FIZIOLOGIA APARATULUI DIGESTIV

FUNCŢIA DE DIGESTIE ŞI ABSORBŢIE

Digestia

Totalitatea fenomenelor mec., ch. şi fizico-chimice ce asigură transformarea, transportul şi abs. substanţelor alimentare, pentru asimilarea lor de către organism.

Clasificarea digestiei: 1. după geneza enzimelor - Autolitică – sub acţiunea enz. conţinute în alimentele

ingerate - Simbiotică – sub acţiunea microflorei intestinale - Proprie – sub acţiunea enz. tractului gastrointestinal 2. după localizarea hidrolizei - cavitară - în cavităţile tractului digestiv - parietală: intracelulară – în vacuolele digestive sub

acţiunea enz. lizozmale ale enterocitelor membranară – sub acţiunea enz. absorbite pe suprafaţa m. enterocitelor

Absorbţia în tubul digestiv

Absorbţia este penetrarea în sistemul sanguin şi limfatic a substanţelor nutritive simple

Mecanismele de absorbţie: 1. Difuzia şi filtrarea – transportul subst. are loc

conform gradiantului de concentraţie, electrolitic şi de presiune

2. Difuzia facilitată – transportul are loc prin intermediul transportatorilor

3. Transportul activ – cu consum de energie, contra gradientului de concentraţie

Particularităţi ale mucoasei intestinale Formaţiuni intestinale adaptate pentru absorbţie:

Valvulele conivente: pliuri semilunare ce ocupă 1/2 - 2/3 din lumenul intestinal (duodenul descendent, maxim în jejun, ileonul terminal); aprox. 800, triplează supraf. muc. intestinale.

Vilozităţile intestinale: acoperă membr. muc. intestinale - formaţiuni în deget de mănuşă de 0,5 - 1mm, măresc x30 supraf. int.; prezintă un strat epitelial şi o reţea de capilare şi limfatice; deţin fc. de bază ale intestinului: digestia şi absorbţia.

Microvilozităţile enterocitare: în z. apicală a enterocitului, prelungiri ale citoplasmei şi membranei (marginea în "perie" sau platoul striat); 650 – 3000/celulă,1m, rol în mărirea supraf. int. x70 - 600.Între microvilozităţi şi deasupra lor - glicocalix (filamente de glicoprot. generate de enterocit, implicate în dig. unor constituenţi alimentari)

Celulele epiteliului mucoasei, în special de la nivelul vilozităţilor, conţin enzime digestive:

peptidaze care digeră peptidele până la aminoacizi;

dizaharidaze: maltaza, izomaltaza, lactaza, zaharaza hidrolizează dizaharidele în monozaharide;

lipaza intestinală: hidrolizează grăsimile neutre în acizi graşi şi glicerol. Majoritatea acestor enzime se află la nivelul marginii în perie a celulei epiteliale intestinale.

Absorbţia glucidelor

Se absorb sub formă de monozaharide: Glucoza se absoarbe prin mecanism activ

secundar consumator de energie, dependent de Na+ , co-transport Na+-glucoză

Galactoza – la fel ca glucoza Fructoza – proteine “carrier”, independent de Na+ ,

difuziune facilitată Pentozele (riboza, dezoxiriboza) – difuziune simplă

GLUCIDELE DIN ALIMENTAŢIE

Reprezintă principala sursă de calorii. Sursa majoră este amidonul vegetal, amilopectina, o

moleculă ramificată de monomeri de glucoză şi GM >106.

Zaharoza şi lactoza sunt principalele dizaharide alimentare, iar glucoza şi fructoza principalele monozaharide.

Celuloza nu poate fi hidrolizată în tractul digestiv; necesară pt. stimularea peristaltismul int.

Deoarece singura formă absorbită este de monozaharid, este necesară hidroliza polizaharidelor şi dizaharidelor la monozaharide.

