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Fisiología Digestiva

En condiciones fisiológicas, la ingestión de alimentos representa un acto voluntario cuya frecuencia y duración, así como también la naturaleza y el volumen del material incorporado, depende del hábito alimentario, en el cual intervienen factores sociales, ambientales, ocupacionales y también raciales. El deseo de incorporar alimentos, asociado con la sensación placentera que ello produce, se denomina apetito. Cuando existe una disminución de las reservas nutricionales, dicho deseo se torna en una necesidad que se denomina hambre. La alimentación produce la desaparición del deseo o de la necesidad de incorporar alimentos, estado que se denomina saciedad.

Las funciones del tubo digestivo son la digestión y absorción de nutrientes. Para cumplirlas, el tubo digestivo tiene cuatro actividades principales: 2.Motilidad para impulsar el alimento ingerido desde la boca hasta el recto, mezclarlo y reducirlo de tamaño. La velocidad de propulsión del alimento a través del tubo digestivo se regula para optimizar el tiempo de digestión y absorción. 4.Secreción de las glándulas salivales, páncreas e hígado añaden líquido, electrólitos, enzimas y moco en la luz del tubo digestivo. Además, estas secreciones ayudan a la digestión y la absorción. 6.Digestión de los alimentos ingeridos hasta convertirlos en moléculas absorbibles 8.Absorción de nutrientes, electrólitos y agua desde la luz intestinal hacia el torrente sanguíneo.

ESTRUCTURA DEL TUBO DIGESTIVO El tubo está dispuesto en una línea: boca, esófago, estómago, intestino delgado (duodeno, yeyuno e íleon), intestino grueso y ano. Otras estructuras del tubo digestivo son las glándulas salivales, páncreas, hígado y vesícula biliar, todas con funciones secretoras. La pared del tubo digestivo posee dos superficies: mucosa y serosa. La superficie mucosa enfrenta la luz del intestino y la superficie serosa la sangre. La mucosa está formada por un epitelio, la lámina propia y la muscular de la mucosa. El epitelio es una capa única de células especializadas que reviste la luz del tracto gastrointestinal. La lámina propia está formada sobretodo por tejido conjuntivo laxo que contiene colágeno y fibrillas de elastina. Es rica en diversos tipos de glándulas y posee ganglios linfáticos y capilares. La muscular de la mucosa es la capa más interna y delgada del músculo liso intestinal. Sus contracciones provocan pliegues y crestas en la mucosa.

La submucosa está formada principalmente por tejido conjuntivo laxo con colágeno y fibrillas de elastina. En algunas regiones hay glándulas submucosas. Los mayores troncos nerviosos y vasos sanguíneos de la pared intestinal se hallan en la submucosa. La muscular externa se encuentra constituida de forma característica por dos capas principales de células musculares lisas: una capa interna circular y otro externa longitudinal. Sus contracciones mezclan y desplazan los contenidos de la luz y los hacen avanzar a lo largo del tracto gastrointestinal. La pared del tubo digestivo contiene muchas neuronas: El plexo submucoso (plexo de Meissner) es una densa red de células nerviosa situada en la submucosa. El plexo mientérico (plexo de Auerbach) se localiza entre las capas circular y longitudinal de músculo liso. Los plexos submucoso y mientérico, junto con el resto de neuronas del tracto gastrointestinal, constituyen los plexos intraparietales o sistema nervioso entérico, que contribuyen a la integración de las actividades motoras y secretoras del aparato digestivo. Si se seccionan los nervios simpáticos y parasimpáticos del intestino, muchas de estas actividades continúan, debido a que son procesos controlados por el sistema nervioso entérico.

INERVACIÓN DEL TUBO DIGESTIVO Las neuronas del aparato gastrointestinal controlan la contracción muscular, la secreción, la absorción intestinal y el flujo sanguíneo de las paredes del esófago, el estómago, el intestino y la vesícula biliar. El tubo digestivo es controlado, en parte, por el sistema nervioso autónomo, que posee un componente extrínseco y otro intrínseco. El componente extrínseco es la inervación simpática y parasimpática del tubo digestivo; el intrínseco es el llamado sistema nervioso entérico. Este último esta completamente incluido en la pared del tubo digestivo dentro de los plexos submucoso y mientérico y se comunica ampliamente con los sistemas nerviosos parasimpático y simpático.

