Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
FISIOLOGÍA DE SISTEMAS CAPÍTULO XXX FISIOLOGIA DEL INTESTINO DELGADO Y GRUESO ESQUEMA DEL CAPÍTULO ✓ Introducción ✓ ANATOMÍA FUNCIONAL DEL INTESTINO DELGADO • Irrigación sanguínea • Inervación ✓ MOTILIDAD DEL INTESTINO DELGADO • Actividad eléctrica del intestino delgado • Tipos de movimientos intestinales • Vaciamiento del intestino delgado ✓ SECRECIÓN Y ABSORCIÓN INTESTINAL DE ELECTROLITOS • Absorción de electrolitos ✓ DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN INTESTINAL • Digestión y absorción de carbohidratos • Absorción de carbohidratos en el intestino • Digestión de proteínas y absorción de péptidos y aminoácidos • Digestión de las proteínas • Absorción intestinal de péptidos y aminoácidos • Digestión y absorción de lípidos • Absorción de lípidos • Absorción de vitaminas ✓ INTESTINO GRUESO • Estructura histológica del colon • Inervación • El caso especial del apéndice vermiforme • Motricidad del intestino grueso • Secreción colónica • Digestión en el intestino grueso • Absorción y formación de la materia fecal en el intestino grueso ✓ MANEJO DEL AGUA EN EL TGI ✓ DEFECACIÓN • Reflejo rectoesfinteriano de la defecación ✓ APLICACIONES CLÍNICO-FISIOLÓGICAS ✓ Bibliografía OBJETIVOS DEL CAPÍTULO 1. Comprender la forma en que las funciones de motilidad del intestino delgado y el colon contribuyen a activar la respuesta integrada a una comida. 2. Describir las capas musculares y las conexiones con el sistema nervioso entérico que posibilitan la motilidad intestinal. 3. Identificar los esfínteres que controlan el movimiento del contenido intestinal, entre un segmento y otro o hacia el exterior del cuerpo. 4. Definir los patrones de motilidad que caracterizan a los movimientos de los intestinos delgado y grueso después de una comida y en ayuno, así como sus mecanismos de control. 5. Distinguir entre los patrones de mezcla y los que impulsan el contenido a lo largo del intestino. 6. Describir los reflejos que coordinan las funciones de motilidad del intestino delgado y el colon y la función del estómago. 7. Entender el proceso por el cual los residuos no digestibles de una comida se eliminan del cuerpo. 8. Comprender la fisiopatología de las enfermedades en las que se altera la motilidad intestinal. 9. Comprender de qué manera los nutrientes llegan al organismo y los procesos químicos necesarios para convertirlos en compuestos apropiados para su absorción. 10. Enumerar los principales carbohidratos alimentarios y definir los procesos que tienen lugar en la luz y en el borde en cepillo del intestino para producir monosacáridos absorbibles lo mismo que los mecanismos de transporte que permiten la absorción de estas moléculas hidrófilas. 11. Comprender el proceso de asimilación de las proteínas y los aspectos en los cuales es equiparable, y converge, con el de los carbohidratos. 12. Definir los procesos graduales de la ingestión y la absorción de los lípidos, la función de los ácidos biliares para solubilizar los productos de la lipólisis y las consecuencias de la absorción deficiente de las grasas. 13. Identificar la fuente y las funciones de los ácidos grasos de cadena corta en el colon. 14. Delimitar los mecanismos de la absorción de las vitaminas y los minerales. Fernández, V. H. 811 FISIOLOGIA DEL INTESTINO DELGADO Y GRUESO Introducción Los procesos finales más importantes de la digestión y la absorción de los nutrientes se producen en un órgano tubular largo denominado intestino delgado, estructura que se encuentra especialmente adaptada para estas funciones. Su gran longitud provee una enorme superficie para la digestión y la absorción, y esa superficie se incrementa aún más por la presencia de pliegues circulares, vellosidades y microvellosidades. El intestino delgado comienza en el esfínter pilórico del estómago, se repliega a través de la parte central e inferior de la cavidad abdominal y se abre, por último, en el intestino grueso. Alcanza un promedio de 2,5 cm de diámetro; su longitud es de alrededor de 3 metros en una persona viva y de unos 6,5 m en un cadáver, a causa de la pérdida del tono muscular liso después de la muerte. El intestino grueso es la porción terminal del TGI y cumple, fundamentalmente, con la función de completar la absorción, favorecer la producción de ciertas vitaminas, formación de las heces y la expulsión de éstas del cuerpo. ANATOMÍA FUNCIONAL DEL INTESTINO DELGADO El intestino delgado (del lat., “intestinus”, víscera) se divide en tres regiones denominadas: a) Duodeno: (del lat., “duodecim”, doce; porque su extensión equivale a 12 traveses de dedo. Es el segmento más corto del intestino delgado y es retroperitoneal (salvo los primeros 3 cm). Comienza en el esfínter pilórico del estómago y se extiende alrededor de 25 a 30 cm, hasta que comienza el yeyuno con forma de tubo en C. El duodeno se caracteriza por su adosamiento casi completo al peritoneo parietal posterior; sus conexiones con la cabeza del páncreas alrededor de la cual se dispone como un anillo incompleto, y la desembocadura de los conductos colédoco del hígado y pancreático en la ampolla hepatopancreática; su situación en los dos pisos (supracólico e infracólico) del abdomen; su pasaje posterior a los vasos mesentéricos superiores, y su vascularización arterial proporcionada por ramas de la arteria mesentérica superior y por tributarias, ramas indirectas, del tronco celíaco. Se distinguen cuatro porciones y una terminación, la flexura duodeno yeyunal. La unión de la 4ª porción del duodeno con el yeyuno forma un ángulo agudo, en general situado en el origen del mesenterio, pero su disposición es variable. Este trayecto se realiza alrededor de la cabeza del páncreas y se denomina “marco duodenal”. La Fernández, V. H. 812 1ª porción o porción superior, está situada en el flanco derecho de la 1ª vértebra lumbar, es oblicua hacia arriba, atrás y a la derecha, extendida desde el píloro al cuello de la vesícula biliar, donde se curva hacia abajo continuándose con la porción descendente. En su origen presenta una prominencia denominada ampolla o bulbo duodenal. La 2ª porción o porción descendente forma con la precedente un ángulo de 60° a 80°, flexura superior del duodeno. La porción descendente es vertical, se ubica a la derecha de la columna lumbar, por delante de las apófisis costales de L1 a L4. Esta porción recibe a los conductos excretores biliar y pancreático. La 3ª porción o porción horizontal forma con la porción descendente un ángulo de aproximadamente 90°, la flexura inferior del duodeno. Se dirige de derecha a izquierda, pasa por delante de la columna vertebral a la altura de L3-L4 y de los vasos prevertebrales y por detrás de los vasos mesentéricos superiores. Cóncava hacia atrás, está contenida en la pinza vascular aorticomesentérica. La 4ª porción o porción ascendente se dirige hacia arriba, hacia la izquierda y algo hacia atrás, hasta el flanco izquierdo de la 2ª vértebra lumbar. La flexura (ángulo) duodenoyeyunal está sostenida por una formación fibromuscular, el músculo suspensorio del duodeno o músculo de Treitz, que lo une al pilar izquierdo del diafragma. b) Intestino delgado mesentérico: ubicado en el mesenterio (del griego, “mes”, entre y “enteran”, intestino) y se fija a la pared posterior del abdomen. Esta parte está revestida por el peritoneo, tiene gran movilidad y está formada por el yeyuno e íleon los cuales constituyen la parte del intestino delgado comprendida entre la flexura duodenoyeyunal, en su extremo proximal, y la unión ileocecal, en el extremo distal. Se caracteriza esencialmente por su longitud, que lo obliga a describir en la cavidad abdominal numerosas sinuosidades formadas por las asas delgadas; su movilidad, gracias a la longitud de su meso, el mesenterio,que lo une a la pared posterior del abdomen, y la importancia de sus funciones digestivas: 1) Yeyuno: (del lat., “jejunus”, vacío, que es como se lo encuentra después de la muerte). Esta parte del intestino mide alrededor de 1 metro y se extiende hasta el íleon. 2) Íleon: (del griego “eileos”, curvo o sinuoso). Es la región final y más larga del intestino delgado y mide alrededor de 2 metros. Se une con el intestino grueso mediante el esfínter o válvula ileocecal. Es importante destacar que el yeyuno y el íleon no se diferencian notablemente entre sí ya que no existe un límite neto entre ambos. Desenrollado, se presenta como un tubo de calibre decreciente, de 25 a 30 mm de diámetro en su origen y de 15 a 20 mm en su terminación. Su longitud varía de 5,5 a 9 m, con un promedio de 6,6 m en el adulto. El yeyuno y el íleon están enteramente tapizados por el peritoneo, excepto a lo largo del borde donde se sitúan sus vasos. Allí, el peritoneo constituye un meso de dos láminas, el mesenterio, que conecta el yeyuno y el íleon a la pared abdominal posterior. Correlato entre la fisiología y la clínica. El yeyuno y el íleon son regulares en su forma, pero su borde anterior presenta, a veces, a 80 cm aproximadamente de la unión ileocecal, una evaginación en forma de dedo de guante, el divertículo ileal. Éste representa un resto del conducto onfalomesentérico, que reúne en el embrión el asa intestinal primitiva al ombligo. La frecuencia del divertículo ileal de Meckel estimada es del 6 a 8%. Tapizado por mucosa intestinal, el divertículo ileal puede Fernández, V. H. 813 contener placas ectópicas de mucosa de tipo gástrico. Existe una patología del divertículo ileal, la diverticulitis que es la inflamación de esta porción y puede originar oclusiones intestinales, hasta úlceras (con las hemorragias y las perforaciones que las complican). La pared del intestino delgado está compuesta por las 4 capas que forman la mayor parte del tubo digestivo: 