Digestione dei lipidi in bocca, nello stomaco e nell'intestino tenue

La digestione e l’assorbimento dei lipidi sono processi complessi. Coinvolgono enzimi solubili, substrati con diverso grado di solubilità e si verificano principalmente nello stomaco e nell’intestino tenue.
I lipidi alimentari sono trigliceridi, fosfolipidi, steroidi, specialmente colesterolo ed esteri del colesterolo, vitamine liposolubili, cioè la vitamina A, D, E e K, e carotenoidi.
I lipidi possono essere solidi o liquidi a temperatura ambiente e sono indicati come grassi e oli, rispettivamente.

I trigliceridi o triacilgliceroli rappresentano circa il 90% dei lipidi alimentari. Sono costituiti da una molecola di glicerolo esterificata a tre acidi grassi, soprattutto acidi grassi a catena lunga (16-20 atomi di carbonio). Hanno una densità energetica più che doppia rispetto ai carboidrati (9 kcal/g contro circa 3,75) e agli aminoacidi. Devono rilasciare i loro acidi grassi per essere usati come fonte di energia.
I fosfolipidi, i principali costituenti delle membrane biologiche, consistono in una molecola di glicerolo esterificata con due acidi grassi nelle posizioni sn-1 e sn-2, e un acido fosforico nella posizione sn-3. A sua volta, il gruppo fosfato lega un gruppo idrofilo, come la colina, la serina o l’inositolo, tramite un legame estere. L’assunzione giornaliera di fosfolipidi è bassa, 1-2 g; tuttavia, anche i fosfolipidi biliari si riversano nell’intestino tenue, circa 10-20 g al giorno, soprattutto fosfatidilcolina.
Il colesterolo e i suoi esteri, insieme a piccole quantità di ormoni steroidei, si trovano solo nei prodotti animali, a differenza dei lipidi visti finora che si trovano anche nei prodotti vegetali.
Nell’intestino tenue, oltre al colesterolo alimentare (che non dovrebbe superare i 300 mg/giorno), c’è anche il colesterolo biliare, circa 1 g/giorno. Sia il colesterolo alimentare che quello biliare sono per lo più in forma non esterificata, circa l’85-90%, l’unica forma di colesterolo che può essere assorbita nell’intestino tenue.
Come le vitamine, anche questa molecola steroidea non è una fonte di energia.
Anche una varietà di stanoli e steroli vegetali, in particolare il β-sitosterolo (che non viene assorbito in condizioni fisiologiche), sono inclusi tra gli steroidi alimentari.

Nonostante le società scientifiche raccomandino un apporto lipidico (fondamentalmente triacilgliceroli) non superiore al 30% dell’apporto calorico giornaliero, nella dieta occidentale, i grassi e gli oli forniscono dal 30 al 45% dell’apporto calorico quotidiano.

L’idrofobicità, una delle proprietà distintive di molti lipidi alimentari, che rende i trigliceridi molecole eccellenti per lo stoccaggio di energia, crea problemi quando tali molecole vengono digerite nel tratto gastrointestinale, assorbite nell’intestino tenue, e infine trasportate nella circolazione dopo l’assorbimento o la mobilitazione dai depositi corporei.
Infatti, i lipidi come i trigliceridi con acidi grassi a catena lunga, il colesterolo e gli esteri di vitamine liposolubili sono estremamente idrofobici e si aggregano in grandi goccioline nello stomaco e nell’intestino tenue. Queste goccioline saranno poi emulsionate per permettere alle idrolasi di catalizzare la digestione dei lipidi.

CONTENUTI

Fasi, enzimi e prodotti
- Digestione dei lipidi e lipasi linguale
- Digestione dei lipidi e lipasi gastrica
- Sali biliari ed emulsione delle gocce lipidiche
- Digestione dei lipidi e lipasi pancreatica
- Digestione dei lipidi e lipasi nel latte materno
- Digestione dei lipidi e colesterolo esterasi
- Digestione dei lipidi e fosfolipasi

Fasi, enzimi e prodotti

La digestione dei lipidi inizia nella bocca, continua nello stomaco e finisce nell’intestino tenue.
Gli enzimi coinvolti nella digestione dei triacilgliceroli sono chiamati lipasi (EC 3.1.1.3). Sono proteine che catalizzano l’idrolisi parziale dei trigliceridi in una miscela di acidi grassi liberi e acilgliceroli. Esistono diverse lipasi, la più importante delle quali è prodotta dal pancreas esocrino; le altre sono la lipasi linguale, la lipasi gastrica e la lipasi del latte materno.

Sito di azione degli enzimi coinvolti nella digestione dei trigliceridi: lipasi e colesterolo esterasi — Digestione del triacilglicerolo

Altri enzimi coinvolti nella digestione dei lipidi sono il colesterolo esterasi e le fosfolipasi A1 e A2.