Inervación parasimpática La inervación parasimpática proviene de los nervios vago y pélvico El patrón de inervación parasimpática es compatible con su función. El nervio vago inerva el tubo digestivo alto: alto músculo estriado del tercio superior del esófago, pared del estómago, intestino delgado y colon ascendente. El nervio pélvico inerva el tubo digestivo bajo: músculo estriado del conducto anal externo y la pared de las porciones transversa, descendente y sigmoidea del colon.

En el tubo digestivo, los ganglios autónomos parasimpáticos, se localizan en la pared de los órganos dentro de los plexos mientéricos y submucosos. En estos plexos se coordina la información procedente del sistema nervioso parasimpático y a continuación se transmite a células de músculo liso, endocrinas y secretoras. Las neuronas posganglinares del sistema nervioso parasimpático se clasifican como colinérgicas (liberan ACh como neurotransmisor) o peptidérgicas (liberan uno de varios péptidos, incluyendo sustancia P y péptido inhibidor vasoactivo (PIV). El nervio vago es un nervio mixto con 75% de fibras aferentes y 25% eferentes. Las primeras envían información sensorial procedente de la periferia (ej., mecanorreceptores y quimiorreceptores en la pared del tubo digestivo) hacia el SNC. Las segundas transmiten información motora procedente del SNC a los tejidos efectores situados en la periferia. (ej., músculo liso, células secretoras y endocrinas). Por lo tanto, los mecanorreceptores y quimiorreceptores situados en la mucosa envían información aferente al SNC a través del nrvio vago. Los reflejos en los cuales ambas ramas, aferente y eferente, se encuentran en el nervio vago se denominan reflejos vagovagales.

Inervación simpática Las fibras colinérgicas preganglionares del sistema nervioso simpático hacen sinapsis en ganglios externos al tubo digestivo. En el tubo digestivo se encuentran cuatro ganglios simpáticos: celiaco, mesentérico superior, mesentérico inferior e hipogástrico. Las fibras nerviosas posganglionares, adrenérgicas, abandonan estos ganglios simpáticos y hacen sinapsis sobre ganglios de los plexos mientérico y submucoso o inervan directamente células del músculo liso, endocrinas o secretoras. Casi el 50% de las fibras nerviosas simpáticas son aferentes y 50% eferentes. Por lo tanto, al igual que la inervación parasimpática, se envía información sensorial y motora en ambas direcciones entre el tubo digestivo y el SNC, coordinada por los plexos submucoso y mientérico.

Inervación intrínseca El sistema nervioso entérico o intrínseco puede controlar todas las funciones del tubo digestivo, incluso en ausencia de inervación extrínsea. El sistema nerviosos entérico se localiza en los plexos mientérico y submucoso y coordina las funciones contráctil, secretora y endocrina del tubo digestivo. Estos ganglios reciben impulsos de los sistemas nerviosos parasimpático y simpático que modulan su actividad. Además, estos ganglios reciben información directamente de mecanorreceptores y quimiorreptores de la mucosa y envían información motora directamente a células de músculo liso, secretoras y endocrinas. La información se transmite entre los ganglios por medio de interneuronas. Se ha identificado un gran número de sustancias neuroquímicas o neurocrinas (ver cuadro) en las neuronas del sistema nervioso entérico. Algunas de las sustancias enumeradas se clasifican como neurotransmisores y otras como neuromodulares (esto es, modulan la actividad de los neurotransmisores). La mayor parte de las neuronas del sistema nerviosos entérico contiene más de una sustancia neuroquímica y cuando son estimuladas, pueden secretar una o más sustancias neurocrinas.

PEPTIDOS DIGESTIVOS Los péptidos digestivos (neurocrinas o paracrinos, hormonas) regulan las funciones del tubo digestivo. Estas funciones incluyen contracci´n y relajación del músculo liso de la pared y los esfínteres, secreción de enzimas para la digestión, secreción de líquidos y electrólitos y efectos tróficos (crecimiento) sobre los tejidos del tubo digestivo. Además, algunos péptidos digestivos regulan la secreción de otros péptidos digestivos. Por ejemplo, la somatostatina inhiben la secreción de todas las hormonas digestivas.

