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Dr. Fernando D. Saraví El proceso digestivo que se inicia en la boca continúa en el estómago. El epitelio gástrico consta de una porción superficial y de una porción profunda, formada por las denominadas criptas gástricas. Cada cripta consta de un cuello y una glándula. Diariamente el estómago produce cerca de 2000 mL de jugo gástrico, aproximadamente isotónico con el plasma. El jugo gástrico es la secreción más ácida producida por el cuerpo humano. EL EPITELIO GÁSTRICO El epitelio superficial y las glándulas difieren en sus productos secretorios. Además, la secreción de las glándulas gástricas varía según la región del estómago. Los principales tipos de células del epitelio gástrico se muestran en la Fig. 1. El epitelio superficial y del cuello de las criptas gástricas se caracteriza por secretar mucinas que recubren la superficie epitelial y producir una secreción alcalina. Las glándulas de la pequeña región cardial, próxima al esófago, secretan mucus. El epitelio de las glándulas gástricas del cuerpo gástrico secreta un líquido con una elevada concentración de ácido clorhídrico (responsable del bajo pH de la luz gástrica), las proenzimas pepsinógenos, la enzima lipasa y dos proteínas importantes para el transporte y la absorción de vitamina B12, llamadas haptocorrina y factor intrínseco. Las glándulas del cuerpo gástrico poseen células principales que secretan pepsinógeno y lipasa, y células parietales u oxínticas, que secretan HCl y factor intrínseco. Las glándulas del antro poseen células principales pero carecen de células oxínticas y, en consecuencia, no producen HCl. En cambio, abundan en células endocrinas G y D, que segregan respectivamente gastrina y somatostatina hacia el torrente sanguíneo. Tabla 1: Secreción del epitelio gástrico superficial. Electrolito Concentración (mmol/L) Na+ 155 K+ 15 Ca2+ 3 Cl- 125 HCO3 - 45 H+ 2.1 .10-5 (pH 7.67)* *Para pCO2 = 40 mmHg. Secreciones digestivas 2: Jugo gástrico Posgrado-00 Sello 2 COMPOSICIÓN DEL JUGO GÁSTRICO El jugo gástrico es una mezcla de las secreciones del epitelio superficial y de las glándulas gástricas. Como se dijo antes, la secreción del epitelio de superficie es alcalina. La razón es que posee una concentración de bicarbonato de ~ 45 mmol/L, superior a la concentración de bicarbonato plasmática de 24 mmol/L (Tabla 1). La secreción de las glándulas del cuerpo gástrico posee alta concentración de HCl. Es escasa en condición basal, pero aumenta mucho por diferentes estímulos. Por esta razón, la composición del jugo gástrico varía con la tasa de secreción (Fig. 2). Con baja tasa, el componente secretorio superficial domina la composición, en tanto que con tasas elevadas (estimuladas), predomina la composición de las secreciones de las glándulas. El cambio más obvio es la caída de [Na + ] y la elevación de [H + ]. El jugo gástrico posee siempre una [K + ] superior a la plasmática, por lo cual los vómitos profusos, además de provocar baseosis metabólica por pérdida de H + , pueden causar hipokalemia. Los principales componentes orgánicos del jugo gástrico son los pepsinógenos, las mucinas y el factor intrínseco. SECRECIÓN DE ÁCIDO CLORHÍDRICO La tasa de secreción de HCl depende del número total de células parietales (~ 10 9 en el estómago humano normal) y de su estado de estimulación. Basalmente se produce 1 a 5 mmol/h. Con estímulos intensos puede llegar a 40 mmol/h. En total, se secretan diariamente 400 mmol de HCl, lo que representa una media de ~ 17 mmol/h. La célula oxíntica no estimulada presenta una red de vesículas tubulares y un canalículo intracelular. Cuando la célula se activa, las vesículas se fusionan con el canalículo, aumentando enormemente la superficie apical de la célula (Fig. 3). En esta superficie se produce la secreción de H + y Cl - . Mecanismo de secreción El H + y el Cl - que formarán HCl en la luz gástrica son secretados por las células parietales paralelamente, pero por diferentes mecanismos (Fig. 4). El Cl - ingresa a la célula parietal por la membrana basolateral, principalmente en intercambio con bicarbonato mediante un intercambiador aniónico electroneutro. El Cl - intracelular abandona la célula por la membrana apical hacia la luz glandular a favor del gradiente electroquimico por canales iónicos (CFTR, y ClC2) y probablemente por un intercambiador aniónico (SLC26A9). 