Fisiología animal - Informe de Digestión (1)

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Digestión en los animales (1)
José Rojas (20181022), Rosa Custodio (20181002),
Jesús Fonseca (20180108) y Alexander Huaranga (20181012)
Experiencia 1: Estructuras del canal digestivo de una Periplaneta americana
Metodología:
1. En un recipiente cerrado herméticamente se colocaron las cucarachas capturadas
con un trozo de algodón previamente humedecido con alcohol etílico, puede
utilizarse también acetato de etilo o cloroformo. Cuando las cucarachas no
presenten movimiento alguno, se las retiró del frasco para proceder a la
disección.
Fig. 1. Dos cucarachas (Periplaneta americana) capturadas y bajo la acción del
alcohol etílico. Fuente: Elaboración propia
2. Luego de ser retiradas, se procedió a cortar las extremidades, antenas y cercos
con unas tijeras. Estas se descartaron por tratarse de estructuras externas.
Fig. 2. Corte de las extremidades de una cucaracha (Periplaneta americana). Fuente:
Elaboración propia.
3. Con ayuda de las tijeras y mucho cuidado, se procedió a cortar desde el último
segmento abdominal hasta la base de la cabeza de la cucaracha.
Fig. 3. Corte pleural en una cucaracha. Fuente: Elaboración propia.
4. Una vez terminado de cortar y con la ayuda de unas pinzas, se procedió a retirar
y abrir a la cucaracha para la observación del canal digestivo. Se fijó la
cucaracha a una lámina de tecnopor para una mejor identificación de las
estructuras digestivas.
Fig. 4. Tubo digestivo de una cucaracha. Fuente: Elaboración propia.
Resultados:
Se logró observar e identificar las principales estructuras del tubo digestivo de
Periplaneta americana, como son las piezas bucales, esófago, buche, proventrículo,
intestino y ano. También se observó parte de los ciegos gástricos, debido a la falta de
técnica en el corte del espécimen o también a la falta de materiales adecuados para la
disección.
El esófago mostró un ensanchamiento desde la mitad hasta hasta el proventrículo, en el
espécimen se visualizó de un color pardo oscuro lo que indica que el insecto se había
alimentado y no se encontraba en ayuno. De manera similar, en el espécimen se observó
que el proventrículo presentaba una coloración parda oscura. Lo que nos dió a deducir
que la cucaracha estaba en proceso de digerir su alimento. Por su parte, el intestino
presentó una coloración negruzca, mucho más oscura que el resto de estructuras, por lo
que nos dió a entender que ya estaba absorbiendo los nutrientes necesarios.
Se pudo observar con detenimiento las estructuras gracias a que la cucaracha no estaba
en ayuno, por ese motivo se logró identificar las estructuras anteriormente mencionadas.
Fig. 5. Identificación de las estructuras del canal digestivo de una Periplaneta
americana. Fuente: Elaboración propia.
Explicación:
El canal digestivo inicia con la boca, la Periplaneta americana posee las piezas bucales
más primitivas, aquellas que no han cambiado mucho a lo largo de los años (Blanke et
al, 2015). El aparato bucal masticador típico (Davies, 1991), está formado por el labro o
labio superior y el labio colocado en la parte inferior; en la parte superior se encuentran
un par de piezas fuertemente esclerosadas y provistas de dientes, las mandíbulas; las
maxilas están formadas por varias partes que reciben los nombres de cardo, estipe,
palpiger, lacinia, galea y palpo maxilar. El labio a su vez está formado por el submento,
mento, premento, palpiger, paraglosa y glosa; del palpiger nace el palpo labial. En el
piso de la cavidad bucal nace la hipofaringe, que es un órgano en forma de lengua; en
sus márgenes posteriores, cerca de la unión del labio, desembocan los conductos
salivales. El aparato bucal masticador se encuentra en casi todos los órdenes de insectos
como los ortópteros, los coleópteros, y las larvas de lepidópteros (Grimaldi y Engel,
2005).