Características de los péptidos digestivos Los péptidos digestivos se clasifican como hormonas, paracrinos o neurcrinos. Esta denominación está supeditada a si el péptido se libera de una célula endocrina o de una neurona del tubo digestivo y a la vía que sigue el péptido para alcanzar su célula efectora.(figura).

• Las hormonas son péptidos liberados por células endocrinas del tubo digestivo. Son secretadas hacia la circulación portal, pasan a través del hígado y entran a la circulación sistémica, que conduce entonces la hormona a células efectoras con receptores para dicha hormona. Las células efectoras pueden localizarce en el propio tubo digestivo (p. ej., la gastrina actúa sobre las células parietales del estómago para producir secreción ácida) o en otra parte del cuerpo (ej., el péptido gástrico inhibitorio actúa sobre las células β del páncreas para generar secreción de insulina). Las células endocrinas de la mucosa digestiva son células aisladas o grupos de células dispersas en grandes áreas y no concentradas en glándulas. Cuatro péptidos digestivos son clasificados como hormonas: gastrina. Colecistocinina (CCK), secretina y péptido gástrico inhibidor (GIP). • Los péptidos paracrinos, tal y como las hormonas, son péptido secretados por células endocrinas del tubo digestivo. Sin embargo, a diferencia de aquéllas, los paracrinos actúan actúan localmente en el mismo tejido que los secreta. Las sustancias paracrinas alcanzan sus células efectoras al difundirse a distancias cortas a través del líquido intersticial o recorren pequeños tramos en los capilares. Por lo tanto, para considerar que una sustancia muestra acción paracrina, e sitio de secreción debe estar a corta distancia del sitio de acción. El único péptido digestivo con función paracrina conocida es la somatostatina, que posee acciones inhibidores a través de todo el tubo digestivo. (La histamina, el otro paracrino digestivo, no es un péptido)

Los péptidos neurorinos se sintetizan en neuronas del tubo digestivo y se liberan en respuesta a un potencial de acción. Luego de su liberación, el neurocrino se difunde a través de la sinapsis y actúa sobre su célula efectora. Las sustancias neurocrinas del tubo digestivo incluyen Ach, noradrenalina, VIP, péptido liberador de gastrina (GRP) o bombesina, encefalinas, neuropéptido Y y sustancia P

Hormonas digestivas Para calificar a una sustancia como hormona digestiva debe satisfacer varios criterios: a) debe secretarse como reacción a un estímulo fisiológico y transportarse por medio del torrente sanguíneo a un sitio distante donde ejerce una acción fisiológica; b) su función debe ser independiente de toda actividad nerviosa y c) debe ser aislada, purificada, químicamente identificada y sintetizada. En relación a lo anterior sólo cuatro sustancias califican como hormonas digestivas: gastrina, CCK, secretina y GIP. Además, varios candidatos a hormonas satisfacen algunos pero no todos, los criterios: motilina, polipéptido pancreático y enteroglucagón.

Gastrina Las funciones de la gastrina están coordinada para promever la secreción del ion hidrógeno (H+) por las células gástricas parietales. La gastrina, un péptido de cadena recta con 17 aas, es liberada en las células G (gastrina) en elo antro del estómago. Los 17 aas que forman la gastrina, denominadas G17 o gastrina “pequeña”, es la forma de gastrina secretada en respuesta a una comida. Una forma de gastrina con 34 aas, llamada G34 o gastrina “grande”, se genera en los periodos interdigestivos. Por tanto durante el periodo interdigestivo, la mayor parte de la gastrina en el suero se encuentra en la forma G34, secretada en concentración basal baja. El tetrapéptido terminal-C de gastrina es el fragmento mínimo necesario para actividad biológica. Aunque dicho tetrapéptido es el fragmento mínimo necesario para la actividad biológical, sólo muestra una sexta parte de la actividad de la molécula entera de gastrina.