3 Los protones que van a secretarse son producidos intracelularmente a partir de H2O y CO2 por la anhidrasa carbónica (tipo II). El bicarbonato producido es extraído en intercambio con Cl - por el intercambiador aniónico ya mencionado, que cumple entonces la doble función de incorporar cloruro y extraer el bicarbonato producido por la acción de la anhidrasa carbónica. El HCO3 - transferido al intersticio pasa al torrente sanguíneo. Cuando está activado el proceso secretor de HCl, la cantidad de bicarbonato producido aumenta el pH de la sangre venosa gástrica (es la denominada marea alcalina). H, K-ATPasa La secreción de H + se realiza por un transporte activo primario de tipo electroneutro, que incorpora a la célula 1 K + por cada H + que es secretado. Por tanto, es necesario que exista K + en la luz glandular para que sea posible la secreción de protones. Como se notó antes, la concentración de K + del jugo gástrico es siempre mayor que la plasmática. El K + ingresa a la célula en forma activa, por acción de la Na, K- ATPasa de la membrana basolateral. Sale por la membrana apical en forma pasiva, por canales de K + KCNQ1 y Kir. El canal KCNQ1 tiene normalmente baja conductancia en medios ácidos, pero en la célula parietal está ligado a una subunidad reguladora (KNCE2) que le permite conducir K + eficazmente hacia el medio ácido de la luz glandular. La H, K-ATPasa o bomba de protones gástrica pertenece a la familia de ATPasas tipo P2, a la cual pertenecen también la Na, K-ATPasa y la Ca-ATPasa del retículo endoplásmico/ sarcoplásmico (SERCA). El ATP necesario para el funcionamiento de la bomba es provisto por numerosas mitocondrias que ocupan ~ 40 % del volumen de la célula oxíntica. La H, K-ATPasa consta de dos subunidades llamadas y . La subunidad posee 1035 aminoácidos, tiene diez segmentos que atraviesan la membrana, sitios de unión a H + y K + , un dominio intracelular de fosforilación (dominio P), un dominio propulsor o activador (dominio A) y un dominio de unión a nucleótidos (dominio N); Fig.5 A. la subunidad , de 290 aminoácidos, tiene un solo segmento transmembrana y su porción extracelular está fuertemente glicosilada. La subunidad contribuye al plegamiento correcto de la subunidad , a su estabilidad y a su direccionamiento hacia la membrana. En la membrana apical, la H,K-ATpasa se dispone en tetrámeros ()4. Mediante ciclos de fosforilación y defosforilación de la subunidad catalítica (), se producen cambios de conformación entre dos estados, llamados E1 y E2 (Fig. 5 B). Dos H + (en realidad dos hidronios, H3O + ) son ligados en el estado E1 juntamente con ATP; la fosforilación causa la transición al estado (H + )2E2P y se libera el ADP. Los H + son liberados a la luz y E2P liga 2 K + de la luz. Los K + son transferidos al citoplasma y se libera el fosfato, pasando la unidad catalítica al estado (K + )2E2 , que liga ATP, libera los K + y se liga a 2 H + como (H + )2E1ATP, reiterando el ciclo. Una de las características más notables de la H, K-ATPasa gástrica es su capacidad de mantener la secreción de H + en contra de un enorme gradiente electroquímico. En efecto, con tasas máximas de secreción la concentración de [H + ] luminal puede superar 100mmol/L (pH 1), que es un millón de veces mayor que la intracelular (0.0001 mmol/L, pH 7).Dado que el ciclo de reacciones de intercambio de H + y K + de la H, K-ATPasa es potencialmente reversible, debe de existir un mecanismo que asegure que el sentido de bombeo se mantenga, incluso con elevada concentración luminal de protones. Esto es posible gracias a una interacción entre las subunidades y . Además de las funciones ya citadas, el extremo N-terminal de la subunidad estabiliza a la subunidad en el estado E2P, de baja afinidad por H + y alta afinidad por K + , que permite que la transferencia de H + sea unidireccional (Fig. 6 A). Este efecto de la 4 subunidad se ha comparado con la de un trinquete o lengüeta mecánica que permite que un engranaje gire solamente en un sentido (Fig. 6 B). Efectos de la estimulación En la célula oxíntica en reposo, la mayor parte de las unidades de bombeo no se encuentra en la membrana apical, sino en un sistema de membranas formado por vesículas y túbulos presentes en el citoplasma. Cuando la secreción ácida es estimulada, las membranas vésico-tubulares se fusionan con la membrana apical en un proceso dependiente de proteínas SNARE, en particular sintaxinas, VAMP2/8 y SNAP-25 (véase SINAPSIS). También participan las pequeñas GTPasas rab 11a y 27b. Como resultado, aumenta hasta 10 veces la superficie de la membrana apical en la forma de canalículos intracelulares continuos con la luz glandular (Fig. 3). Cuando desaparece la estimulación, la membrana que contiene las unidades de bombeo puede volver a formar túbulo-vesículas, probablemente mediante formación de fositas recubiertas de clatrina que son posteriormente internalizadas. Inhibidores de la bomba de protones Un grupo de fármacos en uso clínico a partir de 1989 son inhibidores selectivos de la H,K – ATPasa. El primero y más conocido es el omeprazol. Una vez absorbido en el tubo digestivo el fármaco alcanza la luz de las glándulas gástricas y, en medio ácido, se liga covalentemente a la H, K- ATPasa en los segmentos transmembrana 5 y 6, causando su inhibición irreversible. Los inhibidores de la bomba de protones inhiben la secreción basal y estimulada de HCl hasta en 90 % cuando se los utiliza apropiadamente y el efecto perdura por varios días. Han representado un gran avance para tratar condiciones en las que el HCl tiene un papel patogénico central, como la enfermedad ulcerosa péptica entre otras. Más recientemente se han desarrollado inhibidores reversibles, como revaprazán, que bloquean el sitio que liga K + . Estos fármacos producen un grado de inhibición similar a los inhibidores irreversibles, pero el bloqueo no requiere medio ácido y se desarrolla más rápidamente, si bien asimismo su duración es más breve. Funciones del ácido clorhídrico 1. Es un eficaz bactericida que elimina la mayor parte de las bacterias que ingresan al estómago. 