Bazele anatomo-fiziologice si biochimice ale nutritiei omului

Studiul nutritiei umane necesita cunoasterea principalelor aspecte referitoare pe de o parte la anatomia aparatului digestiv, iar pe de alta parte la fiziologia si biochimia proceselor de digestie, absorbtie si utilizare metabolica a nutrientilor.

Alimentele folosite in alimentatia rationala a omului, avand compozitii chimice complexe, trebuie transformate - in primul rand - in compusi mai simpli din punct de vedere chimic pentru ca ei sa poata trece prin peretii intestinali in sange care sa-i transporte apoi in tot organismul, la nivelul celulelor. Aceste transformari sunt realizate prin digestie si absorbtie. In al doilea rand, odata ajunsi la nivelul celulelor din tesuturi si organe, compusii cu structura chimica mai simpla, rezultati din alimente prin digestie si absorbtie, trebuie sa fie transformati in alti compusi capabili a se integra in constituentii organismului sau a fi degradati, prin alte siruri de transformari, pentru producerea de energie. Ansamblul transformarilor pe care le sufera substantele nutritive rezultate din digestia alimentelor, dupa absorbtie pana ajung componente specifice organismului sau pana cand, prin degradare, elibereaza energie, poarta numele de metabolism.

Aparatul digestiv - este un complex de organe care asigura transformarile fizice si chimice ale alimentelor. Din punct de vedere anatomic aparatul digestiv este format din:

tubul digestiv

glandele anexe

Tubul digestiv apare ca un conduct lung de 10-12 m, care la extremitati

comunica cu exteriorul. Este format din mai multe segmente anatomice diferentiate morfologic si fiziologic (fig 57, pg. 108 din Biologie si fig 2.1 pg 58 - Nutritie umana):

cavitatea bucala;

faringe;

esofag;

stomac;

intestinul subtire;

intestinul gros;

anus.

Glandele anexe ale tractului digestiv care participa la procesele de biotransformare a alimentelor, sunt reprezentate de:

pancreas

ficat

Cavitatea bucala asigura faramitarea si inhibarea alimentelor cu saliva secretata de glandele salivare, in timpul procesului de masticatie, formand bolul alimentar.

In cavitatea bucala se afla asa numitele anexe ale cavitatii bucale: limba, dintii, gingiile si glandele salivare.

Limba, este considerat organul gustului cu un rol important in digestie, participand la masticatie, insalivatia bolului alimentar si deglutitie.

Dintii intervin in procesul de masticatie - prin faramitarea alimentelor. La om dentitia este heterodonta, ceea ce semnifica existenta unor dinti diferiti prin forma si functii, distingandu-se : incisivi (I), canini (C), premolari (P) si molari (M). Dentitia permanenta cuprinde un numar total de 32 dinti; cate 16 dinti pentru fiecare arcada (maxila-superior si mandibula-inferior) - (copii pana in jurul varstei de 7 ani au 20 de dinti in total).

Formula dentara, la adulti, se poate defini astfel:

I = ; C = ; M = ; P = 16 .2 = 32

In cavitatea bucala traiesc numeroase specii de bacterii care transforma zaharurile in acizi organici (acid lactic), marind astfel aciditatea la acest nivel (pH-ul scade de la 6,5 la 5). Cresterea aciditatii favorizeaza solubilizarea mineralelor din compozitia smaltului dintilor si aparitia cariilor dentare.

Glandele salivare sunt reprezentate de trei perechi de glande mari parotide, sublinguale si submaxilare) situate in vecinatatea cavitatii bucale, cu care comunica prin canalele excretoare, la care se adauga numeroase glande mici diseminate in mucoasa bucala. Impreuna produc saliva (1-2 l/zi) care contine o enzima numita ptialina (amilaza salivara), acestea asigurand hidroliza amidonului din hrana pana la fractiuni mai simple. In plus, saliva intervine in inmuierea alimentelor, lubrifierea bolului alimentar cu mucus, favorizand deglutitia (inghitirea) acestuia.

