUBO DIGERENTE • È costituito da: • Bocca • Esofago • Stomaco • Duodeno • Intestino tenue (digiuno e ileo) • Colon

7. TUBO DIGERENTE

8. BOCCA La bocca ha la funzione di triturare il cibo e, attraverso la saliva, umettarlo e omogeneizzarlo per prepararlo alla successiva digestione. • La saliva è prodotta da tre coppie di ghiandole salivari: parotidi, sottomascellari, sottolinguali. • La saliva è costituita da acqua (in quantità prevalente) e da sostanze attive quali: • Ptialina (amilasi salivare): che inizia la digestione dei carboidrati • Mucina: glicoproteina con effetto lubrificante • Sostanze antibatteriche La produzione di saliva è un atto riflesso sotto controllo del sistema nervoso autonomo

9. FARINGE ESOFAGO • Il cibo preparato nella bocca, con atto riflesso viene “deglutito” e introdotto nel faringe originando, per via riflessa, un’onda di propulsione involontaria che spinge il materiale nell’esofago. Nello stesso tempo si blocca il respiro e si chiude la glottide per impedire l’ingresso del materiale nella trachea. • Il riflesso della deglutizione è sotto il controllo del sistema nervoso autonomo. • Nell’esofago il materiale viene spinto nello stomaco attraverso un’onda peristaltica originata dalla muscolatura liscia dell’organo che si contrae a monte e si rilassa a valle. • Tra esofago e stomaco si trova il cardias, sfintere che impedisce il reflusso del cibo digerito dallo stomaco

10. STOMACO Ha la funzione di: • rimescolare il materiale che proviene dall’esofago, • digerire le proteine e i carboidrati, • scindere zuccheri semplici in glucosio, • assorbire molecole semplici quali alcol e glucosio • preparare alcuni sali minerali per l’assorbimento successivo (riduce il ferro trivalente a bivalente) • Per merito dell’acidità, sterilizza i cibi Tali funzioni sono svolte da varie sostanze secrete dalle numerose ghiandole che tappezzano la superficie gastrica

11. STOMACO HCl: 1) attiva la pepsina 2) scinde gli zuccheri 3) scinde le fibre collagene 4) scinde le nucleo proteine 5) facilita l’assorbimento di ferro, calcio, fosforo 6) Sterilizza il cibo Pepsinogeno: come pepsina digerisce le proteine Gastrina: ormoneche innesca la catena digestiva Muco: protegge la mucosa gastrica Si ricorda che il pepsinogeno è un proenzima che viene attivato in pepsina dall’ HCl

12. FASI DELLA DIGESTIONE • FASE CEFALICA: stimoli psichici producono secrezione di saliva e di acido cloridrico. L’acido cloridrico attiva il pepsinogeno in pepsina che inizia la digestione delle catene proteiche • FASE GASTRICA: il cibo introdotto nello stomaco libera l’ormone gastrina che mantiene viva la produzione di HCl e quindi di pepsina esaltando la digestione proteica • FASE INTESTINALE: il cibo digerito passa nel duodeno, il pH diventa più acido e limita la produzione di gastrina che a sua volta riduce la secrezione di acido cloridrico con ritorno a riposo delle cellule oxintiche

13. RICAPITOLAZIONE DIGESTIONE stimoli psichici cellule oxintiche cibo nello stomaco H+ Cl- gastrina blocca pepsinogeno (proenzima) pepsina (enzima) digestione proteica e passaggio nel duodeno aumenta l’acidità gastrica (+ H+)

14. MOVIMENTI GASTRICI Lo stomaco presenta una muscolatura liscia, controllata dal sistema nervoso autonomo, che permette movimenti sia di avanzamento del materiale digerito (peristalsi) sia di rimescolamento del materiale, permettendo un contatto intimo tra prodotto ingerito e secrezioni gastriche necessarie alla digestione. La peristalsi è più accentuata nell’antro gastrico e “schizza” il materiale nel duodeno attraverso lo sfintere pilorico.

15. DUODENO Il materiale trattato nello stomaco, attraverso il piloro, passa nel duodeno, dove affluisce anche: • La bile, prodotta dal fegato, • enzimi digestivi, acqua e bicarbonato di sodio prodotti dal pancreas. Queste sostanze sono basiche e neutralizzano l’acidità gastrica. Nel duodeno viene completata la digestione delle proteine e dei carboidrati e iniziata la digestione dei grassi che sarà completa alla fine del duodeno stesso. Nel duodeno discendente compaiono alcune pliche e nel duodeno inferiore i primi villi e quindi si inizia l’assorbimento delle sostanze nutritizie che verrà completato nel digiuno. Nel duodeno, così come nel rimanente tubo digerente l’avanzamento del materiale è dovuto alla peristalsi.