2. Desnaturaliza proteínas, lo cual favorece su ataque por proteasas. 3. Activa el pepsinógeno a pepsina y le proporciona el pH óptimo para su acción proteolítica. 4. Reduce el hierro dietario de Fe3+ (férrico) a Fe 2+ (ferroso), lo cual favorece su absorción en el intestino delgado. 5 REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN DE HCL La secreción de HCl debe regularse de modo tal que el ácido cumpla sus funciones fisiológicas al mismo tiempo que se preserva la integridad de la mucosa esofágica, gástrica y duodenal. La secreción de HCl es regulada por un complejo conjunto de señales que interactúan entre sí y convergen en la célula oxíntica. Estas señales incluyen: 1. Neurotransmisores, como acetilcolina. 2. Hormonas, como gastrina. 3. Mediadores paracrinos, como histamina. Las tres sustancias mencionadas son todas estimulantes de la secreción de HCl – de hecho, los principales estimulantes – pero también hay inhibidores de la secreción, de los cuales el más importante es la somatostatina. Regulación nerviosa La acetilcolina, liberada por fibras posganglionares parasimpáticas y por neuronas intrínsecas, es un conocido estimulante de la secreción de HCl. Las células oxínticas poseen receptores muscarínicos M3. Estos receptores están acoplados por proteína Gq o G11 a la fosfolipasa C ligada a la membrana, de modo que su activación aumenta la síntesis de inositol trifosfato y de diacilglicerol. El diacilglicerol activa la proteína kinasa C y el inositol trifosfato estimula la liberación de Ca 2+ del retículo endoplásmico. A su vez, el Ca 2+ se une a calmodulina y el complejo Ca 2+ -calmodulina activa la kinasa dependiente de calmodulina II (CaMKII). El principal efecto sobre la secreción de ácido clorhídrico parece deberse al aumento de la concentración intracelular de Ca 2+ . Además de su efecto directo sobre las células parietales, la acetilcolina aumenta la secreción de HCl indirectamente, ya que estimula la liberación de histamina por parte de células enterocromafines y, en el antro, la liberación de gastrina por las células G. Además, en el cuerpo gástrico, la acetilcolina inhibe la secreción de somatostatina de las células endocrinas D. Es posible que, además de receptores M3, participen en las respuestas a la acetilcolina receptores M1 y M5, que tienen igual mecanismo de señalización intracelular que los M3. Además, el péptido activador de la adenilato ciclasa pituitaria (PACAP) también se libera en respuesta a la descarga vagal y estimula la liberación de histamina. Además del efecto directo sobre las células oxínticas, la acetilcolina estimula la liberación de histamina y gastrina, activando receptores muscarínicos de las células enterocromafines y las células G, respectivamente. La descarga vagal también activa neuronas intrínsecas que liberan péptido liberador de gastrina (GRP). El GRP pertenece a la familia de la bombesina, un péptido inicialmente aislado del sapo Bombina bombina. El receptor para GRP pertenece a la familia de los receptores acoplados a proteína G y se denomina 6 BB2. La activación de estos receptores estimula la fosfolipasa C. 1 Por otra parte, el péptido intestinal vasoactivo (VIP) es un inhibidor de la secreción de HCl que es liberado por neuronas intrínsecas frente a la llegada del quimo al duodeno. El VIP parece cumplir, en parte, la función de “enterogastrona” (factor intestinal inhibidor de la secreción ácida gástrica). Regulación hormonal La gastrina es secretada por las células G del antro gástrico y del duodeno. Las células G duodenales secretan principalmente la forma de 34 aminoácidos (G34) y las células G antrales la forma de 17 aminoácidos (G17). Ambas formas actúan sobre receptores llamados CCK-2 ó 1 El GRP tiene múltiples efectos biológicos que no es posible tratar aquí con detalle. En el tracto digestivo, además de estimular la secreción de gastrina, acelera la evacuación gástrica, facilita la contracción de la vesícula y enlentece el tránsito intestinal. Estimula la secreción de insulina. Posee varios efectos sobre células inmunes y efectos tróficos sobre tejidos normales y neoplásicos. En la médula espinal, es un neurotransmisor en los aferentes que señalan prurito. En el sistema nervioso participa en causar saciedad, en