1. Mucosa: está compuesta por el epitelio, la lámina propia y la muscularis mucosae. a) La capa epitelial de la mucosa intestinal consiste en epitelio cilíndrico simple, que contiene enterocitos (células absortivas), células caliciformes, células de Paneth. células enteroendocrinas, células madre y células M. Las células absortivas (enterocitos) digieren y absorben nutrientes del quimo intestinal. También están presentes las células caliciformes, que secretan moco. La mucosa del intestino delgado contiene varias hendiduras revestidas de epitelio glandular. Las células que las tapizan forman las glándulas intestinales (criptas de Lieberkühn) y secretan jugo intestinal. Junto a las células absortivas y a las células caliciformes, las glándulas intestinales también contienen células de Paneth y células enteroendocrinas. Las células de Paneth secretan lisozima y son fagocíticas. Por ende, cumplen una función importante en la regulación de la población bacteriana, en el intestino delgado. Por su parte, existen 3 tipos de células enteroendocrinas en las glándulas intestinales del intestino delgado: células S que secretan hormona secretina, células I que liberan hormona CCK y células K, que secretan la hormona GIP. También hay células enterocromafines que secretan serotonina, células δ secretoras de SST, células L productoras de GLP-1 (antes llamado enteroglucagón) y células N productoras de neurotensina. También se encuentran las células Mo productoras de motilina. Fernández, V. H. 814 Las células madre se encuentran en las criptas de Lieberkühn, que están revestidas por el mismo epitelio que las vellosidades, pero el epitelio en el fondo es más bajo y en él aparecen células más indiferenciadas. Se demostró que entre estas células existe una población de células madre en proceso de proliferación productoras de células que se diferencian a todos los demás tipos celulares. Algunas de las células migran hacia la parte más profunda y se diferencian en células de Paneth, con una vida media de unos 30 días. Otras migran hacia la parte superior y se diferencian en enterocitos y células caliciformes, ambos tipos celulares con una vida media de 3 a 5 días dado que cuando llegan hasta el extremo de la vellosidad sufren apoptosis y son eliminadas en su camino hacia la punta de la vellosidad. Durante ese período, las células caliciformes completan varios ciclos secretores sucesivos. Las células M representan una parte funcional del tejido linfoide asociado con las mucosas (MALT). b) La lámina propia de la mucosa del intestino delgado contiene tejido conectivo areolar y abundante tejido linfoide asociado a la mucosa (MALT). Los ganglios linfáticos solitarios son más numerosos en la porción distal del íleon. Hay grupos de ganglios linfáticos conocidos como folículos linfáticos agregados (placas de Peyer) presentes en el íleon. c) La muscularis mucosae del intestino delgado contiene músculo liso. 2) La capa submucosa del duodeno se compone de tejido conectivo bastante laxo y contiene los vasos sanguíneos y linfáticos de mayor tamaño. También se distinguen grupos de células ganglionares que pertenecen al plexo submucoso de Meissner. La submucosa sólo contiene glándulas en el duodeno. Presenta glándulas de Brunner que secretan un moco alcalino espeso que ayuda a neutralizar el ácido gástrico del quimo, especial importancia para la protección de la frágil membrana mucosa duodenal. La secreción se adhiere a la membrana mucosa y forma una cubierta sin corrientes de convección de fluidos similar a la de la mucina del estómago que protege el epitelio superficial gástrico. La secreción también contiene factores de crecimiento (entre ellos factor de crecimiento epitelioide o EGF), lisozima e IgA, que contribuyen a combatir microorganismos patógenos. 3) La capa muscular del intestino delgado consiste en dos capas de músculo liso separadas por tejido conectivo de espesor muy variable. La capa externa, más gruesa, contiene fibras longitudinales; la interna, más fina, posee fibras circulares. Contiene el plexo mientérico de Auerbach. Además del tejido nervioso perteneciente al plexo mientérico, entre las capas musculares circular y longitudinal (y en parte también incorporada en la capa circular) se encuentra una red de células ramificadas que son las células intersticiales de Cajal. Por su parte, en el duodeno, la ampolla hepatopancreática está más o menos contenida en el espesor de la pared muscular, que se organiza aquí en elementos autónomos para controlar su evacuación, a través del esfínter muscular de la ampolla hepatopancreática o esfínter de Oddi. 4) La capa serosa (o peritoneo visceral) cubre por completo el intestino delgado, excepto la mayor parte del duodeno. Está compuesta por mesotelio con subserosa subyacente. Una red bien desarrollada de fibras elásticas aparece justo por debajo de la membrana basal de las células mesoteliales. Existe una capa equivalente de elastina por debajo del mesotelio del revestimiento peritoneal parietal en el abdomen. A pesar de que la pared del intestino delgado está compuesta por las mismas cuatro capas que el resto del tubo digestivo tiene características estructurales especiales que facilitan los procesos de digestión y absorción. Entre esas características estructurales se hallan los pliegues circulares, las vellosidades y las microvellosidades. Fernández, V. H. 815 Los pliegues circulares son pliegues de la mucosa y la submucosa. Estos repliegues permanentes, que miden unos 10 mm de largo, comienzan cerca de la porción proximal del duodeno y terminan cerca de la porción media del íleon. Algunas se extienden alrededor de toda la circunferencia del intestino y otras sólo en una parte de ella. Los pliegues circulares aumentan la superficie de absorción y hacen que el quimo describa una trayectoria circular,en lugar de moverse en línea recta, a medida que pasa por el intestino delgado. En el intestino delgado también se hay vellosidades que son proyecciones a manera de dedos de la mucosa que miden entre 0,5 y 1 mm de largo. La enorme cantidad de vellosidades (20-40 por mm2) aumenta notablemente la superficie del epitelio disponible para la absorción y digestión y le otorga a la mucosa intestinal un aspecto aterciopelado. Cada vellosidad está cubierta por epitelio y tiene un núcleo de lámina propia; dentro del tejido conectivo de la lámina propia hay una arteriola, una vénula, una red de capilares sanguíneos y un vaso quilífero (del griego “khylós”, jugo y “fero”, llevar) que es un capilar linfático. Los nutrientes absorbidos por las células epiteliales que cubren la vellosidad pasan a través de la pared del capilar o del vaso quilífero y entran en la sangre o la linfa, respectivamente. Además de los pliegues circulares y las vellosidades, el intestino delgado también tiene microvellosidades (del griego “mikrós”, pequeño), que son proyecciones de la membrana apical (libre) de las células absortivas. Cada microvellosidad es una proyección cilíndrica de 1 μm de longitud, cubierta por una membrana que contiene un haz de entre 20 y 30 filamentos de actina. Con el microscopio óptico, las microvellosidades son demasiado pequeñas como para poder observarlas individualmente por lo cual forman una línea vellosa llamada borde o ribete en cepillo que se extiende hacia la luz del intestino delgado. Se estima que hay unos 200 millones de microvellosidades por milímetro cuadrado de intestino delgado. Como las microvellosidades aumentan enormemente la superficie de la membrana plasmática, grandes cantidades de nutrientes digeridos pueden difundirse dentro de las células absortivas en un período dado. El ribete en cepillo contiene, además, muchas enzimas con funciones digestivas. Irrigación sanguínea Las arterias del duodeno provienen de las ramas del tronco celíaco, de la arteria mesentérica superior o de las anastomosis que reúnen los dos sistemas, por los arcos pancreatoduodenales que irrigan al mismo tiempo el duodeno y la cabeza del páncreas. Por su parte, la arteria mesentérica superior se origina de la cara anterior de la porción abdominal de la aorta, a 2 cm por debajo del tronco celíaco entre los discos intervertebrales T12, L1 y el borde superior de L2, e irriga al yeyuno y al íleon. Discurre entre las dos capas del mesenterio, emitiendo de 15 a 18 ramas para el yeyuno e íleon. Las arterias se unen formando arcos o asas, denominadas arcadas arteriales, que originan arterias directas, llamadas vasos rectos. Las arterias emiten pequeñas ramas a la serosa, atraviesan la muscular externa y luego forman un gran plexo en la submucosa, desde donde parten ramas hacia la luz que en parte irrigan la muscular de la mucosa y en parte forman una red capilar en la lámina propia. En el intestino delgado, algunas ramas transcurren desde el plexo arterial submucoso hasta las vellosidades, cada una de las cuales recibe una o varias de las pequeñas ramificaciones arteriales que corren por la parte central de la vellosidad y forman una densa red capilar ubicada justo por debajo del epitelio. Aquí, los capilares son de tipo fenestrado. Fernández, V. H. 816 Los capilares de la mucosa drenan en un plexo venoso ubicado en la parte profunda de la lámina propia, desde la cual parten venas que conforman un nuevo plexo venoso más grande en la submucosa. Desde este lugar, las venas, de calibre mayor, siguen a las arterias. Varias redes parietales dan origen a las venas satélites de las arterias, tributarias de los arcos venosos pancreatoduodenales que son semejantes a los arcos arteriales. En el arco anterior e inferior, las venas desembocan en un tronco común que drena la sangre de las venas cólicas derecha superior y gastroomental derecha, y que termina en el lado derecho de la vena mesentérica