16. DUODENO

17. PRODOTTI DELLA DIGESTIONE All’ingresso dell’intestino tenue, a digestione completata, troviamo: • Acqua, • Aminoacidi e polipeptidi a catena corta, • Glucosio e fruttosio, • Acidi grassi • Glicerolo (proveniente dalla saponificazione dei grassi), • Sali minerali • Vitamine • Sali biliari (vedi fegato)

18. INTESTINO TENUE L’intestino tenue viene convenzionalmente diviso in digiuno e ileo. Inizia in modo virtuale alla fine del duodeno e termina, con la valvola ileo cecale, nel cieco, prima porzione dell’intestino crasso. L’intestino tenue è preposto all’assorbimento di tutte le sostanze nutritizie, parte dei sali minerali, parte delle vitamine, degradazione dei sali biliari. L’assorbimento viene effettuato attraverso la mucosa disposta a villi con cellule aventi sulla superficie microvilli. Il trasporto attraverso la membrana cellulareè sia attivo con consumo di energia, che passivo per osmosi e per diffusione.

19. TENUE: ULTRASTRUTTURA

20. DESTINO DEI NUTRIENTI Superata la mucosa, all’interno dei villi, le sostanze digerite, esclusi i grassi, entrano nei vasi venosi, detti anche vasi chiliferi che anastomizzandosi tra di loro all’esterno della parete intestinale, confluiscono in un grosso vaso: la vena porta che trasferisce il materiale proveniente dal tenue al fegato, organo fondamentale per la elaborazione dei nutrienti introdotti. I grassi entrano nei vasi linfatici dei villi e quindi prendono la via portale. Alla vena porta affluiscono vasi che provengono dal duodeno, stomaco, milza oltre che dall’intestino crasso. Acqua, sali minerali, e scorie attraverso la valvola ileocecale passano nel colon.

21. CIRCOLO PORTALE(vasi in colore giallo)

22. COLON • Il colon è l’ultima porzione del tubo digerente. • La sua conformazione anatomica, con la presenza delle austre, permette un ottimo assorbimento dell’acqua e di conseguenza dei sali minerali residui che, attraverso i villi presenti anche nel colon, entrano nel circolo portale e in parte nel circolo venoso. • Il materiale residuo di consistenza pastosa, costituisce il materiale di scarto non utilizzabile dal nostro organismo che, attraverso l’ampolla rettale il retto e l’orifizio anale, viene espulso.

23. AMPOLLA RETTALE E RETTO L’ampolla rettale ha la funzione di serbatoio del materiale di scarto: le feci. La distensione dell’ampolla rettale, esercitata dalla massa fecale, produce contrazioni riflesse sulla muscolatura liscia e quindi il bisogno di defecare. Lo stimolo è sotto il controllo del sistema nervoso autonomo. Lo sfintere anale,invece, è un muscolo volontario e quindi, entro certi limiti, la nostra volontà impedisce la defecazione involontaria. La distensione gastrica esercitata dal cibo provoca una contrazione riflessa del retto con bisogno di defecare: riflesso gastro-colico.

24. FEGATO VIE BILIARI PANCREAS

25. FEGATO PANCREAS

26. FUNZIONI DEL FEGATO Il fegato è un organo parenchimatoso, si trova nell’ipocondrio di destra e svolge complesse funzioni: • Formazione e secrezione della bile • Regolazione del metabolismo dei carboidrati • Regolazione del metabolismo proteico • Regolazione del metabolismo lipidico • Funzione detossicante • Catabolismo degli ormoni steroidei • Azione immunitaria Le varie funzioni vengono svolte per merito della sua complessa ultrastruttura I prodotti della sua secrezione vengono inviati al duodeno attraverso le vie biliari

27. FEGATO ULTRASTRUTTURA

28. CIRCOLO PORTALE Al fegato oltre alla arteria epatica, ramo del tripode celiaco, attraverso l’ilo entra la vena porta proveniente da tutte le porzione del tubo digerente a partire dalla stomaco e dalla milza (vedi). Il sangue portale è ricco di tutte le sostanze provenienti dalla digestione e relativo assorbimento. I prodotti dell’assorbimento vengono elaborati dagli epatociti, cellule specifiche del fegato di origine epiteliale e quindi inviati, tramite le vene epatiche, al grande circolo. Le sostanze di rifiuto, sono immesse nelle vie biliari.