Amidonul - polimer al glucozei, alcătuit din două componente: amiloza, în care resturile glicozil se leagă prin legături -1,4

glicozidice terminale; amilopectina, resturile glicozil se leagă prin legături -1,4

glicozidice şi prin legături -1,6, dând moleculei de amidon o structură f. ramificată.

I. Digestia amidonului începe în cavitatea bucală: - amilaza salivare (ptialina) catalizează hidroliza legăturilor 1,4- glicozidice

II. Continuă în stomac până ce pH-ul scade la 4.III. În duoden:

- digestia glucidelor continuă sub acţiunea amilazei pancreatice.

Ambele amilaze acţionează de la periferia moleculei amidonului spre centru, desfăcând exclusiv legături 1,4 glicozidice; legăturile 1,6 şi cele 1,4 din vecinătatea ramificaţiilor nu pot fi desfăcute de către amilază, astfel produşii de dig. ai amidonului vor fi maltoza şi fragmente oligozaharidice (dextrine), hidrolizate ulterior sub acţiunea amilo 1,6 -glucozidazei la maltoză.Amilaza pancreatică – f. activă, la 10 min. după ce ajunge în duoden, amidonul transformat în maltoză, maltrioză şi -dextrine conţinând 5 - 9 monomeri de glucoză.

IV. În intestin dig. oligozaharidelor este realizată de oligozaharidazele de la nivelul microvililor enterocitelor.

Oligozaharidaze (dizaharidaze): Lactaza scindează lactoza în glucoză şi galactoză; Zaharaza (sucraza) scindează zaharoza (sucroza) în glucoză şi

fructoză; Maltaza (-dextrinaza) clivează legăturile 1,6 ale -dextrinelor; Glucoamilaza scindează malto-oligozaharidele în glucoză. Activitate este mai intensă în duoden şi jejunul superior, scade gradat

în restul intestinluli subţire.

ABSORBŢIA GLUCIDELOR

Abs. monozaharidelor (glucozei, galactozei, fructozei, a unor pentoze) implică două mecanisme: Transport activ contragradient şi transport facilitat.

Duodenul şi jejunul sup. au cea mai mare capacite de absorbţie, ce scade progresiv în jejunul inferior şi ileon.

Glucoza şi galactoza sunt transportate activ prin celula epitelială cu microvili de o proteină transportoare numită SGLT1.

SGLT1 foloseşte energia gradientului de Na+ la T. activ al glucozei şi galactozei.

SGLT1 transportă 2 Na+ şi o moleculă de glucoză sau galactoză ce sunt competitoare la traversarea marginii în perie. Diferenţa de potenţial a Na+ este reglată de pompa Na+/K+/ATP-dependentă, din m. bazolaterală a cel. epiteliului intestinal.

Glucoza şi galactoza părăsesc enterocitele la nivelul m. bazolaterale prin T. facilitat; prot. transportoare este GLUT2, prezentă şi în ficat, rinichi, cel. pancreatice.

Transportul fructozei este facilitat de o prot. transportoare numită GLUT5, specifică pentru fructoză; nu este inhibat de glucoză, galactoză sau alte zaharuri.

Traversează m.bazolaterală a cel. epiteliale intestinale cu acelaşi transportor GLUT2 folosit de glucoză şi galactoză.

Aceste prot.trasportoare se găsesc în cel. epiteliale int. mature, aproape de vârful cililor.

După traversarea barierei int., monozaharidele sunt preluate de vena portă şi transportate la ficat, unde sunt depozitate sub formă de polizaharide (glicogen), în cantitate echivalentă cu aproximativ 150 g glucoză, constituind o masă metabolică relativ constantă a ficatului.

Depozitarea şi eliberarea hepatică sunt dependente de hormoni (insulină, glucagon, adrenalină), spre deosebire de absorbţie, digestie sau reabsorbţia renală ce se realizează independent de acţiunea hormonilor.

Monozaharidele şi dizaharidele din alimente sunt complet abs. în intestin, aprox. 10% din amidonul ingerat ajunge în colon, unde devine o sursă de carbonaţi pentru bacterii.