Faringele - face legatura dintre cavitatea bucala si esofag, fiind o ,,raspantie'' pentru caile digestive si respiratorii, deoarece realizeaza, in acelasi timp si legatura dintre fosele nazale si laringe. Sub aspect nutritional, faringele are rol important in deglutitie.

Esofagul - este organul care asigura tranzitul bolului alimentar din faringe spre stomac.

Stomacul - este un organ cavitar (are forma literei J), cu rol preponderent de rezervor intermitent de alimente. Pe de o parte comunica cu esofagul prin orificiul cardia, iar pe de alta parte comunica cu intestinul subtire (duoden) prin orificiul pilor. In apropierea orificiului cardia exista o portiune numita ,, fundul stomacului '' (fundul gastric sau camera cu aer) care nu se umple cu alimente (fig 2.2, pg 66 - Nutritie umana).

Mucoasa gastrica, care prezinta numeroase pliuri, contine o serie de glande care secreta: pepsinogen, acid clorhidric, mucus, care au rol important in procesul digestiei enzimatice a nutrientilor.

Intestinul subtire - este segmentul tractului digestiv (cca 5-6 m lungime), situat intre stomac (orificiul piloric) si intestinul gros (orificiul ileocecal), fiind constituit din 3 segmente distincte sub raport anatomo-fiziologic: duoden, jejun, ileon.

Duodenul este relativ mic (cca. 30 cm) si are forma unei potcoave; in cavitatea aceasta fiind situat pancreasul.

La nivelul duodenului se deschide:

canalul coledoc, care face legatura cu vezica biliara,

canalul pancreatic, care face legatura cu pancreasul.

Astfel bila si sucul pancreatic sunt varsate in duoden, acesta avand un rol important in procesul de digestie a alimentelor.

Jejunul, reprezinta portiunea tubului digestiv, unde se face predilect absorbtia substantelor nutritive digerate, prin vilozitatile intestinale (acestea sunt proeminente conice sau cilindrice care maresc suprafata de absorbtie - numarul acestora este de 5-10 milioane).

Limita dintre jejun si ileon nu este riguros distincta. Si la nivelul ileonului exista vilozitati intestinale, insa sunt mai mici, astfel ca si procesul de absorbtie la acest nivel este mai redus.

Intestinul gros - este ultimul segment al tubului digestiv. Este situat in continuarea intestinului subtire fata de care se deosebeste printr-un calibru (diametru) net superior acestuia, prezenta unor pliuri caracteristice semicirculare, iar mucoasa este lipsita de vilozitatile intestinale, dar contine numeroase celule secretoare de mucus (mai ales ultimele portiuni), acesta favorizand eliminarea materiilor fecale.

Intestinul gros este constituit din trei segmente, caracterizate prin particularitati anatomo-fiziologice: cecul, colonul si rectul. Ultimul segment, rectul, se deschide la exterior prin orificiul anal.

De remarcat este faptul ca in colon exista o flora bacteriana ce contribuie la degradarea alimentelor ramase nedigerate in celelalte segmente intestinale. In acest segment alimentele stationeaza o perioada mai indelungata, fibrele alimentare, in special, fiind supuse actiunii microorganismelor.

Rectul este constituit din doua segmente: unul mai lung si mai larg numit ampula rectala - care stocheaza materiile fecale inainte de eliminare, si unul mai scurt si mai ingust numit canal anal (conduct de evacuare).

In raport cu tubul digestiv se dispun si glandele anexe ale acestuia, respectiv pancreasul si ficatul.

Pancreasul este o glanda anexa a tractului digestiv care din punct de vedere topografic este dispus intre duoden si splina, in apropierea stomacului (fig . ..).