la regulación de ritmos circadianos y temperatura, ansiedad, aprendizaje y memoria. CCKB, acoplados a proteína Gq, la cual activa la fosfolipasa C y aumenta el Ca 2+ intracelular. Las células oxínticas poseen receptores CCK-2 y por tanto la gastrina puede estimular directamente la secreción de HCl. No obstante, al parecer el principal efecto secretagogo es indirecto, por estimulación de la liberación de histamina por las células enterocromafines,que también poseen receptores CCK-2. Además de su efecto agudo, la gastrina tiene un importante efecto trófico sobre las células parietales y enterocromafines. En condiciones en las cuales la gastrina plasmática se mantiene persistentemente elevada se produce una hiperplasia de la mucosa gástrica, que se asocia con un aumento de la capacidad secretoria de HCl (hiperclorhidria). Como ya se dijo, la acetilcolina y el GRP aumentan la liberación de gastrina. Otros estímulos proceden del contenido de la luz. La presencia de aminoácidos (en particular fenilalanina), péptidos y Ca 2+ en el antro, así como un pH > 2.5, estimulan la secreción de gastrina por un efecto directo sobre las células G. Dicho efecto es mediado por un receptor sensor de Ca 2+ (CaSR), similar al presente en las células paratiroideas, que es sensible a todos los estímulos citados (Fig. 7 A). La disminución del pH antral inhibe la secreción de gastrina por un efecto directo sobre las células D y un efecto 7 indirecto mediado por somatostatina (ver más abajo). La secreción gástrica de HCl es inhibida tras llegada de quimo ácido al duodeno. Hace tiempo se postuló que el efecto inhibidor era debido a una hormona intestinal que se llamó enterogastrona. Hoy se piensa que la función inhibitoria es el resultado de la acción conjunta de varias hormonas del intestino delgado: colecistokinina, secretina, somatostatina, neurotensina, péptido YY y péptido insulinotrópico dependiente de glucosa (GIP, antes llamado péptido inhibidor gástrico). En particular, la secretina liberada por el bajo pH luminal tiene un efecto inhibidor directo sobre la célula oxíntica y además inhibe la liberación de gastrina al tiempo que estimula la liberación de somatostatina. La llegada de ácidos grasos al duodeno estimula la liberación de colecistokinina y GIP. Ambas hormonas poseen un efecto inhibidor directo sobre las células parietales. El GIP, además, inhibe la liberación de gastrina. Regulación paracrina El principal regulador paracrino de la secreción de HCl es, sin duda, la histamina. Las células enterocromafines que la secretan se localizan en la región del estómago en la que existen células oxínticas. La histamina es sintetizada a partir del aminoácido histidina por la enzima histidina decarboxilasa. Las células enterocromafines no están en contacto con la luz gástrica, de modo que los estímulos para la liberación de histamina (o su inhibición) deben alcanzarlas desde el intersticio, ya sea como neurotransmisores, hormonas o factores paracrinos. La histamina activa receptores H2 presentes en las células oxínticas. Los receptores H2 pertenecen a la familia de GPCR y están acoplados a proteína Gs, por lo cual la histamina activa la adenilato ciclasa y aumenta la síntesis de cAMP. La histamina tiene un efecto sinérgico con otros agentes que estimulan directamente la secreción de HCl como acetilcolina y gastrina. Su importancia se evidencia porque el bloqueo de los receptores H2 puede suprimir hasta 70 % de la secreción diaria de HCl. Los antagonistas competitivos de receptores H2 – como ranitidina – son más eficaces en suprimir la secreción basal de HCl que la secreción estimulada, por ejemplo por la ingesta de alimentos. Otro regulador paracrino de importancia es la somatostatina. La disminución del pH antral estimula las células D para secretar somatostatina, la cual, a su vez, inhibe la liberación de gastrina (receptores SST2). El efecto de la acidez antral sobre la liberación de somatostatina es, en parte, mediado por la activación de aferentes sensoriales que, además de informar al sistema nervioso centra, liberan localmente péptido relacionado con el gen de calcitonina (CGRP). En el cuerpo gástrico, donde las células D no están en contacto con la luz, la liberación de somatostatina es (paradójicamente) estimulada por la gastrina; este efecto puede interpretarse como un mecanismo intrínseco limitante de la sobreestimulación de las células oxínticas. En efecto, además de inhibir la liberación de gastrina en el antro, en el cuerpo gástrico la somatostatina ejerce un efecto inhibidor directo sobre las células parietales e indirecto porque reduce la liberación de histamina (Fig. 7 B). La prostaglandina E2 inhibe la secreción de HCl. Este efecto es mediado por receptores EP3 en las células parietales, que están acoplados a proteína Gi y por tanto reducen la síntesis de cAMP (acción opuesta a la histamina). Las prostaglandinas también reducen