El canal digestivo se extiende desde la boca hasta el ano, en el extremo del abdomen.
Este órgano está dividido en tres regiones: intestino anterior o estomodeo, intestino
medio o mesenterón e intestino posterior o proctodeo (Ross, 1964).
Fig. 6. Sistema digestivo de los insectos. Fuente:
https://cenida.una.edu.ni/textos/nh10j61e.pdf
El estomodeo comprende la hipofaringe, que se encuentra dentro de la boca; el esófago,
un tubo estrecho después de la hipofaringe; el buche que es un alargamiento de la parte
posterior final del esófago y el proventrículo, el cual en su parte posterior se encuentra
la válvula estomodeica o cardiaca, la cual regula el paso de los alimentos y los jugos
digestivos entre el estomodeo y el mesenterón (Cabezas, 1996).
En Periplaneta americana se presenta como un ensanchamiento desde la mitad del
esófago hasta la unión con el proventrículo, según lo observado en la experiencia
realizada. Lo que nos da a entender que este insecto busca el alimento, engulle, lo
almacena en el buche y busca un seguro para digerirlo.
El mesenterón es la principal región de digestión y absorción. En esta región del canal
alimenticio las células epiteliales están al descubierto, puesto que no tienen cutícula, en
lugar de ello tiene una membrana compuesta de quitina y proteína llamada membrana
peritrófica, la cual la protege de daños por abrasión. Esta membrana es permeable y
permite el paso de las enzimas y de los productos digestivos que están listos para ser
absorbidos. El epitelio del mesenterón es más grueso que otras partes del canal
alimenticio; otra estructura propia de esta parte son grupos de células en forma de dedos
llamados ciegos gástricos. Detrás del epitelio se encuentran capas de músculos,
similares a los del estomodeo (Cabezas, 1996).
El proctodeo se inicia desde la válvula pilórica o proctodeica, ubicada entre el
mesenterón y el proctodeo y se prolonga hasta el ano. Se diferencia por lo general dos
regiones: el intestino anterior y el recto; el primero de ellos puede ser un tubo simple o
estar subdividido en parte anterior, el íleon, y una posterior, el colon. Las paredes del
proctodeo tienen una estructura similar a la de las paredes del estomodeo, pero la
cutícula es delgada y permeable al agua (Cabezas, 1996).
Referencias bibliográficas:
● Blanke, A., Rühr, P. T., Mokso, R., Villanueva, P., Wilde, F., Stampanoni, M. &
Misof, B. (2015). Structural mouthpart interaction evolved already in the earliest
lineages of insects. In Proc. R. Soc. B (Vol. 282, No. 1812, p. 20151033). The
Royal Society.
● Davies, R.G. (1991). Introducción a la Entomología. Ed. MundiPrensa, Madrid.
https://cenida.una.edu.ni/textos/nh10j61e.pdf
● Grimaldi, D., & Engel, M. S. (2005). Evolution of the Insects. Cambridge
University Press.
● Ross, Herbert H. (1964). Introducción a la entomología general y aplicada. Trad.
De la 2 ed. Norteaméricana por el Dr Miguel Fuste. OMEGA, S.A., Casanova,
220- Barcelona, 1964.536p.
● Cabezas Melara, Fidel A. (1996). Introducción a la Entomología. Editorial
Trillas, S.A. de C.V., México. 148p.
Anexo:
Video de disección e identificación de estructuras digestivas de Periplaneta americana.
https://drive.google.com/file/d/1y5websze27U2ELyJYU4gmUcek_4eRJHG/view?usp=
sharing
Experiencia 2: Canal Alimenticio y el Hambre en los animales
Metodología:
1. Se dejó de alimentar a las cucarachas por tres días, suministrando únicamente
gotas de agua
Fig: Cucaracha en Frasco
2. Se preparó una papilla de plátano y se agregó un color azul de metileno.
https://drive.google.com/file/d/1y5websze27U2ELyJYU4gmUcek_4eRJHG/view?usp=sharing
https://drive.google.com/file/d/1y5websze27U2ELyJYU4gmUcek_4eRJHG/view?usp=sharing
3. Se observó hasta la defecación de la cucaracha.
Resultados:
Luego de aproximadamente 7-8 horas de espera, la cucaracha logró excretar.