superior. El arco posterior y superior está tendido desde la vena mesentérica superior a la vena porta hepática. La vena mesentérica superior drena al yeyuno y el íleon. Las vías linfáticas comienzan como capilares linfáticos terminales ciegos en el tejido conectivo entre las glándulas. En el intestino delgado se encuentra un vaso quilífero central adicional en cada vellosidad. Los capilares linfáticos se anastomosan entre sí y drenan en un plexo de malla densa ubicado en la parte profunda de la lámina propia paralela a la muscular de la mucosa. Desde este plexo, parten ramas a uno más grande ubicado en la submucosa. Desde allí surgen vasos linfáticos de calibre mayor que atraviesan la muscular externa y después siguen los vasos sanguíneos. Reciben contribuciones de la capa muscular. Los vasos linfáticos duodenales se dirigen hacia los nodos pancreáticos anterior y posterior que se encuentran en las ranuras anterior y posterior entre la cabeza del páncreas y el duodeno: estos nodos drenan ampliamente en los nodos suprapilóricos, infrapilóricos, hepatoduodenales, hepático común y mesentérico superior. Correlato entre la fisiología y la clínica. Cuando un trombo (coágulo de sangre que migró en forma de émbolo desde su origen), generalmente producto de una fibrilación auricular, sale de la aurícula derecha puede impactar en un vaso pulmonar y generar un tromboembolismo pulmonar. Sin embargo, hay veces en que este trombo pasa a la circulación sistémica y tiene como blanco predilecto el cerebro o el intestino delgado. Cuando el émbolo impacta sobre los vasos rectos o sobre la arteria mesentérica superior, ocluye la irrigación sanguínea del intestino provocando una isquemia del segmento afectado. Cuando la isquemia es grave y no puede ser revertida, se produce la necrosis del segmento implicado y se desarrolla un íleo (del latín “ileus”, que se refiere a la interrupción aguda del tránsito intestinal por parálisis o íleo paralítico) y la cavidad abdominal se comienza a llenar de un líquido serohemático denominado “líquido de sufrimiento intestinal”. El íleo produce dolor cólico intenso, distensión abdominal, puede acompañarse de vómitos y fiebre, y puede llevar a cuadros de deshidratación. Cuando el diagnóstico de isquemia mesentérica es precoz, mediante el empleo de una arteriografía mesentérica superior, la indicación quirúrgica es tratar la obstrucción arterial. En cambio, si ya hay necrosis del segmento intestinal, la indicación es la resección del segmento, salvo que todo el intestino esté necrótico y ya no existe posibilidad quirúrgica de sobrevida. Inervación Todos los nervios del duodeno provienen del plexo celíaco y siguen el trayecto de las arterias, organizados como plexos periarteriales densos. No existe raíz nerviosa autónoma, excepto para la porción ascendente del duodeno, que recibe filetes directos que proceden de los nervios del hígado (plexo hepático). Fernández, V. H. 817 El yeyuno y el íleon son inervados por fibras simpáticas y parasimpáticas a través del plexo mesentérico superior. Los axones preganglionares simpáticos se originan en las neuronas de la sustancia gris intermediolateral de los segmentos de la columna torácica y viajan en los nervios esplácnicos mayor y menor hasta el ganglio mesentérico superior, donde hacen sinapsis. Los axones posganglionares acompañan a la arteria mesentérica superior en el mesenterio y se distribuyen a lo largo de sus ramas. Los nervios simpáticos son vasoconstrictores de la vasculatura e inhibidores de la musculatura del yeyuno y el íleon. Los axones preganglionares parasimpáticos viajan anteriores en el nervio vago derecho. Cumplen con la función secretora y motora de la túnica mucosa y con la función motora de la túnica muscular del yeyuno y del íleon. MOTILIDAD DEL INTESTINO DELGADO Al igual que en el estómago, en el intestino delgado se producen el patrón digestivoy la actividad motora durante el período en ayunas. Durante la fase digestiva, la actividad motora garantiza la mezcla, la absorción y la propulsión del alimento y las secreciones gastrointestinales. La mezcla se realiza mediante contracciones que parecen dividir al intestino en segmentos (contracciones segmentarias), durante las cuales el contenido intestinal se desplaza a ambos lados de la contracción, para volver a quedar en el mismo lugar cuando se produce la relajación. La propulsión se efectúa cuando las contracciones segmentarias se suceden generando un gradiente aboral (dirección caudal) o por la acción de contracciones peristálticas de corto alcance. Esta actividad contráctil puede modificarse en diferentes puntos a lo largo del intestino como consecuencia de reflejos locales; así, la distensión por el quimo de la luz intestinal desencadena una contracción proximal y una relajación distal que facilita el desplazamiento del material en dirección caudal. La sobredistensión de un segmento intestinal origina la relajación del músculo liso del resto del intestino, lo que se conoce como reflejo intestino-intestinal. Durante la fase interdigestiva, el intestino delgado debe mantener la luz intestinal vacía, por lo cual no está en reposo y mantiene contracciones periódicas que progresan distalmente, propulsando los residuos y evitando así el estacionamiento de secreciones y una excesiva proliferación bacteriana. Actividad eléctrica del intestino delgado El músculo del intestino delgado presenta ondas lentas y el potencial de acción. Las ondas lentas o REB, son cambios pequeños y rítmicos en el potencial de membrana como vimos en el estómago. Se propagan distalmente a una velocidad de conducción de 2 cm/s en el intestino delgado proximal. No tienen relación con la contracción muscular, ocurren continuamente y se origina en el duodeno descendente. El ritmo de estas ondas desciende distalmente, de 12 ciclos/min en el duodeno a 8 ciclos/min en el intestino distal, formando el llamado “gradiente de frecuencia de la onda lenta”. Los potenciales en espiga, potenciales de acción o potenciales rápidos, aparecen siempre en relación con la onda lenta y no de forma constante. Están relacionados con la contracción muscular, y la fuerza de estas contracciones depende del número y amplitud o tamaño de las espigas. El intestino delgado posee un patrón de motilidad bien organizado, tanto en la fase digestiva como en la interdigestiva. La actividad motora cíclica en cualquier nivel del intestino delgado Fernández, V. H. 818 tiene cuatro fases bien definidas, que se reciclan continuamente, hasta que son interrumpidas por las comidas, que son los CMM ya vistos. Tipos de movimientos intestinales En el intestino delgado se producen dos tipos de contracciones principales que son la peristalsis y la segmentación. La peristalsis es mucho menos potente en el intestino delgado que en el esófago y el estómago; además, el movimiento del quimo a través del intestino es relativamente lenta y se debe de manera preponderante a la mayor presión imperante en el extremo pilórico del intestino delgado que en el extremo distal. Al igual que ocurre en el esófago, la peristalsis intestinal incluye las influencias de una contracción ascendente y una relajación descendente. La activación de los mecanorreceptores en la mucosa induce la liberación 5-HT y péptido relacionado con el gen de la calcitonina (CGRP). A su vez, en el lado proximal al bolo, el músculo circular se acorta y el músculo longitudinal se relaja, lo que impele al bolo en sentido distal. Estas respuestas se atribuyen a la acción de la ACh y la sustancia P de las terminaciones nerviosas entéricas. En la parte distal, el segmento que recibe al bolo tiene mayor calibre por el acortamiento del músculo longitudinal y la relajación de la capa circular. Estas respuestas se relacionan con la actividad del VIP y el ON. Aunque la peristalsis es un reflejo que puede explicarse por la actividad del SNE, puede modificarse por efecto de los nervios extrínsecos, como ocurre con ciertos estados emocionales de un individuo que puede modificar la motilidad intestinal. Sin embargo, la principal actividad contráctil del intestino delgado es la segmentación, que se caracteriza por constricciones musculares de la luz, que suceden de manera simultánea en diferentes segmentos intestinales. Tal acción sirve para mezclar el quimo lo más completo posible. Las contracciones de segmentación se producen con más frecuencia en el extremo proximal que en el distal del intestino, lo que genera la diferencia de presión antes mencionada que ayuda a mover el quimo a través del intestino delgado. Fernández, V. H. 819 La realización y coordinación de los movimientos de segmentación y peristálticos se debe a circuitos neuronales complejos del plexo mientérico intersticial. La influencia de la inervación extrínseca se realiza casi por completo sobre las neuronas del plexo mientérico; las fibras parasimpáticas aumentan la motilidad intestinal tanto en intensidad como en frecuencia, mientras que las simpáticas la deprimen. También influye el reflejo gastroentérico o gastroileal, que se origina cuando el estómago se distiende por entrada de la comida, aumentando el peristaltismo del intestino delgado. Interviene también el sistema nervioso intrínseco y su función es pasar el contenido del íleon al ciego (del intestino delgado al intestino grueso). La influencia que ejercen sobre la motilidad las sustancias gastrointestinales, como la gastrina, motilina, CCK, ACh y 5-HT, es estimuladora, mientras que la ejercida por la NA, VIP, secretina, glucagón y el GIP es inhibidora. Vaciamiento del intestino delgado La unión entre el intestino delgado y el colon es el esfínter ileocecal o válvula de Bahuin, que regula la entrada del quimo en el intestino grueso. Normalmente este esfínter