Metabolismo glucidico: digestione e assorbimento

Il sistema gastrointestinale è la via d'ingresso delle sostanze energetiche, delle vitamine, dei minerali e dei liquidi.

Le proteine, i grassi e i carboidrati vengono scissi (digeriti) in unità assorbibili, principalmente nel tratto del tenue.

I prodotti della digestione, come pure le vitamine, i minerali e i liquidi, attraversano la mucosa ed entrano nella linfa o nel sangue (assorbimento).

La digestione delle principali sostanze alimentari rappresenta un processo ordinato, implicante l'azione di un gran numero di fattori chimici ed enzimi.

Di questi, alcuni si trovano nel secreto delle ghiandole salivari e gastriche, e nella porzione esocrina del pancreas, nei succhi biliari e nella membrana delle cellule del tenue.

L'azione degli enzimi è favorita dall'HCl secreto dallo stomaco e dalla bile secreta dal fegato.

Le sostanze passano dal lume del tubo gastrointestinale al sangue circolante per diffusione, per trasporto attivo, per «trazione da parte del solvente» e per pinocitosi.

Nell'uomo, le cellule del digiuno agiscono come se presentassero dei pori di 0,75 nm di diametro, quelle dell'ileo, dei pori di 0,35 nm di diametro.

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Carboidrati: quali sono?

Monosaccaridi

I monosaccaridi sono sostanze cristalline, di colore bianco caratterizzate da sapore dolce, sono solubili in acqua e insolubili nei solventi organici.

In relazione alle funzioni biologiche che svolgono, i più importanti monosi sono il glucosio, il galattosio, il fruttosio ed il mannosio, appartenenti al
gruppo degli esosi (6 atomi di carbonio) ed il ribosio, il desossiribosio e lo xilosio, che appartengono invece al gruppo dei pentosi (5 atomi di carbonio).

Glucosio

E' senza dubbio il glucide maggiormente rappresentato nel mondo animale e nel mondo vegetale.

Si trova libero nella frutta e nella verdura e costituisce il principale nutriente, a rapida utilizzazione, per tutte le cellule dell'organismo umano.

Le piante lo sintetizzano a partire da acqua e anidride carbonica in presenza di luce solare attraverso il meccanismo di fotosintesi.

Gli animali lo utilizzano invece come fonte principale di energia ed anche per la sintesi di molecole complesse.

Fruttosio

E' molto diffuso nel mondo vegetale, in particolare nella frutta, in concentrazione maggiore rispetto al glucosio.

Nel sangue umano è presente solo in tracce, dove è gran parte convertito, nelle cellule epatiche ed intestinali, in glucosio.

Ha un potere dolcificante nettamente superiore rispetto agli altri zuccheri.

Galattosio

Libero è presente solo in alcuni frutti, ma la sua importanza è come costituente degli oligosaccaridi (lattosio) e polisaccaridi.

Nel nostro organismo viene metabolizzato dopo essere stato trasformato in glucosio.

Disaccaridi

Costituiscono la classe nutrizionalmente più importante.

Tra questi vale la pena ricordare:

Lattosio

E' contenuto nel latte dei mammiferi in diverse concentrazioni: nel latte materno al 6%, nel latte vaccino al 4%.

E' costituito da una molecola di galattosio unita a una di glucosio. E' il meno dolce e il meno solubile di tutti gli zuccheri.

Saccarosio

E' lo zucchero maggiormente rappresentato e che è abitualmente usato come ingredienti in molti prodotti alimentari; si ottiene industrialmente dalla canna da zucchero o dalla barbabietola.

In natura si trova nella frutta matura e in molti ortaggi. Dal punto di vista chimico è costituito da una molecola di Glucosio unita a una di fruttosio.

Oligosaccaridi

Gli oligosaccaridi sono glucidi formati dall'unione di un numero relativamente esiguo di monosaccaridi (dalle 3 alle 10 unità di zuccheri semplici).

Esempi di oligosaccaridi sono invece dati dal maltotriosio e dai frutto-oligosaccaridi.

Il primo deriva dalla digestione dell'amido ed è costituito da tre monomeri di glucosio tenuti insieme da legami di tipo α 1-4.

I fruttooligosaccaridi (FOS), sempre di origine vegetale, sono invece costituiti prevalentemente da unità di D-fruttosio unite mediante legami β-glicosidici (1-2).

