Tratto gastrointestinale 3: duodeno, fegato e pancreas

Introduzione

La parte 1 e la parte 2 della nostra serie sul tratto gastrointestinale (GI) hanno esaminato il ruolo della bocca, dellesofago e dello stomaco nella digestione meccanica e chimica. Questa terza parte della serie copre lanatomia e la funzione del duodeno – il primo segmento dellintestino tenue – e il ruolo dei due principali organi accessori della digestione, il fegato e il pancreas. Descrive anche le patologie comuni che colpiscono queste parti del tratto gastrointestinale.

Anatomia del duodeno

Il duodeno (Fig 1) è a forma di U e lungo circa 25-38 cm (Lopez e Khorasani-Zadeh, 2019). Consiste di quattro regioni:

• Regione superiore: unarea superiore allargata di circa 2 cm chiamata bulbo duodenale, che continua lo sfintere pilorico ed è collegata al fegato dal legamento epatoduodenale;
• Regione discendente: si estende verso il basso nella cavità addominale dalla flessione duodenale superiore; a metà circa si trova la papilla duodenale maggiore, il punto di ingresso del dotto biliare comune e del dotto pancreatico, che si fondono prima di entrare nel duodeno. Lingresso della bile e del succo pancreatico nel duodeno è regolato da un piccolo anello di muscoli, lo sfintere di Oddi;
• Regione orizzontale o trasversale: la sezione più grande del duodeno (lunga 10-12 cm) e il area principale di assorbimento minerale;
• Regione ascendente: questa passa leggermente verso lalto nella cavità addominale prima di connettersi al digiuno alla flessione duodeno-digiunale.

Il duodeno è principalmente una regione di digestione chimica. Riceve secrezioni dal fegato e dal pancreas e la sua mucosa contiene un gran numero di cellule che producono muco (calice) e ghiandole di Brunner, che secernono un fluido acquoso ricco di muco e ioni bicarbonato. Come nello stomaco (vedi parte 2), il muco funge da barriera protettiva contro lautodigestione e lubrifica il passaggio del chimo.

Il rivestimento della mucosa del duodeno contiene anche cellule epiteliali colonnari alte e si estende in pieghe circolari e proiezioni simili a dita (villi), che aumentano la superficie per lassorbimento dei nutrienti. Tuttavia, lassorbimento dei nutrienti non è la specialità del duodeno e si verifica principalmente più in basso nellintestino tenue nel digiuno e nellileo, dove i villi sono più lunghi, più numerosi e si trovano a maggiore densità.

Produzione di ormoni nel duodeno

Lo sfintere pilorico, che separa lo stomaco e il duodeno, si apre periodicamente per rilasciare piccole porzioni di chimo acido (vedi parte 2). Questo improvviso aumento dellacidità stimola il rilascio di diversi ormoni tra cui:

• Secretina;
• Colecistochinina;
• Polipeptide inibitorio gastrico (GIP);
• Peptide intestinale vasoattivo (VIP).

Secretina

La secretina, un ormone peptidico composto da 27 amminoacidi, viene secreta dalle cellule S enteroendocrine del duodeno e del digiuno.Stimola la produzione e il rilascio di ioni bicarbonato da parte del pancreas; questi si accumulano nel succo pancreatico, conferendogli un pH alcalino di circa 8-8,6. Neutralizzare lacidità del chimo previene il danneggiamento della mucosa nelle sezioni successive del tratto gastrointestinale e fornisce un pH favorevole allattività degli enzimi pancreatici (Jun et al, 2016).

Colecistochinina

La colecistochinina (CCK) esiste in varie forme con un numero di amminoacidi compreso tra quattro e 83. Viene rilasciata dalle cellule I enteroendocrine del duodeno e del digiuno. Come spiega Rehfeld (2017), CCK:

• Inibisce lo svuotamento gastrico;
• Aiuta a prevenire il riempimento eccessivo del duodeno;
• Stimola la produzione di enzimi pancreatici;
• Stimola la contrazione della parete muscolare liscia della cistifellea, spingendola a rilasciare la bile;
• Rilassa lo sfintere di Oddi, consentendo il rilascio della bile e del succo pancreatico nel duodeno ;
• Migliora lattività delle ghiandole di Brunner, aumentando la loro produzione di secrezioni ricche di bicarbonato;
• Riduce le sensazioni di fame, insieme ad altri ormoni come il polipeptide pancreatico.

Polipeptide inibitorio gastrico

Sintetizzato dalle cellule K enteroendocrine del duodeno e del digiuno, il GIP è un polipeptide contenente circa 42 amminoacidi. Come suggerisce il nome, GIP inibisce il rilascio delle secrezioni gastriche nello stomaco, aiutando a evitare danni allintestino tenue. Promuove anche il rilascio di insulina da parte delle cellule beta del pancreas (Pederson e McIntosh, 2016).