la liberación de histamina y de gastrina. En la Fig. 8 se presenta un esquema 8 integrado de la regulación de la secreción de HCl. SECRECIÓN DE PEPSINÓGENOS Los pepsinógenos son un grupo de proenzimas proteolíticas producidas por las células principales de las glándulas gástricas. Se clasifican en pepsinógenos tipo I, tipo II y catepsina E. Las células principales producen mayormente el tipo I. Los pepsinógenos tipo II son también producidos por las células principales y además por células mucosas del cuello de las glándulas gástricas. Los pepsinógenos se almacenan en vesículas secretorias. Se liberan a la luz glandular de manera espontánea, pero la tasa de liberación aumenta hasta cinco veces cuando la secreción es estimulada. Este incremento es posible porque los pepsinógenos pueden secretarse por exocitosis compuesta. En esta forma de exocitosis, las vesículas no solamente se fusionan con la membrana plasmática, sino también unas con otras, de modo que pueden evacuar su contenido hacia la luz sin estar en contacto con la membrana plasmática. Esto permite una alta tasa de secreción a través de una pequeña superficie de membrana apical. La exocitosis compuesta se trata con mayor detalle en SECRECIONES DIGESTIVAS 3: JUGO PANCREÁTICO. Las células principales también secretan pro-quimosina, que en medio ácido forma quimosina (antes llamada renina), importante en lactantes, pues coagula la caseína de la leche y facilita su digestión. Activación de pepsinógeno a pepsina Una vez secretados, los pepsinógenos son activados en parte por el medio ácido (pH < 5.0), en el cual se elimina un fragmento de 44 aminoácidos que bloquea el sitio catalítico de la enzima. Una vez que se ha producido algo de pepsina, ésta puede acelerar, en pH ácido, el corte del segmento catalítico de otras moléculas de pepsinógeno (Fig. 9). La actividad de la pepsina formada depende también del pH. Su actividad óptima se alcanza (según el tipo específico de pepsina) entre pH 1.8 y 3.5. La enzima se inactiva irreversiblemente si el pH es mayor de 7.2. Fisiológicamente, la pepsina se inactiva cuando el quimo gástrico pasa al medio duodenal alcalino. Acción de la pepsina La pepsina pertenece a la familia de enzimas llamadas proteasas de aspartato, porque el mecanismo proteolítico requiere varios residuos de aspartato en el sitio activo para producir la rotura de un enlace peptídico. Tiene máxima eficacia para enlaces peptídicos que involucran los aminoácidos cíclicos fenilalanina, tirosina y triptófano. La pepsina es una endopeptidasa, lo que significa que desdobla proteínas en péptidos, sin causar liberación de aminoácidos. Regulación de la secreción de pepsinógenos La secreción de pepsinógenos está sujeta a una regulación excitatoria, excepto que bajas concentraciones de PGE2 pueden inhibir la secreción. Los agentes estimulantes de la secreción de pepsinógenos se clasifican en aquéllos que estimulan la síntesis de cAMP y aquéllos que aumentan la concentración de Ca 2+ en el citosol. Entre los que aumentan la síntesis de cAMP están la secretina, el VIP, las catecolaminas (2-adrenoceptores) y la PGE2 en concentraciones mayores quela inhibitoria (receptores EP2). Entre los agentes que aumentan la concentración de Ca 2+ en el citosol hay que mencionar la acetilcolina y la colecistokinina. A diferencia de las células oxínticas, las células principales tienen receptores CCK-1 (CCKA) que tienen mucho mayor afinidad por la colecistokinina que por la gastrina. La acetilcolina es particularmente importante en estimular la secreción de pepsinógenos, pues además de su efecto directo tiene efectos indirectos derivados de la estimulación de las células oxínticas. La secreción de HCl reduce el pH luminal, lo cual - por un reflejo local, aumenta la secreción de 9 pepsinógeno, estimulada por neuronas colinérgicas intrínsecas. Además, el quimo ácido estimula en el duodeno la secreción de secretina, que es otro estimulante de la secreción de pepsinógenos. SECRECIÓN DE LIPASA GÁSTRICA La lipasa gástrica es una proteína de 371 aminoácidos sintetizada y secretada por las células principales, especialmente las que se encuentran en el antro. Su secreción es estimulada por la acetilcolina y la gastrina pero inhibida por la colecistokinina (receptores CKK- 1). Al igual que la lipasa salival, la lipasa gástrica humana es activa con un pH entre 2 y 7, aunque alcanza máxima actividad catalítica en pH 3 a 6. Cuando el pH es muy bajo, puede ser hidrolizada por la pepsina. La lipasa gástrica (al igual que la salival) ataca triacilglicéridos con residuos acilos de cadena corta o larga. Presenta algunas diferencias importantes con la lipasa pancreática (ver SECRECIONES DIGESTIVAS 3: JUGO PANCREÁTICO): 1. Su pH óptimo es menor que el de la lipasa pancreática. De todos modos, conserva parcialmente su actividad en el duodeno (en paralelo con la lipasa pancreática). 