29. VIE BILIARI Le vie biliari iniziano come canalicoli biliari a ridosso degli epatociti. Riunendosi progressivamente formano i dotti biliari intraepatici i quali confluiscono nel dotto epatico di destra e di sinistra drenando rispettivamente la bile dal lobo destro e sinistro del fegato. Si uniscono poi nel dotto epatico comune dal quale si diparte il dotto cistico che porta alla colecisti o cistifellea. Dalla diramazione del dotto cistico in continuazione con il dotto epatico comune si origina il coledoco che, unendosi al dotto pancreatico di Wirsung, sfocia nella “C” duodenale attraverso lo sfintere dell’Oddi della papilla del Vater

30. VIE BILIARI E CISTIFELLEA

31. BILE La bile è una soluzione colloidale costituita da: • Acqua per il 95-97% • Sali biliari (Sali degli acidi colico, desossicolico, chinodesossicolico, litocolico derivati dal colesterolo) • Pigmenti biliari (derivati della bilirubina) • Colesterolo • Sali inorganici (sodio potassio calcio magnesio…) • Acidi grassi • Grassi esterificati • Composti detossificati dal fegato La bile presenta un pH leggermente basico e le sostanze insolubili in questo ambiente sono disperse come colloidi.

32. FUNZIONE DELLA BILE La bile, attraverso i sali biliari, ha la funzione di emulsionare i lipidi in micelle, facilitando il loro assorbimento nell’intestino. Il pH basico, in concomitanza con i prodotti della secrezione pancreatica, facilitano l’idrolisi dei trigliceridi in glicerolo e acidi grassi

33. DESTINO DELLA BILE La bile viene secreta dal fegato in modo continuo, ma è richiesta nel duodeno solo in presenza di un “pasto”, per cui, durante il digiuno, si accumula nella colecisti in quanto lo sfintere dell’ Oddi, parte terminale della papilla del Vater, è contratto. La bile nella colecisti viene concentrata. Quando nel duodeno entra un “pasto”, viene prodotto un ormone, la colecistochininpancreozimina (CCK), che fa contrarre la colecisti, rilassare la plica spirale del dotto cistico e lo sfintere dell’Oddi, per cui la bile viene spinta nel coledoco e da qui nel duodeno. La CCK stimola anche le cellule del pancreas a produrre enzimi digestivi (Vedi)

34. METABOLISMO DELLA BILIRUBINA Acquista particolare importanza il metabolismo della bilirubina quale indicatore della funzionalità epatica. La bilirubina è prodotta dalla scissione della emoglobina secondo il seguente schema: Milza lisi enzimatica delle emazie vecchie con scissione dell’eme dalle molecole di globina apertura dell’anello dell’eme, distacco dello ione ferro e suo recupero ossidazione dell’anello aperto dell’eme a bilirubina immissione della bilirubina nei rami della vena porta e quindi al fegato

35. METABOLISMO DELLA BILIRUBINA-1 La bilirubina è lipofila e come tale insolubile in ambiente acquoso, nel sangue portale la sua molecola è protetta da molecole di proteine globulari che impediscono la precipitazione [BILIRUBINA LIBERA O INDIRETTA]. A contatto con gli epatociti, sistemi enzimatici liberano la molecola dalle globine permettendo l’ingresso della bilirubina nella cellula epatica, dove viene salificata con due molecole di acido glicuronico. La bilirubina glicuronata è solubile in acqua (idrofila) e pertanto può entrare nel pool della bile ed escreta attraverso le vie biliari [BILIRUBINA CONIUGATA O DIRETTA].

36. METABOLISMO DELLA BILIRUBINA-2 Nel tubo digerente la bilirubina glicuronata viene degradata e attraverso una serie di trasformazioni enzimatiche e biochimiche (in parte dovute alla flora batterica intestinale) trasformata in stercobilina ed eliminata con le feci, alle quali impartisce il colore brunastro. Una piccola aliquota della bilirubina entra nel sistema portale, riinviata al fegato e trasformata in urobilina. Attraverso il sistema venoso sistemico viene inviata al rene ed eliminata con l’urina alla quale impartisce il colore giallognolo.