está cerrado, pero las contracciones peristálticas del íleon terminal hacen que se relaje y pase al colon parte del quimo. También existen reflejos de largo alcance que hacen que el contenido del intestino delgado pase al intestino grueso, como el reflejo gastroileal, que hace que después de una ingesta, se estimule el vaciamiento del íleon. La válvula ileocecal es una zona localizada de presión alta y refleja la actividad de la capa muscular circular. A diferencia de los esfínteres de regiones más proximales del tubo digestivo, la función principal de la válvula ileocecal no parece relacionarse con el control del paso del contenido luminal al segmento distal siguiente, por lo menos en condiciones normales. En lugar de ello, la función crucial de la válvula es limitar el reflujo del contenido colónico al íleon. Esta función es vital para mantener la esterilidad relativa del intestino delgado. Por ello, la lesión o disfunción de esta región puede propiciar crecimiento excesivo de bacterias en el intestino delgado. En realidad, la válvula ileocecal se contrae como respuesta a la distensión del colon, una respuesta que contribuye a limitar el reflujo del contenido fecal. Este reflejo se desarrolla mediante señales simpáticas del nervio esplácnico. Sin embargo, en ciertas circunstancias la válvula íleocecal también puede limitar el paso distal del contenido intestinal. Se cree que esto ocurre sobre todo en condiciones de aumento masivo del flujo por esta región, como en las enfermedades diarreicas secretoras que afectan al intestino delgado. SECRECIÓN Y ABSORCIÓN INTESTINAL DE ELECTROLITOS Como vimos previamente, en el duodeno se encuentran glándulas de Brunner de la mucosa, cuyos conductos secretores se abren en criptas de Lieberkühn, donde descargan una secreción muy viscosa, mucoide y con alcalinos, con función lubricante y protectora. En toda la mucosa además hay células caliciformes que producen mucinasy otras células que segregan una secreción acuosa con electrolitos. El conjunto de las distintas secreciones es el jugo entérico, un líquido incoloro o ligeramente amarillento, isoosmótico respecto al plasma, con mucinas y otras proteínas y electrolitos, que se secreta en una cantidad aproximada de 1 litro diario. Fernández, V. H. 820 La secreción del jugo entérico es estimulada por fibras vagales y también por algunas hormonas gastrointestinales como la CCK, gastrina y secretina. Por otro lado, las células caliciformes secretoras de mucinas del epitelio se estimulan por factores locales mecánicos y químicos. Los mecanismos secretorios en el TGI se centran alrededor del transporte activo de Cl-. El Cl- es captado a través de la membrana basolateral de células epiteliales de criptas por medio de un cotransportador de Na+-K+-2Cl- (NKCC1). Este transportador realiza captación activa secundaria de Cl- hacia el citosol de la célula al aprovechar el gradiente favorable para el movimiento de Na+ establecido por la 3Na+/2K+-ATPasa basolateral. El K+ cotransportado es reciclado a través de la membrana basolateral por medio de canales que pueden ser activados por AMPc o Ca2+; así, el cloruro se acumula en el citosol, listo para salir de la célula a través de la membrana apical cuando los canales de Cl- están abiertos en respuesta a las vías de segundo mensajero. La vía más importante desde el punto de vista cuantitativo para la salida de Cl- es el canal CFTR (canal de cloruro regulador de la conductancia transmembrana de la fibrosis quística), ayudado por canales de Cl- adicionales. El efecto neto es el movimiento electrogénico de Cl- desde el torrente sanguíneo hacia la luz; el H2O y el Na + lo siguen de manera pasiva por pasaje en las uniones estrechas intercelulares para mantener la neutralidad. También puede haber una secreción de K+ por el gradiente eléctrico creado por la salida del Cl-. En respuesta a agonistas como VIP o PGE2, entre otros, la concentración de AMPc aumenta en el citosol de la célula de la cripta, que a su vez da lugar a activación de PKA, esta enzima fosforila el canal CFTR y lo abre, produciendo un aumento repentino inicial de la secreción de Cl-. Los agonistas como la ACh, histamina y, probablemente, los ácidos biliares desencadenan secreción de Cl- al aumentar la concentración citosólica de Ca2+, en este caso, el sitio primario para regulación es un canal de K+ basolateral. A medida que el K+ abandona la célula, la fuerza impulsora para la salida de Cl- aumenta, lo que permite que fluya Cl- a través de la membrana apical por medio de la proporción pequeña de canales CFTR que pueden ser abiertos en cualquier momento. La respuesta secretoria de Cl- dependiente de calcio es de menor magnitud y más transitoria que la desencadenada por el aumento de AMPc. El intestino también es capaz de activar la secreción de HCO3 -, principalmente en la parte proximal del duodeno, que debe defenderse a sí misma contra los efectos en potencia perjudiciales del jugo gástrico ácido, y es análogo a la secreción pancreática de este ion. Al igual que la secreción de Cl-, los aumentos intracelulares de AMPc, GMPc o Ca2+ pueden estimular el proceso general de secreción de HCO3 -; las prostaglandinas, la guanilina y la ACh representan secretagogos importantes desde el punto de vista fisiológico que utilizan cada Fernández, V. H. 821 segundo mensajero respectivo. El estímulo fisiológico primario para la secreción duodenal de HCO3 - parece ser la presencia de un pH ácido en la luz. Absorción de electrolitos La absorción intestinal de Na+ es de gran importancia dado que es el responsable del establecimiento de gradientes de potencial y osmóticos, además de metabolitos. En el jugo digestivo se segregan al día unos 25 a 30 g de Na+, y además ingerimos unos 8 a 10 g con la alimentación, lo cual supone una séptima parte del Na+ total del organismo, por lo que las alteraciones digestivas que supongan pérdidas de este ion pueden alterar gravemente la homeostasis del sodio. En el duodeno se absorbe el 20% del Na+, en el yeyuno un 60% y en el íleon el 10%. El resto (10%) en el colon. Sólo el 0,5% del Na+ que circula por el aparato digestivo se pierde en las heces por las secreciones de este ion. En el intestino, el Na+ ingresa en el enterocito a favor de gradiente de concentración, ya que la bomba de Na+/K+-ATPasa en la membrana basolateral del enterocito, bombea continuamente Na+ hacia el espacio, generando gradiente de concentración intracelular. El Na+ puede entrar en el enterocito mediante un transportador de membrana localizado en el ribete en cepillo que cotransporta Na+ y monosacáridos, aminoácidos, vitaminas hidrosolubles y algunos iones (ver más adelante). En el íleon, la absorción de Na+ asociada a otros solutos no es tan importante como en el yeyuno, ya que la mayoría de los monosacáridos y de los aminoácidos ya han sido absorbidos. El gradiente de Na+ creado dentro de la célula genera energía para el intercambio y la eliminación de H+ a la luz intestinal, los cuales reaccionan con el HCO3 - de las secreciones biliar y pancreática, formándose H2CO3. Éste se disocia en CO2 y H2O. El CO2 difunde al interior del enterocito, donde formará H2CO3, o difunde directamente a la sangre. Existe absorción de Na+ asociada a Cl- por un mecanismo de cotransporte, de manera que el proceso es electroneutral. Otro ion fundamental para la homeostasis es el K+, el cual ingerimos unos 4 a 5 g/día. Su absorción tiene lugar a lo largo de todo el intestino a través de las uniones laterales estrechas (vía paracelular) de los enterocitos hasta la sangre. Esta absorción tiene lugar a favor de gradiente de concentración, ya que en la luz intestinal hay unos 14 a 16 mEq/L de K+ y, en la sangre, unos 3 a 5 mEq/L. Conforme se va absorbiendo agua a lo largo del intestino la concentración de K+ aumenta relativamente en el quimo, y se sigue absorbiendo a lo largo de todo el intestino. El equilibrio con los niveles en sangre suele alcanzarse con relativa rapidez por los mecanismos compensadores. De los 2 a 3 g de Cl- que ingresan diariamente en el organismo, sólo se excreta en heces aproximadamente 0,1 g/día. En el yeyuno el gradiente electroquímico generado por la bomba Na+/K+-ATPasa es la fuerza motriz para la absorción de Cl-, al crearse un gradiente positivo en el interior celular respecto al exterior. En la membrana del borde en cepillo de otras zonas del intestino delgado se encuentra un intercambiador Cl-/ HCO3 -, mediante el cual la salida a la luz intestinal de HCO3 - proporciona la energía para que entre el Cl-. Este último abandona la célula por el borde basolateral mediante transporte facilitado a través de las uniones y los espacios intercelulares. El HCO3- se absorbe en el duodeno y el yeyuno por difusión pasiva y conjuntamente con el Na+ y con el agua. Fernández, V. H. 822 Entre los oligoelementos, el zinc (Zn) es un mineral ingerido entre 10 y 20 mg/día, cantidad pequeña pero importante para nuestro organismo. Actúa como cofactor y como integrante de, al menos, 200 enzimas, como aldolasas, deshidrogenasas, esterasas, peptidasas, fosfatasa alcalina, anhidrasa carbónica, superóxido-dismutasa y ADN y ARN polimerasas, implicadas en el metabolismo energético y de los hidratos de carbono, en las reacciones de biosíntesis y degradación de proteínas, en procesos biosintéticos de ácidos nucleicos y compuestos hemo, en el transporte de CO2, etc. Entre el 3 y el 38% del zinc de la dieta se absorbe en el tubo digestivo proximal. Esta absorción del zinc parece estar regulada por la síntesis de una proteína intestinal denominada metalotioneína (proteína de bajo peso molecular rica en cisteína) que tiene la capacidad de ligar diferentes metales divalentes como el Zn, Cu y Cd. Estaproteína actúa como ligando que amortigua