2. En lugar de liberar glicerol y monoglicéridos como la lipasa pancreática, la lipasa gástrica solamente hidroliza el acilo en el extremo 3 del triacilglicerol y, por tanto, produce un monoglicérido y un diacilglicérido. 3. La lipasa gástrica no necesita colipasa, ya que su actividad no es afectada por las sales biliares. Durante muchas décadas desde que fue descubierta – a principios del siglo XX – se consideró poco importante la participación de la lipasa gástrica en la hidrólisis de triacilglicéridos. No obstante, hoy se sabe que la lipasa gástrica es responsable por 10 a 25 % del total de ácidos grasos que se liberan en el tracto digestivo en el adulto. En lactantes, la fracción llega a 50 %. En adultos, la contribución de la lipasa se torna más importante en caso de insuficiencia pancreática. BARRERA MUCOSA GÁSTRICA Por su bajo pH y la presencia de pepsina, la luz gástrica es un medio hostil no solamente para los microorganismos sino también para las propias células del epitelio de superficie. Además de resistir el ataque combinado de la acidez y la pepsina, este epitelio es capaz de impedir la retrodifusión de H + desde la luz hacia el intersticio. La protección del epitelio y la limitación de la retrodifusión de protones se logra por una combinación de propiedades estructurales y funcionales que, en conjunto, forman la barrera mucosa gástrica. La barrera suele subdividirse en una porción pre-epitelial (el gel de mucus), el epitelio propiamente dicho, y una porción subepitelial, relacionada con la microcirculación local (Fig. 10). Barrera estructural La membrana apical de las células del epitelio de superficie tiene muy baja permeabilidad a los hidrogeniones. Otro tanto ocurre con las uniones estrechas que mantienen unidas las células y producen una fuerte limitación difusional. Finalmente, la capa de gel de mucus adherido a las células epiteliales también forma parte integral de la barrera estructural. Gel adherente de mucus El mucus está compuesto por mucinas, glicoproteínas de alto peso molecular. Los carbohidratos forman ~ 80% de su masa y protegen al núcleo proteico de la degradación enzimática. Los residuos hidrocarbonados son los principales responsables de la viscosidad del mucus. 10 Algunas mucinas, como MUC1 en el estómago, permanecen unidas a la membrana y forman parte del glicocálix del epitelio. Otras mucinas forman un gel de mucus por polimerización debida a la presencia de enlaces disulfuro entre residuos de cisteína. . En el estómago (al igual que en el colon, y a diferencia del intestino delgado) el gel protector de mucus forma una doble capa. Existe una capa profunda, más densa, de mucus adherido al epitelio y una capa superficial, laxa, de mucus escasamente adherido. El principal componente de ambas es la mucina codificada por el gen MUC5AC, secretada por el epitelio superficial. En las glándulas hay también MUC6. El mucus no adherente tiene sobre todo un papel lubricante, mientras que el mucus adherente protege al epitelio de agresiones mecánicas y químicas. El gel adherente de mucus cumple una doble función protectora. Por una parte, limita sustancialmente la difusión de pepsinógeno y pepsina. Por otra parte, si bien no limita la difusión de H + , permite mantener una elevada concentración de bicarbonato capaz de neutralizar los H + que difunden hacia el gel. Secreción de bicarbonato El epitelio superficial secreta bicarbonato con una tasa de 2 a 4 mmol/h. La secreción diaria de bicarbonato por el epitelio gástrico es de sólo un cuarto de la secreción de HCl, pero es muy importante para mantener un pH cercano a 7 en la superficie del epitelio. El bicarbonato ingresa al epitelio superficial por cotransporte con sodio, en proporción 1:2 ó 1:3. El egreso de bicarbonato de la membrana apical se produce por un intercambiador aniónico que incorpora Cl - y extrae HCO3 - . El bicarbonato difunde hacia el gel de mucus, donde alcanza una concentración de hasta 90 mmol/L (el valor medio es de 45 mmol/L; Tabla 1). La secreción de bicarbonato gástrica está naturalmente acoplada con la secreción de HCl. Como se explicó antes, la secreción de HCl hacia la luz gástrica es acompañada de la transferencia de una cantidad equimolar de bicarbonato hacia el intersticio. Como en el día se secretan ~ 400 mmol de HCl, la misma cantidad de bicarbonato ingresa al intersticio. Gran parte de este bicarbonato ingresa a la circulación, pero el aumento de la concentración intersticial de bicarbonato aumenta la oferta de este ión a la membrana basolateral del epitelio superficial y por tanto, la secreción de bicarbonato hacia el gel de mucus. En otras palabras, cuanto mayor es la secreción de HCl, mayor es la secreción de bicarbonato que contribuye a mantener la integridad de la mucosa. Este mecanismo protector obviamente no es operativo cuando se introduce a la luz gástrica un ácido de procedencia extrínseca. Papel defensivo de la microcirculación El