Peptide intestinale vasoattivo

VIP è un neuropeptide costituito da 28 amminoacidi e prodotto dalle cellule nervose in tutto il tratto GI. Il suo ruolo è scarsamente compreso ma si pensa che regoli la composizione del succo pancreatico e della bile, così come il flusso sanguigno nel tessuto intestinale. Tuttavia, il VIP ha anche effetti al di fuori del tratto gastrointestinale: induce vasodilatazione periferica, abbassando così la pressione sanguigna, aumentando la forza della contrazione miocardica. Si ritiene inoltre che svolga un ruolo nella regolazione delle risposte immunitarie (Igarashi et al, 2011).

Digestione chimica nel duodeno

La digestione chimica nel duodeno si basa sulle secrezioni del due principali organi accessori del tratto gastrointestinale, il:

• Fegato, che produce la bile;
• Pancreas, che produce succo pancreatico.

Bile e succo pancreatico vengono mescolati e scaricati nel duodeno ogni volta che lo sfintere di Oddi si apre sotto linfluenza di CCK.

Produzione di fegato e bile

Il fegato è il più grande organo interno del corpo umano; pesa circa 1,3 kg nelle donne e 1,8 kg negli uomini. Situato nel quadrante in alto a destra delladdome, appena sotto il diaframma, ha oltre 500 funzioni documentate. Il suo ruolo principale nella digestione è la produzione di bile, che viene concentrata e immagazzinata nella cistifellea (Fig 2). In una persona sana, il fegato rilascia ogni giorno circa 600 ml di bile nel duodeno. Questo viene fatto in piccole quantità quando la cistifellea si contrae in risposta a CCK (Hundt et al, 2019).

La bile è un fluido verde giallastro che contiene principalmente:

• Acqua;
• Sali biliari, inclusi sodio taurocolato e sodio glicocolato;
• Colesterolo;
• Fosfolipidi;
• Pigmenti biliari bilirubina e biliverdina, che derivano dalla degradazione degli eritrociti.

I sali biliari svolgono un ruolo importante nella digestione chimica nel duodeno. Abbassano la tensione superficiale dei grandi globuli di grasso, facendoli collassare in goccioline più piccole (Fig 3). Questo processo è chiamato emulsificazione, poiché crea unemulsione di minuscole goccioline di grasso con una superficie maggiore per la successiva scomposizione da parte degli enzimi di digestione dei grassi (lipasi). La digestione dei grassi da parte della bile e delle lipasi consente anche un efficiente assorbimento di vitamine liposolubili come le vitamine A, D, E e K.

Produzione di pancreas e succo pancreatico

Il pancreas è una piccola ghiandola allungata lunga circa 15 cm e del peso di circa 110 g ; si trova nellansa del duodeno ed è coperto dalla porzione inferiore dello stomaco (Fig 2). Il pancreas è un organo importante nei sistemi endocrino e digerente, che svolge un ruolo chiave sia nella regolazione dei livelli di glucosio nel sangue che nella digestione.

La porzione endocrina del pancreas è costituita da minuscoli ammassi di cellule chiamate isole di Langerhans, che produce diversi ormoni chiave coinvolti nel controllo dei livelli di zucchero nel sangue e nella regolazione dellappetito.

La porzione digestiva del pancreas, o pancreas esocrino, occupa circa l80% della massa dellorgano. Consiste di migliaia di acini, piccole strutture simili a bacche che secernono succo pancreatico in minuscoli condotti.Questi si connettono e alla fine si fondono prima di scaricare le loro secrezioni nel dotto pancreatico centrale, che a sua volta si fonde con il dotto biliare comune prima di entrare nel duodeno in corrispondenza della papilla duodenale maggiore (Fig 2).

Circa 1-2,5 litri di il succo pancreatico viene prodotto ogni giorno da un pancreas adulto. Come spiegato da Agrawal e Aoun, (2014), il succo pancreatico è costituito principalmente da:

• Acqua;
• Ioni bicarbonato;
• Enzimi pancreatici.

Uno dei suoi ruoli chiave è neutralizzare lacidità del chimo che esce dallo stomaco. Ciò è essenziale per prevenire lautodigestione e lulcerazione delle sezioni successive del tratto gastrointestinale.

Pancreas e produzione di enzimi pancreatici

Oltre al succo pancreatico, il pancreas produce anche diversi enzimi che continuano, nel duodeno, la digestione chimica iniziata nella bocca e nello stomaco.