la absorción del Zn. La absorción también depende de las cantidades de Zn en la dieta y la presencia de sustancias que interfieren con él, tales como la fibra y los fitatos que forman complejos y disminuyen su absorción; el Ca, Cu y Cd compiten y pueden reemplazar al Zn en la proteína transportadora, por lo que dificultan su absorción; la glucosa, la lactosa y determinadas proteínas favorecen la absorción de Zn. El zinc liberado por las células intestinales en los capilares mesentéricos es transportado hasta el hígado, siendo la albúmina la proteína transportadora más importante, de forma que el 70% del zinc plasmático se encuentra unido a la albúmina y el resto a la alfa-2-macroglobulina, transferrina y algunos aminoácidos como cisteína e histidina. La mayor parte del zinc es intracelular. El 90% se distribuye principalmente en los tejidos óseo y muscular y el resto se localiza en la piel, el hígado, el páncreas, la retina, las células hemáticas y los tejidos gonadales en el varón. El Zn contenido en los hematíes, músculo, pelo y testículos se intercambia más rápidamente que el contenido en el esqueleto y dientes. La sangre total contiene aproximadamente diez veces más zinc que el plasma, debido a la presencia de este catión en el enzima eritrocitario anhidrasa carbónica. Se excreta por las heces a través de las secreciones pancreáticas e intestinales y en menos de un 2% por la orina, viéndose aumentadas las pérdidas renales en pacientes con nefrosis, alcoholismo, cirrosis hepática, y con estados de estrés metabólico. Otras vías de excreción de Zn son el sudor, el crecimiento del pelo y la descamación de la piel. Otro oligoelemento es el cromo (Cr), elemento mineral esencial que ha recibido atención considerable ya que se le atribuyen algunos efectos benéficos sobre la función biológica del ser humano. El Cr3+ es la forma con más estabilidad química y se enlaza a ligandos que contienen nitrógeno, oxígeno o radicales sulfuros, formando complejos octaédricos; por su parte, el Cr6+ es tóxico para el organismo. La cantidad de ingesta del cromo es de 50 a 200 μg/día y su contenido en los alimentos es variable. Se absorbe en el intestino delgado, especialmente en el yeyuno. El mecanismo de absorción no se conoce con precisión, se cree que es por difusión o por una proteína transportadora. Aminoácidos como la metionina y la histidina, así como la vitamina C, favorecen la absorción del cromo, en tanto los fitatos y los antiácidos la inhiben. En el cuerpo humano los órganos que almacenan altas cantidades de cromo son el riñón, hígado, músculo, bazo, corazón, páncreas y hueso. Se excreta principalmente por el riñón y en menor cantidad en el sudor, heces y en el cabello. Tiene una función importante en el metabolismo de la insulina, como factor de tolerancia a la glucosa (FTG). Su deficiencia provoca un deterioro del metabolismo de la glucosa debido a la mala eficiencia de la insulina. Fernández, V. H. 823 DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN INTESTINAL La digestión de las principales partículas alimenticias es un proceso ordenado que implica la acción de un gran número de enzimas digestivas. Como vimos previamente, las enzimas de las glándulas salivales atacan a los carbohidratos y algo de lípidos, las enzimas gástricas atacan a las proteínas y a los triglicéridos, pero las enzimas de la porción exocrina del páncreas atacan a los carbohidratos, proteínas, lípidos, ADN y ARN, completando la digestión de los alimentos para su posterior absorción. Otras enzimas que completan el proceso digestivo se encuentran en las membranas luminales y en el citoplasma de los enterocitos que revisten el intestino delgado. La acción de las enzimas es facilitada por el pH alcalino de la secreción acuosa del páncreas y por la bilis que secreta el hígado. Digestión y absorción de carbohidratos Como vimos previamente, los principales carbohidratos de la alimentación son polisacáridos, disacáridos y monosacáridos. Los almidones (polímeros de glucosa) y sus derivados son los únicos polisacáridos que son digeridos en el tubo digestivo humano. La amilopectina que de forma característica constituye, en promedio 75% de los almidones de la alimentación, es una molécula ramificada, en tanto que la amilosa es una cadena recta que tiene sólo enlaces α (1-4). También se ingieren, junto con los monosacáridos fructosa y glucosa los disacáridos lactosa (azúcar de leche) y sacarosa (azúcar de mesa). En la boca los almidones son atacados por la α-Amilasa de la saliva (ptialina salival). El pH óptimo para que actúe dicha enzima es 6,7; sin embargo, permanece parcialmente activa incluso una vez que pasa al estómago, a pesar de ser ácido el jugo estomacal, porque el sitio activo está protegido en cierto grado, en presencia del sustrato. En el intestino delgado la α-Amilasa pancreática actúan sobre los polisacáridos ingeridos. La α-Amilasa salival y la pancreática (ptialina pancreática) hidrolizan los enlaces α (1-4), pero respetan los enlaces α (1-6) y los enlaces terminales α (1-4). En consecuencia, los productos terminales de la digestión de la α amilasa son los oligosacáridos como el disacárido maltosa; el trisacárido maltotriosa y las α dextrinas límite, polímeros de glucosa que contienen un promedio de ocho moléculas de glucosa con enlaces α (1-6). Las oligosacaridasas que intervienen en la digestión adicional de derivados de almidón están situadas en el borde en cepillo de las células epiteliales del intestino delgado. Algunas de estas enzimas tienen más de un sustrato. La isomaltasa interviene principalmente en la hidrólisis de los enlaces α (1-6). Junto con la maltasa y la sacarasa, también desdobla maltotriosa y maltosa. La sacarasa y la isomaltasa al principio son sintetizadas como una sola cadena de glucoproteína que es insertada en la membrana del borde en cepillo, la cual después es hidrolizada por las proteasas pancreáticas en subunidades de sacarasa e isomaltasa. Fernández, V. H. 824 La sacarasa hidroliza la sacarosa en una molécula de glucosa y una de fructosa; mientras que la lactasa hidroliza la lactosa hasta formar glucosa y galactosa. La lactasa se localiza en el borde de cepillo del epitelio intestinal, con una actividad máxima en el yeyuno y en zonas más bajas en el duodeno y el íleon. Situada en la superficie de las vellosidades, es más vulnerable al daño mucoso que las otras disacaridasas localizadas en la profundidad. La actividad lactasa está genéticamente determinada; el gen que la codifica se localiza en el brazo largo del cromosoma 2 y presenta un típico patrón durante la vida de los mamíferos. En el desarrollo prenatal la lactasa aparece a partir de la octava semana, para alcanzar valores propios del adulto casi al final del embarazo. En el intestino del lactante y del niño pequeño todas las disacaridasas tienen valores similares a los del adulto. A partir de los 2 años, al igual que ocurre en los mamíferos, la actividad de la lactasa desciende bruscamente para llegar hasta el 5-10% de los valores del lactante en la época escolar y la adolescencia. La persistencia de la actividad de la lactasa pasada esta edad se observa en determinadas etnias y zonas geográficas. La deficiencia de una o más de las oligosacaridasas del borde en cepillo puede ser causa de diarrea, meteorismo (un cuadro clínico debido a un exceso de gas dentro del intestino y al aumento de la sensibilidad de las paredes de este a la distensión) y flatulencia tras la ingestión de carbohidratos. La diarrea se debe a un aumento en el número de moléculas de oligosacárido osmóticamente activas que permanecen en la luz intestinal, lo que hace que aumente el volumen del contenido intestinal. En el colon, las bacterias desdoblan algunos de los oligosacáridos, incrementando más el número de partículasosmóticamente activas. El meteorismo y la flatulencia se deben a la producción de gas (CO2 y H2) por los residuos de disacáridos en la porción distal del intestino delgado y en el colon. Fernández, V. H. 825 Absorción de carbohidratos en el intestino Los azúcares que se absorben rápidamente son la D-glucosa y la D-galactosa mientras la D-fructosa lo hace más lentamente y con mucha dificultad, al igual que la L-glucosa (sorbosa), la manosa y las pentosas. Los glúcidos que se absorben con rapidez pueden hacerlo contra gradiente de concentración (mediante transporte activo) y, por tanto, no aparecen al final del íleon. El modelo que explica su absorción es el sistema de cotransporte mediante el SGLT1, que mueve 2Na+ por cada glucosa en la membrana apical del enterocito, siendo este mecanismo el más importante dado su alta capacidad y Km (1 a 2 mmol/L) relativamente bajo. este sistema corresponde a un transporte activo secundario en el cual la energía necesaria para el cotransporte la proporciona de forma indirecta la Na+/K+-ATPasa de la membrana basolateral que mantiene bajo el nivel intracelular de Na+ haciendo electronegativo el interior celular. El potencial electroquímico del Na+, muy favorable a su entrada por la membrana luminal, permite que también entre el azúcar, aun contra gradiente de concentración. Asimismo, la glucosa puede usar otra proteína que pertenece a una familia distinta de transportadores de glucosa, el transportador de glucosa 2 (GLUT2), que transporta hexosas por difusión facilitada independientemente del Na+ y se encuentra ubicado siempre en la membrana basolateral del enterocito. Sin embargo, se ha demostrado que el GLUT2 juega un papel importante en el transporte de hexosas a nivel apical cuando hay altas concentraciones de sustrato en la luz intestinal, ya que el GLUT2 se encuentra en vesículas en el citosol de los enterocitos, los cuales se movilizan hacia la membrana apical del enterocito