Explicación:
El tiempo se toma la cucaracha para digerir el alimento, está referenciado a receptores
de presión hemolinfostatica a nivel el esofago/faringe, en esta zona se encuentran estos
receptores que se asocian a ganglios que detectan el hinchamiento del buche por la
ingesta del alimento. Una vez detectada la presión, se envía una señal para que el
alimento demore en ser digerido,por ello el tiempo que se observó.
Referencias bibliográficas:
B. Thomas Snipes, Oscar E. Tauber, Time Required for Food Passage through the
Alimentary Tract of the Cockroach, Periplaneta Americana Linn., Annals of the
Entomological Society of America, Volume 30, Issue 2, 1 June 1937, Pages 277–284,
https://doi.org/10.1093/aesa/30.2.277
https://doi.org/10.1093/aesa/30.2.277
Experiencia 3
Resultados:
Fig. x. pH en los distintos segmentos del tracto gastrointestinal.
Tabla 1. Comparación de rango normal de pH en un ave y el pH observado en el
individuo estudiado.
Estructura pH normal pH observado
Buche 4.47 - 4.54 4.2
Proventrículo 4.33 - 4.51 4.2
Molleja 2.46 - 2.79 2.8
Duodeno 5.68 - 6.07 5.9
Yeyuno 5.72 - 6 6.0
Íleon 6.18 - 6.5 6.4
Ciego 5.6 - 5.83 5.8
Colon-Cloaca 6.08 - 6.58 6.4
Explicación:
Una vez que el alimento entra en el buche el pH permanece invariable, sin embargo, una
retención prolongada se asocia con la actividad fermentativa de las bacterias
Lactobacillus con los carbohidratos. El ácido láctico es el subproducto de ésta
fermentación, por lo que desciende el pH (medio ácido) del alimento durante su
retención en el buche (Svihus, 2014).
El proventrículo y la molleja son los verdaderos estómagos de las aves siendo allí
secretados el ácido clorhídrico y el pepsinógeno por el proventrículo, fundamentales
para el proceso de la digestión de las proteínas, y mezclados con el contenido digestivo
gracias a los movimientos musculares en la molleja. El jugo gástrico secretado por el
proventrículo tiene un pH de alrededor de 2. Sin embargo, la cantidad, tiempo de
retención y características químicas del alimento en el área de la molleja/proventrículo
resulta en valores de pH más altos, siendo el de la molleja menor, debido a que el
alimento pasa más tiempo en este órgano (Svihus, 2014).
Para el caso estudiado, observamos valores de pH en el proventrículo y el buche
ligeramente menores a los normales. El valor bajo de pH en el buche puede deberse a
una retención prolongada debido a una molleja llena durante mucho tiempo, esto ocurre
mayormente cuando el alimento ingerido es fibra o de gran tamaño, por lo que le cuesta
más romperlos.
Por otro lado, el pH bajo del proventrículo en la especie observada pudo ser causado por
los movimientos anti-peristálticos o de reflujo desde la molleja hacia el proventrículo.
La molleja, con un pH mucho menor al de estos dos primeros compartimentos, regresa
el alimento al proventrículo para que estos vuelvan a recibir los jugos gástricos, lo cual
concuerda con nuestra hipótesis de que el alimento pudo tener un tamaño mayor al
normal.
Es importante tener en cuenta también el pH del agua bebida, Angel et al. (2013)
demostró que la molleja y el proventrículo son muy sensibles a esta característica. A
mayor pH del agua ingerida, mayor pH en ambos órganos. El efecto más pronunciado
en los primeros tramos del sistema digestivo se observa en pollos a los 8 días de edad,
probablemente porque la producción de HCl en el proventrículo no es suficiente a esa
edad para contrarrestar los efectos del pH del agua bebida.