Digestione dei lipidi e lipasi linguale

Nella bocca, il cibo viene rotto in piccole particelle e mescolato con la lipasi linguale.
L’enzima è prodotto e secreto dalle ghiandole linguali sierose, chiamate anche ghiandole di von Ebner.
È stabile in un ambiente acido e quindi rimane attivo nello stomaco, e anche nell’intestino tenue nel caso in cui non ci sia una corretta secrezione pancreatica di bicarbonato.
La reazione catalizzata dall’enzima libera un singolo acido grasso, preferibilmente un acido grasso a catena corta o media, e un 1,2-diacilglicerolo, che viene poi idrolizzato nel duodeno.
Nota: gli acidi grassi a catena corta sono principalmente esterificati in posizione sn-3 del triacilglicerolo.
La lipasi linguale gioca un ruolo modesto nella digestione dei triacilgliceroli, poiché:

ha un’attività più lenta della lipasi pancreatica;
agisce nello stomaco, un ambiente acquoso in cui i lipidi tendono a coalizzarsi, formando una fase separata dall’ambiente circostante, limitando così le opportunità dell’enzima di idrolizzare i triacilgliceroli.

L’attività della lipasi non è particolarmente importante per gli adulti sani. Al contrario, è molto importante per i neonati, nei quali la lipasi pancreatica è ancora immatura, avvantaggiata anche dal fatto che i trigliceridi del latte sono ricchi di acidi grassi a catena corta e media. Inoltre, come la lipasi gastrica (vedi sotto), è in grado di penetrare nei globuli di grasso del latte, avviando così il processo digestivo (la lipasi pancreatica non è in grado di penetrare in questi globuli di grasso).
Ovviamente, l’azione di questo enzima è importante anche quando la lipasi pancreatica è assente.
Poiché la lingua è sensibile al gusto degli acidi grassi liberi, specialmente quelli polinsaturi, piuttosto che dei trigliceridi, l’attività della lipasi linguale potrebbe avere un ruolo nell’individuare gli alimenti grassi come fonte di energia, e quindi influenzare le scelte alimentari.
Infine, il rilascio degli acidi grassi a catena corta e media e dei diacilgliceroli è importante anche perché sono molecole anfipatiche, cioè hanno una regione idrofila, che interagisce con la fase acquosa circostante, e una regione idrofoba, che è orientata verso il nucleo delle goccioline lipidiche. Grazie all’azione di questi tensioattivi, le goccioline di grasso ottengono una superficie idrofila, cioè un’interfaccia stabile con la fase acquosa circostante. Questo, insieme all’azione zangolante dello stomaco, porta alla formazione di un’emulsione di goccioline, che diminuiscono di dimensioni. L’emulsione sarà poi rilasciata nel duodeno come chimo. Altre molecole anfipatiche presenti nel cibo sono la lecitina e i fosfolipidi, e tutte insieme permettono di aumentare la superficie disponibile per l’attività dell’idrolasi.
Nello stomaco, i lipidi si mescolano anche con il succo gastrico e l’acido cloridrico. L’acido denatura anche le proteine dei complessi lipido-proteici; i polipeptidi vengono poi digeriti dalle proteasi gastriche, e i lipidi vengono rilasciati.

Digestione dei lipidi e lipasi gastrica

Nello stomaco, i lipidi vengono idrolizzati anche da una seconda lipasi acida, la lipasi gastrica. Questo enzima è secreto dalle cellule principali della mucosa gastrica, e ha un pH ottimale intorno a 4, ma è ancora abbastanza attivo a valori di pH meno acidi, da 6 a 6,5. Pertanto, probabilmente rimane attivo anche nel duodeno superiore, dove il pH è compreso tra 6 e 7.
L’enzima catalizza preferenzialmente l’idrolisi dei trigliceridi con acidi grassi a catena corta e media, ma può anche idrolizzare gli acidi grassi a catena lunga. Indipendentemente dal tipo di acidi grassi, la lipasi gastrica scinde preferenzialmente quelli in posizione sn-3, portando al rilascio di un acido grasso libero e di un 1,2-diacilglicerolo, molecole che possono agire come tensioattivi, come visto in precedenza.
Come la lipasi linguale, è particolarmente attiva sui trigliceridi del latte, anche del latte materno, che sono ricchi di acidi grassi a catena corta e media. Inoltre, è attivo anche sui triacilgliceroli di alcuni oli tropicali, ad esempio l’olio di cocco, che sono ricchi di acidi grassi a catena media.
L’enzima può rappresentare dal 10 al 30% dell’idrolisi dei triacilgliceroli che avviene nel tratto gastrointestinale, e fino al 50% nei neonati allattati al seno.

Sali biliari e l’emulsione di goccioline lipidiche

Il chimo, contenente un’emulsione lipidica costituita da goccioline di diametro inferiore a 0,5 mm, entra nella porzione superiore dell’intestino tenue, il duodeno, dove continua l’idrolisi dei trigliceridi.