cuando las concentraciones de glucosa luminal superan grandemente los valores de la concentración de la glucosa citoplasmática. Por su parte, las diferencias de velocidad de absorción entre los distintos azúcares se deben a la diferente afinidad que tienen por la proteína transportadora SGLT1. El transportador tiene dos requisitos estructurales para los monosacáridos: que sean hexosas en configuración D y que ésta pueda formar un anillo de piranosa. Por este motivo no puede transportar L-glucosa ni D- fructosa cuyo anillo es de cinco. La absorción de D-fructosa emplea otro sistema GLUT5, no dependiente de Na+, mediante difusión facilitada. Una vez en la célula, se isomerisa en parte a glucosa y llega a la sangre portal como glucosa y fructosa. También en este último caso se utilizan trasportadores GLUT2 mediante difusión facilitada. En condiciones fisiológicas, siempre que aumente la concentración de azúcar en el intestino, se produce absorción a favor de gradiente, no saturable por concentración. Los sistemas de transporte son necesarios para hacer más rápida la absorción y retirar de la luz intestinal todo el azúcar absorbible. Fernández, V. H. 826 La disminución de la absorción del almidón de la dieta conduce a la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) por parte de las bacterias del colon. Los AGCC pueden originarse a partir de oligosacáridos, disacáridos, monosacáridos y polioles fermentables. Los estudios en animales demostraron la presencia del receptor 2 de ácidos grasos de cadena corta (FFA2 o Free Fat Acid 2), un receptor acoplado a la proteína G presente en las células endocrinas intestinales. La unión de los AGCC libera serotonina, provocando un aumento de la motilidad intestinal. Correlato entre la fisiología y la clínica. Hace más de 2.000 años, se conoce que la leche puede inducir diarrea y otros síntomas gastrointestinales en determinadas personas. Las primeras observaciones de que la lactosa producía diarrea en perros datan de 1860 y fue en 1958 cuando Durand describió que la intolerancia a la lactosa se asociaba con diarrea crónica en el lactante. Estudios posteriores confirmaron que esta malabsorción se debía a una “deficiencia de las enzimas que desdoblan los azúcares” y en 1963 se publicaron las primeras observaciones sobre la malabsorción de lactosa en adultos. En la actualidad, se estima que las dos terceras partes de la población adulta mundial son intolerantes a la lactosa. La intolerancia a la lactosa es un cuadro clínico caracterizado por dolor abdominal, náusea, flatulencia y/o diarrea y que se presentan debido a la ingestión de alimentos que contienen lactosa. La experiencia de los mismos depende de la cantidad de lactosa que se ingiera y de los alimentos o componentes que acompañen a la lactosa, de la concentración de lactosa que exista en la mucosa intestinal y de la sensibilidad individual que tenga la persona a la experiencia de los síntomas. Debe aclararse que existe, además, una entidad referida como intolerancia a la leche, que puede deberse a algún otro componente de la leche que no es lactosa. La deficiencia primaria de la lactasa es la forma más frecuente y aparece generalmente después de los 2 años de edad, por lo que también se la denomina hipolactasia del adulto. La mala digestión de lactosa es una condición fisiológica atribuible a un desequilibrio entre la cantidad de enzima en la mucosa intestinal y la cantidad de lactosa ingerida que llega al tracto digestivo, de manera que el exceso de lactosa que no se digiere permanece en la luz de la mucosa intestinal. La lactosa que no se absorbe atrae agua osmóticamente hacia el lumen intestinal, aproximadamente el triple del agua que normalmente existe, de manera que, como el intestino no puede mantener un gradiente electroquímico elevado entre el contenido intestinal y la sangre, aumenta el contenido de agua y la fluidez de los contenidos intestinales. La lactosa que permanece en el lumen intestinal alcanza el colon, en donde se fermenta por acción de la microbiota intestinal. Los productos de la fermentación son ácidos grasos de cadena corta (metano, ácido acético, ácido propiónico y ácido butírico) e hidrógeno. Tanto el metano como el hidrógeno alcanzan los pulmones por vía sanguínea y constituyen la base de la prueba de hidrógeno espirado que se utiliza, entre otras cosas, para diagnosticar mala digestión de lactosa. El ácido acético se usa como fuente de energía en la célula intestinal, mientras que los ácidos propiónico y butírico ingresan a la circulación y se transportan al hígado de manera que la lactosa no digerida por las enzimas intestinales tiene un aporte de energía al organismo mediante su fermentación. La mala digestión de lactosa, al ser una condición fisiológica, se mide con pruebas objetivas como el análisis de hidrógeno espirado o la actividad de lactasa en biopsia intestinal. Fernández, V. H. 827 Digestión de proteínas y absorción de péptidos y aminoácidos Las proteínas forman la estructura fundamental de las células y son los compuestos orgánicos más abundantes del organismo. Los aminoácidos principales son veinte, de los cuales nueve se consideran esenciales. Los aminoácidos no esenciales son también necesarios para la síntesis de proteínas, pero el organismo puede sintetizarlos a partir de otros aminoácidos. Las proteínas completas suministran todos los aminoácidos esenciales requeridos para el crecimiento y mantenimiento normal del organismo, los cuales se encuentran en el huevo, carnes de aves de corral y el pescado. Por su parte, las proteínas vegetales son proteínas incompletas, pues no aportan los aminoácidos esenciales en cantidad suficiente. En general, los alimentos contienen muchas proteínas y pocos aminoácidos libres. Existen casos de proteínas que pueden absorberse enteras por endocitosis por partede las células M de la mucosa intestinal, pero su proporción es despreciable desde el punto de vista nutricional. Por ejemplo, los recién nacidos parecen absorber una cantidad no despreciable de proteínas no digeridas, por lo que pueden absorber los anticuerpos de la primera leche (calostro) de la madre, con consecuencias inmunológicas. Sin embargo, en adultos, en la vena porta sólo penetran aminoácidos libres, ya que la proteína extraña resultaría ser muy antigénica, aunque existe una excepción por parte de la toxina botulínica que es una proteína resistente a la digestión y está intacta cuando se absorbe a la sangre. Lo normal es que las proteínas sean hidrolizadas a aminoácidos, dipéptidos y tripéptidos y posteriormente absorbidas. Digestión de las proteínas La hidrólisis se inicia en el estómago por la pepsina del jugo gástrico, la cual es una endopeptidasa que libera aminoácidos, péptidos y polipéptidos de cadena corta, lo que ayuda a producir un quimo más homogéneo, aunque no es esencial, ya que hidroliza a las proteínas en un 15%. Por su parte, las proteínas vegetales son las menos digeribles, mientras que entre las más digeribles se encuentra la ovoalbúmina que es la proteína del huevo y se encuentra entre 85 a 90% de la cual se encuentra en una forma que puede ser digerida y absorbida. Sin embargo, entre el 30% y el 60% de las proteínas halladas en la luz intestinal no provienen de los alimentos ingeridos sino del desprendimiento de células muertas y de secreciones proteicas como enzimas y moco. La mayor parte de la digestión proteica se produce en el duodeno y el yeyuno por las proteasas del jugo pancreático que son segregadas como proenzimas. La mucosa contiene a la enzima enteroquinasa, que activa el tripsinógeno a tripsina, y ésta por autocatálisis activa más tripsinógeno y a las demás proenzimas. Las endopeptidasas, que hidrolizan enlaces peptídicos internos, son la tripsina, la quimotripsina y la elastasa, mientras que las exopeptidasas (eliminan aminoácidos de los extremos de las cadenas peptídicas), son las carboxipeptidasas A y B que eliminan los aminoácidos del extremo carboxilo y las aminopeptidasa del borde de cepillo que escinde los aminoácidos del extremo amino. En la membrana de los enterocitos existen aminopeptidasas (de menor acción en la digestión) y peptidasas que finalizan la hidrólisis hasta aminoácidos libres, dipéptidos y tripéptidos. Fernández, V. H. 828 Absorción intestinal de péptidos y aminoácidos Los productos primarios de la digestión de las proteínas son aminoácidos libres, dipéptidos y tripéptidos, todos los cuales pueden ser absorbidos. La estructura de los aminoácidos es tan variable que múltiples sistemas de transporte de aminoácidos se encuentran en el intestino. La mayoría de los aminoácidos libres son transportados por proteínas de cotransporte Na+- dependientes similares a las halladas en el túbulo proximal del riñón. Los dipéptidos y los tripéptidos son transportados a la célula mucosa utilizando un cotransporte H+-dependiente (PepT1) acoplado al antiport Na+/H+. Una vez dentro de la célula epitelial, estos péptidos son digeridos por peptidasas citoplasmáticas en aminoácidos, los cuales son luego transportados a través de la membrana basolateral a la circulación portal por mecanismo independiente del Na+. Aquellos que no son degradados a aminoácidos son transportados intactos a través de la membrana basolateral. El sistema de transporte que mueve estos péptidos también es responsable de la captación intestinal de ciertos fármacos que incluyen los antibióticos betalactámicos, inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina e inhibidores de la trombina. A partir de los estudios de transportadores y de estudios genéticos, se han descrito al menos 6 sistemas de simportadores para la captación de L-aminoácidos desde la luz intestinal: ✓ Simport de aminoácidos neutros para aminoácidos con cadenas