Secreción de gastrina La gastrina es secretada en las células G localizadas en el antro del estómago, como reacción a una comida. Los estímulos fisiológicos que inician la secreción de gastrina se relacionan todos con la ingestión de alimentos. Estos estímulos son productos de la digestión de proteínas (ej., péptido pequeños y aminoácidos), distensión del estómago por el alimento y estimulación vagal. Entre los productos digestivos de proteínas, los aminoácidos fenilalanina y triptófano son los estímulos más potente para la secreción de gastrina. Los reflejos vagales locales también estimulan la secreción de gastrina. El péptido neurocrino liberado por las terminaciones del nervio vago en el estómago es el péptido liberador de gastrina (GRP) o bombesina. Además de estos estímulos positivos, la secreción de gastrina se inhibe cuando el pH del contenido gástrico es bajo. Acciones de la gastrina La gastrina tiene dos acciones principales: a) estimula la secreción de H+ por las células gástricas parietales y b) estimula el crecimiento de la mucosa gástrica (efecto trófico). Las acciones fisiológicas de la gastrina se ilustran en condiciones de exceso o deficiencia. Por ejemplo, en personas con tumores secretores de gastrina (síndrome de Zollinger-Ellison), la secreción de H+ aumenta y el efecto trófico de la gastrina provoca hipertrofia de la mucosa gástrica. Por el contrario, en personas con resección del antro gástrico (al suprimir la fuente de gastrina, es decir, las células G), la secreción de H+ disminuye y la mucosa gástrica se atrofia.

Colecistocinina Las funciones de la colecistocinina (CCK) están coordinadas para promover la digestión y absorción de grasa. La CCK es un péptido de 33 aas estructuralmente relacionados con gastrina y miembro de la “familia gastrina-CCK”. Los cinco aas C-terminal (CCK-5) son idénticos a los de la gastrina e incluyen el tetrapéptido mínimo necesario para la actividad gastrina. Por lo tanto, la CCK posee algo de actividad gastrina. El fragmento mínimo de CCK necesario para su actividad biológica es el hetapéptido C-terminal (7 aminoácidos [CCK-7]). La CCK se secreta en las células I de la mucosa duodenal y yeyunal en respuesta a dos tipos de estímulos fisiológicos: a) monoglicéridos y ácidos grasos (pero no triglicéridos) y b) péptidos pequeños y aminoácidos. Estos estímulos indican a las células I la presencia de grasa y proteínas de la comida, que deben digerirse y absorberse. A continuación, la CCK asegura la secreción de enzimas y ácidos biliares apropiados para ayudar a esta digestión y absorción.

Hay cinco acciones principales de la CCK y cada una contribuye al proceso integral de la digestión y absorción de grasas (proteínas y carbohidratos). • La contracción de la vesícula biliar con relajación simultánea del esfínter de oddi vierte la bilis de la vesícula en la luz del intestino delgado. La bilis es necesaria para emulsificar y solubilizar lípidos. • Secreción de enzimas pancreáticas. Las lipasas pancreáticas digieren los lípidos ingeridos y los convierte en ácidos grasos, monoglicéridos y colesterol, todos absorbibles. La amilasa pancreática digiere carbohidratos y la proteasa pancreática proteínas. • Secreción de bicarbonato (HCO3-) del páncreas. No es un efecto principal de la CCK, pero potencia los efectos de la secretina sobre la secreción de HCO3-. • Crecimiento del páncreas exocrino y de la vesícula biliar. Puesto que los principales órganos efectores de CCK son el páncreas exocrino y la vesícula biliar, es lógico que también muestre efectos tróficos sobre estos órganos. • Inhibición del vaciamiento gástrico. La CCK inhibe o hace más lento el vaciamiento gástrico y prolonga el tiempo de vaciamiento gástrico. Esta acción es decisiva: los pasos para digerir y absorber grasa en el intestino delgado requieren bastante tiempo. La CCK enlentece el suministro de quimo (alimento parcialmente digerido) procedente del estómago hacia el intestino delgado, lo cual asegura el tiempo adecuado para los pasos de digestión y absorción.