Din punct de vedere histologic, distingem doua zone:

pancreasul exocrin (zona exocrina reprezinta cca. 97-99% din intrega glanda), care secreta sucul pancreatic;

pancreasul endocrin (zona endocrina reprezinta cca. 1-3% din intreaga glanda), produce doi hormoni importanti in mentinerea constanta a glicemiei (insulina-hipoglicemic si glucagonul-hiperglicemiant), precum si o serie de hormoni importanti pentru controlul digestiei (gastrina, pancreozimina, etc).

Produsii de secretie ai pancreasului sunt eliberati prin intermediul unui canal, in duoden.

Ficatul este cea mai mare glanda din corpul uman (cca. 1500 g), care in afara multiplelor roluri metabolice, are si o secretie - bila - care se elimina in perioadele digestive, in duoden. Ficatul este situat in cavitatea abdominala, sub diafragma, cea mai mare parte fiind in jumatatea dreapta a abdomenului (tot pe aceasta parte se afla si vezica biliara) si numai ¼ fiind situat in jumatatea stanga.

Din punct de vedere morfologic, ficatul este format din doi lobi: lobul drept si lobul stang. Unitatea functionala a ficatului este lobul hepatic, care la randul lui este format din celule hepatice (hepatocite), capilare si canaliculi biliari. La nivelul acestora este produsa bila, care in perioadele interdigestive, prin canalul cistic ajunge in vezica biliara, iar in cazul prezentei alimentelor in intestin (mai ales alimente bogate in grasimi), bila, prin canalul coledoc, ajunge in duoden. In secretia biliara se afla acizi biliari care contribuie la emulsionarea grasimilor din hrana, favorizand astfel digestia acestora.

Digestia

Pentru a putea strabate mucoasa digestiva si a intra in procesele metabolice, alimentele trebuie sa fie degradate pana la compusi simpli, lipsiti de specificitate (aminoacizi, monozaharide si acizi grasi). Aceste transformari sunt rezultatul actiunii succesive a unor multiple sisteme enzimatice prezentate in sucurile digestive, in timpul inaintarii lente a continutului pe traiectul digestiv. Enzimele participante la digestia alimentelor prezinta o inalta specificitate, in sensul ca fiecare enzima este capabila sa catalizeze degradarea in produse mai simple numai a unei singure substante, sau numai a unui grup de substante din aceeasi categorie. Spre exemplu, o enzima care catalizeaza degradarea grasimilor (lipoze) nu poate cataliza si degradarea glucidelor sau a proteinelor.

Timpul relativ scurt cat stau alimentele in gura, permite mai ales, prelucrarea lor mecanica prin masticatie si impregnarea cu saliva. Masticatia alimentelor se realizeaza la nivelul cavitatii bucale contribuie la formarea bolului alimentar si favorizeaza procesele de digestie propriu-zisa, deoarece prin fragmentarea particulelor alimentare mareste suprafata lor de contact cu enzimele digestive.

Prin imbibarea bolului alimentar cu saliva, acesta este impregnat cu amilaza (ptialiva), enzima prezenta in saliva, care asigura degradarea amidonului pana la stadiul de dextrine si maltoza.

Dupa masticatie, sub control voluntar, prin inghitire, hrana trece in faringe. Mai departe, trecerea bolului alimentar din faringe in esofag, de aici in stomac si apoi in intestin, se realizeaza involuntar, prin peristaltism (miscarea ondulatorie asemanatoare mersului de sarpe).

Digestia alimentelor, inceputa in gura, continua la nivelul stomacului sub actiunea sucului gastric, secretat de celulele mucoasei gastrice.

Sucul gastric este format din:

acid clorhidric;

numeroase enzime hidrolitice:

pepsina, care este secretata sub forma inactiva (pepsinogen), fiind activata in stomac sub actiunea acidului clorhidric. Pepsina transforma proteinele in peptide.

labfermentul - intalnita mai ales la sugari si are rol in coagularea laptelui in stomac.

lipoza, are importanta mai mare la sugari, scindand grasimile emulsionate (lapte, ou).

mucusul gastric, are rolul de a proteja mucoasa gastrica de efectele nocive care se pot manifesta prin autodigestie si la care pot participa pepsina si acidul clorhidric.