laterales cortas o polares (Ser, Thr, Ala). ✓ Simport de aminoácidos neutros para las cadenas laterales aromáticas o hidrofóbicas (Phe, Tyr, Met, Val, Leu, Ileu). ✓ Simport de iminoácidos (Pro, OH-Pro). ✓ Simport de aminoácidos básicos (Lys, Arg, Cys). ✓ Simport de aminoácidos ácidos (Asp, Glu). ✓ Simport de β-aminoácidos (β-Ala, Tau). Es importante destacar que algunos péptidos de más de tres aminoácidos son absorbidos por transcitosis después de unirse a receptores de membrana sobre la superficie luminal del intestino. Esto tiene implicancia clínica dado que estos péptidos pueden actuar como antígenos, sustancias que estimulan la formación de anticuerpos y producen reacciones alérgicas. En consecuencia, la absorción intestinal de péptidos puede ser un factor importante en el desarrollo de alergias alimentarias. Fernández, V. H. 829 En los recién nacidos la absorción de péptidos tiene lugar inmediatamente en las células de las criptas intestinales. En el momento del nacimiento, las vellosidades intestinales son muy pequeñas, de modo que las criptas intestinales están bien expuestas al contenido luminal. A medida que las vellosidades crecen y las criptas intestinales tienen menos acceso al quimo, las altas tasas de absorción de péptidos presentes en el momento del nacimiento disminuyen. Esto también se usa en caso de fármacos peptídicos indigeribles que pueden ser administrados vía enteral (por boca) en lugar de parenteral (inyección vía venosa). Un ejemplo es DDAVP (l- desamino-8-D arginina vasopresina), un análogo sintético de la vasopresina, que no se degrada como lo hace la hormona intacta vasopresina. Al modificar ligeramente la estructura de la hormona, se favorece la absorción de una sustancia que tiene la misma acción que la hormona original, pero sin ser destruido en el TGI. Correlato entre la fisiología y la clínica. La alergia alimentaria es un síndrome que comprende diversas entidades clínicas que afectan a diferentes sistemas y órganos, y son el resultado de la pérdida de tolerancia hacia las proteínas de la dieta. Por lo tanto, las alergias alimentarias no constituyen una única patología, sino que involucran diferentes entidades clínicas: enterocolitis, esofagitis eosinofílica, proctocolitis, gastroenteropatía eosinofílica, anafilaxia, el síndrome de alergia oral, dermatitis atópica, eccema, etc. En todos los casos se trata de reacciones adversas no tóxicas en la que el sistema inmune se activa frente a los antígenos dietarios. Compromete principalmente al tracto gastrointestinal, aunque también puede afectar la piel, árbol Fernández, V. H. 830 respiratorio o inclusive tratarse de un fenómeno sistémico conocido como anafilaxia. Se presenta mayoritariamente en edad pediátrica (5-6%) y en menor medida en adultos (1-4%). Si bien cualquier alimento puede potencialmente ser alergénico, se han identificado 8 como los responsables de producir el 90% de las reacciones alérgicas. Estos alimentos constituyen el denominado grupo de los “Grandes 8” y son: la leche y sus derivados, el huevo y sus derivados, el maní y sus derivados, el trigo y sus derivados, los frutos secos, la soja, los pescados y los mariscos. En Argentina los principales alergenos alimentarios conocidos son la leche y el huevo. Digestión y absorción de lípidos Los lípidos representan una fuente importante de calorías que, en casi todas las dietas occidentales, con un consumo diario promedio de 120 a 150 g por un adulto típico. Asimismo, 40 a 50 g de lípidos endógenos que surgen a partir del sistema biliar son presentados a diario al intestino. A pesar de su hidrofobicidad, el proceso de la asimilación de lípidos ha evolucionado para ser muy eficiente; también hay capacidad de reserva importante. La fácil disponibilidad de alimentos ricos en lípidos en países desarrollados es un contribuyente importante al problema creciente dela obesidad. Los lípidos en la dieta, así como en fondos comunes endógenos están compuestos de varias clases de moléculas, principalmente por grasas y aceites, también llamado triacilglicerol (TAG) o triglicéridos en un 90% y, el resto, por colesterol libre, colesterol esterificado, fosfolípidos, carotenoides esterificados, vitaminas liposolubles, y ácidos graso no esterificados (AGNE). La lipasa lingual inicia la digestión de los lípidos y llega a hidrolizar hasta un 10% de los TAG a glicerol y ácidos grasos. La lipasa gástrica continua entre un 10 y un 30% más de la degradación junto con la lipasa lingual hasta su inactivación. El gran problema para la degradación de los lípidos es que no puede realizarse directamente dada la naturaleza hidrofóbica de las grasas que impide el acceso de las enzimas digestivas hidrosolubles. Además, las gotas de grasa presentan sólo una superficie limitada para la acción enzimática. Sin embargo, estos problemas se resuelven con el proceso de emulsificación. El cambio en la naturaleza física de los lípidos empieza en el estómago, en el cual la temperatura corporal ayuda a licuar los lípidos de la dieta y los movimientos peristálticos ayudan a formar la emulsión lipídica. Las lipasas salival y gástrica, estables en medio ácido, también ayudan al proceso de emulsificación. La tasa inicial de hidrólisis es lenta debido a que se hallan separadas las fases acuosa y lipídica y a que la interfase entre lípidos y agua es relativamente pequeña. Sin embargo, una vez que se inicia la hidrólisis, los TAG inmiscibles en agua se degradan a ácidos grasos, que actúan como surfactantes. Confieren una superficie hidrófila a las gotitas lipídicas y las rompen en partículas más pequeñas, aumentando así la interfase lípido-agua y facilitando una hidrólisis rápida. Por tanto, la fase lipídica se dispersa en la fase acuosa como una emulsión. Los fosfolípidos, los ácidos grasos y los monoacilgliceroles de la dieta también actúan como surfactantes. La emulsión de lípidos es impulsada desde el estómago al duodeno, donde prosigue la digestión llevada a cabo por las enzimas segregadas por el páncreas. La liberación de ácidos biliares de la vesícula biliar estimulada por la CCK facilita la solubilización. La enzima más importante segregada por el páncreas para la digestión de los lípidos es la lipasa pancreática, el problema es que esta enzima se inactiva en presencia de sales biliares segregadas normalmente en el intestino delgado. Esta inhibición se supera por la secreción concomitante de colipasa por el páncreas, la cual se une a la interfase agua-lípido y a la lipasa pancreática, fijando y activando simultáneamente a la enzima. Fernández, V. H. 831 La función del bicarbonato de jugo pancreático y de la bilis es neutralizar el quimo ácido. Así, puede actuar la lipasa pancreática, activa entre pH 6 y 8, que se encarga de hidrolizar los enlaces éster de los TAG en los carbonos C1 y C3, lo que da como resultado ácidos grasos libres y monoglicéridos en la posición 2. Sólo una pequeña proporción de TAG de la dieta se hidroliza completamente a glicerol y ácidos grasos libres. Los ácidos grasos “segundo” y “tercero” en los TAG se hidrolizan con dificultad creciente; por tanto, la acción de la lipasa pancreática produce principalmente 2-monoacil gliceroles (2-MAG), que se absorben por los enterocitos. Los ácidos biliares se transforman en sales biliares al pH alcalino del intestino y actúan como detergentes formando agregados lipídicos (micelas) de manera reversible. Las micelas tienen un tamaño considerablemente menor que las gotículas de emulsiones lipídicas. Su tamaño depende de la concentración de ácido biliar y del cociente entre ácidos biliares y lípidos. Así pues, el lípido experimenta cambios desde las gotículas de emulsión grasa hasta estructuras micelares. Las micelas transportan los lípidos hasta el borde en cepillo del enterocito para su absorción. También se obtienen lisofosfolípidos por la acción de la fosfolipasa del jugo pancreático que separa un ácido graso del sustrato fosfolipídico. Por último, la enzima colesterol éster hidrolasa pancreática ataca los ésteres de colesterol, con lo que se obtiene un ácido graso libre y colesterol. Absorción de lípidos La absorción de lípidos en las células epiteliales que revisten el intestino delgado tiene lugar por difusión a través de la membrana plasmática. Se absorben casi todos los ácidos grasos y los 2-MAG, porque ambos son ligeramente hidrosolubles. Los lípidos insolubles en agua se absorben poco; por ejemplo, sólo se absorbe el 30-40% del colesterol de la dieta. Los enterocitos expresan al menos una vía específica para la captación de colesterol, conocida como el producto del gen tipo Niemann–Pick C1-like 1 (NPC1L1). El colesterol absorbido puede ser objeto de flujo de salida de regreso hacia afuera de la célula por medio de la bomba de flujo de salida ABCG5/ABCG8 a expensas de hidrólisis de ATP, puede ser detenido para uso en el enterocito, o puede ser empaquetado con otros lípidos absorbidos hacia Qm. Las sales biliares pasan al íleon, donde se reabsorben y vuelven a pasar al hígado; este circuito se denomina circulación enterohepática. Los ácidos grasos de cadena media y corta (menos de 10 átomos de carbono) pasan directamente a través de los enterocitos al sistema portal hepático. En cambio, los ácidos grasos de más de 12 átomos de carbono se unen a la proteína fijadora de ácidos grasos dentro de la célula y son transferidos al RER del enterocito para resintetizarse en TAG. El glicerol necesario para este proceso se obtiene de los 2-MAG absorbidos (vía del MAG), por Fernández, V. H. 832 hidrólisis de 1-MAG que produce glicerol libre, o a través de la vía del glicerol-3-fosfato producido durante la glucólisis (vía del ácido fosfatídico). El glicerol producido en la luz intestinal no se reutiliza en el enterocito para