Lipasi pancreatica
La lipasi pancreatica è la più attiva delle lipasi intestinali. Come le lipasi salivari e gastriche (vedi parte 1 e parte 2), scompone i grassi trigliceridi in acidi grassi e glicerolo, agendo principalmente sulle goccioline di grasso emulsionato create dai sali biliari. Per la massima attività sulle goccioline di grasso, la lipasi pancreatica richiede la presenza della piccola proteina coenzima colipasi, che è essa stessa prodotta dal pancreas (Ross et al, 2013).

Farmaci dimagranti come orlistat inibisce la lipasi pancreatica, riducendo così la digestione e lassorbimento dei grassi. Si dice che Orlistat riduca lassorbimento dei grassi alimentari fino al 30%. Tuttavia, luso di tali farmaci è spesso associato a effetti collaterali come gonfiore addominale e diarrea, poiché i grassi non digeriti si raccolgono nel colon e lo irritano (Qi, 2018; Al-Suwailem et al, 2006).

Amilasi pancreatica
La digestione dei carboidrati inizia in bocca con lamilasi salivare (vedi parte 1). Come lamilasi salivare, lamilasi pancreatica attacca i legami glicosidici tra le molecole di glucosio adiacenti nei polisaccaridi, scomponendo lamido in maltosio. Poiché catalizza la digestione dellamido nel lume del duodeno (allinterno dello spazio del duodeno), è anche chiamata amilasi luminale (Williams, 2019).

Lamilasi pancreatica può funzionare su un ampio intervallo di pH da neutro ad alcalino . Le amilasi sono più efficienti in un ambiente con un pH da neutro ad alcalino. Lattività dellamilasi salivare rallenta nellambiente acido dello stomaco, ma la digestione enzimatica dei carboidrati riprende nellambiente alcalino del duodeno.

Proteasi pancreatiche

La digestione delle proteine inizia in lo stomaco, dove la pepsina attacca i legami peptidici di grandi molecole, scomponendo le proteine in catene più piccole di amminoacidi chiamati polipeptidi (vedi parte 2). La fase successiva della digestione delle proteine si basa su diverse proteasi pancreatiche:

• Tripsina;
• Chimotripsina;
• Carbossipeptidasi;
• Elastasi .

La tripsina è la principale proteasi presente nel succo pancreatico. Per evitare lautodigestione e danni agli acini e ai dotti pancreatici, viene inizialmente secreto come tripsinogeno precursore inattivo (o zimogeno). Una volta nel lume duodenale, il tripsinogeno viene convertito in tripsina dallazione dellenzima enteropeptidasi (o enterokinase), che è prodotto dalle cellule della mucosa del duodeno e del digiuno. La tripsina catalizza quindi lattivazione degli altri zimogeni pancreatici nelle loro forme attive chimotripsina, carbossipeptidasi ed elastasi (Goodman, 2010).

La carbossipeptidasi – una esopeptidasi – catalizza la rimozione di singoli amminoacidi dalle estremità delle proteine e molecole polipeptidiche, riducendone gradualmente la lunghezza. La tripsina, la chimotripsina e lelastasi – tutte endopeptidasi – attaccano i legami peptidici nelle porzioni centrali delle proteine e dei polipeptidi. Ciò si traduce nella generazione di catene più piccole di amminoacidi chiamati peptidi (Fig 4), che vengono successivamente digeriti nel digiuno e nellileo dallazione della peptidasi intestinale (vedi parte 4).

Nucleasi pancreatiche
Tutto il cibo consumato dagli esseri umani proviene da piante, animali e funghi o fonti batteriche. Poiché tutte le cellule, qualunque sia la loro origine, contengono acido desossiribonucleico (DNA) e acido ribonucleico (RNA), il corpo umano può digerirli scomponendoli nei loro mattoni, chiamati nucleotidi. Il DNA è composto da quattro basi nucleotidiche principali: adenina, citosina, guanina e timina; LRNA ha le stesse basi, tranne per il fatto che la timina è sostituita dalluracile (Knight e Andrade, 2018).

Il succo pancreatico contiene le nucleasi pancreatiche DNasi e RNasi, enzimi che scompongono DNA e RNA (VanPutte et al, 2017). La digestione degli acidi nucleici consente ad alcune delle basi nucleotidiche di essere riciclate e utilizzate come elementi costitutivi per la sintesi del DNA umano durante la divisione cellulare e per lRNA durante il processo di trascrizione che precede la sintesi proteica.