aumento del caudal sanguíneo que irriga el epitelio gástrico durante la actividad secretora incrementa el flujo en los vasos capilares subyacentes al epitelio. Este aumento de flujo facilita el arrastre de H + que puedan haber retrodifundido desde la luz gástrica hacia el intersticio. Regulación de la función de la barrera El mucus experimenta desprendimiento y recambio, de modo que debe secretarse de manera continua. Los dos estímulos principales para la secreción son la acetilcolina liberada por influencia vagal y la irritación local de la mucosa por estímulos físicos o químicos. La secreción de bicarbonato es asimismo estimulada por acetilcolina y por la acidez de la luz gástrica. La acidez luminal inicia reflejos nerviosos y estimula la síntesis local de prostaglandina E2, mediada por la ciclo- oxigenasa 1 (COX 1). La citada prostaglandina promueve la secreción de bicarbonato y aumenta, por vasodilatación, el caudalsanguíneo de la microcirculación. El aumento del caudal sanguíneo contribuye a arrastrar los H + que pudieran haber penetrado la barrera y por tanto, reduce su concentración en el intersticio. Los mediadores gaseosos óxido nítrico (NO) y sulfuro de hidrógeno (SH2) también contribuyen al efecto vasodilatador. El óxido nítrico es sintetizado constitutivamente por la mucosa. Además de producir vasodilatación, estimula la secreción de mucus y contribuye a mantener la integridad de la barrera epitelial. Por el contrario, la secreción de bicarbonato es inhibida por la hipoxia, inhibidores de la ciclo-oxigenasa (aspirina, indometacina), inhibidores de la anhidrasa carbónica (acetazolamida) y noradrenalina. FASES DE LA SECRECIÓN GÁSTRICA Durante el ayuno la secreción de HCl es escasa, pero se incrementa con la ingesta de alimentos. Se distinguen clásicamente tres fases de estimulación, las cuales se superponen en el tiempo: 1. Fase cefálica 11 2. Fase gástrica 3. Fase intestinal . La fase cefálica es responsable por 30 % de la secreción total. Se inicia por la vista, olfato, degustación o deglución de alimentos (e incluso por pensar en comida). Los estímulos citados convergen en el núcleo motor dorsal del vago. La descarga vagal libera ACh, con sus efectos directos e indirectos ya descriptos. Además, el vago activa fibras posganglionares que liberan en el antro el péptido liberador de gastrina (GRP). La fase gástrica es, cuantitativamente, la más importante. Es responsable de 50 a 60 % de la secreción total estimulada de HCl. Se inicia por la distensión del estómago, que produce reflejos vago-vagales y reflejos locales mediados por el sistema nervioso entérico. Como resultado, se libera ACh y GRP, con los efectos ya mencionados. Además, los péptidos resultantes de la digestión de proteínas por la pepsina (peptonas), y aminoácidos como L-triptofano, estimulan desde la luz a las células G del antro con liberación de gastrina. La somatostatina, sintetizada en las células D, actúa sobre receptores acoplados por proteína Gi (inhibitoria) a la adenilato ciclasa. Así antagoniza el efecto estimulante de la histamina sobre la célula oxíntica. Además, la somatostatina inhibe la secreción de gastrina y de histamina actuando respectivamente sobre las células G y enterocromafines. La secreción de somatostatina por células D del antro se estimula por la disminución del pH gástrico causada por la secreción de HCl y es por tanto un mecanismo de autorregulación de la secreción ácida (realimentación negativa). La fase intestinal explica sólo 10 % de la secreción ácida. En el duodeno hay células G que son estimuladas por peptonas; éstas también promueven la liberación de otra hormona estimulante, la entero-oxintina. Los aminoácidos absorbidos en el duodeno estimulan la secreción de HCl (mecanismo desconocido). Por otra parte, el duodeno y el yeyuno secretan hormonas que inhiben la secreción ácida gástrica; se postuló que la inhibición se debía a una hormona (enterogastrona) pero hoy se cree que varias hormonas cumplen tal función: secretina, colecistokinina, péptido intestinal vasoactivo (VIP), péptido inhibidor gástrico (GIP), neurotensina, somatostatina, neuropéptido YY y prostaglandina E2. La principal es la secretina (ver Secreción Exocrina Pancreática) que reduce la secreción de gastrina, aumenta la secreción de somatostatina y posee un efecto inhibidor directo sobre la célula oxíntica. Aunque los alimentos estimulan la secreción ácida, paradójicamente el pH gástrico es menor durante el ayuno. Esto se debe a que los alimentos contienen bases que amortiguan los H + secretados. Al evacuarse el contenido gástrico, aunque la secreción ácida total disminuye, la [H + ] gástrica aumenta. Esto ocurre principalmente durante la noche. Como consecuencia práctica, la dosis nocturna es la más importante cuando se emplean fármacos inhibidores de la secreción de HCl como antagonistas de receptores H2 para histamina (por ej., ranitidina) o