Malabsorbţia glucidelor este cauzată de deficienţa unei oligozaharide la nivelul microvilozităţilor enterocitare (sd. de malabsorbţie al lactozei, datorită abs. lactazei la nivelul duodenului şi jejunului).

Absorbţia proteinelor

Are loc la nivelul int. subţire prin m. cel.epiteliale Se absorb sub formă de di-, tripeptide şi AA liberi Este un proces activ cu cons. de energie,

dependent de Na+ (Na+ se deplasează conform gradientului electrochimic şi atrage AA)

Absorbţia AA prin difuzie e limitată, se efectuează cu ajutorul unor proteine transportatoare

Se cunosc 5 tipuri de proteine transportatoare pentru AA şi peptide

Mecanismul: co-transportul Na+ dependent

Digestia si absorbtia proteinelorI. Începe în stomac, sub acţiunea pepsinei, secretată în formă

inactivă, proenzimă, activată de HCl, cu acţiune optimă la pH 1,6 - 3,2. Proteinele sunt iniţial degradate de HCl la acid – proteine, apoi supuse acţiunii pepsinei ce clivează o parte din legăturile peptidice, ducând la formarea de pp de diverse mărimi. Acţiunea pepsinei încetează în duoden şi jejun datorită alcalinităţii sucului pancreatic şi duodenal.

II. Dig. prot. continuă sub acţiunea enz. pancreatice secretate sub formă inactivă; activarea se face în duoden, de către enterokinaza intestinală (enteropeptidaza). Tripsina pancreatică odată activată poate activa toate celelalte enz. proteolitice pancreatice, are şi o acţiune autocatalitică de activare a tripsinogenului. Deficitul congenital de enterokinază duce la imposibilitatea dig. proteice şi la instalarea malnutriţiei proteice.Enz. proteolitice pancreatice acţionează la pH alcalin şi determină hidroliza proteinelor la polipeptide şi AA.

Tripsina şi chimotripsina: endopeptidaze ce hidrolizează prot. la polipeptideElastaza: endopeptidază ce hidrolizează elastinaCarbopeptidaza: exopeptidază ce hidrolizează AA de la capetele carboxi- şi amino- ale polipeptidelor, iniţiind eliberarea primilor AA, ca forme finale ale dig. proteinelorDig. proteinelor este finalizată de peptidazele sucului intestinal, la nivelul marginii în perie (microvililor) enetrocitare. Sub acţiunea lor, peptidele sunt hidrolizate la AA, forma finală şi absorbabilă a digestiei proteinelor.

O parte dintre di- şi tripeptidaze pot fi transportate activ în enterocite, unde sunt supuse acţiunii hidrolitice a peptidazelor intracelulare.Se poate considera că formarea produşilor finali de digestie a proteinelor are loc la trei niveluri:

În lumenul intestinal, sub acţiunea carboxipeptidazei pancreatice; La nivelul microvililor, sub acţiunea peptidazelor din sucul intestinal; În enterocite, sub acţiunea peptidazelor intracelulare.

O cantitate mică de prot. nedigerate ajung în colon, unde sunt supuse dig. enzimatice a florei microbiene. Prot. din materiile fecale nu sunt de origine aliimentară, ci rezultă din resturile bacteriene şi celulare.

Absorbţia aminoacizilor Absorbţia AA din lumenul intestinal în enterocit se

realizează prin cel puţin 7 sisteme de transport diferite.Absorbţia di- şi tripeptidelor Transportul acestora din lumen în enterocit se face printr-

un sistem H+ dependent, spre deosebire de mecanismele de transport ale AA, care sunt Na+ dependente. În enterocit, prin hidroliză enzimatică, rezultă AA care sunt transportaţi în sângele portal alături de AA absorbiţi din lumenul intestinal.