Assorbimento di minerali nel duodeno

Il duodeno è principalmente dedicato alla digestione, ma la presenza di villi corti in numero relativamente piccolo indica che anche qui avviene lassorbimento di alcuni nutrienti. Piccole quantità di zuccheri, amminoacidi e grassi, ma grandi quantità di minerali (ferro, calcio, fosforo e oligoelementi di zinco e rame) vengono assorbite nel duodeno (Kiela e Ghishan, 2016). I pazienti che hanno avuto unulcerazione estesa o un cancro che ha richiesto la rimozione di tutto o parte del duodeno potrebbero dover assumere integratori minerali per compensare il ridotto assorbimento di minerali.

Problemi comuni

Duodenale ulcerazione

“ulcera peptica” è un termine generico usato per descrivere le ulcere nello stomaco o nel duodeno. Le ulcere gastriche e duodenali venivano attribuite allo stress e alla cattiva alimentazione – in particolare al consumo di cibi grassi e piccanti – ma ora è accettato che linfezione da Helicobacter pylori sia il principale fattore precipitante (vedi parte 2). Luso di farmaci antinfiammatori non steroidei aumenta significativamente il rischio di ulcere peptiche (Kaur et al, 2012).

I sintomi delle ulcere gastriche e duodenali sono molto simili. I pazienti spesso sperimentano un bruciore dolore epigastrico, spesso descritto come “rosicchiare”, e possono indicare la sua posizione. Alcuni con ulcere duodenali provano dolore a stomaco vuoto o si verificano due o tre ore dopo il consumo di cibo, che corrisponde ai tempi di svuotamento gastrico. Tuttavia, lunico modo per individuare unulcera peptica con assoluta certezza è visualizzarla, di solito tramite endoscopia.

Le ulcere duodenali devono essere trattate a causa del rischio di perforazione e di complicanze potenzialmente letali come peritonite e sepsi . Come per le ulcere gastriche (vedere parte 2), il trattamento si basa sulla combinazione di un inibitore della pompa protonica per ridurre la secrezione acida dello stomaco e due antibiotici per sradicare linfezione da H. pylori (tripla terapia) (Narayanan et al, 2018).

Calcoli biliari

I calcoli biliari sono una delle patologie più comuni del tratto gastrointestinale, che di solito si formano a seguito del consolidamento dei sali biliari e del colesterolo. Molte persone hanno, nella cistifellea, una raccolta di depositi granulosi simili a sabbia bagnata, noti come fanghi biliari. Nel tempo, il particolato può aggregarsi per formare calcoli biliari. Molti libri di testo citano le “cinque F” – femmina, discreta, grassa, quaranta e fertile – come i principali fattori di rischio per lo sviluppo di calcoli biliari, ma questi criteri sono ora considerati indicatori di rischio scadenti. Tuttavia, essere donne, essere sovrappeso ed essere di mezza età sono fattori di rischio riconosciuti.

Molte persone che hanno calcoli biliari non ne sono consapevoli, poiché di solito non causano sintomi a meno che non iniziano a uscire dalla bile Vescica urinaria. Ogni anno, circa il 2-4% delle persone con calcoli biliari presenta sintomi (Gurusamy e Davidson, 2014). La colica biliare – il dolore associato ai calcoli biliari – di solito si verifica quando i calcoli biliari lasciano la cistifellea e iniziano a grattarsi lungo i dotti biliari altamente innervati. Di solito si manifesta nel quadrante in alto a destra e comunemente si irradia alla schiena, in particolare intorno alla scapola destra. La colica biliare, descritta come dolorosamente dolorosa, con episodi della durata tipica di 1-5 ore, è spesso associata a nausea, vomito e gonfiore. Il dolore è così intenso che spesso sono necessari oppioidi per alleviarlo.

Un calcolo biliare bloccato nel dotto biliare può portare a ittero ostruttivo. I due pigmenti biliari bilirubina e biliverdina si accumulano nel fegato e si riversano nel sangue, facendo sì che lurina sia di colore scuro. Alla fine trasformano la pelle e la sclera (il bianco degli occhi) nel colore giallo-verdastro tipico dellittero.

Nei pazienti che hanno calcoli biliari asintomatici, lattesa vigile è solitamente lapproccio da adottare , mentre il National Institute for Health and Care Excellence (2014) raccomanda la rimozione della cistifellea (colecistectomia) per coloro che presentano sintomi; questo di solito viene fatto mediante laparoscopia (Gurusamy e Davidson, 2014).

I pazienti a cui è stata asportata la cistifellea sono meno efficienti quando si tratta di digerire i grassi; ciò significa che il grasso non digerito viene trasferito nellintestino crasso, dove può irritare la mucosa. Questi pazienti sono suscettibili a diarrea ricorrente con abbondanti quantità di feci maleodoranti, di colore chiaro e oleose (steatorrea).