Cuando las partículas de alimento son suficientemente pequeñas, salen de la molleja y
entran al duodeno donde se segrega la bilis (sustancia que emulsiona los ácidos grasos)
y enzimas pancreáticas. Es el pH alto de la bilis el responsable de que el pH de todo el
intestino delgado aumente, algo que observamos también en nuestro individuo, el cual
posee un pH en el rango normal, cercano al límite superior, en las tres partes del
intestino.
El intestino delgado de las aves es corto y es atravesado rápidamente por los alimentos.
Sin embargo, los movimientos anti-peristálticos desde el duodeno hasta la molleja
permiten refluir el alimento aumentando el tiempo disponible para hidrolizar los
nutrientes y absorber los lípidos. Al parecer, este movimiento se realizó con moderada
frecuencia en nuestro individuo, lo cual explica por qué el valor de pH de la molleja se
encuentra en el límite superior del rango normal.
La acidez de la molleja no aporta el pH adecuado para que actúe la lipasa, por ello,
cuando se realiza el reflujo hacia la molleja no vemos actividad lipídica. Las sales
biliares, por su parte, no dependen del pH y continuarán emulsionando los glóbulos de
grasa. Al volver el alimento al duodeno por contracciones peristálticas, las enzimas
lipolíticas vuelven a activarse, lo que demuestra que no se desnaturalizan en la molleja.
El hecho de que las enzimas pancreáticas no se desnaturalicen en las condiciones
ambientales del proventrículo y la molleja es importante para entender el movimiento
del retroceso de la digesta respecto a la conservación de enzimas, la cual minimiza los
costes nutricionales y energéticos para el animal (Angel et al, 2013).
El conducto gastrointestinal presenta también dos ciegos que se encuentran en la unión
del íleon con el colon en forma de sacos ciegos dirigidos a lo largo del íleon. Una
función importante del ciego es la absorción de agua y electrolitos, para lo cual el ciego
se ha descrito como el segmento cuantitativamente más importante del intestino
(Svihus, 2014). Su función, por lo tanto, hace que su pH sea influenciado también por el
pH del agua que bebe el ave. En nuestro individuo el pH del ciego es de 5.8, un valor en
el límite superior también del rango normal, lo que apoya nuestra hipótesis de una
ingesta de agua alcalina.
Las contracciones peristálticas inversas empujan de nuevo hacia los ciegos el alimento
no digerido que llega al colon. Este proceso es selectivo y moviliza más agua que
sólidos. Incluso parte del agua procedente de la orina que llega a la cloaca es reciclada y
quedan uratos blancos y sólidos que recubren las heces (Angel et al, 2013), estos uratos
son los causantes de que tanto el colon como la cloaca tengan un pH más cercano al
alcalino que al ácido, algo que vemos también en el individuo estudiado (pH del
colon-cloaca = 6.4)
Referencias bibliográficas:
● Angel, R., Kim, S., Li, W. y Jiménez-Moreno, E. (2013) Velocidad de paso y pH
intestinal en aves: Implicaciones para la digestión y el uso de enzimas.
University of Maryland College Park. Madrid. En:
https://www.produccion-animal.com.ar/produccion_aves/produccion_avicola/05
-13CAP_VIIItrad.pdf
● Svihus, B. (2014) Adaptación de las prácticas de manejo para utilizar la
funcionalidad del tracto digestivo en aves. Norwegian University of Life
Science. Madrid. En:
https://www.produccion-animal.com.ar/produccion_aves/produccion_avicola/11
7-2014_CAP%20III.pdf
https://www.produccion-animal.com.ar/produccion_aves/produccion_avicola/05-13CAP_VIIItrad.pdf
https://www.produccion-animal.com.ar/produccion_aves/produccion_avicola/05-13CAP_VIIItrad.pdf