Absorbţia proteinelor Mici cantităţi de prot. nedigerate pot fi absorbite în

enterocit prin endocitoză şi trecute apoi în sânge prin exocitoză (ex. absorbtia ATC din laptele matern). Dezavantaj: posibilitatea apariţiei alergiei alimentare, deoarece trecerea în circulaţia sanguină a prot. străine duce la formarea de ATC specifici faţă de acestea.

Absorbţia lipidelor

→ MG Trigliceride: + ac.biliar, colesterol → micelii → AG Micelii → difuzie simplă → enterocitele intestinale Din enterocit, acizii graşi (≤12 atomi C) → sângele portal Resinteza în enterocit a TG din MG şi AG (cu > 12 atomi C) Formarea chilomicronilor: globule de TG nou sintetizate, C şi

betalipoproteină (toate sintetizate în RE al enterocitului) Excreţia prin pinocitoză a chilomicronilor din enterocit în spaţiul

extracelular, apoi limfă

Digestia TG este realizată de lipaze, în cea mai mare parte în duoden, sub acţiunea lipazei pancreatice, la un pH alcalin (asigurat de HCO3). L emulsionate în prealabil de către SB sunt hidrolizate de către lipază la AGL şi monogliceride.

Există şi o lipază gastrică, mai puţin importantă (la sugar), si lipaza intestinala.

C alimentar, în cea mai mare parte esterificat, este hidrolizat de sterol- ester hidrolaza pancreatică la C liber.

Fosfolipidele alimentare sunt digerate de fosfolipaza A2 pancreatică la AG şi lizo-fosfolipide.

În intestin, prod. de digestie ai L şi SB formează cu MICELE, agregate cu un conţinut lipidic diferit: în zona centrală hidrofobă conţin AG, MG şi C. în zona periferica contin SB.

Rolul miceliilor este de a solubiliza L şi de a asigura transportul lor în enterocite.

ABSORBŢIA LIPIDELOR

În microvilii enterocitelor: L se desfac din micele, trec în enterocit cu ajutorul unor carrier-i specifici; SB din micele rămân în lumenul int., formând noi micele. În prezenţa SB se absorb 97% din L, iar în abs. lor doar 50 – 60%.

În enterocit: AG şi MG refac rapid TG, menţinând un gradient de conc. între

lumenul int. şi celulă, favorabil absorbţiei. O parte din TG sunt formate din glicerofosfatul rezultat din catabolismul glucozei.

C. liber absorbit în enterocit este convertit la C. esterificat, se abs.lent în limfă.

TG şi cea mai mare parte a C. esterificat formează împreună cu fosfolipidele - proteine hidrosolubile specifice (apo-proteine) complexe denumite chilomicroni.

Chilo. sunt eliberaţi la polul bazal enterocitelor prin exocitoză, trec în limfă în cant. mare (limfaticele int. se mai numesc şi vase chilifere, iar limfa - chil)

Din limfă, chilo. trec în sânge unde persistă aproximativ 6 ore. AG cu lanţ scurt (ex: din unt) sunt direct abs. în capilarele sg. din

vilozităţi de unde trec în sg. portal, spre deosebire de AG cu lanţ lung ce sunt convertiţi în TG în enterocit.

În absenţa enzimelor pancreatice, a SB, dig. şi abs. L este alterată, se elimină în scaun, dând aspect steatoreic.

Apariţia steatoreei se mai poate datora inhibiţiai lipazei pancreatice în prezenţa unui exces de secreţie gastrică acidă, care reduce semnificativ pH-ul intestinal (în tumori secretante de gastrină).

Absorbţia apei şi electroliţilor

Apa: difuzează în ambele direcţii prin mucoasa int. subţire şi

gros, în funcţie de gradientul osmotic. 80% din apă abs. în intestinul subţire.Electroliţii: Na+ - difuzie simplă, co-transport cu AA şi glucoză. K+ - difuzie simplă Cl- - difuzie simplă, în ileonul distal şi int. gros prin

antiport cu bicarbonaţii Ca+2 – transport activ (la cerinţele organismului) şi

difuzie simplă

ABSORBŢIA APEI Turnoverul zilnic al apei în tractul GI este reprezentat

de aportul lq de aprox. 9l/zi (2l din lq ingerate şi 7l din secreţiile digestive) şi eliminarea a mai putin de 200ml/zi prin fecale.