Stachiosio, verbascosio e raffinosio sono altri oligosaccaridi piuttosto comuni nel mondo vegetale; il raffinosio è un trisaccaride (glucosio, fruttosio e galattosio), mentre lo stachiosio (glucosio, galattosio, galattosio, fruttosio) e il verbascosio (galattosio, galattosio, glucosio, fruttosio) sono dei tetrasaccaridi.

Questi oligosaccaridi sono contenuti nei legumi e sono responsabili di flatulenza, in quanto indigeribili e inassorbibili per l'uomo, ma fermentabili a livello del crasso dalla flora microbica residente.

Altri oligosaccaridi, favoriscono la crescita di batteri intestinali simbionti, utili per promuovere la salute dell'intero organismo; questi oligosaccaridi sono definiti prebiotici.

Polisaccaridi

Sono la riserva energetica di piante e animali e trovano in genere depositati sotto forma di granuli. Tra i più importanti vanno menzionati:

Amido

E' la riserva energetica di piante ed è costituito da due polimeri, uno lineare: l'amilosio e l'altro ramificato: l'amilopectina.

L'amido è attaccato dall'amilasi, enzima presente nel nostro apparato digerente che riduce l'amido prima in destrine lineari e successivamente in maltosio (disaccaride formato da due molecole di glucosio) e isomaltosio.

Glicogeno

E' il corrispettivo animale dell'amido. L'organismo ne contiene circa 350 g localizzati principalmente nel fegato e nei muscoli.

E' un polimero del glucosio ma ha scarsa importanza alimentare poiché è rapidamente degradato a glucosio e acido lattico.

L'importanza biologica è invece fondamentale poiché rappresenta, nei muscoli, una riserva energetica a rapida utilizzazione e nel fegato un deposito indispensabile per mantenere costante il glucosio nel sangue: la glicemia.

Digestione dei carboidrati

La digestione dei carboidrati inizia nella cavità orale e prosegue nell'intestino, dove i vari nutrienti vengono assorbiti.

Scopo di questo processo è l'idrolisi dei disaccaridi, degli oligosaccaridi e dei polisaccaridi nei singoli monosaccaridi che li costituiscono, al fine di renderli assorbibili dalla mucosa intestinale.

Per quanto detto, gli zuccheri introdotti con la dieta, come il glucosio, il fruttosio e il galattosio, non necessitano di alcun processo digestivo e vengono assorbiti come tali.

Il glucosio, in particolare, viene assorbito mediante trasporto attivo, mentre il fruttosio attraversa la mucosa intestinale per diffusione facilitata; ne consegue che venga assorbito più lentamente e ciò concorre ad abbassarne l'indice glicemico (oltre al fatto che, prima di entrare nelle cellule, dev'essere convertito in glucosio dal fegato).

L'amido costituisce la parte preponderante dei carboidrati complessi assunti in un'alimentazione equilibrata; è costituito da tante unità di glucosio legate tra loro in maniera lineare (amilosio) e ramificata (amilopectina), e viene introdotto principalmente attraverso patate, legumi, cereali e prodotti derivati, quali pasta e pane.

La sua digestione inizia nella bocca, dove viene aggredito dalle α-amilasi salivari, che liberano maltosio ed isomaltosio (disaccaridi costituiti dall'associazione di due unità di glucosio, rispettivamente unite da legami α-1,4 e α-1,6), maltotriosio (questa volta le molecole di glucosio sono tre) e destrine (7-9 unità di glucosio, con presenza di una ramificazione).

A livello della bocca, la digestione dei carboidrati è comunque limitata, dato lo scarso tempo di permanenza del cibo nella cavità orale.

L'attività delle α-amilasi salivari si arresta nello stomaco, a causa dell'acidità che caratterizza l'ambiente gastrico.

La digestione dei carboidrati riprende e si completa nell'intestino tenue, grazie all'azione combinata dei succhi pancreatici ed intestinali. Nei primi, è presente un enzima α-amilasi analogo a quello salivare, che come tale trasforma l'amido in maltosio e destrine.

Queste non possono essere idrolizzate dalle amilasi pancreatiche e subiscono l'azione di appositi enzimi deramificanti (α-1,6 glicosidasi, α-destrinasi o isomaltasi) presenti nelle cellule epiteliali dell'intestino tenue.