la síntesis de TAG, sino que pasa directamente a la vena porta. Todos los ácidos grasos de cadena larga absorbidos son reutilizados para formar TAG antes de ser transferidos hasta los quilomicrones (Qm). El epitelio del intestino delgado expresa una familia de proteínas de unión de bajo peso molecular que tienen la capacidad de unirse a ácidos grasos y otros lípidos de la dieta. Las más conocidas son la proteína de unión a ácido graso ileal (I-FABP) y la FABP tipo hígado (hepática) y trasportan a los ácidos grasos hacia el RER para su procesamiento. La activación de ácidos grasos se consigue mediante la acil-CoA sintasa. Los quilomicrones se ensamblan en el RER antes de ser liberados al LEC por exocitosis y, al final, dejan el intestino a través del sistema linfático. Los Qm no pueden entrar en los capilares sanguíneos y lo hacen en los capilares linfáticos que son mucho más permeables, a través de los cuales terminan llegando al conducto torácico y a la circulación general. Una vez que los Qm se encuentran en la sangre, su contenido en TAG es eliminado por la lipoproteína lipasa (LPL), unida al endotelio de los vasos sanguíneos. Esta enzima hidroliza los TAG, proporcionando ácidos grasos libres y glicerol para su uso por las células. Las partículas sobrantes que contienen colesterol son captadas por el hígado. Algunos ácidos grasos pueden circular en sangre unidos a la albúmina; de hecho, la mayoría de los ácidos grasos de cadena media (8-12 carbonos) y todos los de cadena corta son transportados por vía portal. Absorción de vitaminas Las vitaminas liposolubles (A, D, E, K) tienen un proceso de absorción parecido al de los lípidos. En primer lugar, son englobadas en las micelas y terminan entrando en las células por difusión a favor de gradiente de concentración, para pasar posteriormente a los quilíferos linfáticos. La vitamina A se absorbe en el intestino delgado de forma pasiva,después de haberse hecho hidrosoluble por la solubilización micelar. Luego es convertida en éster de retinol y transportada por los quilomicrones al hígado, desde donde es liberada. Las necesidades diarias de vitamina A son de 1000 ER (equivalentes de retinol), que es la forma principal de la vitamina A, aunque el aldehído retinal y el ácido retinoico son también formas activas. El origen de estos compuestos es directamente de fuentes animales (leche, manteca, quesos) o a través de la conversión en el intestino de los betacarotenos (zanahorias y vegetales verdes). La vitamina A es parte constituyente de la rodopsina, pigmento visual de la retina. También interviene en el mantenimiento de los tejidos epiteliales, y desempeña un papel importante en la síntesis de mucopolisacáridos y en la reproducción. El exceso de vitamina A (hipervitaminosis) produce cefaleas, vómitos, alteraciones en la piel, anorexia y alteraciones en los huesos largos. La vitamina D (colecalciferol) se absorbe pasivamente y depende de la solubilización micelar. En sangre la vitamina D va unida a una “proteína fijadora de vitamina D”, y en el hígado esta vitamina se convierte en su forma activa, que es el 25-hidroxicolecalciferol, el cual a su vez es transformado en el riñón en 1,25-dihidroxicolecalciferol. Sus acciones fisiológicas son estimular la absorción de calcio y fosfato en el intestino y movilizar el calcio y el fosfato del Fernández, V. H. 833 hueso. Necesitamos diariamente unas 200 UI (1 UI = 0,025 µg) de vitamina D, que obtenemos del hígado, la manteca y la leche. La vitamina D puede proceder también de nuestra propia piel, ya que en ella existe abundante 7-deshidrocolesterol que por acción de la luz ultravioleta se convierte en colecalciferol. La deficiencia de vitamina D puede producir en los niños un trastorno de la formación y osificación normal del hueso denominado raquitismo, y en los adultos, osteomalacia. El exceso de vitamina D produce vómitos, diarrea y trastornos renales. La vitamina E (α-tocoferol) tiene un proceso de absorción intestinal igual que el de las vitaminas A y D: solubilización micelar y difusión pasiva, para ser luego transportada en sangre asociada a las lipoproteínas y los hematíes. Se precisan al día unos 10 mg de vitamina E, que se obtienen de la leche, la mantequilla, la carne, la yema del huevo y las plantas verdes. Es importante para el ser humano porque es un potente antioxidante en todo el organismo, evitando los daños de las membranas celulares. Los hematíes de los individuos que tienen deficiencia de vitamina E son más frágiles que los de los individuos normales. El exceso de vitamina E no parece tener efectos perjudiciales, siendo relativamente atóxica. La absorción de la vitamina K es diferente según cual sea el origen de la misma: si su origen es la dieta, fundamentalmente de los vegetales verdes (filoquinonas), la absorción tiene lugar en el intestino proximal y es de tipo activo. Si, por el contrario, el origen son las bacterias del intestino delgado (menaquinonas), la absorción depende de la solubilización micelar y es un proceso pasivo. La vitamina K es luego transportada al hígado por los quilomicrones, y allí participa en la síntesis de diversos factores que intervienen en la coagulación. La deficiencia de vitamina K se asocia a trastornos de la coagulación, mientras que las dosis excesivas de la misma, a pesar de ser bastante atóxica, puede producir ictericia. En el caso de las vitaminas hidrosolubles (C, B1, B2, B6, B12, la niacina, la biotina y el ácido fólico), para atravesar la membrana apical se necesitan sistemas de transporte activo que suelen ser dependientes de Na+. Las necesidades diarias de vitamina C (ácido ascórbico) son de unos 60 mg, su principal origen son las frutas y vegetales, y tiene una gran importancia en nuestro organismo al participar como coenzima en numerosos procesos oxidativos. Se absorbe principalmente en el íleon por transporte activo y su deficiencia da lugar al escorbuto. La vitamina B1 (tiamina) se absorbe en el yeyuno por dos mecanismos dependiendo de su concentración en la luz intestinal. Si la concentración es alta, la absorción se produce por difusión pasiva, en cambio, cuando la concentración es baja, el mecanismo de absorción es activo, mediante un transportador que consume energía. Se precisa al día aproximadamente 1 mg, y su fuente de ingresos son las carnes, menudillos (vísceras comestibles de un ave, incluyendo típicamente el corazón, la molleja, el hígado y otros órganos internos), granos completos (enteros) y legumbres. Su importancia radica en su participación en el metabolismo de los hidratos de carbono y del sistema nervioso. La carencia de vitamina B1 produce la enfermedad llamada beriberi. La vitamina B2 (riboflavina) se absorbe por un sistema de transporte activo específico y saturable, que se localiza en el intestino delgado proximal. Las necesidades diarias son de unos 2 mg, y se encuentra ampliamente distribuida en los alimentos, sobre todo en los lácteos. En el organismo es un importante componente de las flavoproteínas y desempeña un importante papel en el metabolismo. Su déficit produce trastornos del crecimiento y alteraciones nerviosas. Fernández, V. H. 834 La vitamina B6 (piridoxina) se absorbe en el intestino delgado por difusión simple. Se necesitan algo más de 2 mg/día de esta vitamina, y se encuentra en las carnes, verduras, cereales integrales y lácteos. Tiene importancia en el metabolismo de los hidratos de carbono y de los aminoácidos. Su carencia ocasiona alteraciones del sistema nervioso y de la piel. El proceso de absorción de la cobalamina (vitamina B12) es más complejo debido a que sus grandes dimensiones y su alta hidrofilia no permiten el paso a través de la membrana. Como vimos anteriormente, en el estómago, una vez liberada por la pepsina de las proteínas a las que está unida, se une a la haptocorrina (proteína R) una glucoproteína liberada por las glándulas gástricas y las salivares que la protege de la pepsina gástrica. En el duodeno, la haptocorrina es degradada por las proteasas pancreáticas. La cobalamina se une al FI segregado por las células oxínticas del estómago, forma un complejo resistente a la digestión de las proteasas pancreáticas y alcanza el íleon. En la membrana apical de los enterocitos del íleon existen numerosos receptores muy específicos que en presencia de Ca2+ fijan el complejo FI-B12 y comienzan un lento proceso de endocitosis. En el interior se degrada el FI y la B12 se une a la transcobalamina II (TC II); de esta forma alcanza la sangre y se lleva a los tejidos. La absorción de la niacina depende de su concentración en la dieta. Cuando la concentración es baja se absorbe en el intestino delgado por un transportador dependiente de Na+, mientras que, si la concentración es alta, la difusión es pasiva. La niacina está implicada en numerosas reacciones de óxido-reducción, ya que es un componente de NADH y NADPH, coenzimas que participan en el metabolismo de las proteínas, los hidratos de carbono y las grasas. Se precisan unos 20 mg al día de niacina, que se obtienen de las carnes, el hígado y las legumbres. Su deficiencia ocasiona la enfermedad denominada pelagra, caracterizada por demencia, dermatitis y diarrea. La biotina se absorbe en el intestino delgado por un sistema de transporte activo dependiente de Na+, pero si las concentraciones luminales son altas, la difusión es pasiva. Las necesidades diarias de biotina son muy pequeñas, unos 200 μg, que se obtienen de la yema del huevo, leche, legumbres, verduras, hígado y levadura de cerveza. Es una vitamina necesaria para la síntesis de grasas, en el metabolismo de los aminoácidos y en la formación de glucógeno. Los folatos (ácido fólico) son un grupo de vitaminas hidrosolubles que contienen ácido pteroico, que
Compartir