Alimentele raman in stomac timp de 1-4 ore (in functie de natura hranei), timp in care sufera in principal, procese de degradare a proteinelor (tabel . ., tabel 2.1, pg 51, Totul despre alimentatia sanatoasa).

Rezultatul digestiei gastrice este formarea unui produs semilichid-acid numit chim gastric, care prin peristaltism, paraseste stomacul si trece in intestinul subtire (de obicei trecerea substantelor din stomac in intestinul subtire se face intr-o anumita ordine: mai intai trec zaharurile, in al doilea rand proteinele si apoi grasimile).

Odata ce produsele de digestie (chimul gastric) ajung in duoden (intestinul subtire) se declanseaza secretia sucului pancreatic si a bilei.

Sucul pancreatic (produs de pancreasul exocrin) neutralizeaza aciditatea produsului de digestie venit din stomac si in acelasi timp continua procesele de digestie datorita enzimelor pe care le contine:

- amilaza pancreatica (are activitate mai intensa decat amilaza salivara), hidrolizeaza amidonul pana la stadiul de zaharide (maltoza, dextrine, etc);

lipoza pancreatica, hidrolizeaza grasimile neutre in glicerol si acizi grasi;

enzime proteolitice (tripsina, chimiotripsina, carboxipeptidaze, elastoza), scindeaza proteinele neatacate in stomac si polipeptidele pana la stadiul de peptide mici.

Bila este secretata permanent de catre ficat in cantitate de 500-700 ml/zi, care in timpul mesei este eliminata direct in duoden, iar intre mese se acumuleaza in vezica biliara, unde prin absorbtia apei se concentreaza, iar in timpul mesei este eliminata in duoden. Bila, desi nu contine enzime, are rol important in digestia lipidelor, datorita sarurilor biliare care reduc tensiunea superficiala a grasimilor, determinand emulsionarea acestora. Astfel este favorizata actiunea lipozelor.

In afara de bila si sucul pancreatic, in digestia intestinala a alimentelor intervine si sucul intestinal secretat de glandele din mucoasa duogenului. Sucul intestinal contine:

mucus;

bicarbonat, care contribuie la neutralizarea aciditatii chimului gastric;

peptidaze intestinale, care degradeaza peptidele pana la stadiul de aminoacizi absorbabili;

enzime glicolitice, care descompun diglucidele in monoglucide;

lipoza intestinala, intervine in transformarea lipidelor in compusi mai simpli.

Se poate conchide ca sucul intestinal asigura continuitatea digestiei proteinelor, glucidelor si lipidelor din chimul gastric.

La nivelul intestinului gros, au loc doar mici modificari ale produsilor nedigerati pana la acest nivel. Astfel, sub actiunea microflorei specifice din colon, are loc degradarea partiala a celulozei si hemicelulozei (cu formarea de indol, scatol, amoniac etc), precum si sinteza anumitor vitamine din complexul B si vitamina K.

La acest nivel prin resorbtia apei si a unor electroliti si secretia de mucus se constituie materiile fecale, care sunt formate din partile nedigerabile si nedigerate ale alimentelor consumate. In alimentatia rationala a omului trebuie acordata o atentie deosebita fibrelor alimentare provenite din fructe, legume si cereale integrate, deoarece acestea stimuleaza peristaltismul intestinal si micsoreaza astfel perioada de tranzit a alimentelor prin tubul digestiv. Scaderea consumului de fibre alimentare (prin rafinarea fainii de cereale, lipsa consumului de legume si fructe proaspete) favorizeaza constipatia, dezvoltarea bacteriilor patogene si de putrefactie in intestin, creste frecventa bolilor intestinale, a cancerului de colon, a apendicitei, etc.