A questo livello troviamo ulteriori enzimi implicati nella digestione dei disaccaridi:

• la saccarasi, per esempio, porta alla formazione di glucosio e fruttosio a partire da una molecola di saccarosio e provvede all'idrolisi di maltosio e maltotriosio in sinergia con l'enzima maltasi.
• la lattasi, infine, digerisce lo zucchero del latte scomponendolo in glucosio e galattosio (il deficit di questo enzima, molto comune nell'età adulta, in particolare nelle popolazioni di colore, è responsabile dell'intolleranza al lattosio).

Una volta completata la digestione dei carboidrati nei singoli monosaccaridi che li costituiscono, gli zuccheri sono pronti per essere assorbiti.

Come anticipato, tale assorbimento può avvenire per diffusione facilitata (fruttosio) o per trasporto attivo (glucosio, galattosio).

Non tutti i carboidrati introdotti con la dieta sono digeribili e, anche lo stesso amido, se crudo, può risultare di difficile digestione.

Alcuni vegetali, come i legumi, contengono ad esempio degli oligosaccaridi indigeribili (raffinosio, verbascosio e stachiosio).

Analogo discorso per la fibra alimentare, inclusa la cellulosa.

La digestione di questi carboidrati è invece possibile per altri animali, come i ruminanti, e per i batteri presenti nel nostro intestino crasso.

Tali microrganismi fermentano la fibra alimentare producendo acidi grassi dotati di un effetto lassativo, trofico per la mucosa del colon e prezioso per la salute generale dell'intero organismo.

Quindi, i principali carboidrati della dieta sono polisaccaridi, disaccaridi e monosaccaridi. Gli amidi (polimeri del glucosio) e i loro derivati sono gli unici polisaccaridi digeriti, in qualche misura, dal tubo gastrointestinale dell'uomo.

L'amilopectina, che costituisce l'80-90% dell'amido della dieta, è simile, ma meno ramificata, mentre l'amilosio è una catena diritta.

L'amido viene attaccato dalla ptialina, amilasi della saliva. Ma il pH ottimale di questo enzima è 6,7, per cui la sua azione viene inibita nello stomaco dal succo gastrico acido.

Nel tenue agisce sui polisaccaridi anche la potente amilasi pancreatica. I prodotti finali della digestione amilasica sono il maltosio, disaccaride, il maltotriosio, trisaccaride, le destrine, polimeri ramificati contenenti, in media, 8 molecole di glucosio e alcuni polimeri contenenti glucosio.

Gli enzimi responsabili dell'ulteriore digestione dei derivati dell'amido si trovano sull'orletto a spazzola delle cellule della mucosa, principalmente dell'ileo.

Una destrinasi idrolizza le destrine, mentre una glucoamilasi stacca il glucosio dal maltosio, dal maltotrioso e da altri polimeri del glucosio.

Gran parte delle molecole di glucosio che si forma, entra nelle cellule della mucosa, sebbene alcune ritornino nel lume intestinale per essere assorbite più caudalmente.

I disaccaridi ingeriti vengono idrolizzati da lattasi e sucrasi localizzate nella superficie luminale delle cellule della mucosa.

La deficienza di una, o più, di queste disaccaridasi porta a diarrea, gonfiore e flatulenza, dopo l'ingestione di zucchero.

La diarrea è dovuta ad un aumento nel numero delle molecole, osmoticamente attive, del disaccaride, che rimangono nel lume intestinale determinando aumento di volume del contenuto intestinale.

Il gonfiore e la flatulenza sono dovuti ai prodotti gassosi (CO, e H) derivanti dai disaccaridi, nell'ileo e nel colon.

La lattasi è interessante perché, in quasi tutti gli animali e in
molte etnie umane, l'attività della lattasi intestinale, grande alla nascita, scende nella fanciullezza e rimane bassa, causando intolleranza al latte (al lattosio).

Nella maggior parte degli europei occidentali e loro discendenti americani l'attività della lattasi intestinale persiste nell'adulto. Negli USA, nel 70% della popolazione nera, ma solo nel 20% di quella bianca, c'è intolleranza al lattosio.

Assorbimento dei carboidrati

I monosaccaridi sono rapidamente assorbiti, nel duodeno e nell'ileo, prima che un pasto raggiunga la fine di quest'ultimo.

Le molecole glucidiche entrano nelle cellule della mucosa e, da queste, passano nel sangue dei capillari drenati dalla vena porta.

Alcuni possono essere assorbiti per diffusione; il glucosio e il galattosio, invece, per trasporto attivo.

Il fruttosio viene assorbito più lentamente, utilizzando un differente portatore.