37. CATABOLISMO EMOGLOBINA

38. BILIRUBINA

39. BILIRUBINA: CICLO FISIOLOGICO Bilirubina libera: < 1 mg/dl bilirubina coniugata < 0,2 mg/dl Urine assente Feci assente

40. ITTERO L’ittero è una tipica colorazione giallognola della cute, delle mucose e delle sclere che si verifica quando il contenuto di bilirubina nel sangue è aumentato. Si riconosce un ittero fisiologico del neonato in quanto la funzionalità epatica è ridotta e quindi non tutta la bilirubina viene allontanata con le feci e urina. Nell’adulto l’ittero è sempre indice di una patologia che può riguardare il sangue oppure, nella maggioranza dei casi, una disfunzione epatica. (vedi schemi successivi)

41. BILIRUBINA: PRODUZIONE ESALTATA Bilirubina libera: > 1 mg/dl bilirubina coniugata < 0,2 mg/dl Urine +++ (urobilinogeno) Feci +++

42. BILIRUBINA: COLESTASI INTRAEPATICA Bilirubina libera: ++ (ittero) Bilirubina coniugata ++++ (ittero) Urine +++ (bilirubina) Feci acoliche

43. BILIRUBINA: OSTRUZIONE EXTRAEPATICA Bilirubina libera: ++ (ittero) Bilirubina coniugata ++++(ittero) Urine +++ (urobilina bilirubina) Feci acoliche

44. PANCREAS

45. PANCREAS Il pancreas è una ghiandola a secrezione esocrina ed endocrina. Il pancreas esocrino produce proenzimi digestivi, acqua e bicarbonato di sodio che invia, attraverso un dotto comune (il dotto di Wirsung) nel duodeno, attraverso la papilla del Vater. Il pancreas endocrino produce insulina (nelle isole del Langherans) e glucagone, ormoni indispensabile per il metabolismo degli zuccheri.I due ormoni vengono escreti nella corrente ematica.

46. ENZIMI PANCREATICI • Proteasi per la digestione delle proteine a polipeptidi, peptoni fino ad aminoacidi semplici, completando la digestione gastrica • Amilasi per la digestione dei carboidrati (amidi e zuccheri) • Lipasi per la digestione dei trigliceridi Inoltre produce enzimi per la scissione dei nucleotidi RNA (ribonucleasi) e DNA (deossiribonucleasi) Gli enzimi vengono secreti come proenzimi su stimolazione della colecistochininpancreozimina e attivati da un enzima duodenoenterale, la enterochinasi, ambedue prodotti dallo stimolo provocato dal “pasto” duodenale.

47. SECREZIONE PANCREATICA Oltre agli enzimi, il pancreas produce: • Acqua per diluire il “pasto” e portare la pressione osmotica all’interno del tubo digerente a valori vicini alla pressione osmotica del sangue. • Ione bicarbonato (come bicarbonato di sodio) per neutralizzare l’acidità del pasto gastrico e portare l’ambiente a pH basico.

48. METABOLISMO

49. METABOLISMO DEI CARBOIDRATI I carboidrati sono delle macromolecole formate prevalentemente da catene di esosi (zuccheri semplici a sei atomi di carbonio), il più rappresentativo dei quali è il glucosio. I carboidrati utilizzabili dall’uomo sono gli amidi che vengono scissi in glucosio nel duodeno e nella prima parte del digiuno, da parte dell’enzima amilasi. Il glucosio ottenuto viene assorbito attraverso i villi e, con la corrente ematica portale, arriva al fegato. Una aliquota entra nella circolazione sistemica attraverso le vene epatiche e la parte rimanente viene elaborata dal fegato come deposito.

50. GLICOLISI Il glucosio C6H12O6 dalla corrente ematica, entra in tutte le cellule, per azione dell’ormone insulina prodotta dal pancreas, dopo essere stato coniugato con il gruppo fosfato (glucosio-6 fosfato). Dopo una serie di reazioni enzimatiche, il glucosio-6 fosfato (sei atomi di carbonio) viene trasformato in due molecole di acido piruvico (tre atomi di carbonio). Dopo eliminazione di una molecola di anidride carbonica e dopo coniugazione con il Coenzima A si ottiene l’acetil coenzima A che, nei mitocondri cellulari, entra nel ciclo di Krebs dove viene ossidato ottenendo energia, anidride carbonica e acqua. L’energia, in parte viene utilizzata per le esigenze metaboliche cellulari, in parte trasforma l’ADP (adenosindifosfato) in ATP (adenosintrisfosfato), composto ad alto contenuto, energetico come riserva