inhibidores de la bomba de protones (por ej., omeprazol). ENFERMEDAD ULCEROSA PÉPTICA La enfermedad ulcerosa péptica (EUP) es un trastorno ocasionado por la pérdida del delicado equilibrio entre los factores que agreden la mucosa gastroduodenal y aquellos que la protegen. El predominio de factores agresivos (HCl y pepsina) produce una lesión del epitelio que causa una solución de continuidad (la úlcera) que llega al menos hasta la muscularis mucosae. La EUP es un trastorno frecuente, que en Occidente afecta a 5 a 10 % de los adultos. La incidencia es máxima entre los 55 y 65 años. Las úlceras de la porción inicial del duodeno son más 12 frecuentes que las úlceras gástricas. El esófago distal también puede ulcerarse (Fig. 11). Generalmente, la úlcera es una lesión única, aunque puede haber múltiples úlceras cuando son provocadas por tumores secretores de gastrina (síndrome de Zollinger-Elison). La EUP causa dolor epigástrico de tipo quemante o sensación de hambre dolorosa. Los síntomas aparecen a menudo durante la noche y también 1 a 3 horas después de las comidas. Son aliviadas por la ingesta, en particular de alimentos alcalinos. Actualmente el diagnóstico se realiza mediante gastroduodenoscopia. La complicación más frecuente de la EUP es la hemorragia digestiva, aunque la más temible es la perforación. Los precipitantes de la EUP son agentes que estimulan la secreción ácida, reducen la eficacia de la barrera mucosa gastroduodenal, o causan ambos efectos a la vez. En la mayoría de los casos, el responsable por inclinar la balanza a favor de la agresión del epitelio es una bacteria denominada Helicobacter pylori. 2 Se transmite de persona a persona. La infección es muy común, con mayor frecuencia en la infancia. Dado que solo 20 % de los infectados con H. pylori desarrolla EUP, es evidente que otros factores intervienen en la patogenia. H. pylori es una bacteria de 2.5 a 5 m de largo y 0.5 a 1.0 m de diámetro, con 4 a 6 flagelos indispensables para su movilidad. Penetra el mucus y se multiplica en la vecindad del epitelio de superficie (Fig. 12). Puede resistir el ácido creando un microambiente mediante la producción de bicarbonato a partir de la urea, mediante su enzima ureasa. La reacción produce también amoníaco, el cual es citotóxico. Además, H. pylori posee varios factores de virulencia que determinan en parte el resultado de la infección. Por otra parte, existen factores del huésped, en particular polimorfismos en genes de citokinas como la interleukina 1, que influyen en la magnitud de la respuesta inflamatoria. En una proporción pequeña pero importante de infectados, el H. pylori puede predisponer al cáncer gástrico. También se ha asociado con la enfermedad por reflujo gastroduodenal y otros trastornos. Si bien la interacción de H. pylori con el huésped es compleja, cuando la bacteria se localiza en el antro gástrico, produce una 2 Barry J. Marshall y J. Robin Warren ganaron el premio Nobel de Fisiología y Medicina en 2005 “por su descubrimiento de la bacteria Helicobacter pylori y su papel en la gastritis y la enfermedad ulcerosa péptica”. reacción inflamatoria y aumenta la secreción de gastrina. Esta última causa hipercloridria y predispone a la úlcera duodenal. Por otra parte, cuando la bacteria infecta el cuerpo gástrico, la reacción inflamatoria se asocia con aumento de riesgo de úlcera gástrica, aunque la secreción de HCl es normal o subnormal. En algunos casos, la infección crónica causa una gastritis atrófica con aclorhidria, que no se asocia con EUP pero sí con anemia megaloblástica por déficit de factor intrínseco y aumento del riesgode cáncer. Los antiinflamatorios no esteroides (AINE), como aspirina e indometacina, forman en conjunto el otro principal agente agresor implicado en la patogénesis de la úlcera péptica (una excepción es el paracetamol). Los AINE inhiben la COX 1, con reducción de la síntesis de prostaglandina E2 y debilitamiento de la barrera mucosa. En pacientes con EUP asociada con AINE, es necesario suspender la administración del agente agresor, además de reducir la secreción de HCl. En casos selectos se pueden emplear AINE inhibidores selectivos de la COX 2, que son menos agresivos para la mucosa gástrica (pero aumentan el riesgo cardiovascular). Otros agentes agresores que pueden contribuir son el estrés, el tabaco y el alcohol. El tratamiento de la EUP exige la supresión de sustancias agresoras (AINE, tabaco, alcohol) y la reducción de la secreción de HCl mediante fármacos antisecretores. Los más potentes antisecretores son los inhibidores irreversibles de la bomba de protones (como omeprazol), que en dosis terapéuticas inhiben 70 a 80 % de la secreción de HCl. En personas con EUP asociada con infección por H. pylori, el tratamiento exige un curso de asociaciones de antibióticos, además de los inhibidores de la secreción ácida gástrica.
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