Ruolo delle gocce lipidiche nella digestione dei lipidi nell'intestino tenue — Gocce lipidiche

Nel duodeno, il chimo si mescola con la bile, il cui rilascio da parte della cistifellea è stimolato dalla colecistochinina, ormone secreto dalle cellule della mucosa del duodeno e del digiuno in risposta all’ingestione di un pasto, soprattutto se ricco di grassi. Nella bile, tra gli altri componenti, ci sono sali biliari, fosfolipidi e colesterolo. I sali biliari sono acidi biliari coniugati con glicina o taurina. A loro volta, gli acidi biliari sono derivati ossigenati del colesterolo. Gli acidi biliari e i sali biliari sono entrambi sintetizzati dal fegato. Sono molecole anfipatiche, nella cui struttura ad anello planare è possibile identificare una faccia idrofoba e una faccia idrofila. In particolare, i sali di acido colico, che contengono tre gruppi idrossilici, sono migliori emulsionanti dei sali di acido desossicolico, che invece contengono solo due gruppi idrossilici.
Nota: la cistifellea secerne ogni giorno circa 30 g di sali biliari, insieme a fosfolipidi e colesterolo. La maggior parte dei sali biliari e del colesterolo viene poi riassorbita, così che la perdita fecale giornaliera di sali biliari e steroidi è piuttosto bassa, 0,2-1 g.
Il meccanismo della peristalsi e i tensioattivi visti finora (acidi grassi liberi, acilgliceroli, fosfolipidi e sali biliari) garantiscono la formazione di micelle microscopiche, che aumentano ulteriormente le superfici disponibili per le attività enzimatiche idrolitiche.

Va sottolineato che i triacilgliceroli con acidi grassi a catena corta e media possono essere sia idrolizzati che assorbiti in assenza di sali biliari, anche se la loro presenza aumenta l’assorbimento.

Digestione dei lipidi e lipasi pancreatica

La colecistochinina stimola anche il pancreas esocrino a secernere un succo pancreatico contenente, tra altre molecole, la lipasi pancreatica. L’enzima catalizza la digestione della maggior parte dei trigliceridi ingeriti, principalmente nella porzione superiore del digiuno, e ha un pH ottimale di 7,0-8,8 (quindi non è una lipasi acida, come le lipasi linguali e gastriche). Catalizza la scissione degli acidi grassi, tipicamente con 10 o più atomi di carbonio, principalmente nelle posizioni sn-1 e sn-3 del backbone del glicerolo. I prodotti della reazione sono acidi grassi liberi e 2-monoacilgliceroli. Il 2-monoacilglicerolo, la forma principale in cui i monoacilgliceroli vengono assorbiti dall’intestino tenue, può subire un processo di isomerizzazione in cui l’acido grasso rimanente si sposta al carbonio 1 o 3. Tuttavia, il tasso di isomerizzazione è più lento del tasso di assorbimento della molecola dall’intestino tenue. In vitro, la lipasi pancreatica è inibita dai sali biliari, mentre in vivo idrolizza i trigliceridi in modo molto efficiente, grazie alla presenza di un cofattore proteico secreto dal pancreas esocrino, la colipasi. Questa proteina non ha attività catalitica, è prodotta in forma inattiva, chiamata procolipasi, e viene attivata dalla tripsina nel duodeno. Le goccioline lipidiche sono rivestite di fosfolipidi e sali biliari, che danno loro una carica negativa che impedisce il legame della lipasi, ma attrae la colipasi. A sua volta, la colipasi lega la lipasi pancreatica (lipasi e colipasi si legano in un rapporto molare 1:1), ancorando così l’enzima all’interfaccia acqua-lipide delle goccioline lipidiche.

Digestione dei lipidi e lipasi nel latte materno

Questa lipasi ha un pH ottimale neutro, ed è stimolata dai sali biliari. L’enzima contribuisce sostanzialmente all’idrolisi dei trigliceridi nell’intestino dei neonati allattati al seno.
Non ci sono invece lipasi nel latte vaccino.

Digestione dei lipidi e colesterolo esterasi

Un altro enzima presente nel succo pancreatico è il colesterolo esterasi (EC 3.1.1.13). L’enzima, sintetizzato e secreto in forma attiva dal pancreas esocrino, è una lipasi con ampia specificità, essendo attivo su:

esteri del colesterolo, con colesterolo e acidi grassi liberi come prodotti di reazione;
trigliceridi, in cui idrolizza tutti e tre i legami esteri, e per questo motivo è anche chiamata esterasi non specifica (idrolizza il 10%-15% dei trigliceridi alimentari);
monoacilgliceroli;
fosfolipidi;
esteri delle vitamine A e D.

Sito di azione della colesterolo esterasi, enzima coinvolto nella digestione dei lipidi — Digestione degli esteri del colesterolo

Digestione dei lipidi: fasi, enzimi e prodotti