Secretina La secretina, un péptido de 27 aas, es homólogo estructural del glucagón y miembro de la familia secretina-glucagón. Catorce de los 27 aas de secretina son idénticos y en la misma posición que los del glucagón. A diferencia de la gastrina y la CCK, que poseen fragmentos activos, la actividad biológica de la secretina requiere los 27 aas. Para mostrar su actividad, la secretina debe plegarse en una hélice α y se necesita toda la molécula para el plegamiento correcto en una estructura terciaria. La secretina se libera en las células S (células de secretina) del duodeno en respuesta a la presencia de H+ y ácidos grasos en la luz del intestino delgado. En consecuencia, la secreción de secretina se inicia cuando el contenido ácido del estómago (pH < 4,5) llega al intestino delgado. La función de la secretina es promover la secreción del HCO3 pancreático y biliar, que a continuación neutraliza el H+ en la luz del intestino delgado. Para la digestión de grasas es indispensable neutralizar el H+ puesto qe el pH óptimo de las lipasas pancreáticas es de 6 a 8, y con pH menor de 3 se inactivan o desnaturalizan. La secretina también inhibe el efecto de la gastrina sobre las células parietales (secreción de H+ y crecimiento).

Péptido gástrico inhibidor El péptido gástrico inhibidor (GIP), un péptido de 42 aas, también es miembro de la familia secretina-glucagón. El GIP tiene nueve aminoácidos en común con secretina y 16 con el glucagón. En concentraciones farmacológicas, el GIP produce casi todas las acciones de la secretina debido a esta homología. El GIP es secretado en las células de la mucosa duodenal y yeyunal. Es la única hormona digestiva secretada como reacción a los tres tipos de nutrientes: glucosa, aminoácidos y ácidos grasos. La principal acción fisiológica del GIP es estimular la secreción de insulina por las células pancreáticas β. Esta acción explica la observación de que las células utilizan con mayor rapidez una carga de glucosa por vía oral que una carga de glucosa equivalente por vía intravenosa. La glucosa oral estimula la secreción de GIP, que a su vez estimula la secreción de insulina (además de la acción directa sobre células β de la glucosa absorbida). La glucosa administrada por vía intravenosa estimula la secreción de insulina sólo por acción directa sobre las células b. La otra acción del GIP, implicada en su nombre, es inhibir la secreción gástrica de H+

Paracrinos Al igual que las hormonas digestivas, los paracrinos se sintetizan en células endocrinas del tubo digestivo. Los paracrinos actúan localmente dentro del tubo digestivo, alcanzan sus células efectoras por difusión a corta distancia y no penetran en la circulación sistémica. La somatostatina es secretada en células endocrinas de la mucosa digestiva como reacción al menor pH en la luz gastrointestinal. La somatostatina, a su vez, inhibe la secreción de otras hormonas digestivas y la secreción de H+ en el estómago. Además de estas funciones paracrinas en el tubo digestivo, el hipotálamo y las celulas delta (δ) del páncreas endocrino tarnbién liberan somatostatina. Como hormona hipotalárnica, la somatostatina inhibe la secreción de la hormona del crecimiento en la hipófisis anterior y se la conoce como hormona inhibidora de la liberación de somatotropina. Como hormona pancreática, la función la somatostatina es suprimir la secreción de insulina y glucagón. La histamina se secreta en células de tipo endocrino en la mucosa gastrointestinal. sobro todo en la región secretora de H+ del estómago. La histamina, junto con la gastrina y ACh, aumentan la secreción de H+ en las células gástricas parietales.

Nourocrinos Los neurocrinos se sintetizan en el cuerpo de las células de las neuronas gastrointestinales. Un potencial de acción en la neurona libera el neurocrino. que se difunde a través de la sinapsis e interactúa con sus receptores sobre células efectoras. Como ya se menconó, los neurocrinos incluyen los quo no son péptidos, como ACh y noradrenalina y péptidos como VIP, GRP, encefalinas, neuropéptido Y y sustancia P. Los neurocrinos mejor conocidos son ACh (liberada por neuronas colinérgicas) y noradrenalina (producida por neuronas adrenérgicas). Otros neurocrinos son secretados en neuronas ganglionares parasimpáticas no colinérgicas (también llamadas neuronas peptidérgicas).