Pancreatite

La pancreatite è uninfiammazione del pancreas che può portare a cicatrici permanenti e danni strutturali ai tessuti molli e complicazioni potenzialmente letali. La pancreatite acuta è comunemente causata da calcoli biliari che hanno viaggiato lungo il dotto biliare comune e sono rimasti intrappolati in una posizione in cui ostruiscono il dotto pancreatico. Il succo pancreatico rimane intrappolato nel pancreas e gli enzimi pancreatici possono iniziare a digerire il tessuto pancreatico interno, provocando grave infiammazione e dolore.

La pancreatite acuta può anche essere causata da un consumo eccessivo di alcol ed è particolarmente associata al binge drinking. Il meccanismo esatto non è chiaro, ma si ritiene che lalcol possa attivare gli enzimi pancreatici mentre sono ancora nel pancreas, portando allautodigestione e allinfiammazione. La pancreatite si riscontra spesso anche nei pazienti con fibrosi cistica e può essere scatenata da alcuni farmaci, come lantibiotico tetraciclina.

I sintomi della pancreatite sono simili a quelli dei calcoli biliari, con dolore addominale superiore che si irradia alla schiena . Il dolore spesso peggiora dopo aver mangiato e può essere associato a febbre. Alcuni pazienti provano sollievo quando si piegano in avanti. La maggior parte dei casi di pancreatite lieve si risolverà ei sintomi scompaiono gradualmente dopo circa una settimana. Tuttavia, i casi gravi richiedono spesso il ricovero ospedaliero, possibilmente in ununità ad alta dipendenza, e oppioidi per alleviare il dolore. Anche con il trattamento, la pancreatite acuta ha una mortalità complessiva di circa il 10-15%, che sale al 30-40% nei pazienti con malattia grave (Meher et al, 2015).

La pancreatite acuta non risolta può trasformarsi in cronica pancreatite, più spesso osservata in pazienti con dipendenza da alcol. Questo è caratterizzato non solo da dolore cronico, ma anche da infiammazione a lungo termine del pancreas che può portare a fibrosi tissutale progressiva a seguito della deposizione di tessuto cicatriziale collagene. La pancreatite cronica può danneggiare sia il pancreas esocrino che quello endocrino; quando più del 90% del pancreas esocrino viene distrutto, si sviluppa uninsufficienza esocrina pancreatica (PEI) e la normale digestione non può più avvenire. La PEI si manifesta più frequentemente come una cattiva digestione dei grassi che porta alla steatorrea.

Circa il 50% dei pazienti con pancreatite cronica presenta anche danni significativi al pancreas endocrino e una progressiva perdita delle isole pancreatiche, che può portare al diabete ( Pham e Forsmark, 2018). Una cattiva digestione dei grassi, che sia dovuta a PEI, malattia della cistifellea o colecistectomia, può compromettere lassorbimento delle principali vitamine liposolubili, quindi i pazienti potrebbero dover assumere integratori per evitare carenze.

Cancro al pancreas

Ogni anno, a circa 8.800 persone viene diagnosticato un cancro al pancreas, che causa circa il 5,2% dei decessi per cancro nel Regno Unito. È il più mortale dei tumori comuni, con tassi di sopravvivenza a cinque anni inferiori al 5% (Pancreatic Cancer UK, 2015). Si prevede che il cancro al pancreas supererà il cancro al seno come quarta causa più comune di morte per cancro entro il 2030 (Pancreatic Cancer UK, 2015). Letà è il principale fattore di rischio e la maggior parte dei casi viene diagnosticata dopo i 50 anni. I fattori di rischio modificabili includono il fumo, lobesità e linattività.

Circa il 95% dei tumori pancreatici insorge nel pancreas esocrino. Il restante 5% colpisce il pancreas endocrino; sono generalmente meno aggressivi e hanno una prognosi migliore. I sintomi associati al cancro del pancreas non sono solitamente presenti fino a quando la malattia non è abbastanza avanzata; includono perdita di peso inaspettata, fastidio e / o dolore addominale, steatorrea, nausea e, a volte, diabete.

Il cancro al pancreas viene solitamente trattato con un intervento chirurgico, che può essere curativo (se il tumore viene scoperto precocemente) o palliativo. Molti pazienti possono anche sottoporsi a chemioterapia o radioterapia con lobiettivo di ridurre le dimensioni del tumore (Kleeff et al, 2016). Trattamenti mirati specificamente alle cellule tumorali pancreatiche sono stati recentemente sviluppati ma non sono ancora ampiamente disponibili (Amanam e Chung, 2018).