Absorbtia - este procesul prin care produsii simpli, rezultati din digestie si trec in circulatia sangvina. Absorbtia anumitor constituenti se poate realiza la nivelul stomacului (apa, cloruri, alcool, etc.), precum si la nivelul colonului (apa si electroliti), insa principalul loc de absorbtie a substantelor nutritive este intestinul subtire, mai ales duodenul, fiind facilitata de vilozitatile intestinale.

Absorbtia substantelor nutritive se realizeaza sub forma de glucoza in cazul zaharurilor si polizaharurilor, aminoacizi in cazul proteinelor si acizi grasi si glicerina in cazul grasimilor.

Absorbtia acizilor grasi este posibila numai dupa ce acesti constituenti se combina cu sarurile biliare, formand micelii hidrosolubile. Este de mentionat faptul ca acizii grasi cu mai putin de 10-12 atomi de C (cu lant scurt) trec direct in sangele portal si sunt transportati in stare libera (neesterificati) in timp ce acizii grasi cu un numar mai mare de atomi de C, dupa absorbtie se esterifica si transforma in trigliceride.

Absorbtia vitaminelor se face diferit, in functie de solubilitatea lor. Vitaminele hidrosolubile (grupul vitaminelor B si vitamina C) se reabsorb rapid in timp absorbtia vitaminelor liposolubile (vitamina A, D, E, K, si F) se face numai in prezenta sarurilor biliare si a lipazei pancreatice.

Dintre substantele nutritive, cel mai usor si mai repede se digera si absorb glucidele, iar cel mai greu grasimile.

Digestia alimentelor si absorbtia nutrientilor, desi prezentate foarte pe scurt, sugereaza totusi complexitatea acestor procese. Pastrarea unui program de hranire la ore relativ fixe, cu mese repartizate echilibrat, ajuta foarte mult la asigurarea unei digestii si absorbtii optime, influentand favorabil si eliminarea reziduurilor.

Ansamblul transformarilor pe care le sufera substantele absorbite pana la stadiul de constituenti tisulari sau produsi de degradare cu efect energetic, poarta numele de metabolism. Deci, procesele metabolice se pot desfasura in sensul biodegradarii sau biosintezei compusilor chimici din organism, distingandu-se doua faze ale metabolismului: catabolismul si anabolismul.

Catabolismul - este reprezentat de totalitatea proceselor de biodegradare fiziologica a substantelor nutritive provenite din alimente. Acestea pot fi degradate pana molecule mai mici, cum ar fi: aminoacizi, acid lactic, glicerol, uree, CO₂, NH₃, etc. In procesele catabolice se elibereaza energie chimica din biomoleculele supuse degradarii, iar aceasta energie este conservata sub forma de ATP, care asigura ulterior si transportul.

Anabolismul - reprezinta totalitatea proceselor de biosinteza fiziologica care conduc la formarea biomoleculelor proprii organismului. In aceasta faza se sintetizeaza compusi ca: proteine, folosind ca precursori aminoacizii rezultati in timpul catabolismului; polizaharide din monoglucide, lipide din acizi grasi si glicerol, insa pot fi incriminate si reactii biochimice mult mai complexe.

Toti constituientii organismului se afla intr-o continua stare dinamica: se disloca prin reactii catabolice si se construiesc la loc, prin reactii anabolice.

Cele doua faze ale metabolismului (catabolismul si anabolismul) au loc simultan. Reactiile chimice specifice metabolismului sunt catalizate de un vast echipament enzimatic, numeroase vitamine si minerale.

Precizarile facute in acest subcapitol referitoare la anatomia tubului digestiv, digestie, absorbtie si metabolism, permit numai o conturare cu totul generala a proceselor implicate in transformarea alimentelor in compusi chimici proprii organismului uman si energia necesara acestuia. In realitate, aceste transformari sunt mult mai complexe, ele fiind bine cunoscute, lamurind pe deplin rolul alimentatiei in mentinerea sanatatii si bunei functionari a organismului.