Deci, apa este absorbită în procent de 98%. Apa este transportată conform legilor osmozei,

pentru a realiza izoosmolaritatea chimului cu plasma. Se realizează prin porii paracelulari de la nivelul joncţiunilor intercelulare.

ABSORBŢIA SODIULUI Na+ trece din lumenul intestinal în

enterocit pe baza gradientului electrochimic, apoi este pompat activ în sg. prin zona bazo-lat. a enterocitului.

Na+ este absorbit şi în alte procese de transport activ, asociat cu glucide, AA, H+

Aldosteronul stimulează abs. intestinală a Na+, mai ales la nivelul colonului.

ABSORBŢIA CLORULUI Absorbit pasiv, sec. absorbţiei

Na+ .

ABSORBŢIA CALCIULUI Activ, prin intermediul unui

carrier la nivelul polului apical, CBP (proteina fixatoare de calciu).

Sinteza CBP se realizează în enterocit şi reglează rata abs. intestinale în funcţie de controlul exercitat de vit. D şi PTH

ABSORBŢIA FIERULUI vezi curs sânge – eritrocit !!

Absorbţia vitaminelor

Vitaminele hidrosolubile: B1 B2 B6 PP, H, C, ac. pantotenic, ac. folic

Se absorb prin pinocitoză, co-transport Na+ -dependent

Preponderent în partea sup. a intestinului subţire Excepţie – Vit. B12 se absoarbe în stomac, prin

mecanism activ în prezenţa factorului Castle Vitaminele liposolubile: A, D, E, K Se absorb în prezenţa bilei şi lipidelor Prin mecanism – macrotransport activ Excepţia – Vit. A se absoarbe în abs. bilei

Vitaminele liposolubile (A, D, E, K): se absorb similar lipidelor

Vitaminele hidrosolubile: se absorb prin transport pasiv, cu excepţia:

Vitamina B1: transport activ Na+ dependent Vitamina C: transport pasiv + transport activ Na+

dependent Vitamina B12: complex cu factorul intrinsec –

absorbţie mediată de receptor în ileonul terminal

Functiile ficatului Rezervor saguin Secreţia bilei Neutralizarea substanţelor toxice de origine endo- şi

exogenă Depozitarea glicogenului Conversia galactozei, fructozei şi altor monzaharide în

glucoză Gluconeogeneza hepatică din aminoacizi Sinteza colesterolului, fosfolipidelor şi lipoproteinelor Conversia hidrocarbonaţilor şi proteinelor în grăsimi Sinteza pigmenţilor şi sărurilor biliare

Sinteza proteinelor sângelui şi factorilor sanguni de coagulare

Dezaminarea aminoacizilor, transformarea amoniacului în uree

Depozitarea vitaminelor A, D, B12

Stocarea fierului sub formă combinată cu apoferitina hepatică

Inactivarea hormonilor Excreţia pe cale biliară a unor hormoni, droguri,

substanţe toxice

Flora microbiană intestinală În colonul proximal predomină flora aerobă (fermentează

difinitiv glucidele) În colonul distal se găseşte flora anaerobă (putrefacţia

proteinelor nedigerate → indol, scatol, amoniac) Funcţiile neenzimatice ale microflorei:1. Sinteza şi absorbţia vit. hidrosolubile B1; B2; B12; H; şi

liposolubile - vit K 2. Formarea stercobilinei din bilirubină3. Deconjugarea ac. biliari cu eliminarea ac. dezoxi- şi

litocolic4. Reabsorbţia ac. colic în circuitul hepato-enterohepatic5. Stimularea sintezei de Ig A şi M în cel. limfoide ale

peretelui intestinal6. Asigură integritatea şi morfologia normală a epiteliului

colonului